KR20160022357A - 리소그래피 방법 및 시스템 - Google Patents

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브리스 고세 드
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바딤 바닌
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릴포 돈커
한-광 니엔후이스
보르게르트 크라징아
바우터르 엥엘런
오트헤르 라위턴
요한네스 아케르만
레오나르두스 흐리밍크
블라디미르 리트비넨코
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Abstract

자유 전자 레이저를 사용하여 EUV 방사선을 생성하는 단계; 상기 EUV 방사선을 리소그래피 기판 상에 투영하는 리소그래피 장치로 상기 EUV 방사선을 전달하는 단계; 및 피드백-기초 제어 루프를 사용하여 상기 자유 전자 레이저를 모니터링하고 모니터링에 상응하여 상기 자유 전자 레이저의 동작을 조절함으로써, 상기 리소그래피 기판에 전달된 EUV 방사선의 파워의 요동(fluctuation)을 감소시키는 단계를 포함하는, 리소그래피 기판의 패터닝 방법.

Description

리소그래피 방법 및 시스템{LITHOGRAPHIC METHOD AND SYSTEM}
본 발명은 리소그래피 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 다른 방법 및 관련된 장치에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판에 도포하도록 구성된 기계이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는 예를 들어 패터닝 디바이스(예를 들어 마스크)로부터의 투영 패턴을 기판 위에 제공된 방사선-감응 재료(레지스트)의 층에 투영시킬 수도 있다.
기판 위에 패턴을 투영시키기 위하여 방사선 리소그래피 장치에 의하여 사용되는 방사선의 파장이 해당 기판 위에 형성될 수 있는 피쳐의 최소 사이즈를 결정한다. 4 - 20 nm의 범위에 속하는 파장을 가지는 전자기 방사선인 극자외(extreme ultraviolet, EUV) 방사선을 사용하는 리소그래피 장치는, 종래의 리소그래피 장치(예를 들어 193 nm의 파장을 가지는 전자기 방사선을 사용할 수 있음)보다 폼 더 작은 피쳐를 전자기 위에 형성하기 위해 사용될 수도 있다. 자유 전자 레이저가 리소그래피 장치에 의하여 사용될 EUV 방사선을 생성하기 위하여 사용될 수도 있다.
자유 전자 레이저에 의하여 출력되는 방사선의 파워를 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 리소그래피 장치에 의하여 수광되는 자유 전자 레이저에 의하여 생성된 방사선의 파워를 제어하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술과 연관되는 적어도 하나의 문제점을 없애거나 완화시키는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 리소그래피 기판의 패터닝 방법으로서, EUV 방사선을 생성하기 위하여 자유 전자 레이저를 사용하는 단계, 상기 EUV 방사선을 리소그래피 기판 상에 투영하는 리소그래피 장치로 상기 EUV 방사선을 전달하는 단계, 및 상기 자유 전자 레이저를 모니터링하고 모니터링에 상응하여 상기 자유 전자 레이저의 동작을 조절하도록, 피드백-기초 제어 루프를 사용하여 상기 리소그래피 기판에 전달된 EUV 방사선의 파워의 요동을 감소시키는 단계를 포함하는, 리소그래피 기판의 패터닝 방법이 제공된다.
EUV 파워 요동을 감소시키기 위하여 이러한 방식으로 피드백-기초 제어 루프를 사용하면, 리소그래피 기판으로 전달되는 EUV 방사선 선량의 일관성이 개선되기 때문에 유리하다. 그러면 리소그래피 기판의 더 일관적인 노광이 제공된다.
상기 피드백-기초 제어 루프는 상기 자유 전자 레이저에 의하여 출력된 EUV 방사선의 파워를 모니터링할 수도 있다. 이에 추가하거나 그 대신에, 상기 피드백-기초 제어 루프는 상기 자유 전자 레이저에 있는 전자의 유동을 모니터링할 수도 있다. 이에 추가하거나 그 대신에, 상기 피드백-기초 제어 루프는 상기 자유 전자 레이저에 의하여 사용되는 전자를 생성하도록 사용되는 레이저의 파워를 모니터링할 수도 있다. 이러한 것들은 자유 전자 레이저에 의하여 출력되는 EUV 방사선의 파워에 상관되는 파라미터의 예들이다. 다른 파라미터들도 사용 가능하다.
피드백-기초 제어 루프는 10 kHZ 이상의 주파수에서 동작할 수도 있다. 기판 상의 타겟 위치는 약 1 ms(1 kHz의 주파수에 대응) 동안 EUV 방사선을 수광할 수도 있다. 10 kHz 이상의 주파수를 가지는 피드백을 사용하여 EUV 파워 요동을 감소시키면, 타겟 위치가 EUV 방사선의 원하는 선량을(예를 들어 원하는 오차 허용 내에서) 수광할 수 있게 요동이 충분히 빠르게 평활화될 것이기 때문에 유리하다. 즉, 타겟 위치에 의하여 수광되는 EUV 방사선의 총선량이 원하는 선량이 되는데, 이는 1 ms의 노광 시간 기간 동안의 EUV 방사선 파워 요동이 평활화되어 없어지기 때문이다. 만일, 예를 들어 피드백 루프가 1 kHz 이하의 주파수에서 동작된다면, 기판 타겟 위치를 조명할 때에 요동을 보상하도록 EUV 방사선 파워를 조절하는 동작은, 타겟 위치에 의하여 수광되는 EUV 방사선의 선량을 보상할 수 있을 만큼 충분히 빠르게 이루어지지 않을 것이다.
이러한 방법은, 상기 리소그래피 장치로 전달된 EUV 방사선의 파워를 더욱 제어하기 위하여, 상기 자유 전자 레이저에 의하여 출력된 EUV 방사선에 가변 감쇠를 적용하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 리소그래피 장치는 상기 EUV 방사선을 수광하는 복수 개의 리소그래피 장치 중 하나일 수도 있다.
EUV 방사선의 가변 감쇠는 각각의 리소그래피 장치에 대하여 독립적으로 제어가능할 수도 있다.
가변 감쇠는 제 2 피드백-기초 제어 루프에 의하여 제어될 수도 있다.
제 2 피드백-기초 제어 루프는 1 kHz 이하의 주파수에서 동작할 수도 있다.
상기 제 2 피드백-기초 제어 루프는 상기 리소그래피 장치 내에 위치된 센서에 의하여 측정되는 바와 같은 EUV 방사선 세기를 사용할 수도 있고, 상기 센서는 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템 이전에 위치된다.
이에 추가하거나 그 대신에, 상기 제 2 피드백-기초 제어 루프는 상기 리소그래피 장치 내에 위치된 센서에 의하여 측정되는 바와 같은 EUV 방사선 세기를 사용할 수도 있고, 상기 센서는 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템 이후에 위치된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저에 의한 생성에 후속하여 리소그래피 장치에 의하여 리소그래피 기판 상의 타겟 위치로 전달되는 EUV 방사선의 선량을 제어하는 방법으로서, 타겟 위치에 입사하는 EUV 방사선의 세기를 조절하기 위하여 제 1 피드백-기초 제어 루프 및 제 2 피드백-기초 제어 루프를 사용하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 피드백-기초 제어 루프는 상기 제 2 피드백-기초 제어 루프보다 고속 응답을 가지는, EUV 방사선의 선량 제어 방법이 제공된다.
제 2 피드백-기초 제어 루프는 리소그래피 장치와 연관될 수도 있다.
제 1 피드백-기초 제어 루프는 자유 전자 레이저와 연관될 수도 있다.
상기 리소그래피 장치에 의하여 전달되는 EUV 방사선의 세기는 기판 지지 테이블에 위치되는 센서를 사용하여 모니터링될 수도 있다. 상기 세기는 상기 리소그래피 장치에 의한 타겟 위치의 노광 사이에 측정될 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저를 사용한 EUV의 생성을 제어하는 방법으로서, 상기 자유 전자 레이저에 의하여 출력되는 EUV 방사선의 파워를 모니터링하는 단계, 및 피드백-기초 제어 루프를 사용하여 EUV 방사선의 파워를 제어하는 단계를 포함하고, 상기 EUV 방사선의 파워는 상기 EUV 방사선의 실질적으로 일정한 파장을 유지하는 동안 조절되는, EUV 생성 제어 방법이 제공된다.
상기 EUV 방사선은 리소그래피 기판을 패터닝하기 위하여 복수 개의 리소그래피 장치에 의하여 사용될 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 리소그래피 시스템으로서, EUV 방사선을 생성하도록 구성되는 자유 전자 레이저, 및 상기 EUV 방사선을 리소그래피 기판 상에 투영하도록 구성되는 리소그래피 장치를 포함하고, 상기 리소그래피 장치는, 상기 자유 전자 레이저를 모니터링하도록 구성되는 센서를 포함하는 피드백-기초 제어 루프, 및 상기 센서로부터 출력을 수신하고 상기 출력에 상응하여 상기 자유 전자 레이저를 조절하도록 구성되는 제어기를 더 포함하는, 리소그래피 시스템이 제공된다.
피드백-기초 제어 루프는 바람직하게는 리소그래피 기판으로 전달된 EUV 방사선의 파워를 감소시킬 수도 있다.
상기 피드백-기초 제어 루프는 상기 자유 전자 레이저에 의하여 출력된 EUV 방사선의 파워를 모니터링하도록 구성될 수도 있다. 이에 추가하거나 그 대신에, 상기 피드백-기초 제어 루프는 상기 자유 전자 레이저에 있는 전자의 유동을 모니터링하도록 구성될 수도 있다. 이에 추가하거나 그 대신에, 상기 피드백-기초 제어 루프는 상기 자유 전자 레이저에 의하여 사용되는 전자를 생성하도록 사용되는 레이저의 파워를 모니터링하도록 구성될 수도 있다. 이러한 것들은 자유 전자 레이저에 의하여 출력되는 EUV 방사선의 파워에 상관되는 파라미터의 예들이다. 다른 파라미터들도 사용 가능하다.
피드백-기초 제어 루프는 10 kHZ 이상의 주파수에서 동작하도록 구성될 수도 있다.
상기 장치는, 상기 리소그래피 장치로 전달된 EUV 방사선의 파워를 더욱 제어하기 위하여, 상기 자유 전자 레이저에 의하여 출력된 EUV 방사선에 가변 감쇠를 적용하도록 구성되는 감쇠기를 더 포함할 수도 있다.
상기 리소그래피 장치는 상기 EUV 방사선을 수광하는 복수 개의 리소그래피 장치 중 하나일 수도 있다.
상기 감쇠기는 각각의 리소그래피 장치에 대하여 독립적으로 제어가능할 수도 있다.
가변 감쇠는 제 2 피드백-기초 제어 루프에 의하여 제어될 수도 있다.
제 2 피드백-기초 제어 루프는 1 kHz 이하의 주파수에서 동작할 수도 있다.
상기 제 2 피드백-기초 제어 루프는 상기 리소그래피 장치 내의 EUV 방사선 세기를 측정하도록 구성되는 센서를 포함할 수도 있다.
상기 센서는 리소그래피 장치의 투영 시스템 이전에 위치될 수도 있다.
상기 센서는 리소그래피 장치의 투영 시스템 이후에 위치될 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저에 의한 생성에 후속하여 리소그래피 장치에 의하여 리소그래피 기판 상의 타겟 위치로 전달되는 EUV 방사선의 선량을 제어하는 장치로서, 타겟 위치에 입사하는 EUV 방사선의 세기를 조절하도록 동작가능한 제 1 피드백-기초 제어 루프 및 제 2 피드백-기초 제어 루프를 포함하고, 상기 제 1 피드백-기초 제어 루프는 상기 제 2 피드백-기초 제어 루프보다 고속 응답을 가지는, EUV 방사선의 선량 제어 장치가 제공된다.
제 2 피드백-기초 제어 루프는 리소그래피 장치와 연관될 수도 있다.
제 1 피드백-기초 제어 루프는 자유 전자 레이저와 연관될 수도 있다.
상기 리소그래피 장치는 기판 지지 테이블에 위치되는 센서를 포함할 수도 있고, 상기 센서는 상기 리소그래피 장치에 의하여 전달된 EUV 방사선의 세기를 모니터링하도록 구성된다. 상기 세기는 상기 리소그래피 장치에 의한 타겟 위치의 노광 사이에 측정될 수도 있다.
상기 EUV 방사선은 리소그래피 기판을 패터닝하기 위하여 복수 개의 리소그래피 장치에 의하여 사용될 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저용 인젝터로서, 광음극, 펄스형 방사선 빔을 방출하고, 펄스형 방사선 빔을 상기 광음극에 입사하게 지향시켜서 상기 광음극이 상기 인젝터로부터 출력된 전자 다발의 빔을 방출하게 하도록 동작가능한 방사원으로서, 각각의 전자 다발은 방사선 빔의 펄스에 대응하는, 방사원, 및 상기 방사선 빔의 적어도 하나의 펄스가 상기 인젝터로부터 출력된 전자 빔 내에 연관된 전자 다발을 실질적으로 가지지 않게 하도록, 상기 전자 빔을 인터럽트하도록 동작가능한 제어 장치를 포함하는, 자유 전자 레이저용 인젝터가 제공된다.
이러한 방식으로 인젝터를 제어하는 것과 관련되는 장점은, 자유 전자 레이저에 의하여 방출된 방사선의 빔의 파워를 제어할 수 있다는 것이다. 자유 전자 레이저 빔 파워의 제어 동작은, 자유 전자 레이저 빔의 다른 성질에 제한된 영향(적어도 몇 몇 선행 기술 제어 방법과 비교할 때)을 미치면서 수행될 수도 있다.
상기 제어 장치는, 상기 방사선 빔의 단일 펄스가 상기 인젝터로부터 출력된 전자 빔 내에 연관된 전자 다발을 실질적으로 가지지 않게 하도록, 상기 전자 빔을 인터럽트하도록 동작가능할 수도 있다.
상기 제어 장치는 상기 방사선 빔의 적어도 하나의 펄스가 광음극에 입사하는 것을 실질적으로 방지하여, 상기 광음극으로부터의 상기 전자 다발의 방출을 인터럽트하도록 동작가능할 수도 있다.
상기 제어 장치는: 상기 방사선 빔의 경로에서 상기 방사선 빔이 광음극에 입사하기 이전에 배치되는 포켈스 셀(Pockels cell)로서, 상기 포켈스 셀은 상기 포켈스 셀이 자신의 편광 상태를 변경하지 않고 상기 방사선 빔을 투과하도록 구성되는 제 1 동작 모드와 상기 포켈스 셀이 상기 방사선 빔을 투과하고 상기 포켈스 셀의 편광 상태를 회전시키도록 구성되는 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭가능한, 포켈스 셀, 및 상기 방사선 빔의 경로에서 포켈스 셀과 광음극 사이에 배치되는 편광판으로서, 상기 편광판은 소정의 편광 상태를 가지는 방사선만을 투과하도록 구성되는, 편광판을 포함할 수도 있다.
상기 포켈스 셀은 전기-광학 결정, 전극쌍 및 전압원을 포함할 수도 있고, 상기 전압원은 전극들 사이에 전위차를 생성하여 제 1 동작 모드로부터 제 2 동작 모드로 상기 포켈스 셀을 스위칭하도록 동작가능하다.
상기 포켈스 셀은 복수 개의 전극쌍 및 복수 개의 전압원을 포함할 수도 있고, 복수 개의 전압원 각각은 복수 개의 전극쌍 중 하나 사이에 전위차를 생성하여 제 1 동작 모드로부터 제 2 동작 모드로 상기 포켈스 셀을 스위칭한다.
상기 포켈스 셀은, 제 2 동작 모드에 있는 경우 상기 방사선 빔의 편광 상태를 약 90° 만큼 회전시키도록 구성될 수도 있다.
상기 제어 장치는: 상기 방사선 빔의 경로에서 상기 방사선 빔이 광음극에 입사하기 이전에 배치되는 복수 개의 포켈스 셀을 포함할 수도 있고, 각각의 포켈스 셀은 상기 포켈스 셀이 자신의 편광 상태를 변경하지 않고 상기 방사선 빔을 투과하도록 구성되는 제 1 동작 모드와 상기 포켈스 셀이 상기 방사선 빔을 투과하고 상기 포켈스 셀의 편광 상태를 90° 미만만큼 회전시키도록 구성되는 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭가능하며, 복수 개의 포커스 셀은, 복수 개의 포켈스 셀 각각이 제 2 동작 모드에 있는 경우 상기 방사선 빔의 편광 상태의 약 90°의 결합 회전(combined rotation)을 적용하도록 구성된다.
상기 편광판은, 상기 방사선 빔이 포켈스 셀에 입사하기 이전에 상기 방사선 빔의 편광 상태를 가지는 방사선만을 투과하도록 구성될 수도 있다.
상기 자유 전자 레이저용 인젝터는 제 2 동작 모드에 있는 경우 상기 방사선 빔의 편광 상태를 약 90° 만큼 회전시키도록 구성되는 제 2 포켈스 셀을 더 포함할 수도 있다.
상기 편광판은, 상기 방사선 빔이 포켈스 셀에 입사하기 이전에 상기 방사선 빔의 편광 상태에 직교하는 편광 상태를 가지는 방사선만을 투과하도록 구성될 수도 있다.
제 1 포켈스 셀은 제 1 동작 모드 및 제 2 동작 모드 사이에서 제 1 시간 기간마다 주기적으로 교변하도록 구성될 수도 있고, 제 2 포켈스 셀은 제 1 동작 모드 및 제 2 동작 모드 사이에서 제 1 포켈스 셀의 주기적 교번에 대하여 소정 위상차를 가지고 제 1 시간 기간마다 주기적으로 교변하도록 구성될 수도 있다.
상기 제어 장치는 주어진 시간 기간 안에 인터럽트되는 전자 다발의 개수를 조절하기 위하여 상기 위상차를 조절하도록 구성될 수도 있다.
인젝터는 방사선 빔이 광음극에 입사하기 이전 그리고 방사선 빔이 편광판을 통과한 이후에 방사선 빔의 경로에 배치되는 주파수 이배기 결정(frequency doubling crystal)을 더 포함할 수도 있다.
상기 제어 장치는 상기 전자 빔으로부터 적어도 하나의 전자 다발을 편향시켜, 상기 인젝터로부터 출력되는 전자 빔을 인터럽트하도록 구성될 수도 있다.
상기 제어 장치는: 상기 전자 빔의 궤적의 양측에 배치되는 도전판의 쌍, 및
도전판들 사이에 전위차를 생성하여 도전판들 사이에 자기장을 생성하도록 동작가능한 전압원으로서, 상기 자기장은 상기 전자 빔 밖으로 전자 다발을 편향시키기에 충분한, 전압원을 포함할 수도 있다.
상기 자유 전자 레이저용 인젝터는, 상기 전자 빔 밖으로 편향되는 전자 다발을 수광하도록 배치되는 빔 덤프(beam dump)를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저용 인젝터로서, 광음극, 펄스형 방사선 빔을 방출하고, 펄스형 방사선 빔을 상기 광음극에 입사하게 지향시켜서 상기 광음극이 상기 인젝터로부터 출력된 전자 다발의 빔을 방출하게 하도록 동작가능한 방사원, 및 전자빔 내에 적어도 하나의 디포커싱된 전자 다발이 인젝터로부터 출력되도록, 전자 빔의 적어도 하나의 다발을 디포커싱하도록 동작가능한 제어 장치를 포함하는, 자유 전자 레이저용 인젝터가 제공된다.
상기 제어 장치는: 상기 전자 빔의 궤적의 양측에 배치되는 도전판의 쌍, 및
도전판들을 통과하여 흐를 전류를 생성하여 도전판들 사이에 자기장을 생성하도록 동작가능한 전압원으로서, 상기 자기장은 상기 전자 빔 내의 하나의 전자 다발을 디포커싱하기에 충분한, 전압원을 포함할 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저로서, 본 발명의 전술된 양태에 따르는 인젝터, 상기 인젝터로부터 출력된 전자 빔을 가속하도록 동작가능한 입자 가속기, 자유 전자 레이저 방사선 빔의 방출을 자극하도록, 가속된 전자 빔을 주기적 경로를 따라 유도하도록 동작가능한 언듈레이터(undulator)를 포함하고, 상기 자유 전자 레이저 방사선 빔은 펄스열을 포함하며, 각각의 펄스는 상기 전자 빔의 전자 다발에 대응하는, 자유 전자 레이저가 제공된다.
상기 인젝터의 제어 장치는, 상기 인젝터로부터 출력되는 전자 빔을 인터럽트하여 자유 전자 레이저 방사선 빔의 펄스를 인터럽트하도록 동작가능할 수도 있다.
상기 자유 전자 레이저는, 주어진 시간 기간 안에 발생하는 상기 자유 전자 레이저 방사선 빔의 펄스들의 개수를 제어하도록, 상기 인젝터의 제어 장치를 제어하도록 동작가능한 제어기를 더 포함할 수도 있다.
언듈레이터는 EUV 자유 전자 레이저 방사선 빔의 방출을 자극하도록 동작가능할 수도 있다.
상기 자유 전자 레이저는 상기 방사선 빔의 세기를 모니터링하고 상기 제어기로 신호를 출력하여, 피드백 루프를 제공하도록 구성되는 검출기를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명의 제 3 양태에 따르는 자유 전자 레이저를 포함하는 방사원을 포함하고, 리소그래피 장치를 더 포함하는 리소그래피 시스템이 제공된다.
상기 리소그래피 장치는 상기 방사원의 자유 전자 레이저로부터 출력되는 상기 자유 전자 레이저 방사선 빔의 적어도 일부를 포함하는 방사선 빔을 수광하도록 배치될 수도 있고, 상기 리소그래피 장치는: 상기 방사원으로부터 수광된 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성되는 조명 시스템, 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지 구조로서, 상기 패터닝 디바이스는 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 방사선 빔을 형성할 수 있는, 지지 구조, 기판을 홀딩하도록 구성되는 기판 테이블, 및 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟 위치에 투영하도록 구성되는 투영 시스템을 포함할 수도 있다.
상기 인젝터의 제어 장치는 상기 인젝터로부터 출력되는 전자 빔을 인터럽트하여, 자유 전자 레이저 방사선 빔의 펄스를 인터럽트하고, 상기 리소그래피 장치에 의하여 수광되는 방사선 빔의 펄스를 인터럽트하며, 상기 기판의 타겟 위치에 투영되는 패터닝된 방사선 빔의 펄스를 인터럽트하도록 동작가능할 수도 있다.
상기 리소그래피 시스템은 제어기를 더 포함할 수도 있고, 상기 제어기는, 노광 시간 기간 안에 상기 기판의 타겟 위치에 의하여 수광되는 패터닝된 방사선 빔의 펄스들의 개수를 제어하기 위하여 상기 인젝터의 제어 장치를 제어하여, 상기 노광 시간 기간 안에 상기 기판의 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사션량을 제어하도록 동작가능하다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저에 의하여 방출된 방사선 빔의 파워를 제어하는 방법으로서, 펄스형 방사선 빔을 인젝터의 광음극 상에 지향시켜 광음극이 상기 인젝터로부터 출력되는 전자 다발의 빔을 방출하게 하는 단계로서, 각각의 전자 다발은 방사선 빔의 펄스에 대응하는, 단계, 상기 방사선 빔의 적어도 하나의 펄스가 인젝터로부터 출력되는 전자 빔 내의 전자 다발과 실질적으로 관련성이 없게 하도록, 상기 전자 빔을 인터럽트하는 단계, 입자 가속기를 사용하여 상기 전자 빔을 가속하는 단계, 및 자유 전자 레이저 방사선 빔의 방출을 자극하도록, 가속된 전자 빔을 주기적 경로를 따라 유도하도록 동작가능한 언듈레이터(undulator)를 사용하는 단계로서, 상기 자유 전자 레이저 빔의 파워가 전자 빔의 인터럽트에 의하여 감소되는, 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
방사선 빔의 적어도 하나의 펄스는 광음극에 입사하지 않도록 방해됨으로써, 광음극으로부터의 전자 다발의 방출을 인터럽트할 수도 있다.
적어도 하나의 전자 다발은 전자 빔 밖으로 편향되어, 인젝터로부터 출력되는 전자 빔을 인터럽트할 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저에 의하여 방출된 방사선 빔의 파워를 제어하는 방법으로서, 펄스형 방사선 빔을 인젝터의 광음극 상에 지향시켜 광음극이 상기 인젝터로부터 출력되는 전자 다발의 빔을 방출하게 하는 단계로서, 각각의 전자 다발은 방사선 빔의 펄스에 대응하는, 단계, 인젝터로부터 출력되는 전자 빔의 적어도 하나의 펄스를 디포커싱하는 단계, 입자 가속기를 사용하여 상기 전자 빔을 가속하는 단계, 및 자유 전자 레이저 방사선 빔의 방출을 자극하도록, 가속된 전자 빔을 주기적 경로를 따라 유도하도록 동작가능한 언듈레이터(undulator)를 사용하는 단계로서, 상기 자유 전자 레이저 빔의 파워가 적어도 하나의 디포커싱된 전자 밤 펄스에 의하여 감소되는, 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 양태들은 리소그래피 장치의 웨이퍼 스테이지로 전달된 EUV 방사선의 선량을 인젝터에 의하여 자유 전자 레이저의 가속기로 제공되는 전자 빔 전류의 제어가능한 인터럽트를 통하여 제어할 수도 있다. 전류 인터럽트는 주기적일 수도 있다. 전류 인터럽트는 피드-백 및/또는 피드-포워드 시스템을 통하여 제어될 수도 있다. 전류 인터럽트는 인터럽트의 지속기간 동안에 실질적으로 제로인 전류를 제공할 수도 있다. 대안적으로는, 전류 인터럽트는 공칭 전류의 약 10% 미만인 전류를 제공할 수도 있다.
일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저를 포함하는 방사선 시스템으로서, 상기 자유 전자 레이저는: 상대론적 전자를 생성하도록 동작가능한 전자 소스, 및 복수 개의 자석을 포함하는 언듈레이터로서, 주기적 자기장을 생성하고, 상대론적 전자가 상기 언듈레이터 내의 방사선과 상호작용하여 코히어런트 방사선의 방출을 자극하도록, 중심축 주위의 주기적 경로를 따라 상기 상대론적 전자를 유도하도록 구성되는, 언듈레이터를 포함하고, 상기 언듈레이터에는, 수신된 신호에 응답하여, 상기 방사선의 조도 및/또는 편광이 변경되도록 상기 언듈레이터의 하나 이상의 파라미터를 변경하도록 동작가능한 조절 메커니즘이 제공되는, 방사선 시스템이 제공된다. 하나 이상의 파라미터는 자유 전자 레이저의 파라미터일 수도 있다.
일 실시예에서, 이러한 방사선 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템이 제공될 수도 있다. 이러한 리소그래피 시스템은 하나 이상의 리소그래피 장치를 포함할 수도 있다.
다른 양태에 따르면, 자유 전자 레이저로서, 상기 자유 전자 레이저는: 상대론적 전자를 생성하도록 동작가능한 전자 소스, 및 복수 개의 자석을 포함하는 언듈레이터로서, 주기적 자기장을 생성하고, 상대론적 전자가 상기 언듈레이터 내의 방사선과 상호작용하여 코히어런트 방사선의 방출을 자극하도록, 중심축 주위의 주기적 경로를 따라 상기 상대론적 전자를 유도하도록 구성되는, 언듈레이터를 포함하고, 상기 언듈레이터에는, 수신된 신호에 응답하여, 상기 방사선의 조도 및/또는 편광이 변경되도록 상기 언듈레이터의 하나 이상의 파라미터를 변경하도록 동작가능한 조절 메커니즘이 제공되는, 자유 전자 레이저가 제공된다.
상기 자유 전자 레이저는, 방출된 방사선의 조도를 결정하고 상기 조도를 표시하는 신호를 상기 조절 메커니즘으로 송신하도록 동작되는 방사선 센서를 더 포함할 수도 있다.
언듈레이터는 테이퍼링될 수도 있다.
상기 조절 메커니즘은 언듈레이터의 중심축의 또는 이에 근접한 자기장 세기를 변경하도록 동작가능할 수도 있다. 중심축의 또는 이에 근접한 자기장 세기는 자석을 중심축을 향하여 또는 중심축과 멀어지게 이동시킴으로써 변경될 수도 있다. 일 실시예에서, 자석들은 방사선의 편광이 변경되지 않고 유지되는 방식으로 중심축에 상대적으로 이동된다. 이에 추가하거나 그 대신에, 중심축의 또는 이에 근접한 자기장 세기는 자석에 의하여 생성되는 자기장을 변경함으로써 변경될 수도 있다.
조절 메커니즘은 언듈레이터의 주기를 변경하도록 동작가능할 수도 있다.
주기적 경로는 나선형 섹션을 포함할 수도 있다.
상기 자유 전자 레이저는, 전자 소스와 언듈레이터 사이에 배치되는 제 1 편향 자석을 더 포함할 수도 있고, 상기 전자는: 전자가 상기 언듈레이터 내의 방사선과 상호작용하여 코히어런트 방사선의 방출을 자극하도록, 전자가 상기 언듈레이터에 의하여 주기적 경로를 따라 유도되는 오프 상태(off state), 또는 전자가 상기 언듈레이터 내의 방사선으로부터 디커플링되고 코히어런트 방사선의 방출이 실질적으로 자극되지 않도록, 전자가 다른 경로를 통해 상기 언듈레이터를 통과하여 유도되는 온 상태(on state)에 있을 수 있다.
상기 자유 전자 레이저는, 상기 언듈레이터의 하류에 배치되는 제 2 편향 자석으로서, 상기 제 1 편향 자석이 온 상태에 있는 경우 상기 제 2 편향 자석을 탈출하는 전자가, 상기 제 1 편향 자석이 오프 상태에 있는 경우 상기 제 2 편향 자석을 탈출하는 전자와 실질적으로 동일한 궤적에 추종하도록, 상기 제 1 편향 자석의 작용을 보상하도록 배치되는, 제 2 편향 자석을 더 포함할 수도 있다.
상기 자유 전자 레이저는, 전자를 감속시키기 위한 감속 메커니즘, 및 전자를 흡수하기 위한 빔 덤프를 더 포함할 수도 있고, 상기 감속 메커니즘은, 상기 빔 덤프에 진입하기 이전에 상기 언듈레이터를 벗어난 전자의 에너지를 감소시키기 위한 것이다.
상기 전자 소스는 선형 가속기를 포함할 수도 있고, 상기 감속 메커니즘은 언듈레이터를 벗어난 전자를 감속하도록 선형 가속기를 사용할 수도 있다.
감속 메커니즘의 적어도 일부는 전자 소스와 별개일 수도 있다.
감속 메커니즘은 싱크로트론 또는 사이클로트론과 같은 능동 감속 메커니즘을 포함할 수도 있다.
상기 감속 메커니즘은 전자가 통과하는 거친 내표면이 있는 도전성 도관(conduit)과 같은 수동 감속 메커니즘을 포함할 수도 있다.
상기 언듈레이터는, 패터닝 디바이스에 입사하는 방사선이 원하는 편광을 가지도록, 상기 자유 전자 레이저와 상기 패터닝 디바이스 사이에 배치되는 하나 이상의 미러에 의존하여 상기 방출된 방사선의 편광이 선택되도록 구성될 수도 있다.
상기 조절 메커니즘은: 상기 방사선을 두 개의 성분으로 분할하는 것, 상기 두 개의 성분을 상이한 광로를 따라 유도하는 것, 및 상기 두 개의 성분을 결합하는 것에 의하여 상기 방사선의 편광을 변경시키도록 동작될 수도 있고, 상기 광로 중 하나는 상기 광로를 추종하는 성분의 편광 벡터가 회전되도록 복수 개의 반사(reflection)를 포함한다. 이에 추가하거나 그 대신에, 언듈레이터가 나선형 언듈레이터를 포함하는 실시예에 대하여, 상기 조절 메커니즘은 상기 언듈레이터의 적어도 하나의 섹션의 주기적 자석 구조를 다른 섹션에 상대적으로 조절함으로써 상기 방사선의 편광을 변경하도록 동작가능할 수도 있다. 이에 추가하거나 그 대신에, 언듈레이터가 나선형 언듈레이터를 포함하는 실시예에 대하여, 상기 조절 메커니즘은, 제 1 선형 분극 성분과 제 2 선형 분극 성분의 비율이 변경되도록 상기 언듈레이터의 적어도 하나의 섹션의 테이퍼링을 변경함으로써 상기 방사선의 편광을 변경하도록 동작될 수도 있다. 이에 추가하거나 그 대신에, 상기 조절 메커니즘은, 원하는 편광 상태를 증폭시키기 위하여, 상기 평면형 언듈레이터 섹션의 적어도 하나의 섹션을 상기 언듈레이터 내에 도입함으로써 상기 방사선의 편광을 변경하도록 동작가능할 수도 있다.
위에 진술된(또는 그렇지 않으면 본 명세서에 진술된) 피쳐들 중 임의의 하나 이상이 후속하는 양태 중 임의의 것에 포함될 수도 있다.
일 양태에 따르면, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 자유 전자 레이저, 및 하나 이상의 리소그래피 장치를 포함하는 리소그래피 시스템이 제공된다.
일 양태에 따르면, 방사선을 생성하는 방법으로서, 상대론적 전자의 빔을 생성하는 단계, 상대론적 전자의 빔이 방사선 빔을 방출하도록, 상기 상대론적 전자의 빔을 주기적으로 변동하는 경로를 따라 유도하기 위하여 언듈레이터를 사용하는 단계, 및 수신된 신호에 응답하여, 주기적 자기장 및 방사선 빔의 조도를 변경하도록 상기 언듈레이터의 하나 이상의 파라미터를 변경하는 단계를 포함하는, 방사선 생성 방법이 제공된다.
일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저로서, 상대론적 전자를 생성하도록 동작가능한 전자 소스, 복수 개의 자석을 포함하고 상대론적 전자가 통과하는 주기적 자기장을 생성하도록 동작가능한 언듈레이터, 상기 전자 소스와 언듈레이터 사이에 배치되는 제 1 편향 자석을 더 포함할 수도 있고, 상기 제 1 편향 자석은: 전자가 상기 언듈레이터 내의 방사선과 상호작용하여 코히어런트 방사선의 방출을 자극하도록, 전자가 상기 언듈레이터에 의하여 주기적 경로를 따라 유도되는 오프 상태(off state), 또는 전자가 상기 언듈레이터 내의 방사선으로부터 디커플링되고 코히어런트 방사선의 방출이 실질적으로 자극되지 않도록, 전자가 다른 경로를 통해 상기 언듈레이터를 통과하여 유도되는 온 상태(on state)에 있을 수 있는, 자유 전자 레이저가 제공된다.
일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저로서: 상대론적 전자를 생성하도록 동작되는 전자 소스, 복수 개의 자석을 포함하고 주기적 자기장을 생성하도록 동작가능하며, 상대론적 전자가 방사선을 방출하도록 이들을 주기적 경로를 따라 유도하도록 배치되는 언듈레이터, 전자가 언듈레이터를 떠나면 이들을 흡수하도록 동작가능한 빔 덤프, 및 언듈레이터와 빔 덤프 사이에 배치되는 감속 메커니즘으로서, 전자가 빔 덤프에 의하여 흡수되기 전에 전자의 에너지를 감소시키도록 동작가능하고, 감속 메커니즘은 전자 소스와 별개인, 감속 메커니즘을 포함하는, 자유 전자 레이저가 제공된다.
일 양태에 따르면, 리소그래피 시스템으로서: 방사선을 제 1 방향으로 방출하도록 동작가능한 자유 전자 레이저, 방사선을 수광하고 방사선을 제 2 방향으로 패터닝 디바이스 상에 투영시키도록 동작가능한 리소그래피 장치, 및 자유 전자 레이저와 패터닝 디바이스 사이에 배치되며, 방사선 빔을 제 1 방향으로부터 제 1 방향으로 유도하도록 동작가능한 하나 이상의 미러를 포함하고, 상기 자유 전자 레이저는, 제 2 방사선 빔의 편광이 패터닝 디바이스를 조사하기에 적합하도록, 제 1 방사선 빔의 편광이 하나 이상의 미러에 의존하여 선택되게 하도록 구성되는, 리소그래피 시스템이 제공된다.
일 양태에 따르면, EUV 방사선의 빔의 편광을 변환하기 위한 장치로서: 두 개의 광로, 및 EUV 방사선의 빔을 수광하고, 상기 빔을 두 개의 성분으로 분할하며, 각각의 성분을 다른 광로들을 따라 유도하도록 동작가능한 빔 분할기를 포함하고, 두 개의 광로는 수렴하고, 상기 광로 중 하나는 해당 광로를 추종하는 성분의 편광 벡터가 회전되게 하는 복수 개의 미러를 포함하는, 장치가 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저로서, 상대론적 전자의 복수 개의 다발을 포함하는 전자 빔을 생성하기 위한 전자 소스, 상기 전자 빔을 수광하고, 상기 전자 빔이 상기 언듈레이터 내의 방사선과 상호작용하여 방사선의 방출을 자극하고 방사선 빔을 제공하도록, 상기 전자 빔을 주기적 경로를 따라 유도하도록 배치되는 언듈레이터, 및 조절형 압축기(adjustable compressor)로서, (i) 상기 전자 빔이 상기 언듈레이터에 진입하기 이전의, 상기 전자 빔의 전파의 방향에 따른 복수 개의 전자 다발 중 하나 이상의 전하 밀도 분포, 또는 (ii) 상기 전자 빔이 상기 언듈레이터에 진입하기 이전의, 복수 개의 전자 다발 중 하나 이상의 평균 에너지 중 적어도 하나를 제어하도록 동작가능한, 조절형 압축기를 포함하는, 자유 전자 레이저가 제공된다.
복수 개의 전자 다발의 전하 밀도 분포를 그들의 전파 방향을 따라 변경시키면, 언듈레이터의 이득이 변경될 것이다. 즉, 이것은 언듈레이터에 의하여 출력되는 방사선 빔의 파워에 영향을 줄 것이다. 언듈레이터의 이득은 언듈레이터에 입력되는 파워의 양의 함수인, 언듈레이터에 의하여 출력되는 파워의 양으로서 정의될 수도 있다. 언듈레이터의 이득은 이득 길이(언듈레이터 내의 방사선의 파워가 e의 인자만큼 증가하기 위하여 전자 다발이 언듈레이터를 통해 이동해야 하는 거리), 언듈레이터의 길이, 및 전자 다발과 언듈레이터 내의 방사선 사이의 커플링의 양에 의존할 수도 있다. 더 나아가, 복수 개의 전자 다발의 평균 에너지를 변경하면, 방사선 빔의 파장이 변경될 것이다(평균 에너지가 증가하면 방사선 빔은 감소한다). 결국, 이것은 언듈레이터에 의하여 출력되는 방사선 빔의 파장에 영향을 줄 것이다. 그러므로, 바람직하게는, 본 발명의 제 1 양태는 출력 파워 및/또는 파장이 능동적으로 제어될 수 있는 자유 전자 레이저를 제공한다.
상기 조절형 압축기는, (a) 복수 개의 전자 다발 중 하나 이상의 처핑(chirp), 또는 (b) 복수 개의 전자 다발 중 하나 이상 내의 전자의 평균 에너지 중 적어도 하나를 제어하도록 배치되는 조절 메커니즘을 포함할 수도 있다.
조절 메커니즘은 공진 공동(resonant cavity)을 포함할 수도 있다.
상기 공진 공동은, 상기 전자 빔에 대한 상기 공진 공동의 위상이 실질적으로 일정하게 유지되도록 구성될 수도 있고, 상기 위상은, 상기 공동 내의 전기장이 상기 공진 공동을 통과하는 각각의 다발의 중심에 있는 전자에 대하여 실질적으로 제로가 되게 한다. 바람직하게는, 이러한 배치구성이 전자 다발의 전하 분포만을 조절하고 전자 다발의 평균 에너지를 변경하지 않기 때문에, 공진 공동을 구동하기 위하여 요구된 무선 주파수 파워는 평균 빔 전류에 의존하지 않는다. 그러므로, 요구된 파워는 낮으며, 처핑(chirp)을 변경하기 위하여 덜 효율적인 공진 공동을 사용하는 것이 가능하다.
대안적으로는, 상기 공진 공동은, 상기 전자 빔에 대한 상기 공진 공동의 위상이 실질적으로 일정하게 유지되도록 구성될 수도 있고, 상기 위상은, 상기 공동 내의 전기장이 상기 공진 공동을 통과하는 각각의 다발의 중심에 있는 전자에 대하여 실질적으로 최대 또는 최소 값에 있게 한다.
공진 공동은 일반적으로 도전성 공진 공동일 수도 있다.
예를 들어, 구리 공동과 같은 일반적으로 도전성 공진 공동은, 예를 들어 전자 빔을 가속하기 위하여 사용될 수도 있는 초전도 공동과 비교할 때 상대적으로 낮은 Q 값을 가진다. 공진기의 대역폭이 자신의 Q 값에 반비례하기 때문에, 이러한 일반적으로 도전성인 공동의 무선 주파수 파워는 그러므로 높은 대역폭으로써 조절될 수 있다. 바람직하게는, 이것은 초전도 무선 주파수 공동과 비교할 때 공동 내의 가속하는 필드 그레디언트가 훨씬 더 빠르게 변동하도록 한다. 이것은 자유 전자 레이저의 출력 파워 및/또는 파장이 상대적으로 신속하게 조절되도록 하기 때문에 유익하다.
상기 조절형 압축기는, 복수 개의 전자 다발 중 하나 이상을 상기 전자 빔의 전파 방향에 따라 압축하도록 구성되는 자기적 압축기를 더 포함할 수도 있고, 상기 압축은 상기 전자 다발이 자기적 압축기에 진입할 때의 상기 전자 빔의 처핑에 의존한다. 자기적 압축기는 조절 메커니즘의 하류에 배치될 수도 있다.
상기 전자 소스는 다발형(bunched) 전자 빔을 생성하기 위한 메커니즘 및 상기 다발형 전자 빔을 가속하도록 동작가능한 선형 가속기를 포함할 수도 있고, 상기 선형 가속기는 복수 개의 무선 주파수 공동을 포함하며, 상기 조절형 압축기는 상기 선형 가속기와 별개일 수 있다.
상기 자유 전자 레이저는, 제어기, 및 상기 방사선 빔의 파워를 표시하거나 상기 방사선 빔에 의하여 타겟 위치로 전달된 방사선량을 표시하는 값을 결정하고, 상기 값을 표시하는 신호를 상기 제어기로 출력하기 위한 센서를 더 포함할 수도 있고, 상기 제어기는 상기 센서에 의하여 출력되는 신호에 응답하여, 복수 개의 전자 다발 중 하나 이상의 전하 밀도 분포 및/또는 복수 개의 전자 다발 신호 중 하나 이상 내의 전자의 평균 에너지를 변경하도록 동작가능할 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명의 제 1 양태에 따른 자유 전자 레이저, 및 적어도 하나의 리소그래피 장치를 포함하고, 적어도 하나의 리소그래피 장치 각각은 상기 자유 전자 레이저에 의하여 생성된 적어도 하나의 방사선 빔의 적어도 일부를 수광하도록 배치되는, 리소그래피 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 방사선을 생성하기 위한 방사원으로서, 상기 방사선의 파장을 제어하도록 동작가능한 조절 메커니즘을 포함하는, 방사원, 상기 방사선을 수광하기 위한 타겟 위치, 상기 방사원으로부터 상기 타겟 위치로 상기 방사선을 유도하도록 구성되는 광학계로서, 파장 의존적 투과율 또는 반사율을 가지는 광학계, 제어기, 및 상기 방사선 빔의 파워를 표시하거나 상기 방사선 빔에 의하여 타겟 위치로 전달된 방사선량을 표시하는 값을 결정하고, 상기 값을 표시하는 신호를 상기 제어기로 출력하기 위한 센서를 포함하고, 상기 제어기는 상기 센서에 의하여 출력되는 신호에 응답하여, 상기 조절 메커니즘을 사용하여 상기 방사선의 파장을 변경하도록 동작가능한, 장치가 제공된다.
바람직하게는, 이러한 배치구성은 방사원에 의하여 공급되는 방사선량을 제어하기 위한 양의 피드백-기초 제어 루프를 제공한다.
상기 방사원은 자유 전자 레이저를 포함할 수도 있고, 상기 자유 전자 레이저는: 상대론적 전자의 복수 개의 다발을 포함하는 전자 빔을 생성하기 위한 전자 소스, 및 상기 전자 빔을 수광하도록 배치되는 언듈레이터로서, 상기 전자 빔이 상기 언듈레이터 내의 방사선과 상호작용하여 상기 방사선의 방출을 자극하고 방사선 빔을 제공하도록, 상기 전자 빔을 주기적 경로를 따라 유도하도록 배치되는, 언듈레이터를 포함하는, 자유 전자 레이저를 포함할 수도 있으며, 상기 조절 메커니즘은, 복수 개의 전자 다발 중 하나 이상 내의 전자가 상기 언듈레이터에 진입하기 이전에 전자의 평균 에너지를 변경하도록 동작가능하다.
전자 다발의 평균 에너지를 변경하면, 방사선 빔의 파장이 변경될 것이다(평균 에너지가 증가하면 방사선 빔은 감소한다). 결국, 이것은 언듈레이터에 의하여 출력되는 방사선 빔의 파워 및 따라서 방사원에 의하여 타겟 위치로 공급되는 방사선량에 영향을 줄 것이다. 더 나아가, 광학계가 파장 의존적 투과율 또는 반사율을 가지기 때문에, 방사선 빔의 파장을 변경하면 방사선량 광학계를 통하여 타겟 위치로 전달되는 방사선량에 영향을 줄 것이다. 그러므로, 바람직하게는, 이러한 배치구성은 출력 파워 및 파장이 능동적으로 제어될 수 있는 자유 전자 레이저를 제공한다. 방사선 빔의 파장에 발생된 변동은, 방사원에 의하여 타겟 위치로 전달된 선량에 방사선 빔의 파워에서 발생된 변동보다 더 큰 영향을 가져올 것이다.
조절 메커니즘은 공진 공동(resonant cavity)을 포함할 수도 있다.
공진 공동은 일반적으로 도전성 공진 공동일 수도 있다.
예를 들어, 구리 공동과 같은 일반적으로 도전성 공진 공동은, 예를 들어 전자 빔을 가속하기 위하여 사용될 수도 있는 초전도 공동과 비교할 때 상대적으로 낮은 Q 값을 가진다. 공진기의 대역폭이 자신의 Q 값에 반비례하기 때문에, 이러한 일반적으로 도전성인 공동의 무선 주파수 파워는 그러므로 높은 대역폭으로써 조절될 수 있다. 바람직하게는, 이것은 초전도 무선 주파수 공동과 비교할 때 공동 내의 가속하는 필드 그레디언트가 훨씬 더 빠르게 변동하도록 한다. 이것은 자유 전자 레이저의 출력 파워 및/또는 파장이 상대적으로 신속하게 조절되도록 하기 때문에 유익하다.
상기 공진 공동은, 복수 개의 전자 다발 각각의 도달에 대한 상기 공진 공동의 위상이 실질적으로 일정하게 유지되도록 구성될 수도 있고, 상기 위상은, 상기 공동 내의 전기장이 상기 공진 공동을 통과하는 복수 개의 전자 다발 각각의 중심에 있는 전자에 대하여 실질적으로 최대 또는 최소 값에 있게 한다.
상기 전자 소스는 다발형(bunched) 전자 빔을 생성하기 위한 메커니즘 및 상기 다발형 전자 빔을 가속하도록 동작가능한 선형 가속기를 포함할 수도 있고, 상기 선형 가속기는 복수 개의 무선 주파수 공동을 포함하며, 상기 조절 메커니즘은 상기 선형 가속기와 별개일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저로서, 상대론적 전자의 복수 개의 다발을 포함하고 제 1 주파수를 가지는 전자 빔을 생성하기 위한 전자 소스, 상기 전자 빔을 수광하도록 배치되는 언듈레이터로서, 상기 전자 빔이 상기 언듈레이터 내의 방사선과 상호작용 하여 방사선의 방출을 자극하고 방사선 빔을 제공하도록, 주기적 경로를 따라 상기 전자 빔을 유도하도록 배치되는, 언듈레이터, 및 상기 전자 소스와 상기 언듈레이터 사이에 배치되고, 복수 개의 전자 다발의 처핑 및/또는 상기 전자 다발 내의 전자의 평균 에너지가 시간에 따라 변동하도록, 제 2 주파수에서 동작하도록 구성되는, 조절형(adjustable) 공진 공동을 포함하는, 자유 전자 레이저가 제공된다.
제 1 주파수 및 제 2 주파수가 서로 다르다면, 공진 공동은 복수 개의 전자 다발의 처핑 및 평균 에너지를 연속적으로 변경시킬 것이다. 처핑 및 평균 에너지의 변화율은 제 1 주파수와 제 제 2 주파수 사이의 차분에 의존한다. 전자 다발에 있는 전자들의 평균 에너지를 변경하면, 방사선 빔의 파장이 변경될 것이다(평균 에너지가 증가하면 방사선 빔은 감소한다). 그러므로, 본 발명의 제 4 양태는 자유 전자 레이저에 의하여 출력되는 방사선의 유효 대역폭을 증가시키기 위한 메커니즘을 제공한다.
상기 자유 전자 레이저는 상기 전자 빔의 전파의 방향에 따라서 상기 전자 다발을 압축하도록 구성되는 자기적 압축기를 더 포함할 수도 있고, 상기 압축은 상기 전자 다발이 상기 자기적 압축기에 진입할 때에 상기 전자 다발의 처핑에 의존한다.
공진 공동은 일반적으로 도전성 공진 공동일 수도 있다.
예를 들어, 구리 공동과 같은 일반적으로 도전성 공진 공동은, 예를 들어 전자 빔을 가속하기 위하여 사용될 수도 있는 초전도 공동과 비교할 때 상대적으로 낮은 Q 값을 가진다. 공진기의 대역폭이 자신의 Q 값에 반비례하기 때문에, 이러한 일반적으로 도전성인 공동의 무선 주파수 파워는 그러므로 높은 대역폭으로써 조절될 수 있다. 바람직하게는, 이것은 초전도 무선 주파수 공동과 비교할 때 공동 내의 가속하는 필드 그레디언트가 훨씬 더 빠르게 변동하도록 한다. 그러면 자유 전자 레이저의 출력 파워 및 대역폭이 상대적으로 신속하게 조절될 수 있기 때문에 유익하다.
상기 전자 소스는 다발형(bunched) 전자 빔을 생성하기 위한 메커니즘 및 상기 다발형 전자 빔을 가속하도록 동작가능한 선형 가속기를 포함할 수도 있고, 상기 선형 가속기는 복수 개의 무선 주파수 공동을 포함하며, 상기 조절형 압축기는 상기 선형 가속기와 별개일 수 있다.
상기 자유 전자 레이저는, 제어기, 및 상기 방사선 빔의 파워를 표시하거나 상기 방사선 빔에 의하여 타겟 위치로 전달된 방사선량을 표시하는 값을 결정하고, 상기 값을 표시하는 신호를 상기 제어기로 출력하기 위한 센서를 더 포함할 수도 있고, 상기 제어기는 상기 센서에 의하여 출력되는 신호에 응답하여, 상기 공진 공동의 하나 이상의 파라미터를 제어하도록 동작가능하다.
상기 센서에 의하여 출력되는 신호에 응답하여 제어되는 상기 공진 공동의 하나 이상의 파라미터는 상기 공진 공동 내의 전기장의 진폭을 포함할 수도 있다.
상기 센서에 의하여 출력되는 신호에 응답하여 제어되는 상기 공진 공동의 하나 이상의 파라미터는 상기 공진 공동이 동작하는 제 2 주파수를 포함할 수도 있다. 이것은: 전자기 방사선을 공진 공동으로 공급하는 무선 주파수 소스의 주파수, 및 공진 공동의 기하학적 구조 모두를 조절함으로써 획득될 수도 있다. 공진 공동의 기하학적 구조는, 예를 들어 하나 이상의 압전 스트레처 및/또는 압축기를 사용하여 공진 공동의 공진 주파수를 전자기 방사선을 공진 공동으로 공급하는 무선 주파수 소스의 주파수와 정합시킴으로써 변경될 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 리소그래피 시스템으로서, 본 발명의 제 4 양태에 따르는 자유 전자 레이저, 적어도 하나의 리소그래피 장치로서, 적어도 하나의 리소그래피 장치 각각은 제어기를 포함하는 상기 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 적어도 하나의 방사선 빔의 적어도 일부를 수광하도록 배치되는, 적어도 하나의 리소그래피 장치, 및 상기 방사선의 파워를 표시하거나 상기 방사선에 의하여 상기 적어도 하나의 리소그래피 장치 내의 타겟 위치로 전달된 방사선량을 표시하는 값을 결정하고, 상기 값을 표시하는 신호를 상기 제어기로 출력하기 위한 센서를 포함하고, 상기 제어기는 상기 센서에 의하여 출력되는 신호에 응답하여, 상기 공진 공동의 하나 이상의 파라미터를 변경하도록 동작가능한, 리소그래피 시스템이 제공된다.
타겟 위치는, 예를 들어 기판의 노광 도중의 시간 기간 동안에 방사선을 수광하는 기판 상의 위치일 수도 있다. 타겟 위치에 의하여 수광되는 에너지의 선량은 노광 시간 기간에 걸친 방사선 빔의 파워의 시간에 대한 적분이다. 충분히 긴 노광 시간 기간 동안에, 큰 주파수 변동이 노광 시간 기간에 걸쳐 평균화될 것이다. 이것은, 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량이 파장 의존적이고 이러한 의존성이 방사선 빔의 파장 및 대역폭에 크게 의존하는 실시예에 대하여 특히 유용하다. 본 발명의 제 5 양태는 방사선 빔의 대역폭에 대한 제어를 가능하게 하고, 따라서 파장의 변동에 대한 선량 민감도를 감소시키도록 대역폭이 최적화되게 한다.
