KR20160063361A - 빔 전달 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

리소그래피 시스템 내에서 사용되는 전달 시스템이 개시된다. 빔 전달 시스템은 방사선 소스로부터 방사선 빔을 수용하고 1 이상의 방향들을 따라 방사선의 부분들을 반사하여 1 이상의 툴로의 제공을 위한 1 이상의 브랜치 방사선 빔을 형성하도록 배치되는 광학 요소들을 포함한다.

Description

빔 전달 장치 및 방법{BEAM DELIVERY APPARATUS AND METHOD}
본 출원은 2013년 9월 25일 출원된 미국 가출원 61/882,336, 및 2013년 10월 29일 출원된 미국 가출원 61/897,046, 및 2013년 11월 15일 출원된 미국 가출원 61/905,053, 및 2013년 12월 20일 출원된 EP 출원 EP13199009.5, 및 2014년 1월 24일 출원된 EP 출원 EP14152443.9, 및 2014년 1월 16일 출원된 EP 출원 EP14151497.6, 및 2014년 2월 20일 출원된 EP 출원 EP14155980.7, 및 2014년 4월 23일 출원된 EP 출원 EP14165675.1, 및 2014년 6월 4일 출원된 EP 출원 EP14171051.7, 및 2014년 6월 18일 출원된 EP 출원 EP14172951.7, 및 2014년 6월 4일 출원된 EP 출원 EP14171050.9, 및 2014년 6월 23일 출원된 EP 출원 EP14173446.7의 이익을 주장하며, 이들은 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 빔 전달 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 1 이상의 자유 전자 레이저를 통합하는 리소그래피 시스템들 내에서 적용되며, 이에 국한되지는 않는다.
리소그래피 시스템은 방사선 소스 및 적어도 하나의 리소그래피 장치를 포함한다. 리소그래피 장치는 기판 상에 원하는 패턴을 적용시키도록 구성되는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는 예를 들어 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)로부터 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로 패턴을 투영할 수 있다.
기판 상으로 패턴을 투영하기 위해 리소그래피 장치에 의해 사용되는 방사선의 파장은 그 기판 상에 형성될 수 있는 피처(feature)들의 최소 크기를 결정한다. 4 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는 전자기 방사선인 EUV 방사선을 사용하는 리소그래피 장치가 종래의 리소그래피 장치(이는 예를 들어 193 nm의 파장을 갖는 전자기 방사선을 사용할 수 있음)보다 작은 피처들을 기판 상에 형성하는 데 사용될 수 있다.
리소그래피 장치에 리소그래피 시스템의 일부분을 형성하는 방사선 소스로부터의 방사선이 제공될 수 있다. 복수의 리소그래피 장치가 단일 방사선 소스에 의해 공급받을 수 있다. 방사선 소스는 EUV 방사선을 방출하는 적어도 하나의 자유 전자 레이저를 포함할 수 있다.
1 이상의 툴들에 방사선을 제공하는 방사선 소스에 적절한 빔 전달 장치 또는 방법을 제공하는 것이 바람직하고, 이러한 빔 전달 장치 또는 방법은 알려진 빔 전달 장치들 또는 방법들과 관련된 문제점들 중 1 이상을 제거하거나 완화한다.
제 1 실시형태에 따르면, 리소그래피 시스템 내에서 사용되는 빔 분할 장치(beam splitting apparatus)가 제공되고, 이는 방사선 소스로부터 제 1 방사선 빔의 상이한 부분을 수용하고 복수의 방향들 중 하나를 따라 방사선의 각 부분을 반사하여 복수의 툴들로의 제공을 위한 복수의 브랜치 방사선 빔(branch radiation beam)들을 형성하도록 각각 배치되는 복수의 정적 거울(static mirror)들을 포함한다.
제 1 실시형태는 단일 방사선 빔을 리소그래피 툴들과 같은 복수의 툴들로의 제공을 위한 복수의 방사선 빔들로 분할하는 효율적인 장치를 제공한다. 복수의 정적 거울들을 이용함으로써, 제 1 실시형태의 장치는 유지하기 쉽다.
방사선 소스는 1 이상의 자유 전자 레이저를 포함할 수 있다.
복수의 방향들 각각은 각 브랜치 광학 경로를 제공할 수 있고, 각각의 브랜치 광학 경로는 복수의 툴들 중 각 하나와 연계된다. 적어도 하나의 브랜치 방사선 빔이 복수의 반사된 부분들을 포함하도록 적어도 하나의 브랜치 광학 경로가 복수의 정적 거울들과 연계될 수 있다. 브랜치 광학 경로들 각각은, 각각의 브랜치 방사선 빔이 복수의 상기 반사된 부분들을 포함하도록 각 복수의 정적 거울들과 연계될 수 있다. 그러므로, 브랜치 방사선 빔들은 제 1 방사선 빔의 상이한 부분들로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 브랜치 방사선 빔이 제 1 방사선 빔의 세기 분포의 상이한 부분들에 대응하는 부분들로부터 형성될 수 있다.
각각의 정적 거울은 제 1 방사선 빔을 부분적으로 가로질러 연장되도록 배치될 수 있다.
복수의 정적 거울들 중 적어도 일부는 제 1 방사선 빔의 온전한 영역(solid area)을 반사시키도록 구성된다.
복수의 정적 거울들 중 적어도 일부는 반사 격자(reflective grating)에 의해 제공될 수 있다. 격자의 복수의 면(face)들 각각이 복수의 정적 거울들 중 각 하나를 제공할 수 있다.
복수의 방향들 중 동일한 방향과 연계되는 격자의 각각의 반사 면은 단일 실리콘 결정면에 실질적으로 평행하게 연장될 수 있다. 이 방식으로, 격자는 특히 제작이 효율적일 수 있다.
격자는 매크로(macro)-규모 격자일 수 있다. 예를 들어, 격자의 면들의 폭 및/또는 격자의 면들 간의 피치는 100 마이크로미터보다 클 수 있으며, 예를 들어 1 밀리미터일 수 있다.
격자의 반사 면들은, 각각의 반사된 부분의 확대가 하나의 브랜치 광학 경로와 연계된 복수의 툴들 중 하나에서 상기 하나의 브랜치 광학 경로와 연계된 적어도 2 개의 반사된 부분들의 부분적 오버랩(partial overlap)을 야기하도록 배치될 수 있다. 반사 면들은 오버랩되는 반사된 부분들이 제 1 방사선 빔의 세기 프로파일과 실질적으로 동일한 세기 프로파일을 갖는 브랜치 방사선 빔을 제공하도록 배치된다. 각각의 반사된 부분의 확대는, 적어도 부분적으로 회절에 의해 야기될 수 있다.
격자는 제 1 브랜치 광학 경로와 연계되는 제 1 복수의 면들을 포함하여 제 1 브랜치 방사선 빔을 제공할 수 있다. 제 1 복수의 면들 각각은 제 1 방사선 빔의 각 부분을 반사시켜 제 1 브랜치 방사선 빔의 각 서브-빔을 형성하도록 배치될 수 있다. 제 1 복수의 면들은, 제 1 방사선 빔의 위치가 제 1 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면에 있어서 변화하는 경우, 제 1 복수의 면들 중 적어도 하나에 의해 수용되는 파워가 증가하고 제 1 복수의 면들 중 적어도 하나에 의해 수용되는 파워가 감소하도록 배치될 수 있다. 이 방식으로, 격자는 격자에 대한 제 1 방사선 빔의 위치의 시프트들에 무감하게(insensitive) 만들어질 수 있다.
격자는 마이크로(micro)-규모 격자일 수 있다. 예를 들어, 격자의 면들의 폭 및/또는 격자의 면들 간의 피치는 마이크로미터 급일 수 있으며, 100 마이크로미터보다 작을 수 있다.
격자의 반사 면들은 격자로부터 반사되는 방사선의 부분들이 회절하여 복수의 브랜치 방사선 빔들을 제공하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 격자로부터 반사되는 방사선의 부분들은 퍼지고(spread out)/확대될 것이다. 그 반사된 부분들은 격자로부터 전파함에 따라 오버랩되어 반사된 부분들 간의 간섭을 야기할 것이다. 간섭(또는 회절)은 복수의 최대 세기(또는 최대치)의 위치들을 유도한다. 각각의 최대치는 각 브랜치 방사선 빔을 제공할 수 있다.
격자의 반사 면들은 각각의 브랜치 방사선 빔이 제 1 방사선 빔의 세기 프로파일과 실질적으로 유사한 세기 프로파일을 갖도록 배치될 수 있다.
격자의 반사 면들은 제 1 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 적어도 한 방향으로 병진 대칭(translational symmetry)을 가질 수 있다. 이 방식으로, 격자는 제 1 방사선 빔의 포인팅 방향(pointing direction) 및/또는 병진의 변동에 무감하게 만들어질 수 있다.
빔 분할 장치는 확대 및/또는 플랫-톱 형성 광학기(expansion and/or flat-top forming optics)를 포함할 수 있으며, 반사 격자는 상기 확대 및/또는 플랫-톱 형성 광학기의 상류에 배치될 수 있다.
격자의 반사 면들은 격자와 방사선 소스 사이에 배치된 평탄한 거울(flat mirror)로부터 방사선 빔을 수용하도록 배치될 수 있다. 이는 제동방사선(Bremsstrahlung radiation)으로부터 격자 및 다른 구성요소들을 보호하도록 도울 수 있다.
격자는 에칭된 실리콘으로부터 형성될 수 있다. 격자의 홈들 및/또는 면들은 여하한의 적절한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 홈들은 대칭, 비대칭, 주기적 또는 비주기적일 수 있다.
격자는 반사 코팅을 포함할 수 있고, 반사 코팅은 원하는 파장의 스침 입사 반사율(grazing incidence reflectivity)을 위해 선택되는 재료 또는 조성물을 포함한다.
또한, 격자는 방사선 빔의 발산 또는 수렴을 야기할 수 있다(예를 들어, 반사된 방사선을 포커스 또는 디포커스함). 예를 들어, 격자는 원통형 또는 방사선 빔을 포커스/디포커스하기에 적절한 다른 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 형상들의 격자들은 추가적으로 또는 대안적으로 방사선 빔의 프로파일 내에서의 세기 구배(intensity gradient)들에 의해 야기되는 격자의 상이한 부분들에서 겪는 열 팽창의 양의 변동을 보상하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 빔 분할 장치는 격자에 의해 제공되는 브랜치 방사선 빔들 중 적어도 하나를 더 분할하도록 배치되는 추가 반사 격자를 포함할 수 있다.
정적 거울들 중 적어도 하나에 1 이상의 어퍼처(aperture)가 제공될 수 있고, 적어도 하나의 정적 거울에 의해 반사되지 않은 제 1 방사선 빔의 일부분을 어퍼처를 통해 복수의 정적 거울들 중 또 다른 하나를 향하여 허용하도록 배치된다.
상기 정적 거울들 중 적어도 하나는, 연계된 브랜치 광학 경로를 따라 방사선의 일부분을 반사시키고 제 1 방사선 빔의 일부분을 링에 의해 정의된 어퍼처를 통해 복수의 정적 거울들 중 또 다른 하나를 향하여 허용하도록 배치되는 링-형 반사 표면을 포함할 수 있다.
상기 링-형 반사 표면은, 제 1 방사선 빔의 위치가 제 1 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면에 있어서 변화하는 경우, 링-형 반사 표면의 적어도 일부분에 의해 수용되는 파워가 증가하고 링-형 반사 표면의 적어도 또 다른 일부분에 의해 수용되는 파워가 감소하도록 배치될 수 있다.
정적 거울들 중 적어도 하나는 에지를 따라 연결(join)되는 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함할 수 있다. 에지는 제 1 방사선 빔의 경로 내에, 또는 다른 정적 거울들 중 1 이상에 의해 제공되는 브랜치 방사선 빔의 경로 내에 놓이도록 배치될 수 있다.
정적 거울들 중 적어도 하나에는 능동적 냉각이 제공될 수 있다. 예를 들어, 단일 및/또는 이중 상 냉각재가 정적 거울들 중 1 이상의 "뒤에서"(즉, 비-방사선 수용 표면에서) 순환될 수 있다. 예를 들어, 물 및/또는 액화 가스(예를 들어, N2, CO2 등)가 사용될 수 있다.
또한, 빔 분할 장치는 방사선 빔의 발산을 증가시키도록 배치되는 적어도 하나의 발산 광학 요소(diverging optical element)를 포함할 수 있다.
빔 분할 장치는 복수의 발산 광학 요소들을 포함할 수 있으며, 이들은 각각 브랜치 방사선 빔들 중 각 하나의 발산을 증가시키도록 배치된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 제 1 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 방사선 소스; 각 브랜치 방사선 빔들을 수용하도록 배치되는 복수의 툴들; 및 제 1 실시형태에 따른 빔 분할 장치를 포함한 시스템이 제공되고, 상기 빔 분할 장치는 제 1 방사선 빔을 복수의 브랜치 방사선 빔들로 분할하고 각 브랜치 방사선 빔들을 복수의 툴들 각각에 제공하도록 배치된다.
방사선 소스는 1 이상의 자유 전자 레이저를 포함할 수 있다.
또한, 시스템은 복수의 툴들 각각을 위한 각 발산 광학 요소를 포함할 수 있다. 빔 분할 장치가 격자를 포함하는 경우, 각각의 각 발산 광학 요소는 격자의 하류에 위치될 수 있다. 발산 광학 요소 또는 각각의 발산 광학 요소는 볼록형, 오목형 및/또는 새들(saddle)형 스침 입사 거울을 포함할 수 있다.
또한, 시스템은 브랜치 방사선 빔의 단면 형상을 변경하도록 구성되는 광학기를 포함할 수 있다. 광학기는 브랜치 방사선 빔을 복수의 서브-빔들로 분할하고 서브-빔들을 함께 조합하도록 배치되는 거울들의 어레이를 포함할 수 있다.
제 1 방사선 빔은 EUV 방사선을 포함할 수 있다.
복수의 툴들은 리소그래피 장치 및 마스크 검사 장치를 포함할 수 있으며, 이는 각각 브랜치 방사선 빔들 중 상이한 빔을 수용하도록 배치된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 방사선 소스에서 제 1 방사선 빔을 생성하는 단계; 및 복수의 브랜치 방사선 빔들을 생성하기 위해 제 1 실시형태에 따른 빔 분할 장치로 제 1 방사선 빔을 지향하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
방사선 소스는 1 이상의 자유 전자 레이저를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은 각각의 브랜치 방사선 빔을 각 툴로 지향하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 주 방사선 빔(main radiation beam)을 생성하기 위해 자유 전자 레이저를 이용하는 단계, 주 방사선 빔의 상이한 부분들을 반사시키기 위해 복수의 정적 거울들을 이용하는 단계를 포함한 리소그래피 방법이 제공되고, 각각의 정적 거울은 연계된 브랜치 광학 경로를 따라 주 방사선 빔의 반사된 부분을 지향하여 브랜치 방사선 빔을 형성하며, 제 1 브랜치 방사선 빔은 제 1 리소그래피 장치를 향해 지향되고, 제 2 브랜치 방사선 빔은 제 2 리소그래피 장치를 향해 지향된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 주 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 자유 전자 레이저, 주 방사선 빔의 상이한 부분들을 반사시키도록 배치되는 복수의 정적 거울들을 포함하는 빔 분할 장치 -각각의 정적 거울은 연계된 브랜치 광학 경로를 따라 주 방사선 빔의 반사된 부분을 지향하여 브랜치 방사선 빔을 형성함- , 및 마스크 검사 장치 및 리소그래피 장치를 포함하는 리소그래피 시스템이 제공되고, 마스크 검사 장치 및 리소그래피 장치는 상이한 브랜치 방사선 빔을 수용하도록 배치된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 주 방사선 빔을 생성하기 위해 자유 전자 레이저를 이용하는 단계, 주 방사선 빔의 상이한 부분들을 반사시키기 위해 복수의 정적 거울들을 이용하는 단계를 포함하는 리소그래피 방법이 제공되고, 각각의 정적 거울은 연계된 브랜치 광학 경로를 따라 주 방사선 빔의 반사된 부분을 지향하여 브랜치 방사선 빔을 형성하며, 제 1 브랜치 방사선 빔은 마스크 검사 장치를 향해 지향되고, 제 2 브랜치 방사선 빔은 리소그래피 장치를 향해 지향된다.
또 다른 실시형태에 따르면, EUV 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 자유 전자 레이저, 및 EUV 방사선 빔을 수용하도록 배치되는 마스크 검사 장치를 포함하는 시스템이 제공된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 자유 전자 레이저를 이용하여 EUV 방사선 빔을 발생시키는 단계, 마스크 검사 장치로 EUV 방사선 빔을 지향하는 단계, 및 마스크를 검사하기 위해 EUV 방사선 빔을 이용하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 리소그래피 시스템에서 사용되는 빔 분할 장치가 제공되고, 빔 분할 장치는 주 방사선 빔을 수용하고 적어도 하나의 브랜치 방사선 빔을 출력하도록 작동가능하며, 빔 분할 장치는: 제 1 브랜치 방사선 빔을 제공하기 위해 브랜치 광학 경로를 따라 주 방사선 빔의 제 1 부분을 지향하도록 배치되는 제 1 추출 광학기(extraction optic)를 포함하고; 제 1 추출 광학기는 제 1 복수의 부분들을 포함하며, 제 1 복수의 부분들 각각은 주 방사선 빔의 각 부분을 반사시켜 제 1 브랜치 방사선 빔의 각 서브-빔을 형성하도록 배치되고; 제 1 복수의 부분들은, 주 방사선 빔의 위치가 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면에 있어서 변화하는 경우, 제 1 복수의 부분들 중 적어도 하나에 의해 수용되는 파워가 증가하고 제 1 복수의 부분들 중 적어도 하나에 의해 수용되는 파워가 감소하도록 배치된다.
유리하게는, 본 발명은 주 방사선 빔으로부터 적어도 제 1 브랜치 방사선 빔을 추출할 수 있는 구성부(arrangement)를 제공하고, 제 1 브랜치 방사선 빔의 파워는, 예를 들어 제 1 추출 광학기가 단일 직사각형 거울을 포함하는 구성부보다 주 방사선 빔의 포인팅 변동(pointing variation)들에 덜 민감하다.
제 1 복수의 부분들은 제 1 브랜치 방사선 빔의 파워가 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면에서의 주 방사선 빔의 위치의 변화들에 대해 실질적으로 불변으로(invariant) 배치될 수 있다.
제 1 추출 광학기는 주 방사선 빔의 그 전파 방향에 수직인 평면에서의 위치 변화의 방향에 관계없이, 제 1 복수의 부분들 중 적어도 하나에 의해 수용되는 파워가 증가하고 제 1 복수의 부분들 중 적어도 하나에 의해 수용되는 파워가 감소하도록 형상화(shape)될 수 있다.
주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 제 1 복수의 부분들 각각의 투영들은 일반적으로 주 방사선 빔의 중심에 대해 균등하게 분포될 수 있다.
제 1 복수의 부분들 각각은 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 제 1 복수의 부분들 각각의 투영들이 실질적으로 동일한 크기 및 형상으로 이루어지도록 배치될 수 있다.
제 1 복수의 부분들 각각은 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 제 1 복수의 부분들 각각의 투영이 정사각형, 삼각형, 직사각형, 또는 육각형 단면 영역으로 이루어지도록 배치될 수 있다.
제 1 복수의 부분들 각각은 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 제 1 복수의 부분들 중 하나의 투영이 실질적으로 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 제 1 복수의 부분들 중 여하한의 다른 하나의 투영과 오버랩되지 않도록 배치될 수 있다.
제 1 복수의 부분들 각각의 방위는 각 서브-빔들이 실질적으로 인접하도록 이루어질 수 있다.
제 1 복수의 부분들은, 각 서브-빔들이 실질적으로 오버랩되지 않고 이들 사이의 여하한의 갭들이 최소이도록 배치될 수 있다.
제 1 복수의 부분들은 각 서브-빔들이 실질적으로 완전히 오버랩되도록 배치될 수 있다.
제 1 브랜치 광학 경로는 이를 따라 전파하는 브랜치 방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 배치되는 리플 플레이트(ripple plate)를 포함할 수 있다.
제 1 브랜치 광학 경로는 이를 따라 전파하는 브랜치 방사선 빔의 세기를 조정하는 메카니즘을 포함할 수 있다.
제 1 브랜치 광학 빔은 주 방사선 빔에 실질적으로 수직인 방향으로 전파할 수 있다.
또한, 빔 분할 장치는 1 이상의 추가적인 추출 광학기를 포함할 수 있고, 각각은 각 브랜치 방사선 빔을 제공하기 위해 각 브랜치 광학 경로를 따라 주 방사선 빔의 각 부분을 지향하도록 배치되며; 각각의 추가적인 추출 광학기는 각 복수의 부분들을 포함하고, 각각의 각 복수의 부분들 각각은 주 방사선 빔의 각 부분을 반사시켜 각 브랜치 방사선 빔의 각 서브-빔을 형성하도록 배치되며; 각각의 복수의 부분들은, 주 방사선 빔의 위치가 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면에 있어서 변화하는 경우, 추가적인 추출 광학기의 부분들 중 적어도 하나에 의해 수용되는 파워가 증가하고 추가적인 추출 광학기의 복수의 부분들 중 적어도 하나에 의해 수용되는 파워가 감소하도록 배치된다.
제 1 추출 광학기의 부분들 및 추가적인 추출 광학기들 각각의 부분들은, 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 제 1 추출 광학기 및 추가적인 추출 광학기들의 모든 부분들의 투영이 주 방사선 빔의 단면 영역과 실질적으로 일치하도록 배치될 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 주 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 방사선 소스; 본 명세서에 설명된 실시형태들 중 하나에 따른 빔 분할 장치; 및 적어도 하나의 리소그래피 장치를 포함하는 리소그래피 시스템이 제공되고, 적어도 하나의 리소그래피 장치는 빔 분할 장치로부터 브랜치 방사선 빔을 수용하도록 배치된다.
주 방사선 빔은 그 중심에 대해 회전 대칭인 세기 분포를 가질 수 있다.
주 방사선 빔은 가우스(Gaussian)-형 세기 분포를 가질 수 있다.
방사선 소스는 1 이상의 자유 전자 레이저를 포함할 수 있다.
방사선 소스는 1 이상의 자유 전자 레이저로부터 수용된 방사선 빔들의 단면의 크기 및/또는 형상을 변경하도록 배치되는 광학기를 포함할 수 있다.
또한, 리소그래피 시스템은 1 이상의 마스크 검사 장치를 포함할 수 있다.
주 방사선 빔은 EUV 방사선을 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 방사선 빔을 수용하는 빔 스폿 구역(beam spot region); 복수의 개별 반사 요소들에 의해 형성된 주기적 어레이; 및 복수의 반사 요소들이 빔 스폿 구역을 통해 이동하도록 주기적 어레이를 이동시키는 메카니즘을 포함하는 빔 분할 장치가 제공되고, 반사 요소들은 방사선 빔의 제 1 부분이 제 1 브랜치 방사선 빔을 형성하고 방사선 빔의 제 2 부분이 제 2 브랜치 방사선 빔을 형성하도록 배치된다.
이러한 구성은 들어오는 방사선 빔으로 하여금 나가는 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들로 분할되게 한다.
일반적으로, 복수의 개별 반사 요소들이 빔 스폿 구역을 통해 이동함에 따라, 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들의 상대 세기들은 시간에 따라 변할 것이다. 변동은 주기적이며, 주기적 어레이의 피치 및 속력에 의해 주파수가 결정된다. 차례로, 이는 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들 각각에 의해 전달되는 방사선의 도즈가 시간에 따라 변하게 할 것이다. 이 도즈 변동(variation in dose)은 진동 주기들의 정수배와 같은 시간 주기에 걸쳐 평균이 0이 될 것이다. 안정된 도즈가 작은 시간 주기에 달성될 수 있도록 진동의 주파수는 가능한 한 높은 것이 바람직할 수 있다.
주기적 어레이가 복수의 개별 반사 요소들을 포함하기 때문에, 반사 요소들 각각은 더 작고 더 밀접하게 이격될 수 있다. 이는 주기적 어레이의 피치를 감소시키므로, 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들의 세기들이 주기적 어레이의 주어진 속력에 대해 진동하는 주파수를 증가시킨다. 유리하게는, 이는 안정된 도즈로 하여금 주기적 어레이의 주어진 속력에 대해 더 작은 시간 주기에서 달성되게 한다. 대안적으로, 이는 안정된 도즈로 하여금 주기적 어레이의 더 낮은 속력에서 유사한 시간 주기로 달성되게 한다.
반사 요소들이 빔 스폿 구역을 통해 이동하는 구성의 장점은, 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들의 (시간 평균된) 상대 세기들이 적어도 주기적 어레이의 운동 방향에서의 들어오는 방사선 빔의 방향 및 위치에 대해 비교적 무감하다는 것이다. 이는, 특히 들어오는 방사선 빔의 직경이 작은 경우에, 들어오는 방사선 빔 및 정적 거울들의 상대 이동이 브랜치 방사선 빔들의 상대 세기들의 상당한 변화를 유도할 수 있는 정적 거울들을 이용한 구성과 대조적이다. 이는 정적 거울들을 이용한 구성에 대하여, 방사선 빔 및 정적 거울들의 주어진 상대 위치에 대해, 브랜치 방사선 빔들의 상대 세기들이 실질적으로 시간 독립적이고 정적 거울들에 대한 방사선 빔의 위치에 의존적이기 때문이다. 비교적 작은 방사선 빔 포인팅의 작은 빔 스폿 구역에 대해서는, 방사선 빔 및 정적 거울들의 상대 위치들의 비교적 작은 변화가 브랜치 방사선 빔들의 상대 세기들의 상당한 변화를 유도할 수 있다. 하지만, 반사 요소들이 빔 스폿 구역을 통해 이동하는 구성에 대해서는, 브랜치 방사선 빔들의 상대 세기들이 시간에 따라 진동할 것이지만, 정수 개의 진동 주기들에 걸쳐 이 도즈 변동은 평균이 0이 될 것이다. 그러므로, 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들의 (정수 개의 진동 주기들에 걸쳐) 시간 평균된 상대 세기들은, 적어도 주기적 어레이의 운동 방향에서의 들어오는 방사선 빔의 방향 및 위치에 대해 비교적 무감하다.
빔 분할 장치는 일반적으로 디스크(disc)-형인 몸체를 포함할 수 있으며, 주기적 어레이를 이동시키는 메카니즘은 회전축을 중심으로 상기 몸체를 회전시키도록 작동가능할 수 있다.
복수의 개별 반사 요소들 각각은 일반적으로 반경방향으로 연장된 스포크(generally radially extending spoke)의 표면을 포함할 수 있다.
일반적으로 반경방향으로 연장된 스포크는 내측 반경방향 위치로부터 외측 반경방향 위치로 연장되는 것이다. 일반적으로 반경방향으로 연장된 스포크는 순전히 반경 방향으로 연장될 수 있다. 대안적으로, 일반적으로 반경방향으로 연장된 스포크는 반경 방향에 대해 비스듬한 각도로 배치되도록 주변 구성요소(circumferential component)를 가질 수 있다.
반사 요소들은, 방사선 빔의 제 1 부분이 반사 요소들 상에 입사하고 이에 의해 반사되어 제 1 브랜치 방사선 빔을 형성하고, 방사선 빔의 제 2 부분이 반사 요소들 사이의 1 이상의 갭을 통과하여 제 2 브랜치 방사선 빔을 형성하도록 배치될 수 있다.
반사 요소들 사이의 1 이상의 갭은 각각 빔 분할 장치의 몸체의 에지로 연장될 수 있다.
이러한 구성을 이용하면, 반사 요소들 사이의 갭들은 일 측에서 개방된다. 유리하게는, 방사선 빔이 일반적으로 이 개방된 측을 향해 전파하는 경우, 이러한 구성을 이용하면 허용가능한 스침 입사 각도들의 범위가 몸체의 두께에 의해 제한되지 않는다. 이는 갭들이 몸체의 에지로 연장되지 않는 구성, 즉 갭들이 몸체에서 어퍼처들의 형태이고 모든 측에서 폐쇄되는 구성과는 대조적이다. 이러한 구성을 이용하면, 허용가능한 스침 입사 각도들의 범위는 방사선 빔의 전파 방향으로의 갭들의 크기 및 몸체의 두께에 의해 제한된다. 몸체의 두께는 스침 입사 각도들에 대한 하한(lower limit)을 설정한다.
그러므로, 반사 요소들이 각각 빔 분할 장치의 몸체의 에지로 연장되는 구성이 더 작은 스침 입사 각도들을 허용한다. 이는 열적 이유들로 유리하다.
또한, 빔 분할 장치는 1 이상의 갭 중 적어도 하나에 경사 램프(inclined ramp)를 포함할 수 있다.
유리하게는, 이러한 램프들은 빔 분할 장치의 강성도(stiffness) 및 열전도율을 증가시킬 수 있다. 램프들이 경사져 있기 때문에, 이들은 그 갭이 빔 스폿 구역에 있을 때 각각의 램프의 표면이 들어오는 방사선 빔에 일반적으로 평행하도록 배치되어, 이것이 들어오는 방사선 빔과 간섭하지 않도록 할 수 있다.
빔 스폿 구역은 몸체의 축방향으로 향하는 표면(axially facing surface) 상에 배치될 수 있다.
복수의 개별 반사 요소들은 반경이 증가하는 방향에서 안쪽으로 테이퍼링(taper)할 수 있다.
유리하게는, 반사 요소들의 충분한 양의 테이퍼링을 이용하면, 반사 요소들의 측벽들로부터의 반사로부터 손실되는 방사선의 부분이 무시할 수 있는 양으로 감소될 수 있다.
복수의 개별 반사 요소들은 각각 반사 요소의 축방향으로 향하는 상부면으로부터 멀어지는 축 방향에서 안쪽으로 테이퍼링할 수 있다.