상기 센서에 의하여 출력되는 신호에 응답하여 제어되는 상기 공진 공동의 하나 이상의 파라미터는 상기 공진 공동 내의 전기장의 진폭을 포함할 수도 있다.
상기 센서에 의하여 출력되는 신호에 응답하여 제어되는 상기 공진 공동의 하나 이상의 파라미터는 상기 공진 공동이 동작하는 제 2 주파수를 포함할 수도 있다. 이것은: 전자기 방사선을 공진 공동으로 공급하는 무선 주파수 소스의 주파수, 및 공진 공동의 기하학적 구조 모두를 조절함으로써 획득될 수도 있다. 공진 공동의 기하학적 구조는, 예를 들어 하나 이상의 압전 스트레처 및/또는 압축기를 사용하여 공진 공동의 공진 주파수를 전자기 방사선을 공진 공동으로 공급하는 무선 주파수 소스의 주파수와 정합시킴으로써 변경될 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량을 제어하는 방법으로서, 방사선 빔의 파장 및/또는 파워에 대한, 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량의 의존성을 결정하는 단계, 복수 개의 다른 파장의 방사선을 생성하도록 동작가능한 조절형 방사원을 사용하여 방사선을 생성하는 단계, 파장 의존적 광학계를 통하여 타겟 위치로 상기 방사선을 유도하는 단계, 상기 방사선의 파워를 표시하거나 상기 방사선에 의하여 상기 타겟 위치로 전달된 방사선량을 표시하는 값을 결정하는 단계, 및 상기 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량을 제어하기 위하여 상기 결정된 값에 의존하여 상기 방사선의 파장을 변경하는 단계를 포함하는, 방사선량 제어 방법이 제공된다.
타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량의 방사선 빔의 파장 및/또는 파워에 대한 의존성을 결정하는 단계는 교정 단계로서 오직 한 번만 수행될 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저로서, 인젝터 가속기 및 언듈레이터를 포함하고, 상기 자유 전자 레이저는 EUV 방사선 빔을 생성하도록 구성되며, 상기 언듈레이터는 언듈레이터 모듈 및 하나 이상의 동적 위상 천이기를 포함하고, 상기 동적 위상 천이기는 상기 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 EUV 방사선 빔의 파워 및/또는 대역폭 및/또는 공간적 파워 분포를 변경하도록 동작가능한, 자유 전자 레이저가 제공된다.
상기 하나 이상의 동적 위상 천이기는 활성화될 경우 전자 궤적의 길이를 변경하도록 구성되는 전자석을 포함할 수도 있다.
상기 하나 이상의 동적 위상 천이기는 3 개의 쌍의 전자석을 포함할 수도 있고, 각각의 쌍은 전자 궤적의 반대면에 제공된다.
제어기는 전류를 전자석으로 선택적으로 공급하여 전자석을 작동시키고 스위치오프하도록 동작가능할 수도 있다.
상기 제어기는 상기 전자석에 공급되는 전류의 크기를 제어하여, 따라서 상기 하나 이상의 동적 위상 천이기에 의하여 적용되는 위상 천이의 크기를 제어하도록 동작가능할 수도 있다.
도전성 재료로 형성된 보호 튜브가 빔 궤적 주위에 제공될 수도 있다.
적어도 부분적으로 유전체로써 충진된 개구가 보호 튜브에 제공될 수도 있다.
개구는 테이퍼링된 단부를 가질 수도 있다.
상기 보호 튜브의 적어도 일부는 10 마이크론보다 크고 1 mm보다 작은 표피 깊이를 가지는 도전성 재료로 형성될 수도 있다.
상기 하나 이상의 동적 위상 천이기는 활성화될 경우 전자 궤적의 길이를 변경하도록 구성되는 횡단 키커를 포함할 수도 있다.
하나 이상의 동적 위상 천이기는 제어기에 의하여 제어될 수도 있다.
제어기는 10 kHz 이상의 주파수로 동적 위상 천이기를 제어하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저로서, 인젝터 가속기 및 언듈레이터를 포함하고, 상기 자유 전자 레이저는 EUV 방사선 빔을 생성하도록 구성되며, 상기 언듈레이터는 언듈레이터 모듈 및 하나 이상의 동적 위상 천이기를 포함하고, 상기 동적 위상 천이기는 상기 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 EUV 방사선 빔의 파워를 크게 변경하지 않으면서 상기 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 EUV 방사선 빔의 대역폭 및/또는 공간적 파워 분포를 변경하도록 동작가능한, 자유 전자 레이저가 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저를 사용하여 EUV 방사선 빔을 생성하는 방법으로서, 전자 이동과 EUV 방사선 사이의 상대 위상을 변경하여 상기 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 EUV 방사선 빔의 파워 및/또는 대역폭 및/또는 공간적 파워 분포를 변경하도록 하나 이상의 동적 위상 천이기를 사용하는 단계를 포함하는, EUV 방사선 빔 생성 방법이 제공된다.
상기 하나 이상의 동적 위상 천이기는 활성화될 경우 전자 궤적의 길이를 변경하도록 구성되는 전자석을 포함할 수도 있다.
상기 하나 이상의 동적 위상 천이기는 3 개의 쌍의 전자석을 포함할 수도 있고, 각각의 쌍은 전자 궤적의 반대면에 제공된다.
전류는 전자석을 작동시키고 스위치오프하도록 전자석에 선택적으로 공급될 수도 있다.
상기 전자석에 공급되는 전류의 크기가 제어되어, 상기 하나 이상의 동적 위상 천이기에 의하여 적용되는 위상 천이의 크기가 제어되게 할 수도 있다.
상기 하나 이상의 동적 위상 천이기는 활성화될 경우 전자 궤적의 길이를 변경하도록 구성되는 횡단 키커를 포함할 수도 있다.
동적 위상 천이기는 10 kHz 이상의 주파수로써 제어될 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 자유 전자 레이저를 사용하여 EUV 방사선 빔을 생성하는 방법으로서, 상기 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 EUV 방사선 빔의 파워를 크게 변경하지 않으면서, 상기 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 EUV 방사선 빔의 대역폭 및/또는 공간적 파워 분포를 변경하도록 두 개 이상의 동적 위상 천이기를 사용하는 단계를 포함하는, EUV 방사선 빔 생성 방법이 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하는 측정 장치로서, 센서, 및 방사선 빔을 수광하기 위한 광학 요소를 포함하고, 상기 광학 요소는 제 1 영역 및 제 2 영역을 가지며, 상기 제 1 영역은 상기 방사선 빔의 제 1 부분을 수광하도록 배치되고 상기 제 2 영역은 상기 방사선 빔의 제 2 부분을 수광하도록 배치되며, 상기 제 1 영역 및 제 2 영역은 상기 광학 요소의 표면의 공간적으로 별개의 영역을 형성하고,
상기 제 1 영역은 상기 제 1 부분으로부터 제 1 분기(branch) 방사선 빔을 형성하고, 상기 제 1 분기 방사선 빔의 파워를 결정하도록 배치되는 상기 센서로 상기 제 1 분기 방사선 빔을 지향시키도록 더욱 배치되며,
상기 제 2 영역은 상기 제 2 부분으로부터 상기 센서로 지향되지 않는 제 2 분기 방사선 빔을 형성하도록 더욱 배치되는, 측정 장치가 제공된다.
바람직하게는, 이러한 배치구성은 센서가 방사선 빔의 경로에 배치되도록 요구하지 않으면서, 방사선 빔의 제 1 부분의 파워가 결정되게 한다. 그러므로, 본 발명은 매우 높은 피워 및 세기로써 방사선 빔의 파워를 측정하도록 하는데, 이것은 본 발명이 아니었다면 그들의 경로에 직접적으로 배치된 센서에 너무 큰 열부하를 부과할 것이다. 추가적으로, 센서가 방사선 빔의 경로에 배치될 필요가 없기 때문에, 본 발명은 광학 요소의 제 1 영역의 치수에 아무런 한계가 없는 배치구성을 제공한다. 특히, 이것은 제 1 영역이 충분히 작게 함으로써, 하나 이상의 센서가 방사선 빔의 경로에 배치되었을 경우에 비하여, 파워 측정용으로 사용되는 세기 분포의 일부(즉 제 1 분기 방사선 빔에 기여하는 부분)가 훨씬 작게 한다.
제 1 영역은 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역을 포함할 수도 있다.
복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역은 광학 요소에 걸쳐서 분포될 수도 있다.
상기 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역은 상기 광학 요소의 표면에 걸쳐 함요부 또는 돌출부의 직사각 2 차원 격자를 형성할 수도 있다. 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역은 광학 요소의 표면에 걸쳐 다른 분포를 형성할 수도 있다.
상기 광학 요소는 격자(grating)를 포함할 수도 있고, 상기 격자의 복수 개의 면이 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역을 형성할 수도 있다.
제 1 분기 방사선 빔은 제 1 영역으로부터의 제 1 부분의 반사에 의하여 형성될 수도 있다.
상기 광학 요소의 제 1 영역은 형광 재료를 포함할 수도 있고, 상기 제 1 분기 방사선 빔은, 상기 방사선 빔의 1 부분을 흡수하고, 상기 제 1 분기 방사선 빔을 형성하는 다른 파장의 방사선을 후속하여 방출하는 형광 재료로 형성될 수도 있다.
제 1 분기 방사선 빔은 제 1 영역으로부터의 제 1 부분의 산란에 의하여 형성될 수도 있다.
광학 요소는 그레이징 입사 미러(grazing incidence mirror)를 포함할 수도 있다.
센서는 센싱 요소들의 어레이를 포함할 수도 있다.
상기 센서는 상기 제 1 분기 방사선 빔의 파워를 결정하기 이전에 상기 제 1 분기 방사선 빔의 파장을 더 긴 파장으로 변환하기 위한 메커니즘을 포함할 수도 있다.
센서는 제 1 분기 방사선 빔의 펄스 지속기간을 변경하기 위한 메커니즘을 포함할 수도 있다.
복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역 각각의 치수는 대략적으로 100 μm 미만일 수도 있다.
복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역 각각은 충분히 작아서, 원거리장(far field)에서 상기 제 2 분기 방사선 빔의 세기 분포가 상기 방사선 빔의 세기 분포와 실질적으로 동일하게 할 수도 있다.
복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역 각각의 치수는 충분히 작아서, 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역 근방의 열팽창 왜곡에 기인한 상기 광학 요소의 반사면의 형상 교란이 무시될 수 있게 할 수도 있다.
복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역 각각의 치수는 충분히 작아서, 단일 마크에 의하여 방출되거나 산란되는 총파워가 상기 방사선 빔의 상대적으로 작은 부분이 되게 할 수도 있다.
방사선 빔의 파워를 표시하는 값이 제어 요소에 제공될 수도 있다. 제어 요소는 방사선 빔의 양태를 제어하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 제어 요소는 방사선 빔의 세기 분포, 또는 평균 세기를 조절하도록 구성될 수도 있다. 제어기는 방사선 빔의 포지션을 조절하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하기 위한 측정 장치로서, 센서, 및 방사선 빔을 수광하기 위한 광학 요소로서, 격자이며 복수 개의 면을 포함하고, 각각의 면은 상기 방사선 빔의 일부를 수광하고 방사선 서브-빔을 형성하도록 배치되는, 광학 요소를 포함하고, 상기 방사선 서브-빔은: (i) 제 1 분기 방사선 빔의 파워를 결정하도록 배치되는 센서로 지향되는 상기 제 1 분기 방사선 빔, 및(ii) 상기 센서로 지향되지 않는 제 2 분기 방사선 빔을 형성하도록 간섭을 일으키는 복수 개의 면을 형성하는, 측정 장치가 제공된다.
양태에 따르면, 방사선 빔 조향 유닛(steering unit)으로서, 본 발명의 제 1 양태에 따르는 측정 장치, 하나 이상의 방사선 빔 조향 메커니즘, 및 센서로부터 파워를 표시하는 신호를 수신하고, 상기 신호에 응답하여, 상기 방사선 빔의 포지션을 변경하도록 상기 하나 이상의 방사선 빔 조향 메커니즘을 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는, 방사선 빔 조향 유닛이 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 방사원으로서, 방사선 빔을 출력하도록 구성되는 메커니즘, 및 본 발명의 제 1 양태에 따르는 측정 장치를 포함하는 방사원이 제공되는데, 상기 광학 요소는 방사선 빔을 수광하도록 구성된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 리소그래피 시스템으로서, 방사선 빔을 생성하기 위한 방사원, 하나 이상의 리소그래피 장치, 및 본 발명의 제 1 양태에 따르며 상기 방사선 빔 또는 상기 방사선 빔으로부터 형성된 이차 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하도록 구성되는, 측정 장치를 포함하는, 리소그래피 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 리소그래피 시스템으로서, 방사선 빔을 생성하기 위한 방사원, 하나 이상의 리소그래피 장치, 및
상기 방사선 빔 또는 상기 방사선 빔으로부터 형성된 이차 방사선 빔을 조향하도록 구성되는, 본 발명의 제 2 양태에 따르는 방사선 빔 조향 유닛을 포함하는, 리소그래피 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 측정하기 위한 측정 장치로서, 상기 방사선 빔의 파워를 결정하기 위한 센서, 및 상기 센서에 의하여 파워가 결정되기 이전에 상기 방사선 빔의 펄스 지속기간을 변경하기 위한 메커니즘을 포함하는, 측정 장치가 제공된다.
바람직하게는, 펄스 지속기간을 변경하기 위한 메커니즘은 상대적으로 짧은 펄스를 가지는 방사선 빔에 대한 파워 측정을 단순화할 수도 있다. 예를 들어, 방사선 빔은 공지된 센싱 요소, 예컨대 고속 포토 다이오드에 의하여 결정되기에는 너무 짧은 펄스를 포함할 수도 있다. 이러한 경우들에서, 펄스 지속기간을 증가시킴으로써, 파워는 이러한 센싱 요소에 의하여 결정될 수 있다.
상기 방사선 빔의 펄스 지속기간을 변경하기 위한 메커니즘은, 상기 센서에 의하여 파워가 결정되기 이전에 상기 방사선 빔의 파장을 더 긴 파장으로 변환하도록 더욱 동작가능할 수도 있다.
상기 방사선 빔의 펄스 지속기간을 변경하기 위한 메커니즘은, 상기 방사선 빔을 흡수하고, 후속하여 더 긴 파장의 방사선을 방출하도록 배치되는 형광 재료를 포함할 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하는 방법으로서, 상기 방사선 빔을 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 광학 요소를 향해 지향시키는 단계로서, 상기 제 1 영역은 상기 방사선 빔의 제 1 부분을 수광하도록 배치되고 상기 제 2 영역은 상기 방사선 빔의 제 2 부분을 수광하도록 배치되며, 상기 제 1 영역 및 제 2 영역은 상기 광학 요소의 표면의 공간적으로 별개의 영역을 형성하는, 단계, 상기 제 1 부분으로부터 제 1 분기(branch) 방사선 빔을 형성하는 단계, 상기 제 2 부분으로부터 제 2 분기 방사선 빔을 형성하는 단계, 상기 제 1 분기 방사선 빔 및 제 2 분기 방사선 빔을 다른 위치로 지향시키는 단계, 및 상기 제 1 분기 방사선 빔의 파워를 결정하는 단계를 포함하는, 결정 방법이 제공된다.
제 1 영역은 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역을 포함할 수도 있다.
복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역은 광학 요소에 걸쳐서 분포될 수도 있다.
상기 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역은 상기 광학 요소의 표면에 걸쳐 함요부 또는 돌출부의 직사각 2 차원 격자를 형성할 수도 있다.
상기 광학 요소는 격자(grating)를 포함하고, 상기 격자의 복수 개의 면이 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역을 형성할 수도 있다.
제 1 분기 방사선 빔은 제 1 영역으로부터의 제 1 부분의 반사에 의하여 형성될 수도 있다.
상기 광학 요소의 제 1 영역은 형광 재료를 포함할 수도 있고, 상기 제 1 분기 방사선 빔은, 상기 방사선 빔의 1 부분을 흡수하고, 상기 제 1 분기 방사선 빔을 형성하는 다른 파장의 방사선을 후속하여 방출하는 형광 재료로 형성될 수도 있다.
제 1 분기 방사선 빔은 제 1 영역으로부터의 제 1 부분의 산란에 의하여 형성될 수도 있다.
상기 제 1 분기 방사선 빔의 파워가 결정되기 이전에, 상기 제 1 분기 방사선 빔의 파장이 더 긴 파장으로 변환될 수도 있다.
상기 제 1 분기 방사선 빔의 파워가 결정되기 이전에, 상기 제 1 분기 방사선 빔의 펄스 지속시간이 변경될 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하는 방법으로서, 상기 방사선 빔을 복수 개의 면을 포함하는 광학 요소롤 향해 지향시키는 단계로서, 각각의 면은 상기 방사선 빔의 일부를 수광하고 방사선 서브-빔을 형성하도록 배치되는, 단계, 상기 복수 개의 면으로부터 형성된 상기 방사선 서브-빔들 사이의 간섭으로부터 제 1 분기 방사선 빔 및 제 2 분기 방사선 빔을 형성하는 단계, 상기 제 1 분기 방사선 빔 및 제 2 분기 방사선 빔을 다른 위치로 지향시키는 단계, 및 상기 제 1 분기 방사선 빔의 파워를 결정하는 단계를 포함하는, 결정 방법이 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 방사선 빔을 조향하는 방법으로서, 본 발명의 제 8 또는 제 9 양태에 따르는 방법을 사용하여 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하는 단계, 및 결정된 값에 응답하여, 상기 방사선 빔의 포지션을 제어하는 단계를 포함하는, 방사선 빔 조향 방법이 제공된다.
예를 들어, 조절된 파라미터는 방사선 빔의 포지션일 수도 있다. 조절된 파라미터는 방사선 빔의 세기 또는 세기 분포일 수도 있다. 일반적으로, 조절될 파라미터는 임의의 적합한 수단에 의하여 조절될 수도 있다. 예를 들어, 조절 동작은 방사선 빔의 소스를 조절함으로써, 또는 방사선 빔의 소스와 광학 요소 사이의 방사선 빔의 경로를 조절함으로써 수행될 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 리소그래피 프로세스에서 사용되는 방사선의 세기를 조절하기 위한 장치로서, 제 1 감쇠 장치를 포함하고, 상기 제 1 감쇠 장치는: 제 1 방사선 빔을 수광하기 위한 제 1 요소로서, 상기 제 1 방사선 빔의 일부를 제 2 방사선 빔의 형태로 제 2 요소로 반사하도록 배치되며, 상기 제 2 요소는 상기 제 2 방사선 빔의 일부를 제 3 방사선 빔의 형태로 상기 제 2 요소로부터 멀어지게 반사하도록 배치되는, 제 1 요소, 및 상기 제 3 방사선 빔의 세기를 변경하도록, 상기 제 1 방사선 빔과 상기 제 1 요소 사이 및 상기 제 2 방사선 빔과 상기 제 2 요소 사이의 입사각 중 적어도 하나를 조절하도록 적응되는 조절 수단을 포함하는, 방사선 세기 조절 장치가 제공된다.
이러한 방식으로, 제 1 양태는 감쇠 장치에 진입하는 방사선의 감쇠를 효율적으로 조절하고, 이를 통하여 감쇠 장치로부터 출력되는 방사선 빔의 세기를 조절하기 위한 장치를 제공한다. 제 1 양태는, 제 3 방사선 빔의 세기의 신속한 조절을 허용하면서 기계적으로 효율적이고 간단한 방식으로 구현될 수도 있는 메커니즘을 제공한다.
제 3 방사선 빔은 감쇠 장치로부터, 예를 들어 리소그래피 장치를 향하여 출력될 수도 있다. 대안적으로는, 제 3 방사선 빔은 다른 감쇠 장치를 향하여 지향된다.
상기 제 1 요소에서의 제 1 방사선 빔의 입사각은 상기 제 2 요소에서의 제 2 방사선 빔의 입사각과 동일할 수도 있다. 상기 장치는, 제 1 요소에 대한 제 1 방사선 빔의 입사각이 제 2 요소에 대한 제 2 방사선 빔의 입사각과 언제나 실질적으로 동일하게 보장하도록 구현될 수도 있다. 이러한 방식으로, 제 3 방사선 빔은 제 1 방사선 빔의 전파의 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 제 3 요소로부터 반사된다.
상기 조절 수단은 상기 제 1 방사선 빔 및 제 2 방사선 빔의 입사각을 약 1 도와 약 10 도 사이로 조절하도록 적응될 수도 있다.
제 1 요소는 제 1 포인트 중심으로 회전하도록 구성될 수도 있고 및/또는 제 2 요소는 제 2 포인트 중심으로 회전하도록 구성된다. 조절 수단은 제 1 요소 및 제 2 요소 중 적어도 하나를 선택적으로 회전시켜서 제 1 또는 제 2 방사선 빔의 제 1 요소 및 제 2 요소와의 입사각을 조절하도록 구현될 수도 있다. 이것은 제 1 양태를 구현하는 특히 효과적이고 간단한 방식을 제공한다.
약 9 도의 각도만큼, 상기 제 1 요소는 상기 제 1 포인트 중심으로 회전되도록 배치될 수도 있고 및/또는 상기 제 2 요소는 상기 제 2 포인트 중심으로 회전되도록 배치된다.
상기 감쇠 장치는, 제 3 방사선 빔을 수광하고, 상기 제 3 방사선 빔의 일부를 제 4 방사선 빔의 형태로 반사하기 위한 제 3 요소, 및 제 4 요소로서, 제 4 방사선 빔을 수광하고, 상기 제 4 방사선 빔의 일부를 상기 제 4 요소로부터 멀어지게 제 5 방사선 빔의 형태로 반사하기 위한, 제 4 요소를 더 포함할 수도 있다.
제 3 요소 및 제 4 요소를 제공함으로써, 감쇠 장치의 감쇠 범위는 증가될 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제 3 요소 및 제 4 요소를 제공하면, 감쇠 장치의 요소들에 의한 반사의 방사선의 극성에 대한 효과가 주어진 감쇠에 대하여 감소되도록 한다.
상기 조절 수단은 상기 제 3 방사선 빔과 상기 제 4 요소 사이 및 상기 제 4 방사선 빔과 상기 제 4 요소 사이의 입사각 중 적어도 하나를 조절하도록 적응될 수도 있다.
상기 조절 수단은 각각의 상기 제 1 요소, 제 요소, 제 3 요소, 및 제 4 요소와의 상기 제 1 방사선 빔, 제 2 방사선 빔, 제 3 방사선 빔, 및 제 4 방사선 빔의 입사각을 약 1 도와 약 5 도 사이로 조절하도록 적응될 수도 있다. 이러한 방식으로, 제 3 방사선 빔 내의 제 1 방사선 빔의 극성을 양호하게 유지하면서 약 8%와 20% 사이의 감쇠 범위가 획득될 수도 있다.
제 1 요소는 제 1 포인트 중심으로 회전하도록 구성될 수도 있고, 제 2 요소는 제 2 포인트 중심으로 회전하도록 구성되며, 제 3 요소는 제 3 포인트 중심으로 회전하도록 구성되고, 제 4 요소는 제 4 포인트 중심으로 회전하도록 구성된다. 조절 수단은 제 1 요소, 제 2, 제 3, 및 제 4 요소 중 적어도 하나를 선택적으로 회전시켜서 제 1, 제 2, 제 3, 또는 제 4 방사선 빔의 각각의 제 1, 제 2, 제 3, 또는 제 4 요소와의 입사각을 조절하도록 구현될 수도 있다.
약 4 도의 각도만큼, 상기 제 1 요소, 제 2 요소, 제 3 요소, 및 제 4 요소 각각은 각각 상기 제 1 포인트, 제 2 포인트, 제 3 포인트, 또는 제 4 포인트 중심으로 회전되도록 배치될 수도 있다.
상기 장치는 상기 조절 수단을 제어하도록 구성되는 제어기를 더 포함할 수도 있다.
상기 제어기는 센서로부터 방사선 세기의 표시를 수신하도록 그리고 상기 표시에 응답하여 상기 조절 수단을 제어하도록 구성될 수도 있다. 이러한 방식으로, 제 1 감쇠 장치에 의하여 제공되는 감쇠는 더 양호하게 제어될 수도 있다. 제어기는, 예를 들어 선결정된 위치에 제공되는 방사선의 세기를 선결정된 세기 범위 내에서 유지하도록 구성되는 제어 루프의 일부를 포함할 수도 있다.
상기 장치는 다른 감쇠 장치를 포함할 수도 있다. 다른 감쇠 장치는 고정된 감쇠 장치를 포함할 수도 있다. 즉, 다른 감쇠 장치는 변동될 수 없거나, 제 1 요소 및 제 2 요소를 사용하여, 또는 제 1 요소 내지 제 4 요소를 사용하여 획득가능한 감쇠에서의 변동에 비하여 작은 양으로만 변동될 수 있는 감쇠를 제공할 수도 있다. 다른 감쇠 장치는 가변 감쇠기의 감쇠보다 더 큰 감쇠 인자를 제공할 수도 있다. 예를 들어, 다른 감쇠 장치는 10 의 감쇠 인자를 제공할 수도 있다.
대안적으로는, 다른 감쇠 장치는 조절가능한 감쇠 장치를 포함할 수도 있다. 다른 감쇠 장치는 제 1 감쇠 장치보다 감쇠의 더 큰 범위에 걸쳐 조절될 수도 있지만, 제 1 감쇠 장치가 조절되는데 사용될 수도 있는 주파수 보다 더 낮은 주파수로 조절될 수도 있다.
상기 다른 감쇠 장치는 EUV 흡수체를 포함하는 챔버를 포함할 수도 있고, 상기 챔버는 방사선 빔의 경로에 배치된다.
다른 감쇠 장치는 챔버 내의 압력을 모니터링하도록 동작가능한 압력 센서를 포함할 수도 있다.
다른 감쇠 장치는 가스 입구 및 가스 출구를 포함할 수도 있다.
상기 장치는 제 2 제어기를 더 포함할 수도 있고, 상기 제 2 제어기는 압력 모니터와 통신하며, 상기 챔버 내의 압력을 선결정된 범위 내에서 유지하도록 상기 가스 입구 및 가스 출구를 제어하도록 구성된다.
제 1 제어기 및 제 2 제어기는 동일한 제어기일 수도 있다.
조절 수단은 조절될 각각의 요소에 대한 각각의 조절 수단을 포함할 수도 있다.
상기 장치는 방사선 빔 중 하나의 전파 방향에 대하여 비-직교(non-normal) 각도로 배치되는 반사 멤브레인을 더 포함할 수도 있고, 상기 반사 멤브레인은 상기 방사선 빔 중 하나의 일부를 투과하고, 상기 방사선 빔 중 하나의 일부를 반사하도록 배치된다.
방사선 빔 중 하나는, 예를 들어 제 1 방사선 빔, 제 2 방사선 빔, 제 3 방사선 빔, 또는 제 4 방사선 빔일 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 리소그래피 시스템으로서, 메인 방사선 빔을 생성하도록 동작가능한 방사원, 상기 메인 방사선 빔의 적어도 일부를 수광하도록 배치되는 본 발명의 제 1 양태에 따르는 감쇠 장치, 및 적어도 하나의 리소그래피 장치를 포함하고, 상기 적어도 하나의 리소그래피 장치는 상기 감쇠 장치로부터 감쇠된 방사선 빔을 수광하도록 배치되는, 리소그래피 시스템이 제공된다.
예를 들어, 메인 방사선, 또는 메인 방사선 빔의 부분은 제 1 양태에 대하여 위에서 설명된 제 1 방사선 빔을 제공할 수도 있다.
리소그래피 시스템은 메인 방사선 빔을 수광하고 적어도 하나의 분기 방사선 빔을 출력하도록 구성되는 빔 분할 장치를 포함할 수도 있다. 감쇠 장치는 적어도 하나의 분기 방사선 빔을 수광하도록 구현될 수도 있다.
빔 분할 장치는 복수 개의 분기 방사선 빔을 출력하도록 구현될 수도 있다. 상기 리소그래피 시스템은 상기 복수 개의 분기 방사선 빔 각각에 대한 각각의 감쇠 장치를 포함할 수도 있고, 각각의 감쇠 장치는 상기 복수 개의 분기 방사선 빔 중 각각의 하나를 수광하도록 배치된다.
대안적으로는, 리소그래피 시스템은 복수 개의 분기 방사선 빔의 일부에 대한 하나 이상의 감쇠 장치를 포함할 수도 있다. 즉, 몇 몇 분기 방사선 빔은 리소그래피 시스템 내의 감쇠 장치를 통과하지 않을 수도 있다.
방사원은 하나 이상의 자유 전자 레이저를 포함할 수도 있다.
적어도 하나의 리소그래피 장치는 하나 이상의 마스크 검사 장치를 포함할 수도 있다.
메인 방사선 빔은 EUV 방사선을 포함할 수도 있다.
본 발명의 양태들이 적합한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 통한 방식을 포함하여 임의의 편리한 방식으로 구현될 수 있다는 것이 인정될 것이다. 대안적으로는, 프로그래밍가능한 디바이스는 본 발명의 실시예를 구현하도록 프로그램될 수도 있다. 그러므로 본 발명은 본 발명의 양태들을 구현하기 위한 적합한 컴퓨터 프로그램을 더 제공한다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 유형의(tangible) 캐리어 매체(예를 들어 하드 디스크, CD ROM 및 기타 등등) 및 통신 신호와 같은 무형의 캐리어 매체를 포함하는 적합한 캐리어 매체에 실려서 운반될 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 양태들은 본 명세서에서 설명되는 임의의 하나 이상의 다른 양태들과, 그리고/또는 앞선 설명 또는 후술되는 설명에서 기술되는 임의의 하나 이상의 피쳐와 결합될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 오직 예시적인 방식으로 이제 설명될 것이다:
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 리소그래피 시스템의 개략도이다;
도 2 는 도 1 의 리소그래피 시스템의 일부를 형성하는 리소그래피 장치의 개략도이다;
도 3 은 도 1 의 리소그래피 시스템의 일부를 형성하는 자유 전자 레이저의 개략도이다;
도 4 는 도 3 의 자유 전자 레이저의 일부를 형성하는 인젝터의 개략도이다;
도 5 는 도 4 의 인젝터의 일부를 형성하는 제 1 제어 장치의 개략도이다;
도 6 은 도 4 의 인젝터의 일부를 형성하는 제 1 제어 장치의 다른 실시예의 개략도이다;
도 7 은 도 6 의 제 1 제어 장치의 동작으로부터 얻어질 수도 있는 편광 회전 및 투과된 방사선 파워의 개략적인 표현이다;
도 8 은 도 4 의 인젝터의 일부를 형성하는 제 2 제어 장치의 개략도이다;
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 자유 전자 레이저를 개략적으로 묘사한다;
도 10 은 선편광된 방사선의 빔을 원편광된 방사선으로 변환하기 위한 장치를 개략적으로 묘사한다;
도 11a 및 도 11b 는 감속 메커니즘의 일부를 형성할 수도 있는 도전성 배관의 두 개의 다른 기하학적 구조를 개략적으로 묘사한다;
도 12 는 도 1 의 리소그래피 시스템의 일부를 형성하는, 본 발명의 실시예에 따른 자유 전자 레이저의 개략도이다;
도 13 은 도 1 의 리소그래피 시스템의 일부를 형성하는, 본 발명의 실시예에 따른 자유 전자 레이저의 개략도이다;
도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 자유 전자 레이저의 언듈레이터를 개략적으로 묘사한다;
도 15 는 언듈레이터의 일부를 형성할 수도 있는 동적 위상 천이기의 일 실시예를 개략적으로 묘사한다;
도 16 은 언듈레이터의 일부를 형성할 수도 있는 보호 튜브를 개략적으로 묘사한다;
도 17 은 동적 위상 천이기의 대안적 실시예를 개략적으로 묘사한다;
도 18 은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치의 일 실시예를 개략적으로 묘사한다;
도 19 는 도 18 의 측정 장치의 일부를 형성하는 광학 요소의 평면도를 개략적으로 묘사한다;
도 20 은 도 18 의 측정 장치의 일부를 형성하는 광학 요소의, 도 19 의 A-A 선에 따른 단면도를 개략적으로 묘사한다;
도 21 은 도 18 의 측정 장치의 일부 및 측정 장치의 센서에 의하여 결정된 이산 샘플링된 세기 분포를 개략적으로 묘사한다;
도 22 는 도 18 의 측정 장치의 일부를 형성할 수도 있는 광학 요소의 다른 실시예의, 도 19 의 A-A 선에 따른 단면도를 개략적으로 묘사한다;
도 23 은 측정 장치의 다른 실시예를 개략적으로 묘사한다;
도 24 는 측정 장치의 또 다른 실시예를 개략적으로 묘사한다;
도 25 는 측정 장치의 또 다른 실시예를 개략적으로 묘사한다;
도 26 은 도 25 의 측정 장치의 일부를 형성하는 광학 요소의 일부의 단면도를 개략적으로 묘사한다;
도 27 은 측정 장치의 또 다른 실시예를 개략적으로 묘사한다;
도 28 은 도 1 의 리소그래피 시스템의 감쇠 장치의 개략도이다;
도 29 는 도 1 의 리소그래피 시스템의 다른 감쇠 장치의 개략도이다;
도 30a 및 도 30b 는 도 1 의 리소그래피 시스템의 다른 감쇠 장치의 개략도이다;
도 31 및 도 32 는 도 1 의 리소그래피 시스템의 다른 감쇠 장치의 개략도이다;
도 33 은 도 1 의 리소그래피 시스템의 다른 감쇠 장치의 개략도이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템(LS)을 도시한다. 리소그래피 시스템(LS)은 자유 전자 레이저(FEL), 빔 전달 시스템 및 복수 개의 리소그래피 장치(LAa-LAn)(예를 들어 8 개의 리소그래피 장치)를 포함한다. 자유 전자 레이저(FEL)는 극자외선(EUV)을 생성하도록 구성되는 방사선 빔(B)(메인 빔 이라고 불릴 수 있음)을 생성하도록 구성된다. 제어기(CT)는 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출된 EUV 방사선의 파워를 제어한다. 센서 장치(ST)는 자유 전자 레이저 빔에 의하여 출력된 EUV 방사선 빔의 파워 또는 EUV 방사선 빔의 파워와 상관되는 파라미터를 모니터링한다. 제어기(CT)는 자유 전자 레이저를 검출기의 출력에 기초하여 조절한다. 따라서 피드백-기초 제어 루프가 쇄선(F1)에 의하여 표시되는 바와 같이 제공된다. 센서 장치(ST)는 임의의 적합한 위치에 제공될 수도 있다. 자유 전자 레이저(FEL)의 출력 파워를 제어하기 위하여 사용될 수도 있는 장치 및 방법이 아래에서 더 상세히 설명된다. 이것은 예를 들어, 자유 전자 레이저로부터 출력되는(예를 들어 1ms와 같은 노광 시간 기간에 걸쳐 평균화되는 경우) EUV 방사선 빔의 파워의 요동을 감소시키기 위하여 사용될 수도 있다. 실질적으로 일정한 파장을 유지하면서 자유 전자 레이저의 출력 파워를 조절하기 위하여 사용될 수도 있는 장치 및 방법이 아래에서 더 상세히 설명된다.
센서 장치(ST)는, 예를 들어 EUV 방사선 빔의 파워를 모니터링도록 구성되는(예를 들어 EUV 방사선 빔의 소부분을 분리하고 측정함으로써) EUV 방사선 검출기일 수도 있다. 센서 장치는, 예를 들어 자유 전자 레이저(FEL)의 전자 빔 내의 전류를 측정하는 센서일 수도 있다. 이것은, 예를 들어 그에 대해 전자 전류로의 출력 신호의 교정이 수행된 빔 포지션 모니터일 수도 있다. 전자 빔 내의 전류는 EUV 방사선 빔 파워와 상관될 수도 있다(예를 들어 자유 전자 레이저의 변환 효율이 일정하다면). 센서 장치는, 예를 들어 전자 빔에 대한 전자를 생성하기 위하여 사용되는 레이저 빔의 파워를 모니터링하기 위하여 사용되는 검출기이다(예를 들어 도 4 와 관련하여 후술되는 바와 같이). 레이저 빔의 파워는 EUV 방사선 빔 파워에 상관될 수도 있다. 센서 장치는, 예를 들어 빔 덤프에 입사하는 전자 빔의 전자의 전하를 측정하도록 구성되는 패러데이 컵(또는 균등물)일 수도 있다. 빔 덤프에 입사하는 전자의 전하는, 예를 들어 EUV 방사선 빔 파워와 상관될 수도 있다.
빔 전달 시스템 포함은 빔 분할 장치(19)를 포함하고 또한 선택적으로 빔 확장 광학기(미도시)를 포함할 수도 있다. 메인 방사선 빔(B)은 복수 개의 방사선 빔(Ba-Bn)(분기 빔 이라고 불릴 수 있음)으로 분할되는데, 빔 분할 장치(19)에 의하여 이들 각각은 다른 리소그래피 장치(LAa-LAn) 중 하나로 지향된다. 분기 방사선 빔(Ba-Bn)은 각각의 분기 방사선 빔이 선행 분기 방사선 빔의 하류에 있는 메인 방사선 빔으로부터 분할되면서, 메인 방사선 빔으로부터 연속적으로 분할될 수도 있다. 이러한 경우에, 분기 방사선 빔은, 예를 들어 서로 실질적으로 평행하게 전파될 수도 있다.
선택적인 빔 확장 광학기(미도시)는 방사선 빔(B)의 단면적을 증가시키도록 구현된다. 바람직하게는, 이것은 빔 확장 광학기의 하류에 있는 미러에 가해지는 열부하를 감소시킨다. 이것은 빔 확장 광학기의 하류에 있는 미러가, 냉각이 덜 필요하고 따라서 비용이 저렴하면서 더 낮은 사양을 가지도록 허용한다. 이에 추가하거나 그 대신에, 이것은 다운스트림 미러가 수직 입사에 더 가까이 있도록 할 수도 있다. 빔 분할 장치(19)는 메인 빔(B)으로부터의 방사선을 복수 개의 분기 방사선 빔(Ba-Bn)을 따라서 지향시키는, 빔(B)의 경로 내에 배치되는 복수 개의 정적 추출 미러(미도시)를 포함할 수도 있다. 메인 빔(B)의 크기를 증가시키면 미러가 빔(B) 경로 내에 위치되어야 하는 정확도가 감소된다. 그러므로, 이것은 분할 장치(19)에 의한 출력 빔(B)의 더 정확한 분할을 가능하게 한다. 예를 들어, 빔 확장 광학기는 메인 빔(B)이 빔 분할 장치(19)에 의하여 분할되기 이전에 메인 빔(B)을 약 100 μm로부터 10 cm보다 더 길게 확장하도록 동작가능할 수도 있다.
일 실시예에서, 분기 방사선 빔(Ba-Bn)은 각각 각각의 감쇠기(15a 내지 15n)를 통과하여 지향된다. 각각의 감쇠기(15a 내지 15n)는 분기 방사선 빔(Ba-Bn)이 자신의 대응하는 리소그래피 장치(LAa-LAn) 내로 들어가기 이전에 각각의 분기 방사선 빔(Ba-Bn)의 세기를 조절하도록 구현된다. 각각의 감쇠기(15a 내지 15n)는 해당 감쇠기와 연관된 리소그래피 장치로부터 제공되는 피드백을 사용하여 제어기(CTAa-n) 제어기에 의하여 제어될 수도 있다. 예를 들어, 리소그래피 장치(LAn)는 해당 리소그래피 장치 내의 분기 방사선 빔(Bn)의 세기를 모니터링하는 센서(SLn)를 포함할 수도 있다. 센서(SLn)로부터의 출력은 감쇠기(15n)를 제어하기 위하여 사용될 수도 있다. 따라서 피드백-기초 제어 루프가 쇄선(F2n)에 의하여 표시되는 바와 같이 제공된다. 센서(SLn)는 리소그래피 장치(LAn) 내의 임의의 적합한 위치에 제공될 수도 있다. 예를 들어, 센서(SLn)는 리소그래피 장치의 투영 시스템 이후에(예를 들어 리소그래피 장치의 기판 지지 테이블에) 위치될 수도 있다. 대안적으로는, 센서(SLn)는 리소그래피 장치의 투영 시스템 이전에(예를 들어 리소그래피 장치의 조명 시스템과 마스크 지지 구조 사이에) 위치될 수도 있다.
제 1 피드백-기초 제어 루프(F1)는 제 2 피드백-기초 제어 루프(F2n)보다 고속 응답을 가진다.
제 1 피드백-기초 제어 루프(F1)는 10 kHZ 이상, 예를 들어 50 kHz 이상의 주파수에서 동작할 수도 있다. 제 1 피드백-기초 제어 루프는, 예를 들어 약 100 kHz 이상의 주파수에서 동작할 수도 있다. 제 2 피드백-기초 제어 루프는 1 kHz 이하의 주파수에서 동작할 수도 있다.
일 실시예에서, 제 1 피드백 루프를 제어하는 제어기(CT)는, 예를 들어 빔 분할기(19)의 및/또는 리소그래피 장치(LAa-LAn)의 광학기의 투과를 고려하도록 구성될 수도 있다. 이러한 경우에, 제어기(CT)는 자유 전자 레이저(FEL)의 제어를 통해 리소그래피 장치 내의 리소그래피 기판으로 전달되는 방사선량을 제어할 수도 있다.
일 실시예에서, 피드백이 리소그래피 장치(LAa-LAn)내의 센서로부터 자유 전자 레이저(FEL)를 제어하는 제어기(CT)로 제공될 수도 있다. 센서는, 예를 들어 리소그래피 장치의 조명 시스템 내에 제공될 수도 있다.
두 개 이상의 리소그래피 장치(LAa-LAn)내의 센서들로부터의 피드백이 자유 전자 레이저(FEL)를 제어하는 제어기(CT)로 제공될 수도 있다.
리소그래피 기판 상의 타겟 위치는 EUV 방사선을 약 1 ms 동안 수광할 수도 있다. 리소그래피 기판에 전달된 EUV 방사선의 파워를 자유 전자 레이저(FEL)의 피드백-기초 제어를 사용하여 제어하면, 리소그래피 기판 상의 타겟 위치에서의 노광 선량의 일관성을 개선할 수도 있다. 10 kHZ 이상의 주파수에서 동작하는 피드백-기초 제어 루프는 1 ms 내에 전달된 노광 선량의 몇 몇 제어를 제공할 것이다. 50 kHZ 이상의 주파수에서 동작하는 피드백-기초 제어 루프는 1 ms 내에 전달된 노광 선량의 개선된 제어를 제공할 것이다(이것은 EUV 방사선 빔의 파워 내의 요동이 더 완전히 평활될 수 있게 할 수도 있다). 약 100 kHz 이상의 주파수에서 동작하는 피드백-기초 제어 루프는 1 ms 안에 전달된 노광 선량의 훨씬 개선된 제어를 제공할 수도 있다. 1 MHz 이상의 주파수에서 동작하는 자유 전자 레이저(FEL)에 대한 피드백-기초 제어 루프는 선량 제어의 관점에서 임의의 상당한 추가적 이점을 제공하지 않을 수도 있는데, 이는 1 ms 노광 시간이, 이러한 주파수에서의 EUV 방사선 요동이 해당 노광 시간 동안에 효과적으로 평균화되어 없어질 수 있게 하기 때문이다.
제어기(CT) 및/또는 제어기(CTAa-n)는 알려진 방사선 빔 파라미터의 변화로서, 공지된 상황에서 발생할 변화(예를 들어 자유 전자 레이저가 동작을 개시한 직후에 발생할 방사선 빔 변화)를 고려하는 몇 몇 피드-포워드 제어를 포함할 수도 있다.
방사원(SO), 빔 분할 장치(19), 빔 확장 광학기(만일 존재한다면) 및 리소그래피 장치(LAa-LAn)는 모두 이들이 외부 환경으로부터 고립될 수 있게 구성되고 구현될 수도 있다. EUV 방사선의 흡수를 최소화하기 위하여, 방사원(SO), 빔 분할 장치(19) 및 리소그래피 장치(LAa-LAn)의 적어도 일부에 진공이 제공될 수도 있다. 다른 리소그래피 시스템(LS)의 일부에는 다른 압력에서 진공이 제공될 수도 있다(즉 대기압 아래의 다른 압력에서 유지됨).
도 2 를 참조하면, 리소그래피 장치(LAa)는 조명 시스템(IL), 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어 마스크)를 지지하도록 구성되는 지지 구조(MT), 투영 시스템(PS) 및 기판(W)을 지지하도록 구성되는 기판 테이블(WT)을 포함한다. 조명 시스템(IL)은 패터닝 디바이스(MA)에 입사하기 이전에 해당 리소그래피 장치(LAa)에 의하여 수광되는 분기 방사선 빔(Ba)을 컨디셔닝하도록 구성된다. 투영 시스템(PS)은 방사선 빔(Ba')(이제 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 패터닝됨)을 기판(W)에 투영시키도록 구성된다. 기판(W)은 이전에 형성된 패턴을 포함할 수도 있다. 이러한 경우에, 리소그래피 장치는 패터닝된 방사선 빔(Ba')을 이전에 기판(W)에 형성된 패턴과 정렬한다.
리소그래피 장치(LAa)에 의하여 수광되는 분기 방사선 빔(Ba)은 조명 시스템(IL)의 밀폐 구조 내의 개구(8)를 통해 빔 분할 장치(19)로부터 조명 시스템(IL) 내로 전달된다. 선택적으로, 분기 방사선 빔(Ba)은 개구(8)에서 또는 그 근처에 중간 초점을 형성하도록 포커싱될 수도 있다.
조명 시스템(IL)은 다면형(facetted) 필드 미러 디바이스(10) 및 다면형 퓨필 미러 디바이스(11)를 포함할 수도 있다. 다면형 필드 미러 디바이스(10) 및 다면형 퓨필 미러 디바이스(11)는 함께 원하는 단면 형상 및 원하는 각도 분포를 가지는 방사선 빔(Ba)을 제공한다. 방사선 빔(Ba)은 조명 시스템(IL)으로부터 전달되고 지지 구조(MT)에 의하여 홀딩되는 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사한다. 패터닝 디바이스(MA)는 방사선 빔을 반사하고 패터닝하여 패터닝된 빔(Ba')을 형성한다. 조명 시스템(IL)은 다면형 필드 미러 디바이스(10) 및 다면형 퓨필 미러 디바이스(11)에 더하여 또는 그 대신에 다른 미러 또는 디바이스를 포함할 수도 있다. 조명 시스템(IL)은, 예를 들어 독립적으로 이동가능한 미러들의 어레이를 포함할 수도 있다. 독립적으로 이동가능한 미러는, 예를 들어 1mm 폭 미만을 측정할 수도 있다. 독립적으로 이동가능한 미러는, 예를 들어 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 디바이스일 수도 있다.
패터닝 디바이스(MA)로부터의 리디렉팅(예를 들어 반사)에 후속하여, 패터닝된 방사선 빔(Ba')이 투영 시스템(PS)에 진입한다. 투영 시스템(PS)은 방사선 빔(Ba')을 기판 테이블(WT)에 의하여 홀딩되는 기판(W) 상에 투영하도록 구성되는 복수 개의 미러(13, 14)를 포함한다. 투영 시스템(PS)은 감소 인자를 방사선 빔에 적용하여, 패터닝 디바이스(MA) 상의 대응하는 피쳐보다 더 작은 피쳐가 있는 이미지를 형성한다. 예를 들어, 4 의 감소 인자가 적용될 수도 있다. 비록 투영 시스템(PS)이 도 2 에서 두 개의 미러를 가지지만, 투영 시스템은 임의의 개수의 미러(예를 들어 6 개의 미러)를 포함할 수도 있다.
리소그래피 장치(LAa)는 방사선 빔(Ba)의 단면에 패턴을 부여하고, 패터닝된 방사선 빔을 타겟 기판에 투영시킴으로써 기판의 타겟부를 패터닝된 방사선에 노출시킨다. 리소그래피 장치(LAa)는, 예를 들어 스캔 모드에서 사용될 수도 있고, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟 영역(C) 상에 투영되는 동안(즉, 동적 노광) 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 동기적으로 스캐닝된다. 지지 구조체(MT)에 상대적인 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 축소율 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수도 있다. 기판(W)에 입사하는 패터닝된 방사선 빔(Ba')은 방사선대(band)를 포함할 수도 있다. 방사선대는 노광 슬릿이라고 지칭될 수도 있다. 스캐닝 노광 도중에, 기판 테이블(WT) 및 지지 구조(MT)는, 노광 슬릿이 타겟 기판(W) 위에서 이동함으로써 패터닝된 방사선의 기판(W)의 타겟부를 노출시키도록 이동된다. 기판(W)의 타겟부 내의 주어진 위치가 노출되는 방사선량이 방사선 빔(Ba')의 파워 및 해당 위치가 노광 슬릿이 해당 위치 위에서 스캐닝될 때에 노광되는 시간량에 의존한다는 것이 인정될 것이다(패터닝의 효과는 이러한 예에서는 무시된다). "타겟 위치" 라는 용어는 방사선에 노출되고(또한 그에 대하여 수광된 방사선의 선량이 계산될 수도 있는) 기판 상의 위치를 가리키기 위하여 사용될 수도 있다.
감쇠기(15a)가 도 2 에 도시되는데, 감쇠기는 리소그래피 장치 이전에 제공된다. 감쇠기(15a)의 실시예가 아래에서 더 상세히 설명된다. 리소그래피 장치에는 리소그래피 장치 내의 EUV 방사선 빔의 파워를 측정하도록 구성되는 센서가 제공될 수도 있다. 센서는, 예를 들어 쇄선(SLa)에 의하여 개략적으로 표시되는 바와 같이 조명 시스템(IL) 내에 제공될 수도 있다. 이에 추가하거나 그 대신에, 센서는 투영 시스템 이후에 제공될 수도 있다. 센서는, 예를 들어 쇄선(SLa)에 의하여 개략적으로 표시되는 바와 같이 기판 테이블 상에 제공될 수도 있다. 제어기(CTAa)는 감쇠기(15a)에 의하여 제공되는 감쇠를 제어할 수도 있다. 제어기(CTAa)는 센서(SLa)로부터 신호를 수신하고, 이러한 신호를 적어도 부분적으로 이용하여 감쇠를 제어할 수도 있다. 따라서, 피드백-기초 제어 루프가 제공될 수도 있다.
다시 도 1 을 참조하면, 자유 전자 레이저(FEL)는 각각의 리소그래피 장치(LAa-LAn)에 공급하기에 충분한 파워를 가진 EUV 방사선 빔(B)을 생성하도록 구성된다. 위에서 언급된 바와 같이, 방사원은 자유 전자 레이저를 포함할 수도 있다.
자유 전자 레이저는 전자 소스 및 가속기를 포함하는데, 이들은 다발형 상대론적 전자 빔과 상대론적 전자(relativistic electron)의 다발이 통과하도록 지향되는 주기적 자기장을 생성하도록 동작가능하다. 주기적 자기장이 언듈레이터에 의하여 생성되고, 전자가 중심축 중심으로 발진 경로를 따라가게 한다. 자기적 구조 전자에 의하여 야기된 가속도의 결과로서, 전자들은 일반적으로 중심축의 방향으로 전자기 방사선을 자발적으로 방출한다. 상대론적 전자는 언듈레이터 내의 방사선과 상호작용 한다. 어떤 조건에서는, 이러한 상호작용에 의하여 전자들이 미세다발로 서로 다발을 이루고, 언듈레이터 내에서 방사선의 파장에서 변조되며, 중심축에 따른 방사선의 코히어런트 방출이 자극된다.
전자에 의하여 추종되는 경로는 전자들이 주기적으로 중심축을 횡단하는 정현파이고 평면일 수도 있고, 또는 전자가 중심축 중심으로 회전하는 나선형일 수도 있다. 발진 경로의 타입이 자유 전자 레이저에 의하여 방출되는 방사선의 편광에 영향을 줄 수도 있다. 예를 들어, 전자가 나선형 경로를 따라 전파하게 하는 자유 전자 레이저는 타원형으로 편광된 방사선을 방출할 수도 있는데, 이것은 몇 몇 리소그래피 장치에 의한 기판(W)의 노광을 위하여 바람직할 수도 있다.
도 3 은 인젝터(21), 선형 가속기(22), 다발 압축기(23), 언듈레이터(24), 전자 감속기(26) 및 빔 덤프(100)를 포함하는 자유 전자 레이저(FEL)의 개략도이다.
인젝터(21)는 다발형 전자 빔(E)을 생성하도록 구성되고, 예를 들어 열이온(thermionic) 음극 또는 광음극 및 가속 전기장과 같은 전자 소스를 포함한다. 전자 빔(E) 내의 전자는 선형 가속기(22)에 의하여 더욱 가속된다. 일 예에서, 선형 가속기(22)는 공통 축을 따라 축상 이격되는 복수 개의 무선 주파수 공동, 및 하나 이상의 무선 주파수 전력원을 포함하는데, 이것은 각각의 전자 다발을 가속하기 위하여 전자 다발이 전력원 사이를 통과할 때 공통 축을 따라 전자기장을 제어하도록 동작가능하다. 공동은 초전도 무선 주파수 공동일 수도 있다. 바람직하게는, 이것은 허용: 상대적으로 큰 전자기장이 높은 듀티 사이클로 인가되도록; 더 큰 빔 개구부가 형성되어 웨이크필드(wakefields)에 기인한 손실이 적어지도록; 그리고 빔으로 투과되는(공동 벽을 통해 소산되는 것과 반대로) 무선 주파수 에너지의 부분이 증가되도록 한다. 또는, 공동은 통상적으로 도전형이고(즉 초전도형이 아님), 예를 들어 구리로 제조될 수도 있다. 다른 유형들의 선형 가속기가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 레이저 웨이크-필드 가속기 또는 반전 자유 전자 레이저 가속기가 사용될 수 있다.