이는 반사 요소들 각각에 언더컷(undercut)을 제공한다. 유리하게는, 반사 요소들의 충분한 양의 테이퍼링을 이용하면, 반사 요소들의 측벽들로부터의 반사로부터 손실되는 방사선의 부분이 무시할 수 있는 양으로 감소될 수 있다.
복수의 반사 요소들 각각은 반경 방향에 비스듬한 각도인 방향으로 연장될 수 있다.
방사선 빔의 전파 방향은 일반적으로 빔 스폿 구역 내의 반사 요소들이 연장되는 방향과 정렬된다. 그러므로, 방사선 빔 방향은 반경 방향에 비스듬한 각도로 있다. 유리하게는, 들어오는 방사선 빔이 회전축을 통과하지 않기 때문에, 빔 분할 장치의 몸체가 축의 양측에서 회전을 위해 지지될 수 있다. 이는, 예를 들어 샤프트로 하여금 방사선 빔을 차단하지 않고 몸체의 상부 축방향 표면 밖으로 연장되게 한다.
빔 스폿 구역은 몸체의 반경방향으로 향하는 표면 상에 배치될 수 있다.
유리하게는, 이러한 실시예들에 대해 반사 요소들 각각은 일반적으로 직사각형일 수 있다. 또 다른 장점은, 들어오는 방사선 빔이 회전축을 교차하거나 가까이 지나가지 않으므로, 베어링들 및 액추에이터들이 빔 분할 장치의 양측에 배치되어 대칭적인, 더 균형잡힌 디자인을 허용할 수 있다는 것이다.
복수의 반사 요소들 각각의 반경방향으로 향하는 표면은 굴곡될 수 있다.
복수의 반사 요소들 각각의 반경방향으로 향하는 표면은 평탄할 수 있다.
복수의 개별 반사 요소들은 반경이 증가하는 방향에서 바깥쪽으로 테이퍼링할 수 있다.
이는 각각의 반사 요소에 언더컷을 제공할 것이다. 충분한 반경방향 테이퍼를 제공함으로써, 반사 요소의 측벽들에 입사하는 방사선의 부분이 감소되거나 제거될 수 있다.
또한, 빔 분할 장치는 냉각 디바이스, 및 반사 요소들로부터 냉각 디바이스로 열을 전달하는 메카니즘을 포함할 수 있다. 복수의 반사 요소들은, 정적일 수 있는 상기 냉각 디바이스에 대해 이동한다.
냉각 디바이스는 빔 분할 장치의 몸체의 표면에 가까이 배치될 수 있으며, 갭에 의해 이로부터 분리된다.
몸체 및 냉각 디바이스의 대향 표면들에 고 방사율 재료의 코팅들이 제공될 수 있다. 이는 몸체에 의한 복사(radiation) 및 냉각 디바이스에 의한 방출된 복사의 흡수를 촉진할 수 있다.
몸체와 냉각 디바이스 사이에 제공된 갭은 액체 금속 층으로 채워질 수 있으며, 이는 모세관 힘에 의해 제자리에 유지된다. 금속은 가융 합금을 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 본 명세서에 설명된 실시형태들 중 하나에 따른 빔 분할 장치를 포함하는 리소그래피 시스템이 제공된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 본 명세서에 설명된 실시형태들 중 하나에 따른 복수의 빔 분할 장치를 포함한 복합 빔 분할 장치가 제공된다.
복수의 빔 분할 장치들 중 적어도 2 개는 직렬로(in series) 배치되어, 빔 분할 장치들 중 제 1 장치에 의해 생성된 브랜치 방사선 빔들 중 하나가 빔 분할 장치들 중 제 2 장치에 의해 수용될 수 있다.
또한, 복합 빔 분할 장치는 복수의 빔 분할 장치들 중 적어도 2 개의 주기적 어레이들의 이동의 상대 위상(relative phase)을 제어하도록 작동가능한 조정 메카니즘을 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 각각 방사선 빔을 출력하도록 작동가능한 2 개의 방사선 소스들; 복수의 리소그래피 장치들; 2 개의 빔 전달 시스템들 -각각의 빔 전달 시스템은 방사선 빔을 수용하고 이를 복수의 리소그래피 장치들의 상이한 세트로 분배하도록 배치됨- ; 및 본 명세서에 설명된 실시형태에 따른 적어도 하나의 빔 분할 장치 -적어도 하나의 빔 분할 장치는 2 개의 방사선 소스들에 의해 출력되는 방사선 빔들 모두의 경로 밖에 있는 비활성 위치와 방사선 빔들 중 하나로부터의 방사선 빔의 경로 내에 배치되는 적어도 하나의 전개 위치(deployed position) 사이에서 이동가능함- 를 포함하는 리소그래피 시스템이 제공되고, 적어도 하나의 빔 분할 장치가 그 비활성 위치에 배치되는 경우, 2 개의 빔 전달 시스템들 각각은 2 개의 방사선 소스들 중 상이한 소스로부터 방사선 빔을 수용하며, 적어도 하나의 빔 분할 장치가 그 전개 위치에 배치되는 경우, 이는 방사선 소스들 중 하나에 의해 출력된 방사선 빔을 2 개의 브랜치 방사선 빔들로 분할하도록 배치되고, 2 개의 빔 전달 시스템들 각각은 상기 브랜치 방사선 빔들 중 상이한 빔을 수용한다.
2 개의 방사선 소스들 중 어느 하나 또는 둘 모두에 의해 출력되는 방사선 빔은 EUV 또는 x-선 방사선을 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 각각 방사선 빔을 출력하도록 작동가능한 제 1 및 제 2 방사선 소스들; 복수의 리소그래피 장치들; 2 개의 빔 전달 시스템들 -각각의 빔 전달 시스템은 방사선 빔을 수용하고 이를 복수의 리소그래피 장치들의 상이한 세트로 분배하도록 배치됨- ; 및 본 명세서에 설명된 실시형태들에 따른 제 1 및 제 2 빔 분할 장치들을 포함한 리소그래피 시스템이 제공되고, 제 1 및 제 2 빔 분할 장치들은: 제 1 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔이 제 1 빔 분할 장치에 의해 수용되며, 제 1 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔의 제 1 부분이 제 1 빔 분할 장치의 반사 요소들 상에 입사하고 이에 의해 반사되어 제 1 브랜치 방사선 빔을 형성하며, 제 1 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔의 제 2 부분이 제 1 빔 분할 장치의 반사 요소들 사이의 갭들을 통과하여 제 2 브랜치 방사선 빔을 형성하도록; 및 제 2 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔이 제 2 빔 분할 장치에 의해 수용되며, 제 2 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔의 제 1 부분이 제 2 빔 분할 장치의 반사 요소들 상에 입사하고 이에 의해 반사되어 제 3 브랜치 방사선 빔을 형성하며, 제 2 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔의 제 2 부분이 제 2 빔 분할 장치의 반사 요소들 사이의 갭들을 통과하여 제 4 브랜치 방사선 빔을 형성하도록 배치되며, 제 1 및 제 4 브랜치 방사선 빔들은 일반적으로 인접하고 동일 선상(collinear)에 있으며 2 개의 빔 전달 시스템들 중 제 1 시스템을 향해 지향되고, 제 2 및 제 3 브랜치 방사선 빔들은 일반적으로 인접하고 동일 선상에 있으며 2 개의 빔 전달 시스템들 중 제 2 시스템을 향해 지향된다.
이러한 구성은, 하나의 방사선 소스가 작동하지 않는 경우에 제 1 및 제 2 방사선 소스들에 의해 출력되는 방사선 빔들의 경로들 안과 밖으로 광학 구성요소들을 이동시킬 필요가 없기 때문에 유리하다.
2 개의 방사선 소스들 중 어느 하나 또는 둘 모두에 의해 출력되는 방사선 빔은 EUV 또는 x-선 방사선을 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 자유 전자 레이저를 위한 언듈레이터(undulator)가 제공되고, 이는: 주기적인 자기장을 생성하도록 작동가능하고, 주기적 경로를 따라 전자 빔을 안내하여 전자 빔 내의 전자들이 언듈레이터에서 방사선과 상호작용하여 가간섭성 방사선(coherent radiation)의 방출을 자극하고 방사선 빔을 제공하도록 배치되는 적어도 하나의 언듈레이터 모듈; 적어도 하나의 언듈레이터 모듈 내에서 전자 빔의 궤적을 변경하도록 배치되는 조향 유닛(steering unit); 및 조향 유닛을 제어하도록 배치되는 제어 유닛을 포함한다.
이 방식으로, 제어 유닛은 언듈레이터 자체의 적어도 하나의 모듈 내에서 전자 빔 및 이에 따른 방사선 빔을 조종하고, 이로 인해 조정들이 가장 큰 효과를 갖는 방사선 빔의 경로 내의 위치로 방사선 빔을 조정할 수 있다.
조향 유닛은 전자 빔의 전파 방향에 관하여 언듈레이터의 입구보다 언듈레이터의 출구에 더 가까운 위치에서 언듈레이터 내에 위치될 수 있다.
조향 유닛은 전자 빔의 전파 방향에 대해 언듈레이터의 최종 및 끝에서 두번째(penultimate) 모듈 사이에 위치될 수 있다. 즉, 복수의 모듈들이 제공되는 경우, 전자 빔은 각각의 모듈 사이에서 차례로 이동한다. 전자 빔이 통과하는 최종 모듈이 최종 모듈이다. 최종 모듈에 들어가기 전에 전자 빔이 통과하는 모듈이 끝에서 두번째 모듈이다.
또한, 언듈레이터는 전자 빔의 궤적을 나타내는 신호를 제어 유닛에 제공하는 센서 구성부를 포함할 수 있다.
센서 구성부는 복수의 언듈레이터 모듈들 중 제 1 모듈 이후에 위치되는 제 1 센서 및 복수의 언듈레이터 모듈들 중 제 2 모듈 이후에 위치되는 제 2 센서를 포함할 수 있다.
제 1 센서는 끝에서 두번째 모듈 이후에 위치될 수 있고, 제 2 센서는 최종 모듈 이후에 위치될 수 있다.
제어 유닛은 이상적인 궤적으로부터의 전자 빔의 궤적의 편차를 결정하도록 배치될 수 있다.
제어 유닛은 조향 유닛을 제어하여, 이상적인 궤적과 전자 빔의 궤적 간의 차이를 감소시키거나, 전자 빔을 이상적인 궤적에 평행한 궤적과 실질적으로 정렬시키도록 배치될 수 있다.
제어 유닛은 사전설정된 위치에서 방사선 빔 내의 세기 분포의 표시를 수용하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 사전설정된 위치는 방사선 빔을 더 처리하는 광학기가 위치되는 위치일 수 있다. 예를 들어, 사전설정된 위치는 리소그래피 시스템의 일부분인 빔 익스팬더(beam expander)의 위치에 있을 수 있다.
언듈레이터는 사전설정된 위치에서의 방사선 빔 내의 세기 분포와 사전설정된 위치에서의 방사선 빔 내의 이상적인 세기 분포 간의 차이를 결정하고; 조향 유닛을 제어하여, 사전설정된 위치에서의 방사선 빔 내의 세기 분포와 사전설정된 위치에서의 방사선 빔 내의 이상적인 세기 분포 간의 차이를 감소시키도록 배치될 수 있다.
제어 유닛은 사전설정된 양만큼 전자 빔의 궤적을 주기적으로 변화시키기 위해 조향 유닛을 제어하도록 배치될 수 있다.
제어 유닛은 언듈레이터의 길이방향 축선에 대한 복수의 개별 각도들에서 전자 빔을 순차적으로 지향하기 위해 조향 유닛을 제어하도록 배치될 수 있다.
복수의 개별 각도들은 복수의 공간적으로 분리된 방사선 빔들을 제공하도록 선택될 수 있다.
제어 유닛은 언듈레이터의 길이방향 축선에 대한 사전설정된 각도 범위를 통해 전자 빔을 스윕(sweep)하기 위해 조향 유닛을 제어하도록 배치될 수 있다.
제어 유닛은 복수의 공간적으로 오버랩된 방사선 빔들을 제공하기 위해 조향 유닛을 제어하도록 배치될 수 있다. 이 방식으로, 시간에 걸쳐 평균되어, 복수의 오버랩된 빔들이 실질적으로 플랫-톱 빔 프로파일을 제공할 수 있다.
제어 유닛은 실질적으로 일정한 각속도로 사전설정된 각도 범위를 통해 전자 빔을 스윕하기 위해 조향 유닛을 제어하도록 배치될 수 있다.
제어 유닛은 언듈레이터의 길이방향 축선에 수직인 방향에서 1000 μrad의 각도까지 궤적을 변화시키기 위해 조향 유닛을 제어하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛은 평면형 언듈레이터 모듈 내의 자기장 라인들에 수직인 평면에서 전자 빔을 스윕하는 경우에 평면 언듈레이터 모듈 내에서 1000 μrad의 각도까지, 및 나선형 언듈레이터 모듈 내에서 100 μrad까지 궤적을 변화시키기 위해 조향 유닛을 제어하도록 배치될 수 있다.
조향 유닛은 제 1 조향 유닛일 수 있고, 언듈레이터는 언듈레이터의 최종 모듈 이후에 배치되는 제 2 조향 유닛을 더 포함할 수 있으며, 제어 유닛은 제 2 조향 유닛을 제어하여 제 1 조향 유닛에 의한 전자 빔의 변동 전의 전자 빔의 전파 궤적과 제 1 조향 유닛에 의한 전자 빔의 변동 후 전파 궤적 간의 차이를 감소시키도록 배치된다. 예를 들어, 제 2 조향 유닛은 제어 유닛에 의해 전자 빔의 궤적을 전자 빔이 제 1 조향 유닛과 상호작용되기 전 전자 빔의 궤적으로 복원하도록 제어될 수 있다. 이 방식으로, 전자 빔은 원하는 경로(이는 방사선 빔의 원하는 경로와 상이할 수 있음), 예컨대 빔 덤프(beam dump)로의 경로를 따르도록 구성될 수 있다.
또한, 언듈레이터는 제어 유닛에 의해 전자 빔의 방향을 변경하도록 제어되는 복수의 조향 유닛들을 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 방사선 빔을 생성하도록 배치되는 자유 전자 레이저가 제공되고, 상기 전자 레이저는 본 명세서에 설명된 실시형태들 중 하나에 따른 언듈레이터를 포함한다.
또 다른 실시형태에 따르면, 본 명세서에 설명된 실시형태에 따른 적어도 하나의 방사선 빔을 생성하도록 배치되는 자유 전자 레이저; 및 적어도 하나의 리소그래피 장치를 포함한 리소그래피 시스템이 제공되고, 적어도 하나의 리소그래피 장치 각각은 적어도 하나의 방사선 빔들 중 적어도 하나를 수용하도록 배치된다.
또한, 리소그래피 시스템은 자유 전자 레이저로부터 수용된 적어도 하나의 방사선 빔의 단면의 크기 및/또는 형상을 변경하도록 배치되는 광학기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 리소그래피 시스템은 빔 익스팬더 광학기를 포함할 수 있다.
또한, 리소그래피 시스템은 적어도 하나의 방사선 빔 내의 세기 분포를 나타내는 신호들을 언듈레이터의 제어 유닛에 제공하도록 배치되는 세기 분포 센서를 포함할 수 있다. 세기 분포 센서는, 예를 들어 빔 익스팬더 광학기 부근에 위치될 수 있다.
적어도 하나의 리소그래피 장치는 1 이상의 마스크 검사 장치를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 방사선 빔은 EUV 방사선을 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 주기적인 자기장을 생성하도록 작동가능한 언듈레이터 -이는 주기적 경로를 따라 전자 빔을 안내하여, 전자 빔 내의 전자들이 방사선 빔을 제공하기 위해 가간섭성 방사선의 방출을 자극하도록 언듈레이터에서 방사선과 상호작용하게 하도록 배치됨- 내에서 전자 빔의 방향을 변화시키는 컴퓨터 구현 방법이 제공되고, 상기 방법은: 전자 빔의 궤적을 나타내는 신호를 수용하고, 및/또는 사전설정된 위치에서 방사선 빔 내의 세기 분포를 나타내는 신호를 수용하는 단계; 이상적인 궤적으로부터의 전자 빔의 궤적의 편차를 결정하고, 및/또는 사전설정된 위치에서의 방사선 빔 내의 세기 분포와 사전설정된 위치에서의 방사선 빔 내의 이상적인 세기 분포 간의 차이를 결정하는 단계; 및 언듈레이터의 모듈 내에서 전자 빔을 조종하도록 언듈레이터 내의 조향 유닛을 제어하여, 결정된 편차를 감소시키고, 및/또는 결정된 차이를 감소시키는 단계를 포함한다.
또 다른 실시형태에 따르면, 자유 전자 레이저를 위한 언듈레이터가 제공되고, 이는: 제 1 방사선 빔을 제공하도록 배치되는 제 1 언듈레이터 섹션(section) 및 제 2 방사선 빔을 제공하도록 배치되는 제 2 언듈레이터 섹션 -각각의 언듈레이터 섹션은 주기적 경로를 따라 전자 빔을 안내하여, 전자 빔이 제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들에서 방사선과 상호작용하여 가간섭성 방사선의 방출을 자극하고 제 1 및 제 2 방사선 빔들을 각각 제공하도록 배치되는 적어도 하나의 언듈레이터 모듈을 포함함- ; 및 제 1 언듈레이터 섹션과 제 2 언듈레이터 섹션 사이에 배치되는 제 1 조향 유닛 -이는 제 1 언듈레이터 섹션을 나가는 전자 빔의 궤적을 변경하여, 전자 빔이 적어도 부분적으로 제 1 방사선 빔과 분리되게 하고, 이것이 제 2 언듈레이터 섹션을 통해 전파함에 따라 전자 빔으로부터 디커플링되는 제 1 방사선 빔의 적어도 제 1 부분이 존재하도록 배치됨- 을 포함한다.
이러한 구성은 2 개의 분리된 방사선 빔들: 즉, 제 1 언듈레이터 섹션으로부터의 방사선 빔 및 제 2 언듈레이터 섹션으로부터의 방사선 빔의 생성을 허용한다. 이는 이러한 언듈레이터를 이용하는 자유 전자 레이저로 하여금 2 개의 상이한 위치들로 방사선 빔들을 공급하게 한다. 2 개의 분리된 방사선 빔들은, 예를 들어 2 개의 상이한 리소그래피 시스템들 또는 리소그래피 시스템들의 세트들로 공급될 수 있다. 이는 주 방사선 빔을 복수의 서브-빔들로 분할할 필요 없이, 단일 자유 전자 레이저로 하여금 복수의 리소그래피 장치들로 방사선을 공급하게 한다.
자유 전자 레이저들은, 예를 들어 리소그래피에 사용될 수 있는 방사선을 생성하는 데 사용될 수 있다. 하지만, 자유 전자 레이저들은 형성 및 운영하는 데 고가일 수 있다. 그러므로, 자유 전자 레이저들이 비용 효율적이기 위해서는, 특히 극자외(EUV) 리소그래피에 대해, 단일 자유 전자 레이저가 복수의 리소그래피 장치들에 방사선을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 자유 전자 레이저들은 통상적으로 비교적 작은 에텐듀(etendue)를 갖는 단일 방사선 빔을 생성한다. 예를 들어, EUV 자유 전자 레이저 빔은 수백 미크론 급의 직경을 가질 수 있고, 수백 마이크로-라디안 급의 발산을 가질 수 있다. 이러한 작은 에텐듀를 갖는 고출력 방사선 빔을 분할하는 것은 어렵다. 본 발명은 이러한 방사선의 분할을 간소화하며, 심지어는 단일 방사선 빔을 분할할 필요성을 완전히 제거할 수 있다.
언듈레이터는 2보다 많은 언듈레이터 섹션들 및 1보다 많은 조향 유닛을 포함할 수 있으며, 각각의 조향 유닛은 상이한 쌍의 인접한 언듈레이터 섹션들 사이에 배치된다.
제 1 조향 유닛은 제 1 언듈레이터 섹션의 축선에 대해 일정 각도만큼(by an angle) 전자 빔을 구부릴 수 있다.
제 1 조향 유닛에서 전자 빔이 구부러지는 각도는 제 1 방사선 빔의 발산을 넘어설 수 있다.
전자 빔은 언듈레이터 내에서 빔 라인 파이프(beam line pipe)를 통과할 수 있으며, 제 1 조향 유닛에서 전자 빔이 구부러지는 각도는 제 1 및 제 2 방사선 빔들이 둘 다 전자 빔 라인 파이프 내에 피팅되도록 충분히 작을 수 있다. 언듈레이터가 2보다 많은 언듈레이터 섹션들 및 1보다 많은 조향 유닛을 포함하는 실시예들에서, 각각의 조향 유닛에서 전자 빔이 구부러지는 각도는 모든 방사선 빔들이 전자 빔 라인 파이프 내에 피팅되도록 충분히 작을 수 있다. 언듈레이터가 2보다 많은 언듈레이터 섹션들 및 1보다 많은 조향 유닛을 포함하고, 언듈레이터가 평면형인 실시예들에 대해, 조향 유닛들은 전자 빔의 궤적이 실질적으로 한 평면에 유지될 수 있도록 배치될 수 있다. 유리하게는, 이는 빔 라인 파이프로 하여금 상기 평면에 수직인 방향으로 작게 유지되도록 하고, 이는 차례로 언듈레이터 내의 자석들 간의 간격(separation)으로 하여금 작게 유지되도록 한다. 언듈레이터가 2보다 많은 언듈레이터 섹션들 및 1보다 많은 조향 유닛을 포함하고, 언듈레이터가 나선형인 실시예들에 대해, 조향 유닛들은 각각의 언듈레이터 섹션 내의 전자 빔의 방향들이 실질적으로 원뿔 상에 놓이도록 배치될 수 있다. 유리하게는, 이는 빔 라인 파이프의 직경을 작게 유지되도록 하는 한편, 여전히 전자 빔 및 모든 발생된 방사선 빔들을 수용하게 한다.
제 2 언듈레이터 섹션은, 전자 빔이 허용가능한 초기 궤적들의 범위 내의 초기 궤적을 갖는 경우에만 제 2 언듈레이터 섹션 내에서의 가간섭성 방사선의 큰 자극 방출이 발생하도록 배치될 수 있으며, 제 1 조향 유닛은 전자 빔이 허용가능한 초기 궤적들의 범위 내의 초기 궤적으로 제 2 언듈레이터 섹션에 진입하도록 배치될 수 있다.
제 1 및/또는 제 2 언듈레이터 섹션들은 나선형 언듈레이터 모듈들을 포함할 수 있다.
제 2 언듈레이터 섹션의 중심축은 제 1 언듈레이터 섹션의 중심축과 정렬되지 않을 수 있다.
제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들의 중심축들 간의 각도는 제 1 조향 유닛에서 전자 빔이 구부러지는 각도와 실질적으로 매칭(match)할 수 있다.
제 1 조향 유닛은 제 1 언듈레이터 섹션의 중심축에 실질적으로 수직인 방향으로 제 1 방사선 빔으로부터 전자 빔을 분리하도록 배치될 수 있다.
전자 빔은 제 1 방사선 빔으로부터 완전히 분리될 수 있다.
조향 유닛 또는 각각의 조향 유닛은, 전자 빔이 언듈레이터를 통해 이동함에 따라 전자 빔 내에서 전개되는 에너지 확산으로 인한 수차들을 감소시키도록 배치되는 자석들을 포함할 수 있다.
제 1 방사선 빔의 제 2 부분이 제 2 언듈레이터 섹션에서 시드 방사선(seed radiation)의 역할을 할 수 있다.
제 1 또는 제 2 방사선 빔은 시드 방사선 소스의 역할을 할 수 있다.
또한, 언듈레이터는 제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들 사이에 위상 조정 유닛(phase adjusting unit)을 포함할 수 있고, 이는 시드 방사선과 전자 빔 간의 최적 매칭을 제공하도록 배치될 수 있다.
제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들은 테이퍼링될 수 있고, 제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들의 테이퍼링은 독립적으로 제어가능할 수 있다.
또한, 언듈레이터는 조향 유닛 또는 각각의 조향 유닛 이전에 전자 빔 익스팬더를, 그리고 조향 유닛 또는 각각의 조향 유닛 이후에 전자 빔 압축기(electron beam compressor)를 포함할 수 있다.
또한, 언듈레이터는 제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들 사이에 1 이상의 전자 빔 시프팅 요소(electron beam shifting element)를 포함할 수 있고, 이는 전자 빔의 전파 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 전자 빔을 시프트하도록 작동가능하다.
또 다른 실시형태에 따르면, 여하한의 앞선 언듈레이터를 포함하는 적어도 하나의 방사선 빔을 생성하도록 배치된 자유 전자 레이저가 제공된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 방사선 빔을 생성하도록 배치되는, 본 명세서에 설명된 실시형태에 따른 자유 전자 레이저; 및 적어도 하나의 리소그래피 장치를 포함하는 리소그래피 시스템이 제공되고, 적어도 하나의 리소그래피 장치 각각은 적어도 하나의 방사선 빔들 중 하나의 적어도 일부분을 수용하도록 배치된다.
또한, 리소그래피 시스템은 자유 전자 레이저로부터 수용된 적어도 하나의 방사선 빔의 단면의 크기 및/또는 형상을 변경하도록 배치되는 광학기를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 리소그래피 장치는 1 이상의 마스크 검사 장치를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 방사선 빔은 EUV 방사선을 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 방사선을 발생시키는 방법이 제공되고, 이는: 상대론적 다발 전자 빔(relativistic bunched electron beam)을 생성하는 단계; 전자 빔이 언듈레이터 모듈에서 방사선과 상호작용하여 가간섭성 방사선의 방출을 자극하고 제 1 방사선 빔을 생성하도록 주기적 경로를 따라 전자 빔을 안내하도록 배치되는 적어도 하나의 언듈레이터 모듈을 포함한 제 1 언듈레이터 섹션을 통해 전자 빔을 지향하는 단계; 전자 빔이 제 1 언듈레이터 섹션을 나갈 때 전자 빔이 적어도 부분적으로 제 1 방사선 빔과 분리되도록 전자 빔의 궤적을 변경하는 단계; 및 주기적 경로를 따라 전자 빔을 안내하여, 전자 빔이 언듈레이터 모듈에서 방사선과 상호작용하여 가간섭성 방사선의 방출을 자극하고 제 2 방사선 빔을 생성하도록 배치되는 적어도 하나의 언듈레이터 모듈을 포함하는 제 2 언듈레이터 섹션을 통해 전자 빔을 지향하는 단계를 포함하며, 전자 빔과 제 1 방사선 빔 간의 적어도 부분적인 분리는 전자 빔이 제 2 언듈레이터 섹션을 통해 전파함에 따라 제 1 방사선 빔의 적어도 제 1 부분이 전자 빔으로부터 디커플링될 것을 보장한다.
또 다른 실시형태에 따르면, 몸체; 빔 스폿 구역 및 반사된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔을 수용하는 몸체 상에 제공되는 반사 표면; 및 빔 스폿 구역이 주기적 경로를 따라 반사 표면에 걸쳐 이동하고 반사된 방사선 빔의 방향이 실질적으로 일정하게 유지되도록 몸체를 이동시키도록 작동가능한 이동 메카니즘을 포함한 광학 요소가 제공된다.
방사선 빔의 파워의 일부가 광학 요소에 의해 흡수되어, 반사 표면을 뜨거워지게 한다. 이동 메카니즘은 빔 스폿 구역이 반사 표면에 걸쳐 이동하도록 반사 표면을 이동시키도록 작동가능하기 때문에, 광학 요소에 의해 흡수되는 파워가 더 큰 영역에 걸쳐 확산되어 열 부하의 밀도를 감소시킨다. 이는 광학 요소로 하여금, 정적 광학 요소들과 달리, 더 높은 파워 밀도들로 방사선 빔들을 수용하게 한다.
빔 스폿 구역이 반사 표면 상의 주기적 경로를 따르기 때문에, 빔 스폿 구역이 충분히 빠르게 이동한다면, 주기적 경로를 따르는 방향으로 반사 표면을 가열하는 방사선 빔에 의해 야기되는 반사 표면의 곡률은 무시할 수 있다. 최대 유도 곡률(maximum induced curvature)은 주기적 경로에 수직인 방향으로 있다. 이러한 곡률은 보정이 더 간단할 수 있다.
몸체는 일반적으로 디스크-형일 수 있고, 이동 메카니즘은 회전축을 중심으로 몸체를 회전시키도록 작동가능할 수 있다.
회전축을 따르는, 또는 회전축에 평행한 방향은 축 방향이라고 칭해질 수 있다. 회전축으로, 또는 회전축으로부터 진행하고 상기 회전축에 수직인 방향은 반경 방향이라고 칭해질 수 있다.
또한, 광학 요소는 반사 표면의 곡률을 변경하는 왜곡 메카니즘을 더 포함할 수 있다. 왜곡 메카니즘은 반사 표면에 입사하는 방사선 빔에 의해 야기된 반사 표면의 곡률을 적어도 부분적으로 보정하기 위해 반사 표면의 곡률을 변경하도록 배치될 수 있다.
광학 요소에 의해 흡수된 에너지는 반사 표면으로부터 온도 구배를 야기할 것이다. 이 온도 구배의 결과로서, 광학 요소의 상이한 부분들이 상이하게 팽창할 것이며, 이는 반사 표면을 왜곡하게 할 것이다. 왜곡 메카니즘은 이 왜곡에 의해 야기된 반사 표면의 곡률을 적어도 부분적으로 보정하기 위해 반사 표면의 곡률을 변경하도록 배치된다.
반사 표면은 몸체의 축방향으로 향하는 표면에 배치될 수 있다.
이러한 구성을 이용하면, 빔 스폿 구역은 반사 표면의 환형 구역의 형적을 그릴 것이다(trace out).
왜곡 메카니즘은 반사 표면의 반경방향 곡률(radial curvature)을 변경하도록 작동가능할 수 있다.
왜곡 메카니즘은 몸체의 반경방향 바깥쪽 에지에 일반적으로 축방향인 힘을 적용하도록 작동가능할 수 있다.
왜곡 메카니즘은 일반적으로 디스크-형인 몸체로부터 연장되는 1 이상의 부재(member) -상기 부재는 자기 재료로부터 형성됨- , 및 1 이상의 전기 코일을 포함할 수 있고, 일반적으로 축방향인 힘은 1 이상의 부재에 작용하는 1 이상의 전기 코일로부터의 자기력에 의해 몸체의 반경방향 바깥쪽 에지에 적용될 수 있다.
이러한 구성은 반사 표면의 곡률을 변경하기 위해 단순한 메카니즘을 제공한다. 곡률의 양은 1 이상의 전기 코일을 통하는 전류를 변화시킴으로써 조정될 수 있다.
왜곡 메카니즘은 일반적으로 디스크-형인 몸체로부터 축방향으로 연장되는 1 이상의 질량체(mass)를 포함할 수 있고, 몸체의 회전이 바깥쪽 반경 방향으로 복수의 질량체들에 작용하는 원심력을 야기할 수 있으며, 상기 원심력은 몸체의 반경방향 바깥쪽 에지에 작용하는 모멘트를 발생시켜 반사 표면의 반경방향 곡률을 변경할 수 있다.
이러한 구성은 반사 표면의 곡률을 변경하기 위해 단순한 메카니즘을 제공한다. 곡률의 양은 몸체의 회전 속도를 변화시킴으로써 조정될 수 있다.
몸체의 축방향 두께가 반경 방향으로 변화할 수 있다.
이러한 구성은 상이한 곡률로 하여금 단일의 일반적으로 축방향인 힘의 적용에 의해 상이한 반경방향 위치들에서 적용되게 한다.
몸체의 축방향 두께는 일반적으로, 왜곡 메카니즘에 의해 비교적 높은 열 부하를 수용하는 반사 표면의 반경방향 위치들에 적용되는 곡률의 양이 일반적으로 왜곡 메카니즘에 의해 비교적 낮은 열 부하를 수용하는 반사 표면의 반경방향 위치들에 적용되는 곡률의 양보다 높도록 방사선 빔에 의해 빔 스폿 구역에 적용되는 열 부하를 매칭할 수 있다.
방사선 빔에 의해 빔 스폿 구역에 적용되는 열 부하는 반사 표면 상으로의 방사선 빔의 세기 분포의 투영에 비례할 수 있다. 예를 들어, 축방향 두께는 열 부하가 최고일 수 있는 빔 스폿 구역의 중심에서 최소일 수 있다.
왜곡 메카니즘은 빔 스폿 구역 부근에서 반사 표면 반대편인 몸체의 표면에 열 부하를 적용하도록 배치되는 1 이상의 가열 요소를 포함할 수 있다. 상기 열 부하는 일반적으로 방사선 빔에 의해 빔 스폿 구역에 적용되는 열 부하에 상보적(complimentary)일 수 있다. 대안적으로, 상기 열 부하는 일반적으로 방사선 빔에 의해 빔 스폿 구역에 적용되는 열 부하와 유사할 수 있다.
제 1 열 부하가 비교적 낮고 제 2 열 부하가 비교적 높은 구역들인 경우, 및 그 역인 경우, 제 2 열 부하가 일반적으로 제 1 열 부하와 상보적이라는 것을 이해하여야 한다.
또한, 광학 요소는 냉각 유체의 유동을 위해 광학 요소의 몸체 내에 1 이상의 채널을 포함할 수 있으며, 1 이상의 채널은 적어도 부분적으로 반사 표면이 배치되는 몸체의 일부분 내에 배치된다.
이러한 내부 냉각은 반사 표면에 매우 가까운 냉각을 제공할 수 있으며, 이에 따라 반사 표면의 열적 변형을 최소화할 수 있다.
몸체는 반사 표면에 입사하는 방사선 빔에 의해 야기되는 반사 표면의 온도 변동을 적어도 부분적으로 감소시키기 위해 반사 표면 아래에(below) 형상화될 수 있다.
이러한 실시예들에 대해, 반사 표면은 몸체의 반경방향으로 향하는 표면에 배치될 수 있다.
이러한 실시예들에 대해, 들어오는 방사선 빔은 회전축을 교차하거나 가까이 지나가지 않으므로, 베어링들 및 액추에이터들이 광학 요소의 양측에 배치되어 대칭적인, 더 균형잡힌 디자인을 허용할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 방사선 소스; 및 방사선 빔이 반사 표면의 빔 스폿 구역에 입사하도록 배치되는, 본 명세서에 설명된 실시형태에 따른 광학 요소를 포함한 방사선 시스템에 제공된다.
또한, 방사선 시스템은 방사선 소스 및 광학 요소가 배치되는 방사선 벙커(radiation bunker)를 포함할 수 있다.
방사선 소스는 자유 전자 레이저를 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 본 명세서에 설명된 실시형태에 따른 방사선 소스를 포함한 리소그래피 시스템이 제공된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 방사선 소스로부터 방사선을 수용하고, 적어도 하나의 리소그래피 장치로의 후속한 전달을 위해 장치의 유출 어퍼처(output aperture)로 방사선을 전달하는 장치가 제공되고, 장치는 방사선을 수용하는 유입 어퍼처(input aperture), 유출 어퍼처, 및 복수의 챔버들을 포함하는 유입 어퍼처와 유출 어퍼처 사이의 통로를 포함하며, 챔버들 중 적어도 일부 각각은 적어도 하나의 진공 펌프로의 연결을 위한 각 펌핑 포트(pumping port)를 포함하고, 장치는 유입 어퍼처와 유출 어퍼처 사이의 통로에서 기체 원자들 또는 분자들을 이온화하는 전자들 또는 다른 이온화 입자들 또는 이온화 방사선의 소스를 더 포함한다.
유입 어퍼처와 유출 어퍼처 사이에서 기체 원자들 또는 분자들을 이온화함으로써, 예를 들어 적절한 전기장 또는 자기장의 적용에 의해 기체 원자들 또는 분자들의 궤적이 후속하여 변경될 수 있고, 차례로 진공 펌프들 중 하나에 의해 기체 원자들 또는 분자들이 펌핑될 확률이 증가될 수 있다.
전자들 또는 다른 이온화 입자들 또는 이온화 방사선의 소스는 챔버들 중 적어도 하나에서, 및/또는 한 쌍의 챔버들 사이의 어퍼처에서 기체 원자들 또는 분자들을 이온화하도록 구성될 수 있다.
선택적으로, 각각의 챔버는 각 펌핑 포트를 포함한다. 각각의 챔버는 각 어퍼처를 통해 챔버들 중 적어도 다른 하나에 연결될 수 있다.
통로는 방사선이 유입 어퍼처로부터 유출 어퍼처까지 통과할 수 있는 가시 경로(line-of-sight path)를 포함할 수 있다.
또한, 장치는 이온화된 기체 원자들 또는 분자들의 궤적들을 변경하는, 예를 들어 챔버들 중 적어도 하나에서 및/또는 어퍼처들 중 적어도 하나에서 궤적들을 변경하는 적어도 하나의 전기장 또는 자기장 소스를 포함할 수 있다.
전기장 또는 자기장 소스는 이온화를 거치는 기체 원자들 또는 분자들의 볼리스틱 궤적(ballistic trajectory)들을 방해하도록 구성될 수 있다.
전기장 또는 자기장 소스는 이온화된 기체 원자들 또는 분자들 중 적어도 일부를 장치의 구성요소의 표면과 충돌하게 하도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기 이온화된 기체 원자들 또는 분자들 중 적어도 일부의 볼리스틱 궤적들이 깨질(broken) 수 있다.
전기장 또는 자기장 소스는 이온화된 기체 원자들 또는 분자들 중 적어도 일부를 챔버들 중 적어도 하나의 표면 또는 한 쌍의 챔버들 사이의 어퍼처의 표면과 충돌하게 하도록 구성될 수 있다. 상기 챔버들 중 적어도 하나의 표면 또는 상기 한 쌍의 챔버들 사이의 어퍼처의 표면은 작동 시 이온화된 기체 원자들 또는 분자들이 표면으로부터 산란(bounce)하도록 구성될 수 있다.
또한, 장치는 전자들 또는 다른 이온화 입자들과 기체 원자들 또는 분자들 간의 충돌 확률을 증가시키기 위해 전자들 또는 다른 이온화 입자들의 궤적들을 변경하는 적어도 하나의 전기장 또는 자기장 소스를 포함할 수 있다.
전자들 또는 다른 이온화 입자들의 궤적들을 변경하는 적어도 하나의 전기장 또는 자기장 소스는 전자들 또는 다른 이온화 입자들의 경로 길이들을 증가시키도록 구성될 수 있다.
적어도 하나의 전기장 또는 자기장 소스는 전자들을 생성하는 음극(cathode)과 전자들을 수용하도록 배치되는 양극(anode) 사이의 전자들의 경로 길이들을 증가시키도록 구성될 수 있다.
전자들 또는 다른 이온화 입자들의 궤적들을 변경하는 적어도 하나의 전기장 또는 자기장 소스는 전자들 또는 다른 이온화 입자들 중 적어도 일부가 적어도 부분적으로 나선형 궤적들을 따르게 하도록 구성될 수 있다.
적어도 하나의 전기장 또는 자기장 소스는, 유입 어퍼처로 이어지는 볼리스틱 궤적을 갖는 기체 원자들 또는 분자들이 존재할 수 있는 챔버들 중 적어도 하나의 일부분에서 전자들 또는 다른 이온화 입자들을 집중시키도록 구성될 수 있다.
적어도 하나의 전기장 또는 자기장 소스는 챔버들 중 적어도 하나의 벽에 전위를 적용하는 회로를 포함할 수 있다.
전자들은 음극에 의해 생성될 수 있고, 회로는 작동 시 상기 음극보다 낮은 전위에 상기 챔버들 중 적어도 하나의 벽을 유지하도록 구성될 수 있다.
이온화된 기체 원자들 또는 분자들의 궤적들을 변경하는 적어도 하나의 전기장 또는 자기장 소스 및 전자들의 궤적들을 변경하는 적어도 하나의 전기장 또는 자기장 소스는 공통인 적어도 하나의 전기장 또는 자기장 소스를 포함할 수 있다.
전자 소스는 전자들을 생성하는 음극 구성부 및 음극 구성부에 의해 생성된 전자들을 수집하는 양극을 포함할 수 있다. 음극 구성부 및 양극은, 음극 구성부에 의해 생성되고 양극에 의해 수집되는 전자들이 상기 적어도 하나의 챔버의 적어도 일부분을 통과하도록 배치될 수 있다.
음극 구성부는 음극, 및 음극과 양극 사이에 위치되는 추가 양극을 포함할 수 있다. 추가 양극은 음극에 의해 생성된 전자들을 가속시키는 가속화 양극(accelerating anode)을 포함할 수 있다. 추가 양극은, 전자들이 추가 양극을 통과한 후 전자들의 가속을 감소시키기 위해 전기장을 적용하도록 구성될 수 있다. 적절하게 배치된 추가 양극의 사용은 추가 양극과 양극 사이를 통과하는 동안 전자들 중 적어도 일부의 운동 에너지의 변동을 감소시킬 수 있다. 전자들 중 적어도 일부의 운동 에너지는 추가 양극과 양극 사이를 통과하는 동안 원하는 범위의 값들에 유지될 수 있다.
음극 구성부는 열이온 방출에 의해 전자들을 생성하도록 구성될 수 있다.
전자 소스는, 전자 소스에 의해 생성되는 전자들이, 상기 적어도 하나의 챔버를 통한 전자들의 통과의 적어도 일부 동안, 20 eV 내지 300 eV 범위, 선택적으로 60 eV 내지 100 eV 범위의, 더 선택적으로는 실질적으로 80 eV와 같은 운동 에너지를 갖도록 구성될 수 있다.
음극 구성부 및 양극은, 음극 구성부에 의해 생성되는 전자들 중 적어도 일부가 음극 구성부와 양극 사이를 실질적으로 전부 통과하는 동안 20 eV 내지 300 eV 범위, 선택적으로 60 eV 내지 100 eV 범위의, 더 선택적으로는 실질적으로 80 eV와 같은 운동 에너지를 갖도록 구성될 수 있다.
음극 구성부 및 양극은, 음극 구성부에 의해 생성되는 전자들 중 적어도 일부가 충돌없이, 예를 들어 전자들과 기체 원자들 또는 분자들 간의 충돌없이 음극 구성부와 양극 사이를 실질적으로 전부 통과하는 동안 20 eV 내지 300 eV 범위, 선택적으로 60 eV 내지 100 eV 범위의, 더 선택적으로는 실질적으로 80 eV와 같은 운동 에너지를 갖도록 구성될 수 있다.
기체 원자들 또는 분자들은 수소 분자들을 포함할 수 있다. 기체 원자들 또는 분자들은 기체방출(outgassing)로부터 발생하는 기체 원자들 또는 분자들을 포함할 수 있다.
장치는, 펌핑 포트들에 연결되고 이를 통해 펌핑하는 진공 펌프들을 이용하면, 작동 시 유입 어퍼처에서의 압력이 10-7 Pa보다 작게, 선택적으로는 약 10-8 Pa에 유지되고, 유출 어퍼처에서의 압력이 10-1 Pa보다 크게, 선택적으로는 약 1 Pa에 유지되도록 구성될 수 있다.
유입 어퍼처에서의 압력은 유입 어퍼처에 인접한 장치 외부의 압력을 포함할 수 있다. 유출 어퍼처에서의 압력은 유출 어퍼처에 인접한 장치 외부의 압력을 포함할 수 있다. 유입 어퍼처에서의 압력은 10-6 Pa보다 작거나 같고, 선택적으로는 10-7 Pa보다 작거나 같으며, 더 선택적으로는 10-8 Pa보다 작거나 같을 수 있다. 유출 어퍼처에서의 압력은 0.1 Pa 내지 5 Pa 범위, 선택적으로는 0.5 Pa 내지 3 Pa 범위, 선택적으로는 약 1 Pa일 수 있다.
선택적으로, 방사선 소스는 자유 전자 레이저 방사선 소스 또는 싱크로트론 방사선 소스를 포함한다. 방사선은 4 nm 내지 25 nm 범위 내의 파장을 가질 수 있다. 방사선은 방사선 빔을 포함할 수 있다. 방사선은 EUV 방사선을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태 -이는 독립적으로 제공될 수 있음- 에서, 방사선 소스로부터 방사선 빔을 수용하고, 적어도 하나의 리소그래피 장치로의 후속한 전달을 위해 장치를 통해 장치의 유출 어퍼처로 방사선 빔을 전달하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 장치의 유입 어퍼처에서 방사선 빔을 수용하는 단계, 유입 어퍼처와 유출 어퍼처 사이의 장치의 적어도 하나의 챔버를 펌핑하는 단계 -적어도 하나의 챔버는 유입 어퍼처와 유출 어퍼처 사이의 통로의 일부분을 형성함- , 및 유입 어퍼처와 유출 어퍼처 사이의 통로에서 기체 원자들 또는 분자들을 이온화하기 위해 전자들 또는 다른 이온화 입자들 또는 이온화 방사선을 적용하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 방법은 유입 어퍼처와 유출 어퍼처 사이의 통로에서 이온화된 기체 원자들 또는 분자들의 궤적들을 변경하도록 적어도 하나의 전기장 또는 자기장을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태 -이는 독립적으로 제공될 수 있음- 에서, 방사선 소스, 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 투영하도록 배치되는 리소그래피 장치, 및 방사선 소스로부터 리소그래피 장치로 방사선을 전달하는 시스템을 포함한 리소그래피 시스템이 제공되고, 방사선을 전달하는 시스템은 본 명세서에서 설명되거나 청구되는 바와 같은 장치를 포함한다.
또 다른 실시형태에 따르면, 리소그래피 공정에서 사용되는 방사선의 세기를 조정하는 장치가 제공되고, 이는: 제 1 방사선 빔을 수용하고, 제 2 방사선 빔의 형태로 제 2 요소를 향해 제 1 방사선 빔의 일부분을 반사시키도록 배치되는 제 1 요소 -제 2 요소는 제 3 방사선 빔의 형태로 제 2 요소로부터 멀리 제 2 방사선 빔의 일부분을 반사시키도록 배치됨- ; 및 제 3 방사선 빔의 세기를 변화시키기 위해, 제 1 방사선 빔과 제 1 요소 및 제 2 방사선 빔과 제 2 요소 중 적어도 하나 간의 입사 각도를 조정하도록 구성되는 조정 수단을 포함한다.
이 방식으로, 감쇠 장치(attenuation apparatus)에 들어가는 방사선의 감쇠를 효율적으로 조정하고, 이로 인해 감쇠 장치로부터 출력되는 방사선 빔의 세기를 조정하는 장치가 제공된다. 기계적으로 효율적이고 수월한 방식으로 구현될 수 있는 한편, 제 3 방사선 빔의 세기의 신속한 조정을 허용하는 메카니즘이 제공된다.
제 3 방사선 빔은 감쇠 장치로부터, 예를 들어 리소그래피 장치를 향해 출력될 수 있다. 대안적으로, 제 3 방사선 빔은 추가 감쇠 장치를 향해 지향될 수 있다.
제 1 요소에서의 제 1 방사선 빔의 입사 각도는 제 2 요소에서의 제 2 방사선 빔의 입사 각도와 동일할 수 있다. 장치는 제 1 요소에 대한 제 1 방사선 빔의 입사 각도가 항상 제 2 요소에 대한 제 2 방사선 빔의 입사 각도와 실질적으로 동일할 것을 보장하도록 배치될 수 있다. 이 방식으로, 제 3 방사선 빔은 제 1 방사선 빔의 전파 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 제 3 요소로부터 반사된다.
조정 수단은 약 1 도와 약 10 도 사이에서 제 1 및 제 2 방사선 빔들의 입사 각도를 조정하도록 구성될 수 있다.
제 1 요소는 제 1 지점을 중심으로 회전하도록 배치될 수 있고, 및/또는 제 2 요소는 제 2 지점을 중심으로 회전하도록 배치될 수 있다. 조정 수단은 제 1 및 제 2 요소들 중 적어도 하나를 선택적으로 회전시켜, 제 1 및 제 2 요소들과의 제 1 또는 제 2 방사선 빔의 입사 각도들을 조정하도록 배치될 수 있다. 이는 방사선의 세기를 조정하는 장치를 구현하는 특히 효과적이고 단순한 방식을 제공한다.
제 1 요소는 제 1 지점을 중심으로 회전되도록 배치될 수 있고, 및/또는 제 2 요소는 약 9 도의 각도에 걸쳐 제 2 지점을 중심으로 회전되도록 배치된다.
또한, 감쇠 장치는 제 3 방사선 빔을 수용하고 제 4 방사선 빔의 형태로 제 3 방사선 빔의 일부분을 반사시키는 제 3 요소, 및 제 4 방사선 빔을 수용하고 제 5 방사선 빔의 형태로 제 4 요소로부터 멀리 제 4 방사선 빔의 일부분을 반사시키는 제 4 요소를 포함할 수 있다.
제 3 및 제 4 요소들의 제공에 의해, 감쇠 장치의 감쇠 범위가 증가될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제 3 및 제 4 요소들의 제공은 방사선의 극성(polarity)에 대한 감쇠 장치의 요소들에 의한 반사의 효과가 주어진 감쇠에 대해 감소되도록 한다.
조정 수단은 제 3 방사선 빔과 제 3 요소 및 제 4 방사선 빔과 제 4 요소 중 적어도 하나 간의 입사 각도를 조정하도록 구성될 수 있다.
조정 수단은 약 1 도와 약 5 도 사이에서 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 방사선 빔들의 각 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 요소들과의 입사 각도를 조정하도록 구성될 수 있다. 이 방식으로, 약 8 % 내지 20 %의 감쇠 범위가 달성되는 한편, 제 3 방사선 빔에서 제 1 방사선 빔의 극성을 더 우수하게 유지할 수 있다.
제 1 요소는 제 1 지점을 중심으로 회전하도록 배치될 수 있고, 제 2 요소는 제 2 지점을 중심으로 회전하도록 배치될 수 있으며, 제 3 요소는 제 3 지점을 중심으로 회전하도록 배치될 수 있고, 제 4 요소는 제 4 지점을 중심으로 회전하도록 배치될 수 있다. 조정 수단은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 요소들 중 적어도 하나를 선택적으로 회전시켜, 제 1, 제 2, 제 3 또는 제 4 방사선 빔들의 각 제 1, 제 2, 제 3 또는 제 4 요소들과의 입사 각도들을 조정하도록 배치될 수 있다.
제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 요소들 각각은 약 4 도의 각도에 걸쳐 각 제 1, 제 2, 제 3 또는 제 4 지점을 중심으로 회전되도록 배치될 수 있다.
또한, 장치는 조정 수단을 제어하도록 배치되는 제어기를 포함할 수 있다.
제어기는 센서로부터 방사선 세기의 표시들을 수신하고 상기 표시들에 응답하여 조정 수단을 제어하도록 배치될 수 있다. 이 방식으로, 제 1 감쇠 장치에 의해 제공되는 감쇠가 더 우수하게 제어될 수 있다. 제어기는, 예를 들어 사전설정된 세기 범위 내에서 사전설정된 위치에 제공되는 방사선의 세기를 유지하도록 배치되는 제어 루프의 일부분을 포함할 수 있다.
장치는 추가 감쇠 장치를 포함할 수 있다. 추가 감쇠 장치는 고정된 감쇠 장치를 포함할 수 있다. 즉, 추가 감쇠 장치는 변화될 수 없는, 또는 제 1 및 제 2 요소들을 이용하거나 제 1 내지 제 4 요소들을 이용하여 달성가능한 감쇠의 변동에 비해 작은 양만 변화될 수 있는 감쇠를 제공할 수 있다. 추가 감쇠 장치는 변동가능한 감쇠기의 감쇠보다 큰 감쇠 인자(attenuation factor)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 추가 감쇠 장치는 10의 감쇠 인자(attenuation factor of ten)를 제공할 수 있다.
대안적으로, 추가 감쇠 장치는 조정가능한 감쇠 장치를 포함할 수 있다. 추가 감쇠 장치는 제 1 감쇠 장치보다 큰 감쇠 범위에 걸쳐 조정가능할 수 있지만, 제 1 감쇠 장치가 조정될 수 있는 주파수보다는 낮은 주파수로 조정가능할 수 있다.
추가 감쇠 장치는 EUV 흡수 매체를 포함한 챔버를 포함할 수 있으며, 챔버는 방사선 빔의 경로 내에 배치된다.
추가 감쇠 장치는 챔버 내에서 압력을 모니터링하도록 작동가능한 압력 센서를 포함할 수 있다.
추가 감쇠 장치는 가스 유입구 및 가스 유출구를 포함할 수 있다.
또한, 장치는 제 2 제어기를 포함할 수 있으며, 제 2 제어기는 압력 모니터와 통신하고, 가스 유입구 및 가스 유출구를 제어하여 사전설정된 범위 내에 챔버 내의 압력을 유지하도록 배치된다.
제 1 및 제 2 제어기는 동일한 제어기일 수 있다.
조정 수단은 각각의 요소가 조정되도록 각 조정 수단을 포함할 수 있다.
또한, 장치는 방사선 빔들 중 하나의 전파 방향에 대해 수직이 아닌 각도로 배치되는 반사 멤브레인(reflective membrane)을 포함할 수 있으며, 반사 멤브레인은 방사선 빔들 중 하나의 일부분을 투과시키고 방사선 빔들 중 하나의 일부분을 반사시키도록 배치된다.
방사선 빔들 중 하나는, 예를 들어 제 1, 제 2, 제 3 또는 제 4 방사선 빔들일 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 주 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 방사선 소스; 주 방사선 빔의 적어도 일부분을 수용하도록 배치되는, 본 명세서에 설명된 실시형태에 따른 감쇠 장치; 및 적어도 하나의 리소그래피 장치를 포함한 리소그래피 시스템이 제공되고, 적어도 하나의 리소그래피 장치는 감쇠 장치로부터 감쇠된 방사선 빔을 수용하도록 배치된다.
예를 들어, 주 방사선 빔 또는 주 방사선 빔의 일부분은 앞서 설명된 제 1 방사선 빔을 제공할 수 있다.
리소그래피 시스템은 주 방사선 빔을 수용하고 적어도 하나의 브랜치 방사선 빔을 출력하도록 배치되는 빔 분할 장치를 포함할 수 있다. 감쇠 장치는 적어도 하나의 브랜치 방사선 빔을 수용하도록 배치될 수 있다.
빔 분할 장치는 복수의 브랜치 방사선 빔들을 출력하도록 배치될 수 있다. 리소그래피 시스템은 상기 복수의 브랜치 방사선 빔들 각각에 대한 각 감쇠 장치를 포함할 수 있으며, 각각의 감쇠 장치는 상기 복수의 브랜치 방사선 빔들 중 각 하나를 수용하도록 배치된다.
대안적으로, 리소그래피 시스템은 복수의 브랜치 방사선 빔들 중 일부에 대한 1 이상의 감쇠 장치를 포함할 수 있다. 즉, 몇몇 브랜치 방사선 빔들은 리소그래피 시스템에서 감쇠 장치를 통과하지 않을 수 있다.
방사선 소스는 1 이상의 자유 전자 레이저를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 리소그래피 장치는 1 이상의 마스크 검사 장치를 포함할 수 있다.
주 방사선 빔은 EUV 방사선을 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 자유 전자 레이저; 자유 전자 레이저로부터 방사선 빔을 수용하고, 그 단면 영역을 증가시키며, 출력 빔을 제공하도록 배치되는 1 이상의 이동가능한 광학 요소 및 조정 메카니즘이 제공된 광학 시스템; 및 출력 빔의 방향을 결정하는 센서 장치를 포함하는 리소그래피 시스템을 위한 방사선 소스가 제공되고, 조정 메카니즘은 자유 전자 레이저에 의해 생성된 방사선 빔의 방향 변화들을 보상하기 위해 센서 장치에 의해 결정된 방향에 응답하여 1 이상의 이동가능한 광학 요소를 이동시키도록 작동가능하다.
센서 장치 및 조정 메카니즘에 의해 제공되는 능동 피드백 루프(active feedback loop)는 광학 시스템으로 하여금 자유 전자 레이저로부터 상당한 거리만큼 분리되게 하는 한편, 광학 시스템에 의해 출력되는 방사선 빔의 방향이 안정적으로 유지될 것을 보장한다. 유리하게는, 이는 증가된 파워의 자유 전자 레이저들이 리소그래피에 사용되도록 한다. 또한, 피드백 루프는 광학 시스템에 의해 출력되는 방사선 빔의 위치가 안정적으로 유지될 것을 보장하도록 구성될 수 있다. 이는 유사하게 증가된 파워의 자유 전자 레이저들이 리소그래피에 사용되도록 할 수 있다.
자유 전자 레이저에 의해 생성되는 방사선 빔은 EUV 방사선을 포함할 수 있다.
자유 전자 레이저에 의해 생성되는 방사선 빔은 1000 μrad 이하의 발산을 가질 수 있다.
광학 시스템에 의해 제공되는 출력 빔은 실질적으로 0인 발산을 갖는다.
1 이상의 이동가능한 광학 요소는 제 1 광학 요소 및 제 2 광학 요소를 포함할 수 있으며, 제 1 광학 요소는 볼록 거울을 포함하고 제 2 광학 요소는 오목 거울을 포함한다.
조정 메카니즘은 1 이상의 이동가능한 광학 요소들 각각을 선형으로 이동시키도록 작동가능할 수 있다. 조정 메카니즘은 1 이상의 이동가능한 광학 요소들 각각을 2 개의 상이한 방향들에서 선형으로 이동시키도록 작동가능할 수 있다.
조정 메카니즘은 1 이상의 이동가능한 광학 요소들 각각을 회전시키도록 작동가능할 수 있다. 조정 메카니즘은 1 이상의 이동가능한 광학 요소들 각각을 2 개의 상이한 축선들을 중심으로 회전시키도록 작동가능할 수 있다.
1 이상의 이동가능한 광학 요소는 스침 입사 거울들을 포함한다.
광학 시스템의 제 1 광학 요소와 자유 전자 레이저 간의 거리는 10 미터보다 멀 수 있다.
1 이상의 이동가능한 광학 요소는 자유 전자 레이저에 의해 생성되는 방사선 빔의 형상 및/또는 세기 분포를 변경하도록 형상화될 수 있다.
1 이상의 이동가능한 광학 요소는 구면, 비점수차(astigmatic), 또는 비구면 형일 수 있다.
또한, 방사선 소스는 제 2 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 제 2 자유 전자 레이저를 포함할 수 있고, 1 이상의 이동가능한 광학 요소는 자유 전자 레이저들 중 하나로부터 방사선 빔을 선택적으로 수용하고, 그 단면 영역을 증가시키며, 출력 빔을 제공하고, 조정 메카니즘은 자유 전자 레이저에 의해 생성된 방사선 빔의 방향 변화들을 보상하기 위해 센서 장치에 의해 결정된 방향에 응답하여 1 이상의 이동가능한 광학 요소를 이동시키도록 작동가능하다.
2 개의 상이한 자유 전자 레이저들에 의해 생성된 방사선 빔들은 상이한 방향들로 광학 시스템에 들어갈 수 있고, 광학 시스템에 의해 출력되는 방사선 빔의 방향은 그것이 비롯된 자유 전자 레이저와 무관할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 자유 전자 레이저로부터 방사선 빔을 수용하고, 그 단면 영역을 증가시키며, 출력 빔을 제공하도록 배치되는 1 이상의 이동가능한 광학 요소 및 조정 메카니즘이 제공된 광학 시스템; 및 출력 빔의 방향을 결정하는 센서 장치를 포함하는 장치가 제공되고, 조정 메카니즘은 자유 전자 레이저에 의해 생성된 방사선 빔의 방향 변화들을 보상하기 위해 센서 장치에 의해 결정된 방향에 응답하여 1 이상의 이동가능한 광학 요소를 이동시키도록 작동가능하다.
또 다른 실시형태에 따르면, 1 항 내지 15 항 중 어느 한 항에 따른 방사선 소스; 및 1 이상의 리소그래피 장치를 포함하는 리소그래피 시스템이 제공된다.