전자 빔(E)은 선형 가속기(22)와 언듈레이터(24) 사이에 배치되는 다발 압축기(23)를 통해 지나간다. 다발 압축기(23)는 전자를 전자 빔(E) 내에서 다발화(bunch)하고 전자 빔(E) 내의 현존 전자 다발을 공간적으로 압축하도록 구성된다. 다발 압축기(23)의 하나의 타입은 전자 빔(E)에 횡단하도록 지향되는 방사선 필드를 포함한다. 전자 빔(E) 내의 전자는 방사선과 상호작용하고 인접한 다른 전자들과 다발을 이룬다. 다른 타입의 다발 압축기(23)는 자기적 시케인(chicane)인데, 전자가 시케인을 통과할 때에 전자가 따라가는 경로 길이는 전자의 에너지에 의존한다. 이러한 타입의 다발 압축기는, 그 포텐셜이 예를 들어 무선 주파수에서 발진하는 복수 개의 도체에 의하여 선형 가속기(22) 내에서 가속된 전자 다발을 압축하기 위하여 사용될 수도 있다.
그러면 전자 빔(E)은 언듈레이터(24)를 통과한다. 일반적으로, 언듈레이터(24)는 복수 개의 모듈을 포함한다. 각각의 모듈은 주기적 자석 구조를 포함하는데, 이것은 주기적 자기장을 생성하도록 동작가능하고, 인젝터(21) 및 선형 가속기(22)에 의하여 생성된 상대론적 전자 빔(E)을 해당 모듈 내의 주기적 경로를 따라서 유도하도록 구현된다. 결과적으로, 각각의 언듈레이터 모듈 내에서, 전자는 일반적으로 해아 모듈을 통과하는 그들의 주기적 경로의 중심축의 방향에서 전자기 방사선을 방출한다. 언듈레이터(24)는 전자 빔(E)을 리포커싱(refocus)하기 위한 메커니즘으로서, 예컨대 인접한 섹션들의 하나 이상의 쌍 사이에 있는 사극자 자석을 더 포함할 수도 있다. 전자 빔(E)을 리포커싱하기 위한 메커니즘은 전자 다발의 크기를 감소시킬 수도 있는데, 이것은 전자와 언듈레이터(24) 내의 방사선 사이의 커플링을 개선시켜서 방사선의 방출을 더 많이 자극시킨다.
전자가 각각의 언듈레이터 모듈을 통과하여 이동할 때에, 이들은 방사선의 전기장과 상호작용하여, 방사선과 에너지를 교환한다. 일반적으로 전자와 방사선 사이에서 교환된 에너지량은 조건들이 다음과 같은 공진 조건에 가깝지 않는 한 신속하게 발진할 것이다:
Figure pct00001
여기에서 λ em 은 방사선의 파장이고, λ u 는 전자들이 통과하여 전파하는 언듈레이터 모듈에 대한 언듈레이터 주기이며, γ 는 전자의 로렌츠 인자이고 K는 언듈레이터 파라미터이다. A는 언듈레이터(24)의 기하학적 구조에 의존한다: 원편광된 방사선을 생성하는 나선형 언듈레이터에 대해서 A=1이고, 평면형 언듈레이터에 대하여 A=2이며, 타원형으로 편광된 방사선(즉 원편광되거나 선편광되지 않는 방사선)을 생성하는 나선형 언듈레이터에 대해서는 1<A<2 이다. 비록 에너지의 확산이 가능한 한 최소화될 수도 있지만(낮은 이미턴스(emittance)를 가지는 전자 빔(E)을 생성함으로써), 실무상, 각각의 전자 다발은 에너지 확산을 가질 것이다. 언듈레이터 파라미터 K는 통상적으로 약 1 이고 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00002
여기에서 q 및 m은 각각 전자의 전하 및 질량이고, B 0 는 주기적 자기장의 진폭이며, c는 광속이다.
공진 파장 λ em 은 각각의 언듈레이터 모듈을 통과하여 이동하는 전자들에 의하여 자발적으로 방출된 제 1 고조파 파장과 동일하다. 자유 전자 레이저(FEL)는 자기-증폭된 자발적 방출(self-amplified spontaneous emission; SASE) 모드에서 동작할 수도 있다. SASE 모드에서 동작하려면 전자빔이 각각의 언듈레이터 모듈에 진입하기 이전에 전자 빔(E) 내의 전자 다발이 낮은 에너지 확산해야 할 수도 있다. 대안적으로는, 자유 전자 레이저(FEL)는 시드 방사원을 포함할 수도 있는데, 이것은 언듈레이터(24) 내의 자극된 방출에 의하여 증폭될 수도 있다. 자유 전자 레이저(FEL)는 재순환 증폭기 자유 전자 레이저(recirculating amplifier free electron laser; RAFEL)로서 동작할 수도 있는데, 자유 전자 레이저(FEL)에 의하여 생성되는 방사선의 일부는 방사선을 더 생성하는 것을 초래하기 위한 시드(seed)로서 사용된다.
언듈레이터(24)를 통과하여 이동하는 전자는 방사선의 진폭이 증가하도록 할 수도 있고, 즉, 자유 전자 레이저(FEL)는 비-제로 이득을 가질 수도 있다. 최대 이득은 공진 조건이 만족될 때 획득될 수도 있거나 이러한 조건이 공진에 가깝지만 다소 어긋날 경우에 만족된다.
각각의 언듈레이터 모듈의 중심축 주위의 영역은 "양호한 필드 영역"이라고 간주될 수도 있다. 양호한 필드 영역은, 언듈레이터 모듈의 중심축에 따른 주어진 포지션에서, 어느 공간 내의 자기장의 크기 및 방향이 실질적으로 일정한, 중심축 주위의 그러한 공간일 수도 있다. 양호한 필드 영역 내에서 전파하는 전자 다발은 수학식 1 의 공진 조건을 만족시킬 수도 있고, 따라서 방사선을 증폭할 것이다. 더 나아가, 양호한 필드 영역 내에서 전파하는 전자 빔(E)은 보상되지 않은 자기장에 기인한 기대되지 않은 큰 혼란(disruption)을 경험하지 않아야 한다.
각각의 언듈레이터 모듈은 소정 범위의 수락가능한 초기 궤적을 가질 수도 있다. 수락가능한 초기 궤적의 이러한 범위 내의 초기 궤적으로 언듈레이터 모듈에 진입하는 전자는 수학식 1 의 공진 조건을 만족시킬 수도 있고, 해당 언듈레이터 모듈 내의 방사선과 상호작용 하여 코히어런트 방사선의 방출을 자극할 수도 있다. 이에 반해, 다른 궤적으로 언듈레이터 모듈에 진입하는 전자들은 코히어런트 방사선의 큰 방출을 자극하지 않을 수도 있다.
예를 들어, 일반적으로, 나선형 언듈레이터 모듈에 대하여 전자 빔(E)은 언듈레이터 모듈의 중심축과 실질적으로 정렬되어야 한다. 전자 빔(E) 및 언듈레이터 모듈의 중심축 사이의 틸트 또는 각도는 일반적으로 1/10ρ를 초과하면 안되는데, 여기에서 ρ는 피어스(Pierce) 파라미터이다. 그렇지 않으면 언듈레이터 모듈의 변환 효율(즉 해당 모듈 내에서 방사선으로 변환되는 전자 빔(E)의 에너지의 일부)은 원하는 양 아래로 떨어질 수도 있다(또는 거의 제로로 떨어질 수도 있다). 일 실시예에서, EUV 나선형 언듈레이터 모듈의 피어스 파라미터는 대략적으로 0.001 일 수도 있는데, 언듈레이터 모듈의 중심축에 대한 전자 빔(E)의 틸트가 100 μrad 보다 낮아야 한다는 것을 표시한다.
평면형 언듈레이터 모듈에 대하여, 초기 궤적의 더 큰 범위가 수락가능할 수도 있다. 전자 빔(E)이 평면형 언듈레이터 모듈의 자기장에 실질적으로 수직이고 평면형 언듈레이터 모듈의 양호한 필드 영역 내에서 유지된다면, 방사선의 코히어런트 방출이 자극될 수도 있다.
전자 빔(E)의 전자가 각각의 언듈레이터 모듈 사이의 드리프트 공간을 통과해서 이동할 때, 전자는 주기적 경로를 따르지 않는다. 그러므로, 이러한 드리프트 공간에서, 비록 전자가 방사선과 공간적으로 중첩하지만, 이들은 방사선과 임의의 큰 에너지를 교환하지 않으며 따라서 방사선으로부터 효과적으로 디커플링된다.
다발형 전자 빔(E)은 유한 이미턴스를 가지고, 따라서 리포커싱되지 않으면 직경의 길이가 증가될 것이다. 그러므로, 언듈레이터(24)는 전자 빔(E)을 인접한 모듈들 중 하나 이상의 쌍 사이에 리포커싱하기 위한 메커니즘을 더 포함한다. 예를 들어, 사극자 자석이 인접한 모듈의 각각의 쌍 사이에 제공될 수도 있다. 사극자 자석은 전자 다발의 사이즈를 감소시키고, 전자 빔(E)을 언듈레이터(24)의 양호한 필드 영역 사이에서 유지시킨다. 이것은 전자들과 다음 언듈레이터 모듈 내의 방사선 사이의 커플링을 향상시켜서 방사선의 방출을 더욱 자극시킨다.
언듈레이터(24)에 진입할 때 공진 조건을 만족하는 전자는, 방사선을 방출(또는 흡수)할 때에 에너지를 상실(획득)할 것이고, 따라서 공진 조건이 더 이상 만족되지 않는다. 그러므로, 몇 몇 실시예들에서, 언듈레이터(24)는 테이퍼링될 수도 있다. 즉, 주기적 자기장의 진폭 및/또는 언듈레이터 주기 λ u 는, 전자 다발이 언듈레이터(24)를 통과하여 유도될 때에 전자 다발을 공진에 또는 이에 가깝게 유지시키기 위하여, 언듈레이터(24)의 길이에 따라 변동할 수도 있다. 테이퍼링 동작은 각각의 언듈레이터 모듈 내의 및/또는 모듈 마다의 주기적 자기장의 진폭 및/또는 언듈레이터 주기 λ u 를 변경함으로써 수행될 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로는, 테이퍼링 동작은 각각의 언듈레이터 모듈 내의 및/또는 모듈 마다의 언듈레이터(24)의 헬리시티(helicity)를 변경함으로써(이를 통하여 파라미터 A를 변경함으로써) 수행될 수도 있다.
언듈레이터(24)를 떠난 이후에, 전자 빔(E)은 덤프(100)에 의하여 흡수된다. 덤프(100)는 전자 빔(E)을 흡수할 충분한 양의 재료를 포함할 수도 있다. 재료는 방사능의 유도를 위한 임계 에너지를 가질 수도 있다. 임계 에너지 미만의 에너지로 덤프(100)에 진입하는 전자들은 감마선 샤워(shower)만을 생성할 수도 있고 임의의 상당한 레벨의 방사능을 유도하지 못할 것이다. 재료는 전자 충격에 의하여 방사능을 유도하기 위한 높은 임계 에너지를 가질 수도 있다. 예를 들어, 빔 덤프는 약 17 MeV의 임계 에너지를 가지는 알루미늄(Al)을 포함할 수도 있다. 전자가 덤프(100)에 진입하기 이전에 전자 빔(E) 내의 전자의 에너지를 감소시키는 것이 바람직하다. 이것은, 방사능 폐기물을 덤프(100)로부터 제거하고 처리할 필요성을 없애거나 감소시킨다. 방사능 폐기물을 제거하려면 자유 전자 레이저(FEL)를 주기적으로 꺼야하고, 방사능 폐기물을 처리하는 것이 고비용일 수 있고 심각한 환경적 문제를 야기할 수 있기 때문에, 위와 같은 특징은 유리하다.
전자 빔(E) 내의 전자의 에너지는, 전자 빔(E)을 언듈레이터(24)와 빔 덤프(100) 사이에 배치되는 감속기(26)를 통해서 지향함으로써 전자가 덤프(100)에 진입하기 이전에 감소될 수도 있다.
일 실시예에서, 언듈레이터(24)를 떠나는 전자 빔(E)은 선형 가속기(22) 내의 주파수(RF) 필드에 상대적으로 180 도의 위상차로 전자를 다시 선형 가속기(22)로 통과시킴으로써 감속될 수도 있다. 그러므로 선형 가속기 내의 RF 필드는 언듈레이터(24)로부터 출력되는 전자를 감속하는 역할을 한다. 전자가 선형 가속기(22) 내에서 감속될 때, 그들의 에너지의 일부는 선형 가속기(22) 내의 RF 필드로 전달된다. 그러므로 감속하는 전자로부터의 에너지는 선형 가속기(22)에 의하여 복구되고, 인젝터(21)로부터 출력되는 전자 빔(E)을 가속하기 위하여 사용될 수도 있다. 이러한 배치구성은 에너지 복구 선형 가속기(energy recovering linear accelerator; ERL)라고 알려진다.
도 4 는 인젝터(21)의 일 실시예의 개략도이다. 인젝터(21)는 전자총(31) 및 전자 부스터(33)를 포함한다. 전자총(31)은 진공 챔버(32) 내의 광음극(43)을 지원하도록 배치된다. 전자총(31)은 방사선(41)의 빔을 방사원(35)으로부터 수광하도록 더욱 배치된다. 방사원(35)은, 예를 들어 레이저 빔(41)을 방출하는 레이저(35)를 포함할 수도 있다. 레이저 빔(41)은 윈도우(37)를 통해서 진공 챔버(32) 내로 지향되고 광음극(43)에 입사한다. 도 4 에 도시되는 실시예에서, 레이저 빔(41)은 광음극(43) 상에 입사하도록 미러(39)에 의해 반사된다.
광음극(43)은 높은 전압으로 유지된다. 예를 들어, 광음극(43)은 약 수백 킬로볼트의 전압에 유지될 수도 있다. 광음극(43)은 전자 총(32)의 일부를 형성할 수도 있는 전압원을 사용하여 높은 전압에서 유지될 수도 있고 전자 총(32)및 별개일 수도 있다. 레이저 빔(41) 내의 광자는 광음극(43)에 의하여 흡수되고 광음극(43) 내의 전자를 여기시킨다. 광음극(43)의 일부 전자는 광음극(43)으로부터 방출되는 충분히 높은 에너지 상태로 여기된다. 광음극(43)의 높은 전압은 음수이고, 따라서 광음극(43)으로부터 방출되는 전자를 광음극(43)으로부터 멀어지게 가속하고, 따라서 전자의 빔(E)을 형성한다.
레이저 빔(41)은 펄스형 레이저 빔이다. 전자는 레이저 빔(41)의 펄스에 대응하는 다발로 광음극(43)으로부터 방출된다. 그러므로 전자 빔(E)은 일련의 전자 다발(42)을 포함한다. 레이저(35)는, 예를 들어 피코초 레이저일 수도 있고, 따라서 레이저 빔(41) 내의 펄스는 약 수 피코초의 지속기간을 가질 수도 있다. 광음극(43)의 전압은 DC 전압 또는 AC 전압일 수도 있다. 광음극(43)의 전압이 AC 전압인 실시예들에서, 광음극 전압의 주파수 및 위상은, 레이저 빔(41)의 펄스가 광음극(43)의 전압에 있는 피크와 일치하도록 레이저 빔(41)의 펄스와 매칭될 수도 있다. 레이저 빔(41)의 펄스는 전자 부스터(33) 및 선형 가속기(22) 내에서 가속 필드와 매칭되어, 전자 다발(42)이 가속 필드가 전자 다발(42)을 가속시키도록 작용하는 시점에 전자 부스터(33) 및 선형 가속기(22)에 도달하도록 할 수도 있다.
광음극(43)으로부터 방출된 전자 빔(E)은 전자 부스터(33)에 의하여 가속된다. 전자 부스터(33)는 빔 통로(34)를 따라 그리고 상대론적 속력(위에서 설명된 바와 같이)까지 전자 다발을 더욱 가속하는 선형 가속기(22)(도 4 에는 미도시)를 향해 가속하는 역할을 한다. 전자 부스터(33)는, 예를 들어 전자 다발(42)을 약 5 MeV가 넘는 에너지로 가속할 수도 있다. 몇 몇 실시예들에서, 전자 부스터(33)는 전자 다발(42)을 에너지 약 10 MeV가 넘는 에너지로 가속할 수도 있다. 몇 몇 실시예들에서, 전자 부스터(33)는 전자 다발(42)을 에너지 약 20 MeV까지의 에너지로 가속할 수도 있다.
전자 부스터(33)는 선형 가속기(22)와 유사할 수도 있고, 예를 들어 복수 개의 무선 주파수 공동(47)(도 4 에서 묘사되는) 및 하나 이상의 무선 주파수 전력원(미도시)을 포함할 수도 있다. 무선 주파수 전력원은 빔 통로(34) 내의 전자기장을 제어하도록 동작가능할 수도 있다. 전자 다발(42)이 공동(47) 사이에서 지나갈 때에, 무선 주파수 전력원에 의하여 제어되는 전자기장은 각각의 전자 다발이 가속되게 한다. 공동(47)은 초전도 무선 주파수 공동일 수도 있다. 대안적으로는, 공동(47)은 통상적으로 도전형이고(즉 초전도형이 아님), 예를 들어 구리로 제조될 수도 있다.
위에서 설명된 바와 같이 광음극(43)에 입사하는 각각의 레이저 빔(41)의 펄스는 대응하는 전자 다발(42)이 광음극(43)으로부터 방출되게 한다. 전자 빔(E) 내의 각각의 전자 다발(42)은 전자 부스터(33)에 의하여 그리고 선형 가속기(22)에 의하여 가속된다. 가속된 전자 다발(42)은 그들이 방사선의 방출을 자극하여 방사선 빔(B)을 형성하는 언듈레이터(24)로 들어간다. 방사선 빔(B)은 펄스형 방사선 빔이고 언듈레이터(24) 내의 각각의 전자 다발(42)은 방사선 빔(B) 내의 방사선의 펄스의 방출을 야기한다. 그러므로 레이저 빔(41) 내의 각각의 펄스에 대하여, 전자 빔(E) 내에 대응하는 전자 다발(42) 및 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출된 방사선 빔(B) 내의 대응하는 펄스가 존재한다.
자유 전자 레이저(FEL)는 도 1 의 리소그래피 시스템(LS)의 일부를 형성할 수도 있고, 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 방사선은 궁극적으로 하나 이상의 리소그래피 장치(LAa-LAn) 내의 하나 이상의 기판(W)에 의하여 수광된다. 이러한 기판(W)은 패터닝된 방사선을 수광하도록 구성되는 타겟부를 포함하는 것으로 간주될 수도 있다. 리소그래피 시스템(LS) 내에서, 방사선은 자유 전자 레이저(FEL)로부터 기판으로: (i) 빔 전달 시스템(예를 들어 빔 확장 광학기(20) 및 빔 분할 장치(19)를 포함함); 및(ii) 리소그래피 장치(LAa-LAn) 내의 광학기(예를 들어 광학기(10, 11, 13, 14))를 통해 전달된다. 빔 전달 시스템 및 리소그래피 장치 내의 광학기는 방사선을 자유 전자(FEL)로부터 기판(W)으로 전달하도록 구성되는 광로라고 지칭될 수도 있다. 이러한 광로는 기판(W)에 소정 방사선량을 제공하도록 방사선을 반사 및/또는 투과한다. 이러한 광로를 통해 전파되고 기판(W)에 입사하는 방사선 빔(B)의 일부는 광로의 투과율(transmittance)이라고 지칭될 수도 있다. 광로가 반사성 및/또는 투과성 요소를 포함할 수도 있고 광로의 투과율이 광로 내의 임의의 반사성 요소의 반사성 및 광로 내의 임의의 투과성 요소의 투과율에 의존한다는 것이 인정될 것이다. 광로의 투과율은 방사선 빔(B)의 단면의, 광로 내에 방사선 빔이 입사하는 광학 요소와의 매칭에 추가적으로 의존할 수도 있다. 예를 들어, 광로 내의 광학 요소(예를 들어 미러)는 광학 요소에 입사하는 방사선 빔(B)의 단면 보다 더 작은 단면을 가질 수도 있다. 그러므로 광학 요소의 단면의 밖에 있는 방사선 빔(B)의 단면의 일부는 방사선 빔으로부터 손실될 수도 있고(예를 들어 미러에 의하여 반사되지 않음으로써) 및 그러므로 광로의 투과율을 감소시킬 수도 있다.
리소그래피 시스템(LS)의 리소그래피 장치(LAa-LAn) 내의 기판(W) 상의 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량을 제어하는 것이 바람직할 수도 있다. 특히, 기판 상의 주어진 타겟부의 각각의 타겟 위치가 방사선의 실질적으로 동일한 선량을 수광하도록 방사선량을 제어하는 것이 바람직할 수도 있다.
위에서 도 2 를 참조하여 설명된 바와 같이, 기판(W)의 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량은 타겟 위치가 노광되는 방사선 빔(예를 들어 패터닝된 방사선 빔(Ba'))의 파워 및 기판(W)의 타겟 위치가 방사선 빔에 노출되는 시간량에 의존한다. 리소그래피 장치(LAa) 내의 패터닝된 방사선 빔(Ba')의 파워는 자유 전자 레이저(FEL)에 의하여 방출되는 방사선 빔(B)의 파워 및 자유 전자 레이저(FEL)와 기판(W) 사이의 광로의 투과율에 의존한다. 그러므로 기판의 타겟 위치에서 수광되는 방사선량은 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선 빔(B)의 파워를 제어함으로써 및/또는 자유 전자 레이저(FEL)와 기판(W) 사이의 광로의 투과율을 제어함으로써 제어될 수도 있다. 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출된 방사선 빔(B)의 파워는 피드백-기초 제어 루프(도 1 과 관련하여 전술된 바와 같이)를 사용하여 제어될 수도 있다.
자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출된 방사선 빔(B)의 파워는, 예를 들어 자유 전자 레이저(FEL)의 하나 이상의 성질을 제어함으로써(예를 들어 방사선 빔 파워를 측정하는 센서로부터의 피드백을 사용하여) 제어될 수도 있다. 예를 들어, 언듈레이터의 변환 효율(전자 빔(E) 내의 파워가 방사선 빔(B) 내의 파워로 변환되는 효율), 전자 빔(E)의 에너지 및/또는 자유 전자 레이저(FEL)의 다른 성질이 제어될 수도 있다. 그러나 자유 전자 레이저(FEL) 및 자유 전자 레이저(FEL)에 의하여 방출되는 방사선 빔(B)의 성질들 중 많은 것들이 서로 상호연관되고, 따라서 하나의 성질을 변경하면 다른 성질에 있어서 바람직하지 않은 변화가 생길 수도 있다. 예를 들어, 언듈레이터의 변환 효율에서의 및/또는 전자 빔(E)의 에너지에서의 변화는 방사선 빔(B)의 파장, 대역폭 및/또는 공간적 세기 분포에서의 변화를 초래할 수도 있다. 자유 전자 레이저(FEL)와 기판(W) 사이의 광로의 투과율은 방사선 빔(B)의 성질, 예컨대 방사선 빔(B)의 대역폭 및/또는 공간적 세기 분포에 크게 의존할 수도 있다. 그러므로, 방사선 빔(B)의 성질(예를 들어 파장, 대역폭, 공간적 세기 분포)에서 변화가 생기면 기판(W)에 수광되는 방사선량에 원치 않는 변화를 초래할 수도 있다.
기판 상의 타겟 위치에서 수광되는 방사선량은 대안적으로는 기판(W) 상의 해당 위치가 방사선에 노출되는 시간량을 제어함으로써 방사선 빔(B)의 다른 성질(예를 들어 파장, 대역폭, 공간적 세기 분포)에 영향을 주지 않으면서 제어될 수도 있다.
일 실시예에서, 리소그래피 장치는 기판(W)의 타겟부가, 기판을 스캐닝 방향에 횡단하며 타겟부에 걸쳐 연장하는 방사선대(band of radiation)에 상대적으로 스캐닝함으로써 노광되게 구성될 수도 있다. 방사선대는 노광 슬릿이라고 지칭될 수도 있다. 기판(W) 상의 타겟 위치에 수광되는 방사선량은, 방사선 빔(예를 들어 패터닝된 방사선 빔(Ba'))이 해당 타겟 위치로 지향된 노광 시간 기간, 및 노광 시간 기간 동안에 방사선 빔 내에서 발생된 펄스의 개수 및 지속시간에 의존한다. 예를 들어, 스캐닝 리소그래피 장치에서, 기판(W)의 타겟 위치가 방사선 빔에 노출되는 시간량은 노광 슬릿이 해당 위치 위에서 이동하는데 걸린 시간에 의존한다. 타겟 위치에서 수광되는 방사선량은 해당 노광 시간 기간 동안에 발생되는 방사선 빔의 펄스 및 각각의 펄스에 의하여 타겟 위치로 전달된 평균 에너지에 의존한다. 일 실시예에서, 웨이퍼는 노광 시간 기간이 약 1 ms가 되도록 노광 슬릿에 상대적으로 스캔될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 노광 시간 기간은 1 ms보다 더 길 수도 있고, 예를 들어 5 ms만큼 길 수도 있다(예를 들어 노광 슬릿에 상대적인 웨이퍼의 더 느린 스캐닝 이동에 기인함).
몇 몇 실시예들에서, 기판(W) 상의 타겟 위치에 수광되는 방사선량은 해당 위치의 노광 시간 기간 동안에 타겟 위치에 입사하는 방사선의 펄스의 개수를 제어함으로써 제어될 수도 있다. 기판(W)에 입사하는 방사선 빔(예를 들어 패터닝된 방사선 빔(Ba'))이 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출된 방사선 빔(B)으로부터 유래하기 때문에, 노광 시간 기간 동안에 기판(W)에 입사하는 방사선 빔의 펄스의 개수는 노광 시간 기간 동안의 방사선 빔(B)의 펄스의 개수에 의존한다. 위에서 설명된 바와 같이, 방사선 빔(B) 내의 펄스는 광음극(43)에 입사하는 레이저 빔(41)의 펄스에 대응하고, 광음극(43)으로부터 방출되고 언듈레이터(24) 내의 방사선의 방출을 자극하는 전자 다발(42)에 대응한다. 그러므로 노광 시간 기간 동안에 기판(W)의 타겟 위치에 입사하는 방사선의 펄스의 개수는 광음극(43)에 입사하는 레이저 빔(41)의 펄스의 개수 및/또는 노광 시간 기간 동안에 언듈레이터(24)를 통과하여 전파되는 전자 다발(42)의 개수를 제어함으로써 제어될 수도 있다.
기판(W)의 타겟 위치에 입사하는 방사선의 펄스의 개수를 제어하는 것은, 기판의 타겟 위치에 입사하는 방사선의 파워를 제어하는 것과 등가인 것으로 간주될 수도 있다. 이것은, 적어도 부분적으로 자유 전자 레이저로부터 출력되는 방사선 빔(B)의 파워를 제어함으로써 달성될 수도 있다. 자유 전자 레이저로부터 출력된 방사선 빔의 파워는 자유 전자 레이저로부터 출력되는 방사선 빔 내의 펄스의 개수를 제어함으로써 제어될 수도 있다.
도 4 에서 묘사되는 제 1 제어 장치(51)는 노광 시간 기간 동안에 광음극(43)에 입사하는 레이저 빔(41)의 펄스의 개수를 제어하고 따라서 노광 시간 기간 동안에 전자 빔(E)을 형성하는 전자 다발(42)의 개수를 제어하기 위하여 사용될 수도 있다. 또한 도 4 에는 노광 시간 기간 동안에 인젝터(21)로부터 출력되는 전자 다발(42)의 개수를 제어하기 위하여 사용될 수도 있는 제 2 제어 장치(52)가 도시된다. 제 1 및/또는 제 2 제어 장치(51, 52)는 자유 전자 레이저로부터 출력되는 EUV 방사선 빔의 파워를 측정하는 센서 장치(ST)(도 1 을 참조한다)로부터의 피드백을 사용할 수도 있다(따라서 피드백-기초 제어 루프를 제공한다). 이것은, 자유 전자 레이저로부터 출력된 방사선 빔의 파워를 제어한다.
제 1 제어 장치(51) 및/또는 제 2 제어 장치(52)는 노광 시간 기간 동안에 언듈레이터(24)를 통과하여 전파되는 전자 다발(42)의 개수 및 따라서 노광 시간 기간 동안에 자극되는 방사선 빔(B)의 펄스의 개수 및 노광 시간 기간 동안에 기판(W)에서 수광되는 방사선의 펄스의 개수를 제어하기 위하여 사용될 수도 있다. 그러므로 제 1 제어 장치(51) 및/또는 제 2 제어 장치(52)는 노광 시간 기간 동안에 기판(W)의 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량을 제어하기 위하여 사용될 수도 있다. 바람직하게는, 노광 시간 기간 동안에 발생하는 방사선 빔(B)의 펄스의 개수를 제어하여 방사선량을 제어하는 것은, 방사선 빔(B)의 다른 성질, 예컨대 방사선 빔(B)의 파장, 대역폭 또는 공간적 세기 분포에 영향을 주지 않거나 거의 주지 않는다. 노광 시간 기간 동안에 발생하는 방사선 빔(B)의 펄스의 개수를 제어함으로써 방사선량을 제어하면, 선량이 신속하게, 예를 들어 방사선 빔 파워의 하나 이상의 측정에 응답하는 피드백-기초 제어 루프의 일부로서 조절되게 하기 때문에 유리하다. 피드백-기초 제어 루프는, 예를 들어 10 kHz 이상의 주파수에서 동작할 수도 있다.
몇 몇 실시예들에서, 기판(W)의 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량 운 레이저 빔(41) 내의 하나 이상의 펄스가 광음극(43)에 입사하는 것을 실질적으로 방지함으로써 제어될 수도 있다. 레이저 빔(41) 내의 하나 이상의 펄스는 제 1 제어 장치(51)에 의하여 광음극(43)에 입사하지 못하도록 실질적으로 방지될 수도 있다.
도 5 는 포켈스 셀(61), 전압원(63) 및 편광판(65)을 포함하는 제 1 제어 장치(51)의 일 실시예의 개략도이다. 제 1 제어 장치(51)는 레이저(35)로부터 레이저 빔(41)을 수광하여 레이저 빔(41)이 포켈스 셀(61)에 입사하게 한다. 포켈스 셀(61)은 전기-광학 결정(62) 및 전극쌍(64)을 포함한다. 전극(64)은 와이어(67)에 의하여 전압원(63)에 전기적으로 커플링되어, 전압원(63)이 전극들(64) 사이에 전위차를 생성하고 전기-광학 결정(62) 내에 인가된 전기장을 생성하도록 동작가능하다. 전기-광학 결정(62)의 굴절률은 인가된 전기장에 비례하여 변경됨으로써, 전극들(64) 사이의 전위차가 레이저 빔이 전기-광학 결정(62)을 통과하여 전파될 때 레이저 빔(41)의 편광 상태에 원하는 회전을 일으키기 위하여 제어될 수도 있게 한다.
편광판(65)은 주어진 편광 상태를 가지는 방사선만을 투과하도록 구성된다. 전압원(63)은 편광판(65)에 입사하는 레이저 빔(41)의 편광 상태를 제어하고 따라서 편광판(65)을 통과하여 투과되는 레이저 빔(41)으로부터의 방사선의 양을 제어하도록 동작될 수도 있다. 포켈스 셀(61)에 입사하는 레이저 빔(41)은 선편광된다. 편광판(65)은, 예를 들어 레이저 빔(41)이 포켈스 셀(61)에 입사하기 이전에 레이저 빔(41)의 편광 상태를 가지는 방사선만을 투과하도록 구성될 수도 있다. 정상 동작 도중에, 전압원(63)은 전극(64) 사이에 전위차를 생성하지 않아서, 레이저 빔(41)의 편광 상태가 레이저 빔이 전기-광학 결정(62)을 통과할 때에 변경되지 않고 따라서 실질적으로 모든 레이저 빔(41)이 편광판(65)에 의하여 투과되게 할 수도 있다. 편광판(65)에 의하여 투과되는 방사선은 제 1 제어 장치(51)로부터 전파되고 광음극(43)에 입사하도록 지향된다(도 4 에 도시되는 바와 같음).
가끔, 레이저 빔(41)의 펄스가 광음극(43)에 입사하는 것을 방지하거나 광음극(43)에 입사하는 레이저 빔(41)의 펄스의 에너지를 감소시키는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 광음극(43)에 입사하는 레이저 빔(41)의 펄스의 에너지를 감소시켜서, 펄스가 광음극(43)에 입사하는 레이저 빔(41)의 정규 펄스보다 약 10% 이하의 에너지를 가지도록 하는 것이 바람직할 수도 있다. 전압원(63)은 레이저 빔(41)의 편광 상태가 레이저 빔이 전기-광학 결정(62)을 통과하여 전파될 때 약 90° 만큼 회전되게 하는 전극(64) 사이의 전위차를 생성하도록 동작가능하다. 그러므로 레이저 빔(41)은 편광판(65)에 의하여 실질적으로 차단될 수도 있고, 따라서 레이저 빔(41)으로부터의 방사선은 실질적으로 광음극(43)에 입사하지 않는다.
전압원(63)은 포켈스 셀(61)을 전위차가 전극(64) 사이에 생성되지 않는 제 1 동작 모드와 전위차가 전극(64) 사이에 생성되는 제 2 동작 모드 사이의 사이에서 스위칭하도록 동작가능하다. 제 1 동작 모드 도중에, 레이저 빔(41)의 펄스는 편광판(65)에 의하여 투과되고, 광음극(43)에 입사하며, 광음극(43)으로부터의 전자 다발(42)의 방출을 초래한다. 제 2 동작 모드 도중에, 레이저 빔(41)의 펄스의 편광 상태는 회전되어 이들이 편광판(65)에 의하여 투과되지 않게 된다. 따라서, 레이저 빔(41)의 펄스는 광음극(43)에 입사하지 않으며, 대응하는 전자 다발(42)도 광음극(43)로부터 방출되지 않는다. 레이저 빔(41)의 하나 이상의 펄스가 광음극(43)에 입사하는 것을 포켈스 셀(61)을 제 2 동작 모드로 스위칭하여 방지한다는 것은, 레이저 빔(41)의 차단된 펄스에 대응하는 전자 다발(42)이 광음극(43)로부터 방출되지 않는다는 것을 의미한다. 그러므로 전자 빔(E)은, 레이저 빔(41)의 하나 이상의 펄스가 전자 빔(E) 내에 연관된 전자 다발(42)을 가지지 않도록 인터럽트된다. 전자 빔(E)을 인터럽트하면, 언듈레이터(24)를 통과하여 전파되는 전자 다발(42)이 인터럽트되고, 따라서 언듈레이터(24) 내에서의 방사선 펄스의 방출의 자극이 인터럽트되게 한다. 그러므로 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출된 방사선 빔(B)의 펄스가 인터럽트된다.
자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출된 방사선 빔(B)의 펄스를 인터럽트하면, 기판(W)의 타겟 위치에 입사하는 방사선의 펄스가 인터럽트되게 할 것이고, 따라서 타겟 위치의 노광 시간 기간(예를 들어 노광 슬릿이 해당 위치에 걸쳐 스캔되는 시간 동안에 타겟 위치에 입사하는 방사선량을 감소시키게 될 것이라는 것이 인정될 것이다. 제 1 제어 장치(51)의 전압원(63)은, 해당 위치에 의하여 수광되는 방사선량을 제어하기 위하여, 노광 시간 기간 동안에 기판(W)의 타겟 위치에 입사하는 방사선의 펄스의 개수를 제어하도록 제어될 수도 있다. 전압원(63)은, 예를 들어 제어기(CT)(도 1 에 도시되는 제어기(CT)에 대응할 수 있음)에 의하여 제어될 수도 있다.
이상적인 적용예에서, 레이저 빔(41)은 완전히 선편광되고, 편광판(65)은 포켈스 셀(61)에 입사하는 레이저 빔(41)의 편광 상태를 가지는 방사선을 투과하도록 구성된다. 이러한 이상적인 적용예에서, 포켈스 셀(61)이 제 2 동작 모드에 있으면 레이저 빔(41)의 편광 상태는 90° 만큼 회전되고, 레이저 빔(41)으로부터의 방사선은 편광판(65)으로부터 투과되지 않을 것이고 레이저 빔(41)의 펄스는 광음극(43)에 입사하지 않을 것이다. 그러나, 실무상 레이저 빔(41)은 다소 탈편광될(depolarized) 수도 있고, 편광판(65)에 의하여 투과되는 편광 상태에 수직인 편광 상태를 가지는 작은 성분을 포함할 수도 있다. 포켈스 셀(61)이 제 2 동작 모드에 있으면, 수직으로 편광된 성분의 편광 상태는 이것이 편광판(65)에 의하여 투과되도록 90° 만큼 회전될 수도 있다. 그러므로 포켈스 셀(61)이 제 2 동작 모드에 있더라도 레이저 빔(41)으로부터의 방사선의 적은 양이 편광판(65)에 의하여 투과될 수도 있고, 광음극(43)에 입사할 수도 있다. 예를 들어, 레이저 빔(41)의 저 파워 펄스는 포켈스 셀(61) 제 2 동작 모드에 있는 경우 광음극(43)에 입사할 수도 있다. 저 파워 펄스는, 포켈스 셀이 제 1 동작 모드에 있는 경우 광음극(43)에 입사하는 레이저 빔(41)의 펄스의 파워의 약 10% 이하의 파워를 가질 수도 있다.
광음극(43)에 입사하는 레이저 빔(41)의 저 파워 펄스는 저전하 전자 다발이 광음극(43)로부터 방출되게 할 수도 있다. 저전하 전자 다발은 포켈스 셀이 제 1 동작 모드에 있는 경우 광음극(43)로부터 방출된 공칭 전자 다발(42)의 피크 전류의 약 10% 이하인 피크 전류를 가질 수도 있다. 제 1 동작 모드에 있는 경우 방출되는 공칭 전자 다발은 통상적 전자 다발(42)이라고 지칭될 수도 있다.
언듈레이터(24)에서, 주어진 전자 다발(42)에 의하여 자극되는 방사선 빔(B)의 펄스의 파워는 전자 다발(42)의 전하 및 언듈레이터(24) 내의 전자 다발(42)에 의하여 초래된 방사선의 이득의 함수이다. 언듈레이터(24) 내의 전자 다발(42)에 의하여 야기되는 이득은 전자 다발(42)의 소위 이득 길이에 의하여 표현된다. 전자 다발(42)의 이득 길이는 언듈레이터(24) 내의 방사선의 주어진 이득을 발생시키기 위해서 전자 다발(42)이 통과하여 전파되어야 하는 언듈레이터 섹션의 길이를 나타낸다. 포켈스 셀(61)이 제 1 동작 모드에 있는 경우 광음극(43)로부터 방출되는 통상적 전자 다발(42)은 언듈레이터(24) 내에서 약 15 내지 25 의 이득 길이 동안 전파될 수도 있다. 전자 다발의 이득 길이는 전자 다발의 피크 전류의 제곱근의 세제곱의 역수에 비례한다. 그러므로 통상적 전자 다발(42)의 피크 전류의 약 10% 의 피크 전류를 가지는 저전하 전자 다발은 통상적 전자 다발(42)의 이득 길이 보다 약 2-3 배 더 큰 이득 길이를 가질 것이다. 주어진 길이의 언듈레이터(24)에 대하여, 따라서 저전류 전자 다발의 이득은 통상적 전자 다발(42)의 이득보다 약 2-3 배 더 적을 것이다.
포켈스 셀(61)이 제 2 동작 모드에 있는 경우 광음극(43)으로부터 방출되는 저전하 전자 다발은, 통상적 전자 다발(42)의 전하의 약 10% 의 전하를 가질 수도 있고, 통상적 전자 다발에 의하여 야기되는 이득보다 약 2-3 배 더 적은 언듈레이터(24) 내의 방사선의 이득을 야기할 수도 있다. 그러므로 저전류 전자 다발에 의하여 자극되는 방사선 빔(B) 내의 펄스는 통상적 전자 다발(42)에 의하여 자극되는 방사선 빔(B) 내의 펄스의 에너지의 약 0.1% 미만인 에너지를 가질 수도 있다. 추가적으로, 저전류 전자 다발에 의하여 자극되는 방사선 빔(B) 내의 펄스는 통상적 전자 다발(42)에 의하여 자극되는 방사선 빔(B) 내의 펄스의 다이버전스보다 더 큰 다이버전스(예를 들어 약 10 배 더 큰 다이버전스)를 가질 수도 있다. 이러한 인자들을 조합하면, 저전류 전자 다발에 의하여 자극되는 방사선 빔(B) 내의 펄스에 기인하여 기판(W)의 타겟부에서 수광되는 방사선량이 통상적 전류 전자 다발(42)에 의하여 자극되는 방사선 빔(B) 내의 펄스에 기인하여 수광되는 방사선량과 비교할 때 무시될 수 있다는 것을 의미한다. 그러므로 전자 빔(E) 내의 저전류 전자 다발은 자유 전자 레이저(FEL)에 무시되는 효과를 가진다고 간주될 수도 있다. 그러므로 제 1 제어 장치(51)는, 레이저 빔(41)의 적어도 하나의 펄스가 인젝터(21)로부터 출력되는 전자 빔(E) 내에 실질적으로 아무런 연관된 전자 다발(42)을 가지지 않고 방사선 빔(B) 내에 실질적으로 아무런 연관된 펄스를 가지지 않게 하기 위하여 전자 빔(E)을 인터럽트한다고 간주될 수도 있다.
몇 몇 실시예들에서, 레이저 빔(41)의 저 파워 펄스의 파워 및 저전하 전자 다발의 피크 전류는 제 2 편광판을 레이저 빔이 포켈스 셀(61)에 입사하기 이전에 레이저 빔(41)의 경로에 배치함으로써 감소될 수도 있다. 제 2 편광판은 편광판(65)에 의하여 투과되는 방사선과 동일한 편광 상태를 가지는 방사선만을 투과하도록 구성될 수도 있고, 포켈스 셀(61)에 입사하는 레이저 빔(41)의 임의의 탈편광을 감소시키도록 작용할 수도 있다.
편광판(65)이 주어진 편광 상태만을 가지는 방사선만을 투과하도록 구성되는 반면에, 편광판(65)은 다른 편광 상태를 가지는 몇 몇 방사선을 더 투과할 수도 있다. 예를 들어, 다른 편광 상태를 가진 방사선의 약 1-0.1%가 편광판(65)에 의하여 투과될 수도 있다. 이러한 방사선은 편광판(65)에 의하여 누설되는 방사선 이라고 지칭될 수도 있다. 포켈스 셀(61)이 제 2 동작 모드에 있어서 다수의 레이저 빔(41)이 편광판(65)에 의하여 차단되는 경우, 그러므로 레이저 빔(41)으로부터의 몇 몇 방사선은 여전히 편광판(65)에 의하여 누설되어 레이저 빔(41)으로부터의 몇 몇 방사선이 여전히 광음극(43)에 입사하게 할 수도 있다.
몇 몇 실시예들에서, 레이저 빔(41)의 주파수를 두 배로(그리고 파장을 절반으로) 만들도록 작용하는 주파수 이배기 결정이 레이저 빔(41)의 경로에 포지셔닝될 수도 있다. 예를 들어, 레이저(35)는 약 1064 nm인 파장의 레이저 빔(41)을 방출하는 Nd: YAG 레이저일 수도 있다. 그러므로, 주파수 이배기 결정을 통과한 이후에 레이저 빔(41)은 약 532 nm인 파장을 가질 수도 있다.
통상적으로, 주파수 이배기 결정은 주어진 편광 상태를 가지는 방사선의 주파수를 두 배로 하는 역할만을 한다. 예를 들어, 주파수 이배기 결정은 레이저 빔(41)이 편광판(65)에 의하여 투과된 이후에 레이저 빔(41)의 광로에 포지셔닝될 수도 있다. 주파수 이배기 결정은 편광판(65)이 투과하도록 구성되는 편광 상태를 가지는 방사선의 주파수를 두 배로 하도록 구성될 수도 있다. 편광판(65)이 다른 편광 상태를 가지는 몇 몇 방사선을 투과하는 경우에(예를 들어 포켈스 셀(61)이 제 2 동작 모드에 있는 경우), 따라서 주파수 이배기 결정은 이러한 누설된 방사선이 주파수 이배가 발생하기 위하여 필요한 편광 상태를 가지지 않기 때문에 이러한 방사선의 주파수를 두 배로 하지 않을 것이다. 그러므로 주파수 이배기 결정은 추가적 편광판으로서의 역할을 할 수도 있고, 누설된 방사선이 광음극(43)에 입사하는 것을 방지할 수도 있다.
추가적으로, 주파수 이배기 결정은 포켈스 셀(61)이 제 2 동작 모드에 있는 경우 편광판(65)에 의하여 투과되는 레이저 빔(41)의 저 파워 펄스의 파워와 포켈스 셀(61)이 제 1 동작 모드에 있는 경우 편광판(65)에 의하여 투과되는 레이저 빔(41)의 더 높은 파워 펄스 사이의 콘트라스트를 증가하는 역할을 할 수도 있다. 주파수 이배기 결정이 레이저 빔(41)의 펄스를 두 배의 주파수를 가지는 펄스로 변환하는 변환 효율은 레이저 빔(41)의 펄스의 파워에 비례한다. 그러므로 저 파워 펄스는 더 높은 파워 펄스 보다 더 낮은 변환 효율로써 변환될 것이고, 따라서 저 파워 펄스와 더 높은 파워 펄스 사이의 콘트라스트가 주파수 이배기 결정에 의하여 증가될 것이다.
바람직하게는, 포켈스 셀(61)을 사용하면 레이저 빔(41)의 펄스를 차단하는 것과 레이저 빔(41)의 펄스가 광음극(43)에 입사하게 하는 것 사이의 고속 스위칭이 가능해진다. 전압원(63)이 포켈스 셀(61)을 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드에서 충분히 빠르게 스위칭하도록 동작가능하여, 레이저 빔(41)의 오직 하나의 펄스만이 광음극(43)에 입사하지 못하도록 방지되게 하는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 전압원이, 포켈스 셀(61)을 레이저 빔(41)의 하나의 펄스가 포켈스 셀(61)을 통해 전파되어 레이저 빔(41)의 펄스가 편광판(65)에 의하여 차단되게 하는 시간 기간 동안에 제 2 동작 모드로 스위칭하고, 그리고 포켈스 셀(61)을 레이저 빔(41)의 후속 펄스가 포켈스 셀(61)을 통해 전파되어 레이저 빔(41)의 후속 펄스가 편광판(65)에 의하여 투과되기 이전에 제 1 동작 모드로 스위칭하는 것이 바람직할 수도 있다. 포켈스 셀(61)을 이와 같이 고속 스위칭하면 레이저 빔(41)의 각각의 개개의 펄스에 대한 제어가 가능해진다.
레이저 빔(41)의 펄스 반복 주파수는 100 MHz보다 더 클 수도 있다. 예를 들어, 레이저 빔(41)의 펄스 반복 주파수는 약 300 MHz일 수도 있다. 포켈스 셀(61)을 통과하여 전파될 때 레이저 빔(41)의 연속 펄스들 사이의 간격은 약 70cm일 수도 있다. 전기-광학 결정(62)의 길이는 약 100mm여서, 따라서 임의의 한 번에 레이저 빔(41)의 오직 하나의 펄스만이 전기-광학 결정(62)을 통과하여 전파되게 할 수도 있다. 이것은 포켈스 셀(61)이 레이저 빔(41)의 각각의 펄스에 대하여 서로 다른 모드 사이에서 스위칭되게 한다.
제 2 동작 모드에 있는 경우 전극(64) 사이의 전위치는(약 90°의 레이저 빔(41)의 편광 상태의 회전을 일으키기 위하여) 약 100 V일 수도 있다. 전극(64) 사이에 원하는 전위차(예를 들어(100) V)를 생성하기 위해 걸리는 시간량은 포켈스 셀(61)의 커패시턴스 및 전압원(63)을 전극(64)에 연결시키는 케이블(67)의 임피던스에 비례한다. 포켈스 셀(61)의 커패시턴스는 전극의 표면적, 전극들 사이의 분리 거리 및 전기-광학 결정(62)의 상대유전율의 함수이다.
일 실시예에서, 전기-광학 결정(62)의 상대유전율은 거의 약 20 내지 50 의 범위에 있을 수도 있다. 각각의 전극(64)의 표면적은 약 500 mm2이고, 전극(64) 사이의 분리 거리는 약 5 mm일 수도 있다. 포켈스 셀의 대응하는 커패시턴스는 약 50 pF일 수도 있다. 케이블(67)의 임피던스는 약 50 옴일 수도 있다. 이러한 실시예에서 전극(64) 사이에 100V의 원하는 전위차를 생성하기 위하여 걸리는 시간량은 약 2.5 나노초일 수도 있다. 이러한 시간 기간은 포켈스 셀(61)에 도달하는 레이저 빔(41)의 연속 펄스들 사이의 지연에 비견될 수도 있고, 따라서 이러한 시간 기간은 연속 펄스들 사이에서 포켈스 셀을 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭 하기에는 너무 길 수도 있다.
원하는 전위차(예를 들어 100V)를 전극(64) 사이에서 생성하기 위하여 걸리는 시간량은 포켈스 셀에 각각 독립 전압원(63)에 연결된 복수 개의 전극쌍(64)을 제공함으로써 감소될 수도 있다. 예를 들어, 몇 몇 실시예들에서, 포켈스 셀에는 5 개 이상의 전극쌍(64)이 제공될 수도 있다. 몇 몇 실시예들에서, 포켈스 셀에는 10 개까지의 전극쌍(64)이 제공될 수도 있다. 복수 개의 전극쌍(64) 각각은 감소된 표면적을 가질 수도 있고 따라서 복수 개의 전극(64)들 각각 사이의 커패시턴스는 감소될 수도 있다. 주어진 표면적이 복수 개의 전극쌍(64) 사이에서 균일하게 분할되는 실시예에서, 각각의 전극쌍(64) 사이의 커패시턴스는, 단일 전극쌍(64)이 주어진 표면적을 커버하는 일 실시예와 비교할 때 전극쌍(64)의 개수와 동일한 인자만큼 감소된다. 5 개의 전극쌍이 주어진 표면적을 커버하도록 제공되는 실시예에서 각각의 전극쌍 사이의 커패시턴스는, 단일 전극쌍이 동일한 표면적을 커버하는 실시예에서의 전극쌍(64) 사이의 커패시턴스보다 약 5 배 더 작다.
각각의 전극쌍(64) 사이에서의 커패시턴스가 감소되면, 각각의 전극쌍(64) 사이에서 원하는 전위차를 생성하기 위하여 걸리는 시간량이 감소된다. 각각의 전극쌍(64)에는 독립 전압원(63)이 제공될 수도 있다. 독립 전압원(63)은 각각의 전극쌍(64) 사이의 전위차가 실질적으로 서로 동일하도록, 서로에 대하여 동기되어 동작할 수도 있다. 복수 개의 전압원(63)은, 예를 들어 약 1 피코초보다 적게 서로 동기된다.
복수 개의 전극쌍(64)을 포함하는 포켈스 셀(61)은 전위차가 전극쌍(64) 사이에 생성되지 않는 제 1 동작 모드와 원하는 전위차가 각각의 전극쌍(64) 사이에 동기되어 생성되는 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭될 수도 있다. 각각의 전극쌍(64) 사이의 커패시턴스가 감소되도록 복수 개의 전극쌍(64)을 포켈스 셀(61)에 제공하면, 포켈스 셀(61)을 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭하기 위하여 걸리는 시간량이 감소된다. 예를 들어, 복수 개의 전극쌍(64)을 포함하는 포켈스 셀(61)은은 약 1 나노초보다 더 적은 시간 기간 동안 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭될 수도 있다. 이것은 포켈스 셀이 포켈스 셀(61)에 레이저 빔(41)의 후속 펄스들이 도착하는 것들 사이에서 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭되게 할 수도 있고, 따라서 포켈스 셀(61)의 동작 모드가 레이저 빔(41)의 각각의 개개의 펄스에 대하여 스위칭되게 할 수도 있다.
다른 실시예들에서, 제 1 제어 장치(51)는 레이저 빔(41)이 편광판(65)에 입사하기 이전에 통과하여 전파되는 복수 개의 포켈스 셀(61)을 포함할 수도 있다. 복수 개의 포켈스 셀(61)은 각각, 예를 들어 단일 포켈스 셀(61)을 포함하는 실시예와 비교할 때 감소된 길이를 가질 수도 있다. 예를 들어, 복수 개의 포켈스 셀(61)은 각각 약 10 mm의 길이를 가질 수도 있다. 복수 개의 포켈스 셀(61) 각각은 독립 전압원(63)에 각각 커플링된 하나 이상의 전극쌍(64)을 포함할 수도 있다. 전압원(63)은 포켈스 셀(61)을 전위차가 전극쌍(64) 사이에 발생되지 않는 제 1 동작 모드와 전위차가 각각의 전극쌍 사이에 발생되는 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭하도록 동작가능하다. 포켈스 셀(61)이 제 2 동작 모드에 있는 경우의 각각의 전극쌍(64) 사이의 전위차는, 각각의 포켈스 셀이 레이저 빔(41)의 편광 상태를 90° 미만의 각도만큼 회전시키게 하는 것일 수도 있다. 복수 개의 포켈스 셀(61)은, 복수 개의 포켈스 셀(61) 각각이 제 2 동작 모드에 있고 레이저 빔(41)이 각각의 포켈스 셀(61)을 통과하여 전파되는 경우, 복수 개의 포켈스 셀(61)의 결합된 효과가 레이저 빔의 편광 상태를 약 90° 만큼 회전시켜서 레이저 빔(41)이 실질적으로 편광판(65)에 의하여 투과되지 않게 하도록 구성될 수도 있다.
제 2 동작 모드에 있는 경우 레이저 빔(41)의 편광 상태를 90° 보다 적게 회전시키도록 구성되는 포켈스 셀(61) 내의 전극쌍(64) 사이에 생성되는 전위차는 레이저 빔(41)의 편광 상태를 90° 만큼 회전시키도록 구성되는 전극쌍(64)(예를 들어 도 5 에서 묘사되는 포켈스 셀) 사이의 전위차보다 적을 수도 있다. 따라서, 복수 개의 포켈스 셀(61)이 레이저 빔(41)의 편광 상태를 90° 보다 적게 각각 회전시키는 실시예에서, 단일 포켈스 셀(61)이 레이저 빔(41)의 편광 상태를 90° 만큼 회전시키는 실시예에서보다, 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭할 때에 전극쌍(64)의 사이에 더 작은 전위치가 생성된다. 이것은 포켈스 셀(61)을 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭하기 위하여 걸리는 시간량을 유리하게 감소시킬 수도 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 포켈스 셀(61)을 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭하기 위하여 걸리는 시간량이 줄어들면, 이것은 포켈스 셀(61)이 포켈스 셀(61)에 레이저 빔(41)의 후속 펄스들이 도착하는 것들 사이에서 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭되게 할 수도 있고, 따라서 포켈스 셀(61)의 동작 모드가 레이저 빔(41)의 각각의 개개의 펄스에 대하여 스위칭되게 할 수도 있다.
제 1 제어 장치(51)의 대안적이지만 균등한 실시예에서, 편광판(65)은, 방사선 빔(41)이 포켈스 셀(61)에 입사하기 이전에 방사선 빔(41)의 편광 상태에 직교하는 편광 상태를 가지는 방사선만을 투과하도록 구성될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 레이저 빔(41)은 전압원(63)이 전극(64) 사이에 전압을 인가하지 않는 시간 동안에 편광판(65)에 의하여 차단될 것이다. 전압원(63)이 전극(64) 사이에 전압을 인가하지 않는 시간 동안에, 포켈스 셀(61)은 레이저 빔(41)이 편광판(65)에 의하여 투과되고 광음극(43)에 입사되도록 레이저 빔(41)의 편광 상태를 회전시킨다.
도 6 은 제 1 제어 장치(51')의 다른 실시예의 개략도이다. 도 6 에서 묘사되는 제 1 제어 장치(51')는 제 1 편광판(65a), 제 2 편광판(65b), 제 1 포켈스 셀(61a) 및 제 2 포켈스 셀(61b)을 포함한다. 제 1 포켈스 셀(61a) 및 제 2 포켈스 셀(61b) 각각은 전기-광학 결정(62a, 62b) 및 전극쌍(64a, 64b)을 포함한다. 전극쌍(64a, 64b)은 도 6 에 도시되는 것과 같이 배선(67a, 67b)에 의하여 전압원(63a, 63b)에 전기적으로 커플링된다.
제 1 편광판(65a)은 제 1 편광판(65a)에 입사하는 레이저 빔(41)의 편광 상태를 가지는 방사선을 투과하도록 구성된다. 제 1 편광판(65a)은 레이저 빔(41)의 임의의 탈편광을 감소시키는 역할을 할 수도 있다. 제 1 및 제 2 포켈스 셀(61a, 61b)은 전위차가 각각의 전극쌍(64a, 64b) 사이에서 생성되지 않는 제 1 동작 모드 및 전위차가 각각의 전극쌍(64a, 64b) 사이에서 생성되어 각각의 포켈스 셀(61a, 61b)을 통과해서 전파되는 동안에 레이저 빔(41)의 편광 상태가 약 90° 만큼 회전되는 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭되도록 각각 동작가능하다. 제 1 및 제 2 포켈스 셀(61a, 61b)은 독립 전압원(63a, 63b)에 의하여 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드 사이에서 독립적으로 스위칭될 수도 있다.
제 2 편광판(65b)은 제 1 편광판(65a)에 의하여 투과되는 방사선의 편광 상태에 직교하는 편광 상태를 가지는 방사선만을 투과하도록 구성된다. 만일 제 1 포켈스 셀(61a) 및 제 2 포켈스 셀(61b) 모두가 제 1 동작 모드에 있다면, 레이저 빔(41)의 편광 상태는 포켈스 셀(61a, 61b) 중 어느 것에 의해서도 회전되지 않고, 레이저 빔(41)은 제 2 편광판(65b)에 의하여 투과되지 않을 것이다. 만일 제 1 또는 제 2 포켈스 셀(61a, 61b) 중 하나(하지만 둘 모두는 아님)가 제 2 동작 모드에 있으면 레이저 빔(41)의 편광 상태는 제 1 및 제 2 편광판(65a, 65b) 사이에서 약 90° 만큼 회전되고, 레이저 빔(41)은 제 2 편광판(65b)에 의하여 투과된다. 만일 제 1 포켈스 셀(61a) 및 제 2 포켈스 셀(61b) 양자 모두가 제 2 동작 모드에 있으면, 레이저 빔(41)의 편광 상태는 제 1 및 제 2 편광판(65a, 65b) 사이에서 180° 만큼 회전되고, 레이저 빔(41)은 제 2 편광판(65)에 의하여 투과되지 않는다. 그러므로 레이저 빔(41)이 제 2 편광판(65)에 의하여 투과되게 하기 위해서는, 제 1 또는 제 2 포켈스 셀(61a, 61b) 중 하나의(하지만 둘 모두는 아님)가 제 2 동작 모드에 있어야 한다. 레이저 빔(41)의 얼마나 많은 펄스가 제 2 편광판(65b)에 의하여 투과되어 광음극(43)에 입사하는 지를 제어하기 위하여, 제어기(CT)(도 1 에 도시되는 제어기(CT)에 대응할 수도 있음)에 의하여 전압원(63a, 63b)이 제어될 수도 있다.
도 7 은 제 1 및 제 2 포켈스 셀(61a, 61b)에 의하여 소정 시간 기간에 걸쳐 야기되는 레이저 빔(41)(도 7 의 상단 패널)의 편광 상태의 회전 및 동일한 시간 기간에 걸쳐 제 2 편광판(65b)(도 7 의 하단 패널)에 의하여 투과되는 방사선의 파워의 개략적인 표현이다. 도 7 의 상단 패널에서 제 1 포켈스 셀(61a)에 의하여 야기되는 편광 회전은 쇄선으로 표시되고, 제 2 포켈스 셀(61b)에 의하여 야기되는 편광 회전은 점선으로 표시된다.
도 7 에 도시되는 시간 기간의 시작 시에, 제 1 포켈스 셀(61a)은 제 2 동작 모드에 있으며, 레이저 빔(41)의 편광 상태를 90° 만큼 회전시킨다. 제 2 포켈스 셀(61b)이 제 1 동작 모드에 있으며 레이저 빔(41)의 편광 상태를 회전시키지 않는다. 그러므로 제 1 및 제 2 포켈스 셀(61a, 61b)에 의하여 야기되는 레이저 빔(41)의 편광 상태의 총회전은 90° 이고, 레이저 빔(41)은 도 7 의 하단 패널에 도시되는 투과된 파워로부터 알 수 있는 바와 같이 제 2 편광판(65b)에 의하여 투과된다.
도 7 에 도시되는 시점 t1 에서, 제 1 포켈스 셀(61a)은 제 1 동작 모드로 스위칭되어 레이저 빔(41)의 편광 상태를 회전시키지 않게 된다. 시점 t2 에서, 제 2 포켈스 셀(61b)은 제 2 동작 모드로 스위칭되어 레이저 빔(41)의 편광 상태를 90° 만큼 회전시키게 된다. 시점 t1 및 시점 t2 사이에, 제 1 포켈스 셀(61a) 또는 제 2 포켈스 셀(61b) 중 어느 것도 레이저 빔(41)의 편광 상태를 회전시키지 않는 시간 기간 ti이 존재한다. 레이저 빔(41)은 시간 기간 ti 동안에 제 2 편광판(65b)에 의하여 투과되지 않고, 따라서 레이저 빔(41)은 광음극(43)에 입사하지 않는다. 시점 t2 이후에, 제 2 포켈스 셀(61b)은 레이저 빔(41)의 편광 상태를 90° 만큼 회전시키고, 레이저 빔(41)은 제 2 편광판(65b)에 의하여 다시 투과되고 광음극(43)에 입사한다.
도 7 에 도시되는 시점 t3 에서, 제 1 포켈스 셀(61a)은 다시 제 1 동작 모드로 스위칭되어 레이저 빔(41)의 편광 상태를 90° 만큼 회전시키게 된다. 시점 t4 에서, 제 2 포켈스 셀(61b)은 제 2 동작 모드로 스위칭되어 레이저 빔(41)의 편광 상태를 90° 만큼 회전시키지 않게 된다. 시점 t3 및 시점 t4 사이에, 제 1 포켈스 셀(61a) 또는 제 2 포켈스 셀(61b) 모두가 레이저 빔(41)의 편광 상태를 90° 만큼 회전시켜서 180°의 결합된 회전을 나타나게 하는 시간 기간 ti이 존재한다. 레이저 빔(41)은 시간 기간 ti 동안에 제 2 편광판(65b)에 의하여 투과되지 않고, 따라서 레이저 빔(41)은 광음극(43)에 입사하지 않는다. 시점 t4 이후에, 제 2 포켈스 셀(61b)은 레이저 빔(41)의 편광 상태를 90° 만큼 회전시키는 것을 중단하고, 레이저 빔(41)은 제 2 편광판(65b)에 의하여 다시 투과되고 광음극(43)에 입사한다.
또한 제 1 포켈스 셀(61a)이 제 1 동작 모드로 다시 스위칭되는 시점 t5 및 제 2 포켈스 셀(61b)이 제 2 동작 모드로 다시 스위칭되는 시점 t6이 도 7 에 도시된다. 시점 t5와 시점 t6 사이에, 제 1 포켈스 셀(61a) 또는 제 2 포켈스 셀(61b) 중 어느 것도 레이저 빔(41)의 편광 상태를 회전시키지 않고, 따라서 레이저 빔(41)이 제 2 편광판(65b)에 의하여 투과되지 않는 시간 기간 ti가 존재한다.
도 7 에 도시되는 실시예에서, 제 1 및 제 2 포켈스 셀(61a, 61b)은 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모두 사이에서 각각 시간 기간 Ta 및 Tb를 가지고 주기적으로 스위칭된다. 제 1 및 제 2 포켈스 셀(61a, 61b)의 주기적 스위칭은 서로 위상차 θ 를 가지고 이것이 레이저 빔(41)이 제 2 편광판(65b)에 의하여 투과되지 않고 따라서 전자 빔(E)이 인터럽트되는 시간 기간 ti가 생기게 한다. 도 7 로부터, 전자 빔(E)이 인터럽트되는 시간 기간 ti의 길이가 제 1 및 제 2 포켈스 셀(61a, 61b) 사이의 위상차 θ에 의하여 결정되고, 해당 스위칭의 시간 기간 Ta, Tb에 의하여 결정되지 않는다는 것이 인정될 것이다. 그러므로 도 6 에서 묘사되는 제 1 제어 장치(51')의 실시예는, 포켈스 셀(61a, 61b)의 동작 모드가 스위칭되는 시간 기간 Ta, Tb 보다 훨씬 짧은 기간 ti 동안에 레이저 빔(41)이 차단되게 하고 전자 빔(E)이 인터럽트되게 한다. 레이저 빔(41)이 차단되고 전자 빔(E)이 인터럽트되는 시간 기간 ti은, 예를 들어 레이저 빔(41) 전파의 하나의 펄스가 제 1 및 제 2 포켈스 셀(61a, 61b)을 통과해서 전파되는 동안의 시간 기간과 거의 동일할 수도 있다. 그러므로 도 6 의 제 1 제어 장치(51')는 레이저 빔(41)의 단일 펄스가 광음극에 입사하는 것을 방지하기 위하여 사용될 수도 있고, 그러므로 레이저 빔(41)의 단일 펄스가 인젝터(21)로부터 출력되는 전자 빔(E) 내에 연관된 전자 다발(42)을 실질적으로 가지지 않게 하도록 전자 빔을 인터럽트할 수도 있다. 몇 몇 실시예들에서, 제 1 제어 장치(51')는, 레이저 빔(41)의 두 개 이상의 연속 펄스들이 인젝터(21)로부터 출력되는 전자 빔(E) 내에 연관된 전자 다발(42)을 실질적으로 가지지 않도록 전자 빔(E)을 인터럽트할 수도 있다.
주어진 시간 동안 광음극(43)에 입사하는 것이 차단되는 레이저 빔(41)의 펄스의 개수를 조절할 경우, 각각의 포켈스 셀이 제 1 모드 및 제 2 모드에 있는 시간량을 거의 일정하게 유지하는 것이 바람직할 수도 있다. 이것은 포켈스 셀 내로 소산되는 레이저 빔(41)의 파워량이 거의 일정하게 하고, 따라서 포켈스 셀의 온도가 거의 일정할 수도 있게 한다. 주어진 시간 동안 광음극(43)에 입사하는 레이저 빔(41)의 펄스의 개수를 조절하기 위하여, 레이저 빔(41)이 차단되는 시간 기간 ti가 조절되도록 제 1 포켈스 셀과 제 2 포켈스 셀 사이의 위상차 θ가 조절될 수도 있다.
다른 실시예에서 하프 파(half wave) 플레이트가 제 1 포켈스 셀(61a)과 제 2 포켈스 셀(61b) 사이에 포지셔닝될 수도 있다. 하프 파 플레이트는 레이저 빔(41)의 편광 상태를 약 90° 만큼 회전시키도록 구성될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 제 1 포켈스 셀 및 제 2 포켈스 셀 양자 모두가 동일한 모드에 있는 동안에 레이저 빔(41)은 제 1 제어 장치(51')에 의하여 투과될 수도 있고, 레이저 빔(41)은 제 1 포켈스 셀 및 제 2 포켈스 셀이 다른 동작 모드에 있는 동안에 제 1 제어 장치(51')에 의하여 차단될 수도 있다.
하나 이상의 포켈스 셀(61)이 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭되는 실시예들이 위에서 전술되었다. 포켈스 셀(61)을 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭하면, 일부 파워가 포켈스 셀(61)의 전기-광학 결정(62) 내로 소산되게 할 수도 있다. 전기-광학 결정(61) 내로의 파워의 소산은 전기-광학 결정(61)이 가열되게 할 수도 있다. 몇 몇 실시예들에서, 하나 이상의 포켈스 셀(61)은 포켈스 셀(61)의 온도를 안정화하기 위하여 냉각될 수도 있다.
제 1 제어 장치(51, 51')는 광음극(43)에 입사하는 레이저 빔(41)의 파워를 제어하고, 이를 통하여 광음극(43)로부터 방출되는 전자 다발의 전류를 제어하도록 동작가능할 수도 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 4 를 함께 참조하면, 제 1 제어 장치(51, 51')를 통과하여 투과되는 레이저 빔(41)의 파워는 센서 장치(ST)에 의하여 측정되는 EUV 방사선 빔(B)의 파워에 응답하여 제어기(CT)에 의하여 제어될 수도 있다. 따라서 제 1 제어 장치(51, 51')는 피드백-기초 제어 루프(F1)의 일부를 형성할 수도 있다. 만일 EUV 방사선 빔(B)의 측정된 파워가 너무 높으면, 제어기(CT)는 제 1 제어 장치(51, 51')가 레이저 빔(41)으로부터 더 많은 펄스를 차단하게 할 것이다. 반대로, 만일 EUV 방사선 빔(B)의 측정된 파워가 너무 낮으면, 제어기(CT)는 제 1 제어 장치(51, 51')가 레이저 빔(41)으로부터 더 적은 펄스를 차단하게 할 것이다.
일 실시예에서, 전자 빔(E)의 전류가 EUV 방사선 빔의 파워 대신에 측정될 수도 있다. 측정된 전류는 측정된 EUV 방사선 빔 파워 대신에 피드백-기초 제어 루프를 제공하기 위하여 사용될 수도 있다.
위에서 설명된 실시예에서 광음극(43)에 인가되는 전압은, 누락되는 레이저 빔 펄스가 있기 때문에, 전자 다발이 광음극으로부터 방출되지 않을 것이라는 사실을 수용하도록 제어될 수도 있다. 일반적으로, 광음극(43)에 인가되는 전압은 안정화될 수도 있고, 이러한 안정화가 누락된 레이저 빔 펄스들을 고려할 수도 있다. 전압 안정화는, 예를 들어 피드-포워드 안정화일 수도 있다.
레이저 빔(41)의 하나 이상의 펄스가 광음극(43)에 입사하는 것을 방지하여 전자 빔(E)을 인터럽트하고 레이저 빔(41)의 적어도 하나의 펄스가 인젝터로부터 출력되는 전자 빔(E) 내에 실질적으로 연관된 전자 다발을 가지지 않게 하는 제 1 제어 장치(51, 51')의 실시예가 전술되었다. 이것은 자유 전자 레이저로부터 출력되는 방사선 빔(B)의 파워가 제어되게 할 수도 있다. 제 1 제어 장치(51, 51')를 사용하는 것에 추가하거나 이에 대한 대안으로서, 자유 전자 레이저로부터 출력되는 방사선 빔(B)의 파워는 도 4 에 도시된 바와 같이 제 2 제어 장치(52)로써 제어될 수도 있다. 제 2 제어 장치(52)는 광음극(43)으로부터 방출되는 전자 다발(42)을 전자 빔(E)으로부터 제거하고, 이를 통하여 레이저 빔(41)의 적어도 하나의 펄스가 전자 빔(E) 내에 연관된 전자 다발을 실질적으로 가지지 않게 하도록 동작가능하다.
도 8 은 제 2 제어 장치(52)의 일 실시예의 개략도이다. 제 2 제어 장치(52)는 전자 빔(E)의 궤적의 어느 한 쪽에 배치되는 도전판(74)의 쌍을 포함한다. 도전판(74)은 와이어(77)에 의하여 전압원(73)으로 전기적으로 커플링된다. 와이어(77), 도전판(74) 및 전압원(73)은 전류가 흐를 수도 있는 전기 회로를 형성한다. 전류 흐름의 방향은 도 8 에서 와이어(77) 위의 화살표로 표시된다. 또한 전기 회로 내에는 저항(75)이 포함된다. 바람직하게는 배선(77), 도전판(74) 및 저항(75)의 임피던스는 매칭된다. 전압원은 판들(74) 사이에 전위차를 생성하여 전류가 도전판을 통과해서 흐르게 하도록 동작가능하다. 전류는 도전판(74)을 반대 방향으로 흘러서, 판들(74) 사이에 자기장을 생성한다. 전압원(73)은, 제어기(CT)(도 1 에 도시되는 제어기(CT)에 대응할 수 있음)에 의하여 제어될 수도 있다. 전위차가 도전판(74) 사이에 생성되어 판들(74) 사이에 자기장이 생성될 때에, 생성된 자기장은 전자 다발을 빔 덤프(72)를 향하여 지향시키도록 전자 빔(E) 내의 전자 다발(42)의 궤적의 자기장을 변경하는 역할을 한다. 전자 다발(42')을 궤적(71)을 따라서 빔 덤프(72)를 향해 지향시키기 위하여 궤적이 도전판(74) 사이의 자기장에 의하여 변경된 전자 다발(42')이 도 8 에 도시된다.
빔 덤프(72)는 편향된 전자 다발(42')을 흡수하기에 충분한 양의 재료를 포함한다. 빔 덤프(72)는 불량하게도 부스터(33)에 도달하고 선형 가속기(22)에 의하여 가속될 수도 있는 이차 전자가 생성되는 것을 막기 위하여 전자를 흡수한다. 몇 몇 실시예들에서, 이차 전자가 생성되는 것을 방지하기 위하여 대안적 수단이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 편향된 전자 다발(42')이 이차 전자를 생성하지 않고 빔 파이프 밖으로 전파되게 하도록 그 안에서 전자 빔(E)이 전파되는 빔 파이프 내에 하나 이상의 구멍(orifice)이 위치될 수도 있다. 몇 몇 실시예들에서, 이차 전자는, 예를 들어 이차 전자가 부스터(33)를 향해 전파되는 것을 방지하도록 구성되는 전기장 및/또는 자기장을 생성함으로써, 부스터(33)로부터 멀어지게 지향될 수도 있다.
전압원(73)은 도전판(74) 사이의 전위차를 온/오프로 스위칭하도록 동작가능하여, 전위차가 도전판(74) 사이에 생기지 않고 전자 다발(42)이 계속하여 동일한 궤적을 따라가서 전자 빔(E) 내에 남게 되는 제 1 상태와, 전위차가 도전판(74) 사이에 생성되고 하나 이상의 전자 다발(42')이 전자 빔(E) 밖으로 편향되고 빔 덤프(72)로 지향되는 제 2 상태 사이에서 스위칭한다. 전압원(73)은, 예를 들어 한 번에 하나의 전자 다발(42')만을 전자 빔(E) 밖으로 편향시키기 위하여 충분히 빠르게 제 1 상태 및 제 2 상태 사이에서 스위칭하도록 동작가능할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 전자 다발(42)은 도전판(74) 사이의 전위차가 턴오프되어 제 1 전자 다발(42)이 전자 빔(E) 밖으로 편향되지 않게 하면서 도전판(74) 사이를 통과하여 지나갈 수도 있다. 그러면 도전판(74) 사이의 전위차는 후속 제 2 전자 다발(42')이 도전판(74) 사이를 통과하여 제 2 전자 다발이 전자 빔(E) 밖으로 편향되고 궤적(71)을 따라서 빔 덤프(72)로 지향되게 하기 이전에 스위치온될 수도 있다. 그러면 도전판(74)의 전위차는, 후속 제 3 전자 다발(42)이 도전판(74) 사이를 통과하여 제 3 전자 다발(42)이 전자 빔(E) 밖으로 편향되지 않도록 하기 이전에 다시 턴오프될 수도 있다. 도전판(74) 사이의 전위차는, 예를 들어 약 10 나노초 미만의 시간 기간 동안에 생성될 수도 있다. 예를 들어, 도전판(74) 사이의 전위차는 약 1 나노초 이하의 전위차 동안에 생성될 수도 있다.
대안적으로는, 두 개 이상의 연속 전자 다발(42')을 전자 빔(E) 밖으로 빔 덤프(72)를 향해 편향시키도록(예를 들어 100 개 이하의 전자 다발 또는, 예를 들어 10 개 이하의 전자 다발) 충분한 시간 기간 동안에 도전판(74) 사이에 전위차가 생성될 수도 있다.
도전판(74) 사이의 전위차에 의하여 야기되는 전자 다발(42')의 각도 편향 Δα의 근사치가 수학식 3 에 의하여 주어진다.
Figure pct00003
여기에서, q는 전자의 전하이고, L은 도전판(74)의 전자 빔(E)의 전파의 방향과 나란한 길이이며, V는 도전판(74) 사이의 전위차이고, E e 는 전자 다발(42') 내의 전자의 에너지이며, h는 도전판(74) 사이의 분리 거리이고, w는 도전판(74)의 폭이다.
일 실시예에서 전위차 V는 약 1°의 각도 편향 Δα 을 초래하는 도전판(74) 사이에서 생성될 수도 있다. 이것은 도전판(74)의 하루 약 1 미터의 거리에서, 약 2 cm의 편향된 전자 다발(42')과 전자 빔(E) 사이의 분리 거리를 초래할 수도 있다. 다른 실시예들에서, 각도 편향 Δα는 1°보다 클 수도 있고, 예를 들어 6° 만큼 클 수도 있다. 이것은 도전판(74)으로부터 약 1 미터의 거리에서, 약 10 cm까지의 편향된 전자 다발(42')과 전자 빔(E) 사이의 분리 거리를 초래할 수도 있다.
도전판(74) 사이에서 생성되는 전위차 V는 예를 들어 약 0.2 kV보다 더 클 수도 있다. 몇 몇 실시예들에서, 전위차 V는 1 kV만큼 클 수도 있다. 0.2-1 kV의 전위차를 단일 전자 다발(42')을 전자 빔(E) 밖으로 편향시키기 위해 충분히 빠른 속도로 온/오프로 스위칭할 수 있는 전압원(73)은 상업적으로 입수가능하다.
위에서 설명된 바와 같이, 제 2 제어 장치(52)는 하나 이상의 전자 다발(42')을 전자 빔(E) 밖으로 편향시키도록 동작가능하다. 그러므로 편향된 전자 다발(42')은 부스터(33) 또는 선형 가속기(22)에 의하여 가속되지 않고, 언듈레이터(24)를 통과하여 전파되지 않는다. 따라서, 제 2 제어 장치(52)는, 레이저 빔(41)의 적어도 하나의 펄스가 인젝터(21)로부터 출력된 전자 빔(E) 내에 연관된 전자 다발을 실질적으로 가지지 않게 하도록, 전자 빔(E)을 인터럽트하도록 동작가능할 수도 있다. 제 1 제어 장치(51)를 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 전자 빔(E)을 인터럽트하면 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선 빔(B)의 펄스에 인터럽트를 야기하고, 따라서 기판(W)의 타겟 위치에서 수광되는 방사선량을 감소시킨다. 제 2 제어 장치(52)는 자유 전자 레이저에 의하여 방출되는 방사선의 파워를 제어하기 위하여 제어될 수도 있다(예를 들어 제어기(CT)에 의하여). 제어기(CT)는 입력으로서 EUV 방사선 빔의 파워(또는 전자 빔 내의 전류)에 대응하는 신호를 수신할 수도 있다. 따라서, EUV 방사선 빔의 파워가 제어되게 하는 피드백-기초 제어 루프가 제공될 수도 있다. 이것은 노광 시간 기간에 동안의 EUV 방사선 빔 파워의 요동이 감소되게 할 수도 있다.
전자 빔(E) 밖으로 편향되는 전자 다발(42')의 개수는 충분히 작아서 자유 전자 레이저에 나타나는 결과적으로 나타나는 과도 현상이 상대적으로 낮게 할 수도 있다. 따라서, 예를 들어 자유 전자 레이저로부터 출력되는 EUV 방사선 빔의 파장은 실질적으로 일정하게 유지될 수도 있다. 실질적으로 일정한 파장이라고 지칭하는 것은, 파장이 변하지 않거나 충분히 작은 양만큼 변해서 파장 의존적 미러 투과에 기인한 타겟 위치에서의 선량이 원하는 임계 아래에 유지되게 한다는 것으로 해석될 수도 있다.
다른 실시예들에서, 하나 이상의 전자 다발(42')은 전자 빔(E)을 인터럽트하고 자유 전자 레이저(FEL)의 다른 위치에 있는 방사선 빔(B) 내의 펄스를 인터럽트하도록 전자 빔(E) 밖으로 편향될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 전자 다발(42)은 부스터(33) 이후에 및/또는 선형 가속기(22) 이후에 전자 빔(E) 밖으로 편향될 수도 있다. 그러나 전자 다발(42')이 상대적으로 낮은 에너지를 가지는 시점에 전자 다발(42')을 전자 빔(E) 밖으로 편향시키는 것이 유리하다. 예를 들어, 전자 다발이 부스터(33)에 의하여 가속되기 이전에 및/또는 전자 다발(42')이 선형 가속기(22)에 의하여 가속되기 이전에 전자 다발(42')을 전자 빔(E) 밖으로 편향시키는 것이 유리하다. 이것은 전자 다발(42)의 에너지가 부스터(33) 및/또는 선형 가속기(22)에서 증가됨에 따라, 전자 다발(42)의 원하는 편향을 제공하기 위하여 요구되는 전기장의 크기가 증가하기 때문이다. 그러므로 부스터(33) 및/또는 선형 가속기(22)에 의하여 가속된 전자 다발(42)을 편향시키려면 더 큰 전위차 V가 도전판(74) 사이에 생성되도록 요구한다. 더 큰 전위차를 생성하려면 더 오랜 시간이 걸릴 수도 있고, 전위차가 생성될 수도 있는 속도가 증가될 수도 있다. 이것은 전자 빔(E) 밖으로 단일 전자 다발(42')을 편향시키는 것에 문제가 있을 수도 있다는 것을 의미할 수도 있다.
더욱이 부스터(33) 및/또는 선형 가속기(22)에서 가속된 이후에 전자 빔 밖으로 편향되는 전자 다발은 가속되기 이전에 전자 빔 밖으로 편향되는 전자 다발(42')보다 더 높은 에너지를 가질 것이다. 더 높은 에너지로 편향된 전자 다발(42')은 이차 전자 및 이차 동위 원소를 생성할 것인데, 이는 자유 전자 레이저(FEL)로부터 제거되어야 할 수도 있다.
도 8 에서 도시되는 제 2 제어 장치(52)의 실시예에서, 전압원(73)은 전류가 도전판들에서 반대 방향으로 흐르게 한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 전압원이 전류가 동일한 방향으로 각각의 도전판(74)에서 흐르게 하도록 구성될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 자기장이 플레이트(74) 사이에서 생성되어 플레이트(74) 사이에서 흐르는 전자 다발(42)이 자기장에 의하여 디포커싱되게 할 수도 있다. 디포커싱된 전자 다발(42)은 디포커싱되지 않은 전자 다발(42)과 비교할 때 크게 감소된 변환 효율로 언듈레이터(24) 내의 방사선의 방출을 자극할 수도 있다. 그러므로 디포커싱된 전자 다발에 의하여 언듈레이터(24) 내에서 자극된 방사선의 펄스는 디포커싱되지 않은 전자 다발에 의하여 언듈레이터(24) 내에서 자극된 방사선의 펄스 보다 더 낮은 파워를 가질 수도 있다. 그러므로 언듈레이터(24) 내에서 자극되는 방사선의 대응하는 펄스의 파워를 감소시키기 위하여(예를 들어 무시될 수 있는 파워 레벨로), 전자 다발(42)은 제 2 제어 장치 내에서 디포커싱된될 수도 있다. 이것은 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선 빔(B) 내의 펄스를 크기 인터럽트한다고 간주될 수도 있고, 따라서 주어진 노광 시간 기간 동안에 기판(W)의 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선의 펄스들의 개수가 감소되게 하여, 타겟 위치에서 수광되는 방사선량을 감소시킬 수도 있다.
레이저 빔(41)의 적어도 하나의 펄스가 인젝터(21)로부터 출력된 전자 빔(E) 내에 연관된 전자 다발(42)을 실질적으로 가지지 않게 하도록, 전자 빔(E)을 인터럽트하도록 동작가능할 수도 있는, 제 1 제어 장치(51) 및 제 2 제어 장치(52)의 실시예가 전술되었다. 위에서 설명된 바와 같이, 인젝터(21)로부터 방출되는 방사선 빔(B)을 인터럽트하면, 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선 빔(B) 내의 펄스가 인터럽트되고, 따라서 주어진 노광 시간 기간 동안에 기판(W)의 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선의 펄스들의 개수가 감소되게 하여, 타겟 위치에서 수광되는 방사선량을 감소시킨다. 그러므로 전자 빔(E)은 기판(W)의 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량을 제어하기 위하여 제 1 제어 장치(51)에 의하여 및/또는 제 2 제어 장치(52)에 의하여 인터럽트될 수도 있다.
제 1 제어 장치(51) 및/또는 제 2 제어 장치(52)는 방사선 빔(B)의 하나 이상의 측정에 응답하여 제어될 수도 있다(예를 들어 제어기(CT)에 의하여). 예를 들어, 방사선 센서(미도시)는 자유 전자 레이저(FEL)로부터 출력되는 방사선 빔(B)의 파워를 측정하도록 구성될 수도 있다. 제 1 제어 장치(51) 및/또는 제 2 제어 장치(52)는 원하는 방사선량이 기판(W)의 타겟 위치에 의하여 수광되도록 방사선 빔(B)의 측정된 파워에 응답하여 제어될 수도 있다. 예를 들어, 방사선 센서가 방사선 빔(B)의 파워가 증가되는 것을 측정하면, 기판(W)의 타겟 위치 주어진 노광 시간 기간 동안에 의하여 수광되는 방사선의 펄스의 개수를 감소시켜서 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량이 방사선 빔(B)의 파워의 증가에도 불구하고 계속하여 원하는 선량을 유지하도록, 제 1 제어 장치(51)의 및/또는 제 2 제어 장치(52)는 전자 빔(E)을 인터럽트함으로써 이러한 측정 결과에 응답할 수도 있다.
몇 몇 실시예들에서, 방사선 빔(B)의 파워의 측정치는 자유 전자 레이저(FEL)의 출력과는 달리 리소그래피 시스템(LS) 내의 측정에서 측정될 수도 있다. 예를 들어, 빔 확장 광학기(만일 존재한다면)로부터 출력되고 빔 분할 장치(19)로 입력되는 방사선 빔의 파워가 측정될 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로는, 빔 분할 장치(19)에 의하여 측정된 이후에 하나 이상의 분기 방사선 빔(Ba-Bn)의 파워가 측정될 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로는, 하나 이상의 분기 방사선 빔(Ba-Bn)의 파워가 하나 이상의 리소그래피 장치(LAa-LAn) 내에서 측정될 수도 있다. 예를 들어, 기판(W)에서 수광되는 패터닝된 방사선 빔(예를 들어 패터닝된 방사선 빔(Ba'))의 파워가 측정될 수도 있다. 일반적으로 방사선 빔(B)의 또는 분기 방사선 빔(Ba-Bn)의 임의의 측정이 수행될 수도 있고, 주어진 노광 시간 기간 동안에 기판(W)의 타겟 위치에서 수광되는 방사선량을 제어하도록 제 1 제어 장치(51) 및/또는 제 2 제어 장치(52)를 제어하기 위하여 사용될 수도 있다.
일반적으로 방사선 빔(B)의 또는 분기 방사선 빔(Ba-Bn)의 임의의 측정이 수행될 수도 있고, 자유 전자 레이저로부터 출력되는 방사선량을 제어하도록 제 1 제어 장치(51) 및/또는 제 2 제어 장치(52)를 제어하기 위하여 사용될 수도 있다. 측정(들)은 자유 전자 레이저로부터 출력되는 방사선의 파워를 안정화시키는 역할을 하는 피드백-기초 제어 루프의 일부를 형성할 수도 있다. 피드백 기초 제어 루프(F1)의 일 예가 도 1 에 도시된다.
몇 몇 실시예들에서, 정상 동작 도중에 제 1 제어 장치(51) 및/또는 제 2 제어 장치(52)는 전자 빔(E) 내의 전자 다발(42)의 개수 및 방사선 빔(B) 내의 펄스의 개수를 주어진 양만큼 감소시키도록 전자 빔(E)을 인터럽트할 수도 있다. 이것은 제 1 제어 장치(51) 및/또는 제 2 제어 장치(52)가 필요에 따라 전자 빔 내의 전자 다발(42)의 개수를 증가 또는 감소시킴으로써 자유 전자 레이저에 의하여 출력되는 방사선 빔 파워를 안정화시키게 할 수도 있다. 이것은 EUV 방사선 빔 파워가 주어진 시간 기간에 걸쳐(예를 들어 1 ms) 평균화되는 경우 해당 파워의 요동을 감소시킬 수도 있다.
기판(W)의 타겟 위치는 약 1 ms의 노광 시간 기간 동안에 노광될 수도 있다. 레이저 빔(41)의 펄스 반복 주파수 및 따라서 방사선 빔(B)의 펄스 반복 주파수는 약 300MHz일 수도 있다. 그러므로, 이러한 예에서, 1 ms의 노광 시간 기간 동안에 기판(W)의 타겟 위치는 방사선의 약 3 x105 개의 펄스에 노출된다. 전자 빔(E)을 주기적으로 인터럽트하는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 제어 장치(51) 및/또는 제 2 제어 장치(52)는 레이저 빔(41)의 매 100 번째 또는 매 1000 번째의 펄스가 전자 빔(E)내에 연관된 전자 다발(42)을 실질적으로 가지지 않도록 전자 빔(E)을 인터럽트할 수도 있다. 몇 몇 실시예들에서, 전자 빔이 인터럽트되는 시간 기간은 모두 합해서 전자 빔이 인터럽트되지 않는 시간 기간의 약 1-10%를 포함할 수도 있다. 몇 몇 실시예들에서, 전자 빔이 인터럽트되는 주파수는 1 MHz이상(예를 들어 1 MHz 내지 약 100 MHz의 범위 내)일 수도 있다. 노광 시간 기간 동안에 전자 빔(E) 내에 연관된 전자 다발(42)을 실질적으로 가지지 않는 레이저 빔(41)의 펄스의 개수는 노광 시간 기간 동안에 수광되는 방사선량을 제어하기 위하여(예를 들어 선량 변동을 원하는 임계 아래에서 유지하기 위하여) 증가되거나 감소될 수도 있다. 따라서, 노광 시간 기간에 걸쳐 평균화된 EUV 방사선 빔 파워의 요동이 감소된다. 기판 상의 타겟 위치에서 수광되는 EUV 방사선의 선량에서의 변동도 대응하도록 감소된다.
방사선의 노광 슬릿이 스캐닝 노광에서 기판 상의 타겟 위치에 걸쳐 스캔되는 실시예에서, 노광 시간 기간 Te가 시간 기간 Ti의 정수 배가 되도록(즉 Te=nTi, n은 정수) 전자 빔(E)을 시간 기간 Ti로 주기적으로 인터럽트하는 것이 바람직할 수도 있다. 이것은 각각의 기판(W)이 노광 슬릿이 타겟 위치에 걸쳐 스캔될 때에 방사선의 펄스의 동일한 개수를 수광한다는 것을 보장할 수도 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 연속 전자 다발(42)의 적은 수만이(예를 들어 100 개 미만, 또는 10 개 미만) 전자 빔(E)으로부터 제거되도록 전자 빔(E)을 인터럽트하는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 한번에 전자 빔(E)으로부터 하나의 전자 다발(42)만을 제거하는 것이 바람직할 수도 있다. 오직 연속 전자 다발(42)의 적은 개수만을 전자 빔(E)으로부터 제거하면, 선형 가속기(22) 및 언듈레이터(24)를 통해서 전파되는 전자 빔(E) 내에 오직 작은 갭만이 존재하는 것을 보장할 수도 있다. 이것은 전자 빔(E) 내의 갭에 기인한 자유 전자 레이저에서 발생되는 과도 현상의 크기를 감소시킬 것이다(더 큰 갭이 존재할 경우와 비교됨). 과도 현상은 충분히 작아서, 예를 들어 자유 전자 레이저에 의하여 생성된 EUV 방사선의 파장이 실질적으로 일정하도록 할 수도 있다. 실질적으로 일정한 파장이라고 지칭하는 것은, 파장이 변하지 않거나 충분히 작은 양만큼 변해서 파장 의존적 미러 투과에 기인한 타겟 위치에서의 선량이 원하는 임계 아래에 유지되게 한다는 것으로 해석될 수도 있다.
선형 가속기(22)는 외부에서 구동되는 발진 전자기장이 그 안에서 발진하는 복수 개의 공진 공동(예를 들어 초전도 무선 주파수 공동)을 포함할 수도 있다. 하나의 공진 공동을 통과하는 전자 다발(42)의 각각의 전자는 자기 자신의 연관된 전자기장을 가진다. 전자가 공동을 통과할 때 이것의 전자기장은 요동을 일으켜서 웨이크필드(wakefield)라고 알려진 전자기장이 공동 내에 존재하게 한다. 그러므로 주어진 시간에서의 공동 내의 전자기장은, 외부 구동되는 전자기장 및 그 공동을 이전에 통과해서 지나간 전자의 웨이크필드의 조합이다. 그러므로 전자 빔(E) 내의 인터럽트 직후에 나타나는 전자 다발(42)은 전자 빔(E) 내의 인터럽트를 따르지 않는 전자 다발(42)과는 다른 전자기장을 선형 가속기(22)의 공동 내에서 경험할 수도 있다. 그러므로 전자 빔(E) 내의 인터럽트 직후에 나타나는 전자 다발(42)은 선형 가속기(22) 내에서 전자 빔(E) 내의 인터럽트를 따르지 않는 전자 다발(42)과는 다른 양만큼 가속될 수도 있으며, 이것은 따라서 언듈레이터(24) 내에서 다른 에너지를 가질 수도 있다.
몇 몇 실시예들에서, 전자 빔(E)으로부터 에너지를 복구하고 전자 빔(E)을 감소하기 위하여, 언듈레이터(24)로부터 출력되는 전자 빔(E)은 선형 가속기(22)를 통과하여 다시 전달된다. 이러한 배치구성은 에너지 복구 선형 가속기(energy recovering linear accelerator; ERL)라고 알려진다. 감속된 전자로부터 복구되는 에너지는 인젝터(21)로부터 출력되는 전자 빔(E)을 가속하기 위하여 사용된다. 전자 빔(E)이 전자 빔(E)으로부터 전자 다발(42)을 제거함으로써 인터럽트되면, 선형 가속기(22) 내의 전자 빔으로부터의 에너지의 복구 과정에 인터럽트가 발생할 것이다. 에너지의 복구 과정에서의 이러한 인터럽트는, 선형 가속기(22)를 통과하는 가속하는 전자가 감소되는 양이 감소되게 할 수도 있고, 따라서 선형 가속기(22)로부터 출력되고 언듈레이터(24)를 통과하여 전파되는 일부 전자 다발(42)의 에너지를 변경시킬 수도 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 선형 가속기(22)의 공동 내의 웨이크필드를 인터럽트하는 효과 및/또는 선형 가속기(22) 내의 감속하는 전자로부터의 에너지의 복구를 인터럽트하는 효과는, 일부 전자 다발(42)이 이러한 효과에 의하여 영향받지 않는 전자 다발(42)과 다른 에너지를 가지고 언듈레이터(24)를 통과하여 지나가게 할 수도 있다. 방출이 언듈레이터(24) 내에서 자극되는 방사선의 파장은 언듈레이터(24) 내의 전자 다발의 에너지에 의존하고, 따라서 언듈레이터(24) 내의 전자 다발의 에너지에서의 변동은 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선 빔(B)의 파장에서의 변동을 초래할 수도 있다. 그러므로 전자 빔(E) 내의 인터럽트는 전자 빔(E) 내의 인터럽트에 바로 후속하는 방사선 빔(B)의 펄스의 파장 내의 변동을 초래할 수도 있다.
자유 전자 레이저(FEL)로부터 기판(W)까지 방사선 빔(B)이 따라가는 광로의 투과율은 방사선 빔(B)의 파장에 의존할 수도 있다. 그러므로 방사선 빔(B)의 파장에서의 변동은 기판에 입사하는 방사선 빔(예를 들어 패터닝된 방사선 빔(Ba'))의 파워에 변동을 초래할 수도 있고, 따라서 기판(W)에서 수광되는 방사선량에 영향을 줄 수도 있다. 전자 빔(E) 내의 인터럽트가 방사선 빔(B)의 파장에 대해 가지는 임의의 영향을 감소시키는 것이 바람직할 수도 있다.
전자 빔(E)에 의한 인터럽트에 의하여 야기되는 방사선 빔(B)의 파장에서의 변화는 전자 빔(E)이 인터럽트되는 시간의 길이에 의존할 수도 있다. 예를 들어, 오직 하나의 전자 다발(42)만을 전자 빔(E)으로부터 제거하면 전자 빔(E)이 오직 짧은 시간량 동안에만 인터럽트되도록 할 수도 있고, 해당 인터럽트에 후속하는 방사선 빔(B)의 펄스의 파장 내의 오직 작은 변동만을 초래할 수도 있다. 만일 전자 빔(E)으로부터 제거되는 연속 전자 다발(42)의 개수가 증가되면, 이것은 전자 빔(E)이 인터럽트되는 시간량을 증가시킬 것이고, 따라서 해당 인터럽트에 후속하는 방사선 빔(B)의 펄스의 파장 내의 변동을 증가시킬 수도 있다. 그러므로, 방사선 빔(B)의 파장에 대한 인터럽트의 영향을 감소시키기 위하여, 연속 전자 다발(42)의 오직 제한된 개수만이 전자 빔(E)으로부터 제거되도록 인터럽트하는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 한번에 전자 빔(E)으로부터 하나의 전자 다발(42)만을 제거하는 것이 바람직할 수도 있다. 실무상 이것은 전자 펄스의 높은 주파수(예를 들어 약 100 MHz) 때문에 가능하지 않을 수도 있다. 일반적으로, 전자 빔을 1 MHz 이상의 반복 레이트로써 인터럽트하고, 전자 빔의 총인터럽트를 빔 시간의 10% 미만으로 한정하는 것이 바람직할 수도 있다. 이것은 인터럽트가 방사선(B) 내의 펄스의 파장의 변동을 초래하는 정도를 한정할 것이다. 예를 들어 100 개 이하의 연속 전자 다발이 전자 빔으로부터 한번에 제거될 수도 있다.
일 실시예에서, 전자 빔(E)로부터 복수 개의 전자 다발(42)을 제거함으로써 초래되는 과도 현상이 측정되고 고려될 수도 있다. 예를 들어, 방사선 빔의 파장의 순시 변화가 측정되고 고려될 수도 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)의 미러의 투과는 파장 의존적이다. 미러의 총괄적 투과는 피크 투과 파장을 가지고, 미러의 투과는 해당 피크에서 가장 높고 파장의 함수로서 피크의 양측의 경사에 따라 떨어진다. 자유 전자 레이저는 총괄적 미러 투과의 경사에 높인 파장에서(예를 들어 경사의 중간점 근방에서) 동작하도록 구성될 수도 있다. 복수 개의 전자 다발이 전자 빔(E)으로부터 제거될 경우 가속기(21)는 그렇지 않으면 전자 다발로 전송되었을 에너지를 보유하게 된다. 다음 전자 다발이 가속기(21)를 통과하여 지나갈 때, 그들은 이러한 추가적 에너지를 수신한다. 이것은 약 1 μs 동안 지속될 수도 있는 순시 효과이다. 전자 다발이 추가적 에너지를 가지기 때문에, 그들은 더 짧은 파장을 가지는 EUV 방사선을 생성할 것이다. 이러한 더 짧은 파장에서의 미러의 총괄적 투과는 다를 것이고(예를 들어 더 낮을 것이고), 결과적으로 EUV 방사선은 기판 상에 입사한다. 이러한 효과는 복수 개의 전자 다발(42)을 전자 빔으로부터 제거하는 것(또는 전자 다발을 위에서 설명된 방식으로 디포커싱하는 것)에 의하여 야기되는 과도 현상의 효과를 적어도 부분적으로 보상하기 위하여 사용될 수도 있다.
관련된 실시예에서, 전자 다발(42) 내의 전하량은 레이저 빔(41)의 펄스의 파워를 변경함으로써 변경될 수도 있다. 이것은 그러한 전자 다발(42)에 의하여 방출되는 EUV 방사선의 세기 및 EUV 방사선의 파장에 즉시적인 변화를 가져올 것이다. 추가적으로, 이것은 가속기(21) 내의 에너지에 순시 변화를 생성할 것인데, 이것이 후속 전자 다발(42)의 에너지 및 파장에 영향을 줄 것이다(예를 들어 수 μs의 기간동안). 이러한 에너지 및 파장 변화는 미러의 파장 의존적 총괄적 투과와 조합하여, 기판(W)상의 타겟 위치로 전달되는 EUV 방사선의 선량을 제어하기 위하여 사용될 수도 있다.
다른 관련된 실시예에서, EUV 방사선 빔의 파장은 전자 다발(42)의 가속도를 변경함으로써 조절될 수도 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 파장을 변경시키는 것은 기판(W)상의 타겟 위치로 전달된 방사선량을 제어하는 하나의 방법으로서 사용될 수도 있다. 전자 다발(42)로 제공되는 가속도은 전자 부스터(33) 또는 가속기(21) 내의 엑스트라 공동(예를 들어 구리로 형성)을 사용하여 변경될 수도 있다. 엑스트라 공동은 다른 공동에 의하여 사용되는 전기장 보다 훨씬 더 작지만 결과적인 EUV 방사선 펄스의 파장을 제어할 수 있을 만큼 충분 히 큰 피크 전기장을 가질 수도 있다. 엑스트라 공동이 초전도성이 아니라면(예를 들어 구리로 형성된다면), 이것은 더 작은 Q 인자를 가질 것이고, 파장을 더 신속하게 제어할 수 있을 것이다.
자유 전자 레이저(FEL)는 자유 전자 레이저(FEL)의 성질을 모니터링하는 하나 이상의 안전성 모니터링 시스템을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 인젝터(21)로부터 출력되는 전자 다발(42)의 전류, 자유 전자 레이저(FEL)를 통과하여 전파되는 전자 빔(E) 및/또는 방사선 빔(B)의 펄스가 하나 이상의 안전성 모니터링 시스템에 의하여 모니터링될 수도 있다. 하나 이상의 안전성 시스템은 모니터링된 변수를 조절하고 및/또는 모니터링된 변수가 원하는 상태와 다를 경우에는 에러 경고를 제공하기 위하여, 안전성 모니터링 시스템에 의하여 수행된 측정에 작용할 수도 있다. 예를 들어, 방사선 빔(B) 및/또는 전자 다발(42)의 펄스가 손실된다면, 이것은 하나 이상의 안전성 모니터링 시스템에 의하여 검출될 수도 있고, 안전성 시스템에 의하여 반영될 수도 있다(예를 들어 자유 전자 레이저(FEL)를 끔으로써). 제 1 제어 시스템(51) 및/또는 제 2 제어 시스템(52)이 전자 빔(E)을 인터럽트하는 경우에, 이러한 인터럽트는 안전성 모니터링 시스템 및/또는 안전성 시스템으로 통신되어, 누락된 전자 다발(E) 및/또는 방사선 빔(B) 내의 누락된 펄스가 안전성 시스템에 의하여 반영되도록 할 수도 있다.
전자 빔(E)을 인터럽트하는 것의 장점은 위에서 기판(W)의 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량을 제어하는 맥락에서 위에서 전술되었다. 전자 빔(E)을 인터럽트하면 전자 빔(E)의 경로를 따라서 응집할 수도 있는 이온이 전자 빔(E)의 경로로부터 멀어지도록 흩어지게 할 수도 있기 때문에 또한 유리할 수도 있다. 이온은 전자 빔(E)이 통과해서 자유 전자 레이저(FEL) 내에서 전파되는 빔 파이프 내에서 생성될 수도 있고, 전자에 의하여 야기되는 포텐셜 우물에 의하여 전자 빔(E)의 경로로 견인될 수도 있다. 전자 빔(E) 내의 전자는 이러한 이온에 의하여 산란될 수도 있고 유해한 방사선을 생성할 수도 있다. 산란된 전자는 또한 언듈레이터(24) 내의 자석에 손상을 야기할 수도 있다. 전자 빔(E) 내의 인터럽트는 그 동안에 이온이 전자 빔(E)의 경로로부터 멀어지게 소산될 수도 있는 인터럽트가 전자 빔(E)에 의하여 생성되는 포텐셜 우물 내에 생기게 한다. 소산된 이온은, 예를 들어 빔 파이프로부터 제거되도록 빔 파이프의 벽에 의하여 흡수될 수도 있다.
위에서 전자 빔(E)으로부터 하나 이상의 전자 다발(42)을 제거하는 것에 대해서 언급한 바 있다. 하나 이상의 전자 다발(42)을 전자 빔(E)으로부터 제거하는 것은, 레이저 빔(41)의 하나 이상의 펄스가 광음극(43) 입사하는 것을 실질적으로 방지하여 전자 다발(42)이 광음극(43)로부터 실질적으로 방출되지 않게 하는 것(예를 들어 제 1 제어 장치(51)를 사용하여)을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 전자 다발(42)을 전자 빔(E)으로부터 제거하는 것은, 광음극(43)에 입사하는 하나 이상의 레이저 빔(41)의 펄스의 파워가 공칭 파워의 10% 미만이 되게 감소시켜서, 이를 통하여 광음극(43)으로부터 방출된 전자 다발(42)의 전하를 감소시켜 이들이 EUV 방사선의 무시될 수 있는 양만을 생성하게 하는 것(예를 들어 제 1 제어 장치(51)를 사용하여)을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 전자 다발(42)을 전자 빔(E)으로부터 제거하는 것은 하나 이상의 전자 다발(42)을 전자 빔(E)으로부터 편향시키는 것(예를 들어 제 2 제어 장치(52)를 사용하여)을 포함할 수도 있다.
대안적 접근법에서는, 위에서 설명된 바와 같이, 하나 이상의 전자 다발(42)을 전자 빔(E)으로부터 제거하는 대신에, 하나 이상의 전자 다발은 디포커싱되어 EUV 방사선의 무시될 수 있는 양만을 생성하게 할 수도 있다(예를 들어 제 2 제어 장치(52)를 사용하여).
본 발명의 대안적 실시예가 이제 도 9 를 참조하여 설명될 것이다. 도 9 는 도 3 에 도시되는 FEL 공통되는 많은 피쳐를 가지는 FEL을 도시한다. 반복을 피하기 위하여 이러한 피쳐들은 본 명세서에서 반복하여 설명되지 않는다. 자유 전자 레이저(FEL)는 방사선 센서(25)를 포함하는데, 이것은 방사선 빔(B)의 파워를 결정하도록 동작가능하다. 방사선 빔(B)의 일부는 방사선 센서 장치(ST)(도 1 에 도시되는 방사선 센서 장치(ST)와 대응할 수도 있음)를 향하여 지향될 수도 있고, 해당 부분의 조도가 측정될 수도 있다. 이것은 빔(B)의 파워를 결정하기 위하여 사용될 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 빔(B)의 파워는 간접적으로 결정될 수도 있다. 예를 들어, 방사선 빔(B)이 통과하여 지나가는 진공 파이프 내의 잔여 가스가 형광을 발생하고(EUV 방사선을 흡수하고 다른 파장을 가지는 방사선을 방출함) 및/또는 EUV 방사선의 레일리(Rayleigh) 산란을 야기할 수도 있다. 이러한 잔여 가스에 의한 형광 및/또는 레일리 산란의 측정은 잔여 가스 압력의 측정과 함께 빔(B)의 파워를 결정하기에 충분할 수도 있다. 파워의 측정은 실질적으로 연속적이거나 간헐적일 수도 있다.
언듈레이터(24)는 방사선 센서 장치(ST)에 의하여 결정되는 파워에 응답하여, 방사선 빔의 파워가 앞으로 더 상세히 설명될 바와 같이 변경되도록 언듈레이터의 하나 이상의 파라미터를 변경하도록 동작가능한 조절 메커니즘(24a)을 가진다.