또한, 리소그래피 시스템은 마스크 검사 장치를 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 방사선 빔을 생성하는 방법이 제공되고, 이는: 자유 전자 레이저로 초기 방사선 빔을 생성하는 단계; 방사선 빔으로 하여금, 1 이상의 이동가능한 광학 요소를 포함한 광학 시스템에 들어가기 전에 소정 거리에 걸쳐(over a distance) 전파하게 하는 단계; 출력 빔을 생성하기 위해 1 이상의 이동가능한 광학 요소를 이용하여 빔의 단면 영역을 증가시키는 단계; 1 이상의 이동가능한 광학 요소를 떠나는 출력 빔의 방향을 결정하는 단계; 및 초기 방사선 빔의 방향 변화들을 보상하기 위해 결정된 방향에 응답하여 1 이상의 이동가능한 광학 요소를 이동시키는 단계를 포함한다.
1 이상의 이동가능한 광학 요소를 이동시키는 단계는, 출력 빔의 방향이 실질적으로 안정적으로 유지될 것을 보장하기 위해 실질적으로 동시에 2 개의 광학 요소들을 이동시키는 단계를 수반할 수 있다.
1 이상의 이동가능한 광학 요소를 이동시키는 단계는, 출력 빔의 방향이 실질적으로 안정적으로 유지될 것을 보장하기 위해 2 개의 광학 요소들을 회전 및/또는 병진 이동시키는 단계를 수반할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 2 개의 자유 전자 레이저들 -이는 각각 방사선 빔을 생성하도록 작동가능하고, 방사선 빔을 생성하는 온 상태(on state)와 생성하지 않는 오프 상태(off state) 사이에서 스위칭가능함- ; 2 개의 자유 전자 레이저들 각각으로부터 방사선 빔을 수용하고 출력 방사선 빔을 출력하도록 배치되는, 복수의 광학 요소들을 포함한 광학 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템을 위한 방사선 소스가 제공되며, 광학 시스템은 자유 전자 레이저들 둘 모두가 각 온 상태들인 경우에 출력 방사선 빔이 2 개의 자유 전자 레이저들 각각으로부터의 방사선을 포함한 복합 방사선 빔을 포함하고, 자유 전자 레이저들 중 하나만이 온 상태인 경우에 출력 방사선 빔이 그 자유 전자 레이저로부터의 방사선을 포함하도록 배치된다.
복수의 광학 요소들은 자유 전자 레이저들로부터 수용되는 방사선 빔들의 단면의 크기 및/또는 형상을 변경하도록 배치될 수 있다.
복수의 광학 요소들은 2 개의 자유 전자 레이저들 각각에 대한 발산 광학 요소를 포함할 수 있으며, 각각의 발산 광학 요소는 자유 전자 레이저들 중 각 하나로부터 수용되는 방사선 빔의 단면 영역을 증가시키도록 배치된다.
또한, 복수의 광학 요소들은 2 개의 자유 전자 레이저들 각각에 대한 수렴 광학 요소를 포함할 수 있으며, 각각의 수렴 광학 요소는 자유 전자 레이저들 중 각 하나로부터 수용되는 방사선 빔의 발산을 그 방사선 빔의 단면 영역이 증가된 후 실질적으로 0으로 감소시키도록 배치된다.
복수의 광학 요소들은 자유 전자 레이저들로부터 수용되는 방사선 빔들의 단면 형상을 변경하도록 배치되는 1 이상의 비점수차 또는 비구면 요소를 포함할 수 있다.
광학 요소들은 자유 전자 레이저들로부터 수용되는 방사선 빔들이 형상에 있어서 더 직사각형으로 변경되도록 형상화될 수 있다.
광학 시스템은 방사선 빔들 각각에 부여되는 단면의 크기 및/또는 형상이 변화될 수 있도록 조정가능할 수 있다.
발산 광학 요소들 중 적어도 하나의 발산은 방사선 빔들 중 대응하는 하나에 부여되는 단면의 크기 및/또는 형상을 변화시키도록 변화될 수 있다.
발산 광학 요소들 중 적어도 하나는 각각 상이한 곡률 반경을 갖는 2 개의 반사 표면들을 포함할 수 있고, 자유 전자 레이저들 중 각 하나로부터 수용되는 방사선 빔의 경로 내에 2 개의 반사 표면들 각각을 선택적으로 배치하도록 축선을 중심으로 회전가능하다.
2 개의 자유 전자 레이저들 각각에 대해, 복수의 광학 요소들은 상이한 곡률 반경들을 갖는 복수의 발산 광학 요소들을 포함할 수 있고, 각각의 복수의 발산 광학 요소들 내의 각각의 광학 요소는 각각이 자유 전자 레이저들 중 각 하나로부터 수용되는 방사선 빔의 경로 안과 밖으로 선택적으로 이동될 수 있도록 광학 시스템 내에서 이동가능하게 장착될 수 있다.
또한, 방사선 소스는 2 개의 자유 전자 레이저들의 상태들에 의존하여 방사선 빔들 각각에 부여되는 단면의 크기 및/또는 형상을 조정하도록 작동가능한 제어기를 포함할 수 있다.
제어기는: 자유 전자 레이저들 둘 모두가 각 온 상태들인 경우에 광학 시스템이 자유 전자 레이저들 각각으로부터의 방사선 빔들을 제 1 단면으로 변경하고, 2 개의 자유 전자 레이저들로부터의 방사선 빔들이 조합되어 제 2 단면을 갖는 복합 방사선 빔을 형성하며; 2 개의 자유 전자 레이저들 중 하나만이 온 상태인 경우에 광학 시스템이 그 자유 전자 레이저로부터의 방사선 빔을 제 3 단면으로 변경하도록 광학 시스템을 조정하도록 작동가능할 수 있다. 제 3 단면은 제 1 단면이 제 2 단면에 유사한 것보다 더 제 2 단면에 유사할 수 있다.
제 3 단면은 제 2 단면과 실질적으로 동일할 수 있다.
광학 시스템은 자유 전자 레이저들로부터 수용되는 방사선 빔들을 이들이 인접하고 실질적으로 상호 평행하게 지향하도록 배치가능할 수 있다.
또한, 방사선 소스는 출력 방사선 빔의 방향을 결정하는 센서 장치; 및 2 개의 자유 전자 레이저들에 의해 생성된 방사선 빔들의 방향 변화들을 보상하기 위해 센서 장치에 의해 결정된 방향에 응답하여 광학 시스템의 광학 요소들을 이동시키도록 작동가능한 조정 메카니즘을 포함할 수 있다.
조정 메카니즘은 복수의 광학 요소들 중 1 이상을 2 개의 상이한 축선들을 중심으로 회전시키도록 작동가능할 수 있다.
조정 메카니즘은 복수의 광학 요소들 중 1 이상을 2 개의 상이한 방향들에서 선형으로 이동시키도록 작동가능할 수 있다.
2 개의 자유 전자 레이저들에 의해 생성되는 방사선 빔들은 EUV 방사선을 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 하나 또는 2 개의 방사선 빔을 수용하고 출력 방사선 빔을 출력하도록 배치되는 복수의 광학 요소들을 포함한 광학 시스템을 포함하는, 본 명세서에 설명된 실시형태의 방사선 소스와 사용되는 빔 전달 시스템이 제공되며, 광학 시스템은 2 개의 방사선 빔들이 수용되는 경우에 출력 방사선 빔이 2 개의 빔들 각각으로부터의 방사선을 포함한 복합 방사선 빔을 포함하고, 단 하나의 방사선 빔이 수용되는 경우에 출력 방사선 빔이 그 방사선 빔으로부터의 방사선을 포함하도록 배치된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 본 명세서에 설명된 실시형태에 따른 방사선 소스; 1 이상의 리소그래피 장치; 및 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔의 일부분을 1 이상의 리소그래피 장치들 각각으로 지향하도록 작동가능한 빔 분할 장치를 포함하는 리소그래피 시스템이 제공된다.
빔 분할 장치는 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔의 상이한 부분들을 반사시키도록 배치되는 복수의 정적 거울들을 포함할 수 있고, 각각의 정적 거울은 연계된 브랜치 광학 경로를 따라 주 방사선 빔의 반사된 부분을 지향하여 브랜치 방사선 빔을 형성한다.
각각의 정적 거울은 주 방사선 빔을 가로질러 부분적으로 연장되도록 배치될 수 있고, 주 방사선 빔의 온전한 영역을 반사시키도록 구성된다.
정적 거울들은 실질적으로 동일할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 방사선 빔을 생성하는 방법이 제공되고, 이는: 2 개의 자유 전자 레이저들 -이는 각각 방사선 빔을 생성하도록 작동가능하고, 방사선 빔을 생성하는 온 상태와 생성하지 않는 오프 상태 사이에서 스위칭가능함- 을 제공하는 단계; 방사선 빔을 생성하기 위해 하나 또는 2 개의 자유 전자 레이저를 이용하는 단계; 2 개의 자유 전자 레이저들 각각이 방사선을 생성하고 있는지의 여부를 결정하는 단계; 및 자유 전자 레이저들 둘 모두가 각 온 상태들인 경우에 2 개의 자유 전자 레이저들 둘 모두로부터의 방사선을 포함한 복합 방사선 빔을 형성하고 이를 출력하는 단계, 또는 자유 전자 레이저들 중 하나만이 온 상태인 경우에 그 자유 전자 레이저로부터의 방사선을 포함한 방사선 빔을 출력하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시형태에 따르면, 방사선을 수용하고, 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선의 단면에 패턴을 부여하고, 기판 상으로 패터닝된 방사선을 투영하도록 작동가능한 광학 시스템; 및 복수의 포커싱 요소들을 포함하는 리소그래피 장치가 제공되며, 복수의 포커싱 요소들 각각은 상이한 방사선 빔을 수용하고, 이를 상이한 중간 포커스에 포커스하고, 이를 광학 시스템의 제 1 광학 요소로 지향하여, 제 1 광학 요소에서 상이한 방사선 빔들 각각으로부터의 방사선이 적어도 부분적으로 오버랩되게 하도록 배치된다.
이러한 구성은 리소그래피 장치로 하여금, 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 복수의 방사선 소스들로부터 방사선을 수용하게 하고, 각각의 방사선 빔은 복수의 포커싱 요소들 중 상이한 하나에 의해 수용된다. 또한, 제 1 광학 요소에서의 방사선 빔들 간의 적어도 부분적인 오버랩은, 방사선 소스들 중 하나가 방사선을 생성하지 않는 경우의 리소그래피 장치의 작동에 대한 영향을 제한한다.
복수의 포커싱 요소들 각각은, 상이한 방사선 빔들 각각에 의해 실질적으로 제 1 광학 요소의 전체 필드가 조명되도록 배치될 수 있다.
"제 1 광학 요소의 전체 필드"는, 리소그래피 장치에 의해 방사선 빔에 부여되는 여하한의 패턴에 관계없이 기판 상으로 투영되는 제 1 광학 요소의 부분들을 모두 포함한다는 것을 이해할 것이다. 즉, 제 1 광학 요소의 부분들이 방사선을 수용하고 방사선 빔에 패턴이 부여되지 않는 경우, 그 방사선은 광학 시스템을 통해 기판으로 전파할 것이다.
이러한 구성을 이용하면, 리소그래피 장치의 작동은 방사선을 수용하는 포커싱 요소들의 수에 실질적으로 독립적이다. 방사선 소스가 방사선을 생성하지 않고, 이에 따라 m 개의 포커싱 요소들 중 하나에 방사선을 공급하지 않는 경우, 리소그래피 장치는 포커싱 요소들 m 개 모두가 방사선을 수용하는 경우와 동일한 방식으로 계속해서 작동할 것이다. 조정은 필요하지 않다. m 개의 포커싱 요소들 중 하나가 방사선을 수용하지 않는 경우, 리소그래피 장치는 단지 포커싱 요소들 m 개 모두가 방사선을 수용하는 경우에 수용되는 방사선의 (m-1)/m 부분을 수용할 것이다(복수의 포커싱 요소들에 공급하는 방사선 소스들이 실질적으로 동일한 출력 파워로 이루어진다고 가정함).
복수의 포커싱 요소들의 중간 포커스들은 제 1 광학 요소의 광학 축선 주위에 분포될 수 있다.
복수의 포커싱 요소들 각각은 볼터 컬렉터(Wolter collector)를 포함할 수 있다.
제 1 광학 요소는 멀티패싯 거울(multifaceted mirror)을 포함할 수 있다.
복수의 포커싱 요소들 각각은 일반적으로 평행인 빔을 수용하고 이를 제 1 광학 요소의 개구수(numerical aperture)와 실질적으로 매칭하는 개구수로 포커스하도록 배치될 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 각각 주 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 복수의 방사선 소스들; 복수의 리소그래피 장치들; 및 복수의 방사선 소스들 각각에 의해 생성되는 주 방사선 빔들을 수용하고 각각의 주 방사선 빔의 일부분을 리소그래피 장치 또는 각각의 리소그래피 장치로 지향하도록 배치되는 빔 전달 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템이 제공된다.
복수의 리소그래피 장치들 각각은 본 명세서에 설명된 실시형태에 따른 리소그래피 장치를 포함할 수 있다. 복수의 리소그래피 장치들 각각에 지향되는 각각의 주 방사선 빔의 일부분은 그 복수의 포커싱 요소들 중 상이한 하나에 의해 수용될 수 있다.
복수의 방사선 소스들 각각은 자유 전자 레이저를 포함할 수 있다.
복수의 리소그래피 장치들 각각의 개구수는 복수의 방사선 소스들 각각의 개구수보다 클 수 있다.
빔 전달 시스템은 방사선 소스들 각각으로부터 주 방사선 빔을 수용하고 복합 방사선 빔을 출력하도록 배치되는 빔 조합 광학기(beam combining optic)들을 포함할 수 있다. 또한, 빔 전달 시스템은 복합 방사선 빔을 수용하고 복수의 브랜치 방사선 빔들을 출력하여, 복수의 브랜치 방사선 빔들 각각이 복수의 리소그래피 장치들 중 상이한 하나에 의해 수용되게 하도록 배치되는 빔 분할 광학기들을 포함할 수 있다.
대안적으로, 빔 전달 시스템은 복수의 방사선 소스들 각각에 대한 분리된 빔 분할 광학기들을 포함할 수 있고, 각각의 빔 분할 광학기는 단일의 주 방사선 빔을 수용하고 복수의 브랜치 방사선 빔들을 출력하여, 복수의 브랜치 방사선 빔들 각각이 복수의 리소그래피 장치들 중 상이한 하나에 의해 수용되게 하도록 배치된다.
빔 전달 시스템은 주 방사선 빔들의 직경을 증가시키도록 배치되는 빔 확대 광학기(beam expanding optic)들을 포함할 수 있다.
빔 전달 시스템은 주 방사선 빔들의 단면 형상 및/또는 세기 프로파일을 변경하도록 배치되는 빔 성형 광학기(beam shaping optic)들을 포함할 수 있다.
주 방사선 빔들은 EUV 방사선을 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 방사선을 수용하고, 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선의 단면에 패턴을 부여하고, 기판 상으로 패터닝된 방사선을 투영하도록 구성된 광학 시스템을 포함하는 리소그래피 장치에 방사선을 제공하는 방법이 제공되고, 상기 방법은:복수의 인접한 방사선 빔들을 생성하는 단계; 복수의 인접한 방사선 빔들 각각을 상이한 중간 포커스에 포커스하는 단계; 및 이를 광학 시스템의 제 1 광학 요소로 지향하여, 제 1 광학 요소에서 복수의 인접한 방사선 빔들 각각으로부터의 방사선이 적어도 부분적으로 오버랩되게 하는 단계를 포함한다.
복수의 인접한 방사선 빔들 각각의 포커싱은, 복수의 인접한 방사선 빔들 각각에 의해 실질적으로 제 1 광학 요소의 전체 필드가 조명되도록 이루어질 수 있다.
복수의 인접한 방사선 빔들 각각은 자유 전자 레이저에 의해 생성될 수 있다.
복수의 인접한 방사선 빔들 각각은 EUV 방사선을 포함할 수 있다.
복수의 인접한 방사선 빔들 각각의 포커싱은 볼터 컬렉터를 이용할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 빔 전달 시스템에서 사용되는 거울이 제공되며, 이는: 방사선 빔을 수용하고, 제 1 방향으로 방사선 빔을 반사시키고, 방사선 빔을 클리핑(clip)하여 반사된 방사선 빔의 세기 프로파일이 세기 프로파일의 클리핑된 에지를 향해 점진적으로 감소되게 하도록 배치되는 반사 표면을 포함한다.
거울에는 소프트-클리핑 수단(soft-clipping means)이 제공될 수 있으며, 소프트-클리핑 수단은 반사 표면의 중심부로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장되는 방향으로 증가하는 양의 방사선을 흡수하도록 배치된다.
소프트-클리핑 수단은 반사 표면의 중심부로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장되는 방향으로 증가하는 반사 표면에 수직인 깊이를 갖는 방사선-흡수 재료를 포함할 수 있다.
소프트-클리핑 수단은 반사 표면의 중심부로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장되는 방향으로 반사 표면의 증가하는 부분을 덮는 방사선-흡수 재료를 포함할 수 있다.
방사선-흡수 재료는 진공의 굴절률과 실질적으로 유사한 EUV 방사선에 대한 굴절률을 갖는 재료를 포함할 수 있다.
방사선-흡수 재료는 알루미늄, 금, 니켈 또는 레늄 중 적어도 하나를 포함하는 코팅을 포함할 수 있다.
거울에는 소프트-클리핑 수단이 제공될 수 있으며, 소프트-클리핑 수단은 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 방사선 빔의 일부분을 반사시키도록 배치된다.
제 2 방향으로 반사되는 방사선 빔의 부분은 반사 표면의 중심부로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장되는 방향으로 증가한다.
소프트-클리핑 수단은 반사 표면에 복수의 웰(well)들을 포함할 수 있다. 웰들은 반사 코팅으로 코팅될 수 있다.
또한, 거울은 상기 소프트-클리핑 수단을 포함한 거울의 에지 부분을 상기 소프트-클리핑 수단을 포함하지 않은 거울의 내측 부분으로부터 절연시키도록 배치되는 절연부(insulation portion)를 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 본 명세서에 설명된 실시형태들 중 하나에 따른 1 이상의 거울을 포함하는 리소그래피 시스템에 대한 빔 전달 시스템이 제공된다.
빔 전달 시스템은 본 명세서에 설명된 실시형태들 중 하나에 따른 제 1 거울, 및 앞선 실시형태들 중 하나에 따른 제 2 거울을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 거울들은 빔 전달 시스템에 의해 수용되는 방사선 빔을 소프트-클리핑하도록 상호작동적으로 배치될 수 있다.
소프트-클리핑 수단은 제 1 거울의 반사 표면의 제 1 에지 부분을 따르지만 제 1 거울의 반사 표면의 제 2 에지 부분을 따르지 않고 제공될 수 있으며, 소프트-클리핑 수단은 제 2 거울의 반사 표면의 제 2 에지 부분을 따르지만 제 2 거울의 반사 표면의 제 1 에지 부분을 따르지 않고 제공될 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 방사선 소스; 적어도 하나의 리소그래피 장치; 및 방사선 빔을 수용하고 적어도 하나의 리소그래피 장치로 방사선 빔을 지향하도록 배치되는, 본 명세서에 설명된 실시형태들 중 하나에 따른 빔 전달 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템이 제공된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 자유 전자 레이저를 포함한 방사선 소스 -방사선 소스는 제 1 편광 상태(polarization state)를 갖는 제 1 방사선 빔을 방출하도록 구성됨- ; 및 방사선 소스로부터 방사선 빔을 수용하고 방사선 빔의 적어도 일부를 리소그래피 툴로 지향하여, 리소그래피 툴에 제 2 편광 상태를 갖는 제 2 방사선 빔을 제공하도록 배치되는 복수의 반사 요소들을 포함한 빔 전달 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템이 제공되고, 반사 요소들은 제 2 편광 상태의 편광 콘트라스트(polarization contrast)가 제 1 편광 상태의 편광 콘트라스트보다 작도록 반사 요소들에 의해 지향되는 방사선의 편광을 변경하도록 구성된다.
빔 전달 시스템은 제 1 방사선 빔을 복수의 브랜치 방사선 빔들로 분할하도록 구성될 수 있고, 제 2 방사선 빔은 브랜치 방사선 빔들 중 하나이다.
빔 전달 시스템은 실질적으로 제 2 편광 상태를 갖는 복수의 브랜치 방사선 빔들을 출력하기 위해 브랜치 방사선 빔들의 편광을 변화시키도록 구성될 수 있다.
제 2 편광 상태는 실질적으로 원형 편광 상태일 수 있다.
방사선 소스는 복수의 자유 전자 레이저들, 및 제 1 방사선 빔을 형성하기 위해 자유 전자 레이저들 각각으로부터 출력된 방사선을 조합하도록 구성되는 광학 시스템을 포함할 수 있다.
빔 전달 시스템의 반사 요소들은 반사 요소들 각각에 입사하는 방사선이 실질적으로 동일한 매그니튜드(magnitude)를 갖는 s-편광 성분(polarized component) 및 p-편광 성분을 포함하도록 구성된다.
빔 전달 시스템의 반사 요소들은 각각의 반사 요소에서 s-편광 성분과 p-편광 성분 간의 위상 지연(phase retardance)을 야기하도록 구성될 수 있다.
방사선 소스는 편광 평면에서 실질적으로 선형 편광되는 제 1 방사선 빔을 방출하도록 구성될 수 있다.
빔 전달 시스템은 반사 요소들 각각에서의 입사 평면이 편광 평면과 약 45 °의 각도를 형성하도록 방위되는 복수의 반사 요소들을 포함할 수 있다.
복수의 반사 요소들은 반사 요소들 각각에서의 입사 평면이 편광 평면과 약 +45 °의 각도를 형성하도록 방위되는 반사 요소들의 제 1 그룹, 및 반사 요소들 각각에서의 입사 평면이 편광 평면과 약 -45 °의 각도를 형성하도록 방위되는 반사 요소들의 제 2 그룹을 포함할 수 있다.
반사 요소들의 제 1 그룹에서의 반사에 의해 야기되는 총 위상 지연과 반사 요소들의 제 2 그룹에서의 반사에 의해 야기되는 총 위상 지연 간의 차이는 약 90 °일 수 있다.
방사선 소스는 실질적으로 타원 편광인 제 1 방사선 빔을 방출하도록 구성될 수 있다.
방사선 소스의 자유 전자 레이저는 복수의 언듈레이터 섹션들을 포함하는 언듈레이터를 포함할 수 있으며, 언듈레이터 섹션들 중 적어도 하나는 나선형 언듈레이터 섹션이고, 언듈레이터 섹션들 중 적어도 하나는 평면형 언듈레이터 섹션이다.
제 2 편광 상태의 편광 콘트라스트는 약 0.1보다 작을 수 있다.
리소그래피 툴은 리소그래피 장치를 포함할 수 있다.
제 1 방사선 빔은 EUV 방사선 빔일 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 자유 전자 레이저 및 복수의 반사 요소들을 포함한 빔 전달 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템을 구성하는 방법이 제공되고, 상기 방법은: 출력 편광 상태를 결정하는 단계 -출력 편광 상태는 빔 전달 시스템에 의해 출력되는 방사선 빔의 원하는 편광 상태임- ; 자유 전자 레이저로부터 방출되고 빔 전달 시스템으로 입력되는 방사선 빔의 입력 편광 상태를 결정하는 단계; 입력 편광 상태에 적용되는 경우에 출력 편광 상태를 유도하는 편광의 변화를 결정하는 단계; 및 빔 전달 시스템의 반사 요소들에서의 방사선의 반사가 결정된 편광의 변화를 유도하도록 빔 전달 시스템의 반사 요소들을 구성하는 단계를 포함한다.
출력 편광 상태는 실질적으로 원형 편광 상태일 수 있다.
입력 편광 상태는 실질적으로 선형 편광 상태일 수 있다.
편광의 변화를 결정하는 단계는 입력 편광 상태에 적용되는 경우에 출력 편광 상태를 유도하는 위상 지연을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
빔 전달 시스템의 반사 요소들을 구성하는 단계는, 반사 요소들 각각에 입사하는 방사선이 실질적으로 동일한 매그니튜드를 갖는 s-편광 성분 및 p-편광 성분을 포함하도록 반사 요소들을 방위시키는 단계를 포함할 수 있다.
빔 전달 시스템의 반사 요소들을 구성하는 단계는 각각의 반사 요소에서 s-편광 성분과 p-편광 성분 간의 위상 지연을 야기하도록 빔 전달 시스템의 반사 요소들을 방위시키는 단계를 포함할 수 있다.
반사 요소들에 의해 야기되는 총 위상 지연은 결정된 위상 지연일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 자유 전자 레이저 및 복수의 반사 요소들을 포함한 빔 전달 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템을 구성하는 방법이 제공되고, 상기 방법은: 출력 편광 상태를 결정하는 단계 -출력 편광 상태는 빔 전달 시스템에 의해 출력되는 방사선 빔의 원하는 편광 상태임- ; 빔 전달 시스템의 반사 요소들에서의 방사선의 반사에 의해 야기되는 편광의 변화를 결정하는 단계; 입력 편광 상태를 결정하는 단계 -이는 결정된 편광의 변화가 입력 편광 상태에 적용되는 경우에 출력 편광 상태를 유도함- ; 및 자유 전자 레이저가 입력 편광 상태를 갖는 방사선 빔을 출력하도록 자유 전자 레이저를 구성하는 단계를 포함한다.
출력 편광 상태는 실질적으로 원형 편광 상태일 수 있다.
편광의 변화를 결정하는 단계는 빔 전달 시스템의 반사 요소들에서의 방사선의 반사에 의해 야기되는 위상 지연을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
편광의 변화를 결정하는 단계는 빔 전달 시스템의 존스 행렬(Jones matrix)을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
입력 편광 상태를 결정하는 단계는 존스 행렬을 역변환(invert)하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 입력 편광 상태를 결정하는 단계는 출력 편광 상태를 나타내는 존스 벡터를 역변환된 존스 행렬에 곱하는 단계를 포함할 수 있다.
자유 전자 레이저를 구성하는 단계는 복수의 언듈레이터 섹션들을 포함한 언듈레이터를 제공하는 단계를 포함할 수 있고, 언듈레이터 섹션들 중 적어도 하나는 나선형 언듈레이터 섹션이고, 언듈레이터 섹션들 중 적어도 하나는 평면형 언듈레이터 섹션이다.
또한, 자유 전자 레이저를 구성하는 단계는, 자유 전자 레이저가 입력 편광 상태를 갖는 방사선 빔을 출력하도록 적어도 하나의 평면형 언듈레이터 섹션의 길이에 대해 적어도 하나의 나선형 언듈레이터 섹션의 길이를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.
앞서 설명된 1 이상의 실시형태의 특징들은 앞서 설명된 실시형태들 중 다른 것들의 특징들과 조합될 수 있다.