전자가 각각의 언듈레이터(24)를 통과하여 이동할 때에, 이들은 방사선의 전기장과 상호작용하여, 방사선과 에너지를 교환한다. 언듈레이터에 진입할 때 공진 조건을 만족하는 전자는, 방사선이 방출될 때에 에너지를 상실할 것이고, 따라서 공진 조건이 더 이상 만족되지 않는다. 그러므로, 위에서 설명된 바와 같이, 몇 가지 실시예들에서 언듈레이터는 테이퍼링될 수도 있다. 즉, 주기적 자기장의 진폭 및/또는 언듈레이터 주기 λ u 는, 전자 다발이 언듈레이터를 통과하여 유도될 때에 전자 다발을 공진에 유지시키기 위하여, 언듈레이터의 길이에 따라 변동할 수도 있다. 바람직하게는, 언듈레이터의 테이퍼링은 변환 효율을 크게 증가시키는 능력이 있다. 테이퍼링된 언듈레이터를 사용하면 변환 효율(즉, 방사선 빔(B) 내의 방사선으로 변환되는 전자 빔(E)의 에너지의 일부)을 2 가 넘는 인자로 증가시킬 수도 있다. 언듈레이터의 테이퍼링은 언듈레이터 파라미터 K를 이것의 길이를 따라서 감소시킴으로써 획득될 수도 있다.
언듈레이터 주기 λ u 및 언듈레이터의 축에 따르는 자기장 세기 B 0 는 전자 다발 에너지와 정합되어 공진 조건이 만족되는 것을 보장하도록 도울 수도 있다. 테이퍼링되지 않은 언듈레이터의 경우에, 언듈레이터 주기 λ u 및 주기적 자기장 B 0 의 진폭은 언듈레이터 전체에 걸쳐 일정하게 유지된다. 테이퍼링된 언듈레이터의 경우에, 언듈레이터 주기 λ u 및/또는 주기적 자기장 B 0 의 진폭은 언듈레이터의 추과 나란한 거리에 따라 변동하여 공진 조건이 만족되는 것을 보장하도록 돕는다. 이러한 매칭은 언듈레이터의 주어진 길이에 대하여 전자로부터 EUV 방사선으로의 최대 또는 증가된 에너지 추출을 제공한다. 공진 조건이 만족되는 것을 보장하도록 돕는 언듈레이터 주기 λ u 및 자기장 세기 B 0 의 이러한 매칭은 자유 전자 레이저(FEL)의 디폴트 구성일 수도 있다.
일 실시예에서, 언듈레이터(24)의 자기장의 적어도 일부는 조절가능하고, 조절 메커니즘(24a)이 이것을 변경하도록 동작가능하다. 필요한 경우에는, 언듈레이터 내의 자기장의 적어도 일부의 세기는 위에서 설명된 매칭된 구성으로부터의 변환 효율을 감소시키기 위하여 동적으로 변화될 수 있다. 몇 몇 실시예들에서, 조절 메커니즘(24a)은 언듈레이터(24)의 축 상의, 또는 이에 근접한 자기장 세기를 변경하도록 동작가능하다.
바람직하게는, 이것은, 예를 들어 에너지, 전하, 압축, 포커싱 및 반복 레이트와 같은 전자의 하나 이상의 성질이 일정하게 유지될 수도 있는 동안에 EUV 방사선의 출력의 파워를 제어하게 한다. 이러한 배치구성은, 예를 들어 하나 이상의 이유 때문에 유익하다. 예를 들어, 이러한 배치구성은 EUV 방사선에 대해 필요한 변경을 설명할 수 있게 한다. 예를 들어, 이러한 배치구성은 EUV 방사선을 사용하는 리소그래피 장치(LA)의 변동하는 요구 사항이 수용되도록 한다. 리소그래피 장치(LA)는 시간에 걸쳐 열화될 수도 있는 여러 미러를 포함하는데, 이러한 배치구성은, 예를 들어 이러한 열화가 보상될 수 있게 한다. 다른 예로서, 이러한 배치구성은 전자 및/또는 중성자 타격에 기인한 언듈레이터(24) 내의 자석의 열화가 보상될 수 있게 한다.
다른 이점은 FEL의 변환 효율이 상대적으로 신속하게 변경될 수 있다는 것이다. 특히, 방사선 빔(B)의 파워는 리소그래피 장치(LA)에 의한 기판(W) 상의 타겟 위치의 노광을 위한 시간 스케일 내에서(예를 들어 약 1 ms 내에서) 변경될 수도 있다. 이것은 방사선 빔(B)의 파워가 제어되어 기판 상의 타겟 위치에서 수광되는 방사선량이 제어될 수 있게 할 수도 있다. 즉, 센서 장치(ST)로부터의 피드백은 타겟 위치에서 수광되는 방사선량에서의 요동을 감소시키기 위하여 사용될 수도 있다(예를 들어 선량의 변동이 원하는 임계 아래로 유지되도록).
다발형 전자 빔(E)의 반복 레이트에 따라서, 파워에 있어서의 펄스마다의 변동을 정정하는 것이 가능하지 않을 수도 있다.
언듈레이터(24)의 축 상의 또는 이에 근접한 자기장 세기는 언듈레이터(24)의 자기장을 제공하는 자석을 빔 축을 향하여 또는 빔 축과 멀어지게 이동시킴으로써 변경될 수도 있다. 이것은 언듈레이터(24)의 테이퍼링을 변경시키는 것으로 간주될 수도 있다. 자석은 독립적으로 또는 다른 자석에 의존하여 조절될 수도 있다. 일 실시예에서, 자석들은 EUV 방사선의 편광이 실질적으로 변경되지 않고 유지되는 방식으로 빔축에 상대적으로 이동된다. 리소그래피 장치(LA)에 특정한 편광의 방사선을 제공하는 것이 바람직하거나 그래야 하는 경우에 이는 유익할 수도 있다. 예를 들어, 리소그래피 장치(LA)는 원편광된 방사선을 요구할 수도 있다. 자석을 이동시켜서 평면형 언듈레이터(24)의 테이퍼링을 조절하면 편광에 실질적으로 아무 영향을 주지 않을 것이다. 그러나, 나선형 언듈레이터의 자석을 조절하면 자석의 이러한 조절이 수직 및 수평 방향 모두에서 이루어지지 않는 한 방사선의 편광을 변경할 것이다.
일 실시예에서, 언듈레이터(24)의 자석들은 그들 사이에 갭을 가지고 빔 축의 양측에 배치될 수도 있다. 갭은, 예를 들어 4-10 mm 사이에 있을 수도 있다. 자석 사이의 갭의 크기는, 예를 들어 약 1 마이크론의 정확도로 제어될 수도 있다. 조절 메커니즘(24a)은 갭의 크기를 예를 들어 10 마이크론 이상만큼 변경하도록 동작가능할 수도 있다.
이에 추가하거나 그 대신에, 언듈레이터(24)의 축의 또는 이에 근접한 자기장 세기는 자석에 의하여 생성되는 자기장을 변경함으로써 변경될 수도 있다. 자석은 영구자석일 수도 있고 이들이 생성하는 자기장은 자석 다음에 위치하는 코일을 통과하여 흐르는 전류 및/또는 자석의 온도를 변경함으로써 변경될 수도 있다. 자석의 온도가 증가하면 자기장 세기가 감소되게 할 수도 있다.
일 실시예에서, 조절 메커니즘(24a)은 언듈레이터(24)의 언듈레이터 주기 λ u 를 변경하도록 동작가능하다.
일 실시예에서, 방사선 센서 장치(ST)는 방사선 빔(B)의 파워를 모니터링하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 결정된 파워에 응답하여, 조절 메커니즘(24a)은 언듈레이터(24)의 주기적 자기장을 변경할 수도 있으며, 이것은 이제 방사선 빔(B)의 파워를 변경할 것이다. 이러한 방식으로 자유 전자 레이저에 의하여 출력되는 방사선 빔(B) 파워를 제어하는 피드백-기초 제어 루프가 확립될 수도 있다.
조절 메커니즘(24a)은 제어기(CT)에 의하여 제어될 수도 있다. 방사선 센서 장치(ST)는 제어기(CT)에 연결될 수도 있고 결정된 파워를 표시하는 신호(S)를 제어기로 전송하도록 동작가능할 수도 있다. 방사선 센서(ST)와 제어기 사이의 연결은 물리적 이거나 무선일 수도 있다(이러한 또는 다른 실시예에서). 제어기(CT)는 신호(S)를 수신하고, 이에 응답하여 언듈레이터(24)의 하나 이상의 파라미터를 변경하도록 동작가능할 수도 있다. 파라미터는 특정(예를 들어 선결정된) 알고리즘에 따라서 방사선 센서(25)로부터 수신되는 신호(S)에 의존하여 변경될 수도 있다. 센서 장치(ST), 제어기(CT) 및 조절 메커니즘(24a)은 자유 전자 레이저에 의하여 출력되는 방사선 빔 파워를 제어하기 위하여 사용될 수도 있다(예를 들어 파워 요동을 감소시키기 위하여).
제어기(CT)는 추가적 신호(S')를 수신하고, 이에 응답하여 언듈레이터(24)의 하나 이상의 파라미터를 변경하도록 동작가능할 수도 있다. 예를 들어, 프로세서는 EUV 방사선에 대한 낮은 또는 높은 수요의 예견되는 주기를 표시하는 신호(S')를 리소그래피 장치(LA)로부터 수신할 수도 있고, 프로세서는 이에 상응하여 언듈레이터(24)의 하나 이상의 파라미터를 변경할 수도 있다.
자유 전자 레이저(FEL)는, 가속기(22)와 언듈레이터(24) 사이에 배치되는 제 1 편향 자석을 더 포함할 수도 있고, 상기 전자는: 전자가 언듈레이터(24) 내의 방사선과 상호작용하여 코히어런트 방사선의 방출을 자극하도록, 전자가 언듈레이터(24)에 의하여 주기적 경로를 따라 유도되는 오프 상태(off state); 또는 전자가 언듈레이터(24) 내의 방사선으로부터 디커플링되고 코히어런트 방사선의 방출이 실질적으로 자극되지 않도록, 전자가 다른 경로를 통해 언듈레이터(24)를 통과하여 유도되는 온 상태(on state)에 있을 수 있다. 예를 들어, 제 1 편향 자석은 스위치온되거나(제 2 상태에 있음) 또는 스위치 오프(제 1 상태에 있음)될 수도 있다. 이러한 배치구성은, 전자의 방향과 언듈레이터의 축 사이의 각도에서의 작은 변화가(예를 들어 약 10 μrad 만큼)전자 다발로부터 EUV 방사선이 완전히 디커플링되도록 하는 나선형 언듈레이터에 특히 적용가능하다. 그러므로 EUV 방사선의 자극된 방출은 효과적으로 스위치 오프되어, 자유 전자 레이저(FEL)의 EUV 출력을 무시될 수 있는 레벨로 감소시킨다. 바람직하게는, 이것은 바람직할 수도 있는 긴급 스위치 오프 피쳐를 제공한다. 자유 전자 레이저(FEL)는, 언듈레이터(24)의 하류에 배치되는 제 2 편향 자석으로서, 상기 제 1 편향 자석이 온 상태에 있는 경우 상기 제 2 편향 자석을 탈출하는 전자가, 상기 제 1 편향 자석이 오프 상태에 있는 경우 상기 제 2 편향 자석을 탈출하는 전자와 실질적으로 동일한 궤적에 추종하도록, 상기 제 1 편향 자석의 작용을 보상하도록 배치되는, 제 2 편향 자석을 포함할 수도 있다. 이것은 제 1 편향 자석이 온 또는 오프일 경우 전자가 빔 덤프(100)를 향하여 지향될 수 있게 한다.
SASE FEL로부터의 EUV 방사선의 통상적 다이버전스는 적어도 수십 μrad의 수준을 가진다. 그러므로, 이론 상, 이것은 자유 전자 레이저(FEL)에서 벗어나는 방사선 빔(B)의 포지션을 크게 변경하지 않고서 언듈레이터의 입력에서의 빔 방향이 EUV 출력의 파워를 변경하도록 제어함으로써 가능해진다. 전자 빔(E)의 편향은 편향 자석(펄스형 전류에 의하여 구동됨)을 사용함으로써, 휘어지는 자석의 기계적 움직임에 의하여 및/또는 하나 이상의 쌍극자 자석의 코일을 통과하는 전류를 변경함으로써 동적으로 획득될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 자유 전자 레이저(FEL)는 언듈레이터(24)와 빔 덤프(100) 사이에 배치되는 감속 메커니즘(26)을 포함할 수도 있는데, 이것은 전자가 빔 덤프(100)에 의하여 흡수되기 이전에 전자의 에너지를 감소시키도록 동작가능하다. 이러한 배치구성이 빔 덤프에 의하여 흡수되는 경우 전자가 가지는 에너지량을 감소시키고, 따라서 유도된 방사선의 레벨 및 생성되는 이차 입자를 감소시킬 것이다. 이것은, 방사능 폐기물을 빔 덤프로부터 제거하고 처리할 필요성을 없애거나 감소시킨다. 방사능 폐기물을 제거하려면 자유 전자 레이저(FEL)를 주기적으로 꺼야하고, 방사능 폐기물을 처리하는 것이 고비용일 수 있고 심각한 환경적 문제를 야기할 수 있기 때문에, 위와 같은 특징은 유리하다.
감속 메커니즘(26)은 전자의 에너지를 7 MeV 아래로, 바람직하게는 5 MeV 아래로 감소시키도록 동작가능할 수도 있다. 바람직하게는, 이러한 에너지 아래의 전자는 빔 덤프(100) 내의 방사능의 큰 레벨을 유도하지 않는다. 자유 전자 레이저(FEL)의 동작 도중에 감마 방사선이 존재할 수 있지만, 전자 빔(E)이 스위치 오프되는 경우, 빔 덤프(100)는 다루기에 안전할 것이다.
하나의 공지된 감속 메커니즘은 전자를 감속하기 위하여 선형 가속기를 사용한다. 예를 들어, 가속을 위한 선형 가속기(22)는 언듈레이터(24)를 벗어나는 전자 다발(E)을 무선 주파수(RF) 필드에 상대적으로 180 도의 위상차를 가지고 선형 가속기(22) 내로 주입함으로써, 감속을 위해서도 역시 사용될 수도 있다. 이러한 배치구성은 에너지 복구 LINAC이라고 공지된다. 그러나, 이러한 배치구성이 수락할 수 있는 다발 내의 전자 에너지가 확산되기에는 제한이 있다. 언듈레이터(24)는 전자빔이 통과하여 지나갈 때에 전자 빔(E)의 에너지에 확산을 도입할 것이다. 이것은 무선 주파수(RF) 필드에 상대적으로 180 도의 위상차를 가지고 선형 가속기(22) 내로 주입된 전자 다발의 불완전 감속을 초래할 것이다. 결과적으로, 전자의 일부는 인젝터(21)를 떠나는 전자의 에너지보다, 선형 가속기(22)를 떠날 때에 더 큰 에너지를 가질 수도 있다. 그러므로 이러한 전자의 일부는 7 또는 5 MeV의 원하는 임계를 넘는 에너지를 가질 수도 있다. 결과적으로, 이러한 전자의 에너지를 더욱 감소시키기 위한 메커니즘이 요구될 수도 있다.
그러므로, 감속 메커니즘(26)의 적어도 일부는 전자 소스와 별개일 수도 있다. 특히, 감속 메커니즘(26)은 싱크로트론 또는 사이클로트론을 포함할 수도 있는데, 이것은 전자를 능동적으로 감속하기 위하여 사용될 수도 있다. 바람직하게는, 이러한 배치구성은 언듈레이터를 벗어나는 다발 내에 전자 에너지의 확산이 더 크게 일어나게 하고, 결국 자유 전자 레이저의 효율이 증가하게 한다. 대안적인 실시예에서, 감속 메커니즘(26)은 전자를 수동적으로 감속하도록 전자가 통과하는 도전성 도관을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 11a 및 도 11b 를 참조하면, 감속 메커니즘(26)은 웨이크 필드에 기인한 에너지 소산을 촉진하기 위한 거친 내표면을 가지는 도전성 배관(140a, 140b)의 섹션을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 이러한 내표면은 복수 개의 교번하는 함요부(141a, 141b) 및 돌출부(142a, 142b)를 포함할 수도 있다. 교번하는 함요부(141a, 141b) 및 돌출부(142a, 142b)는 옆 모습에서 예를 들어, 삼각형(141a, 142a) 또는 직사각형(141b, 142b)과 같은 임의의 적합한 형상을 가질 수도 있다. 도전성 배관의 내표면은 큰 웨이크 필드를 유도하기 위한, 적합한 경우 홀, 슬릿, 등과 같은 불연속성의 임의의 적합한 소스를 포함할 수도 있다. 도전성 배관(140a, 140b)은 예컨대 수냉식과 같은 냉각 시스템(미도시)을 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 조절 메커니즘(24a)은 방사선 빔(B)의 편광을 변경하도록 동작가능하다. 이것은 조절 메커니즘에 의하여 수신되는 신호(S')에 응답할 수도 있다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 출력 방사선 빔(B)의 편광은 (a) 언듈레이터(24)의 기하학적 구조를 변경하는 것; 및/또는 (b) 언듈레이터(24)를 벗어나는 방사선 빔(B)을, 예를 들어 미러의 시스템(도 10 을 참조한다)을 사용하여 조작함으로써 변경될 수도 있다.
일 실시예에서, 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 방사선 빔(B)은 리소그래피 장치(LA)의 조명 시스템(IL) 내로 그리고 패터닝 디바이스(MA)로 유도된다. 일반적으로, 방사선은 자유 전자 레이저(FEL)와 패터닝 디바이스(MA) 사이에서 방향을 바꾸게 될 것인데, 방향의 변화는 하나 이상의 미러를 사용하여 이루어진다. 하나 이상의 미러는 조명 시스템(IL) 내의 다면형 필드 미러 디바이스(10) 및 다면형 퓨필 미러 디바이스(11) 및/또는 자유 전자 레이저(FEL)와 리소그래피 장치(LA) 사이에 및/또는 조명 시스템(IL) 내에 위치되는 임의의 다른 미러를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 각각의 반사가 입사면에 전기장이 수평 또는 수직인 성분(흔히 방사선의 s-성분 및 p- 성분이라고 불림)의 세기의 비율을 변경할 것이고, 이것이 방사선의 편광을 변경할 것이다. 편광에서의 변화는 입사각에 의존하는데, 그레이징 입사 미러는 최대 변화를 생성하고 거의 수직인 입사 미러(조명 시스템(IL) 내의 다면형 필드 미러 디바이스(10) 및/또는 다면형 퓨필 미러 디바이스(11))는 편광에 임의의 큰 변화를 생성하지 않는다.
자유 전자 레이저(FEL)는, 패터닝 디바이스에 입사하는 방사선이 원하는 편광을 가지도록, 자유 전자 레이저(FEL)와 패터닝 디바이스(MA) 사이에 배치되는 하나 이상의 미러에 의존하여 방사선 빔(B)의 편광이 선택되도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 패터닝 디바이스를 원편광된 방사선으로 조사하는 것이 바람직할 수도 있다. 이러한 경우라면, 언듈레이터(24)는, 패터닝 디바이스(MA)에 입사하는 방사선이 원편광되도록 하는 s-성분 및 p- 성분의 상대적인 세기를 가지는 타원형으로 편광된 방사선을 생성할 수도 있다. s-성분 및 p- 성분의 상대적인 세기는 광로에 있는 임의의 그레이징 입사 미러만을 고려하고, 임의의 수직 또는 거의 수직인 입사 미러의 효과를 무시함으로써 선택될 수도 있다.
타원형으로 편광된 방사선을 생성하기 위하여, 나선형 언듈레이터와 같은 임의의 적합한 언듈레이터(24)가 사용될 수도 있다. 일 실시예에서, 언듈레이터(24)는 그들의 평면이 실질적으로 상호 수직인 두 개의 동축 평면형 언듈레이터를 포함할 수도 있는데, 두 개의 평면형 언듈레이터의 길이, 언듈레이터 주기 및 자기장 세기는 수평 및 수직 편광의 세기 사이의 비율이 원하는 타원형 방사선을 생성하도록 보장하게 돕도록 선택된다. 일 실시예에서, 언듈레이터는 세 개 이상의 동축 평면형 언듈레이터를 포함할 수도 있는데, 각각의 평면형 언듈레이터의 평면은 서로 다르다. 이러한 배치구성은 오직 두 개의 평면형 언듈레이터만을 사용하는 배치구성보다 더 부드러운 편광 매칭을 허용할 수도 있다. 일 실시예에서, 언듈레이터는 그들의 평면이 실질적으로 상호 수직인 제 1 동축 평면형 언듈레이터 및 제 2 동축 평면형 언듈레이터 및 제 1 평면형 언듈레이터와 제 2 평면형 언듈레이터 사이에 배치되는 동축 나선형 언듈레이터를 포함할 수도 있다. 이러한 배치구성은, 이것이 중간 나선형 언듈레이터의 도입에 의하여 제 1 편광 방사선으로부터의(제 1 평면형 언듈레이터로부터의) 에너지의 실질적으로 수직인 편광의 방사선(제 2 평면형 언듈레이터에 대응)으로의 효율적 커플링을 보장하기 때문에 유리하다.
리소그래피 장치(LA)는 원편광된 EUV 방사선을 요구할 수도 있다. 이것은 원편광된 방사선을 생성하는 나선형 언듈레이터를 사용하여 획득될 수도 있다. 그러나, 언듈레이터가 평면이라면, 선편광으로부터 원편광으로의 변환이 요구될 수도 있다. 선택적으로, 이것은 도 10 을 참조하여 더 상세히 설명될 장치(130)를 사용하여 수행될 수도 있다.
장치(130)는 방사선 빔(B)을 미러(131)를 사용하여 두 개의 성분으로 분할하도록 동작가능하다. 방사선 빔(B)의 제 1 부분(B1)은 미러(131)에 의하여 90° 만큼 반사되고, 방사선 빔(B)의 제 2 부분(B2)은 미러(131)를 지나쳐서 계속 진행한다. 방사선 빔(B)의 편광 벡터는 미러(131)에 평행하고, 따라서 제 1 부분(B1)의 편광 벡터는 방사선 빔(B)의 벡터와 같다. 그러면 제 1 부분(B1)은 미러(132, 133)에 의하여 90° 만큼의 두 개의 후속 반사를 겪는다. 미러(132)로부터의 제 2 반사는 제 1 부분(B1)의 편광 벡터를 90° 만큼 회전시키는 반면에, 미러(133)로부터의 제 3 반사는 그렇지 않다. 90° 만큼의 3 개의 회전 이후에, 제 1 부분(B1)은 제 2 부분(B2)과 평행이지만 그로부터 오프셋되고, 두 개의 부분(B1, B2)의 편광 벡터들은 상호 직교한다. 두 개의 그레이징 입사 미러(134, 135)가 이것이 제 2 부분(B2)과 함께 수렴하도록 제 1 부분(B1)을 유도하기 위하여 사용된다. 비록 제 1 및 제 2 부분(B1, B2)이 수렴하지만, 제 1 부분(B1)의 반사의 결과로서 제 1 및 제 2 부분(B1, B2)의 편광 벡터들은 더 이상 평행하지 않다. 제 1 및 제 2 부분(B1, B2)의 다른 반사성 손실을 고려하고 제 1 및 제 2 부분(B1, B2)의 파워를 적합하게 선택함으로써, 실질적으로 동등한 파워와 실질적으로 상호 직교하는 편광의 두 개의 수렴하는 빔을 생성하는 것이 가능하다. 이러한 두 개의 빔은 함께, 그들의 상대 위상을 적절하게 선택함으로써 원형으로 또는 타원형으로 편광된 방사선 빔을 형성한다. 실무상, 정밀한 위상 매칭은 가능하지 않을 수도 있다. 그러므로, 대안적으로는, 공동으로-전파하거나 또는 중첩하는 빔(B1 및 B2)이 모두 리소그래피 장치(LA)에 의하여 수광되고 기판(W)(마스크(MA)에 의하여 패터닝된) 상에 투영될 수도 있다. 장치(130)는 양자 모두의 편광이 기판(W)의 노광 동안에 존재한다는 것 그리고 두 개의 편광에 의하여 전달되는 선량이 평균적으로 거의 동일하다는 것을 보장하기 위하여 사용될 수도 있다.
자유 전자 레이저의 다발 압축기는 조절형 다발 압축기를 포함할 수도 있다. 도 12 는 조절형 다발 압축기(230)가 있는 자유 전자 레이저(FEL)를 도시한다. 조절형 다발 압축기(230)는: (i) 언듈레이터(24)에 진입하기 전에 자신의 전파 방향에 따른 전자 빔(E)의 전자 다발의 전하 밀도 분포; 또는 (ii) 언듈레이터(24)에 진입하기 전의 전자 빔(E) 내의 전자 다발의 평균 에너지 중 적어도 하나를 조절가능하게 제어하도록 구현될 수도 있다. 조절형 다발 압축기(230)는 공진 공동(232) 및 자기적 압축기(234)를 포함한다. 공진 공동(232)은 자기적 압축기(234)의 '상류(up stream)'에 배치되고, 즉 전자 빔(E)은 제 1 공진 공동(232)을 통과하고 그리고 자기적 압축기(234)를 통과하여 지나간다.
도 12 의 배치구성에서, 선형 가속기(22)는 공통 축을 따라 축상으로 이격되는 복수 개의 초전도 무선 주파수 공동(222a)을 포함한다. 공동(222a) 내에 발진하는 전자기 정상파(standing wave)를 여기하도록, 공동들에는 하나 이상의 무선 주파수 전력원에 의하여 전자기 방사선이 공급된다. 무선 주파수 전력원은 저 파워 무선 주파수 소스(225) 및 고 파워 증폭기(222b)를 포함한다. 전자기 에너지는 도파관(222c)을 통하여 초전도 무선 주파수 공동(222a)으로 통신된다. 전기장이 공통 축을 따라 발진하는 주파수는 전자 빔(E)의 주파수와 실질적으로 매칭하도록 선택된다. 타이밍은, 각각의 전자 다발이 각각의 공동을 통과하여 지나가게 하는데, 공통 축과 나란한 전기장이 전자를 가속한다.
전자 빔(E)의 각각의 다발이 가속기(22)를 통과하여 지나갈 때, 다발의 다른 일부 내의 전자들은 각각의 다발의 길이에 기인하여 일반적으로 다른 가속력을 경험할 것이다. 예를 들어, 공통 축 상의 주어진 포인트에서의 초전도 공진 공동 내의 전자기 정상파가 전자 다발이 해당 포인트를 횡단하기 위하여 걸리는 시간 동안에 변동할 것이기 때문에, 다발의 전면을 향해 진행하는 전자는 다발의 뒤를 향해 진행하는 전자와는 다른 가속력을 경험할 것이다. 그러므로, 전자 빔을 가속하는 것에 추가하여, 선형 가속기(22)는 전자의 에너지와 다발 내의 그들의 포지션 사이에 상관을 역시 도입할 것이다. 이러한 에너지-포지션 상관은 전자 다발의 '처핑(chirp)'이라고 알려진다.
관습적으로, 개개의 전자의 에너지가 전자 다발의 전면(후면)을 향해 증가한다면, 전자 빔의 처핑은 양(음)이라고 할 수도 있다. 전자 빔(E) 내의 전자 다발의 처핑은, 그 전자 다발이 무선 주파수 전자기 파의 상승하는 또는 하강하는 경사에서 가속(또는 감속)되는지 여부에 의존하여 양 또는 음일 수도 있다. 비록 무선 주파수 정상파가 정현파일 수도 있지만, 전자 다발이 공통 축 상의 주어진 포인트를 횡단하는데 걸리는 시간이 상대적으로 짧은 상대적으로 짧은 전자 다발에 대해서는, 전자 빔(E)의 처핑은 실질적으로 선형일 수도 있다. 더 긴 전자 다발에 대하여, 처핑은 선형이 아닐 수도 있다.
자기적 압축기(234)는 전자 빔(E) 내의 전자 다발을 전자 빔의 전파의 방향을 따라서 압축하도록 구현된다. 더 나아가, 압축은 전자 다발이 자기적 압축기에 진입할 때의 전자 다발의 처핑에 의존한다. 예를 들어, 자기적 압축기(234)는, 각각의 전자 다발을 확산시키고 후속하여 이것을 재조합함으로써 각각의 전자가 자기적 압축기(234)를 통과하여 지나갈 때에 각각의 전자에 의하여 추종되는 경로의 길이가 이것의 에너지에 의존하게 하는 복수 개의 자석을 포함할 수도 있다. 이러한 배치구성은 빔을 압축시키기 위하여 주어진 처핑을 사용하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 자기적 압축기(234)는, 음의 처핑을 가지는 전자 다발(즉 다발의 뒤로 향하는 전자가 다발의 앞으로 향하는 전자보다 더 많은 에너지를 가짐)에 대하여, 각각의 다발 내의 더 높은 에너지 전자가 더 낮은 에너지 전자보다 더 짧은 경로를 추종하도록 구현될 수도 있다.
그들의 전파 방향을 따라서 전자 다발 내의 전자의 전하 밀도 분포를 변경하면, 언듈레이터(24)의 이득을 변경할 것이다(변환 효율은 전자 다발의 피크 전류에 의존함). 결국, 이것은 언듈레이터(24)에 의하여 출력되는 방사선 빔(B)의 출력을 변경할 것이다.
정상 동작 조건에서, 선형 가속기(22)에 의하여 가속될 때에 전자 빔(E)의 전자 다발로 도입된 처핑은 실질적으로 일정할 수도 있다. (a) 전자 빔(E)이 자기적 압축기(234)가 진입하기 조금 전에 이러한 처핑을 변경하는 것; 또는 (b) 주어진 처핑에 대하여 다른 압축을 적용하도록 자기적 압축기(234)를 변경하는 것 중 하나에 의하여, 자신의 전파 방향에 따른 전자 빔의 전하 밀도 분포는 이것이 언듈레이터(24)에 진입하기 이전에 제어될 수 있다. 결국, 이것은 언듈레이터(24)에 의하여 출력되는 방사선 빔(B)의 출력을 제어하기 위한 메커니즘을 제공한다. 조절형 압축기(230)는 빔이 (수동) 자기적 압축기(234)에 진입하기 다소 전에 빔(E) 내의 전자 다발의 처핑을 변경함으로써 방사선 빔(B)의 파워를 제어하도록 동작가능하다. 그러므로, 바람직하게는, 도 12 의 배치구성은 출력 파워가 능동적으로 제어될 수 있는 자유 전자 레이저를 제공한다.
자기적 압축기(234)는 수동형이고 고정되게 유지된다. 공진 공동(232)은 전기발색 디바이스이 자기적 압축기(234)에 진입하기 이전에 전자 빔의 처핑을 제어하도록 구현된다. 전자 빔(E) 내의 전자 번들의 처핑을 증가 또는 감소시키기 위하여 공진 공동(232)을 사용함으로써, 언듈레이터(24)에 의하여 출력되는 방사선 빔(B)의 파워가 제어될 수 있다.
공진 공동(232)이 선형 가속기(22)와 별개로 제공된다. 공진 공동(232)은 선형 가속기(22)와 '위상 잠금'되고, 즉 공진 공동(232)은 선형 가속기(22)와 실질적으로 동일한 주파수로 동작하고, 전자 빔(E)에 대한 공진 공동(232)의 위상이 실질적으로 일정하게 유지되게 하도록 구현된다. 이것은 전자기 에너지를 선형 가속기(22) 및 공진 공동(232)으로 공급하기 위하여 동일한 저 파워 무선 주파수 전력원(225)을 사용함으로써 획득될 수도 있다. 공진 공동(232)에는 자기 자신의 증폭기(236)가 제공되고, 전자기 에너지는 증폭기(236)로부터 도파관(238)을 통해 공진 공동(232)으로 통신된다.
도 12 의 자유 전자 레이저는 제어기(CT)를 더 포함한다. 제어기(CT)는 언듈레이터로부터 출력되는 EUV 방사선 빔(B)의 파워를 측정하는 센서 장치(ST)로부터 입력 신호(S)를 수신하도록 동작가능하다. 신호(S)에 응답하여, 제어기(CT)는 증폭기(236) 및 도파관(238)을 통하여 공진 공동(232)으로 공급되는 전자기 파워를 조절하도록 동작가능하다. 따라서, 센서 장치(ST), 제어기(CT) 및 조절형 압축기(230)를 포함하는 피드백-기초 제어 루프가 제공된다. 피드백-기초 제어 루프는 EUV 방사선 빔 내의 파워의 요동(예를 들어 파워가 약 1 ms와 같은 시간 기간 동안에 평균화되는 경우)을 감소시키기 위하여 사용될 수도 있다. 피드백-기초 제어 루프는 기판 타겟 위치에 입사하는 EUV 방사선 선량의 변동을 원하는 임계 아래로 유지하기 위하여 사용될 수도 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 도 12 의 조절형 압축기(230)는 빔이 (수동) 자기적 압축기(234)에 진입하기 다소 전에 전자 빔(E) 내의 전자 다발의 처핑을 변경함으로써 방사선 빔(B)의 파워를 제어하기 위하여 사용될 수도 있다. 대안적으로는 또는 추가적으로, 도 12 의 조절형 압축기(230)는 전자 빔이 언듈레이터(24)에 진입하기 이전에 전자 빔(E)의 평균 에너지를 제어하기 위하여 사용될 수도 있다.
전자 빔이 언듈레이터(24)에 진입하기 이전에 전자 빔(E) 내의 전자 다발의 평균 에너지에 상대적으로 작은 변경을 가하면, 출력 방사선 빔(B)의 파장에 변경이 발생하도록 할 것이다. 결국, 이것 역시 출력 방사선 빔(B)의 파워에 변경을 초래할 것이다. 이것은 다음과 같은 두 개의 인자의 결과이다: (i) 각각의 다발의 평균 에너지에 작은 변화가 생기면 자유 전자 레이저의 이득에 영향을 줄 것이다; 및(ii) 언듈레이터(24) 내에서 생성된 각각의 광자의 에너지는 자신의 파장에 의존한다. 그러므로, 바람직하게는, 이러한 배치구성은 출력 파워 및 파장이 능동적으로 제어될 수 있는 자유 전자 레이저를 제공한다.
도 12 의 자유 전자 레이저는 도 1 의 리소그래피 시스템(LS)의 일부를 형성할 수도 있고, 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 방사선은 궁극적으로 하나 이상의 리소그래피 장치(LAa-LAn) 내의 하나 이상의 기판(W)에 의하여 수광된다. 이러한 기판은 스캐닝 노광을 사용하여 노광될 수도 있는데, 기판(W) 상의 주어진 타겟 위치는 선결정된 시간 기간(예를 들어 약 1 ms) 동안 EUV 방사선에 의하여 조명된다. 리소그래피 시스템(LS) 내에서, 방사선은 자유 전자 레이저로부터 기판으로: (i) 빔 전달 시스템(예를 들어 빔 분할 장치(19)를 포함함); 및(ii) 리소그래피 장치(LAa-LAn) 내의 광학기(예를 들어 광학기(10, 11, 13, 14) - 도 2 참조)를 통해 전달된다. 열적인 이유 때문에, 빔 전달 시스템 내의 광학기는 주로 그레이징 입사 미러를 포함할 수도 있고, 이와 같이, 이러한 광학기들의 결합된 반사성은 방사선 빔(B)의 파장에 상대적으로 독립적일 수도 있다. 이에 반해, 리소그래피 장치(LAa-LAn) 내의 광학기는 거의 수직인 입사 미러를 포함할 수도 있고, 주어진 공칭 파장에 대하여 최적화되는 다층 미러를 포함할 수도 있다. 이와 같이, 리소그래피 장치(LAa-LAn) 내의 광학기의 결합된 반사성은 방사선 빔(B)의 파장, 및 대역폭에 크게 의존할 수도 있다.
방사선 빔(B)의 출력 파워에 변화가 생기면 자유 전자 레이저에 의하여 기판(W) 상의 타겟 위치로 전달되는 방사선량에 직접적으로 영향을 줄 것이다. 더욱이, 위에 설명된 이유들 때문에, 방사선 빔(B)의 파장을 변경하면 기판 상의 타겟 위치로 전달된 방사선량에 영향을 줄 것이다. 방사선 빔의 파장에 발생된 변동은, 방사원에 의하여 타겟 위치로 전달된 선량에 방사선 빔의 파워에서 발생된 변동보다 더 큰 영향을 가져올 것이다. 센서 장치(ST), 제어기(CT) 및 조절형 압축기(230)를 포함하는 피드백-기초 제어 루프는 방사선 빔(B)의 파워 및 파장 내의 요동을 감소시키기 위하여 사용될 수도 있다. 이것은 이제 기판 타겟 위치에 입사하는 EUV 방사선 선량의 변동을 원하는 임계 아래로 유지하기 위하여 사용될 수도 있다.
조절형 압축기(230)는 복수 개의 다른 모드에서 동작할 수도 있다. 예를 들어, 도 12 의 조절형 압축기(230)는 복수 개의 전자 다발의 전하 밀도 분포를 그들의 전파 방향을 따라서 그들이 언듈레이터(24)에 진입하기 이전에 제어하기 위하여 사용될 수도 있다. 대안적으로는, 도 12 의 조절형 압축기(230)는 전자가 언듈레이터(24)에 진입하기 이전에 복수 개의 전자 다발 내의 전자의 평균 에너지를 제어하기 위하여 사용될 수도 있다. 추가적인 대체예에서, 도 12 의 조절형 압축기(230)는: (i) 언듈레이터(24)에 진입하기 이전에 그들의 전파 방향과 나란한 복수 개의 전자 다발의 제어 전하 밀도 분포; 및(ii) 그들이 언듈레이터(24)에 진입하기 이전에 복수 개의 전자 다발의 평균 에너지 모두를 제어하기 위하여 사용될 수도 있다. 제어기(CT)는 조절형 압축기(230)를 하나의 동작 모드로부터 다른 모드로 스위칭하도록 동작가능할 수도 있다. 이것은 전자 빔(E)에 상대적으로 공진 공동(232) 내의 전자기 파의 위상을 변경함으로써 이루어질 수도 있다. 제어기(CT)에는 사용자가 조절형 압축기(230)에 대한 동작 모드를 선택하도록 허용할 수도 있는 입력 메커니즘(미도시)이 제공될 수도 있다.
그들이 자기적 압축기(234)에 진입하기 이전에(예를 들어 제 1 모드에서) 복수 개의 전자 다발의 처핑을 변경하기 위하여, 공진 공동(232) 내의 전자기 파의 위상은, 공동(232) 내의 전기장이 공진 공동을 통과하는 전자 빔(E)의 각각의 전자 다발의 중심에 있는 전자들에 대하여 실질적으로 제로가 되도록 할 수도 있다. 이러한 배치구성에서, 각각의 전자 다발의 처핑에서의 변화는 공진 공동(232) 내의 RF 필드 발진의 진폭에 의하여 정의된다. 바람직하게는, 이러한 배치구성물이 전자 다발의 처핑만을 조절하고 전자 다발 내의 전자의 평균 에너지를 변경하지 않기 때문에, 공진 공동(232)을 구동하기 위하여 요구된 무선 주파수 파워는 전자 빔(E)의 평균 전류에 의존하지 않는다. 그러므로, 요구된 파워는 낮으며, 처핑(chirp)을 변경하기 위하여 덜 효율적이고 복잡하며 고가인 공진 공동을 사용하는 것이 가능하다.
언듈레이터(24)에 진입하기 이전에(예를 들어 제 2 모드에서) 각각의 전자 다발 내의 전자의 평균 에너지를 변경하기 위하여, 공진 공동(232) 내의 전자기 파의 위상은, 공동 내의 전기장이 공진 공동(232)을 통과하는 전자 빔(E)의 각각의 전자 다발의 중심에 있는 전자들에 대하여 실질적으로 자신의 최대값 또는 최소값이 되도록 할 수도 있다. 이러한 배치구성에 의하면, 공진 공동(232)은 전자 빔이 공동(232)을 통과하여 전파될 때에 전자 빔(E)을 가속 또는 감속하는 경향이 있어서, 각각의 다발 내의 전자의 평균 에너지를 변경한다. 이러한 배치구성에서, 각각의 전자 다발 내의 전자의 평균 에너지에서의 변화는 공진 공동(232) 내의 RF 필드 발진의 진폭에 의하여 정의된다.
제 1 동작 모드에서, 공진 공동(232)으로 공급되는 변동하는 전자기 파워를 변경하면 결국 전자 다발의 전하 밀도 분포 및, 따라서 언듈레이터(24)에 의하여 출력되는 방사선 빔(B)의 파워를 변경할 것이다. 제 2 동작 모드에서, 공진 공동(232)으로 공급되는 변동하는 전자기 파워를 변경시키면 각각의 전자 다발 내의 전자의 평균 에너지 및, 따라서 언듈레이터(24)에 의하여 출력되는 방사선 빔(B)의 파장(및, 더 낮은 정도로는 파워)을 변경할 것이다. 그러므로, 제어기(CT)가 센서 장치(ST)로부터 수신되는 신호(S)에 응답하여 공진 공동(232)으로 공급되는 전자기 파워를 변공하기 때문에, 도 12 의 배치구성은 방사선 빔(B)의 파장의 파워 및/또는 출력에 대한 편리한 피드백 시스템을 제공한다. 이러한 액티브 피드백 시스템은, 예를 들어 방사선 빔에 의하여 기판 상의 타겟 위치로 제공되는 방사선량을 안정화시키도록 사용될 수도 있다.
센서 장치(ST)가 언듈레이터(24)에 의하여 출력되는 메인 방사선 빔(B)의 총파워 및/또는 세기 분포를 결정하도록 구현될 수도 있다. 메인 방사선 빔(B)의 총파워 및/또는 세기 분포 및 언듈레이터(24)와 기판(W) 사이의 광로의 스펙트럼 응답에 기초하여, 제어기(CT)는 기판(W)에서 수광되는 선량이 증폭기(236) 및 도파관(238)을 통해서 공진 공동(232)으로 공급되는 전자기 파워가 변동됨에 따라 어떻게 변동할 것인지를 결정할 수도 있다.
기판 상의 타겟 위치에서 수광되는 선량의 방사선 빔(B)의 파장 및 파워에 대한 의존성은 기판(W)의 노광 이전에 교정 단계 도중에 결정될 수도 있다. 이것은 기판 테이블(WT)에서 수광되는 방사선량을 메인 방사선 빔(B)의 복수 개의 다른 파장 및/또는 총 파워에 대하여 측정함으로써 수행될 수도 있다. 이러한 교정 단계 도중에(기판(W)의 노광 이전에), 선량은 예를 들어 기판 테이블(WT) 상에 배치된 센서를 사용하여 측정될 수도 있다. 기판 상의 타겟 위치에 의하여 수광되는 에너지의 선량은 노광 시간 기간에 걸친 방사선 빔의 파워의 시간에 대한 적분이다. 노광 시간 기간은, 예를 들어 약 1 ms 정도일 수도 있다. 증폭기(236) 및 도파관(238)을 통하여 공진 공동(232)으로 공급되는 전자기 파워를 변경하여 파장을 변경함으로써 복수 개의 다른 파장들이 생성될 수도 있다. 이러한 방식으로, 교정 맵이 결정될 수도 있는데, 이것은 기판(W)에 의하여 수광되는 선량의 방사선 빔(B)의 파장 및 파워에 대한 의존성을 특징짓는다. 교정 맵은 메모리에 저장될 수도 있고, 이것은 제어기(CT)에 의하여 액세스가능할 수도 있다. 이러한 접근법은, 방사선 빔(B)의 파워(또는 방사선 빔의 다른 성질)를 제어하는 본 발명의 다른 실시예와 연계하여 사용될 수도 있다.
제어기(CT)는 메인 방사선 빔(B)의 파장, 대역폭, 총파워 및/또는 세기 분포를 노광 시간 기간 동안에 기판(W) 상의 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량으로 변환하도록 동작가능할 수도 있다. 이러한 변환은 이전에 결정되고 메모리에 저장될 수도 있는 교정 맵을 사용할 수도 있다. 바람직하게는, 이것은 기판(W) 상의 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량의 제어를 위한 편리한 액티브 피드-백 시스템을 제공하는데, 이것은 예를 들어 상기 선량을 안정화시키기 위하여 사용될 수도 있다. 이러한 접근법은, 방사선 빔(B)의 파워(또는 방사선 빔의 다른 성질)를 제어하는 본 발명의 다른 실시예와 연계하여 사용될 수도 있다.
몇 몇 실시예들에서, 공진 공동(232)은 일반적으로 도전성 공진 공동이다. 예를 들어, 이것은 구리로 제조될 수도 있다. 예를 들어, 구리 공동과 같은 일반적으로 도전성 공진 공동은, 예를 들어 선형 가속기(22) 내의 전자 빔(E)을 가속하기 위하여 사용되는 초전도 공동과 비교할 때 상대적으로 낮은 Q 값을 가진다. 공진기의 대역폭이 자신의 Q 값에 반비례하기 때문에, 이러한 일반적으로 도전성인 공동의 무선 주파수 파워는 그러므로 높은 대역폭으로써 조절될 수 있다. 바람직하게는, 이것은 초전도 RF 공동과 비교할 때 공동 내의 가속하는 필드 그레디언트가 훨씬 더 빠르게 변동하도록 한다. 그러므로 일반적으로 도전성 공진 공동(232)을 사용하는 것은, 자유 전자 레이저에 의하여 출력되는 방사선 빔(B)의 파워 및/또는 파장이 신속하게 조절되도록 하기 때문에 특히 유익하다. 이것은, 방사선 빔(B)에 의하여 공급되는 방사선 선량(예를 들어 리소그래피 장치(LAa-LAn)) 중 하나 내의 기판(W)으로 공급되는)이 실시간으로 제어되게 하기 때문에 특히 유리하다. 이것은, 예를 들어 방사선 빔에 의하여 공급되는 방사선 선량이 충분히 신속하게 제어되게 하여 타겟 위치에서 수광되는 선량의 변동이 감소되게 할 수도 있다(예를 들어 제어는 1 ms보다 더 빠름).
비록 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량이, 자유 전자 레이저에 의하여 출력되는 방사선의 파장을 변경함으로써 제어될 수도 있는 배치구성이 논의되었지만, 조절가능한 파장을 가지는 임의의 방사원이 이러한 선량 제어 방법을 위하여 대안적으로 사용될 수도 있다. 더 나아가, 도 12 의 비록 배치구성은 리소그래피 시스템의 문맥에서 논의되어 왔지만, 이것은 대안적으로는 리소그래피 장치(LAa-LS8) 내의 기판(W)이 아닌 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량을 제어하는 것에 관한 것일 수도 있다.
조절형 압축기(230)가 수동 자기적 압축기(234)를 포함하는 도 12 의 배치구성에 대하여, 전자 빔이 언듈레이터(24)에 진입하기 빔의 전파 방향에 따른 전자 빔(E)의 전하 밀도 분포를 제어하기 위하여, 공진 공동(232)이 자기적 압축기(234)의 '상류'에 배치된다. 그러나 빔이 언듈레이터(24)에 진입하기 전에 전자 빔(E)의 평균 에너지를 제어하는 것만이 소망되거나 요구된다면, 공진 공동(232)은 자기적 압축기(234)의 '상류' 또는 '하류' 중 하나에 배치될 수도 있다.
도 13 은 전자 빔(E) 내의 복수 개의 전자 다발의 처핑 및 다발 내의 전자의 평균 에너지를 연속적으로 제어하도록 구성되는 조절형 다발 압축기(260)를 포함하는 자유 전자 레이저의 대안적 배치구성을 도시한다. 조절형 다발 압축기(260)는 공진 공동(262) 및 자기적 압축기(264)를 포함한다. 공진 공동(262)은 자기적 압축기(264)의 '상류(up stream)'에 배치되고, 즉 전자 빔(E)은 제 1 공진 공동(262)을 통과하고 그리고 자기적 압축기(264)를 통과하여 지나간다.
상기 조절형 압축기(264)는, 전자 빔(E) 내의 전자 다발을 전자 빔의 전파 방향에 따라 압축하도록 구성되고, 상기 압축은 전자 다발이 자기적 압축기(264)에 진입할 때의 전자 다발의 처핑에 의존한다.
공진 공동(262)이 선형 가속기(22)와 별개이다. 공진 공동(262)에는 증폭기(266)가 제공되고, 전자기 에너지는 증폭기(266)로부터 도파관(268)을 통해 공진 공동(262)으로 통신된다.
전자 다발의 처핑 및/또는 전자 다발의 평균 에너지가 시간에 따라 변동하도록, 공진 공동(262)은 일반적으로 전자 빔(E)의 주파수와 다른 주파수에서 동작하도록 구성된다. 이것은 전자기 에너지를 선형 가속기(22) 및 공진 공동(262)으로 각각 공급하기 위하여 상이한 저 파워 무선 주파수 전력원(225, 265)을 사용함으로써 획득될 수도 있다.
공진 공동(262)의 주파수가 전자 빔(E)의 주파수와 상이한 경우, 공진 공동(262)은 전자 다발의 처핑 및 전자 다발 내의 전자의 평균 에너지를 연속적으로 변경할 것이다. 처핑 및 평균 에너지의 변화율은 선형 가속기(22)와 공진 공동(262)의 주파수 사이의 차이에 의존한다. 전자 다발에 있는 전자들의 평균 에너지를 변경하면, 방사선 빔의 파장이 변경될 것이다(평균 에너지가 증가하면 방사선 빔은 감소한다). 그러므로, 도 13 의 배치구성은 자유 전자 레이저에 의하여 출력되는 방사선의 유효 대역폭을 증가시키기 위한 메커니즘을 제공한다.
몇 몇 실시예들에서, 공진 공동(262)은 일반적으로 도전성 공진 공동이다. 예를 들어, 이것은 구리로 제조될 수도 있다. 예를 들어, 구리 공동과 같은 일반적으로 도전성 공진 공동은, 예를 들어 선형 가속기(22) 내의 전자 빔(E)을 가속하기 위하여 사용되는 초전도 공동과 비교할 때 상대적으로 낮은 Q 값을 가진다. 공진기의 대역폭이 자신의 Q 값에 반비례하기 때문에, 이러한 일반적으로 도전성인 공동의 무선 주파수 파워는 그러므로 높은 대역폭으로써 조절될 수 있다. 바람직하게는, 이것은 초전도 RF 공동과 비교할 때 공동 내의 가속하는 필드 그레디언트가 훨씬 더 빠르게 변동하도록 한다. 그러므로 일반적으로 도전성 공진 공동(262)을 사용하는 것은, 자유 전자 레이저에 의하여 출력되는 방사선 빔(B)의 파워가 신속하게 조절되도록 하기 때문에 특히 유익하다. 이것은, 예를 들어 방사선 빔에 의하여 공급되는 방사선 선량이 충분히 신속하게 제어되게 하여 타겟 위치에서 수광되는 선량의 변동이 감소되게 할 수도 있다(예를 들어 제어는 1 ms보다 더 빠름).
도 13 의 자유 전자 레이저는 제어기(CT)를 더 포함한다. 제어기(CT)는 입력 신호(S1)를 센서 장치(ST)로부터 수신하도록 동작가능하다. 신호(S1)에 응답하여 여제어기(CT)는 공진 공동(262)의 하나 이상의 파라미터를 변경하도록 동작가능하다. 예를 들어, 제어기(CT)는 증폭기(266) 및 도파관(268)을 통하여 공진 공동(262)으로 공급되는 전자기 파워를 변경하도록 동작가능할 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제어기(CT)는 무선 주파수 공동(262) 내의 전자기 정상파의 주파수를 변경하도록 동작가능할 수도 있다. 이것은: (a) 저전력원(265)에 의하여 공진 공동(262)으로 공급되는 전자기 방사선의 주파수; 및 (b) 공진 조건을 유지하기 위한 공진 공동(262)의 기하학적 구조 모두를 조절함으로써 획득될 수도 있다. 공진 공동(262)의 기하학적 구조는, 예를 들어 하나 이상의 압전 스트레처 및/또는 압축기를 사용하여 공진 공동(262)의 공진 주파수를 저 파워 무선 주파수 소스(265)의 주파수와 매칭시킴으로써 변경될 수도 있다.
센서 장치(ST)는 방사선 빔(B)의 파워 출력을 표시하는 값을 출력하도록 구현될 수도 있다. 바람직하게는, 이것은 방사선 빔(B)의 출력 파워를 제어하기 위한 편리한 피드백-기초 제어 루프를 제공하는데, 이것은 예를 들어 상기 파워를 안정화시키기 위하여 사용될 수도 있다. 제어기(CT)는 빔(B)에 의하여 기판 상의 타겟 위치로 전달되는 방사선량을 계산하기 위하여, 그리고 방사선 빔의 파워를 이에 상응하여 조절하기 위하여, 센서 장치(ST)에 의하여 측정된 파워와 위에서 설명된 교정을 함께 사용할 수도 있다. 타겟 위치에 의하여 수광되는 에너지의 선량은 노광 시간 기간에 걸친 방사선 빔의 파워의 시간에 대한 적분이다. 노광 시간 기간은, 예를 들어 약 1 ms 정도일 수도 있다.