이제 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 방사선 소스 및 복수의 리소그래피 장치들을 포함하는 리소그래피 시스템을 개략적으로 도시하는 도면;
도 2는 본 명세서에 설명된 리소그래피 시스템의 일부분을 형성할 수 있는 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하는 도면;
도 3은 자유 전자 레이저를 개략적으로 도시하는 도면;
도 4는 2 개의 자유 전자 레이저들을 포함한 방사선 소스를 포함하는 리소그래피 시스템을 개략적으로 도시하는 도면;
도 5는 2 개의 자유 전자 레이저들을 포함한 소스에 대한 광학 시스템을 개략적으로 도시하는 도면;
도 6 내지 도 11은 복수의 정적 거울들을 포함한 빔 분할 장치를 개략적으로 도시하는 도면들;
도 12a 및 도 12b는 각각 근거리장(near-field) 및 원거리장(far-field)에서 반사 격자에 의해 생성되는 브랜치 방사선 빔의 세기 분포를 개략적으로 도시하는 도면들;
도 13은 방사선 빔을 분할하는 대안적인 격자를 개략적으로 도시하는 도면;
도 14는 방사선 빔을 분할하는 대안적인 격자들을 개략적으로 도시하는 도면;
도 15는 본 명세서에 설명된 일 실시예에 따른 빔 분할 장치를 포함하는 리소그래피 시스템을 도시하는 도면;
도 16a는 빔 분할 장치의 추출 광학기의 제 1 부분을 더 상세히 나타내는 도 15에 예시된 빔 분할 장치 내의 주 방사선 빔의 측단면도;
도 16b는 빔 분할 장치의 추출 광학기의 제 2 부분을 더 상세히 나타내는 도 15에 예시된 빔 분할 장치 내의 주 방사선 빔의 측단면도;
도 17은 주 방사선 빔의 단면 상으로의 도 16a 및 도 16b의 추출 광학기의 투영을 나타내는 도면;
도 18은 도 16a 및 도 16b의 추출 광학기 및 빔 분할 장치의 제 2 추출 광학기의 주 방사선 빔의 단면 상으로의 투영들을 나타내는 도면;
도 19는 도 15에 예시된 빔 분할 장치에 의해 형성되는 브랜치 방사선 빔의 단면을 나타내는 도면;
도 20은 본 명세서에 설명된 리소그래피 시스템의 일부분을 형성할 수 있는 본 명세서에 설명된 일 실시예에 따른 빔 분할 장치의 일 실시예의 사시도;
도 21은 도 20의 빔 분할 장치의 부분의 사시도;
도 22는 도 20의 빔 분할 장치의 평면도;
도 23은 본 명세서에 설명된 리소그래피 시스템의 일부분을 형성할 수 있는 빔 분할 장치의 또 다른 실시예의 부분의 평면도;
도 24는 본 명세서에 설명된 리소그래피 시스템의 일부분을 형성할 수 있는 빔 분할 장치의 또 다른 실시예의 사시도;
도 25는 본 명세서에 설명된 리소그래피 시스템의 일부분을 형성할 수 있는 빔 분할 장치의 또 다른 실시예의 평면도;
도 26은 도 25의 빔 분할 장치의 사시도;
도 27은 2 개의 빔 분할 장치를 포함하는 리소그래피 시스템 -리소그래피 시스템은 제 1 구성으로 배치됨- 의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 28은 제 2 구성으로 배치되는 도 27의 리소그래피 시스템을 개략적으로 도시하는 도면;
도 29는 빔 분할 장치에 대한 냉각 시스템을 개략적으로 도시하는 도면;
도 30은 빔 분할 장치에 대한 또 다른 냉각 시스템을 개략적으로 도시하는 도면;
도 31은 복수의 개별 빔 분할 장치들을 포함하는 복합 빔 분할 장치의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 32는 복수의 개별 빔 분할 장치들을 포함하는 복합 빔 분할 장치의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 33은 본 명세서에 설명된 리소그래피 시스템의 일부분을 형성할 수 있는 빔 분할 장치의 또 다른 실시예의 측단면도;
도 34는 본 명세서에 설명된 리소그래피 시스템의 일부분을 형성할 수 있는 빔 분할 장치의 또 다른 실시예의 측면도;
도 35는 도 34의 빔 분할 장치의 사시도;
도 36은 2 개의 빔 분할 장치를 포함하는 리소그래피 시스템의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 37은 본 명세서에 설명된 일 실시예에 따른 언듈레이터를 개략적으로 도시하는 도면;
도 38은 대안적인 실시예에 따른 언듈레이터를 개략적으로 도시하는 도면;
도 39는 또 다른 실시예에 따른 언듈레이터를 개략적으로 도시하는 도면;
도 40은 또 다른 실시예에 따른 언듈레이터를 개략적으로 도시하는 도면;
도 41은 본 명세서에 설명된 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템을 개략적으로 도시하는 도면;
도 42는 또 다른 실시예에 따른 리소그래피 시스템을 개략적으로 도시하는 도면;
도 43은 본 명세서에 설명된 일 실시예에 따른 언듈레이터를 개략적으로 도시하는 도면;
도 44는 대안적인 실시예에 따른 언듈레이터를 개략적으로 도시하는 도면;
도 45는 자유 전자 레이저에 대한 알려진 언듈레이터를 통한 방사선 파워 성장(radiation power growth)을 나타내는 도면;
도 46은 본 명세서에 설명된 일 실시예에 따른 언듈레이터를 통한 방사선 파워 성장을 나타내는 도면;
도 47은 본 명세서에 설명된 일 실시예에 따른 제 1 광학 요소를 포함하는 리소그래피 시스템을 개략적으로 도시하는 도면;
도 48은 본 명세서에 설명된 리소그래피 시스템의 제 1 광학 요소를 형성할 수 있는 광학 요소의 사시도;
도 49는 도 48의 광학 요소의 평면도;
도 50은 도 48 및 도 49의 광학 요소를 형성할 수 있는 광학 요소의 일 실시예의 부분 단면도;
도 50a는 도 48 및 도 49의 광학 요소를 형성할 수 있는 광학 요소의 또 다른 실시예의 부분 단면도;
도 51은 도 48 및 도 49의 광학 요소를 형성할 수 있는 광학 요소의 또 다른 실시예의 단면도;
도 52는 도 48 및 도 49의 광학 요소를 형성할 수 있는 광학 요소의 또 다른 실시예의 부분 단면도;
도 53은 2 개의 전기 코일들에 의해 발생된 자기장을 나타내는 도 52의 광학 요소의 일부분의 단면도;
도 54는 도 52의 광학 요소의 2 개의 전기 코일들의 레이아웃을 개략적으로 도시하는 도면;
도 55는 도 48 및 도 49의 광학 요소를 형성할 수 있는 광학 요소의 또 다른 실시예의 단면도;
도 56은 본 명세서에 설명된 리소그래피 시스템의 제 1 광학 요소를 형성할 수 있는 또 다른 광학 요소의 측면도;
도 57은 도 56의 광학 요소를 형성할 수 있는 냉각 시스템을 갖는 광학 요소를 개략적으로 도시하는 도면;
도 58은 도 56의 광학 요소의 몸체의 제 1 지오메트리(geometry)에 대한 열적 맵(thermal map);
도 59는 도 56의 광학 요소의 몸체의 제 2 지오메트리에 대한 열적 맵;
도 60은 FEL 소스와 광학 시스템 사이에 적절한 압력 변동을 제공하기 위해 FEL 소스와 광학 시스템 사이에 제공될 수 있는 장치를 개략적으로 도시하는 도면;
도 61은 도 60의 장치의 일부분을 개략적으로 도시하는 도면;
도 62는 도 60의 실시예의 챔버에 설치되는 전자 소스를 개략적으로 도시하는 도면;
도 63은 대안적인 실시예에 따른 음극 및 양극 구성부를 포함하는 전자 소스를 개략적으로 도시하는 도면;
도 64는 또 다른 대안적인 실시예에 따른 음극 및 양극 구성부를 포함하는 전자 소스를 개략적으로 도시하는 도면;
도 65는 또 다른 대안적인 실시예에 따른 음극 및 양극 구성부를 포함하는 전자 소스를 개략적으로 도시하는 도면;
도 66 및 도 67은 또 다른 대안적인 전자 소스 구성부들을 개략적으로 나타내는 도면들;
도 68은 또 다른 실시예에 따른 장치를 개략적으로 도시하는 도면;
도 69는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 분할 장치를 포함하는 리소그래피 시스템을 도시하는 도면;
도 70a 및 도 70b는 도 69의 리소그래피 시스템의 감쇠 장치를 개략적으로 도시하는 도면들;
도 71은 도 69의 리소그래피 시스템의 대안적인 감쇠 장치를 개략적으로 도시하는 도면;
도 72a 및 도 72b는 도 69의 리소그래피 시스템의 또 다른 감쇠 장치를 개략적으로 도시하는 도면들;
도 73은 도 69의 리소그래피 시스템의 또 다른 감쇠 장치를 개략적으로 도시하는 도면;
도 74는 본 명세서에 설명된 일 실시예에 따른 방사선 소스를 개략적으로 도시하는 도면;
도 75는 도 74의 방사선 소스의 액추에이터 및 광학 요소를 개략적으로 도시하는 도면;
도 76은 본 명세서에 설명된 일 실시예에 따른 또 다른 방사선 소스를 개략적으로 도시하는 도면;
도 77은 본 명세서에 설명된 일 실시예에 따른 또 다른 방사선 소스를 개략적으로 도시하는 도면;
도 78a 및 도 78b는 두 자유 전자 레이저들이 온(on)인 경우, 도 77에 나타낸 방사선 소스에 의해 출력되는 빔의 단면을 개략적으로 예시하는 도면들;
도 79는 2 개의 자유 전자 레이저들 중 제 1 레이저가 오프(off)인 경우, 도 77에 나타낸 방사선 소스를 개략적으로 도시하는 도면;
도 80은 2 개의 자유 전자 레이저들 중 제 2 레이저가 오프인 경우, 도 77에 나타낸 방사선 소스를 개략적으로 도시하는 도면;
도 81은 x-y 평면에서 도 77, 도 79 및 도 80에 나타낸 방사선 소스의 제 1 광학 요소의 단면을 도시하는 도면;
도 82는 단 하나의 자유 전자 레이저만이 온인 경우, 도 79에 나타낸 방사선 소스에 의해 출력되는 빔의 단면을 나타내는 도면;
도 83은 본 명세서에 설명된 일 실시예에 따른 또 다른 방사선 소스를 개략적으로 도시하는 도면;
도 84는 2 개의 자유 전자 레이저들 중 제 1 레이저가 오프인 경우, 도 83에 나타낸 방사선 소스를 개략적으로 도시하는 도면;
도 85a 및 도 85b는 두 자유 전자 레이저들이 온인 경우, 도 83에 나타낸 방사선 소스에 의해 출력되는 빔의 단면을 나타내는 도면;
도 86은 리소그래피 시스템의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 87은 본 명세서에 설명된 리소그래피 시스템의 일부분을 형성할 수 있는 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하는 도면;
도 88은 도 87의 리소그래피 장치의 일부분을 형성할 수 있는 포커싱 유닛을 개략적으로 도시하는 도면;
도 89는 도 88의 포커싱 유닛의 일부분의 확대도;
도 90은 도 88의 포커싱 유닛의 일부분을 형성할 수 있는 타입 Ⅲ 볼터 컬렉터를 개략적으로 도시하는 도면;
도 91은 도 86에 나타낸 타입의 리소그래피 시스템의 예시적인 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 92는 도 91에 나타낸 리소그래피 시스템의 일부분을 형성할 수 있는 빔 조합 광학기를 개략적으로 도시하는 도면;
도 93은 도 92에 나타낸 빔 조합 광학기에 의해 출력되는 복합 방사선 빔의 단면 프로파일을 나타내는 도면;
도 94는 도 86에 나타낸 타입의 리소그래피 시스템의 또 다른 예시적인 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 95는 본 명세서에 설명된 리소그래피 시스템의 빔 전달 시스템에서 사용될 수 있는 거울의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 96은 빔 전달 시스템에서 사용될 수 있는 거울의 대안적인 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 97a 및 도 97b는 리소그래피 시스템의 일부분을 개략적으로 도시하는 도면들;
도 98은 반사 요소에서의 방사선 빔의 반사를 개략적으로 도시하는 도면;
도 99는 방사선이 반사 요소에 입사하는 스침각(grazing angle)의 함수로서 반사 요소에서의 방사선의 반사 동안 발생하는 위상 지연 및 흡수 손실을 나타내는 도면;
도 100은 방사선 빔의 편광 상태들을 나타내는 도면;
도 101은 리소그래피 시스템을 개략적으로 도시하는 도면;
도 102a 및 도 102b는 리소그래피 시스템의 빔 전달 시스템에 의해 야기되는 편광 상태들의 변화들을 나타내는 도면들;
도 103은 복수의 언듈레이터 섹션들을 포함하는 언듈레이터를 개략적으로 도시하는 도면;
도 104는 리소그래피 시스템을 구성하는 제 1 방법을 나타내는 흐름도; 및
도 105는 리소그래피 시스템을 구성하는 제 1 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "빔 전달 시스템"이라는 용어는 소스에 의해 생성되는 빔을 리소그래피 장치와 같은 툴에 제공하기 위해 사용되는 광학 요소들의 여하한의 조합을 칭하는 데 사용될 수 있다.
도 1은 방사선 소스(SO), 빔 분할 장치(20), 및 복수의 툴들을 포함하는 리소그래피 시스템(LS)을 나타낸다. 도 1에서, 20 개의 툴들(LA1 내지 LA20)이 제공된다. 툴들 각각은 방사선 빔을 수용하는 여하한의 툴일 수 있다. 본 명세서에서, 툴들(LA1 내지 LA20)은 일반적으로 리소그래피 장치들로 칭해지지만, 툴들이 이에 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 툴들은 리소그래피 장치들, 마스크 검사 장치들, 에어리얼 이미지 측정 시스템들(AIMS)을 포함할 수 있다.
방사선 소스(SO)는 적어도 하나의 자유 전자 레이저를 포함하고, 극자외(EUV) 방사선 빔(B)[이는 주 빔(main beam)으로 칭해질 수 있음]을 발생시키도록 구성된다. 주 방사선 빔(B)은 빔 분할 장치(20)에 의해 복수의 방사선 빔들(B1 내지 B20)(이는 브랜치 빔들로 칭해질 수 있음)로 분할되고, 이들 각각은 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA20) 중 상이한 하나로 지향된다. 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20)은 주 방사선 빔(B)으로부터 연속하여(in series) 분할될 수 있고, 각각의 브랜치 방사선 빔은 앞선 브랜치 방사선 빔으로부터 하류에서 주 방사선 빔(B)으로부터 분할된다. 빔 분할 장치는, 예를 들어 일련의 거울들(도시되지 않음)을 포함할 수 있으며, 이들은 각각 주 방사선 빔(B)의 일부분을 브랜치 방사선 빔(B1 내지 B20)으로 분할하도록 구성된다.
브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20)은 도 1에서, 주 방사선 빔(B)의 전파 방향에 거의 수직인 방향들로 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20)이 전파하도록 주 방사선 빔(B)으로부터 분할되는 것으로서 도시된다. 하지만, 몇몇 실시예들에서 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20)은 그 대신, 각각의 브랜치 방사선 빔(B1 내지 B20)의 전파 방향과 주 방사선 빔의 전파 방향 간의 각도가 실질적으로 90 도보다 작도록 주 방사선 빔(B)으로부터 분할될 수 있다. 이는 빔 분할 장치의 거울들로 하여금, 수직보다 작은 입사 각도에서 주 방사선 빔(B)이 거울들에 입사하도록 배치되게 할 수 있다. 이는 유리하게는 거울들에 의해 흡수되는 방사선의 양을 감소시키므로, 거울들로부터 반사되고 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20)을 통해 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)에 제공되는 방사선의 양을 증가시킬 수 있다. 추가적으로, 1 이상의 브랜치 방사선 빔들을 (도 2에 예시된 바와 같은) 일루미네이터의 입구에 대하여 비스듬히(at an angle) 지향하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 브랜치 방사선 빔으로 하여금, 더 적은 거울들로 및 이에 따른 더 적은 파워 손실/더 높은 투과로 일루미네이터에 공급되게 할 수 있다.
아래의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 도 1에서는 브랜치 빔(B1 내지 B20)들이 주 방사선 빔(B)으로부터 직접 비롯되는 것으로 나타내지만, 주 방사선 빔(B)은 1 이상의 서브-빔(sub-beam)으로 분할될 수 있고, 그 후 서브-빔들 중 1 이상이 적어도 한 번 더 분할되어 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20)을 생성할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)는 모두 동일한 수직 레벨에 위치될 수 있다. 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)가 위치되는 수직 레벨은, 빔 분할 장치(20)가 위치되는 수직 레벨 및 방사선 소스(SO)로부터 주 빔(B)이 수용되는 수직 레벨과 실질적으로 동일한 수직 레벨일 수 있다. 대안적으로, 빔 분할 장치(20)는 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20) 중 적어도 일부가 위치되는 1 이상의 상이한 수직 레벨들로 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20) 중 적어도 일부를 지향할 수 있다. 예를 들어, 주 방사선 빔(B)은 지하 또는 지상 층 수직 레벨에서 빔 분할 장치에 의해 수용될 수 있다. 빔 분할 장치(20)는, 빔 분할 장치 위에 위치되고 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20) 중 적어도 일부가 위치되는 수직 레벨로 적어도 일부의 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20)을 지향할 수 있다. 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)는 다수 수직 레벨들에 위치될 수 있고, 빔 분할 장치(20)는 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20)을 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)에 의해 수용되도록 상이한 수직 레벨들로 지향할 수 있다.
방사선 소스(SO), 빔 분할 장치(20) 및 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)는 모두 외부 환경으로부터 격리될 수 있도록 구성되고 배치될 수 있다. 방사선 소스(SO), 빔 분할 장치(20) 및 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)의 적어도 일부분에 진공이 제공되어, EUV 방사선의 흡수를 최소화할 수 있다. 리소그래피 시스템(LS)의 상이한 부분들에는 상이한 가스 조성물들[상이한 가스 혼합물들이 SO 및 빔 분할 장치(20) 내의 상이한 위치들에 공급됨] 및 상이한 압력들에서의 진공들(즉, 대기압 아래의 상이한 압력들에 유지됨)이 제공될 수 있다.
도 2는 도 1에 나타낸 리소그래피 시스템(LS)의 리소그래피 장치(LA1)를 개략적으로 도시한다. 리소그래피 장치(LA1)는 조명 시스템(IL), 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어, 마스크)를 지지하도록 구성되는 지지 구조체(MT), 투영 시스템(PS) 및 기판(W)을 지지하도록 구성되는 기판 테이블(WT)을 포함한다. 조명 시스템(IL)은 패터닝 디바이스(MA)에 입사하기 전에 리소그래피 장치(LA1)에 의해 수용되는 브랜치 방사선 빔(B1)을 컨디셔닝하도록 구성된다. 투영 시스템(PS)은 기판(W) 상으로 [이제 마스크(MA)에 의해 패터닝된] 브랜치 방사선 빔(B1)을 투영하도록 구성된다. 기판(W)은 앞서 형성된 패턴들을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 리소그래피 장치는 패터닝된 방사선 빔(B1)을 기판(W) 상에 앞서 형성된 패턴과 정렬한다.
리소그래피 장치(LA1)에 의해 수용되는 브랜치 방사선 빔(B1)은 조명 시스템(IL)의 포위 구조체(enclosing structure) 내의 개구부(opening: 8)를 통해 빔 분할 장치(20)로부터 조명 시스템(IL)으로 통과한다. 선택적으로, 브랜치 방사선 빔(B1)은 개구부(8) 또는 그 부근에 중간 포커스를 형성하도록 포커스될 수 있다.
조명 시스템(IL)은 패싯 필드 거울 디바이스(10) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(11)를 포함할 수 있다. 패싯 필드 거울 디바이스(10) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(11)는 함께 방사선 빔(B1)에 원하는 단면 형상 및 원하는 각도 분포를 제공한다. 방사선 빔(B1)은 조명 시스템(IL)으로부터 통과하고, 지지 구조체(MT)에 의해 유지되는 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사한다. 패터닝 디바이스(MA)는 방사선 빔을 반사시키고 패터닝하여, 패터닝된 빔(B1')을 형성한다. 조명 시스템(IL)은 패싯 필드 거울 디바이스(10) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(11) 대신에, 또는 이에 추가하여 다른 거울들 또는 디바이스들을 포함할 수 있다. 조명 시스템(IL)은 예를 들어 독립적으로 이동가능한 거울들의 어레이를 포함할 수 있다. 독립적으로 이동가능한 거울들은 예를 들어 폭이 1 mm 미만일 수 있다. 독립적으로 이동가능한 거울들은 예를 들어 MEMS 디바이스들일 수 있다.
패터닝 디바이스(MA)로부터의 반사 후, 패터닝된 방사선 빔(B11)은 투영 시스템(PS)에 들어간다. 투영 시스템은 기판 테이블(WT)에 의해 유지되는 기판(W)상으로 방사선 빔(B11)을 투영하도록 구성되는 복수의 거울들(13, 14)을 포함한다. 투영 시스템(PS)은 방사선 빔에 감소 인자(reduction factor)를 적용하여, 패터닝 디바이스(MA) 상의 대응하는 피처들보다 작은 피처들을 갖는 이미지를 형성할 수 있다. 예를 들어, 4의 감소 인자가 적용될 수 있다. 도 2에서는 투영 시스템(PS)이 2 개의 거울들(13, 14)을 갖지만, 투영 시스템은 여하한 수의 거울들(예를 들어, 6 개의 거울들)을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 리소그래피 시스템(LS)은 1 이상의 마스크 검사 장치(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 마스크 검사 장치는, 빔 분할 장치(20)로부터 브랜치 방사선 빔(B1 내지 B20)을 수용하고 마스크(MA)에 브랜치 방사선 빔을 지향하도록 구성되는 광학기들(예를 들어, 거울들)을 포함할 수 있다. 또한, 마스크 검사 장치는, 마스크로부터 반사되는 방사선을 수집하고 이미징 센서에서 마스크의 이미지를 형성하도록 구성되는 광학기들(예를 들어, 거울들)을 포함할 수 있다. 이미징 센서에서 수용되는 이미지는 마스크(MA)의 1 이상의 특성들을 결정하는 데 사용될 수 있다. 마스크 검사 장치는, 예를 들어 기판 테이블(WT)이 이미징 센서로 대체되어 있는 도 2에 나타낸 리소그래피 장치(LA1)와 유사할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 리소그래피 시스템(LS)은 마스크(MA)의 1 이상의 특성들을 측정하는 데 사용될 수 있는 1 이상의 에어리얼 이미지 측정 시스템(AIMS)을 포함할 수 있다. AIMS는, 예를 들어 빔 분할 장치(20)로부터 브랜치 방사선 빔(B1 내지 B20)을 수용하고 마스크(MA)의 1 이상의 특성들을 결정하기 위해 브랜치 방사선 빔(B1 내지 B20)을 사용하도록 구성될 수 있다.
방사선 소스(SO)는 EUV 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 자유 전자 레이저(FEL)를 포함한다. 선택적으로, 방사선 소스(SO)는 아래에서 예시적인 실시예들에 관하여 설명되는 바와 같은 1보다 많은 자유 전자 레이저(FEL)를 포함할 수 있다. 하지만, 다른 실시예들에서, 방사선 소스(SO)는 방사선을 발생시키는 다른 수단을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 방사선 소스(SO)는 1 이상의 "레이저 생성 플라즈마"(LPP) 소스들을 포함할 수 있다. 실제로, 몇몇 실시예들에서, 방사선 소스(SO)는 적절히 강력한 방사선 빔(suitably powerful radiation beam)을 제공하도록 작동가능한 여하한의 수단을 이용할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
자유 전자 레이저는 다발로 묶인 상대론적 전자 빔을 생성하도록 작동가능한 전자 소스, 및 상대론적 전자들의 다발들이 지향되는 주기적인 자기장을 포함한다. 주기적인 자기장은 언듈레이터에 의해 생성되고, 전자들이 중심축을 중심으로 진동 경로를 따르도록 한다. 자기장들에 의해 야기되는 가속의 결과로서, 전자들은 일반적으로 중심축의 방향으로 전자기 방사선을 자발적으로 방출한다. 상대론적 전자들은 언듈레이터 내에서 방사선과 상호작용한다. 소정 조건들 하에서, 이 상호작용은 전자들이 함께 마이크로다발(microbunch)들 -언듈레이터 내에서 방사선의 파장에서 변조됨- 로 묶이도록 하고, 중심축을 따르는 방사선의 가간섭성 방출이 자극된다.
도 3은 전자 소스(21), 선형 가속기(22), 조향 유닛(23) 및 언듈레이터(24)를 포함하는 자유 전자 레이저(FEL)를 개략적으로 도시한다. 전자 소스(21)는 대안적으로 인젝터(injector)라고 칭해질 수 있고, 언듈레이터(24)는 대안적으로 위글러(wiggler)라고 칭해질 수 있다.
전자 소스(21)는 전자들의 빔(E)을 생성하도록 작동가능하다. 전자 소스(21)는, 예를 들어 광-음극 또는 열 음극 및 가속 전기장을 포함할 수 있다. 전자 빔(E)은 일련의 전자들의 다발들을 포함하는 다발 전자 빔(E)이다. 빔(E) 내의 전자들은 선형 가속기(22)에 의해 더 가속된다. 일 예시에서, 선형 가속기(22)는 복수의 무선 주파수 캐비티(radio frequency cavity)들 -이들은 공통 축선을 따라 축방향으로 이격됨- , 및 1 이상의 무선 주파수 파워 소스 -이들은 전자들의 각 다발을 가속하기 위해 전자들의 다발들이 이들 사이를 통과할 때 공통 축선을 따라 전자기장들을 제어하도록 작동가능함- 를 포함할 수 있다. 캐비티들은 초전도성 무선 주파수 캐비티들일 수 있다. 유리하게는, 이는: 비교적 큰 전자기장들로 하여금 높은 듀티 사이클들에서 적용되게 하고; 웨이크필드(wakefield)로 인한 더 적은 손실들을 유도하는 더 큰 빔 어퍼처들을 허용하며; (캐비티 벽들을 통해 소산되는 것과 대조적으로) 빔에 전달되는 무선 주파수 에너지의 부분이 증가되게 한다. 대안적으로, 캐비티들은 통상적으로 전도성일 수 있으며(즉, 초전도성이 아님), 예를 들어 구리로부터 형성될 수 있다.
수 개의 가속 단계들에 걸쳐 빔(E)의 최종 에너지에 도달할 수 있다. 예를 들어, 빔(E)은 빔 수송 요소들[벤드(bends), 드리프트 공간 등]에 의해 분리되는 복수의 선형 가속기 모듈들을 통해 보내질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 빔(E)은 반복적으로 동일한 선형 가속기 모듈을 통해 보내질 수 있으며, 빔(E)에서의 에너지 손실 및/또는 이득은 반복 수에 대응한다. 다른 타입들의 선형 가속기들이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 레이저 웨이크-필드 가속기들 또는 인버스 자유 전자 레이저 가속기들이 사용될 수 있다.
선형 가속기(22)를 빠져나가는 상대론적 전자 빔(E)은 조향 유닛(23)에 들어간다. 조향 유닛(23)은 선형 가속기(22)로부터 언듈레이터(24)로 전자 빔(E)을 지향하기 위해 상대론적 전자 빔(E)의 궤적을 변경하도록 작동가능하다. 조향 유닛(23)은, 예를 들어 조향 유닛(23)에서 자기장을 발생시키도록 구성되는 1 이상의 전자석 및/또는 영구 자석을 포함할 수 있다. 자기장은 전자 빔(E)에 힘을 가하고, 이는 전자 빔(E)의 궤적을 변경하도록 작용한다. 선형 가속기(22)를 떠날 때 전자 빔(E)의 궤적이 언듈레이터(24)로 전자들을 지향하도록 조향 유닛(23)에 의해 변경된다.
조향 유닛(23)이 1 이상의 전자석 및/또는 영구 자석을 포함하는 실시예들에서, 자석들은 자기 쌍극자, 자기 사중극자, 자기 육중극자, 및/또는 전자 빔(E)에 힘을 적용하도록 구성되는 여하한 다른 종류의 다중극 자기장 구성 중 1 이상을 형성하도록 배치될 수 있다. 조향 유닛(23)은 추가적으로 또는 대안적으로, 조향 유닛(23)에서 전기장을 생성하여 전자 빔(E)에 힘이 적용되게 하도록 구성되는 1 이상의 전기적으로 대전된 플레이트(electrically charged plate)들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 조향 유닛(23)은 전자 빔(E)에 힘을 적용하여 그 궤적을 변경하도록 작동가능한 여하한의 장치를 포함할 수 있다.
조향 유닛(23)은 언듈레이터(24)로 상대론적 전자 빔(E)을 지향한다. 언듈레이터(24)는 가간섭성 방사선의 방출을 자극하기 위해 전자 빔(E)이 언듈레이터(24) 내에서 방사선과 상호작용하도록 주기적 경로를 따라 상대론적 전자들을 안내하도록 작동가능하다. 일반적으로, 언듈레이터(24)는 복수의 자석들을 포함하고, 이들은 전자 빔(E)이 주기적 경로를 따르게 하는 주기적인 자기장을 생성하도록 작동가능하다. 결과로서, 전자들은 일반적으로 언듈레이터(24)의 중심축의 방향으로 전자기 방사선을 방출한다. 언듈레이터(24)는 복수의 부분(도시되지 않음)들을 포함할 수 있고, 각각의 부분은 주기적 자석 구조체를 포함한다. 또한, 언듈레이터(24)는 1 이상의 쌍의 인접한 부분들 사이에, 예를 들어 사중극자 자석(quadrupole magnet)과 같은 전자 빔(E)을 다시 포커스하는 메카니즘을 포함할 수 있다. 전자 빔(E)을 다시 포커스하는 메카니즘은 전자 다발들의 크기를 감소시킬 수 있고, 이는 언듈레이터(24) 내에서 방사선과 전자들 간의 커플링을 개선시켜 방사선 방출의 자극을 증가시킬 수 있다.
전자들이 언듈레이터(24)를 통해 이동함에 따라, 이들은 언듈레이터(24) 내의 전자기 방사선의 전기장과 상호작용하여 방사선과 에너지를 교환한다. 일반적으로, 전자들과 방사선 사이에서 교환된 에너지의 양은 조건들이 다음과 같이 주어지는 공진 조건에 가깝지 않은 한 빠르게 진동할 것이다:
Figure pct00001
(1)
이때, λem은 방사선의 파장이고, λu는 언듈레이터 주기이며, γ는 전자들의 로렌츠 인자(Lorentz factor)이고, K는 언듈레이터 파라미터이다. A는 언듈레이터(24)의 지오메트리에 의존하여: 나선형 언듈레이터에 대해 A = 1인 반면, 평면형 언듈레이터에 대해 A = 2이다. 원형 편광되지 않고 타원 편광되는 광을 생성하는 나선형 언듈레이터에 대해, A는 1 내지 2의 범위 내에 있을 것이다. 실제로, 각각의 전자들의 다발은 에너지들의 확산을 가질 것이지만, 이 확산은 [낮은 이미턴스(emittance)를 갖는 전자 빔(E)을 생성함으로써] 가능한 한 최소화될 수 있다. 언듈레이터 파라미터(K)는 통상적으로 거의 1이고, 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00002
(2)
이때, q 및 m은 각각 전하 및 전자들의 질량이고, B0는 주기적인 자기장의 진폭이며, c는 광속이다.
공진 파장 λem은 언듈레이터(24)를 통해 이동하는 전자들에 의해 자발적으로 방출되는 제 1 고조파 파장(harmonic wavelength)과 같다. 자유 전자 레이저(FEL)는 자가-증폭 자발 방출(self-amplified spontaneous emission: SASE) 모드에서 작동할 수 있다. SASE 모드에서의 작동은, 언듈레이터(24)에 들어가기 전에 전자 빔(E)의 전자 다발들의 낮은 에너지 확산을 필요로 할 수 있다. 대안적으로, 자유 전자 레이저(FEL)는 시드 방사선 소스를 포함할 수 있고, 이들은 언듈레이터(24) 내에서 자극된 방출에 의해 증폭될 수 있다. 자유 전자 레이저(FEL)는 재순환 증폭기 자유 전자 레이저(recirculating amplifier free electron laser: RAFEL)로서 작동할 수 있으며, 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 발생되는 방사선의 일부분이 방사선의 추가 발생을 시드(seed)하는 데 사용된다.
언듈레이터(24)를 통해 이동하는 전자들은 방사선의 진폭을 증가하도록 할 수 있고, 즉 자유 전자 레이저(FEL)는 0이 아닌 이득을 가질 수 있다. 최대 이득은 공진 조건이 충족되는 경우, 또는 조건들이 공진에 가깝지만 약간 벗어난 경우에 달성될 수 있다.
언듈레이터(24)에 들어갈 때 공진 조건을 충족시키는 전자는 이것이 방사선을 방출(또는 흡수)할 때 에너지를 잃을(또는 얻을) 것이므로, 더 이상 공진 조건이 만족되지 않도록 한다. 그러므로, 몇몇 실시예들에서 언듈레이터(24)는 테이퍼링될 수 있다. 즉, 언듈레이터 주기(λu) 및/또는 주기적인 자기장의 진폭이 언듈레이터(24)의 길이를 따라 변화하여, 언듈레이터(24)를 통해 안내될 때 전자들의 다발들을 공진에 또는 이에 가깝게 유지할 수 있다. 언듈레이터(24) 내에서의 방사선과 전자들 간의 상호작용은 전자 다발들 내에서의 에너지들의 확산을 생성한다는 것을 유의한다. 언듈레이터(24)의 테이퍼링은 공진에 가깝거나 공진인 전자들의 수를 최대화하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전자 다발들은 피크 에너지에서 최고조에 달하는 에너지 분포를 가질 수 있고, 테이퍼링은 이 피크 에너지를 갖는 전자들을 언듈레이터(24)를 통해 안내될 때 공진에 또는 이에 가깝게 유지하도록 배치될 수 있다. 유리하게는, 언듈레이터의 테이퍼링은 변환 효율성을 상당히 증가시키는 능력을 갖는다. 테이퍼링된 언듈레이터의 사용은 2 배보다 크게 변환 효율성[즉, 방사선 빔(B)에서의 방사선으로 변환되는 전자 빔(E)의 에너지의 부분]을 증가시킬 수 있다. 언듈레이터의 테이퍼링은 그 길이를 따라 언듈레이터 파라미터(K)를 감소시킴으로써 달성될 수 있다. 이는 전자들이 공진 조건에 또는 이에 가깝게 있을 것을 보장하도록 전자 다발 에너지에 언듈레이터의 축선을 따라 자기장 강도(B0) 및/또는 언듈레이터 주기(λu)를 매칭시킴으로써 달성될 수 있다. 이 방식으로 공진 조건을 충족시키는 것이 방출되는 방사선의 대역폭을 증가시킨다.
언듈레이터(24)를 떠난 후, 전자기 방사선이 방사선 빔(B')으로서 방출된다. 방사선 빔(B')은 EUV 방사선을 포함하며, 빔 분할 장치(20)(도 1에 도시됨)에 제공되고 리소그래피 장치(LA1 -20)에 제공되는 브랜치 방사선 빔들(B1-20)을 형성하는 방사선 빔(B)의 전체 또는 일부분을 형성할 수 있다.
도 3에 도시되는 자유 전자 레이저의 실시예에서, 언듈레이터(24)를 떠나는 전자 빔(E')은 제 2 조향 유닛(25)에 들어간다. 제 2 조향 유닛(25)은 선형 가속기(22)를 통해 다시 전자 빔(E')을 지향하도록 언듈레이터(24)를 떠나는 전자 빔(E')의 궤적을 변경한다. 제 2 조향 유닛(25)은 조향 유닛(23)과 유사할 수 있고, 예를 들어 1 이상의 전자석 및/또는 영구 자석을 포함할 수 있다. 제 2 조향 유닛(25)은 언듈레이터(24)를 떠나는 방사선 빔(B')의 궤적에는 영향을 주지 않는다. 그러므로, 조향 유닛(25)은 방사선 빔(B')으로부터 전자 빔(E')의 궤적을 디커플링한다. 몇몇 실시예들에서, 전자 빔(E')의 궤적은 제 2 조향 유닛(25)에 도달하기 전에 (예를 들어, 1 이상의 자석을 이용하여) 방사선 빔(B')의 궤적으로부터 디커플링될 수 있다.
제 2 조향 유닛(25)은 선형 가속기(22)로 언듈레이터(24)를 떠난 전자 빔(E')을 지향한다. 언듈레이터(24)를 통과한 전자 다발들은 선형 가속기(22) 내의 가속 필드(accelerating field)들(예를 들어, 무선 주파수 필드들)에 대해 약 180 도의 위상 차이로 선형 가속기(22)에 들어갈 수 있다. 전자 다발들과 선형 가속기(22) 내의 가속 필드들 간의 위상 차이는 전자들을 필드들에 의해 감속되도록 한다. 감속한 전자들(E')은 선형 가속기(22) 내의 필드들로 다시 그 에너지의 일부를 전달하고, 이로 인해 전자 소스(21)로부터 도착한 전자 빔(E)을 가속시키는 필드들의 강도를 증가시킨다. 그러므로, 이 구성은 (선형 가속기에 의해 가속되었던 경우) 선형 가속기(22)에서 전자 다발들에 주어졌던 에너지의 일부를 회수하여, 전자 소스(21)로부터 도착하는 후속한 전자 다발들을 가속시킨다. 이러한 구성은 에너지 회복 LINAC로서 알려질 수 있다.
선형 가속기(22)에 의해 감속되는 전자들(E')은 빔 덤프(26)에 의해 흡수된다. 조향 유닛(23)은 선형 가속기(22)에 의해 가속된 전자 빔(E)의 궤적으로부터 선형 가속기(22)에 의해 감속된 전자 빔(E')의 궤적을 디커플링하도록 작동가능할 수 있다. 이는 감속된 전자 빔(E')으로 하여금 빔 덤프(26)에 의해 흡수되게 할 수 있는 한편, 가속된 전자 빔(E)은 언듈레이터(24)로 지향된다.
자유 전자 레이저(FEL)는 빔 병합 유닛(beam merging unit: 도시되지 않음)을 포함할 수 있고, 이는 실질적으로 소스(21)로부터 나오는 빔(E) 및 조향 유닛(25)으로부터 나오는 빔(E')의 궤적들을 오버랩한다. 병합은, 가속기(22)에 의한 가속에 앞서 빔(E)의 에너지가 빔(E')의 에너지보다 상당히 작다는 사실로 인해 가능하다. 가속된 전자 빔(E)의 궤적은 실질적으로 일정한 자기장을 발생시킴으로써 감속된 전자 빔(E')의 궤적으로부터 디커플링될 수 있다. 가속된 전자 빔(E)과 감속된 전자 빔(E') 간의 에너지 차이는 두 전자 빔들의 궤적들이 일정한 자기장에 의해 상이한 양만큼 변경되게 한다. 그러므로, 두 전자 빔들의 궤적들이 서로 디커플링될 것이다.
대안적으로, 조향 유닛(23)은 예를 들어 가속된 전자 빔(E) 및 감속된 전자 빔(E')을 형성하는 전자 다발들과 실질적으로 일정한 위상 관계를 갖는 주기적인 자기장을 발생시키도록 작동가능할 수 있다. 예를 들어, 가속된 전자 빔(E)으로부터의 전자 다발들이 조향 유닛(23)에 들어갈 때, 조향 유닛(23)은 언듈레이터(24)로 전자들을 지향하도록 작용하는 자기장을 발생시킬 수 있다. 감속된 전자 빔(E')으로부터의 전자 다발들이 조향 유닛(23)에 들어갈 때, 조향 유닛(23)은 빔 덤프(26)로 전자들을 지향하도록 작용하는 자기장을 발생시킬 수 있다. 대안적으로, 감속된 전자 빔(E')으로부터의 전자 다발들이 조향 유닛(23)에 들어갈 때, 조향 유닛(23)은 전자들이 조향 유닛(23) 밖으로 및 빔 덤프(26)로 지나가도록 자기장을 거의 또는 전혀 발생시키지 않을 수 있다.
대안적으로, 자유 전자 레이저(FEL)는 빔 분할 유닛(도시되지 않음)을 포함할 수 있으며, 이는 조향 유닛(23)으로부터 분리되고, 조향 유닛(23)의 상류에서 감속된 전자 빔(E')의 궤적으로부터 가속된 전자 빔(E)의 궤적을 디커플링하도록 구성된다. 빔 분할 유닛은, 예를 들어 가속된 전자 빔(E) 및 감속된 전자 빔(E')을 형성하는 전자 다발들과 실질적으로 일정한 위상 관계를 갖는 주기적인 자기장을 발생시키도록 작동가능할 수 있다.
빔 덤프(26)는, 예를 들어 고에너지 전자 충격에 의한 방사성 동위원소 발생에 대해 높은 임계치를 갖는 재료 또는 다량의 물(water)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 빔 덤프(26)는 약 15 MeV의 방사성 동위원소 발생에 대한 임계치를 갖는 알루미늄을 포함할 수 있다. 빔 덤프(26)에 입사하기 전에 선형 가속기(22)에서 전자 빔(E')을 감속시킴으로써, 빔 덤프(26)에 의해 흡수되는 경우에 전자들이 갖는 에너지의 양이 감소된다. 이는 빔 덤프(26)에서 생성되는 이차 입자들 및 감응 방사선(induced radiation)의 레벨들을 감소시킨다. 이는 빔 덤프(26)로부터 방사성 폐기물을 제거하고 처리할 필요성을 제거하거나, 적어도 감소시킨다. 이는, 방사성 폐기물의 제거가 자유 전자 레이저(FEL)를 주기적으로 중단시킬 것을 필요로 하고, 방사성 폐기물의 처리가 많은 비용이 들고 심각한 환경적 영향들을 가질 수 있기 때문에 유리하다.
감속기로서 작동하는 경우, 선형 가속기(22)는 전자들(E')의 에너지를 임계 에너지 아래로 감소시키도록 작동가능할 수 있다. 이 임계 에너지 아래의 전자들은 빔 덤프(26)에서 여하한의 상당한 레벨의 방사능을 유도하지 않을 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 선형 가속기(22)와 분리되는 감속기(도시되지 않음)가 언듈레이터(24)를 통과한 전자 빔(E')을 감속시키는 데 사용될 수 있다. 전자 빔(E')은 선형 가속기(22)에 의해 감속되는 것에 추가로, 또는 선형 가속기(22)에 의해 감속되는 것 대신에 감속기에 의해 감속될 수 있다. 예를 들어, 제 2 조향 유닛(25)은 전자 빔(E')이 선형 가속기(22)에 의해 감속되기 전에 감속기를 통해 전자 빔(E')을 지향할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 전자 빔(E')은 선형 가속기(22)에 의해 감속된 후 및 빔 덤프(26)에 의해 흡수되기 전에 감속기를 통과할 수 있다. 대안적으로, 전자 빔(E')은 언듈레이터(24)를 떠난 후에 선형 가속기(22)를 통과하지 않을 수 있고, 빔 덤프(26)에 의해 흡수되기 전에 1 이상의 감속기에 의해 감속될 수 있다.
선택적으로, 자유 전자 레이저(FEL)는 1 이상의 다발 압축기(bunch compressor)를 포함할 수 있다. 다발 압축기들은 선형 가속기(22)의 하류 또는 상류에 배치될 수 있다. 다발 압축기는 전자 빔들(E, E')에서 전자들을 다발로 묶고 전자 빔들(E, E')에서 기존 전자들의 다발들을 공간적으로 압축 또는 신장(stretch)하도록 구성된다. 압축은 높은 피크 전류를 제공함으로써 언듈레이터(24)에서 변환 효율성을 증가시키는 데 사용될 수 있다. 다발들의 신장은 낮은 피크 전류를 갖는 다발들을 수송할 수 있게 하도록 사용될 수 있다.
한가지 타입의 다발 압축기는 전자 빔(E)을 가로질러 지향되는 방사선 필드를 포함한다. 전자 빔(E) 내의 전자는 방사선과 상호작용하고 근처의 다른 전자들과 묶인다. 또 다른 타입의 다발 압축기는 자기적 시케인(magnetic chicane)을 포함하고, 시케인을 통과할 때 전자들이 따르는 경로의 길이는 그 에너지에 의존한다. 이 타입의 다발 압축기는, 예를 들어 무선 주파수들에서 그 전위들이 진동하는 복수의 도체들에 의해 선형 가속기(22)에서 가속된 전자들의 다발을 압축하는 데 사용될 수 있다.
언듈레이터(24)에 들어가는 전자 다발들이 단단히(tightly) 묶이고, 이에 따라 가속기 내에서의 다른 위치들보다 높은 피크 전류를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 그러므로, 1 이상의 다발 압축기를 이용하여 언듈레이터(24)로 통과하기 전에 전자 다발들을 압축하는 것이 바람직할 수 있다. 그러므로, 조향 유닛(23)과 언듈레이터(24) 사이에 별도의 다발 압축기(도시되지 않음)가 배치될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 조향 유닛(23) 자체가 전자 빔(E) 내의 전자들을 다발로 묶도록 작용할 수 있다. 선형 가속기(22)에 의해 가속되는 전자 다발이 다발의 길이를 따라 평균 에너지의 구배인 에너지들의 상관된 확산(correlated spread)을 가질 수 있다. 예를 들어, 전자 다발 내의 몇몇 전자들은 전자 다발의 평균 에너지보다 높은 에너지들을 가질 수 있고, 다발 내의 몇몇 전자들은 평균 에너지보다 낮은 에너지들을 가질 수 있다. 조향 유닛(23)에 의해 야기되는 전자의 궤적의 변경은 (예를 들어, 궤적이 자기장에 의해 변경되는 경우) 전자들의 에너지에 의존할 수 있다. 그러므로, 상이한 에너지들의 전자들은 조향 유닛(23)에 의해 상이한 양만큼 변경되는 궤적들을 가질 수 있고, 궤적들에서의 차이는 전자 다발의 압축을 유도하도록 제어될 수 있다.
도 3에 나타낸 자유 전자 레이저(FEL)는 빌딩(building: 31) 내에 하우징된다. 빌딩(31)은 자유 전자 레이저(FEL)가 작동 중인 동안 자유 전자 레이저(FEL)에서 발생되는 방사선을 실질적으로 투과시키지 않는 벽들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 빌딩(31)은 두꺼운 콘크리트 벽들(예를 들어, 약 4 미터 두께의 벽들)을 포함할 수 있다. 또한, 빌딩(31)의 벽들에는 예를 들어 중성자들 및/또는 다른 방사선 타입들을 흡수하도록 구성되는 납 및/또는 다른 재료들과 같은 방사선 차폐 재료들이 제공될 수 있다. 방사선 차폐는, 전자들 및 감마-광자들을 가로막기 위해 높은 밀도 및 높은 함량의 중원소(heavy element)들을 갖는 재료들(예를 들어, 높은 Z 값을 갖는 재료들), 및 중성자들을 가로막기 위해 높은 함량의 경원소(light element)들을 갖는 재료들(예를 들어, 수소 또는 붕소와 같은 낮은 Z 값을 갖는 재료들)을 둘 다 포함할 수 있다. 빌딩(31)의 벽들에 방사선 흡수 재료들을 제공하는 것은 유리하게는 빌딩(31)의 벽들의 두께로 하여금 감소되게 한다. 하지만, 벽에 방사선 흡수 재료들을 추가하는 것은 빌딩(31)을 구성하는 비용을 증가시킬 수 있다. 방사선을 흡수하기 위해 빌딩(31)의 벽에 추가될 수 있는 비교적 저가인 재료는, 예를 들어 흙 또는 모래의 층일 수 있다.
방사선 차폐 특성들을 갖는 빌딩(31)의 벽들을 제공하는 것에 추가하여, 빌딩(31)은 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 발생되는 방사선이 빌딩(31) 아래의 지하수를 오염시키는 것을 방지하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 빌딩(31)의 기반 및/또는 토대들은 방사선 차폐 재료들이 제공될 수 있고, 또는 방사선이 빌딩(31) 아래의 지하수를 오염시키는 것을 방지하도록 충분히 두꺼울 수 있다. 일 실시예에서, 빌딩(31)은 적어도 부분적으로 지하에 위치될 수 있다. 이러한 일 실시예에서, 지하수는 빌딩(31) 아래에 있을 뿐 아니라 빌딩(31)의 외부의 부분들을 둘러쌀 수 있다. 그러므로, 방사선 차폐는 방사선이 빌딩(31)을 둘러싸는 지하수를 오염시키는 것을 방지하기 위해 빌딩(31)의 외부 주위에 제공될 수 있다.
빌딩(31)의 외부에서 방사선을 차폐하는 것에 추가하여, 또는 대안예로서, 방사선 차폐는 빌딩(31)의 내부에 제공될 수도 있다. 예를 들어, 방사선 차폐는 많은 양의 방사선을 방출하는 자유 전자 레이저(FEL)의 부분들에 근접한 위치들에서 빌딩(31)의 내부에 제공될 수 있다.
특정 레이아웃을 갖는 FEL이 도 3에 도시되지만, FEL은 다르게 배치될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 다른 실시예들에서, 가속기(22) 및 언듈레이터(24)는 일렬로(in-line) 배치될 수 있다. 다른 실시예들에서, 언듈레이터를 나가는 전자 빔은 가속기로 다시 지향되지 않을 수 있다. 그러므로, 일반적으로 FEL은 여하한의 적절한 방식으로 배치될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
소스(SO)는 단일 자유 전자 레이저(FEL)를 포함할 수 있다. 자유 전자 레이저(FEL)는 EUV 방사선 빔을 빔 분할 장치(20)에 공급할 수 있고, 이는 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)에 브랜치 방사선 빔들을 제공한다. 방사선 소스(SO)는, 자유 전자 레이저(FEL)로부터 출력되는 방사선 빔(B)을 리소그래피 시스템(LS)의 빔 분할 장치(20)로 지향하도록 구성되는 지정된(dedicated) 광학 구성요소들을 포함하는 광학 시스템을 포함할 수 있다. EUV 방사선은 일반적으로 모든 물질에 의해 잘 흡수되기 때문에, (투과 구성요소들보다는) 반사 광학 구성요소들이 일반적으로 사용되어 손실들을 최소화한다. 광학 시스템의 지정된 광학 구성요소들은 툴들[예를 들어, 마스크 검사 장치들 및/또는 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)의 조명 시스템들(IL)]에 의한 수용에 적절하도록 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 생성되는 방사선 빔의 특성들을 구성할 수 있다.
대안적으로, 방사선 소스(SO)는 복수의 자유 전자 레이저들(예를 들어, 2 개의 자유 전자 레이저들)을 포함할 수 있고, 이들은 각각 광학 시스템에 EUV 방사선 빔(B', B")을 제공할 수 있다. 광학 시스템은 방사선 소스(SO)의 일부분을 형성하는 것으로 간주될 수 있고, 또는 방사선 소스(SO)와 별개인 것으로 간주될 수 있다. 광학 시스템은 복수의 자유 전자 레이저들 각각으로부터의 방사선 빔을 수용할 수 있고, 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)에 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20)을 제공하기 위해 빔 분할 장치(20)에 제공되는 복합 방사선 빔으로 방사선 빔들을 조합할 수 있다.
도 4는 제 1 자유 전자 레이저(FEL') 및 제 2 자유 전자 레이저(FEL")를 포함한 방사선 소스(SO)를 포함하는 리소그래피 시스템(LS)을 개략적으로 도시한다. 제 1 자유 전자 레이저(FEL')는 제 1 EUV 방사선 빔(B')을 출력하고, 제 2 자유 전자 레이저(FEL")는 제 2 EUV 방사선 빔(B")을 출력한다. 제 1 자유 전자 레이저(FEL')는 제 1 빌딩(31') 내에 하우징된다. 제 2 자유 전자 레이저(FEL")는 제 2 빌딩(31") 내에 하우징된다.
제 1 및 제 2 방사선 빔들(B', B")은 광학 시스템(40)에 의해 수용된다. 광학 시스템(40)은 제 1 방사선 빔(B') 및 제 2 방사선 빔(B")을 수용하고 주 방사선 빔(B)을 출력하도록 배치되는 복수의 광학 요소들(예를 들어, 거울들)을 포함한다. 제 1 및 제 2 자유 전자 레이저들이 둘 다 작동할 때, 주 방사선 빔(B)은 제 1 및 제 2 방사선 빔들(B', B") 모두로부터의 방사선을 포함하는 복합 방사선 빔이다. 복합 방사선 빔(B)은 빔 분할 장치(20)에 제공되고, 이는 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)에 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20)을 제공한다.
2 개의 자유 전자 레이저들이 방사선 빔들(B', B")을 제공하여 주 방사선 빔(B)을 형성하도록 배치되는 도 4에 도시되는 구성은, 방사선이 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)에 연속적으로 제공되는 동안, 자유 전자 레이저들 중 하나로 하여금 턴 오프(turn off)되게 할 수 있다. 예를 들어, 자유 전자 레이저들 중 하나가 작동 중단되어, 예를 들어 자유 전자 레이저로 하여금 수리되게 하거나 유지보수를 받게 할 수 있다. 이 경우, 다른 자유 전자 레이저는 계속해서 광학 시스템(40)에 의해 수용되는 방사선 빔을 제공할 수 있다. 자유 전자 레이저들 중 하나만이 광학 시스템(40)에 방사선을 제공하는 경우, 광학 시스템(40)은 광학 시스템(40)에 방사선을 제공하고 있는 자유 전자 레이저로부터의 방사선을 포함하는 주 방사선 빔(B)을 형성하도록 작동가능하다. 이는 자유 전자 레이저들 중 하나가 작동 중단되는 경우에도 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)의 계속적인 작동을 허용한다.
도 5는 자유 전자 레이저들(FEL', FEL") 각각으로부터 방사선 빔(B', B")을 수용하고 출력 방사선 빔(B)을 출력하도록 배치되는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템(40)의 일 실시예를 개략적으로 도시한다. 광학 시스템(40)에 의해 출력되는 방사선 빔(B)은 빔 분할 장치(20)(도 1 참조)에 의해 수용된다.
광학 시스템(40)은 4 개의 광학 요소들: 즉, 자유 전자 레이저(FEL')와 연계되는 제 1 및 제 2 광학 요소들(50, 51); 및 자유 전자 레이저(FEL")와 연계되는 제 1 및 제 2 광학 요소들(52, 53)을 포함한다. 광학 요소들(50, 51, 52, 53)은 자유 전자 레이저들(FEL', FEL")로부터의 방사선 빔들(B', B")의 단면의 크기 및 형상을 변경하도록 배치된다.
특히, 제 1 광학 요소들(50, 52)은 볼록 거울들이고, 이는 자유 전자 레이저들(FEL', FEL")로부터의 방사선 빔들(B', B")의 단면 영역을 증가시키도록 작용한다. 도 5에서 제 1 광학 요소들(50, 52)은 x-y 평면에서 실질적으로 평탄한 것으로 나타나지만, 이들은 이 평면 및 z 방향 모두에서 볼록할 수 있다. 제 1 광학 요소들(50, 52)이 볼록하기 때문에, 이들은 EUV 방사선 빔들(B', B")의 발산을 증가시키고, 이로 인해 이들 하류의 거울들에 대한 열 부하를 감소시킬 것이다. 그러므로, 제 1 광학 요소(50)는 제 1 자유 전자 레이저(FEL')로부터 수용되는 방사선 빔(B')의 단면 영역을 증가시키도록 배치되는 발산 광학 요소이다. 제 1 광학 요소(52)는 제 2 자유 전자 레이저(FEL")로부터 수용되는 방사선 빔(B")의 단면 영역을 증가시키도록 배치되는 발산 광학 요소이다. 이는 하류의 거울들로 하여금 더 적은 냉각을 이용하는 더 낮은 사양으로 이루어지게 하므로, 덜 복잡하고 더 적은 비용으로 구성되게 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이는 하류의 거울들로 하여금 수직 입사에 더 가깝게 할 수 있다. 실제로, 아래에 설명되는 바와 같이, 방사선 소스(SO)에 의해 출력되는 방사선 빔(B)은 빔(B)의 경로 내에 직렬로 배치되는 복수의 연속적이고 정적인 에지-형성 거울들에 의해 분할될 수 있다. [예를 들어, 제 1 광학 요소들(50, 52)로서 볼록 거울들을 이용함으로써] 빔(B)의 크기를 증가시키는 것은, 이러한 정적 거울들이 빔(B) 경로 내에 위치되어야 하는 정확성을 감소시킬 수 있다. 그러므로, 이는 분할 장치(20)에 의한 출력 빔(B)의 더 정확한 분할을 허용한다.
제 2 광학 요소들(51, 53)은 오목하고, 제 2 광학 요소들(51, 53)을 떠나는 빔들이 실질적으로 0인 발산을 갖도록 제 1 광학 요소들과 형상이 상보적이다. 그러므로, 제 2 광학 요소들(51, 53)의 하류에서 빔들은 실질적으로 시준된다. 다시, 도 5에서 제 2 광학 요소들(51, 53)은 x-y 평면에서 실질적으로 평탄한 것으로 나타나지만, 이들은 사실상 이 평면 및 z 방향 모두에서 오목하다. 대안적으로, 여하한의 거울들(50, 51, 52, 53)은 양 및 음의 곡률들을 둘 다 갖도록 쌍곡선-포물선-형일 수 있다. 대안적으로, 거울들(50 내지 53)은 평탄하고, 단지 빔의 시프트 및 기울기를 제어하는 데 사용될 수 있다. 추가적으로, 방사선 흡수체들이 거울들(50, 52) 뒤에 제공되어, 빔들(B' 및 B")과 함께 전파(co-propagate)되고 제동방사선으로 인해 언듈레이터(24)들에서 비롯되는 중성자들 및 감마-광자들을 차단할 수 있다. 다시, 예를 들어 높은 밀도, 높은 Z 값의 재료들에 의해(가능하게는 낮은 밀도, 낮은 Z 값의 재료들과 조합하여) 방사선 차폐가 제공될 수 있다.
빔 분할 장치(20)에 의해 수용되는 출력 빔(B)은 자유 전자 레이저들(FEL', FEL")에 의해 출력된 빔과 상이한 형상 및/또는 세기 분포를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 빔 분할 장치(20) 내에서의 연속적인 에지-형성 추출 거울들에 대해 원형 빔보다 직사각형 형상이 바람직할 수 있다. 그러므로, 방사선 빔들(B', B")의 단면 영역을 증가시키는 것에 추가하여, 광학 요소들(50, 51, 52, 53)은 방사선 빔들(B', B")의 단면 형상을 변경하도록 작용할 수 있다. 특히, 광학 요소들(50, 51, 52, 53)은 비점수차 또는 비구면일 수 있고, 제 2 광학 요소들(51, 53)을 떠나는 방사선 빔들(B', B")이 자유 전자 레이저들(FEL', FEL")에 의해 생성되는 방사선 빔들(B', B")보다 더 직사각형일 것을 보장하도록 형상화될 수 있다. 예를 들어, 광학 요소들은 제 2 광학 요소들(51, 53)을 떠나는 빔들(B', B")이 일반적으로 직사각형이고 둥근 코너들을 갖도록 형상화될 수 있지만, 다른 형상들도 가능하다. 이러한 직사각형 형상의 두 치수들은, 예를 들어 x-y 평면 및 z 방향에서와 같은 2 개의 수직 방향들에서 광학 요소들의 곡률 반경들에 관련될 수 있다. 유리하게는, 이는 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA20)에 들어가기 전에 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20)(도 1 참조)로 출력 방사선 빔(B)을 분할하는 데 사용되는 거울들로 하여금, 동일하거나 적어도 매우 유사하게 한다. 이는 제조 관점에서 특히 유리하다.
광학 시스템(40)을 떠나는 빔의 단면 형상에 추가하여, 광학 시스템(40)은 빔들(B' 및 B")의 세기 프로파일들에 비해서 방사선 빔(B)의 단면에 걸친 세기 프로파일을 변경하도록 작동가능할 수 있다. 예를 들어, 세기 프로파일은 가우스로부터 더 평탄한 "톱 햇(top hat)" 프로파일로 변경될 수 있다. 이러한 변경들은 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 빔 분할 장치(20)에 의한 빔(B)의 부분들의 더 수월한 추출을 허용할 수 있다. 자유 전자 레이저들(FEL', FEL")이 둘 다 온인 경우, 광학 시스템(40)은 그 방사선 빔들(B', B")을 조합하여 복합 방사선 빔(B)을 형성하도록 작동가능하다. 이 실시예에서, 이는 제 2 광학 요소들(51, 53)을 떠나는 빔들(B', B")이 서로 인접하고 상호 평행하도록, 제 1 자유 전자 레이저(FEL')의 제 1 및 제 2 광학 요소들(50, 51)을 제 2 자유 전자 레이저(FEL")의 광학 요소들(52, 53)로부터 x-방향으로 오프셋함으로써 달성된다. 특히, 제 1 자유 전자 레이저(FEL')의 제 1 및 제 2 광학 요소들(50, 51)은 제 2 자유 전자 레이저(FEL")의 제 1 및 제 2 광학 요소들(52, 53)의 [레이저 빔들(B', B")의 전파 방향에 대해] "하류에" 배치된다.
이러한 구성에서, 광학 시스템(40)은 2 개의 방사선 빔들(B', B")을 조합하여 복합 방사선 빔을 형성하도록 작동가능하다. 복합 빔은 광학 시스템(40)에 의해 출력되는 출력 방사선 빔(B)이다.
도 5는 단지 예시적이며, 광학 시스템(40)은 도 5에 나타낸 것과 다르게 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
자유 전자 레이저의 실시예들은 앞서 선형 가속기(22)를 포함하는 것으로 설명되었지만, 선형 가속기(22)는 단지 자유 전자 레이저에서 전자들을 가속하는 데 사용될 수 있는 입자 가속기의 타입의 일 예시라는 것을 이해하여야 한다. 선형 가속기(22)는 특히, 상이한 에너지들을 갖는 전자들로 하여금 동일한 궤적을 따라 가속되게 하기 때문에 유리할 수 있다. 하지만, 자유 전자 레이저의 대안적인 실시예들에서, 다른 타입들의 입자 가속기들이 상대론적 에너지들로 전자들을 가속하기 위해 사용될 수 있다.