자유 전자 레이저의 설명된 실시예는 선형 가속기(22)의 하류에 그리고 언듈레이터(24)의 상류에 배치된 조절형 다발 압축기(230, 260)를 포함한다. 즉, 전자 빔(E)은 선형 가속기(22), 조절형 다발 압축기(230, 260) 및 언듈레이터(24)를 이러한 순서로 통과하여 지나간다. 그러나, 다른 실시예들에서, 자유 전자는 선형 가속기(22)의 상류에 배치되는 조절형 다발 압축기를 포함할 수도 있다. 위의 실시예에서와 같이, 이러한 조절형 다발 압축기는: (i) 빔이 언듈레이터에 진입하기 이전에 전자 빔의 전파의 방향을 따른 복수 개의 전자 다발 각각의 전하 밀도 분포; 또는 (ii) 복수 개의 전자 다발의 각각이 언듈레이터에 진입하기 이전에 이것의 평균 에너지 중 적어도 하나를 제어하도록 동작가능할 수도 있다. 예를 들어, 조절형 다발 압축기는 인젝터(21) 내에 빔 번쳐(beam buncher)를 포함할 수도 있는데, 이것은 공진 공동을 포함할 수도 있다. 이러한 실시예에 대하여, 전자 다발 내의 전자들은 상대론적(relativistic)이지 않다. 그러므로, 빔 번쳐에 의하여 부과되는 에너지 처핑은 각각의 다발의 머리 및 꼬리에서 전자 속도가 크게 차이나게 할 수도 있다. 그러므로, 이러한 실시예에 대하여 조절형 압축기는 자기적 압축기를 포함하지 않을 수도 있다.
도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 언듈레이터(24)를 개략적으로 도시한다. 언듈레이터는 3 개의 모듈(300)을 포함한다. 각각의 언듈레이터 모듈(300)은 전자 빔(E)을 주기적 경로를 따라서 유도함으로써, 전자가 전자기 방사선을 그들의 주기적 경로의 중심축의 방향으로 방출하고, 이를 통하여 EUV 방사선 빔(B)(레이저 방사선 빔이라고 간주될 수도 있음)을 형성하게 하는 주기적 자석 구조를 포함한다. 언듈레이터 모듈(300) 사이에 갭(302)이 제공된다. 동적 위상 천이기(304)가 상기 갭에 위치된다. "동적 위상 천이기"라는 용어는, 위상 천이를 인가하거나 위상 천이를 인가하지 않도록 제어되고 및/또는 다른 사이즈 및/또는 크기의 위상 천이를 인가하도록 제어될 수 있는 위상 천이기와 같은 의미로 해석될 수도 있다. 동적 위상 천이기(304)는 제어기(CT)에 의하여 제어된다. 비록 도 14 에 3 개의 언듈레이터 모듈(300)이 도시되지만, 언듈레이터(24)는 더 많은 언듈레이터 모듈(또는 더 적은 언듈레이터 모듈)을 포함할 수도 있다. 이와 유사하게, 비록 도 14 에 두 개의 동적 위상 천이기(304)가 도시되지만, 세 개 이상의 동적 위상 천이기가 제공될 수도 있고 또는 단일 동적 위상 천이기가 제공될 수도 있다.
자유 전자 레이저의 동작 도중에, 전자 빔 파워가 레이저 방사선 빔 파워로 변환되는 효율은 언듈레이터 모듈(300)의 주기적 자기장 내의 전자의 발진 모션과 방사선 빔의 전자기 파의 위상(즉 전자의 발진 모션에 의하여 언듈레이터의 상류에서 이미 생성된 방사선의 위상) 사이의 상대 위상에 의하여 영향받는다.
언듈레이터 모듈(300) 사이의 갭(302)들 각각은 전자 횡단 속도와 방사선 빔(B)의 전자기장의 위상 사이의 위상 천이를 각각 도입한다. 이들이 동위상이라면(즉 2*π*N에 가까운 위상차로서, N은 정수), 에너지는 전자로부터 방사선 빔(B)으로 전송된다(이것은 자유 전자 레이저의 증폭 프로세스이다). 위상차가(2*N+1)*π에 근접하면, 이러한 위상차는 전자가 방사선 빔으로부터 에너지를 얻게 하여, 자유 전자 레이저의 증폭 프로세스를 반전시킨다. 두 개의 언듈레이터 모듈 사이의 갭에 의하여 도입되는 위상 천이 Φ는 다음과 같이 제어된다:
Figure pct00004
여기에서 L g 는 갭(302)의 길이이고(제 1 언듈레이터 모듈의 끝으로부터 다음 언듈레이터 모듈의 끝까지), γ는 전자의 로렌츠 인자이며, λ r 는 방사선의 파장이고, λ U 는 언듈레이터의 주기이며, K는 언듈레이터 파라미터이고, A는 언듈레이터의 기하학적 구조 및 결과적인 방사선 빔 편광(위에서 수학식 1 과 연계하여 설명된 바와 같음)에 의존한다.
정상 상황에서의 수학식 4 로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 갭(302)에 의하여 도입되는 위상 천이 φ는 고정된다. 그러나, 위상 천이는 동적 위상 천이기(304)를 사용하여 변경될 수도 있다. 제어기(CT)는 동적 위상 천이기가 위상 천이를 제어하고, 이를 통하여 전자 빔이 광자로 변환되는 효율을 제어할 수도 있다. 따라서, 제어기(CT)는 언듈레이터(24)로부터 방출된 EUV 방사선 빔(B)의의 파워를 제어하도록 동적 위상 천이기를 사용할 수도 있다.
도 15 는 동적 위상 천이기(304)의 일 예를 개략적으로 도시한다. 동적 위상 천이기(304)는 3 개의 쌍의 전자석(306 내지 308)을 포함하는데, 각각의 쌍의 전자석은 전자 빔(E)의 궤적의 양쪽에 위치된다. 전자석의 제 1 쌍(306a, b)은 페라이트 재료로 형성된 제 1 자석(306a) 및 전류가 배선에 공급될 때에 전자 빔 궤적에 대향하는 S 극이 생성되도록 구현되는 와이어(310)의 루프를 포함한다. 상기 쌍의 제 2 전자석(306b)은, 전류가 와이어를 통과하여 지나갈 때에 전자 빔 궤적에 대향하는 n 극이 생성되도록 구성되는 배선(310)의 루프가 있는 페라이트 재료를 포함한다. 따라서, 전류가 배선을 통과하여 흐를 때에 자기장은 전자 빔 궤적을 통과하여 연장한다. 전류가 와이어를 통해 흐르지 않으면, 자기장이 존재하지 않는다.
제 2 전자석 쌍(307a, b)은 이와 유사하게 그 주위에 와이어(310)의 루프가 제공되는 두 개의 조각의 페라이트 재료를 포함한다. 그러나, 이러한 경우에 배선(310)을 통과하는 전류에 의하여 생성되는 N 극 및 S극은 전자 빔 궤적의 반대면에(제 1 쌍의 전자석(306a, b)에 상대적으로) 존재한다. 추가적으로, 제 2 전자석 쌍(307a, b)은 제 1 전자석 쌍에 의하여 생성되는 자기장의 크기의 두 배인 자기장을 생성하도록 구성된다. 따라서, 전류가 와이어를 통해 흐를 때에 제 1 전자석 쌍(306a, b)에 의하여 생성되는 자기장과 부호가 반대이고 크기가 두 배인 자기장이 전자 빔 궤적에 걸쳐서 연장된다.
제 3 쌍의 전자석(308a, b)은 제 1 쌍의 전자석(306a, b)과 동일한 구성을 가진다. 따라서, 전류가 와이어를 통해 흐를 때에, 이러한 쌍의 전자석(308a, b)은 제 1 쌍의 전자석(306a, b)에 의하여 생성되는 자기장과 부호와 크기가 같으며 전자 빔 궤적에 걸쳐서 연장되는 자기장을 제공한다.
사용 시에, 전류가 전자석(306 내지 308)을 통해 흐르지 않고 있으면, 전자 빔(E)은 자신의 궤적이 수정되지 않은 상태로 이동한다(즉 쇄선(E1)에 의하여 표시된 궤적을 따라). 전류가 와이어에 흐르면, 전자석(306 내지 308)은 전자 빔이 도 15 에서 실선(E2)으로 표시된 더 긴 경로를 추종하도록 전자 빔(E)의 궤적에 굽힌 구간(bend)을 도입한다.
제 1 쌍의 전자석(306a, b)은 전자 빔의 궤적을 제 1 방향으로(도 15 에서 상향으로) 굽게 한다. 제 2 쌍의 전자석(307a, b)은 두 배 크기를 가지며 반대 방향인 굽힘을 적용한다(전자 빔은 도 15 에서 하향으로 굽어진다). 마지막으로, 제 3 쌍의 전자석(308a, b)은 다른 굽힘을 전자 빔에 적용한다(도 15 에서 상향으로). 이러한 다른 굽힘은 제 1 쌍의 전자석(306a, b)에 의하여 적용된 굽힘에 대응하며, 결과적으로 전자 빔(E)을 이것의 초기 궤적으로 복귀시킨다. 전자석이 활성일 때의 전자 빔(E2)의 궤적은 시케인(chicane)이라고 불릴 수도 있다.
도 15 로부터 알 수 있는 바와 같이, 동적 위상 천이기(304)를 벗어날 때의 전자 빔(E)의 궤적은 전류가 전자석(306 내지 308)의 와이어(310)를 통해 흐르고 있는지 여부와 무관하게(즉 전자석이 활성인지 여부와 무관하게) 동일하다. 그러나, 전자석이 활성일 때에 전자 빔에 의하여 이동된 궤적(E2)의 길이는 전자석이 활성이 아닐 경우 전자 빔에 의하여 이동된 궤적(E1)의 길이보다 더 길다. 결과적으로, 전자석(306 내지 308)을 활성화하면, 전자석이 활성이 아닐 때에는 존재하지 않는 위상 천이를 전자 빔(E)에 도입한다. 위상 천이가 전자 빔을 EUV 방사선으로 변환하는 변환 효율에 영향을 주기 때문에, 전자석(306 내지 308)은 자유 전자 레이저(FEL)의 언듈레이터(24)에 의하여 방출되는 EUV 방사선 빔의 파워를 변경하기 위하여 사용될 수 있다.
동적 위상 천이기(304)에 의하여 전자 빔(E)에 도입된 위상차는 다음과 같이 계산될 수도 있다:
Figure pct00005
여기에서 Δl은 전자 궤도를 따라 제 1 쌍의 전자석(306a, b)과 제 2 쌍의 전자석(307a, b)의 중심들 사이의 거리이고, m은 전자 질량이며, c는 광속이고, l m 은 전자 궤적을 따르는 제 1 전자석 쌍의 길이이고, B 0 는 제 1 전자석 쌍에 의하여(및 제 3 전자석 쌍(308)에 의하여 생성되는) 자기장의 세기이다.
일 실시예에서, 동적 위상 천이기(304)를 사용하여 π 의 위상 천이를 적용하는 것이 바람직할 수도 있다. EUV 방사선을 생성하는 자유 전자 레이저에서, 후속하는 파라미터가 적용될 수도 있다: λ r =13.5 nm, γ ~1500, △l = 0.5 m 및 lm = 0.1 m. 여기에서 이러한 파라미터는 π 의 위상 천이를 도입하기 위하여 필요한 자기장 B 0 의 크기 약 0.01 T를 적용한다. 이것은 상대적으로 작은 자기장이고, MnZn 또는 NiZn과 같은 적합한 페라이트 재료를 사용하여 생성될 수도 있다.
전자석(306 내지 308)의 쌍에 의하여 적용되는 전자 궤적의 굽힘의 정도(킥 각도라고 지칭될 수도 있음)는 다음과 같이 추정될 수도 있다:
Figure pct00006
위의 예시적인 파라미터가 사용되는 경우, 이것은 전자 빔 궤적의 경로 길이를 약 0.03mm 만큼 증가시킬 것이다.
동적 위상 천이기(304)의 전자석(306 내지 308)은 모두 동일한 배선(310)에 의하여 활성화될 수도 있다. 즉, 단일 소스로부터의 전류가 각각의 전자석(306 내지 308)을 통과하여 지나간다. 이러한 배치구성의 장점은, 전자석(306 내지 308)이 모두 함께 활성화되고 함께 스위치 오프되는 것이 보장된다는 것이다. 이것은 다른 것과 달리 하나의 전자석이 스위치온 되는 가능성을 없애는데, 그럴 경우 동적 위상 천이기(304)로부터 출력되는 빔 궤적의 편차가 야기될 것이다. 편차된 빔은 자유 전자 레이저의 성분 상에 입사할 수 있고 해당 성분에 손상을 줄 것이다.
전자 빔(E)은 보호 튜브(320)에 의하여 둘러싸일 수도 있다. 보호 튜브(320)는 튜브 외부의 성분들을 웨이크-필드 교란으로부터 그리고 전자 빔(E)으로부터 손실된 전자로부터 보호하는 역할을 한다. 보호 튜브(320)는 또한 진공이 구축되도록 허용하기 위하여 전자 빔(E)을 외부 환경으로부터 밀봉한다. 보호 튜브(320)는 구리 또는 알루미늄과 같은 도전 재료로 제조될 수도 있다. 보호 튜브(320)는 유전체 재료로 형성될 수도 있는 지지 튜브(321)에 의하여 지지될 수도 있다.
도 16 에 도시된 바와 같이, 보호 튜브(320)에는 전자 빔 궤적에 평행하게 진행되는 개구(322)가 제공될 수도 있다. 개구(322)는 전자석(306 내지 308)에 의하여 생성되는 자기장이 보호 튜브를 통과하여 지나가서, 이들이 전자 빔(E)의 궤적을 변경하는 역할을 할 수 있게 하도록 포지셔닝된다. 개구는 진공의 누설이 보호 튜브(320) 안에서 발생하는 것을 막기 위하여 밀봉될 수도 있다(예를 들어 유전체 재료를 사용하여). 개구(322)는 웨이크-필드에 의하여 유도된 가열 및 전자 다발 열화를 최소화하기 위하여(이것은, 예를 들어 개구가 모서리가 진 단부를 가진다면 발생할 수 있음) 테이퍼링된 단부를 가질 수도 있다.
대안적 배치구성에서, 홀을 보호 튜브(320) 내에 제공하는 대신에, 튜브의 두께는 전자석(306 내지 308)의 동작 주파수에 대하여 기대되는 표피층 두께(skin layer thickness)보다 더 얇게 만들어질 수도 있다. 예를 들어, 전자석이 약 100 kHz의 주파수에서 발진하는 자기장을 생성한다면, 구리 또는 알루미늄의 표피 깊이는 수 백 마이크론일 것이다. 전자 빔(E)의 전자 다발과 연관되는 웨이크-필드 교란의 주파수는 대략적으로 GHz 단위이고, 따라서 수 마이크론의 필드 관통 깊이가 기대될 수도 있다. 그러므로, 수 마이크론보다 더 크지만 수 백 개 마이크론보다는 작은 벽 두께를 가지는 도전 보호 튜브(320)는, 전자석(306 내지 308)에 의하여 생성되는 전자기장이 전자 빔의 궤적을 변경하도록 하는 것과 동시에 전자석(306 내지 308)을 웨이크-필드 교란으로부터 보호할 것이다. 도전성 벽이 얇은(예를 들어 수 백 마이크론 이하)인 실시예들에서, 지지 튜브(321)는 도전성 벽에 대한 구조적 지지부를 제공할 수도 있다. 일반적으로, 도전성 벽 두께는 10 마이크론보다 클 수도 있다. 일반적으로, 도전성 벽 두께는 1 mm 보다 작을 수도 있다.
위에서 설명된 대안적 배치구성은 결합될 수도 있다. 예를 들어, 유전체 재료로 충진된 금속 보호 튜브(320) 내의 개구(322)에는 추가적으로 얇은 층의 도전 재료가 제공될 수도 있다(예를 들어 내표면에). 이것은 유전체 재료의 하전을 막고 따라서 후속 전기 방전에 기인하여 발생하는 손상을 방지하기 때문에 유익하다.
동적 위상 천이기(304)의 대안적 실시예가 도 17 에 개략적으로 도시된다. 대안적 실시예는 3 개의 횡단 킥 공동(330 내지 332)을 포함한다. 횡단 킥 공동은, 전자 빔 궤적(E)에 대응하며 전자 빔이 직선형-라인 경로(E1)로부터 편중되게 하는(즉 개략적으로 도시된 바와 같은 시케인 경로(E2)를 추종함) 전자기장을 생성하는, 중심 축을 가지는 대체로 원통형 공동들이다. 횡단 킥 공동(330 내지 332)은 RF 파워를 공급함으로써 활성화된다. 따라서, 횡단 킥 공동(330 내지 332)은 RF 파워를 공급하고 제거함으로써 활성화되고 스위치오프될 수도 있다. 대안적으로는, RF 파워는 횡단 킥 공동으로 연속적으로 공급될 수도 있고, 공동의 형상은 공동을 RF 파워와의 공진 상태로 그리고 그로부터 벗어나게 이동시키도록 조절될 수도 있다. 키킹 필드(kicking field)는, 공동이 공진 상태에 있을 때에 자신의 공칭 사이즈에 있고, 공동이 공지하지 않을 때에는 근사적으로 제로이다. 공동의 형상은 공동 내에 제공된 튜닝 요소(미도시)를 사용하여 조절될 수도 있다.
횡단 킥 공동(330 내지 332)의 효과는 전자석(306 내지 308)의 효과와 동일하다. 횡단 킥 공동(330 내지 332)은 위상 천이를 전자 빔(E)에 선택적으로 도입하기 위하여 사용될 수도 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 위상 천이는 결국 언듈레이터의 변환 효율에 영향을 줄 것이고 따라서 자유 전자 레이저로부터 출력되는 EUV 방사선의 파워에 영향을 줄 것이다.
일 실시예에서, 인접한 언듈레이터 모듈(300) 사이의 분리 거리는 2π의 정수 배인 전자 빔 위상 변화를 제공하도록 선택될 수도 있다. 이것이 완료되면, 언듈레이터 모듈(300) 내의 주기적 자기장 내의 전자의 발진하는 모션과 방사선 빔(B)의 전자기장 사이의 상대 위상은 동적 위상 천이기(304)가 활성이 아닌 경우에는 언듈레이터 모듈 사이에서 변동되지 않는다. 일 실시예에서, 동적 위상 천이기(304)는 약 π의 위상 천이를 적용하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 동적 위상 천이기의 변조 동작은 π의 위상 천이를 전자 빔에 적용할 것이다.
위에서 더 설명된 바와 같이, 자유 전자 레이저(FEL)에 의하여 생성되는 EUV 방사선 빔의 파워를 약 10 kHz 이상의(예를 들어 약 100 kHz 이상) 제어 주파수로써 제어하는 것이 바람직할 수도 있다. 이것은 기판 상의 타겟 위치에 의하여 수광되는(예를 들어 타겟 위치가 1 ms 동안 노광된다면) EUV 방사선의 선량을 제어할 수 있게 할 것이다. 따라서 동적 위상 천이기(304)는 10 kHZ 이상의 주파수에서 동작하도록 구성될 수도 있다. 이러한 주파수 동작할 수 있는 전자석 페라이트 재료를 사용하는 일 실시예가 사용될 수도 있다. MnZn 또는 NiZn은 이러한 주파수에서 동작할 수 있는 페라이트 재료의 예들이다. 일반적으로, 고속 페라이트 재료가 사용될 수도 있다. 일 실시예에서, 전자석 중 하나 이상은 에어-코일(즉 페라이트 재료의 코어가 없는 와이어의 루프)일 수도 있다. 횡단 킥 공동을 사용하는 실시예에서, 10 kHz 이상의 제어 주파수를 가진 RF 파워 서플라이가 사용될 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로는 10 kHz 이상의 제어 주파수를 가지는 공동 튜닝 요소가 사용될 수도 있다.
자유 전자 레이저(FEL)에 의하여 방출되는 EUV 방사선의 파워를 변경하기 위하여 동적 위상 천이기(304)를 사용하는 것의 장점은, 이들이 언듈레이터(24)에 도달하기 이전에 이것이 전자 다발의 속성에 영향을 주지 않는다는 것이다. 따라서, 도 3 을 참조하면, 전자 다발 빔(E)을 가속하기 위하여 사용되는 가속기(22)는 영향을 받지 않을 수도 있다. 만일 자유 전자 레이저(FEL)가 언듈레이터(24)에 의한 전자기 방사선의 생성 이후에 전자를 감속하기 위하여 가속기(22)를 통한 전자의 재순환을 사용한다면, 감속을 위하여 가속기 내로 들어가는 전자는 동적 위상 천이기(304)에 의하여 영향을 받았을 것이다. 그러나, 동적 위상 천이기(304)에 의하여 야기되는 전자의 에너지 변화는 통상적으로 약 0.1%이고, 따라서 가속기(22)에 아주 작은 영향만을 미친다.
일 실시예에서, 한 쌍의 동적 위상 천이기(304)가 제공될 수도 있는데(예를 들어 도 14 에 도시된 바와 같이), 각각의 동적 위상 천이기는 다른 갭(302)에 제공된다. 이렇게 되면, 제 1 동적 위상 천이기가 제 1 위상 천이를 적용하도록 구현될 수도 있고 제 2 동적 위상 천이기가 제 2 위상 천이를 적용하도록 구현될 수도 있다. 제 1 위상 천이 및 제 2 위상 천이는, 예를 들어 다른 크기를 가질 수도 있다. 제 1 위상 천이 및 제 2 위상 천이는, 예를 들어 동일한 크기지만 반대 부호를 가질 수도 있다.
하나의 제어 기법에서 동적 위상 천이기(304)에 의하여 인가되는 위상 천이는 크기가 같지만 부호가 반대일 수도 있다. 만일 위상 천이가 전자 빔이 동적 위상 천이기에 도달하기 이전에 이미 전자 빔(E) 내에 존재한다면, 동적 위상 천이기(304) 중 하나가 위상 천이의 크기를 증가시키는 역할을 할 수도 있고 다른 것들은 위상 천이의 크기를 감소시키는 역할을 할 수도 있다. 전자 빔(E)에 대한 두 개의 동적 위상 천이기(304)의 결합된 효과는 결과적으로 위상 변화가 없게 되는 것일 것이다. 따라서, 동적 위상 천이기(304)가 활성일 때에 언듈레이터(24)의 변환 효율은 동적 위상 천이기(304)가 활성이 아닐 때의 변환 효율과 동일하게 될 것이다.
대안적으로는, 임의의 주어진 시간에 두 개의 동적 위상-천이기 중 오직 하나만이 활성이 되도록 제어 기법이 구현될 수도 있다. 둘 중 하나의 동적 위상 천이기의 동작은 동일한 양만큼 언듈레이터 내의 방사선 증폭을 변경할 것이다. 결과적으로, 출력 방사선 빔은 어떤 동적 위상 천이기가 활성인지와 무관하게 동일한 파워를 가질 것이다.
대안적으로는, 두 개의 동적 위상 천이기이 함께 조절되고, 조절은 방사선 빔의 출력 파워가 변경되지 않는 크기 및 부호를 가지도록 제어 기법이 구현될 수도 있다. 조절은 선-결정된 크기 및 부호 일 수도 있고 및/또는 교정되고 모니터링된 크기 및 부호일 수도 있다.
모든 3 개의 위에서 설명된 제어 방식에서, EUV 방사선 빔의 파워는 동일하게 남을 것이다. 그러나, 전자가 두 개의 동적 위상 천이기(304) 사이에서 이동할 때의 전자의 위상이 변경되기 때문에, 이것은 동적 위상 천이기들 사이에 있는 언듈레이터(300) 내의 방사선 빔(E)의 생성을 변경할 것이다. 방사선 빔(E)은 수정된 대역폭 및/또는 동적 위상 천이기 사이에 있는 언듈레이터(300) 내의 방사선의 공간적 파워 분포를 가지고 생성될 것이다. 방사선 빔 생성은 동적 위상 천이기의 하류에 있는 언듈레이터에서도 변경될 수도 있다. 그러므로, 동적 위상 천이기(304)가 활성화 상태이면, 방사선 빔(E)이 동일한 파워를 가지고 하지만 다른 대역폭 및/또는 파워 분포로(동적 위상 천이기가 활성이 아닐 경우에 생성된 방사선 빔과 비교하여) 생성된다. 본 문서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 리소그래피 시스템의 미러의 총괄적 투과는 파장 의존적이다. 미러는 유한 공간적/각도 억셉턴스(acceptance)를 더 가진다. 그러므로, 동적 위상 천이기(304)를 사용하여 방사선 빔 대역폭 및/또는 파워 분포를 변경하는 것이 리소그래피 장치에 의하여 기판으로 전달되는 방사선량을 제어하기 위하여 사용될 수도 있다. 방사선 리소그래피 장치 투영 시스템(PS)에 의하여 전달된 방사선의 파워에 대한 동적 위상 천이기(304)에 의하여 야기되는 대역폭 및/또는 공간적 파워 분포 변화의 효과는 교정될 수도 있고, 동적 위상 천이기(304)를 제어할 때에 제어기(CT)에 의하여 사용되는 교정의 결과이다.
위의 접근법은 세 개 이상의 동적 위상 천이기를 사용하는 것을 일반화될 수 있다. 리소그래피 장치 투영 시스템(PS)에 의하여 전달된 방사선 빔 파워에 대한 위상 천이기의 다른 조합의 효과가 측정될 수도 있고, 그리고 후속하여 방사선 빔 대역폭 및/또는 공간적 파워 분포를 제어하기 위하여 제어기(CT)에 의하여 사용될 수도 있다. 예를 들어, 10 개의 동적 위상 천이기가 제공될 수도 있고, 투영 시스템에 의하여 전달된 방사선 빔의 파워의 다른 변동을 얻기 위하여(예를 들어 자유 전자 레이저로부터 출력되는 방사선 빔의 파워를 크게 변경하지 않으면서) 제어기(CT)에 의하여 활성화되고 스위치 오프될 수도 있다.
동적 위상 천이기(304)를 제어하는 것이, 활성화 및 비활성화인(예를 들어 온 및 오프 사이에서 변조되는) 동적 위상 천이기들 사이에서 스위칭하는 것을 포함하는 실시예가 설명된 바 있다. 동적 위상 천이기가 활성일 때 천이기에 의하여 인가되는 위상 천이의 크기도 역시 제어될 수도 있다(예를 들어 제어기(CT)에 의하여). 이것은, 예를 들어 전자석(306 내지 308)에 공급되는 전류의 크기를 조절하고, 이를 통하여 동적 위상 천이기에 의하여 인가되는 위상 천이의 크기를 조절함으로써 획득될 수도 있다.
도 18 내지 도 27 은 본 발명의 다양한 실시예와 연계하여 위에서 언급된 센서 장치(ST)를 포함할 수도 있는 센서 장치의 다양한 구성을 도시한다.
우선 도 18 도를 참조하면, EUV 방사선 빔(B)의 파워를 표시하는 값을 결정하기 위한 센서 장치(400)의 제 1 실시예가 도시된다. 센서 장치(400)는 센서(410) 및 메인 방사선 빔(Bm)을 수광하기 위한 광학 요소(420)를 포함한다. 센서(410)는, 예를 들어 전하 결합 디바이스(charged coupled device; CCD) 및/또는 포토다이오드와 같은 센싱 요소들의 어레이를 포함할 수도 있다. 광학 요소(420)는 미러인데, 이것은 그레이징 입사 미러일 수도 있다. EUV 방사선 빔(B)은, 예를 들어 자유 전자 레이저(FEL)에 의하여 생성되는 일차 방사선 빔(B) 또는 빔 분할 장치(20)에 의하여 생성되는 이차 방사선 빔(Ba-Bh) 중 하나일 수도 있다.
센서(410)는 감지 환경(415) 내에 배치되고 광학 요소(420)는 메인 빔 환경(425)에 배치된다. 일반적으로, 감지 환경(415) 내의 상태는 메인 빔 환경(425) 내의 상태와 다를 수도 있다. 예를 들어, 방사선 빔(B)은 EUV 방사선을 포함할 수도 있고, 따라서 메인 빔 환경(425)은 진공 상태에서 유지될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 벽(430)은 감지 환경(415)을 메인 빔 환경(425)으로부터 분리한다. 투명 멤브레인 또는 윈도우(431)가 벽(430) 내에 제공된다.
도 19 를 참조하면, 광학 요소(420)의 반사면(421)은 일반적으로 평탄하지만, 반사면에 걸쳐서 분포되는 복수 개의 마크(422)가 제공된다. 이러한 실시예에서, 복수 개의 마크(422) 각각은 일반적으로 반사면(421) 내의 반구형 함요부의 형태이다. 복수 개의 마크(422)는, 예를 들어, 예를 들어, 이온 밀링(milling)과 같은 임의의 적합한 프로세스를 사용하여 반사면 내로 에칭될 수도 있다. 복수 개의 마크(422)는 방사선 빔(B)의 1 부분을 수광하도록 배치되는 광학 요소(420)의 제 1 영역을 형성한다. 반사면의 남아 있는 실질적으로 평탄한 부분은 방사선 빔(B)의 2 부분을 수광하도록 구성되는 광학 요소(420)의 제 2 영역을 형성한다. 광학 요소의 이러한 제 1 영역 및 제 2 영역이 반사면(421)의 공간적으로 별개의 영역을 형성하기 때문에, 방사선 빔(B)의 제 1 부분 및 제 2 부분은 방사선 빔(B)의 공간적 세기 분포의 다른 영역에 대응한다.
방사선 빔의 1 부분은 복수 개의 마크(422)에 의하여 산란되어 제 1 분기 방사선 빔(B1)을 형성한다. 이러한 산란은, 제 1 분기 방사선 빔(B1)이 윈도우(431)를 통과하여 감지 환경(415)을 향해 지향되게 하는 것이다. 방사선 빔(B)의 2 부분은 제 2 영역에 의하여 반사되어 제 2 분기 방사선 빔(B2)을 형성한다. 제 2 분기 방사선 빔(B2)은 메인 빔 환경(425) 내에 남으며, 예를 들어 리소그래피 장치(LAa-LAn) 중 하나 이상으로 지향될 수도 있다.
형광 재료의 스크린(411)이 센서(410) 위에 제공된다. 감지 환경(415) 내에서, 제 1 분기 방사선 빔(B1)은 광학 요소(440)에 의하여 센서(410)로 지향된다. 광학 요소(440)는 스크린(411) 상에 복수 개의 마크(422)의 센서(410)를 생성한다. 이러한 이미지는 포커싱되거나 디포커싱될 수도 있다. 제 1 분기 방사선 빔(B1)은 형광 재료의 스크린(411)에 의하여 흡수되는데, 이것은 더 긴 파장의 방사선을 방출한다. 이러한 방출된 방사선이 센서(410)에 의하여 검출된다. 이러한 형광 스크린을 사용하면 상대적으로 짧은 펄스를 가지는 방사선 빔에 대한 파워 측정을 크게 단순화한다. 예를 들어, 자유 전자 레이저는 서브-피코초 펄스(통상적 펄스는 대략적으로 100 fs 임)를 생성할 수도 있다. 이러한 짧은 펄스는 고속 포토 다이오드와 같은 공지된 센싱 요소에 의해서 분해되기에는 너무 짧을 수도 있다. 그러나, 형광 재료가 펨토초 펄스에 의하여 여기된다고 해도, 통상적으로 나노초 시간 스케일에 걸쳐 형광이 발생한다. 그러므로 형광 스크린에 의하여 방출되는 방사선은 공지된 센싱 요소를 사용하여 분해될 수 있다. 적합한 형광 재료는, 직경이 3 인치까지 단일 결정 디스크 내에서 루틴에 의하여 생성되는 반도체 등급 재료인 아연 산화물(ZnO), 또는 예를 들어 세륨(YAG: Ce)과 같은 희토류 원소가 도핑된 이트륨 알루미늄 가넷(YAG)을 포함한다.
센서(410)는 케이블(413)에 의하여 제어기(CT)로 연결된다. 센서(410)는 센서(410)에 의하여 결정된 파워를 표시하는 신호를 제어기(CT)로 전송하도록 동작가능하다.
바람직하게는, 이러한 센서 장치(400)는 센서가 방사선 빔(B)의 경로에 배치되도록 요구하지 않으면서, 방사선 빔(B)의 제 1 부분의 파워가 결정되게 한다. 그러므로, 본 발명은 매우 높은 피워 및 세기로써 방사선 빔의 파워를 측정하도록 하는데, 이것은 본 발명이 아니었다면 그들의 경로에 직접적으로 배치된 센서에 너무 큰 열부하를 부과할 것이다. 예를 들어, 이것은 방사선을 복수 개의 리소그래피 장치(LAa-LAn)로 제공하는 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 일차 방사선 빔(B)의 파워의 측정을 가능하게 한다. 이러한 방사선 빔은 수 십 킬로와트 수준의 파워 및 상대적으로 작은 에탕듀(etendue)를 가질 수도 있다.
추가적으로, 센서가 방사선 빔(B)의 경로에 배치될 필요가 없기 때문에, 본 발명의 이러한 실시예는 복수 개의 마크(422)의 치수에 아무런 한계가 없는 배치구성을 제공한다. 특히, 이것은 마크(422)가 충분히 작게 함으로써, 하나 이상의 센서가 방사선 빔의 경로에 배치되었을 경우에 비하여, 파워 측정용으로 사용되는 세기 분포의 일부(즉 제 1 분기 방사선 빔에 기여하는 부분)가 훨씬 작게 한다.
도 19 및 도 20 을 참조하면, 복수 개의 마크(422)는 반사면(421)에 걸쳐서 분포된다. 이러한 실시예에서, 복수 개의 마크(422)는 반사면(421)에 직사각형 격자를 형성하는데, 인접한 마크 사이의 스페이싱은 제 1 방향에서 l이고 인접한 마크 사이의 스페이싱은 제 2 의 수직 방향에서 h이다. 대안적 실시예는 반사면 위에서의 마크(422)의 다른 분포를 사용할 수도 있다. 각각의 마크(422)의 치수 d는 인접한 마크 사이의 스페이싱 l, h보다 훨씬 더 작다. 바람직하게는, 이것은 파워 측정을 위하여 사용되는 방사선 빔(B)의 제 1 부분이 상대적으로 작도록 보장한다.
각각의 마크(422)의 치수 d는 상대적으로 작을 수도 있다. 예를 들어, 각각의 마크(422)의 치수 d는 약 100 μm 보다 더 작을 수도 있다.
광학 요소에 근접한 근 거리장에서, 제 2 분기 방사선 빔(B2)의 파워 분포는, 각각 마크(422) 중 다른 것에 대응하는 복수 개의 갭을 제외하고는 방사선 빔(B)의 분포와 유사할 것인데, 파워 분포는 실질적으로 제로이다. 제 2 분기 방사선 빔(B2)은, 예를 들어 리소그래피 장치(LAa-LAn) 중 하나 이상을 향해 지향될 수도 있는데, 이것은 광학 요소(420)의 원거리장에 배치될 수도 있다. 이러한 실시예에 대하여, 각각의 마크(422)의 치수 d는 바람직하게는 충분히 작아서, 원거리장에서 마크(422)에 대응하는 파워 분포 내의 복수 개의 갭이 제 2 분기 방사선 빔(B2)의 다이버전스에 기인한 회절에 의하여 평탄화되었다.
더 나아가, 각각의 마크(422)의 치수 d는 바람직하게는 충분히 작아서, 미러가 방사선 빔(B)에 의하여 조명되는 경우 미러 열팽창 왜곡 및 마크(422) 근방의 반사면(421)의 형상 교란이 무시될 수 있다. 바람직하게는, 이것은 열팽창의 변동에 기인한 포커싱 효과가 무시될 수 있고 정정될 수 있도록 보장한다.
더 나아가, 각각의 마크(422)의 치수 d는 바람직하게는 충분히 작아서 단일 마크에 의하여 방출되거나 산란된 파워가 상대적으로 작다(예를 들어 1% 미만). 바람직하게는, 이것은 직접적으로 측정될 수 있기 이전에 감쇠가 요구되지 않거나 약간의 감쇠만 요구되는 것을 보장한다.
제 1 분기 방사선 빔(B1)은 복수 개의 마크(422) 각각에 대응하는 부분을 포함한다. 복수 개의 마크(422) 및 광학 요소(420)는, 각각의 이러한 부분이 형광 스크린(411)의 다른 공간적 부분으로 지향되도록 배치될 수도 있다. 형광 스크린(411)은 각각의 이러한 부분에 대하여 방사선의 개별 빔을 방출하도록 동작가능할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 센서(410)는 형광 스크린(411)에 의하여 방출되는 방사선의 각각의 이러한 빔의 파워를 결정하도록 동작가능하다. 그러므로, 도 21 을 참조하면, 센서(410)는 자신의 빔 프로파일에 걸쳐 다수 개의 이산 포인트에서 방사선 빔(B)의 파워를 결정하도록 동작가능할 수도 있다. 이와 같이, 센서는 방사선 빔의 이산 샘플링된 세기 분포(414)를 표시하는 신호를 출력하도록 동작가능할 수도 있다.
제어기(CT)는 보간에 의하여 이산 샘플링된 세기 분포(414)로부터 방사선 빔의 파워 분포를 결정하도록 동작가능할 수도 있다. 예를 들어, 기대된 빔 프로파일 형상은 취해질 수도 있고 프로파일 형상의 다수 개의 파라미터가 센서(410)에 의하여 출력되는 데이터에 맞춤될 수도 있다. 이것은, 예를 들어 최소 제곱 알고리즘을 사용할 수도 있다.
제어기(CT)는 방사선 빔(B)의 양태를 제어하기 위하여 결정된 파워 또는 세기 분포를 사용하도록 동작가능할 수도 있다. 예를 들어, 제어기(CT)는 결정된 파워 또는 세기 분포의 파라미터에 기초하여 소스 자유 전자 레이저의 파라미터를 제어하도록 자유 전자 레이저(FEL)에 연결될 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 방사선 빔(B)의 방향 및/또는 포지션을 조절하고, 및/또는 방사선 빔(B)의 파워 세기 또는 세기 분포를 조절하도록 구현될 수도 있다.
도 22 를 참조하면, 다른 실시예에서 복수 개의 마크(422)는 일반적으로 반사면(421) 상의 반구형 돌출부의 형태일 수도 있다. 다른 실시예들에서, 마크(422)는 상이하게 성형된 함요부 또는 돌출부를 포함할 수도 있다.
도 18 에 도시되는 실시예에서, 투명 멤브레인 또는 윈도우(431)가 있는 벽(430)이 감지 환경(415)을 메인 빔 환경(425)으로부터 분리하도록 제공된다. 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하기 위한 센서 장치(400a)의 대안적 실시예가 도 23 에 도시된다. 센서 장치(400)에 직접적으로 대응하는 센서 장치(400a)의 피쳐들은 동일한 라벨을 가진다. 센서 장치(400a)와 센서 장치(400) 사이의 차이만이 본 명세서에서는 상세하게 설명될 것이다. 이러한 다른 실시예에서, 제 1 분기 방사선 빔(B1)을 형광 스크린(411)으로 지향시키도록 구현되는 광학 요소(440)를 포함하는 모든 EUV 광학기는 메인 빔 환경(425a)에 배치되는 반면에, 센서(410)는 감지 환경(415a)에 배치된다. 벽(430a)이 제공되어 감지 환경(415a)을 메인 빔 환경(425a)과 분리하는데, 이들은 일반적으로 다른 상태에서 유지될 수도 있다. 센서 장치(400a)의 이러한 다른 실시예에서, 형광 스크린(411)은, 감지 환경(415a)을 메인 빔 환경(425a)과 분리시키는, 벽(430a) 내의 윈도우로서의 역할을 한다.
도 24 를 참조하면, 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하기 위한 센서 장치(400b)의 또 다른 실시예가 도시된다. 센서 장치(400)에 직접적으로 대응하는 센서 장치(400b)의 피쳐들은 동일한 라벨을 가진다. 센서 장치(400b)와 센서 장치(400) 사이의 차이만이 본 명세서에서는 상세하게 설명될 것이다. 이러한 대안적인 일 실시예에서, 광학 요소(420)의 반사면(421)은 일반적으로 평탄하지만, 반사면에 걸쳐서 분포되는 복수 개의 형광 마크(422a)가 제공된다. 이러한 실시예에서, 각각의 복수 개의 형광 마크(422a)는 형광 재료로 형성된 일반적으로 반구형 돌출부의 형태이다.
방사선 빔의 1 부분은 복수 개의 형광 마크(422a)에 의하여 흡수되는데, 이것은 더 긴 파장을 가지는 방사선을 방출하여 제 1 분기 방사선 빔(B1)을 형성한다. 형광 마크(422a)는, 제 1 분기 방사선 빔(B1)이 윈도우(431)를 통해 환경(415)으로 지향되도록 배치된다. 이러한 형광 스크린을 사용하면 상대적으로 짧은 펄스를 가지는 방사선 빔에 대한 파워 측정을 단순화한다. 적합한 형광 재료는, 직경이 3 인치까지 단일 결정 디스크 내에서 루틴에 의하여 생성되는 반도체 등급 재료인 아연 산화물(ZnO), 또는 예를 들어 세륨(YAG: Ce)과 같은 희토류 원소가 도핑된 이트륨 알루미늄 가넷(YAG)을 포함한다.
이전의 실시예에서와 같이, 방사선 빔(B)의 2 부분은 제 2 영역에 의하여 반사되어, 메인 빔 환경(425) 내에 유지되며, 예를 들어 리소그래피 장치(LAa-LAn) 중 하나 이상으로 지향될 수도 있는 제 2 분기 방사선 빔(B2)을 형성한다.
EUV 방사선보다 더 긴 파장을 가지는 제 1 분기 방사선 빔(B1)은 전용 광학기를 통하여 센서(410)로 지향된다. 제 1 방사선 빔(B1)이 더 긴 파장의 방사선 및 형광 프로세스의 스케일(펨토초 시간 스케일이 아니라 통상적으로 나노초 시간 스케일)에 맞는 펄스를 이미 포함하기 때문에 형광 스크린을 제공되지 않는다. 이러한 실시예에서, 전용 광학기는 반사성 광학 요소(441) 및 포커싱 광학 요소(442)를 포함한다. 광학 요소의 다른 조합이 필요할 경우 대안적으로는 사용될 수도 있다. 전용 광학기(441, 442) 및 센서(410)는 감지 환경(415) 내에 배치된다. 예를 들어, 센서 장치(400)에 대한 센서 장치(400b)의 상대적인 장점은, 제 1 분기 방사선 빔이 EUV 방사선을 포함하지 않으며, 따라서 더 저렴하고 더 간단한 광학적 배치구성 및 감지 환경(415)이 제 1 분기 방사선 빔(B1)에 대하여 사용될 수도 있다는 것이다. 예를 들어, 고가의 EUV 미러가 아닌 렌즈가 사용될 수도 있고, 감지 환경(415)은, 예를 들어 대기압에서 공기를 포함할 수도 있다.
센서 장치(400b)에 대한 센서 장치(400)의 상대적인 장점은, 형광 물질이 센싱 재료(형광 스크린(411)이 아니라 광학 요소(형광 마크(422a)의 반사면(421)에 제공된다는 것이다. 그러므로 형광 재료는 이러한 센서 장치(400) 내에서 고 파워 EUV 방사선에 노출되지 않고, 따라서 더 긴 수명을 가지게 될 것으로 기대될 수도 있다. 더 나아가, 센서 장치(400b) 내에서, 형광 마크(422a)는 방사선 빔(B) 프로파일의 어느 부분이 마크에 입사하느냐에 따라 서로 다른 온도 변화를 경험할 수도 있다. 형광 프로세스가 온도 의존적이기 때문에, 센서(410)에 의하여 결정된 분포를 방사선 빔(B)의 세기 프로파일로 정확하게 매핑하는 것을 더욱 어렵게 만들 수도 있다.
도 25 를 참조하면, 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하기 위한 본 발명에 따른 센서 장치(470)의 또 다른 실시예가 도시된다. 센서 장치(470)는 센서(471) 및 방사선 빔(B)을 수광하기 위한 광학 요소(472)를 포함한다. 센서(471)는 위에서 설명된 센서(410)와 실질적으로 유사할 수도 있다. 특히, 센서(471)는 예를 들어 전하 결합 디바이스(charged coupled device; CCD) 및/또는 포토다이오드와 같은 센싱 요소들의 어레이를 포함할 수도 있다.
광학 요소(472)는 미러인데, 이것은 그레이징 입사 미러일 수도 있다. 이전의 실시예에서와 같이, EUV 방사선 빔(B)은, 예를 들어 자유 전자 레이저(FEL)에 의하여 생성되는 일차 방사선 빔(B) 또는 빔 분할 장치(20)에 의하여 생성되는 이차 방사선 빔(Ba-Bh) 중 하나일 수도 있다.
광학 요소(472)는 반사면(473)을 포함한다. 복수 개의 규칙적인 공간 홈이 반사면(473)에 걸쳐서 연장된다. 홈은, 예를 들어, 에칭 또는 스탬핑(stamping)과 같은 임의의 적합한 프로세스에 의하여 형성될 수도 있다.
광학 요소(472)는 도 1 의 빔 분할 장치(20)의 일부를 형성할 수도 있고, 열적인 이유에 의하여 언듈레이터(24)의 출력으로부터 수 십 또는 수 백 미터 정도의 거리에 배치될 수도 있다. 이와 유사하게, 광학 요소(472)는, 예를 들어 1 내지 4 도 정도의 상대적으로 작은 그레이징 입사각을 가지는 그레이징 입사 미러일 수도 있다.
광학 요소(472)는, 예를 들어 실리콘의 결정 평면을 따르는 에칭에 의하여 실리콘으로 형성될 수 있다. 도 26 을 참조하면, 광학 요소(472)의 반사면(473)의 일 예가 광학 요소(472)가 실리콘으로 형성되는 일 실시예에 대하여 도시된다. 이러한 도시된 예에서, 상단 면(475)은 <100> 결정학적 평면으로 형성되고, 홈을 형성하는 면(476a, 476b)은 <111> 및 <-111> 평면으로부터 형성된다. 이러한 배치구성을 가지면, 홈의 하단에서의 각도는 70.529 도가 된다. 홈은 <01-1> 방향을 따라 진행한다. 인입하는 방사선 빔(B)의 방향은 <01-1> 방향에 대해 작은(그레이징 입사) 각도로 배치된다. 이러한 격자는 3 개의 분기 방사선 빔을 형성할 것이고, 이들은 0차 및 ±1차라고 간주될 수도 있다. 분기 방사선 빔의 세기들의 비율은 그들이 반사되는 면(예를 들어 상단 면(475) 또는 홈을 형성하는 면(476a, 476b))의 면적의 비율 및 인입하는 방사선 빔(B)의 입사각에 의존한다.
광학 요소(472)에는 더 반사성이 높은 재료(EUV 방사선에 대하여)의 코팅이 제공될 수도 있다. 예를 들어, 광학 요소에는 루테늄(Ru)의 코팅이 제공될 수도 있다. 이것은, 예를 들어, 약 50 nm의 두께를 가질 수도 있다.
광학 요소(472)로서 실리콘을 사용하는 것의 장점은, 동작 도중에 이것의 열팽창이 약 123 K에서 동작함으로써 제한될 수도 있다는 것이다. 이러한 온도에서 실리콘의 열 전도성은 약 400b W/m/K 이상인데, 이것은 이것의 실온에서의 열전도성보다 4 배의 인자로 더 양호하고 구리(Cu)보다 약 50% 더 양호하다. 그러므로, 온도를 팽창이 낮고 광학 요소(472)가 자신의 설계된 구조적 치수를 유지하는 범위 내의 온도에서 유지하는 동안에 상대적으로 큰 열부하도 드레인(drained)될 수 있다.
홈은 반사면(473)을 표면 요소의 복수 개의 그룹으로 분할한다. 표면 요소의 각각의 그룹은 복수 개의 실질적으로 평행한 표면 요소를 포함한다. 예를 들어, 도 26 의 상단 면(475)은 제 1 그룹의 표면 요소를 형성하고, 면(476a)은 제 2 그룹의 표면 요소로부터의 각각의 마루 폼의 일측을 형성하며, 면(476b)은 3 그룹의 표면 요소의 각각의 마루 폼의 반대측을 형성한다. 비록 도 26 에는 광학 요소의 작은 부분만이 도시되지만, 각각의 그룹은 약 1000 개의 표면 요소를 포함할 수도 있다. 이러한 배치구성이 반사성 격자로서의 역할을 수행한다. 표면 요소의 각각의 그룹은 방사선 빔(B)의 다른 부분을 수광하도록 배치되는 광학 요소(472)의 다른 영역을 형성한다. 광학 요소(472)의 이러한 다른 영역들이 반사면(473)의 공간적으로 별개의 영역을 형성하기 때문에, 방사선 빔(B)의 다른 부분들은 방사선 빔(B)의 세기 분포의 다른 부분들에 대응한다.
표면 요소는 약 1 내지 100 μm의 폭을 각각 가질 수도 있다.
각각의 분기 방사선 빔은 복수 개의 서브-빔을 포함할 수도 있고, 각각은의 단일 그룹으로부터의 다른 표면 요소로부터 반사된다. 표면 요소의 주어진 그룹 내의 각각의 표면 요소가 실질적으로 평행하기 때문에, 각각의 서브 빔은, 적어도 광학 요소(472)의 근 거리장에서는 실질적으로 평행하다. 주어진 그룹으로부터의 표면 요소는 다른 그룹의 표면 요소에 비-제로 각도로 배치되며, 즉 다른 그룹의 표면 요소는 실질적으로 평행하지 않다. 그러므로, 광학 요소(472)의 근 거리장에서, 각각의 분기 방사선 빔의 파워 분포는, 표면 요소의 다른 그룹의 표면 요소에 대응하는, 파워 분포가 실질적으로 제로인 복수 개의 스트립이 존재할 것이라는 것을 제외하고는, 방사선 빔(B)의 파워 분포와 유사할 것이다. 그러나, 방사선 빔(B)의 비-제로 다이버전스에 기인하여, 광학 요소(472)의 원거리장에서는, 복수 개의 서브 빔이 중첩하고 간섭하여 형상에 있어서 방사선 빔(B)과 실질적으로 유사한 파워 분포를 형성할 것이다.
대안적으로는, 다른 표면 요소로부터의 복수 개의 서브-빔이 충분히 확산되어 원거리장에서 서로 간섭을 일으킬 수도 있고, 각각의 분기 방사선 빔은 이러한 간섭으로부터의 간섭 패턴의 로컬 최대치에 대응할 수도 있다.
다시 도 25 를 참조하면, 일 실시예에서, 광학 요소(472)의 반사면(473)의 기하학적 구조는 제 1 분기 및 제 2 분기 방사선 빔(B1, B2)이 형성되게 하는 것이다. 더 나아가, 광학 요소(472)의 반사면(473)의 기하학적 구조는 제 1 분기 방사선 빔(B1)의 파워가 제 2 분기 방사선 빔(B2)의 파워보다 훨씬 더 작게 하는 것이다. 제 1 분기 방사선 빔(B1)은 제 1 방사선 빔(B1)의 파워 및/또는 파워 세기 분포를 결정하도록 동작가능한 센서로 지향된다. 제 2 분기 방사선 빔(B2)은, 예를 들어 리소그래피 장치(LAa-LAn) 중 하나 이상을 향해 지향될 수도 있는데, 이것은 광학 요소(472)의 원거리장에 배치될 수도 있다. 이러한 실시예에 대하여, 제 1 분기 방사선 빔(B1)을 형성하는 표면 요소의 각도 폭은 바람직하게는 충분히 작아서, 원거리장에서 이러한 표면 요소에 대응하는 파워 분포 내의 복수 개의 갭이 제 2 분기 방사선 빔(B2)의 다이버전스에 기인한 회절에 의하여 평탄화되었다.
선택적으로, 제 2 광학 요소(474)는 제 2 분기 방사선 빔(B2)을 지향시키도록 제공될 수도 있다. 제 2 광학 요소(474)는, 제 2 분기 방사선 빔(B2)이 방사선 빔(B)에 대하여 실질적으로 평행한 것을 보장하도록 구현될 수도 있다. 몇 몇 실시예들에서, 제 2 분기 방사선 빔(B2)이 방사선 빔(B)과 실질적으로 정렬된다는 것을 보장하기 위하여 다른 광학 요소가 제공될 수도 있다.
몇 몇 실시예들에서, 광학 요소(472)의 반사면(473)의 기하학적 구조는 세 개 이상의 분기 방사선 빔이 형성되게 하는 것이다. 이러한 실시예에 대하여, 광학 요소(472)의 반사면(473)의 기하학적 구조는 제 1 분기 방사선 빔(B1)의 파워가 남은 분기 방사선 빔의 파워보다 훨씬 더 작게 하는 것일 수도 있는데, 이것은 실질적으로 동일한 파워를 가질 수도 있다. 이러한 배치구성에 대하여, 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하기 위한 장치는, 빔을 복수 개의 이차 빔으로 분할하도록 구성되는 빔 분할 장치와 결합된다. 이러한 실시예에 대하여, 광학 요소는 도 1 의 빔 분할 장치의 일부를 형성할 수도 있다.
방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하기 위한 센서 장치(480)의 대안적 실시예가 도 27 에 도시된다. 센서 장치(470)에 직접적으로 대응하는 센서 장치(480)의 피쳐들은 동일한 라벨을 가진다. 센서 장치(480)와 센서 장치(470) 사이의 차이만이 본 명세서에서는 상세하게 설명될 것이다. 이러한 대안적인 실시예에서, 센서 장치(480)는 센서(481) 및 방사선 빔(B)을 수광하기 위한 광학 요소(486)를 포함한다.
광학 요소(486)는 미러인데, 이것은 그레이징 입사 미러일 수도 있다. 이전의 실시예에서와 같이, 광학 요소는 복수 개(도 28 의 예시적인 실시예에서는 3 개)의 분기 방사선 빔을 생성하도록 배치되는 반사성 격자이다. 제 2 및 제 3 분기 방사선 빔(B2, B3)은 각각 표면 요소의 단일 그룹으로부터의 다른 표면 요소로부터 각각 반사되는 복수 개의 서브-빔을 포함한다.
추가적으로, 제 2 또는 제 3 분기 방사선 빔(B2, B3)의 일부를 형성하기 위하여 표면 요소에 의하여 반사되지 않는 방사선 빔의 제 1 부분이 존재할 것이다. 이러한 산란된 방사선은 인접한 표면 요소의 교점에 형성된 에지에 입사하는 방사선을 주로 포함할 수도 있다. 이러한 산란된 방사선은 큰 솔리드 각도(solid angle)를 커버할 수도 있고 제 1 분기 방사선 빔(B1)을 형성한다고 간주될 수도 있다.