전자 빔이 제 1 경로를 따라 실질적으로 제 1 방향으로, 및 제 2 경로를 따라 실질적으로 제 2 방향으로 전파하는 자유 전자 레이저의 실시예들이 설명되었고, 제 1 경로 및 제 2 경로는 서로 수직으로 분리된다. 제 1 및 제 2 경로들이 실질적으로 서로 평행하고 실질적으로 수평 방향과 평행한 실시예들이 설명되고 도시되었지만, 그 대신 다른 구성들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 제 1 경로 및/또는 제 2 경로는 수평에 대해 0이 아닌 각도로 배치될 수 있는 한편, 서로 수직으로 분리된 채로 유지된다. 몇몇 실시예들에서, 제 1 및 제 2 경로들은 수평에 대해 상이한 각도들을 형성할 수 있고, 이에 따라 서로에 대해 0이 아닌 각도로 배치될 수 있다.
방사선 소스(SO)의 실시예들은 2 개의 자유 전자 레이저들(FEL)을 포함하는 것으로 설명되고 도시되었지만, 방사선 소스는 여하한 수의 자유 전자 레이저들(FEL)을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 방사선 소스는 단일 자유 전자 레이저(FEL)를 포함할 수 있고, 또는 2보다 많은 다수 자유 전자 레이저들을 포함할 수 있다.
방사선 소스(SO)의 실시예들은 광학 시스템(40)을 포함하는 것을 설명되고 도시되었지만, 방사선 소스(SO)의 몇몇 실시예들은 광학 시스템(40)을 포함하지 않을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 자유 전자 레이저가 광학 시스템(40)으로 먼저 지향되는 것 없이 리소그래피 시스템(LS)의 빔 분할 장치(20)로 직접 방사선 빔(B')을 제공할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 소스(SO)에 의해 생성되는 방사선 빔(B)은 리소그래피 장치 및 마스크 검사 장치와 같은 복수의 툴들로의 제공을 위해 복수의 브랜치 방사선 빔들로 분할될 수 있다. 이제, 복수의 정적 거울들을 이용하여 방사선 빔(B)을 브랜치 방사선 빔들로 분할하기에 적절한 빔 분할 구성들이 설명된다. 정적에 의해, 거울들은 정상 작동 동안 이동하지 않고, 또는 달리 말하면 거울들의 이동을 통해 분할이 달성되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 그러므로, 각각의 정적 거울에 입사하는 주 방사선 빔의 상대적 부분(relative fraction)은 정상 작동 동안 실질적으로 일정하게 유지된다. 아래에서 설명되는 거울들은 정적이지만, 이들은 (예를 들어, 리소그래피 시스템의 설치 시, 또는 기존 리소그래피 시스템으로의 새로운 툴들의 설치 시) 예를 들어 주 방사선 빔(B)과 거울들의 오버랩의 조정 및/또는 브랜치 방사선 빔들(B)의 정렬을 허용하도록 조정가능할 수 있다.
도 6은 2 이상의 브랜치 방사선 빔들을 제공하기 위해 방사선 빔(B)을 분할하기에 적절한 빔 분할 장치(54)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치(54)에서, 방사선 빔(B)은 방사산 빔(B)의 제 1 부분을 반사시키도록 배치되는 제 1 반사 표면(56) 및 방사선 빔(B)의 제 2 부분을 반사시키도록 배치되는 제 2 반사 표면(57)을 갖는 분할 요소(55)에서 지향된다. 제 1 반사 표면(56) 및 제 2 반사 표면(57)은 방사선 빔(B)의 경로 내에 배치되는 에지(58)를 형성하도록 만난다. 분할 요소(55)는 2 개의 정적 거울들을 제공하는 것으로 간주될 수 있다. 분할 요소(55)는, 예를 들어 삼각 프리즘으로서 형성될 수 있지만, 여하한의 구성이 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
제 1 반사 표면(56)에 입사하는 빔(B)의 제 1 부분의 반사는 제 1 브랜치 방사선 빔(B1)을 제공하는 한편, 제 2 반사 표면(57)으로부터의 방사선 빔(B)의 제 2 부분의 반사는 제 2 브랜치 방사선 빔(B2)을 제공한다.
브랜치 방사선 빔들(B1, B2)은 추가 분할 없이, 예를 들어 리소그래피 장치 또는 마스크 검사 장치와 같은 툴들로 지향될 수 있다. 대안적으로, 브랜치 방사선 빔들(B1, B2) 중 어느 하나 또는 둘 모두는, 예를 들어 추가 에지-형성 분할 요소들과 같은 추가 분할 수단에 제공될 수 있다. 이 가능성은 브랜치 방사선 빔(B2)의 경로 내에 배치되는 점선으로 도시된 추가 에지-형성 분할 요소(59)에 의해 예시된다. 도 6에 나타내지는 않지만, 분할 요소(59)를 이용하여 브랜치 방사선 빔(B2)을 분할함으로써 제공되는 브랜치 방사선 빔들이 자체로 추가 분할 요소들에 제공될 수 있음을 이해할 것이다.
제 1 표면(56)과 제 2 표면(57) 간의 각도(α)가 프리즘의 나이프 에지(knife edge)(표면 56과 57의 교선)와 빔(B) 간의 각도(α1: 도시되지 않음)와 함께 제 1 및 제 2 표면들(56, 57)에 대한 방사선 빔의 부분들의 입사 각도를 결정한다. 각도 α 및/또는 α1는, EUV 방사선의 흡수를 감소시키고 반사율을 증가시키기 위해 방사선 빔(B)이 표면들(56, 57) 각각에 대해 스침 입사 각도로 있도록 충분히 작게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 각도 α 및/또는 α1는 10 도 이하일 수 있다.
또한, 분할 요소(55)에 의한 흡수를 감소시키는 것은 분할 요소(55) 내에서의 가열, 이에 따른 열 응력, 및 특히 작은 단면 영역을 가질 수 있는 에지(58)의 가열을 감소시키기 위해 바람직하다. 분할 요소(55)의 가열을 더 감소시키기 위해, 분할 요소(55)는 능동 냉각 수단(도시되지 않음)에 의해 냉각될 수 있다. 예를 들어, 액체 냉각재가 분할 요소(55) 내에서 순환되어 열을 내보낼 수 있다. 예를 들어, 반사 표면들(56, 57)의 뒷면에, 및 에지(58)를 따라 채널들이 제공될 수 있다. 대안적으로, 다른 냉각 수단이 사용될 수 있다.
분할 요소(55)는 여하한의 적절한 재료로부터 구성될 수 있다. 예를 들어, 분할 요소(55)는 구리로부터 구성될 수 있다. 구리로부터 분할 요소(55)를 구성하는 것은, 구리의 높은 열전도율을 고려해 볼 때 유리할 수 있다. 반사율을 증가시키기 위해, 방사선의 원하는 파장에서 높은 반사율을 갖는 재료가 분할 요소(55)의 반사 표면들(56, 57) 상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 13.5 nm의 파장들을 갖는 방사선에 대해 높은 스침 입사 반사율을 갖는 몰리브덴(Mo) 또는 루테늄(Ru)이 사용될 수 있다. 다른 재료들의 코팅들, 예컨대 Nb, Zr, Ca, Eu, Pd, Ru, Rh, Te, La, Be, B, C, Ti, Sc, Au 및 Pt가 다른 파장들을 갖는 방사선의 다른 높은 스침 입사 반사율을 위해 사용될 수 있다.
분할 요소(55)의 에지(58)와 방사선 빔(B)의 저부 에지 간의 거리(d)가 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)에 제공되는 방사선의 양을 변화시키기 위해 제어될 수 있다. 도 6에서, 에지(58)는 브랜치 방사선 빔들(B1, B2) 간의 비가 실질적으로 50:50이도록 방사선 빔(B)의 중심점에 배치되는 것으로 도시된다. 하지만, 거리(d)를 감소시킴으로써, 브랜치 방사선 빔(B1)에 기여하는 방사선 빔(B)의 양이 증가되는 한편, 브랜치 방사선 빔(B2)에 기여하는 방사선 빔(B)의 양이 감소된다. 거리(d)를 증가시키는 것은 반대 효과를 가질 것이다.
도 6에서는 실질적으로 평면으로 도시되지만, 반사 표면들(56, 57)은 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)의 발산을 증가시키기 위해 굴곡될 수 있다. 예를 들어, 표면들(56, 57) 각각은 오목하거나 볼록할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)의 경로 내에 배치되는 광학기들은 특정 툴들 또는 추가 분할 장치들로의 제공을 위해 브랜치 방사선 빔들을 컨디셔닝하기 위해 제공될 수 있다.
유리하게는, 분할 요소(55)는 작은 거리 내에서의 브랜치 방사선 빔들(B1, B2) 간의 큰 분리도(a large degree of separation)를 위해 제공된다. 예를 들어, 10 도의 각도(α)가 방사선 빔(B)에 대해 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)의 10 도의 편향 각도를 제공함을 이해할 것이다.
도 7은 복수의 브랜치 방사선 빔들로 방사선 빔(B)을 분할하는 대안적인 구성을 개략적으로 예시한다. 도 7의 예시적인 구성에서, 빔 분할 장치(60)는 소스(SO)(도시되지 않음)로부터 방사선 빔(B)을 수용하고 이를 브랜치 방사선 빔들로 분할하도록 작동가능하다. 3 개의 브랜치 방사선 빔들(B1-3)이 도 7에 도시되지만, 더 많거나 더 적은 브랜치 방사선 빔들이 도 7의 일반적인 구성을 이용하여 생성될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다.
빔 분할 장치(60)는 스침 입사 거울인 볼록 거울(61)을 포함한다. 빔 분할 장치(60)에 의해 수용되는 방사선 빔(B)은 볼록 거울(61)에 입사하고, 이는 주 방사선 빔(B)의 발산을 증가시키도록 작용한다. 볼록 거울(61)은 발산 광학 요소(즉, 방사선 빔의 발산을 야기하도록 작용하는 광학 요소)의 일 예시이다. 1 이상의 추가 발산 광학 요소들이 방사선 빔(B)의 경로 내에 제공될 수 있다.
또한, 빔 분할 장치(60)는 3 개의 거울들(62a 내지 62c)을 포함하고, 이들 각각은 주 방사선 빔(B)의 경로 내에 배치된다. 거울들(62a 내지 62c) 각각은 부분적으로 방사선 빔(B)을 가로질러 연장되고, 이것이 교차하는 주 방사선 빔의 일부분을 반사시킨다. 거울들(62a 내지 62c) 각각은 상이한 브랜치 광학 경로를 따라 주 방사선 빔(B)의 각 부분(B1-3)을 편향시킨다.
브랜치 방사선 빔들(B1-3) 중 1 이상은 리소그래피 또는 마스크 검사 장치와 같은 각 툴들로 지향될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 브랜치 방사선 빔들 중 1 이상은 브랜치 방사선 빔들(B1-3) 각각을 추가 브랜치 방사선 빔들로 분할하기 위해 추가 분할 수단으로 지향될 수 있다.
제 1 거울(62a)의 정면도가 그 거울과 주 방사선 빔(B)의 교차를 개략적으로 예시하도록 도 7에 도시된다. 제 1 거울(62a)은 주 방사선 빔(B)의 온전한 영역(63)과 교차하고, 주 방사선 빔(B)의 이 영역을 반사시킨다. 따라서, 제 1 브랜치 방사선 빔(B1)은 디스크로부터 취해지는 부분의 단면 형상을 갖는다.
앞서 설명된 바와 같이, 거울들(62a 내지 62c)은 정적이지만, 이들은 예를 들어 주 방사선 빔(B)과 거울들(62a 내지 62c)의 오버랩의 조정 및/또는 브랜치 방사선 빔들(B1-3)의 정렬을 허용하기 위해 조정가능한 마운트(mount)들 상에 제공될 수 있다.
앞서 설명된 분할 요소(55)를 이용하는 바와 같이, 거울들(62a 내지 62c)은 여하한의 적절한 방식으로 구성될 수 있고, 예를 들어 금속으로부터 형성될 수 있다. 거울들(62a 내지 62c)은 스침 입사 거울들일 수 있다. 앞서 설명되는 바와 같이, 스침 입사 거울들의 사용은 스침 입사 거울로부터의 반사가 EUV 방사선의 비교적 낮은 손실(예를 들어, 약 10 %의 손실)을 야기하기 때문에 유리하다. 또한, 빔 분할 장치의 다른 광학기들이 스침 입사 거울들로 형성될 수 있고, 이는 예를 들어 금속 또는 코팅된 Si일 수 있다.
볼록 거울(61)은 거울들(62a 내지 62c) 각각의 위치에서 주 방사선 빔(B)의 단면 영역을 증가시킨다. 이러한 광학기는 본 명세서에서 발산 광학기라고 칭해질 수 있다. 유사한 발산 광학기가 앞서 설명된 빔 분할 요소(55)와 같은 본 명세서에서 설명된 여타의 빔 분할 장치와, 및 아래의 도 8, 도 9, 및 도 10에서 설명되는 빔 분할 장치와 조합하여 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
주 방사선 빔(B)은 1 이상의 자유 전자 레이저에 의해 생성되기 때문에, 이는 [방사선 빔(B)을 생성하는 자유 전자 레이저로부터의 분할 장치의 거리에 의존하여] 분할 장치(60)에서 비교적 작은 발산 및 이에 따른 작은 직경을 가질 수 있다. 주 방사선 빔(B)의 치수들이 작을수록, 빔(B)의 원하는 부분이 주 방사선 빔(B)으로부터 전환(divert)될 것을 보장하기 위해 거울들(62a 내지 62c)이 더 정확하게 배치되어야 한다.
볼록 거울(61)은 주 방사선 빔(B)의 치수들을 증가시켜, 브랜치 광학 경로들(B1-3) 각각을 따라 주 방사선 빔(B)의 원하는 부분을 전환시키기 위해 거울들(62a 내지 62c)로 하여금 더 쉽게 정확히 위치되게 한다. 또한, 주 빔(B)의 발산을 증가시킴으로써, 거울들(62a 내지 62c)과 같은 볼록 거울(61)의 하류의 광학 요소들에 입사하는 방사선의 세기가 감소된다. 이는 주 빔(B)에 의해 야기되는 거울들에 대한 열의 집중을 감소시킨다. 이는 주 방사선 빔(B)에서의 열의 양이 상당하고 거울들의 능동 냉각이 요구될 수 있기 때문에 유리하다. 주 방사선 빔(B)의 치수들은 볼록 거울(61)의 상류에서 비교적 작을 것이다. 그러므로, 볼록 거울(61)에 능동 냉각이 제공될 수 있다. 능동 냉각은 냉각 유체, 예를 들어 물과 같은 액체를 공급함으로써 달성될 수 있다.
거울들(62a 내지 62c)이 부분적으로만 주 방사선 빔(B)을 가로질러 연장되기 때문에, 브랜치 광학 경로들을 따라 전파하는 방사선 빔들은 비-표준 빔 프로파일들을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 7을 참조하면, 제 1 브랜치 방사선 빔(B1)은 원형의 단편(segment)의 일반적인 단면 형상(63)을 갖는다. 이 빔 형상은 리소그래피 장치를 이용하여 마스크(MA)로부터 기판(W)으로 패턴을 투영하는 경우에 바람직하지 않을 수 있다. 브랜치 방사선 빔들의 경로에 배치되는 광학기들이 원하는 빔 형상을 제공하기 위해 브랜치 광학 빔의 빔 형상을 변경하도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 2를 참조하면, 리소그래피 장치의 조명 시스템(IL)이 원하는 빔 형상을 제공하기 위해 빔 형상을 변경하도록 구성될 수 있다. 이는, 예를 들어 빔을 복수의 서브-빔들로 분리하는 거울들의 어레이[예를 들어, 필드 패싯 거울(10)]를 이용함으로써 달성될 수 있으며, 각각의 서브-빔은 브랜치 방사선 빔(B1)의 영역(63)의 상이한 부분이다. 필드 패싯 거울은 복수의 서브-빔들을 거울의 동일한 위치 상으로 지향하여, 서브-빔들이 서로 겹쳐져(on top of one another) 입사하도록 한다. 이 방식으로, 서브-빔들이 함께 조합된다. 상이한 서브-빔들의 상이한 에지 피처들이 서로 오버랩되고, 이로 인해 더 유용한 단면 형상을 갖는 빔을 형성하도록 매끄럽게 된다(smooth away). 단면 형상은 필드 패싯 거울의 패싯들의 형상에 대응할 수 있다. 따라서, 브랜치 방사선 빔(B1)의 초기의 바람직하지 않은 형상은 제거되고, 원하는 방사선 빔 형상으로 대체된다.
일반적으로, 원하는 빔 형상을 얻기 위한 여하한의 적절한 광학기들이 사용될 수 있다. 이는 입사하는 빔을 복수의 서브-빔들로 분리하는 단계를 포함할 수 있으며, 그 후 서브-빔들은 서로 겹쳐져 입사하도록 지향된다.
도 6의 구성과 비교하여, 도 7의 구성은 [도 6의 분할 요소(55)의 에지(58)와 같은] 특히 작은 단면 영역의 부분들을 포함하지 않는다. 이는 도 7의 거울들(62a 내지 62c)로 하여금 방사선 빔(B)으로부터 흡수되는 열을 더 잘 견디게 한다.
도 8을 참조하면, 대안적인 빔 분할 장치(70)가 도시된다. 빔 분할 장치(70)는 일련의 정적 거울들(71a 및 71b)을 포함하며, 이들 각각에는 복수의 어퍼처(72)들이 제공되고, 이들 각각은 전체 주 방사선 빔(B)을 가로질러 연장된다. 제 3(및 최종) 정적 거울(71c)은 어퍼처들을 포함하지 않는다. 제 1 거울(71a)의 반사 영역들에 입사하는 주 빔(B)의 일부분은 제 1 브랜치 방사선 빔(B1)으로서 브랜치 광학 경로를 따라 지향된다. 제 1 거울(71a)의 어퍼처들(72) 상에 입사하는 주 빔(B)의 일부분은 어퍼처들을 통과하고 편향되지 않는다. 제 2 거울(71b)은 제 2 브랜치 방사선 빔(B2)으로서 제 2 브랜치 광학 경로를 따라 주 방사선 빔(B)의 일부분을 반사시키는 한편, 주 빔의 일부로 하여금 거울(71b) 내의 어퍼처들(72)을 통해 편향되지 않고 지나게 한다. 제 3 거울(71c)은 제 3 브랜치 방사선 빔(B3)으로서 제 3 브랜치 광학 경로를 따라 주 방사선 빔(B)의 나머지를 반사시킨다.
도 8의 실시예는, 빔들 내에 홀들의 어레이들을 갖고 이에 따라 리소그래피 장치에 의한 패턴 투영에 적절하지 않을 수 있는 브랜치 방사선 빔들(B1-3)을 형성할 것이다. 도 7에 관하여 앞서 설명된 바와 같이, 광학기들이 원하는 브랜치 방사선 빔 형상을 얻도록 브랜치 방사선 빔을 변경하기 위해 브랜치 방사선 빔들의 경로 내에 배치될 수 있다. 이는 브랜치 방사선 빔을 복수의 서브-빔들로 분리하는 단계를 포함할 수 있으며, 그 후 서브-빔들은 서로 겹쳐져 입사하도록 지향된다.
3 개의 거울들(71a 내지 71c)만이 도 8에 도시되지만, 추가적인(또는 더 적은) 거울들이 이러한 구성으로 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 거울들(71a 내지 71c)의 반사 표면들은 도 8에서 실질적으로 평면으로 도시되지만, 거울들(71a 내지 71c) 중 1 이상은 브랜치 방사선 빔들의 발산을 증가시키기 위해 굴곡될 수 있다.
도 9는 주 방사선 빔(B)을 복수의 브랜치 방사선 빔들로 분할하는 빔 분할 장치(80)를 측면-프로파일로 예시한다. 상기 구성(80)에서는, 3 개의 정적 거울들(81, 82, 83)이 방사선 빔(B)의 경로 내에 배치된다. 각각의 거울(81, 82, 83)은 각 브랜치 광학 경로를 따라 방사선 빔(B)의 일부분을 반사시키도록 방사선 빔(B)의 전파의 경로에 대해 비스듬히 배치된다. 제 1 거울(81)은 방사선 빔(B)의 일부분을 반사시키도록 배치되는 외측 링-형 반사 부분(81a)을 갖는 링 거울이다. 링-형 반사 표면(81a)은 어퍼처(81b)를 정의하고, 이를 통해 방사선 빔(B)의 남은 부분이 제 2 거울(82)의 방향으로 지나간다. 제 1 거울(81)에 의한 반사는 링형 브랜치 방사선 빔(B1)을 제공한다. 브랜치 방사선 빔(B1)은 도 9에서 제 1 거울(81) 위에서 브랜치 방사선 빔(B1)의 길이방향 축선을 따라 봤을 때 단면으로 도시된다.
또한, 제 2 거울(82)은 제 2 브랜치 방사선 빔(B2)을 제공하기 위해 방사선 빔(B)의 제 2 부분을 반사시키도록 배치되는 반사 외측 링(82a)을 갖는 링 거울이다. 외측 링(82a)은 어퍼처(81b)보다 작은 어퍼처(82b)를 정의한다. 방사선 빔(B)의 제 3 부분이 제 3 거울(83)의 방향으로 제 2 거울(82) 내의 어퍼처(82b)를 통과한다. 도 9에서, 제 3 거울은 제 3 브랜치 방사선 빔(B3)을 제공하기 위해 방사선 빔(B)의 남은 부분을 반사시키도록 배치되는 언브로큰(unbroken) 반사 표면(83a)(즉, 어퍼처가 없음)을 갖는 솔리드(solid) 거울이다. 하지만, 물론 점점 더 작은 어퍼처들을 갖는 추가적인 링 거울들이 방사선 빔(B)의 경로 내에 제공될 수 있음을 이해할 것이다.
앞서 설명된 바와 같이, 다른 빔 분할 장치에 대해, 거울들(81, 82, 83)은 금속과 같은 여하한의 적절한 재료로부터 구성될 수 있다.
도 6, 도 7 및 도 8에 대해 앞서 설명된 예시들에서와 같이, 상기 구성(80)에 의해 생성되는 브랜치 방사선 빔들은 리소그래피 툴들 또는 마스크 검사 장치와 같은 툴들에 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 브랜치 방사선 빔들 중 1 이상이 추가 분할 장치에 제공되어 추가적인 브랜치 방사선 빔들을 제공할 수 있다.
도 9에 예시된 타입의 링 거울들은 유리하게는, 방사선 빔(B)이 입사하는 거울들의 부분으로부터 열이 전도되기에 충분한 재료를 어퍼처 주위에 제공하도록 구성될 수 있다.
추가적으로, 도 9의 구성은 방사선 빔(B)의 위치의 변동들 또는 빔(B)의 세기 분포의 변동들이 각 브랜치 방사선 빔(B1-3)의 세기에 더 적은 변동을 야기하도록 이루어진다. 즉, 링 거울들(81, 82) 각각에 대해, 링-형 반사 표면의 한 부분에서 수용되는 방사선 세기의 감소가 일반적으로 링-형 반사 표면의 상이한 부분에서 수용되는 방사선 세기의 증가에 의해 보상된다. 그러므로, 상기 장치(80)에 의해 생성되는 브랜치 방사선 빔들(B1, B2, B3)의 세기 분포가 주 방사선 빔(B)의 위치의 시프트들에 대해 실질적으로 불변일 수 있으며, 이러한 시프트들은 소스(SO) 내의 1 이상의 FEL의 작동에 의해 야기된다.
이제, 거울의 반사 표면을 복수의 면들의 그룹들로 나누기 위해 홈들을 포함하는 거울에 의해 분할 장치가 제공되는 실시예들이 설명된다. 특정 그룹 내의 면들은 각각 다른 그룹들 내의 면들과 상이한 특정 방위를 갖는다. 일반적으로, 거울들의 면들은 마이크로-규모 또는 매크로-규모일 수 있다. 예를 들어, 거울들의 면들 및 면들 간의 피치는 마이크로미터 급(마이크로-규모) 이상(예를 들어, 밀리미터 급의 매크로-규모)으로 이루어질 수 있다. 어느 한 경우, 거울에 입사하는 방사선은 거울의 각각의 면으로부터 반사되어, 복수의 반사 부분들 또는 "서브-빔들"을 야기한다.
또한, 두 경우 모두, 면들로부터 반사되는 방사선이 회절을 거친다. 즉, 거울의 면들과의 상호작용이 서브-빔들 각각을 확산(발산)하도록 할 것이다. 서브-빔들의 발산의 양은 면들의 크기 및 피치에 의존할 것이며, 마이크로-규모 거울들의 경우에 서브-빔들의 더 큰 발산이 발생한다. 마이크로-규모 거울들 및 매크로-규모 거울들은 둘 다 본 명세서에서 격자들이라고 칭해진다. 두 마이크로-규모 및 매크로-규모 격자들에 대해, 격자가 복수의 반사 면들을 포함하므로, 격자들은 복수의 정적 거울들을 제공하는 것으로 간주될 수 있다.
아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 두 마이크로-규모 격자들 및 매크로-규모 격자들은 단일 입사 방사선 빔으로부터 복수의 브랜치 방사선 빔들을 제공하기 위해 분할 장치로서 사용될 수 있다. 하지만, 각각의 경우, 분할이 발생하는 방식은 상이할 수 있다. 매크로-규모 격자들에 대해, 상이한 방향들로의 서브-빔들의 반사가 입사하는 방사선 빔의 복수의 브랜치 방사선 빔들로의 분할의 주요한 과정일 수 있다(예를 들어, 각각의 반사 방향에 대해 상이한 브랜치 빔이 제공될 수 있음). 매크로-규모 격자로부터의 서브-빔들의 회절은 원거리장(far-field)에서(예를 들어, 일루미네이터로의 입구에서) 동일한 방향으로 진행하는 서브-빔들 사이에 작은 오버랩을 야기하기에 충분할 수 있다. 이 오버랩은 각각의 브랜치 방사선 빔들의 세기 프로파일의 평활화(smoothing)를 야기할 수 있다.
회절이 훨씬 더 큰 마이크로-규모 격자들에 대해, 다수 면들로부터의 서브-빔들은 크게 오버랩되어 원거리장에서 간섭 패턴을 유도한다. 간섭 패턴 내의 각각의 최대치들이 각 브랜치 방사선 빔을 제공할 수 있다. 예를 들어, 0차, 1차, 및 -1차 빔들을 갖는 회절을 야기하는 격자가 3 개의 브랜치 방사선 빔들을 제공하는 데 사용될 수 있다.
도 10을 참조하면, 주 방사선 빔(B)의 경로 내에 거울(90)이 제공된다. 도 10a는 거울(90)의 측면-프로파일을 나타내고, 도 10b는 평면도를 나타내며, 도 10c는 거울(90)의 단면을 나타낸다. 하지만, 도 10은 단지 개략적으로 도시되는 것을 이해하여야 한다.
거울(90)은 스침 입사 거울일 수 있다. 거울(90)은 반사 표면(91)을 포함한다. 복수의 규칙적으로 이격된 홈(groove: 92)들이 격자를 제공하기 위해 방사선 빔(B)의 전파 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 반사 표면(91)을 가로질러 연장된다. 홈(92)들은, 예를 들어 에칭, 스탬핑(stamping) 또는 전주(electroforming)와 같은 여하한의 적절한 공정에 의해 형성될 수 있다. 홈(92)들은 반사 표면(91)을 복수의 반사 면들의 그룹들로 나누고, 각각의 그룹 내의 면들은 실질적으로 평행하지만 각각의 다른 그룹의 면들에 대해 상이한 각도들을 갖는다. 그러므로, 각각의 면들의 그룹은 각 방향으로 방사선 빔(B)의 부분들을 반사시키도록 작용한다. 이 방식으로, 면들 각각은 각 정적 거울인 것으로 간주될 수 있고, 복수의 면들은 복수의 정적 거울들을 제공한다.
도 10c를 참조하면, 거울(90)은 도 10b의 라인 A-A를 따르는 단면을 나타낸다. 예시적인 구성에서, 거울(90)의 홈(92)들은 3 개의 면들의 그룹들 중 적어도 2 개에서 방사선 빔(B)에 대해 실질적으로 스침 입사 각도를 제공하도록 비대칭이라는 것을 알 수 있다. 즉, 단면에서 볼 때, 각각의 홈(92)의 오른쪽은 각각의 홈(92)의 왼쪽과 상이한 길이 및 방위를 갖는다.
홈(92)들은 복수의 리지(ridge: 95)들을 형성하여, 반사 표면(91)을 3 개의 반사 면들의 그룹들로 나눈다. 각각의 리지(95)의 최상부 면들은 면들의 제 1 그룹(S1)을 형성하고, 각각의 리지(95)의 왼쪽 면들은 면들의 제 2 그룹(S2)을 형성하며, 각각의 리지(95)의 오른쪽 면들은 면들의 제 3 그룹(S3)을 형성한다. 거울(90)은 각각의 그룹에서 여하한의 적절한 수의 반사 면들을 포함할 수 있으며, 일 예시적인 실시예에서, 각각의 그룹에 약 1000 개의 반사 면들을 포함할 수 있다.
거시적인 홈들의 경우, 제 1 그룹(S1)의 면들에 입사하는 방사선 빔(B)의 부분들은 각각 제 1 방향으로 지향되고, 제 2 그룹(S2)의 면들에 입사하는 방사선 빔(B)의 부분들은 각각 제 2 방향으로 지향되며, 제 3 그룹(S3)의 면들에 입사하는 방사선 빔(B)의 부분들은 각각 제 3 방향으로 지향된다. 미시적인 홈들의 경우, 모든 그룹들(S1, S2, S3)의 면들 또는 모든 그룹들(S1, S2, S3)의 면들 간의 에지들에 대한 방사선 빔(B)의 회절이 수 개의 브랜치들을 생성할 것이며, 이는 예를 들어 2 또는 3 개의 브랜치들이고 브랜치들 간의 파워 분포는 거의 균등할 수 있다.