센서 장치(480)는 제 1 방사선 빔(B1)을 수집하고 이것을 센서(481)를 향해 지향시키도록 배치되는 거의-수직 입사 방사선 콜렉터(482)를 더 포함한다. 콜렉터(482)에는 제 2 및 제 3 분기 방사선 빔(B2, B3)이 광학 요소(486)로부터 멀어지게 전파되도록 하는 두 개의 개구부(483, 485)가 제공된다.
이러한 배치구성은 방사선 리소그래피 장치(LAa-LAn)에 의하여 수광되는 방사선에 기여하지 않을 피할 수 없는 산란된 방사선의 소부분을 편리하게 사용한다. 더 나아가, 입사 방사선 빔(B)의 상대적으로 작은 일부만이 이러한 방식으로 산란되어, 바람직하게는 센서의 과도한 열 부하 효과를 피한다. 방사선 빔(B)의 세기 분포를 결정하기 위하여, 센서 장치(480)는 제 1 분기 방사선 빔(B1)의 파워 및 파워 분포와 방사선 빔(B)의 파워 사이의 관련성이 알려지도록 보장하게 교정된다.
실시예에 따르는 센서 장치는 빔 조향 유닛의 일부를 형성할 수도 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따르는 센서 장치에 의하여 만들어진 방사선 빔(B)의 파워 분포를 표시하는 측정이 방사선 빔(B)을 조향하기 위하여 사용되는 피드백-기초 제어 루프에 대한 입력을 제공할 수도 있다. 이러한 입력에 응답하여, 방사선 빔(B)의 방향이 변경될 수도 있다. 이것은, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 있는 하나 이상의 광학 요소를 이동시킴으로써 획득될 수도 있다. 이에 추가하거나 그 대신에, 이것은 자유 전자 레이저(FEL) 내의 다발형 전자 빔(E)의 궤적을 변경함으로써 획득될 수도 있다. 광학적 유도 효과의 결과로서, 자유 전자 레이저(FEL)에 의하여 출력되는 일차 방사선 빔(B)의 방향은, 특히 언듈레이터(24)의 단부 내에서 전자 빔의 궤적에 의존할 것이다.
자유 전자 레이저에 의하여 생성된 방사선 빔의 원거리장 파워 분포는 가우시안형이지만 참 가우시안 분포로부터는 편차가 있을 것이 기대된다. 실시예에 따르는 센서 장치는 특히 이러한 미지의 세기 분포를 가지는 방사선 빔(B)을 조향하기 위하여 사용되는 피드백-기초 제어 루프에 대한 입력을 제공하기에 특히 적합한데, 그 이유는 이것이 방사선 빔 프로파일이 빔 프로파일에 걸쳐서, 특히 빔 파워 분포의 최대값 근처에서 샘플링되게 하기 때문이다. 더 나아가, 광학 요소의 제 1 영역을 형성하는 복수 개의 마크는 충분히 조밀해서 각각의 리소그래피 장치(LAa-LAn)로 지향되는 파워 및 세기 분포가 보간에 의하여 결정될 수 있게 할 수 있다.
방사선을 복수 개의 EUV 리소그래피 장치로 공급하도록 동작가능한 자유 전자 레이저는, 예를 들어 언듈레이터(24)의 출력에서 수십 킬로와트 정도의 파워 및 약 100 μm의 직경을, 즉 대략적으로 GW/cm2 의 평균 파워 밀도를 가질 수도 있다. 더 나아가, 자유 전자 레이저 방사선 빔은 약 100 fs 이하의 펄스 길이를 가질 수도 있는데, 이것은 약 1014 W/cm2의 피크 파워 밀도를 초래할 수 있다. 이러한 방사선 빔의 파워 및/또는 포지션을 측정하는 한 가지 방법은, 센서를 방사선 빔 프로파일의 주위에 배치하는 것일 수도 있다. 그러나, 이러한 높은 피크 파워 세기가 주어지면, 센서는 분포의 피크로부터 여러 시그마만큼 떨어져서 배치될 필요가 있을 것이다. 그러므로, 이러한 배치구성은 총파워의 세기 분포에 관련된 정보를 제공하지 않을 것이다. 더 나아가, 이러한 배치구성은 자유 전자 레이저 빔의 포인팅 불안정성에 대하여 매우 민감할 것이다.
다시 도 1 및 도 2 를 참조하면, 리소그래피 시스템(LS)은 감쇠기(15a 내지 15n)를 포함할 수도 있다. 분기 방사선 빔(Ba-Bn)은 각각의 감쇠기(15a 내지 15n)를 통해 지향된다. 각각의 감쇠기(15a 내지 15n)는 분기 방사선 빔(Ba-Bn)이 자신의 대응하는 리소그래피 장치(LAa-LAn)의 조명 시스템(IL) 내로 들어가기 이전에 각각의 분기 방사선 빔(Ba-Bn)의 세기를 조절하도록 구현된다.
도 28a 및 도 28b 를 참조하면, 도 1 및 도 2 에 도시되는 감쇠기(15a)와 대응할 수도 있는 감쇠 장치(519)의 일 예가 도시된다. 분기 레이저 빔(Ba)은 일점쇄선으로 표시된다. 감쇠기(15a)는 제 1 미러(520) 및 제 2 미러(521)를 포함한다. 제 2 미러(521)는 도시된 y-방향으로 제 1 미러(520)로부터 거리 h2 만큼 분리된다. 제 2 미러(521)는, 감쇠기(15a)에 진입하는 분기 방사선 빔(Ba)이 제 1 미러(520)의 반사면에 입사하고 반사면에 의하여 제 2 미러(521)의 반사면을 향해 반사되도록 배치된다. 제 2 미러(521)는 분기 방사선 빔(Ba)을 리소그래피 장치(LAa)를 향해 지향하기 위하여 각도가 결정된다(도 28a 에는 미도시).
제 1 미러(520)는 암(520')을 통하여 제 1 피벗 포인트(522)에 연결되는 반면에 제 2 미러는 암(521')을 통하여 제 2 피벗 포인트(523)로 연결된다. 제 1 액츄에이터(미도시)는 제 1 피벗 포인트(522) 중심으로 회전되도록 제공되고, 제 2 액츄에이터(미도시)는 제 2 피벗 포인트(523) 중심으로 제 2 미러(521)를 회전시키도록 제공된다. 미러(520, 521)의 포지션은 제어기(CTA)에 의하여 제어된다. 제 1 액츄에이터 및 제 2 액츄에이터는 당업자가 용이하게 이해할 수 있는 임의의 적합한 형태를 가질 수도 있다. 예를 들어, 액츄에이터는 피벗 포인트(522, 523)에 배치되고 암(520', 521')에 연결되는 모터를 포함할 수도 있다.
피벗 포인트(522, 523) 중심에서의 미러(520, 521)의 회전을 통하여, 미러(520, 521)의 분기 방사선 빔(Ba)에 대한 입사각 α가 조절될 수도 있다. 미러(520, 521)가 동일한 입사각 α로 배치되기 때문에, 반사 미러(520, 521)에 의하여 반사된 이후에, 분기 방사선 빔(Ba)은 반사 미러(520, 521)에 의하여 반사되기 이전과 동일한 방향으로 전파된다는 것이 인정될 것이다.
미러(520, 521)는 일반적으로 그레이징(또는 글랜싱(glancing)) 입사 반사라고 불리는 것을 이용하여 분기 방사선 빔(Ba)을 반사하도록 배치된다. 도 28a 에서, 미러(520, 521)는 최대 입사각 α로 배치되는 것으로 도시되어 분기 방사선 빔이 미러(520)의 하단 부분(y-방향에 대하여) 그리고 미러(521)의 상단 부분(y-방향에 대하여)에 입사하게 한다. 몇 몇 실시예들에서, 각도 α 의 최대 값은, 예를 들어 약 10 도의 각도일 수도 있다.
도 28b 에서, 미러(520, 521)는 최소 입사각 α 로 배치되는 것으로 도시되어, 분기 방사선 빔(Ba)이 미러(520)의 상단부 및 미러(521)의 하단부에 입사하게 한다. 각도 α 의 최소 값은, 예를 들어 약 1 도의 각도 α일 수도 있다. 그러므로, 도시된 예에서, 미러(520, 521)는 1 도 내지 10 도의 입사각 사이에서 각각의 피벗 포인트(522, 523) 중심으로 회전가능하다. 다른 실시예들에서, 미러(520, 521)의 배치구성 및/또는 사이즈는 더 큰 또는 더 작은 각도 범위를 허용하기 위하여 달라질 수도 있다는 것이 인정될 것이다. 예를 들어, 피벗 포인트(522, 523)는 미러(520, 521)의 유용한 각도 범위를 증가 또는 감소하도록 선택될 수도 있다. 더 나아가, 미러(520, 521)가 고정된 피벗 포인트 중심으로 회전하는 것으로 각각 도시되는 반면에, 이것은 단지 예시일 뿐이다. 미러(520, 521)의 입사각이 당업자에게 쉽게 명백하게 이해될 임의의 다른 배치구성을 사용하여 조절될 수도 있다는 것이 인정될 것이다. 일 실시예에서, 미러(520, 521)는 동일한 피벗 포인트 중심으로 회전하도록 모두 배치될 수도 있다. 피벗 포인트(522, 523)의 포지션을 적합하게 선택함으로써, 인출하는 분기 방사선 빔(Ba)의 인입하는 분기 방사선 빔(Ba)에 대한 변위(즉 도 28a, 도 28b 의 실시예에서는 2h)는 선결정된, 상대적으로 작은 범위에의 각도 α에 대하여 실질적으로 일정하게 될 수 있다(도 28a 및 도 28b 에 도시된 바와 같이). 그러나, 인입하는 분기 방사선 빔에 대한 인출하는 분기 방사선 빔의 변위가 실질적으로 일정한 각도 α의 더 큰 각도 범위에 대하여, 미러(520, 521) 중 적어도 하나 또는 양자 모두에는 미러(520, 521)의 하나의 또는 양자 모두를 y-방향으로 병진시키기에 적합한 병진 수단이 제공될 수도 있다.
각각의 미러(520, 521)의 반사율은 미러(520, 521) 및 분기 방사선 빔(Ba) 사이의 입사각 α 의 함수이다. 예를 들어, 2 도의 입사각에 대하여, 약 98%(완전히 평평한 표면을 가지는 루테늄(Ru) 코팅이 있는 미러의 이론적인 경우)의 입사 방사선이 각각의 미러(520, 521)에서 반사될 수도 있다. 즉, 2 도의 각도를 가지면, 미러(520, 521) 중 하나에 의하여 반사되는 방사선은 해당 미러에 입사하는 방사선의 세기에 비하여 2% 만큼 감소된다. 이를 고려하여, 미러(520, 521) 양자 모두가 2 도의 각도 α 로 배치되는 경우, 분기 방사선 빔(Ba)의 세기는 미러(520, 521)에 의한 반사를 통해 약 4 % 만큼 감소된다.
10 도의 입사각에 대하여(위의 예에서 사용되는 최대 각도), 약 90% 의 입사 방사선이 각각의 미러(520, 521)에서 반사될 수도 있다. 즉, 입사각이 10 도인 경우, 반사된 방사선의 세기는 입사 방사선보다 약 10% 더 적다. 이를 고려하여, 미러(520, 521) 양자 모두가 10 도의 입사각 α 로 배치되는 경우, 분기 방사선(Ba)의 세기는 미러(520, 521)에 의한 반사를 통해 약 20% 만큼 감소된다.
상기 설명으로부터, 각도 α를 1 도 및 10 도 사이에서 조절함으로써 리소그래피 장치(LAa)에서 수광되는 분기 방사선 빔(Ba)의 세기가 2 %와 20% 사이에서 변경될 수도 있다는 것이 인정될 것이다.
몇 몇 실시예들에서, 미러(520, 521)의 입사각은 1 KHz까지의 주파수에서 조절될 수도 있어서, 이를 통하여 분기 레이저 빔(Ba)의 감쇠를 위한 조절 메커니즘을 제공한다. 제 1 액츄에이터 및 제 2 액츄에이터(예를 들어 모터)는 제어기(CTA)에 연결될 수도 있다. 제어기(CTA)는 리소그래피 장치(LAa)에서 수광되는 원하는 분기 방사선 빔(Ba)의 세기를 표시하는 명령을 수신하도록 구현될 수도 있다. 이러한 명령의 수신에 응답하여, 제어기는 미러(520, 521)의 입사각 α 을 조절하여 원하는 분기 방사선 빔(Ba)의 감쇠를, 그리고 이를 통하여 리소그래피 장치(LAa)에서의 원하는 세기를 획득하도록 액츄에이터를 제어하도록 구현될 수도 있다. 제어기는 센서(SLa)(도 2 를 참조한다)로부터의 입력으로서 리소그래피 장치(LAa) 내의 분기 방사선 빔(Ba)의 세기를 표시하는 측정을 수신할 수도 있다.
제어기(CTA)는, 리소그래피 장치(LAa)에서 분기 방사선 빔(Ba)의 세기를 검출하고, 리소그래피 장치(LAa)에서의 세기를 선결정된 값으로 또는 선결정된 범위 내에서 유지하기 위하여 분기 방사선 빔(Ba)의 감쇠를 조절하기 위한 피드백-기초 제어 루프의 일부일 수도 있다. 도 1 을 참조하면, 이러한 피드백-기초 제어 루프(F2a)는 자유 전자 레이저 이후에 그리고 빔 분할기(19) 이전에 제공되는 피드백-기초 제어 루프(F1)와는 별개일 수도 있다. 감쇠기(15a)를 제어하는 피드백-기초 제어 루프(F2a)는 제 2 피드백-기초 제어 루프라고 지칭될 수도 있다. 자유 전자 레이저 이후에 그리고 빔 분할기(19) 이전에 제공되는 피드백-기초 제어 루프(F1)는 제 1 피드백-기초 제어 루프라고 지칭될 수도 있다. 제 1 및 제 2 피드백-기초 제어 루프(F1, F2a)는 서로 독립적으로 동작될 수도 있다. 이들은 다른 제어기(CT, CTA)에 의하여 제어될 수도 있고, 동일한 제어기에 의하여 제어될 수도 있다. 제 2 피드백-기초 제어 루프(F2a)는 제 1 피드백-기초 제어 루프(F1) 보다 더 저속일 수도 있다.
다른 실시예들에서, 각각의 미러(520, 521)의 입사각은 서로 독립적으로 조절될 수도 있다. 이것이 분기 방사선 빔(Ba)의 전파의 방향에서의 변경을 초래할 수 있는 것과 동시에, 이것은 유리하게도, 예를 들어 미러(520, 521)의 입사각이 오직 이산 단계로만 조절가능한 실시예에서는 감쇠 값들의 가능한 개수를 증가시킬 수도 있다.
위에서 설명된 실시예가 감쇠기(15a)를 참조하여 설명된 반면에, 감쇠기(15b 내지 15n)가 이와 유사하게 구현될 수도 있다는 것이 인정될 것이다.
도 29 를 참조하면, 감쇠기(15a)를 포함할 수도 있는 감쇠 장치(519)의 대안적 실시예가 도시된다. 도 29 의 실시예에서, 감쇠 장치(519)는 4 개의 미러(530, 531, 532, 533)를 포함한다. 미러(530, 531)는 위에서 도(28a,28b)를 참조하여 설명된 바와 같은 미러(520, 521)와 유사하게 배치된다. 특히, 제 1 미러(530)에는 미러(530)를, 미러(530)가 암(530')을 통해 연결되는 제 1 피벗 포인트(534) 중심으로 회전시키도록 구현되는 제 1 액츄에이터가 제공된다. 제 2 미러(531)에는 미러(531)를, 미러(531)가 암(531')을 통해 연결되는 제 2 피벗 포인트(535) 중심으로 회전시키도록 구현되는 제 2 액츄에이터가 제공된다.
미러(532, 533)는 미러(530, 531)와 유사하게 배치되는데, 하지만 분기 방사선 빔(Ba)의 전파 방향에 수직인 축에 따라 제 1 미러(530) 및 제 2 미러(531)의 배치구성의 "미러링"이라고 간주될 수도 있다. 특히, 제 3 미러(532)는 제 2 미러(531)와 y-방향에서 동일한 포지션에 배치되고, 제 2 미러(531)에 의하여 반사되는 방사선을 수광하도록 구현된다. 제 3 미러에는 미러(532)를 제 3 피벗 포인트(536) 중심으로 회전시키도록 구현되는 제 3 액츄에이터가 제공된다. 제 3 미러(532)는 수광된 방사선을 y-방향에서 2h의 거리만큼 제 2 미러(532)로부터 분리되는 제 4 미러(533)를 향해 반사하도록 배치된다(즉 제 4 미러(553)는 y-방향에서 제 1 미러(530)와 동일한 포지션에 있음). 제 4 미러(553)에는 미러(553)를 제 3 피벗 포인트(537) 중심으로 회전시키도록 구현되는 제 4 액츄에이터가 제공된다. 제 4 미러(553)는 방사선을 리소그래피 장치(LAa)로 지향시키도록 배치된다(도 29 에는 미도시).
각각의 제 1 내지 제 4 미러(530 내지 553)의 입사각 α가 동일한 경우, 분기 방사선 빔(Ba)은 감쇠기(15a)에 진입할 때와 동일한 방향 및 동일한 포지션에서 y-방향으로 감쇠기(15a)를 벗어난다. 추가적으로, 입사각을 1 도 및 10 도 사이의 범위를 통해 입사각을 조절하도록 각각 동작가능한 4 개의 미러를 사용함으로써, 감쇠기(15a)의 가능한 감쇠 범위는 2% 내지 20%의 범위(도 28 의 배치구성에서)로부터 4% 내지 40% 의 범위(즉 감쇠기(15a)를 벗어나는 방사선의 96% 내지 60%의 가능한 투과 범위)로 증가된다. 더 큰 최소 감쇠가 수락가능한 경우에, 도 29 의 실시예에서 획득가능한 감쇠의 더 큰 범위가 유익할 수도 있다는 것이 인정될 것이다.
더 나아가, 도 29 의 실시예는, 분기 방사선 빔(Ba)의 편광에 더 적은 영향을 주면서 도 28 의 실시예에 의하여 제공될 수도 있는 것과 동일하거나 유사한 감쇠 범위를 제공하도록 이용될 수도 있다. 즉, 이것은 특정 감쇠를 획득하기 위하여 요구되는 더 작은 입사각 α에 기인한다. 4 개의 미러(530 내지 553)의 분기 방사선 빔(Ba)의 P 및 S 편광 성분에 대한 결합된 영향은, 주어진 감쇠에 대한 두 개의 미러(520, 521)의 결합된 효과보다 더 작다. 이것은 20%의 또는 이에 근접하는 감쇠의 경우에 특히 그러하다(즉 각각의 미러(520, 521)의 입사각 α이 10 도에 근접할 때에).
몇 몇 실시예들에서, 분기 방사선 빔(Ba)에 의하여 나타나는 일반적으로 원형 편광을 감쇠기(15a)에 진입하기 이전에 가능한 한 오래 유지하는 것이 바람직할 수도 있다. 이러한 경우에, 약 2% 내지 20% 의 감쇠 범위가 약 1 도 내지 5 도 사이의 각도 조절 범위로써 획득될 수도 있다. 그러므로 이러한 실시예는 분기 방사선 빔(Ba)의 편광에 제한된 영향을 가지는 데 있어서 특히 유익할 수도 있다.
더 나아가, 도 29 의 배치구성에서, 미러(530 내지 553)중 하나 이상의 병진적 정정을 제공하기 위한 병진 수단은 요구되지 않는다. 인출하는 빔은 모든 알파 값에 대하여 인입하는 빔과 동일한 각도 및 포지션을 가진다(각도 알파가 4 개의 미러 모두에 대해서 같은 경우). 다르게 말하면, 미러(530, 531)에 의하여 초래된 거리 2h의 임의의 변화는 미러(532, 553)에 의하여 "반전"됨으로써, 분기 방사선 빔(Ba)이 인입한 것과 동일한 포지션에서 감쇠기(15a)를 벗어나는 것을 보장하기 위하여 y-방향으로의 미러의 병진이 요구되지 않는다.
도 29 는 두 개의 미러의 두 개의 세트를 도시하는 것으로 여겨질 수도 있다; 제 1 세트는 미러(530, 531)를 보유하고 제 2 세트는 미러(532, 533)를 보유한다. 다른 실시예들에서, 추가적 미러, 또는 추가적 세트의 미러가 가능한 감쇠 범위를 더욱 증가시키고, 또는 분기 방사선 빔(Ba)의 편광에 가해지는 변경을 감소시키기 위하여 제공될 수도 있다.
감쇠기(15a 내지 15n) 중 하나 이상은 대안적 감쇠 장치를 포함할 수도 있다(예를 들어 위에서 설명된 감쇠 장치에 추가하거나 그 대신에). 대안적 감쇠 장치는 고정된 감쇠를 제공할 수도 있고 조절가능한 감쇠를 제공할 수도 있다. 조절가능한 감쇠가 제공되는 경우, 조절은 위에서 설명된 감쇠 장치의 속도보다 더 느린 속도를 가질 수도 있다. 대안적 감쇠 장치는 가능한 감쇠 값의 더 높은 범위를 가질 수도 있다.
도 30a 는 위에서 설명된 감쇠 장치와 조합하거나 그 대신에 제공될 수도 있는 대안적 감쇠 장치(540)의 일 예를 개략적으로 묘사한다. 이러한 감쇠 장치가 조합하여 제공되는 경우, 분기 방사선 빔(Ba)은 둘 중 하나의 감쇠 장치를 다른 것을 통과하기 이전에 통과하여 지나갈 수도 있다. 감쇠 장치(540)는 제어기(CTA)에 의하여 제어된다.
감쇠 장치(540)는 기체에 기초한 것이고 챔버(542)를 규정하는 하우징(541)을 포함한다. 하우징(541)은 임의의 형상의 챔버(542)를 규정할 수도 있다. 예를 들어, 하우징(541)은 일반적으로 관상일 수도 있다. 챔버(542)는 제 1 윈도우(543)에 의하여 제 1 단부에서 닫히고, 제 2 의 반대 단부에서는 제 2 윈도우(544)에 의하여 닫힌다. 입구(545)가 제어된 양의 가스를 챔버(542) 안으로 들어가게 하도록 제공된다. 제어된 흐름의 가스가 챔버(542)로부터 나오게 하기 위하여 밸브(546)가 역시 제공될 수도 있다. 압력 모니터(547)는 챔버(542) 내의 압력을 모니터링하도록 제공된다. 압력 모니터(547)는 임의의 형태의 압력 모니터일 수도 있다. 고정된, 밀폐된 가스 매체가 아니라 가스 흐름을 제공함으로써, 가스에 의하여 흡수되는 에너지가 제거될 수도 있다. 따라서 제거되는 에너지량은 감쇠 장치(540)가 큰 감쇠 인자(10 의 인자와 같은)를 제공하는 경우에는 클 수도 있다.
입구(545)는 EUV 흡수 가스가 챔버(542) 내로 도입되게 한다. 챔버(542) 내에 도입된 특정 가스가 EUV 흡수의 원하는 레벨에 의존하여 선택될 수도 있다는 것이 인정될 것이다. 그러나, 일 예로서 수소, 헬륨 및/또는 아르곤과 같은 가스가 적절할 수도 있다. 윈도우(543, 544)는 EUV 방사선에 대한 높은 투과율을 제공하도록 구성되고, 전자기 방사선의 다른 파장에 대한 높은 흡수를 제공하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 윈도우는, EUV 파장 밖의 방사선을 걸러내지만 EUV 방사선의 투과는 허용하는, 공통적으로 스펙트럼 순도 필터라고 불리는 것들을 포함할 수도 있다. 이러한 스펙트럼 순도 필터는 당업자들에게 명백한 바와 같은 임의의 적합한 방법으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 윈도우(543, 544)는 몰리브덴(Mo) 및 지르코늄 규화물(ZrSi)로 구성될 수도 있다. Mo/ZrSi 스택은 일측 또는 양측에 몰리브덴 규화물(MoSi)로 캐핑될 수도 있다. 대안적인 일 예에서 윈도우(543, 544)는 폴리실리콘(pSi)으로 형성될 수도 있다. 폴리실리콘 필름의 일측 또는 양측 모두에는 실리콘 질화물(SiN) 층이 캐핑될 수도 있다. 다른 재료, 예를 들어 그래핀이 윈도우(543, 544) 내에서 사용되기에 적절할 수도 있다. 윈도우(543, 544)의 두께는 챔버(542) 내의 원하는 최대 압력에 의존하여 선택될 수도 있는데, 이것은 그 자체가 원하는 감쇠에 의존하여 선택될 수도 있다.
분기 방사선 빔(Ba)은 제 1 윈도우(543)를 통하여 대안적 감쇠 장치(540)에 진입하고, 제 2 윈도우(544)를 통해 감쇠 장치(540)에서 벗어나기 이전에 챔버(542) 내의 유체와의 상호작용을 통해 감소된다. 챔버(542)를 관통하는 통과에 의하여 야기되는 분기 방사선 빔(Ba)의 감쇠는 챔버(542) 내의 가스의 타입, 양 또는 압력에 의하여 변경될 수도 있다.
압력 센서, 가스 입구 및 가스 밸브는 제어기(CTA)와 통신하는 상태일 수도 있다. 제어기(CTA)는 챔버(542) 내에 원하는 압력을 획득하기 위하여 가스 입구(545) 및 가스 밸브(546)를 제어하도록 동작가능할 수도 있다. 챔버(542) 내의 원하는 압력은 대안적 감쇠 장치에 의하여 야기되는 원하는 분기 방사선 빔(Ba)의 감쇠를 획득하도록 선택될 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 챔버(542) 내의 원하는 압력은 챔버(542) 내의 압력을 선결정된 안전한 범위 내에서 유지하도록 선택될 수도 있다.
대안적 감쇠 장치의 대안적 실시예가 유사한 성분에는 유사한 참조 번호가 부여된 도 30b 에 도시된다. 도 30a 의 실시예, 윈도우(543, 544) 양자 모두는 그들의 길이에 따라서 분기 방사선 빔(Ba)의 전파의 방향에 수직이다. 이와 같이, 챔버(542)를 통과하는 분기 방사선 빔(Ba)의 경로는 분기 방사선 빔(Ba)이 챔버(542)에 진입하는 포지션에 무관하게 동일한 길이이다. 도 30b 에 도시되는 대안적인 예에서, 윈도우(543, 544)는 분기 방사선 빔(Ba)의 전파의 방향에 대하여 서로를 향해 각도를 이룬다. 이러한 방식으로, 분기 방사선 빔(Ba)이 하나의 포지션에서 챔버(542)에 진입하는 경우, 이것은 분기 방사선 빔(Ba)이 다른, 더 낮은 포지션(도 30b 의 y-방향에서)에서 진입하는 경우보다 더 짧은 거리를 여행할 것이다. 이를 고려하여, 분기 방사선 빔의 감쇠는 분기 방사선 빔(Ba)이 챔버(542)에 진입하는 포지션을 변경함으로써 변동될 수 있다. 더욱이, 이러한 배치구성은 광 빔의 단면에 걸쳐 세기 그레디언트를 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 세기 그레디언트는 조명 필드에 걸쳐 세기 변동을 정정하기 위하여 사용될 수도 있다.
다른 대안적 가스-기초 감쇠 장치(550)가 도 31 및 도 32 에서 개략적으로 도시된다. 우선 도 31 을 참조하면, 장치(550)는 분기 방사선 빔(Ba)이 통과하여 지나가는 튜브(551)를 포함한다. 분기 방사선 빔(Ba)을 감쇠시키는 역할을 하는 가스는 3 개의 밸브(553a-c)를 통해 가스 서플라이(552)로부터 튜브(551)를 따라서 이격되는 가스 입구(554a-c)로 공급된다. 3 개의 출구(555a-c)가 튜브(551)에 제공되고, 가스 출구는 연관된 가스 주입구(554a-c)에 대해 일반적으로 반대에 위치한다. 진공 펌프(556a-c)가 각각의 출구(555a-c)에 연결되고 가스를 배출부(557)로 펌핑하도록 구성된다.
감쇠 장치(550)는 차분 펌핑 섹션을 가지고, 이들 중 두 개(558)는 가스 입구(554a-c)의 상류에 제공되고 이들 중 두 개(559)는 가스 입구의 하류에 제공된다. 각각의 차분 펌핑 섹션(558, 559)은 부분적으로 벽(560)에 의하여 밀폐되는 튜브(551) 내의 볼륨을 포함한다. 벽(560)에는 분기 방사선 빔(Ba)이 통과하여 이동하는 개구가 각각 제공된다. 펌프(561)는 각각의 볼륨에 연결되고 가스를 해당 볼륨으로부터 펌핑하기 위하여 사용된다. 차분 펌핑 섹션(558, 559)은 감쇠 장치(550) 내의 압력 요동을 다른 장치로부터 격리시키도록 동작가능하다(예를 들어 이들을 리소그래피 장치로부터 격리시키기 위하여).
사용 시에, 감쇠 장치(550)에 의하여 제공되는 감쇠의 정도는 가스 밸브(553a-c)를 통과하어 지나가는 가스의 가스 유속을 변경함으로써 제어된다. 밸브(553a-c)는 제어기(CTA)에 의하여 제어될 수도 있다. 튜브(551) 내의 가스의 압력은 분기 방사선 빔(Ba)의 감쇠를 증가시키도록 증가될 수도 있고, 분기 방사선 빔의 감쇠를 감소시키도록 감소될 수도 있다. 감쇠는 진공 펌프(556a-c)를 사용하여 튜브(551)로부터 가스를 모두 제거함으로써 0% 까지 감소될 수도 있다. 가스에 의하여 제공되는 감쇠는 가스가 제공되는 튜브(551)의 길이에 의존할 것이고, 또한 사용되는 가스에 의존할 것이다. 예를 들어, EUV 방사선의 흡수는 수소 가스가 사용되는 경우 0.1% Pa/미터이다. 만일 감쇠 분기 방사선 빔(Ba)의 0 %와 20% 사이의 감쇠가 필요하고 가스가 10m의 튜브 길이에 걸쳐서 제공되면, 튜브 내의 수소 가스의 압력은 0 P 내지 20 Pa 사이에서 변경되어야 한다. 더 높은 흡수 계수를 가지는 가스, 예를 들어 아르곤(흡수율 0.034 Pa-1m-1), 질소(0.059 Pa-1m-1), 또는 제논(0.062 Pa-1m-1)이 사용된다면, 튜브(551)의 길이는 이에 상응하여 감소될 수도 있다. 예를 들어, 질소를 사용하면, 0 %와 20% 사이의 감쇠가 5m 길이의 튜브를 0-0.7 Pa의 압력 범위에서 사용함으로써 획득될 수도 있다.
감쇠 장치(550)의 응답 시간은 밸브(553a-c)의 속도, 진공 펌프(556a-c)의 펌핑 속도, 및 가스가 제공되는 튜브(551)의 부피에 의존할 것이다.
도 32 는 밸브(553a) 및 펌프(556a)의 일 실시예를 개략적으로 도시한다. 밸브(553a)는 액츄에이터(571)에 의하여 작동되는 배플(baffle; 570)을 포함한다. 배플(570)은 버퍼 볼륨(572) 및 튜브(551) 사이에 누설 밀봉을 형성한다. 버퍼 볼륨(572)은 가스 서플라이(552)를 사용하는 튜브(551) 내의 압력보다 더 높은 압력에서 유지된다. 액츄에이터(571)는 배플(570)을 이동시켜 출구(554a)를 버퍼 볼륨(572)으로부터 튜브(551)로 열고 닫는다. 배플(570)은 경량일 수도 있다(예를 들어 10g 이하 예를 들어 약 1g의 무게). 결과적으로 액츄에이터(571)는 배플(570)을 상대적으로 고 주파수(예를 들어 2 kHz가 넘는 주파수)에서 열고 닫을 수 있을 수도 있다.
진공 펌프(556a)는 가스가 펌프의 개구부에 진입하는 선형 속도 v로서 표현될 수도 있는 펌프 속도를 가진다. 응답 시간은 튜브(551)의 직경 D에 대략적으로 관련된다(응답 시간 T는 대략적으로 D/v임). 통상적 터보-분자 펌프에 대하여 v는 약 100m/s 이다. 만일 튜브(551)가 5cm의 직경 D를 가진다면, 이것은 약 0.5ms의 응답 시간 T를 제공한다. 이것은 약 2 kHz의 최대 주파수에 대응한다. 두 개 이상의 펌프(556a)가 가스 입구(554a) 근방에서 튜브(551) 주위에 제공될 수도 있다. 이것은 이루어지면 응답 주파수가 증가될 것이다.
일반적으로, 분기 방사선 빔(Ba)의 감쇠가 도 30a 및 도 30b 의 대안적 감쇠 장치를 사용하여 변경될 수도 있는 범위는, 도 28 및 도 29 의 감쇠 장치로 획득가능한 감쇠 조절의 범위보다 더 크다. 그러나, 감쇠가 조절될 수도 있는 속도는 더 느리다. 예를 들어, 감쇠를 감소시키기 위하여 챔버(542)로부터 가스가 비워질 수도 있다. 그러나, 이것은, 예를 들어 미러(530 내지 553)를 조절하기 위하여 요구되는 시간에 비하여 매우 긴 시간이 걸릴 수도 있다. 시간의 길이는 타겟 위치가 EUV 방사선을 수광하는 시간 기간보다 더 길 수도 있다(예를 들어 1 ms 보다 더 길다).
도 33 을 참조하면, 감쇠 장치가 거의-정상 입사각에서 분기 방사선 빔(Ba)의 경로에 배치되는 EUV 반사 멤브레인(580)에 의하여 제공되는 추가적인 다른 실시예가 도시된다. 멤브레인(580)은 위에서 설명된 윈도우(543, 544)와 유사하게 구성될 수도 있다. 멤브레인(580)은 구조 및 사용되는 재료에 의존하여 임의의 적합한 치수를 가질 수도 있다.
분기 방사선 빔(Ba)은 제 1 감쇠 장치(519)를 벗어나고 멤브레인(580) 상에 입사한다. 멤브레인(580)은 분기 방사선 빔(Ba)의 부분(581)이 감쇠기(515a)의 벽에 배치되는 방사선 덤프(582)를 향해 반사되게 하는, 분기 방사선 빔(Ba)의 입사각을 생성하도록 지향된다. 분기 방사선 빔(Ba)의 부분(553)은 멤브레인(580)을 통해서 투과된다. 반사되지 않는 분기 방사선 빔(Ba)의 부분은 멤브레인(580)에 의하여 흡수될 것이라는 것이 인정될 것이다. 분기 방사선 빔(Ba) 및 멤브레인(580)의 입사각은, 이전의 광학 요소(예를 들어 도 33 의 감쇠 장치(519))를 향한 반사 방사선을 실질적으로 회피하는 거의-수직 입사각일 수도 있다.
멤브레인(580)은 이것이 분기 방사선 빔(Ba)과 교차하지 않는 제 1 포지션(미도시)과 이것이 방사선 빔과 교차하는 제 2 포지션(도시된) 사이에서 이동될 수도 있다. 멤브레인의 포지션은 액츄에이터(미도시)를 사용하여 제어기(CTA)에 의하여 제어될 수도 있다. 따라서 제어기(CTA)는 멤브레인(580)을 사용하여 감쇠를 제공하는 것이 바람직한지 여부에 의존하여 제 1 포지션 및 제 2 포지션 사이를 선택한다.
도 33 에서, 멤브레인(580)은 감쇠기(15a) 내에서 감쇠 장치(519) 이후에(분기 방사선 빔(Ba)의 전파의 방향에 대하여) 배치된다. 그러나 다른 실시예들에서, 감쇠기(15a) 내의 감쇠 장치의 순서는 다를 수도 있다. 멤브레인(580)과 같은 복수 개의 멤브레인이 순서대로 제공되어 분기 방사선 빔(Ba)의 감쇠를 더욱 증가시킬 수도 있다는 것이 역시 인정될 것이다. 분기 방사선 빔과의 복수 개의 멤브레인의 교차는 제어기(CTA)에 의하여 제어될 수도 있다.
일 실시예에서, 멤브레인(580) 대신에 메쉬가 사용될 수도 있다. 일 실시예에서, 두 개 이상의 메쉬가 사용될 수도 있다. 메쉬는 멤브레인보다 더 높은 열부하를 견딜 수 있을 수도 있다.
실시예에서 감쇠기는 조명 시스템(IL)의 밀봉 구조의 개구(8)에 조절가능한 개구부를 포함할 수도 있다(도 2 를 참조한다). 조절가능한 개구부의 크기는 분기 방사선 빔(Ba)을 감쇠시키기 위하여 감소될 수도 있다. 이러한 실시예는 방사선의 원거리장 분포에 영향을 주지 않는다. 이것은 퓨필 평면 내의 방사선에 작은 영향만을 준다(방사선의 극들이 더 작아지지만 포지션을 바꾸지는 않을 것임).
감쇠기(15a-n)는 위에서 설명된 실시예 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 33 의 반사 멤브레인은 도 28 또는 도 29 의 감쇠 장치 및/또는 도 30a, 도 30b 의 감쇠 장치와 조합될 수도 있다. 실시예들의 다른 조합도 역시 가능하다.
도 1 과 연계하여 각각의 감쇠기(15a 내지 15n)가 각각의 분기 방사선 빔에 대하여 제공된다고 위에서 설명되지만, 다른 실시예들에서는 감쇠기는 분기 방사선 빔의 하나 또는 몇 개에 대해서만 제공될 수도 있다. 더 나아가, 하나의 감쇠기가 복수 개의 분기 방사선 빔에 대하여 제공될 수도 있다. 예를 들어, 비록 감쇠기(15a 내지 15n)가 분할기(19) 외에 배치되는 것으로 도시되지만, 다른 실시예들에서, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 감쇠기는 복수 개의 분기 방사선 빔을 감쇠시키기 위하여 분할기(19) 내에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 분기 방사선 빔(Bb-Bn) 모두를 함께 감쇠시키기 위하여, 감쇠기가 제 1 분기 방사선 빔(Ba)의 분기 직후에 제공될 수도 있다. 감쇠기의 임의의 조합 또는 구성이 제공될 수도 있다.
일반적으로 위에서 설명되는 바와 같은 감쇠기는 기판 이전에 리소그래피 시스템 내의 다른 곳에 포지셔닝될 수도 있다. 예를 들어, 도 2 를 참조하여, 감쇠기는 조명 시스템(IL) 내에 포지셔닝될 수도 있다.
본 발명의 실시예가 단일 자유 전자 레이저(FEL)의 문맥에서 설명되었으나, 임의의 개수의 자유 전자 레이저(FEL)가 사용될 수도 있다는 것이 인정되어야 한다. 예를 들어, 두 개의 자유 전자 레이저가 EUV 방사선을 복수 개의 리소그래피 장치로 제공하도록 배치될 수도 있다. 이것은 어느 정도의 리던던시를 허용하기 위한 것이다. 이것은 하나의 자유 전자 레이저가, 다른 자유 전자 레이저가 보수되는 중이거나 유지보수되는 경우에 사용되게 할 수도 있다.
비록 리소그래피 시스템(LS)의 설명된 실시예가 8 개의 리소그래피 장치에 대응하지만, 리소그래피 시스템(LS)은 임의의 개수의 리소그래피 장치를 포함할 수도 있다. 리소그래피 시스템(LS)을 형성하는 리소그래피 장치의 개수는, 예를 들어 자유 전자 레이저로부터 출력되는 방사선의 양 및 빔 분할 장치(19)에서 손실되는 방사선의 양에 의존할 수도 있다. 리소그래피 시스템(LS)을 형성하는 리소그래피 장치의 개수는 추가적으로 또는 대안적으로 리소그래피 시스템(LS)의 레이아웃 및/또는 복수 개의 리소그래피 시스템(LS)의 레이아웃에 의존할 수도 있다.
리소그래피 시스템(LS)의 실시예 하나 이상의 마스크 검사 장치(MIA) 및/또는 하나 이상의 에리얼(Aerial) 검사 측정 시스템(AIMS)을 더 포함할 수도 있다. 몇 몇 실시예들에서, 리소그래피 시스템(LS)은 어느 정도의 리던던시를 허용하기 위한 두 개의 마스크 검사 장치를 포함할 수도 있다. 이것은 하나의 마스크 검사 장치가, 다른 마스크 검사 장치가 보수되는 중이거나 유지보수되는 경우에 사용되게 할 수도 있다. 따라서, 하나의 마스크 검사 장치는 언제나 이용가능하다. 마스크 검사 장치는 리소그래피 장치보다 더 낮은 파워의 방사선 빔을 사용할 수도 있다. 더 나아가, 본 명세서에서 설명되는 타입의 자유 전자 레이저(FEL)에 의하여 생성되는 방사선이 리소그래피 또는 리소그래피 관련 적용예가 아닌 적용예에 대하여 사용될 수도 있다는 것이 인정될 것이다.
"상대론적 전자"라는 용어는 상대론적 에너지를 가지는 전자를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 전자는, 이것의 운동 에너지가 이것의 정지 질량 에너지(자연 단위에서는 511 keV)에 비견되거나 이보다 더 큰 경우에 상대론적 에너지를 가진다고 간주될 수도 있다. 실무상, 자유 전자 레이저의 일부를 형성하는 입자 가속기는 전자를 자신의 정지 질량 에너지보다 훨씬 더 큰 에너지로 가속할 수도 있다. 예를 들어 입자 가속기는 전자를 10 MeV, 100 MeV, 1 GeV 보다 더 큰 또는 그보다 더 큰 에너지로 가속할 수도 있다.
본 발명의 실시예는 EUV 방사선 빔을 출력하는 자유 전자 레이저(FEL)의 문맥에서 설명되었다. 그러나 자유 전자 레이저(FEL)는 임의의 파장을 가지는 방사선을 출력하도록 구성될 수도 있다. 그러므로 몇 몇 본 발명의 실시예는 EUV 방사선 빔이 아닌 방사선 빔을 출력하는 자유 전자를 포함할 수도 있다.
"EUV 방사선"이라는 용어는 4-20 nm의 범위 내의, 예를 들어 13 - 14 nm의 범위 내의 파장을 가지는 전자기 방사선을 망라하는 것을 간주될 수도 있다. EUV 방사선은 10 nm 미만의, 예를 들어 4-10 nm의 범위 내의, 예컨대 6.7 nm 또는 6.8 nm의 파장을 가질 수도 있다.
리소그래피 장치(LAa-LAn)는 IC의 제조에 사용될 수도 있다. 본 명세서에서 설명되는 대안적으로는, 리소그래피 장치(LAa-LAn)는 다른 적용예를 가질 수도 있다. 가능한 다른 적용예는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory))용 가이드 및 검출 패턴(guidance and detection pattern), 평판 디스플레이, LCD(Liquid Crystal Display), 박막 자기 헤드 등의 제조를 포함한다.
다른 실시예는 서로 조합될 수도 있다. 실시예들의 피쳐는 다른 실시예의 피쳐와 조합될 수도 있다.
비록 본 발명의 특정한 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 위의 설명은 한정적인 것이 아니라 예시적인 것이 의도된다. 따라서, 다음 진술되는 청구항의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 설명된 바와 같은 본 발명에 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims (202)

  1. 리소그래피 기판의 패터닝 방법으로서,
    EUV 방사선을 생성하기 위하여 자유 전자 레이저를 사용하는 단계;
    상기 EUV 방사선을 리소그래피 기판 상에 투영하는 리소그래피 장치로 상기 EUV 방사선을 전달하는 단계; 및
    상기 자유 전자 레이저를 모니터링하고 모니터링에 상응하여 상기 자유 전자 레이저의 동작을 조절하도록, 피드백-기초 제어 루프를 사용하여 상기 리소그래피 기판에 전달된 EUV 방사선의 파워의 요동을 감소시키는 단계를 포함하는, 리소그래피 기판의 패터닝 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드백-기초 제어 루프는 상기 자유 전자 레이저에 의하여 출력된 EUV 방사선의 파워를 모니터링하는, 리소그래피 기판의 패터닝 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 피드백-기초 제어 루프는 상기 자유 전자 레이저에 의하여 출력되는 EUV 방사선의 파워에 상관되는 파라미터를 모니터링하는, 리소그래피 기판의 패터닝 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 피드백-기초 제어 루프는 상기 자유 전자 레이저에 있는 전자의 유동을 모니터링하는, 리소그래피 기판의 패터닝 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 피드백-기초 제어 루프는 상기 자유 전자 레이저에 의하여 사용되는 전자를 생성하도록 사용되는 레이저의 파워를 모니터링하는, 리소그래피 기판의 패터닝 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피드백-기초 제어 루프는 10 kHZ 이상의 주파수에서 동작하는, 리소그래피 기판의 패터닝 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치로 전달된 EUV 방사선의 파워를 더욱 제어하기 위하여, 상기 자유 전자 레이저에 의하여 출력된 EUV 방사선에 가변 감쇠를 적용하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 기판의 패터닝 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치는 상기 EUV 방사선을 수광하는 복수 개의 리소그래피 장치 중 하나인, 리소그래피 기판의 패터닝 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 EUV 방사선의 가변 감쇠는 각각의 리소그래피 장치에 대하여 독립적으로 제어가능한, 리소그래피 기판의 패터닝 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가변 감쇠는 제 2 피드백-기초 제어 루프에 의하여 제어되는, 리소그래피 기판의 패터닝 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 피드백-기초 제어 루프는 1 kHz 이하의 주파수에서 동작하는, 리소그래피 기판의 패터닝 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 피드백-기초 제어 루프는 상기 리소그래피 장치 내에 위치된 센서에 의하여 측정되는 바와 같은 EUV 방사선 세기를 사용하고, 상기 센서는 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템 이전에 위치되는, 리소그래피 기판의 패터닝 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 피드백-기초 제어 루프는 상기 리소그래피 장치 내에 위치된 센서에 의하여 측정되는 바와 같은 EUV 방사선 세기를 사용하고, 상기 센서는 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템 이후에 위치되는, 리소그래피 기판의 패터닝 방법.
  14. 자유 전자 레이저에 의한 생성에 후속하여 리소그래피 장치에 의하여 리소그래피 기판 상의 타겟 위치로 전달되는 EUV 방사선의 선량을 제어하는 방법으로서,
    타겟 위치에 입사하는 EUV 방사선의 세기를 조절하기 위하여 제 1 피드백-기초 제어 루프 및 제 2 피드백-기초 제어 루프를 사용하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 피드백-기초 제어 루프는 상기 제 2 피드백-기초 제어 루프보다 고속 응답을 가지는, EUV 방사선의 선량 제어 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 피드백-기초 제어 루프는 상기 리소그래피 장치와 연관되는, EUV 방사선의 선량 제어 방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 피드백-기초 제어 루프는 상기 자유 전자 레이저와 연관되는, EUV 방사선의 선량 제어 방법.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치에 의하여 전달되는 EUV 방사선의 세기는 기판 지지 테이블에 위치되는 센서를 사용하여 모니터링되는, EUV 방사선의 선량 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 세기는 상기 리소그래피 장치에 의한 타겟 위치의 노광 사이에 측정되는, EUV 방사선의 선량 제어 방법.
  19. 자유 전자 레이저를 사용한 EUV의 생성을 제어하는 방법으로서,
    상기 자유 전자 레이저에 의하여 출력되는 EUV 방사선의 파워를 모니터링하는 단계; 및
    피드백-기초 제어 루프를 사용하여 EUV 방사선의 파워를 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 EUV 방사선의 파워는 상기 EUV 방사선의 실질적으로 일정한 파장을 유지하는 동안 조절되는, EUV 생성 제어 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    리소그래피 기판을 패터닝하기 위하여 상기 EUV 방사선은 복수 개의 리소그래피 장치에 의하여 사용되는, EUV 생성 제어 방법.
  21. 리소그래피 시스템으로서,
    EUV 방사선을 생성하도록 구성되는 자유 전자 레이저; 및
    상기 EUV 방사선을 리소그래피 기판 상에 투영하도록 구성되는 리소그래피 장치를 포함하고, 상기 리소그래피 장치는,
    상기 자유 전자 레이저에 의하여 출력된 EUV 방사선을 모니터링하도록 구성되는 센서를 포함하는 피드백-기초 제어 루프; 및
    상기 센서로부터 출력을 수신하고 상기 출력에 상응하여 상기 자유 전자 레이저를 조절하도록 구성되는 제어기를 더 포함하는, 리소그래피 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 자유 전자 레이저에 의하여 출력되는 EUV 방사선의 파워를 모니터링하도록 구성되는, 리소그래피 시스템.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 자유 전자 레이저에 의하여 출력되는 EUV 방사선의 파워에 상관되는 파라미터를 모니터링하도록 구성되는, 리소그래피 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 자유 전자 레이저 내의 전자의 유동을 모니터링하도록 구성되는, 리소그래피 시스템.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 전자 자유 전자 레이저에 의하여 사용되는 전자를 생성하도록 사용되는 레이저의 파워를 모니터링하도록 구성되는, 리소그래피 시스템.
  26. 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피드백-기초 제어 루프는 10 kHZ 이상의 주파수에서 동작하도록 구성되는, 리소그래피 시스템.
  27. 제 21 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치로 전달된 EUV 방사선의 파워를 더욱 제어하기 위하여, 상기 자유 전자 레이저에 의하여 출력된 EUV 방사선에 가변 감쇠를 적용하도록 구성되는 감쇠기를 더 포함하는, 리소그래피 시스템.
  28. 제 21 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치는 상기 EUV 방사선을 수광하는 복수 개의 리소그래피 장치 중 하나인, 리소그래피 시스템.
  29. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
    각각의 리소그래피 장치에 대하여 감쇠기가 제공되고, 상기 감쇠기는 각각의 리소그래피 장치에 대하여 독립적으로 제어가능한, 리소그래피 시스템.
  30. 제 21 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가변 감쇠는 제 2 피드백-기초 제어 루프에 의하여 제어되는, 리소그래피 시스템.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 2 피드백-기초 제어 루프는 1 kHz 이하의 주파수에서 동작하는, 리소그래피 시스템.
  32. 제 30 항 또는 제 31 항에 있어서,
    상기 제 2 피드백-기초 제어 루프는 상기 리소그래피 장치 내의 EUV 방사선 세기를 측정하도록 구성되는 센서를 포함하는, 리소그래피 시스템.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템 이전에 위치되는, 리소그래피 시스템.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템 이후에 위치되는, 리소그래피 시스템.
  35. 자유 전자 레이저에 의한 생성에 후속하여 리소그래피 장치에 의하여 리소그래피 기판 상의 타겟 위치로 전달되는 EUV 방사선의 선량을 제어하는 장치로서,
    타겟 위치에 입사하는 EUV 방사선의 세기를 조절하도록 동작가능한 제 1 피드백-기초 제어 루프 및 제 2 피드백-기초 제어 루프를 포함하고,
    상기 제 1 피드백-기초 제어 루프는 상기 제 2 피드백-기초 제어 루프보다 고속 응답을 가지는, EUV 방사선의 선량 제어 장치.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 제 2 피드백-기초 제어 루프는 상기 리소그래피 장치와 연관되는, EUV 방사선의 선량 제어 장치.
  37. 제 35 항 또는 제 36 항에 있어서,
    상기 제 1 피드백-기초 제어 루프는 상기 자유 전자 레이저와 연관되는, EUV 방사선의 선량 제어 장치.
  38. 제 35 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치는 기판 지지 테이블에 위치되는 센서를 포함하고,
    상기 센서는 상기 리소그래피 장치에 의하여 전달된 EUV 방사선의 세기를 모니터링하도록 구성되는, EUV 방사선의 선량 제어 장치.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 세기는 상기 리소그래피 장치에 의한 타겟 위치의 노광 사이에 측정되는, EUV 방사선의 선량 제어 장치.
  40. 제 35 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
    리소그래피 기판을 패터닝하기 위하여 상기 EUV 방사선은 복수 개의 리소그래피 장치에 의하여 사용되는, EUV 생성 제어 장치.
  41. 자유 전자 레이저용 인젝터로서,
    광음극;
    펄스형 방사선 빔을 방출하고, 펄스형 방사선 빔을 상기 광음극에 입사하게 지향시켜서 상기 광음극이 상기 인젝터로부터 출력된 전자 다발의 빔을 방출하게 하도록 동작가능한 방사원으로서, 각각의 전자 다발은 방사선 빔의 펄스에 대응하는, 방사원; 및
    상기 방사선 빔의 적어도 하나의 펄스가 상기 인젝터로부터 출력된 전자 빔 내에 연관된 전자 다발을 실질적으로 가지지 않게 하도록, 상기 전자 빔을 인터럽트하도록 동작가능한 제어 장치를 포함하는, 자유 전자 레이저용 인젝터.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 전자 빔을 주기적으로 인터럽트하도록 동작가능한, 자유 전자 레이저용 인젝터.
  43. 제 41 항 또는 제 42 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 방사선 빔의 단일 펄스가 상기 인젝터로부터 출력된 전자 빔 내에 연관된 전자 다발을 실질적으로 가지지 않게 하도록, 상기 전자 빔을 인터럽트하도록 동작가능한, 자유 전자 레이저용 인젝터.
  44. 제 41 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 방사선 빔의 적어도 하나의 펄스가 광음극에 입사하는 것을 실질적으로 방지하여, 상기 광음극으로부터의 상기 전자 다발의 방출을 인터럽트하도록 동작가능한, 자유 전자 레이저용 인젝터.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 제어 장치는:
    상기 방사선 빔의 경로에서 상기 방사선 빔이 광음극에 입사하기 이전에 배치되는 포켈스 셀(Pockels cell)로서, 상기 포켈스 셀은 상기 포켈스 셀이 자신의 편광 상태를 변경하지 않고 상기 방사선 빔을 투과하도록 구성되는 제 1 동작 모드와 상기 포켈스 셀이 상기 방사선 빔을 투과하고 상기 포켈스 셀의 편광 상태를 회전시키도록 구성되는 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭가능한, 포켈스 셀; 및
    상기 방사선 빔의 경로에서 포켈스 셀과 광음극 사이에 배치되는 편광판으로서, 상기 편광판은 소정의 편광 상태를 가지는 방사선만을 투과하도록 구성되는, 편광판을 포함하는, 자유 전자 레이저용 인젝터.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 포켈스 셀은 전기-광학 결정, 전극쌍 및 전압원을 포함하고,
    상기 전압원은 전극들 사이에 전위차를 생성하여 제 1 동작 모드로부터 제 2 동작 모드로 상기 포켈스 셀을 스위칭하도록 동작가능한, 자유 전자 레이저용 인젝터.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 포켈스 셀은 복수 개의 전극쌍 및 복수 개의 전압원을 포함하고,
    복수 개의 전압원 각각은 복수 개의 전극쌍 중 하나 사이에 전위차를 생성하여 제 1 동작 모드로부터 제 2 동작 모드로 상기 포켈스 셀을 스위칭하는, 자유 전자 레이저용 인젝터.
  48. 제 45 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포켈스 셀은 제 2 동작 모드에 있는 경우 상기 방사선 빔의 편광 상태를 90° 만큼 회전시키도록 구성되는, 자유 전자 레이저용 인젝터.
  49. 제 45 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는:
    상기 방사선 빔의 경로에서 상기 방사선 빔이 광음극에 입사하기 이전에 배치되는 복수 개의 포켈스 셀을 포함하고,
    각각의 포켈스 셀은 상기 포켈스 셀이 자신의 편광 상태를 변경하지 않고 상기 방사선 빔을 투과하도록 구성되는 제 1 동작 모드와 상기 포켈스 셀이 상기 방사선 빔을 투과하고 상기 포켈스 셀의 편광 상태를 90° 미만만큼 회전시키도록 구성되는 제 2 동작 모드 사이에서 스위칭가능하며,
    복수 개의 포커스 셀은, 복수 개의 포켈스 셀 각각이 제 2 동작 모드에 있는 경우 상기 방사선 빔의 편광 상태의 90°의 결합 회전(combined rotation)을 적용하도록 구성되는, 자유 전자 레이저용 인젝터.
  50. 제 45 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편광판은, 상기 방사선 빔이 포켈스 셀에 입사하기 이전에 상기 방사선 빔의 편광 상태를 가지는 방사선만을 투과하도록 구성되는, 자유 전자 레이저용 인젝터.
  51. 제 48 항에 있어서,
    상기 자유 전자 레이저용 인젝터는 제 2 동작 모드에 있는 경우 상기 방사선 빔의 편광 상태를 90° 만큼 회전시키도록 구성되는 제 2 포켈스 셀을 더 포함하는, 자유 전자 레이저용 인젝터.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 편광판은, 상기 방사선 빔이 포켈스 셀에 입사하기 이전에 상기 방사선 빔의 편광 상태에 직교하는 편광 상태를 가지는 방사선만을 투과하도록 구성되는, 자유 전자 레이저용 인젝터.
  53. 제 41 항 내지 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 전자 빔으로부터 적어도 하나의 전자 다발을 편향시켜, 상기 인젝터로부터 출력되는 전자 빔을 인터럽트하도록 구성되는, 자유 전자 레이저용 인젝터.
  54. 제 53 항에 있어서,
    상기 제어 장치는:
    상기 전자 빔의 궤적의 양측에 배치되는 도전판의 쌍; 및
    도전판들 사이에 전위차를 생성하여 도전판들 사이에 전기장을 생성하도록 동작가능한 전압원으로서, 상기 전기장은 상기 전자 빔 밖으로 전자 다발을 편향시키기에 충분한, 전압원을 포함하는, 자유 전자 레이저용 인젝터.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 자유 전자 레이저용 인젝터는, 상기 전자 빔 밖으로 편향되는 전자 다발을 수광하도록 배치되는 빔 덤프(beam dump)를 더 포함하는, 자유 전자 레이저용 인젝터.
  56. 자유 전자 레이저로서,
    제 41 항 내지 제 55 항 중 어느 한 항에 의한 인젝터;
    상기 인젝터로부터 출력된 전자 빔을 가속하도록 동작가능한 입자 가속기;
    자유 전자 레이저 방사선 빔의 방출을 자극하도록, 가속된 전자 빔을 주기적 경로를 따라 유도하도록 동작가능한 언듈레이터(undulator)를 포함하고,
    상기 자유 전자 레이저 방사선 빔은 펄스열을 포함하며, 각각의 펄스는 상기 전자 빔의 전자 다발에 대응하는, 자유 전자 레이저.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 인젝터의 제어 장치는, 상기 인젝터로부터 출력되는 전자 빔을 인터럽트하여 자유 전자 레이저 방사선 빔의 펄스를 인터럽트하도록 동작가능한, 자유 전자 레이저.
  58. 제 57 항에 있어서,
    주어진 시간 기간 안에 발생하는 상기 자유 전자 레이저 방사선 빔의 펄스들의 개수를 제어하도록, 상기 인젝터의 제어 장치를 제어하도록 동작가능한 제어기를 더 포함하는, 자유 전자 레이저.
  59. 제 56 항 내지 제 58 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 언듈레이터는 EUV 자유 전자 레이저 방사선 빔의 방출을 자극하도록 동작가능한, 자유 전자 레이저.
  60. 제 59 항에 있어서,
    상기 방사선 빔의 세기를 모니터링하고 상기 제어기로 신호를 출력하여, 피드백-기초 제어 루프를 제공하도록 구성되는 센서를 더 포함하는, 자유 전자 레이저.
  61. 리소그래피 시스템으로서,
    제 56 항 내지 제 519 항 중 어느 한 항의 자유 전자 레이저를 포함하는 방사원; 및
    리소그래피 장치를 포함하는, 리소그래피 시스템.
  62. 제 61 항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치는 상기 방사원의 자유 전자 레이저로부터 출력되는 상기 자유 전자 레이저 방사선 빔의 적어도 일부를 포함하는 방사선 빔을 수광하도록 배치되고, 상기 리소그래피 장치는:
    상기 방사원으로부터 수광된 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성되는 조명 시스템;
    패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지 구조로서, 상기 패터닝 디바이스는 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 방사선 빔을 형성할 수 있는, 지지 구조;
    기판을 홀딩하도록 구성되는 기판 테이블; 및
    상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟 위치에 투영하도록 구성되는 투영 시스템을 포함하는, 리소그래피 시스템.
  63. 제 62 항에 있어서,
    상기 인젝터의 제어 장치는 상기 인젝터로부터 출력되는 전자 빔을 인터럽트하여, 자유 전자 레이저 방사선 빔의 펄스를 인터럽트하고, 상기 리소그래피 장치에 의하여 수광되는 방사선 빔의 펄스를 인터럽트하며, 상기 기판의 타겟 위치에 투영되는 패터닝된 방사선 빔의 펄스를 인터럽트하도록 동작가능한, 리소그래피 시스템.
  64. 제 63 항에 있어서,
    상기 리소그래피 시스템은 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는, 노광 시간 기간 안에 상기 기판의 타겟 위치에 의하여 수광되는 패터닝된 방사선 빔의 펄스들의 개수를 제어하기 위하여 상기 인젝터의 제어 장치를 제어하여, 상기 노광 시간 기간 안에 상기 기판의 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사션량을 제어하도록 동작가능한, 리소그래피 시스템.
  65. 자유 전자 레이저로서,
    복수 개의 자석을 포함하는 언듈레이터로서, 주기적 자기장을 생성하고, 상대론적 전자가 상기 언듈레이터 내의 방사선과 상호작용하여 코히어런트 방사선의 방출을 자극하도록, 상기 언듈레이터의 중심축 주위의 주기적 경로를 따라 상기 상대론적 전자를 유도하도록 구성되는, 언듈레이터; 및
    수신된 신호에 응답하여, 상기 방사선의 조도 및/또는 편광이 변경되도록 상기 언듈레이터의 파라미터를 변경하도록 구성되는 조절 메커니즘을 포함하는, 자유 전자 레이저.
  66. 제 65 항에 있어서,
    방출된 방사선의 조도를 결정하고 상기 조도를 표시하는 신호를 상기 조절 메커니즘으로 송신하도록 구성되는 방사선 센서를 더 포함하는, 자유 전자 레이저.
  67. 제 65 항 또는 제 66 항에 있어서,
    상기 언듈레이터는 테이퍼링되는, 자유 전자 레이저.
  68. 제 65 항 내지 제 67 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조절 메커니즘은 상기 언듈레이터의 중심축에서의 자기장 세기 또는 중심축 근처의 자기장 세기를 변경하도록 구성되는, 자유 전자 레이저.
  69. 제 68 항에 있어서,
    상기 언듈레이터의 중심축에서의 자기장 세기 또는 중심측 근처의 자기장 세기는, 상기 자석 중 하나 이상을 상기 언듈레이터의 중심축을 향하여 또는 중심축과 멀어지게 이동시킴으로써 변경되는, 자유 전자 레이저.
  70. 제 69 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 자석은, 상기 방사선의 편광이 바뀌지 않고 남도록 상기 언듈레이터의 중심축에 상대적으로 이동되는, 자유 전자 레이저.
  71. 제 68 항 내지 제 70 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 언듈레이터의 중심축에서의 또는 중심축 근처의 자기장 세기는 상기 자석에 의하여 생성되는 자기장을 변경시킴으로써 변경되는, 자유 전자 레이저.
  72. 제 65 항 내지 제 71 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조절 메커니즘은 상기 언듈레이터의 주기를 변경하도록 구성되는, 자유 전자 레이저.
  73. 제 65 항 내지 제 72 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주기적 경로는 나선형 섹션을 포함하는, 자유 전자 레이저.
  74. 제 73 항에 있어서,
    상기 자유 전자 레이저는,
    상대론적 전자의 소스와 언듈레이터 사이에 배치되는 제 1 편향 자석을 더 포함하고, 상기 상대론적 전자는:
    전자가 상기 언듈레이터 내의 방사선과 상호작용하여 코히어런트 방사선의 방출을 자극하도록, 전자가 상기 언듈레이터에 의하여 주기적 경로를 따라 유도되는 오프 상태(off state); 또는
    전자가 상기 언듈레이터 내의 방사선으로부터 디커플링되고 코히어런트 방사선의 방출이 실질적으로 자극되지 않도록, 전자가 다른 경로를 통해 상기 언듈레이터를 통과하여 유도되는 온 상태(on state)에 있을 수 있는, 자유 전자 레이저.
  75. 제 74 항에 있어서,
    상기 자유 전자 레이저는,
    상기 언듈레이터의 하류에 배치되는 제 2 편향 자석으로서, 상기 제 1 편향 자석이 온 상태에 있는 경우 상기 제 2 편향 자석을 탈출하는 전자가, 상기 제 1 편향 자석이 오프 상태에 있는 경우 상기 제 2 편향 자석을 탈출하는 전자와 실질적으로 동일한 궤적에 추종하도록, 상기 제 1 편향 자석의 작용을 보상하도록 배치되는, 제 2 편향 자석을 더 포함하는, 자유 전자 레이저.
  76. 제 65 항 내지 제 75 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자유 전자 레이저는,
    전자를 감속시키도록 구성되는 감속 메커니즘; 및
    전자를 흡수하도록 구성되는 빔 덤프를 더 포함하고,
    상기 감속 메커니즘은, 상기 빔 덤프에 진입하기 이전에 상기 언듈레이터를 벗어난 전자의 에너지를 감소시키도록 동작가능한, 자유 전자 레이저.
  77. 제 76 항에 있어서,
    상기 자유 전자 레이저는, 선형 가속기를 포함하는 상대론적 전자의 소스를 더 포함하고,
    상기 감속 메커니즘은 상기 언듈레이터를 벗어난 전자를 감속시키도록 상기 선형 가속기를 사용하는, 자유 전자 레이저.
  78. 제 76 항 또는 제 77 항에 있어서,
    상기 감속 메커니즘의 적어도 일부는 상대론적 전자의 소스와 분리되는, 자유 전자 레이저.
  79. 제 78 항에 있어서,
    상기 감속 메커니즘은 싱크로트론 또는 사이클로트론과 같은 능동 감속 메커니즘을 포함하는, 자유 전자 레이저.
  80. 제 78 항 또는 제 79 항에 있어서,
    상기 감속 메커니즘은 전자가 통과하는 거친 내표면이 있는 도전성 도관(conduit)과 같은 수동 감속 메커니즘을 포함하는, 자유 전자 레이저.
  81. 제 65 항 내지 제 80 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 언듈레이터는, 패터닝 디바이스에 입사하는 방사선이 원하는 편광을 가지도록, 상기 자유 전자 레이저와 상기 패터닝 디바이스 사이에 배치되는 미러에 의존하여 상기 방출된 방사선의 편광이 선택되도록 구성되는, 자유 전자 레이저.
  82. 제 65 항 내지 제 81 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조절 메커니즘은:
    상기 방사선을 적어도 두 개의 성분으로 분할하는 것;
    상기 적어도 두 개의 성분을 상이한 광로를 따라 유도하는 것; 및
    상기 적어도 두 개의 성분을 결합하는 것에 의하여 상기 방사선의 편광을 변경시키도록 구성되고,
    상기 광로 중 하나는 상기 광로를 추종하는 성분의 편광 벡터가 회전되도록 복수 개의 반사(reflection)를 포함하는, 자유 전자 레이저.
  83. 제 65 항 내지 제 82 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 언듈레이터는 나선형 언듈레이터를 포함하고,
    상기 조절 메커니즘은, 상기 나선형 언듈레이터의 적어도 일부의 주기적 자석 구조를 다른 부분에 상대적으로 조절함으로써 상기 방사선의 편광을 변경하도록 구성되는, 자유 전자 레이저.
  84. 제 65 항 내지 제 83 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 언듈레이터는 평면형 언듈레이터를 포함하고,
    상기 조절 메커니즘은, 제 1 선형 분극 성분과 제 2 선형 분극 성분의 비율이 변경되도록 상기 언듈레이터의 적어도 하나의 섹션의 테이퍼링을 변경함으로써 상기 방사선의 편광을 변경하도록 구성되는, 자유 전자 레이저.
  85. 제 65 항 내지 제 84 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조절 메커니즘은, 원하는 편광 상태를 증폭시키기 위하여, 상기 평면형 언듈레이터 섹션의 적어도 하나의 섹션을 상기 언듈레이터 내에 도입함으로써 상기 방사선의 편광을 변경하도록 구성되는, 자유 전자 레이저.
  86. 제 65 항 내지 제 85 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상대론적 전자를 생성하도록 동작가능한 전자 소스를 더 포함하는, 자유 전자 레이저.
  87. 자유 전자 레이저를 포함하는 방사선 시스템으로서,
    상기 자유 전자 레이저는:
    상대론적 전자를 생성하도록 동작가능한 전자 소스; 및
    복수 개의 자석을 포함하는 언듈레이터로서, 주기적 자기장을 생성하고, 상대론적 전자가 상기 언듈레이터 내의 방사선과 상호작용하여 코히어런트 방사선의 방출을 자극하도록, 상기 언듈레이터의 중심축 주위의 주기적 경로를 따라 상기 상대론적 전자를 유도하도록 구성되는, 언듈레이터를 포함하고,
    상기 언듈레이터는, 수신된 신호에 응답하여, 상기 방사선의 조도 및/또는 편광이 변경되도록 상기 방사선 시스템의 파라미터를 변경하도록 동작가능한 조절 메커니즘을 포함하는, 방사선 시스템.
  88. 제 87 항에 있어서,
    상기 파라미터는 상기 자유 전자 레이저의 파라미터인, 방사선 시스템.
  89. 리소그래피 시스템으로서,
    제 87 항 또는 제 88 항의 방사선 시스템 및/또는 제 65 항 내지 제 86 항 중 어느 한 항의 자유 전자 레이저; 및
    리소그래피 장치를 포함하는, 리소그래피 시스템.
  90. 방사선을 생성하는 방법으로서,
    상대론적 전자의 빔이 방사선 빔을 방출하도록, 상기 상대론적 전자의 빔을 주기적으로 변동하는 경로를 따라 유도하기 위하여 언듈레이터를 사용하는 단계; 및
    수신된 신호에 응답하여, 주기적 자기장 및 방사선 빔의 조도를 변경하도록 상기 언듈레이터의 파라미터를 변경하는 단계를 포함하는, 방사선 생성 방법.
  91. 자유 전자 레이저로서,
    상대론적 전자의 복수 개의 다발을 포함하는 전자 빔을 생성하기 위한 전자 소스;
    상기 전자 빔을 수광하고, 상기 전자 빔이 상기 언듈레이터 내의 방사선과 상호작용하여 방사선의 방출을 자극하고 방사선 빔을 제공하도록, 상기 전자 빔을 주기적 경로를 따라 유도하도록 배치되는 언듈레이터; 및
    조절형 압축기(adjustable compressor)로서, (i) 상기 전자 빔이 상기 언듈레이터에 진입하기 이전의, 상기 전자 빔의 전파의 방향에 따른 복수 개의 전자 다발 중 하나 이상의 전하 밀도 분포; 또는 (ii) 상기 전자 빔이 상기 언듈레이터에 진입하기 이전의, 복수 개의 전자 다발 중 하나 이상의 평균 에너지 중 적어도 하나를 제어하도록 동작가능한, 조절형 압축기를 포함하는, 자유 전자 레이저.
  92. 제 91 항에 있어서,
    상기 조절형 압축기는, (a) 복수 개의 전자 다발 중 하나 이상의 처핑(chirp); 또는 (b) 복수 개의 전자 다발 중 하나 이상 내의 전자의 평균 에너지 중 적어도 하나를 제어하도록 배치되는 조절 메커니즘을 포함하는, 자유 전자 레이저.
  93. 제 92 항에 있어서,
    상기 조절 메커니즘은 공진 공동(resonant cavity)을 포함하는, 자유 전자 레이저.
  94. 제 93 항에 있어서,
    상기 공진 공동은, 상기 전자 빔에 대한 상기 공진 공동의 위상이 실질적으로 일정하게 유지되도록 구성되고,
    상기 위상은, 상기 공동 내의 전기장이 상기 공진 공동을 통과하는 전자 빔의 각각의 다발의 중심에 있는 전자에 대하여 실질적으로 제로가 되게 하는, 자유 전자 레이저.
  95. 제 93 항에 있어서,
    상기 공진 공동은, 상기 전자 빔에 대한 상기 공진 공동의 위상이 실질적으로 일정하게 유지되도록 구성되고,
    상기 위상은, 상기 공동 내의 전기장이 상기 공진 공동을 통과하는 전자 빔의 각각의 다발의 중심에 있는 전자에 대하여 실질적으로 최대값 또는 최소값을 가지게 하는, 자유 전자 레이저.
  96. 제 93 항 내지 제 95 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공진 공동은 일반적으로 도전성 공진 공동인, 자유 전자 레이저.
  97. 제 91 항에 있어서,
    상기 조절형 압축기는,
    상기 조절 메커니즘의 하류에 배치되고, 복수 개의 전자 다발 중 하나 이상을 상기 전자 빔의 전파 방향에 따라 압축하도록 구성되는 자기적 압축기를 더 포함하고,
    상기 압축은 상기 전자 빔이 자기적 압축기에 진입할 때의 상기 전자 빔의 처핑에 의존하는, 자유 전자 레이저.
  98. 제 91 항 내지 제 97 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 소스는 다발형(bunched) 전자 빔을 생성하기 위한 메커니즘 및 상기 다발형 전자 빔을 가속하도록 동작가능한 선형 가속기를 포함하고,
    상기 선형 가속기는 복수 개의 무선 주파수 공동을 포함하며,
    상기 조절형 압축기는 상기 선형 가속기와 별개인, 자유 전자 레이저.
  99. 제 92 항을 직간접적으로 인용하는 제 98 항에 있어서,
    상기 조절 메커니즘은 다발형 전자 빔을 생성하기 위한 상기 메커니즘의 하류와 상기 선형 가속기의 상류에 배치되는, 자유 전자 레이저.
  100. 제 91 항 내지 제 99 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자유 전자 레이저는,
    제어기; 및
    상기 방사선 빔의 파워를 표시하거나 상기 방사선 빔에 의하여 타겟 위치로 전달된 방사선량을 표시하는 값을 결정하고, 상기 값을 표시하는 신호를 상기 제어기로 출력하기 위한 센서를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 센서에 의하여 출력되는 신호에 응답하여, 복수 개의 전자 다발 중 하나 이상의 전하 밀도 분포 및/또는 복수 개의 전자 다발 신호 각각 내의 전자의 평균 에너지를 변경하도록 동작가능한, 자유 전자 레이저.
  101. 리소그래피 시스템으로서,
    제 91 항 내지 제 100 항 중 어느 한 항의 자유 전자 레이저; 및
    적어도 하나의 리소그래피 장치를 포함하고,
    적어도 하나의 리소그래피 장치 각각은 상기 자유 전자 레이저에 의하여 생성된 적어도 하나의 방사선 빔의 적어도 일부를 수광하도록 배치되는, 리소그래피 시스템.
  102. 장치로서,
    방사선을 생성하기 위한 방사원으로서, 상기 방사선의 파장을 제어하도록 동작가능한 조절 메커니즘을 포함하는, 방사원;
    상기 방사선을 수광하기 위한 타겟 위치;
    상기 방사원으로부터 상기 타겟 위치로 상기 방사선을 유도하도록 구성되는 광학계로서, 파장 의존적 투과율 또는 반사율을 가지는 광학계;
    제어기; 및
    상기 방사선 빔의 파워를 표시하거나 상기 방사선 빔에 의하여 타겟 위치로 전달된 방사선량을 표시하는 값을 결정하고, 상기 값을 표시하는 신호를 상기 제어기로 출력하기 위한 센서를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 센서에 의하여 출력되는 신호에 응답하여, 상기 조절 메커니즘을 사용하여 상기 방사선의 파장을 변경하도록 동작가능한, 장치.
  103. 제 102 항에 있어서,
    상기 방사원은 자유 전자 레이저를 포함하고, 상기 자유 전자 레이저는:
    상대론적 전자의 복수 개의 다발을 포함하는 전자 빔을 생성하기 위한 전자 소스; 및
    상기 전자 빔을 수광하도록 배치되는 언듈레이터로서, 상기 전자 빔이 상기 언듈레이터 내의 방사선과 상호작용하여 상기 방사선의 방출을 자극하고 방사선 빔을 제공하도록, 상기 전자 빔을 주기적 경로를 따라 유도하도록 배치되는, 언듈레이터를 포함하는, 자유 전자 레이저를 포함하며,
    상기 조절 메커니즘은, 복수 개의 전자 다발 중 하나 이상 내의 전자가 상기 언듈레이터에 진입하기 이전에 전자의 평균 에너지를 변경하도록 동작가능한, 장치.
  104. 제 102 항 또는 제 103 항에 있어서,
    상기 조절 메커니즘은 공진 공동을 포함하는, 장치.
  105. 제 104 항에 있어서,
    상기 공진 공동은 일반적으로 도전성 공진 공동인, 장치.
  106. 제 104 항 또는 제 105 항에 있어서,
    상기 공진 공동은, 상기 전자 빔에 대한 상기 공진 공동의 위상이 실질적으로 일정하게 유지되도록 구성되고,
    상기 위상은, 상기 공동 내의 전기장이 상기 공진 공동을 통과하는 전자 빔의 복수 개의 전자 다발 중 하나 이상의 중심에 있는 전자에 대하여 실질적으로 최대값 또는 최소값을 가지게 하는, 장치.
  107. 제 103 항 내지 제 106 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 소스는 다발형(bunched) 전자 빔을 생성하기 위한 메커니즘 및 상기 다발형 전자 빔을 가속하도록 동작가능한 선형 가속기를 포함하고,
    상기 선형 가속기는 복수 개의 무선 주파수 공동을 포함하며,
    상기 조절 메커니즘은 상기 선형 가속기와 별개인, 장치.
  108. 자유 전자 레이저로서,
    상대론적 전자의 복수 개의 다발을 포함하고 제 1 주파수를 가지는 전자 빔을 생성하기 위한 전자 소스;
    상기 전자 빔을 수광하도록 배치되는 언듈레이터로서, 상기 전자 빔이 상기 언듈레이터 내의 방사선과 상호작용 하여 방사선의 방출을 자극하고 방사선 빔을 제공하도록, 주기적 경로를 따라 상기 전자 빔을 유도하도록 배치되는, 언듈레이터; 및
    상기 전자 소스와 상기 언듈레이터 사이에 배치되고, 복수 개의 전자 다발의 처핑 및/또는 상기 전자 다발 내의 전자의 평균 에너지가 시간에 따라 변동하도록, 제 2 주파수에서 동작하도록 구성되는, 조절형(adjustable) 공진 공동을 포함하는, 자유 전자 레이저.
  109. 제 108 항에 있어서,
    상기 자유 전자 레이저는 상기 전자 빔의 전파의 방향에 따라서 상기 전자 다발을 압축하도록 구성되는 자기적 압축기를 더 포함하고,
    상기 압축은 상기 전자 다발이 상기 자기적 압축기에 진입할 때에 상기 전자 다발의 처핑에 의존하는, 자유 전자 레이저.
  110. 제 108 항 또는 제 109 항에 있어서,
    상기 공진 공동은 일반적으로 도전성 공진 공동인, 자유 전자 레이저.
  111. 제 108 항 내지 제 110 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 소스는 다발형 전자 빔을 생성하기 위한 메커니즘 및 상기 다발형 전자 빔을 가속하도록 동작가능한 선형 가속기를 포함하고,
    상기 선형 가속기는 복수 개의 무선 주파수 공동을 포함하며,
    상기 조절형 압축기는 상기 선형 가속기와 별개인, 자유 전자 레이저.
  112. 제 108 항 내지 제 111 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자유 전자 레이저는,
    제어기; 및
    상기 방사선 빔의 파워를 표시하거나 상기 방사선 빔에 의하여 타겟 위치로 전달된 방사선량을 표시하는 값을 결정하고, 상기 값을 표시하는 신호를 상기 제어기로 출력하기 위한 센서를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 센서에 의하여 출력되는 신호에 응답하여, 상기 공진 공동의 하나 이상의 파라미터를 제어하도록 동작가능한, 자유 전자 레이저.
  113. 제 112 항에 있어서,
    상기 센서에 의하여 출력되는 신호에 응답하여 제어되는 상기 공진 공동의 하나 이상의 파라미터는 상기 공진 공동 내의 전기장의 진폭 및/또는 위상을 포함하는, 자유 전자 레이저.
  114. 제 112 항에 있어서,
    상기 센서에 의하여 출력되는 신호에 응답하여 제어되는 상기 공진 공동의 하나 이상의 파라미터는 상기 공진 공동이 동작하는 제 2 주파수를 포함하는, 자유 전자 레이저.
  115. 리소그래피 시스템으로서,
    제 108 항 내지 제 114 항 중 어느 한 항의 자유 전자 레이저;
    적어도 하나의 리소그래피 장치로서, 적어도 하나의 리소그래피 장치 각각은 제어기를 포함하는 상기 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 적어도 하나의 방사선 빔의 적어도 일부를 수광하도록 배치되는, 적어도 하나의 리소그래피 장치; 및
    상기 방사선의 파워를 표시하거나 상기 방사선에 의하여 상기 적어도 하나의 리소그래피 장치 내의 타겟 위치로 전달된 방사선량을 표시하는 값을 결정하고, 상기 값을 표시하는 신호를 상기 제어기로 출력하기 위한 센서를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 센서에 의하여 출력되는 신호에 응답하여, 상기 공진 공동의 하나 이상의 파라미터를 변경하도록 동작가능한, 리소그래피 시스템.
  116. 제 115 항에 있어서,
    상기 센서에 의하여 출력되는 신호에 응답하여 제어되는 상기 공진 공동의 하나 이상의 파라미터는 상기 공진 공동 내의 전기장의 진폭 및/또는 위상을 포함하는, 리소그래피 시스템.
  117. 제 115 항에 있어서,
    상기 센서에 의하여 출력되는 신호에 응답하여 제어되는 상기 공진 공동의 하나 이상의 파라미터는 상기 공진 공동이 동작하는 제 2 주파수를 포함하는, 리소그래피 시스템.
  118. 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량을 제어하는 방법으로서,
    방사선 빔의 파장 및/또는 파워에 대한, 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량의 의존성을 결정하는 단계;
    복수 개의 다른 파장의 방사선을 생성하도록 동작가능한 조절형 방사원을 사용하여 방사선을 생성하는 단계;
    파장 의존적 광학계를 통하여 타겟 위치로 상기 방사선을 유도하는 단계;
    상기 방사선의 파워를 표시하거나 상기 방사선에 의하여 상기 타겟 위치로 전달된 방사선량을 표시하는 값을 결정하는 단계; 및
    상기 타겟 위치에 의하여 수광되는 방사선량을 제어하기 위하여 상기 결정된 값에 의존하여 상기 방사선의 파장을 변경하는 단계를 포함하는, 방사선량 제어 방법.
  119. 자유 전자 레이저로서,
    인젝터 가속기 및 언듈레이터를 포함하고,
    상기 자유 전자 레이저는 EUV 방사선 빔을 생성하도록 구성되며,
    상기 언듈레이터는 언듈레이터 모듈 및 하나 이상의 동적 위상 천이기를 포함하고,
    상기 동적 위상 천이기는 상기 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 EUV 방사선 빔의 파워 및/또는 대역폭 및/또는 공간적 파워 분포를 변경하도록 동작가능한, 자유 전자 레이저.
  120. 제 119 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 동적 위상 천이기는 활성화될 경우 전자 궤적의 길이를 변경하도록 구성되는 전자석을 포함하는, 자유 전자 레이저.
  121. 제 120 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 동적 위상 천이기는 3 개의 쌍의 전자석을 포함하고, 각각의 쌍은 전자 궤적의 반대면에 제공되는, 자유 전자 레이저.
  122. 제 120 항 또는 제 121 항에 있어서,
    제어기는 상기 전자석을 작동시키고 스위치오프하도록 상기 전자석에 전류를 선택적으로 공급하도록 동작가능한, 자유 전자 레이저.
  123. 제 122 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 전자석에 공급되는 전류의 크기를 제어하여 상기 하나 이상의 동적 위상 천이기에 의하여 적용되는 위상 천이의 크기를 제어하도록 동작가능한, 자유 전자 레이저.
  124. 제 119 항 내지 제 123 항 중 어느 한 항에 있어서,
    도전성 재료로 형성된 보호 튜브가 빔 궤적 주위에 제공되는, 자유 전자 레이저.
  125. 제 124 항에 있어서,
    유전체로 적어도 부분적으로 충진된 개구가 보호 튜브에 제공되는, 자유 전자 레이저.
  126. 제 125 항에 있어서,
    상기 개구는 테이퍼링된 단부를 가지는, 자유 전자 레이저.
  127. 제 124 항 내지 제 126 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호 튜브의 적어도 일부는 10 마이크론보다 크고 1 mm보다 작은 표피 깊이를 가지는 도전성 재료로 형성되는, 자유 전자 레이저.
  128. 제 119 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 동적 위상 천이기는 활성화될 경우 전자 궤적의 길이를 변경하도록 구성되는 횡단 키커(transverse kicker)를 포함하는, 자유 전자 레이저.
  129. 제 128 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 동적 위상 천이기는 제어기에 의하여 제어되는, 자유 전자 레이저.
  130. 제 122 항 또는 제 129 항에 있어서,
    상기 제어기는 10 kHz 이상의 주파수에서 상기 동적 위상 천이기를 제어하도록 구성되는, 자유 전자 레이저.
  131. 자유 전자 레이저로서,
    인젝터 가속기 및 언듈레이터를 포함하고,
    상기 자유 전자 레이저는 EUV 방사선 빔을 생성하도록 구성되며,
    상기 언듈레이터는 언듈레이터 모듈 및 하나 이상의 동적 위상 천이기를 포함하고,
    상기 동적 위상 천이기는 상기 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 EUV 방사선 빔의 파워를 크게 변경하지 않으면서 상기 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 EUV 방사선 빔의 대역폭 및/또는 공간적 파워 분포를 변경하도록 동작가능한, 자유 전자 레이저.
  132. 자유 전자 레이저를 사용하여 EUV 방사선 빔을 생성하는 방법으로서,
    전자 이동과 EUV 방사선 사이의 상대 위상을 변경하여 상기 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 EUV 방사선 빔의 파워 및/또는 대역폭 및/또는 공간적 파워 분포를 변경하도록 하나 이상의 동적 위상 천이기를 사용하는 단계를 포함하는, EUV 방사선 빔 생성 방법.
  133. 제 132 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 동적 위상 천이기는 활성화될 경우 전자 궤적의 길이를 변경하도록 구성되는 전자석을 포함하는, EUV 방사선 빔 생성 방법.
  134. 제 133 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 동적 위상 천이기는 3 개의 쌍의 전자석을 포함하고, 각각의 쌍은 전자 궤적의 반대면에 제공되는, EUV 방사선 빔 생성 방법.
  135. 제 133 항 또는 제 134 항에 있어서,
    상기 전자석을 작동시키고 스위치오프하도록 상기 전자석에 전류가 선택적으로 공급되는, EUV 방사선 빔 생성 방법.
  136. 제 135 항에 있어서,
    상기 전자석에 공급되는 전류의 크기가 제어되어, 상기 하나 이상의 동적 위상 천이기에 의하여 적용되는 위상 천이의 크기가 제어되는, EUV 방사선 빔 생성 방법.
  137. 제 132 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 동적 위상 천이기는 활성화될 경우 전자 궤적의 길이를 변경하도록 구성되는 횡단 키커를 포함하는, EUV 방사선 빔 생성 방법.
  138. 제 132 항 내지 제 137 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동적 위상 천이기는 10 kHz 이상의 주파수로 제어되는, EUV 방사선 빔 생성 방법.
  139. 자유 전자 레이저를 사용하여 EUV 방사선 빔을 생성하는 방법으로서,
    상기 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 EUV 방사선 빔의 파워를 크게 변경하지 않으면서, 상기 자유 전자 레이저에 의하여 생성되는 EUV 방사선 빔의 대역폭 및/또는 공간적 파워 분포를 변경하도록 두 개 이상의 동적 위상 천이기를 사용하는 단계를 포함하는, EUV 방사선 빔 생성 방법.
  140. 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하는 측정 장치로서,
    센서; 및
    방사선 빔을 수광하기 위한 광학 요소를 포함하고,
    상기 광학 요소는 제 1 영역 및 제 2 영역을 가지며, 상기 제 1 영역은 상기 방사선 빔의 제 1 부분을 수광하도록 배치되고 상기 제 2 영역은 상기 방사선 빔의 제 2 부분을 수광하도록 배치되며, 상기 제 1 영역 및 제 2 영역은 상기 광학 요소의 표면의 공간적으로 별개의 영역을 형성하고,
    상기 제 1 영역은 상기 제 1 부분으로부터 제 1 분기(branch) 방사선 빔을 형성하고, 상기 제 1 분기 방사선 빔의 파워를 결정하도록 배치되는 상기 센서로 상기 제 1 분기 방사선 빔을 지향시키도록 더욱 배치되며,
    상기 제 2 영역은 상기 제 2 부분으로부터 상기 센서로 지향되지 않는 제 2 분기 방사선 빔을 형성하도록 더욱 배치되는, 측정 장치.
  141. 제 140 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역을 포함하는, 측정 장치.
  142. 제 141 항에 있어서,
    상기 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역은 광학 요소에 걸쳐 분포되는, 측정 장치.
  143. 제 141 항 또는 제 142 항에 있어서,
    상기 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역은 상기 광학 요소의 표면에 걸쳐 함요부 또는 돌출부의 직사각 2 차원 격자를 형성하는, 측정 장치.
  144. 제 141 항 또는 제 142 항에 있어서,
    상기 광학 요소는 격자(grating)를 포함하고, 상기 격자의 복수 개의 면이 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역을 형성하는, 측정 장치.
  145. 제 140 항 내지 제 144 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 분기 방사선 빔은 상기 제 1 영역으로부터의 제 1 부분의 반사에 의하여 형성되는, 측정 장치.
  146. 제 140 항 내지 제 144 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소의 제 1 영역은 형광 재료를 포함하고,
    상기 제 1 분기 방사선 빔은, 상기 방사선 빔의 1 부분을 흡수하고, 상기 제 1 분기 방사선 빔을 형성하는 다른 파장의 방사선을 후속하여 방출하는 형광 재료로 형성되는, 측정 장치.
  147. 제 140 항 내지 제 144 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 분기 방사선 빔은 상기 제 1 영역으로부터의 제 1 부분의 산란에 의하여 형성되는, 측정 장치.
  148. 제 140 항 내지 제 147 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소는 그레이징 입사 미러(grazing incidence mirror)를 포함하는, 측정 장치.
  149. 제 140 항 내지 제 148 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서는 센싱 요소의 어레이를 포함하는, 측정 장치.
  150. 제 140 항 내지 제 149 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 제 1 분기 방사선 빔의 파워를 결정하기 이전에 상기 제 1 분기 방사선 빔의 파장을 더 긴 파장으로 변환하기 위한 메커니즘을 포함하는, 측정 장치.
  151. 제 140 항 내지 제 150 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 제 1 분기 방사선 빔의 펄스 지속기간을 변경하기 위한 메커니즘을 포함하는, 측정 장치.
  152. 제 141 항 내지 제 151 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역 각각의 치수는 대략적으로 100 μm 미만인, 측정 장치.
  153. 제 141 항 내지 제 152 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역 각각은 충분히 작아서, 원거리장(far field)에서 상기 제 2 분기 방사선 빔의 세기 분포가 상기 방사선 빔의 세기 분포와 실질적으로 동일하게 하는, 측정 장치.
  154. 제 141 항 내지 제 153 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역 각각의 치수는 충분히 작아서, 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역 근방의 열팽창 왜곡에 기인한 상기 광학 요소의 반사면의 형상 교란이 무시될 수 있게 하는, 측정 장치.
  155. 제 141 항 내지 제 154 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역 각각의 치수는 충분히 작아서, 단일 마크에 의하여 방출되거나 산란되는 총파워가 상기 방사선 빔의 상대적으로 작은 부분이 되게 하는, 측정 장치.
  156. 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하기 위한 측정 장치로서,
    센서; 및
    방사선 빔을 수광하기 위한 광학 요소로서, 격자이며 복수 개의 면을 포함하고, 각각의 면은 상기 방사선 빔의 일부를 수광하고 방사선 서브-빔을 형성하도록 배치되는, 광학 요소를 포함하고,
    상기 방사선 서브-빔은: (i) 제 1 분기 방사선 빔의 파워를 결정하도록 배치되는 센서로 지향되는 상기 제 1 분기 방사선 빔, 및(ii) 상기 센서로 지향되지 않는 제 2 분기 방사선 빔을 형성하도록 간섭을 일으키는 복수 개의 면을 형성하는, 측정 장치.
  157. 방사선 빔 조향 유닛(steering unit)으로서,
    제 140 항 내지 제 156 항 중 어느 한 항의 측정 장치;
    하나 이상의 방사선 빔 조향 메커니즘; 및
    센서로부터 파워를 표시하는 신호를 수신하고, 상기 신호에 응답하여, 상기 방사선 빔의 포지션을 변경하도록 상기 하나 이상의 방사선 빔 조향 메커니즘을 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는, 방사선 빔 조향 유닛.
  158. 방사원으로서,
    방사선 빔을 출력하도록 구성되는 메커니즘; 및
    제 140 항 내지 제 156 항 중 어느 한 항의 측정 장치를 포함하고,
    상기 측정 장치의 광학 요소는 상기 방사선 빔을 수광하도록 배치되는, 방사원.
  159. 리소그래피 시스템으로서,
    방사선 빔을 생성하기 위한 방사원;
    하나 이상의 리소그래피 장치; 및
    상기 방사선 빔 또는 상기 방사선 빔으로부터 형성된 이차 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하도록 구성되는, 제 140 항 내지 제 156 항 중 어느 한 항의 측정 장치를 포함하는, 리소그래피 시스템.
  160. 리소그래피 시스템으로서,
    방사선 빔을 생성하기 위한 방사원;
    하나 이상의 리소그래피 장치; 및
    상기 방사선 빔 또는 상기 방사선 빔으로부터 형성된 이차 방사선 빔을 조향하도록 구성되는, 제 156 항에 청구된 방사선 빔 조향 유닛을 포함하는, 리소그래피 시스템.
  161. 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 측정하기 위한 측정 장치로서,
    상기 방사선 빔의 파워를 결정하기 위한 센서; 및
    상기 센서에 의하여 파워가 결정되기 이전에 상기 방사선 빔의 펄스 지속기간을 변경하기 위한 메커니즘을 포함하는, 측정 장치.
  162. 제 161 항에 있어서,
    상기 방사선 빔의 펄스 지속기간을 변경하기 위한 메커니즘은, 상기 센서에 의하여 파워가 결정되기 이전에 상기 방사선 빔의 파장을 더 긴 파장으로 변환하도록 더욱 동작가능한, 측정 장치.
  163. 제 161 항 또는 제 162 항에 있어서,
    상기 방사선 빔의 펄스 지속기간을 변경하기 위한 메커니즘은, 상기 방사선 빔을 흡수하고, 후속하여 더 긴 파장의 방사선을 방출하도록 배치되는 형광 재료를 포함하는, 측정 장치.
  164. 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하는 방법으로서,
    상기 방사선 빔을 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 광학 요소를 향해 지향시키는 단계로서, 상기 제 1 영역은 상기 방사선 빔의 제 1 부분을 수광하도록 배치되고 상기 제 2 영역은 상기 방사선 빔의 제 2 부분을 수광하도록 배치되며, 상기 제 1 영역 및 제 2 영역은 상기 광학 요소의 표면의 공간적으로 별개의 영역을 형성하는, 단계;,
    상기 제 1 부분으로부터 제 1 분기(branch) 방사선 빔을 형성하는 단계;
    상기 제 2 부분으로부터 제 2 분기 방사선 빔을 형성하는 단계;
    상기 제 1 분기 방사선 빔 및 제 2 분기 방사선 빔을 다른 위치로 지향시키는 단계; 및
    상기 제 1 분기 방사선 빔의 파워를 결정하는 단계를 포함하는, 결정 방법.
  165. 제 164 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역을 포함하는, 결정 방법.
  166. 제 165 항에 있어서,
    상기 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역은 광학 요소에 걸쳐 분포되는, 결정 방법.
  167. 제 165 항 또는 제 166 항에 있어서,
    상기 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역은 상기 광학 요소의 표면에 걸쳐 함요부 또는 돌출부의 직사각 2 차원 격자를 형성하는, 결정 방법.
  168. 제 165 항 또는 제 166 항에 있어서,
    상기 광학 요소는 격자(grating)를 포함하고, 상기 격자의 복수 개의 면이 복수 개의 공간적으로 분리된 서브-영역을 형성하는, 결정 방법.
  169. 제 164 항 내지 제 168 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 분기 방사선 빔은 상기 제 1 영역으로부터의 제 1 부분의 반사에 의하여 형성되는, 결정 방법.
  170. 제 164 항 내지 제 169 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소의 제 1 영역은 형광 재료를 포함하고,
    상기 제 1 분기 방사선 빔은, 상기 방사선 빔의 1 부분을 흡수하고, 상기 제 1 분기 방사선 빔을 형성하는 다른 파장의 방사선을 후속하여 방출하는 형광 재료로 형성되는, 결정 방법.
  171. 제 164 항 내지 제 169 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 분기 방사선 빔은 상기 제 1 영역으로부터의 제 1 부분의 산란에 의하여 형성되는, 결정 방법.
  172. 제 164 항 내지 제 171 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 분기 방사선 빔의 파워가 결정되기 이전에, 상기 제 1 분기 방사선 빔의 파장이 더 긴 파장으로 변환되는, 결정 방법.
  173. 제 164 항 내지 제 172 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 분기 방사선 빔의 파워가 결정되기 이전에, 상기 제 1 분기 방사선 빔의 펄스 지속시간이 변경되는, 결정 방법.
  174. 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하는 방법으로서,
    상기 방사선 빔을 복수 개의 면을 포함하는 광학 요소롤 향해 지향시키는 단계로서, 각각의 면은 상기 방사선 빔의 일부를 수광하고 방사선 서브-빔을 형성하도록 배치되는, 단계;
    상기 복수 개의 면으로부터 형성된 상기 방사선 서브-빔들 사이의 간섭으로부터 제 1 분기 방사선 빔 및 제 2 분기 방사선 빔을 형성하는 단계;
    상기 제 1 분기 방사선 빔 및 제 2 분기 방사선 빔을 다른 위치로 지향시키는 단계; 및
    상기 제 1 분기 방사선 빔의 파워를 결정하는 단계를 포함하는, 결정 방법.
  175. 방사선 빔을 조향하는 방법으로서,
    제 164 항 내지 제 174 항 중 어느 한 항의 방법을 사용하여 방사선 빔의 파워를 표시하는 값을 결정하는 단계; 및
    결정된 값에 응답하여, 상기 방사선 빔의 포지션을 제어하는 단계를 포함하는, 방사선 빔 조향 방법.
  176. 리소그래피 프로세스에서 사용되는 방사선의 세기를 조절하기 위한 장치로서,
    제 1 감쇠 장치를 포함하고, 상기 제 1 감쇠 장치는:
    제 1 방사선 빔을 수광하기 위한 제 1 요소로서, 상기 제 1 방사선 빔의 일부를 제 2 방사선 빔의 형태로 제 2 요소로 반사하도록 배치되며, 상기 제 2 요소는 상기 제 2 방사선 빔의 일부를 제 3 방사선 빔의 형태로 상기 제 2 요소로부터 멀어지게 반사하도록 배치되는, 제 1 요소; 및
    상기 제 3 방사선 빔의 세기를 변경하도록, 상기 제 1 방사선 빔과 상기 제 1 요소 사이 및 상기 제 2 방사선 빔과 상기 제 2 요소 사이의 입사각 중 적어도 하나를 조절하도록 배치되는 조절 수단을 포함하는, 방사선 세기 조절 장치.
  177. 제 176 항에 있어서,
    상기 제 1 요소에서의 제 1 방사선 빔의 입사각은 상기 제 2 요소에서의 제 2 방사선 빔의 입사각과 동일한, 방사선 세기 조절 장치.
  178. 제 176 항 또는 제 177 항에 있어서,
    상기 조절 수단은 상기 제 1 방사선 빔 및 제 2 방사선 빔의 입사각을 약 1 도와 약 10 도 사이로 조절하는, 방사선 세기 조절 장치.
  179. 제 176 항 내지 제 178 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 요소는 제 1 포인트 중심으로 회전하도록 배치되고 및/또는 상기 제 2 요소는 제 2 포인트 중심으로 회전하도록 배치되며,
    상기 조절 수단은, 상기 제 1 요소 및 제 2 요소와의 상기 제 1 방사선 빔 또는 제 2 방사선 빔의 입사각을 조절하도록, 상기 제 1 요소 및 제 2 요소 중 적어도 하나를 선택적으로 회전시키도록 배치되는, 방사선 세기 조절 장치.
  180. 제 179 항에 있어서,
    약 9 도의 각도만큼, 상기 제 1 요소는 상기 제 1 포인트 중심으로 회전되도록 배치되고 및/또는 상기 제 2 요소는 상기 제 2 포인트 중심으로 회전되도록 배치되는, 방사선 세기 조절 장치.
  181. 제 176 항 내지 제 180 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 3 방사선 빔을 수광하고, 상기 제 3 방사선 빔의 일부를 제 4 방사선 빔의 형태로 반사하기 위한 제 3 요소; 및
    제 4 요소로서, 제 4 방사선 빔을 수광하고, 상기 제 4 방사선 빔의 일부를 상기 제 4 요소로부터 멀어지게 제 5 방사선 빔의 형태로 반사하기 위한, 제 4 요소를 더 포함하는, 방사선 세기 조절 장치.
  182. 제 181 항에 있어서,
    상기 조절 수단은 상기 제 3 방사선 빔과 상기 제 3 요소 사이 및 상기 제 4 방사선 빔과 상기 제 4 요소 사이의 입사각 중 적어도 하나를 조절하는, 방사선 세기 조절 장치.
  183. 제 182 항에 있어서,
    상기 조절 수단은. 각각의 상기 제 1 요소, 제 요소, 제 3 요소, 및 제 4 요소와의 상기 제 1 방사선 빔, 제 2 방사선 빔, 제 3 방사선 빔, 및 제 4 방사선 빔의 입사각을 약 1 도와 약 5 도 사이로 조절하는, 방사선 세기 조절 장치.
  184. 제 181 항 또는 제 183 항에 있어서,
    상기 제 1 요소는 제 1 포인트 중심으로 회전하도록 배치되고, 상기 제 2 요소는 제 2 포인트 중심으로 회전하도록 배치되며, 상기 제 3 요소는 제 3 포인트 중심으로 회전하도록 배치되고, 상기 제 4 요소는 제 4 포인트 중심으로 회전하도록 배치되며,
    상기 조절 수단은, 각각의 상기 제 1 요소, 제 2 요소, 제 3 요소, 또는 제 4 요소와의 상기 제 1 방사선 빔, 제 2 방사선 빔, 제 3 방사선 빔, 또는 제 4 방사선 빔의 입사각을 조절하도록, 상기 제 1 요소, 제 2 요소, 제 3 요소, 및 제 4 요소 중 적어도 하나를 선택적으로 회전시키도록 배치되는, 방사선 세기 조절 장치.
  185. 제 184 항에 있어서,
    약 4 도의 각도만큼, 상기 제 1 요소, 제 2 요소, 제 3 요소, 및 제 4 요소 각각은 각각 상기 제 1 포인트, 제 2 포인트, 제 3 포인트, 또는 제 4 포인트 중심으로 회전되도록 배치되는, 방사선 세기 조절 장치.
  186. 제 185 항에 있어서,
    상기 조절 수단을 제어하도록 구성되는 제어기를 더 포함하는, 방사선 세기 조절 장치.
  187. 제 186 항에 있어서,
    상기 제어기는 센서로부터 방사선 세기의 표시를 수신하도록 그리고 상기 표시에 응답하여 상기 조절 수단을 제어하도록 구성되는, 방사선 세기 조절 장치.
  188. 제 176 항 내지 제 187 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다른 감쇠 장치를 더 포함하는, 방사선 세기 조절 장치.
  189. 제 188 항에 있어서,
    상기 다른 감쇠 장치는 고정형 감쇠 장치를 포함하는, 방사선 세기 조절 장치.
  190. 제 188 항에 있어서,
    상기 다른 감쇠 장치는 조절형 감쇠 장치를 포함하는, 방사선 세기 조절 장치.
  191. 제 188 항 내지 제 190 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다른 감쇠 장치는 EUV 흡수체를 포함하는 챔버를 포함하고, 상기 챔버는 방사선 빔의 경로에 배치되는, 방사선 세기 조절 장치.
  192. 제 191 항에 있어서,
    상기 다른 감쇠 장치는 상기 챔버 내의 압력을 모니터링하도록 동작가능한, 방사선 세기 조절 장치.
  193. 제 191 항 또는 제 192 항에 있어서,
    상기 다른 감쇠 장치는 가스 입구 및 가스 출구를 포함하는, 방사선 세기 조절 장치.
  194. 제 193 항에 있어서,
    상기 방사선 세기 조절 장치는 제 2 제어기를 더 포함하고,
    상기 제 2 제어기는 압력 모니터와 통신하며, 상기 챔버 내의 압력을 선결정된 범위 내에서 유지하도록 상기 가스 입구 및 가스 출구를 제어하도록 구성되는, 방사선 세기 조절 장치.
  195. 제 176 항 내지 제 194 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 세기 조절 장치는 방사선 빔 중 하나의 전파 방향에 대하여 비-직교(non-normal) 각도로 배치되는 반사 멤브레인을 더 포함하고,
    상기 반사 멤브레인은 상기 방사선 빔 중 하나의 일부를 투과하고, 상기 방사선 빔 중 하나의 일부를 반사하도록 배치되는, 방사선 세기 조절 장치.
  196. 제 176 항 내지 제 195 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 요소 및/또는 제 2 요소를 상기 제 1 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 방향으로 병진시키도록 배치되는 포지셔닝 수단을 더 포함하는, 방사선 세기 조절 장치.
  197. 리소그래피 시스템으로서,
    방사선 빔을 생성하도록 동작가능한 방사원;
    상기 방사선 빔의 적어도 일부를 수광하도록 배치되는 제 176 항 내지 제 196 항 중 어느 한 항에 따른 감쇠 장치; 및
    적어도 하나의 리소그래피 장치를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 리소그래피 장치는 상기 감쇠 장치로부터 감쇠된 방사선 빔을 수광하도록 배치되는, 리소그래피 시스템.
  198. 제 197 항에 있어서,
    상기 리소그래피 시스템은 상기 방사선 빔을 수광하고 적어도 하나의 분기 방사선 빔을 출력하도록 배치되는 빔 분할 장치를 더 포함하고;
    상기 감쇠 장치는 상기 적어도 하나의 분기 방사선 빔을 수광하도록 배치되는, 리소그래피 시스템.
  199. 제 198 항에 있어서,
    상기 빔 분할 장치는 복수 개의 분기 방사선 빔을 출력하도록 배치되고;
    상기 리소그래피 시스템은 상기 복수 개의 분기 방사선 빔 각각에 대한 각각의 감쇠 장치를 포함하며,
    각각의 감쇠 장치는 상기 복수 개의 분기 방사선 빔 중 각각의 하나를 수광하도록 배치되는, 리소그래피 시스템.
  200. 제 197 항 내지 제 199 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사원은 하나 이상의 자유 전자 레이저를 포함하는, 리소그래피 시스템.
  201. 제 197 항 내지 제 200 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리소그래피 장치는 하나 이상의 마스크 검사 장치를 포함하는, 리소그래피 시스템.
  202. 제 197 항 내지 제 201 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 빔은 EUV 방사선을 포함하는, 리소그래피 시스템.
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