도 10a를 참조하면, P1, P4 부분들이 제 1 그룹(S1)의 면들로부터 반사되고, P3 부분이 제 2 그룹(S2)의 면들로부터 반사되며, P2, P5 부분들이 제 3 그룹(S3)의 면들로부터 반사되는 것으로 간주될 수 있다. 하지만, 브랜치 방사선 빔들의 부분들은 단지 개략적으로 도시됨을 이해할 것이다. 앞서 설명된 바와 같이, 브랜치 방사선 빔들을 생성하는 반사 부분들(P1 -5) 간의 상호작용이 격자의 규모에 따라 상이할 것이다. 격자(90)가 매크로-규모 격자인 경우, 면들의 단일 그룹으로부터의 방사선만이 각각의 각 브랜치 방사선 빔에 기여한다. 이러한 것으로서, 매크로-규모 격자에 대해, P1 및 P4 부분들은 (S1 면들로부터 반사되는 다른 서브-빔들과 함께) 하나의 브랜치 방사선 빔을 형성할 것이고, P3 부분은 (S2 면들로부터 반사되는 다른 서브-빔들과 함께) 제 2 브랜치 방사선 빔을 형성할 것이며, P2 및 P5 부분들은 (S3 면들로부터 반사되는 다른 서브-빔들과 함께) 제 3 브랜치 방사선 빔을 형성할 것이다.
격자가 마이크로-규모 격자인 경우, 복수의 브랜치 방사선 빔들이 격자(90)로부터 반사되는 방사선의 모든 서브-빔들의 회절로 인해 발생되므로, 면들의 상이한 그룹들로부터 반사되는 서브-빔들이 최종 간섭 패턴에 기여하고, 이에 따라 각 브랜치 방사선 빔들에 기여할 것이다.
도 10의 예시적인 실시예에서, 홈(92)들은 일반적으로 방사선 빔(B)의 전파 방향에 수직으로 연장된다. 도 11에 예시되는 대안적인 실시예에서는, 3 개의 반사 면들의 그룹들을 갖는 격자를 제공하기 위해 일반적으로 방사선 빔(B)의 전파 방향에 평행하게 연장되는 홈(101)들을 갖는 거울(100)이 제공되고, 면들의 각각의 그룹은 상이한 각 방향으로 방사선 빔(B)의 부분들을 반사시킨다.
도 11a는 거울(100)을 평면도로 개략적으로 도시하는 한편, 도 11b는 도 11a에 나타낸 라인 A-A를 따르는 거울(100)의 단면을 개략적으로 도시한다. 도 11b를 참조하면, 홈(101)들이 복수의 평행한 리지(102)들을 형성한다는 것을 알 수 있다. 각각의 리지(102)의 최상부 면들은 면들의 제 1 그룹(S1)을 형성하고, 각각의 리지(102)의 왼쪽 면들은 면들의 제 2 그룹(S2)을 형성하며, 각각의 리지(102)의 오른쪽 면들은 면들의 제 3 그룹(S3)을 형성한다. 거울(100)은 각각의 그룹에서 여하한의 적절한 수의 반사 면들을 포함할 수 있으며, 일 예시적인 실시예에서, 각각의 그룹에 약 1000 개의 반사 면들을 포함할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 매크로-규모 격자들에 대해, 각각의 브랜치 방사선 빔은 복수의 서브-빔들을 포함하고, 각각의 서브-빔은 단일 그룹 내의 상이한 면들로부터 반사되는 방사선 빔(B)의 부분을 포함한다. 면들의 주어진 그룹 내의 면들 각각이 실질적으로 평행하기 때문에, 서브-빔들 각각은 적어도 거울(90, 100)의 근거리장(near-field)에서 실질적으로 평행하다. 이러한 것으로서, [거울(90, 100) 상의, 또는 이에 매우 가까운] 근거리장에서, 각각의 브랜치 방사선 빔의 파워 분포는 다른 그룹들의 면들의 위치들 -여기에서, 파워는 실질적으로 0임- 에 대응하는 각각의 브랜치 방사선 빔의 파워 분포에 걸친 복수의 스트립(strip)들을 제외하고 방사선 빔(B)의 분포와 형상이 유사할 것이다.
이는 방사선 빔(B)의 세기 분포(103)를 나타내는 도 12에 도시된다. 근거리장에서의[즉, 거울(90, 100) 상이나 이에 매우 가까운] 브랜치 방사선 빔(B1)의 세기 분포가 세기 분포(103)의 복수의 음영된 서브-섹션(shaded sub-section)들에 의해 도시된다. 즉, 세기 분포(103)의 음영된 섹션들 각각은 면들의 단일 그룹에 속하는 거울(90, 100)의 면들에 입사하는 방사선 빔(B)의 부분에 대응한다. 예를 들어, 도 12a에서 B1으로 표시된 음영된 서브-섹션들 각각은 거울(90, 100)의 S1 면들로부터 반사되는 방사선의 각 부분에 대응할 수 있다. 음영된 서브-섹션들 간의 갭들은 상이한 그룹들의 면들에 입사하는 방사선 빔(B)의 부분들을 나타낸다.
(회절에 의해 어느 정도 야기되는) 브랜치 방사선 빔들(B1, B2, B3)의 0이 아닌 발산으로 인해, 각각의 브랜치 방사선 빔의 복수의 서브-빔들은 원거리장에서 오버랩될 것이며, 도 12b에 도시된 바와 같이 방사선 빔(B)과 형상이 실질적으로 유사한 파워 분포를 형성하도록 조합될 것이다. 원거리장은, 예를 들어 도 2에 나타낸 리소그래피 툴(LA1)과 같은 리소그래피 툴로의 입구일 수 있다. 브랜치 방사선 빔들의 세기 분포가 실질적으로 균질해지는 거리는 특정 거울 상에 배치되는 홈들의 특정 패턴에 의존하여 변화할 것임을 이해할 것이다. 하지만, 몇몇 실시예들에서, 원거리장은 예를 들어 거울로부터 약 50 미터 떨어져 있을 수 있다.
마이크로-규모 격자들의 경우, 격자의 면들로부터 반사되는 서브-빔들 간의 간섭이 또한 원거리장에서 방사선 빔(B)과 실질적으로 동일한 세기 분포를 갖는 브랜치 방사선 빔들을 유도한다.
거울들(90, 100)은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼의 결정면들을 따르는 이방성 에칭에 의해 실리콘으로부터 형성될 수 있다. 도 11b를 다시 참조하면, 그리고 거울(100)이 실리콘으로부터 형성된다고 가정하면, 예를 들어 최상부 면들(S1)은 (100) 결정학적 평면을 따라 형성될 수 있고, S2, S3 면들은 (111) 및 (-111) 결정학적 평면들을 따라 형성될 수 있다. 이 경우, 홈들의 저부에서의 각도는 약 70.5 도일 것이며(또는 약 110 도의 보각), 홈(101)들 및 리지(102)들은 <01-1> 방향을 따라 연장될 것이다. 들어오는 방사선 빔(B)의 방향은 <01-1> 방향에 대해 작은(스침 입사) 각도로 배치될 수 있다. 최상부 표면의 <h k l> 방향에 의존하여 다양한 레이아웃들이 가능하다는 것을 이해할 것이다.
최상부 면들(S1)이 (100) 결정학적 평면을 따라 형성되고, S2, S3 면들이 (111) 및 (-111) 결정학적 평면들을 따라 형성되는 격자는 3 개의 브랜치 방사선 빔들을 형성할 것이며, 브랜치 방사선 빔들의 세기들의 비들은 격자의 피치에 대한 S1 면들의 폭의 비, 및 격자에 대한 빔(B)의 입사 각도와 빔(B)의 입사 평면에 대해 홈들이 구성되는 각도[이는 0 도―빔(B)에 평행한 홈들; 90 도―빔(B)에 수직인 홈들; 또는 여하한의 다른 각도일 수 있음]에 의존한다. 동일한 파워의 브랜치 방사선 빔들을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 앞선 파라미터들은 빔(B)의 특정 입사 각도를 위해 격자를 조정하도록 최적화될 수 있다.
가능한 마이크로-격자 구성들의 추가 예시들이 아래의 표 1에 제공되며, 이는 각각의 회절 차수에서 에너지의 백분율을 나타낸다.
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표 1에서, 결정 방위 열(column)은 격자의 최상부 면들(예를 들어, 도 11b에서 S1 그룹 내의 면들)의 결정 방위를 칭한다. mm당 라인들 열은 격자의 mm당 홈들의 수를 나타낸다. 제 1 각도(θ) 및 제 2 각도(φ)는 들어오는 방사선 빔에 대한 격자의 방위를 나타낸다. 각도들(θ 및 φ)은 도 11c에 예시된다. 도 11c에서, 격자(100)의 최상부 면들은 x-y 평면을 정의하고, 홈들(101) 각각은 y-방향을 따라 연장된다. 라인(105)은 x-z 평면 상으로의 입사 방사선 빔(B)의 정사영을 나타낸다. 각도(φ)는 정사영(105)과 z 축선 간의 각도이다. 달리 말하면, 입사 방사선 빔(B)은 y 축선과 함께 평면(106)을 정의한다. 각도(φ)는 평면(106)이 z 축선과 이루는 각도이다. 각도(θ)는 입사 방사선 빔(B)과 그 정사영(105) 간의 각도이다.
"듀티 사이클" 열은 "평탄한"(즉, 에칭되지 않은) 격자의 최상부 표면의 백분율을 나타낸다. 예를 들어, 듀티 사이클 열에서의 40 %의 값은 격자의 표면의 40 %가 에칭되지 않은 한편, 최상부 표면의 60 %는 홈들을 형성하도록 에칭되었음을 나타낸다.
거울(90, 100)에는 (EUV 방사선에 대해) 더 반사성(덜 흡수성)인 재료의 코팅이 제공될 수 있다. 예를 들어, 거울에는 루테늄(Ru) 또는 몰리브덴(Mo)의 코팅이 제공될 수 있다. 이는, 예를 들어 약 50 nm의 두께를 가질 수 있다.
거울들[예컨대, 거울들(90, 100) 및 다른 분할 장치에 관하여 앞서 설명된 거울들]에 대해 실리콘을 이용하는 것의 장점은, 약 123 K에서 작동함으로써 작동 시 열 팽창이 제한될 수 있다는 것이다. 이 온도에서, 실리콘의 열 전도율은 약 600 W/m/K 이상이며, 이는 실온에서의 그 열 전도율보다 4 배 더 우수하고, 구리(Cu)의 열 전도율보다 약 50 % 더 우수하다. 그러므로, 비교적 큰 열 부하도 견딜 수 있는 한편, 거울(90, 100)의 팽창이 낮고 거울(90, 100)이 그 설계 구조 치수들을 유지하는 범위 내에 거울(90, 100)의 온도를 유지할 수 있다.
유리하게는, 도 10 및 도 11에 관하여 설명된 바와 같은 거울들의 사용은 브랜치 방사선 빔들에 실질적으로 동일한 파워, 및 분할 전 방사선 빔(B)의 세기 분포와 실질적으로 유사한 원거리장에서의(예를 들어, 리소그래피 툴에서의) 세기 분포를 제공할 수 있다.
추가적으로, 거울들(90, 100)과 같은 격자들은 먼저 지정된 확대 광학기로 방사선 빔(B)을 확대하지 않고, 또는 먼저 플랫-톱 세기 분포로 방사선 빔(B)의 세기 분포를 형성하지 않고 방사선 빔(B)을 분할하는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, FEL의 출구로부터 상당히 떨어져서(예를 들어, 50 미터) 이러한 확대/플랫-톱 형성 광학기들을 배치하여, 포인팅 및 발산 불안정에 대해 매우 낮은 공차를 생성할 필요가 있을 수 있다. 포인팅 및 발산 불안정은 방사선 빔(B)을 확대/플랫-톱 형성 광학기들에 대해 시프트하게 하여, 잠재적으로 확대되는 빔의 왜곡을 야기할 것이다. 분할 전 방사선 빔(B)의 이러한 왜곡은 각 브랜치 방사선 빔들 내에서의 파워의 변동, 및 이에 따른, 예를 들어 각각의 리소그래피 장치 또는 마스크 검사 툴에 제공되는 파워의 변동을 초래할 수 있다.
추가적으로, 플랫-톱 형성 광학기로부터 플랫-톱 세기 분포를 지속적으로 달성하는 것은 어려울 수 있다. 방사선 빔(B)의 파워 분포는 실질적으로 가우스 분포일 수 있지만, 파워 분포는 정확히 가우스는 아닐 것이고, 작동 시 변할 수 있는 FEL의 세팅들 및 파라미터들의 결과로서 상당히 변할 수 있다. 또한, 방사선 빔(B)의 궤적의 각도(빔 포인팅)는 시간에 따라 변하여, 플랫-톱 형성 광학기들에 의해 발생되는 플랫-톱 세기 프로파일의 상당한 편차들을 초래할 수 있다.
확대 광학기를 이용하여 빔을 확대하기 전에(필요한 경우), 방사선 빔(B)의 시프트들에 불변인 분할 격자를 제공함으로써, 방사선 빔을 확대하거나 분할 전 플랫-톱 세기 분포를 제공하도록 세기 분포를 컨디셔닝하는 것과 연계되는 단점들이 회피될 수 있다. 실제로, 앞서 설명된 바와 같이, 빔(B)의 복제(copy)들이 스케일링(scale)되는, 본 명세서에서 설명되는 타입의 격자로 방사선 빔(B)을 분할하는 공정이 제공될 수 있고, 이는 포인팅 오차들 및 방사선 빔(B)의 세기 프로파일의 형상에 무감하다.
격자(또는 여러 개가 제공되는 격자들 중 1 이상)는 빔 확대 및/또는 플랫-톱 형성 광학기 전에(상류에) 위치될 수 있는 한편, 격자(또는 1 이상의 격자)는 1 이상의 평탄한 거울들 후에(하류에) 위치될 수 있다. 1 이상의 평탄한 거울에 의한 방사선 빔(B)의 반사는 제동방사선으로부터 격자를 보호하는 한편, 곡면 거울에 의한 반사로부터 발생할 수 있는 빔 각도 또는 위치의 변동의 증폭을 회피하기 위해 사용될 수 있다.
거울들(90, 100) 각각은 방사선 빔을 3 개의 브랜치 방사선 빔들로 분할하는 격자를 제공하지만, 방사선 빔을 상이한 수의 브랜치 방사선 빔들로 분할하는 격자들이 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일반적으로, 방사선 빔을 2 이상의 브랜치 방사선 빔들로 분할하는 격자가 제공될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 스침 입사 각도에서 거울(90, 100)을 방위시키는 것이 바람직할 수 있다. 하지만, 몇몇 실시예들에서, 도 11에 도시되는 바와 같은 구성들은 이용가능한 입사 각도들을 제한할 수 있다. 특히, 거울(100)에 대한 방사선 빔(B)의 몇몇 입사 각도들에 대해, S3 또는 S4 면들로부터 반사되는 방사선의 부분들이 적어도 부분적으로 인접한 리지의 맞은편 S2 또는 S3 면에 입사할 수 있다. 그러므로, 원하는 수의 브랜치 방사선 빔들로의 방사선 빔(B)의 정확한 분할이 몇몇 입사 각도들에 대해 어려울 수 있다.
도 13은 반사 격자를 제공하는 거울(110)의 대안적인 실시예를 나타낸다. 거울(100)과 같이, 거울(110)은 복수의 리지(111)들을 포함하고, 리지(111)들은 3 개의 면 피처들의 그룹들: 즉, 면 피처들의 제 1 그룹(S1), 면 피처들의 제 2 그룹(S2), 및 면 피처들의 제 3 그룹(S3)을 제공한다. 하지만, 도 13의 실시예에서, 각각의 리지의 S2 면은 인접한 리지의 S3 면으로부터 각각의 면의 가장 가까운 지점들에서 f 거리만큼 분리된다. 거리(f)는 S2 또는 S3 면으로부터 반사되는 방사선이 후속하여 인접한 리지의 S2 또는 S3 면에 입사하지 않을 것을 보장하도록 선택될 수 있다.
거울(110)은, 예를 들어 리지(111)들을 제공하기 위해 실리콘의 최상부 층을 에칭하는 데 사용되는 에칭 공정에 대해 내에칭성(etch resistant)인 재료의 베이스 부분(112)을 제공함으로써 구성될 수 있다. 예를 들어, 베이스 부분은 이산화규소(SiO2) 또는 질화규소(Si3N4)로부터 만들어질 수 있다. 그러므로, 임의의 거리(f)가 리지(111)들 사이에 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
재-반사를 방지하는 대안적인 실시예에서, 예를 들어 리지들은 실리콘 격자의 (110) 및 (111) 평면들을 따라 에칭함으로써 형성될 수 있다.
앞선 내용으로부터, 반사 격자를 제공하는 거울들은 여하한의 복수의 적절한 방식들로 제조될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일 실시예에서, 격자들은 실질적으로 원자적으로(atomically) 평탄한 표면들을 리지들에 제공하기 위해 복수의 에천트(etchant)들을 이용하여 실리콘 웨이퍼를 처리함으로써 생성될 수 있다. 예를 들어, 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH) 및 플루오르화암모늄(NH4F)과 같은 에천트들이 사용될 수 있다.
스침 입사 반사를 증가시키고, 원하는 파장을 갖는 방사선(예를 들어, EUV 방사선)의 흡수를 감소시키기 위해, 에칭된 거울 상에 코팅이 증착될 수 있다. 예를 들어, 13.5 nm의 파장들을 갖는 방사선에 대해 높은 스침 입사 반사율을 갖는 몰리브덴(Mo) 또는 루테늄(Ru)이 사용될 수 있다. 다른 파장들의 방사선을 위해 다른 코팅들이 선택될 수 있다. 하지만, 일반적으로 충분히 높은 전자 밀도를 갖는 투명한 재료들이 우수한 스침 입사 반사를 제공한다. 중원소 금속들이 이러한 재료들의 예시들이다. 추가적으로, 재료들은 EUV 방사선-유도 플라즈마의 발생과 같이 빔 분할 장치 내에 존재할 가능성이 있는 조건들에 대한 저항을 위해 선택될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, Mo 및 Ru의 혼합물과 같은 비결정질 금속(또는 금속 유리)이 에칭된 층 상에 증착되어, 반사 코팅을 제공할 수 있다. 금속 유리의 비결정질 구조체는 원하는 파장에 대해 높은 반사율을 갖는 매끄러운 표면들을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
지르코늄(Zr), 백금(Pt), 니켈(Nt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au)과 같은 여하한의 다른 적절한 재료들이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상이한 코팅 재료들 또는 조성물들이 에칭된 표면의 상이한 부분들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 11 및 도 13을 참조하면, 상이한 코팅들이 S1, S2 및 S3 면들에 적용될 수 있다. 에칭된 표면의 상이한 부분들에 상이한 코팅들을 적용함으로써, 면들의 예상되는 열 팽창이 보상될 수 있다.
반사 코팅이 제공되는 경우, 반사 코팅에 추가 코팅이 적용될 수 있다. 예를 들어, 존재할 가능성이 있는 조건들에 대한 반사 코팅의 저항 및 안정성을 증가시키기 위해, 산화물, 질화물, 탄화물 등이 적용될 수 있다.
반사 코팅이 제공되는 경우, 표면 거칠기를 감소시키고 열 전도율을 증가시키기 위해 에칭된 재료(예를 들어, Si)와 반사 코팅 사이에 1 이상의 계면 층(interface layer)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 그래핀의 계면 층이 제공될 수 있다.
도 10 내지 도 13에서 도시되지는 않지만, 거울들의 뒷면[즉, 방사선 빔(B)을 수용하지 않는 측면]에 냉각 채널들이 제공될 수 있다. 이러한 냉각 채널들은 물과 같은 액체 냉각재 또는 2-상 액체/기체 냉각재를 수용하도록 배치될 수 있다. 또한, 열 전도를 증가시키기 위해 냉각 채널들 중 1 이상에, 예를 들어 그래핀과 같은 코팅들이 적용될 수 있다.
이상 에칭된 표면은 실리콘일 수 있다고 설명되지만, 다른 재료들이 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 격자를 제공하기 위해 이방성으로 에칭될 수 있는 다른 재료들의 예시들은 게르마늄(Ge), 갈륨 비소(GaAs), 실리콘-게르마늄(SiGe), 인화인듐(InP) 및 비화인듐(InAs)을 포함한다. 하지만, 일반적으로 여하한의 적절한 재료가 사용될 수 있다.
적절한 격자가 앞서 설명된 바와 같이 제조될 수 있다. 그 후, 격자는 예를 들어 스탬핑에 의해, 또는 금속 유리에서의 열가소성 몰딩과 같은 공정을 이용하여 복제될 수 있다.
앞서 설명된 방사선 빔을 분할하는 구성들 중 1 이상은 방사선 빔을 분할하는 다른 구성들과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 소스로부터 제공되는 방사선 빔(B)은 초기에 도 10 내지 도 13에 관하여 설명된 타입의 격자를 제공하는 거울을 이용하여, 예를 들어 3 개의 브랜치 방사선 빔들로 분할될 수 있다. 3 개의 브랜치 방사선 빔들 각각은, 각각의 브랜치 방사선 빔을 2 개의 추가 브랜치 방사선 빔들로 분할하여 6 개의 브랜치 방사선 빔들을 제공하기 위해, 도 7에 관하여 설명된 바와 같은 각 에지-형성 거울에 제공될 수 있다. 6 개의 브랜치 방사선 빔들은 리소그래피 장치, 마스크 검사 장치, 또는 그 밖의 다른 장치와 같은 각 툴들로 지향될 수 있다. 더 일반적으로는, 원하는 수의 브랜치 방사선 빔들을 제공하도록 소스(SO)에 의해 제공되는 방사선 빔을 분할하기 위해, 본 명세서에 설명된 바와 같은 빔 분할 장치의 여하한의 구성 및 조합이 제공될 수 있다.
일반적으로, 방사선 빔(B)에 대한 여하한의 각도로 홈들이 배치되는 격자들이 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 설명된 예시들은 각각의 홈이 각각의 인접한 홈의 병진된 복제인 격자들을 나타내지만, 홈들의 다른 구조들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 대안적인 홈 구조들이 도 14에 단면으로 예시된다. 도 14에 나타낸 두 예시들에서, 각각의 홈은 인접한 홈과 상이하지만, 여전히 주기적이다. 추가적으로, 홈 구조는 홈들의 반복 패턴들이 존재하지 않도록 주기적이지 않을 수 있다. 일반적으로, 도 14에 예시된 바와 같은 구조들은, 예를 들어 3보다 많은 브랜치 방사선 빔들의 제공을 위해, 또는 변조되는 흡수로 격자의 열 팽창을 보상하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 방사선 빔(B)은 일반적으로 방사상 세기 프로파일(radial intensity profile)(중심부에서 더 높은 세기를 갖고, 외측부에서 더 낮은 세기를 가짐)을 가질 수 있으므로, 거울이 그 반사 표면에 걸쳐 일정한 흡수 계수를 갖는 경우, 방사선 빔(B)으로부터의 에너지 소산은 방사선 빔 내에서의 위치에 의존할 것이다. 이러한 것으로서, 거울의 상이한 부분들의 온도가 그 부분들에 방사선 빔(B)의 어느 부분이 입사하는가에 따라 상이한 양만큼 증가하여, 거울에 걸쳐 열 팽창의 변동들을 초래할 것이다.
열 팽창을 보상하기 위해, 거울을 따라 온도 구배들을 감소시키고, 추가적으로 거울로부터 반사되는 브랜치 방사선 빔들에서의 구배들을 감소시키도록 거울의 외측 에지에 흡수 재료가 제공될 수 있으며, 이는 이미징을 위해 유리할 수 있다. 예를 들어, 특정 거울 지오메트리가 예를 들어 2-3 시그마에서 "클리핑"되는 방사선 빔의 세기 프로파일을 유도할 수 있다. 이 경우, 반사된 방사선 빔들에 "파워"와 "노 파워(no power)" 사이의 뚜렷한 전이(sharp transition)가 존재할 것이다. 거울의 외측 에지들에 흡수 재료를 제공함으로써, 이러한 전이들이 매끄럽게 될 수 있다.
도 15는 주 방사선 빔(B)을 복수의 브랜치 방사선 빔들로 분할하기에 적절한 빔 분할 장치(200)의 또 다른 실시예를 개략적으로 예시한다.
빔 분할 장치(200)는 방사선 소스(SO)로부터 주 방사선 빔(B)을 수용하고 복수의 방사선 빔들(B1 내지 B8)을 출력하도록 배치된다. 빔 분할 장치(200)는 8 개의 추출 광학기(201 내지 208)를 포함한다[간명함을 위해, 추출 광학기들(201, 202 및 208)만이 도 15에 도시됨]. 주 방사선 빔(B)이 20 개의 브랜치 방사선 빔들로 분할되는 것을 나타내는 도 1을 참조하면, 빔 분할 장치(200)는 더 많거나 적은 추출 광학기들을 포함할 수 있고, 빔 분할 장치(200)는 빔 분할 장치(20)의 일부분일 수 있다는 것을 이해할 것이다.
각각의 추출 광학기(201 내지 208)는 부분적으로 주 방사선 빔(B)의 궤적(210)을 가로질러 연장되고, 주 방사선 빔(B)의 일부분을 반사시켜 이를 연계된 브랜치 광학 경로(211 내지 218)를 따라 지향하고 이로 인해 브랜치 방사선 빔(B1 내지 B20)을 형성하도록 배치된다.
각각의 추출 광학기(201 내지 208)는 복수의 부분들을 포함한다. 특히, 도시된 예시에서, 부분들은 복수의 거울들의 형태를 취한다. 도 16a, 도 16b 및 도 17을 참조하여, 추출 광학기들 중 하나(201)가 아래에서 더 상세히 설명된다.
추출 광학기(201)는 6 개의 거울들(201a 내지 201f)을 포함한다. 각각의 거울(201a 내지 201f)은, 주 방사선 빔(B)의 일부분을 반사시키도록 배치되는 반사 표면이 제공되는 웨지 형상의 스침 입사 거울이다. 주 방사선 빔(B)의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 각각의 거울(201a 내지 201f)의 반사 표면의 투영은 정사각형 영역(211a 내지 211f)(도 17)을 형성한다. 거울들(201a 내지 201f) 각각에 의해 반사되는 주 방사선 빔(B)의 부분은 서브-빔(221a 내지 221f)이라고 칭해질 수 있다. 그러므로, 추출 광학기(201)는 주 방사선 빔(B)의 단면에 걸쳐 분포되는 [영역들(211a 내지 211f)에 대응하는] 복수의 분리된 온전한(solid) 정사각형 영역들을 반사시키도록 배치된다.
주 방사선 빔(B)의 에지는 도 16a, 도 16b에서 2 개의 평행한 화살표(E)들에 의해, 및 도 17에서 원(E)에 의해 나타내어진다. 이 맥락에서 사용되는 바와 같이, 주 방사선 빔(B)의 에지는 세기가 사전-설정된 임계치 아래로 떨어진 지점으로서 정의될 수 있다. 사전-설정된 임계치는, 예를 들어 최대 세기의 백분율일 수 있다. 도 17은 주 방사선 빔(B)의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 추출 광학기(201)의 투영을 나타낸다.
도 16a는 도 17의 라인 D-D를 따르는 주 방사선 빔(B)의 측단면도이다. 그러므로, 거울들(201a 내지 201c)만이 도 16a에 도시된다. 도 16b는 도 17의 라인 F-F를 따르는 주 방사선 빔(B)의 측단면도이다. 그러므로, 거울들(201d 내지 201f)만이 도 16b에 도시된다.
각각의 거울(201a 내지 201f)에는, 예를 들어 물 또는 이산화탄소(CO2)와 같은, 예를 들어 냉각 유체의 공급기와 같은 능동 냉각 메카니즘(도시되지 않음)이 제공될 수 있다. 거울들(201a 내지 201f)은, 예를 들어 루테늄(Ru)과 같은 흡수를 최소화하고 반사율을 최대화하는 코팅과 함께, 예를 들어 구리와 같은 우수한 열 전도체인 재료로부터 형성될 수 있다.
일반적으로, 각각의 거울(201a 내지 201f)의 표면들은 주 방사선 빔(B)의 궤적(210)에 대해 상이한 각도들로 경사질 수 있다. 각각의 거울(201a 내지 201f)의 표면은 주 방사선 빔(B)의 궤적(210)에 대해 약 10 도의 각도로 경사질 수 있다.
또한, 빔 분할 장치(200)는 추출 광학기들(201 내지 208) 각각과 연계되는 1 이상의 브랜치 거울들을 포함한다. 특히, 빔 분할 장치는 추출 광학기(201)와 연계된 제 1 브랜치 거울(231a)을 포함한다. 추출된 서브-빔들(221a 내지 221f)은 제 1 브랜치 거울(231a) 상에 입사한다. 복수의 거울들(201a 내지 201f) 및/또는 제 1 브랜치 거울(231a)의 방위는, 제 1 브랜치 거울(231a)로부터의 반사 후 추출된 서브 빔들(221a 내지 221f)이 조합되어 단일의 복합 브랜치 방사선 빔(B1)을 형성하도록 이루어진다.
이 실시예에서, 제 1 추출 거울(231a)은 6 개의 패싯들(도시되지 않음)을 포함한 다수-패싯 거울이며, 각각의 패싯은 평탄한 거울이다. 복수의 거울들(201a 내지 201f) 각각에 의해 반사되는 주 방사선 빔(B)의 부분은 제 1 추출 거울(231a)의 패싯들 중 상이한 하나에 입사한다. 패싯들은, 추출된 서브-빔들(221a 내지 221f)의 상이한 경로들을 고려하고 제 1 브랜치 거울(231a)로부터의 반사 후 추출된 서브-빔들(221a 내지 221f)이 모두 단일의 복합 브랜치 방사선 빔(B1)을 형성하기 위해 실질적으로 동일한 방향으로 전파할 것을 보장하도록 상이한 각도들로 배치된다.
대안적인 실시예에서, 제 1 추출 거울(231a)은 다수-패싯 거울이 아니다. 제 1 브랜치 거울(231a)로부터의 반사 후, 추출된 서브-빔들(221a 내지 221f)이 단일의 복합 브랜치 방사선 빔(B1)을 형성할 것을 보장하기 위해, 복수의 거울들(201a 내지 201f)은 주 방사선 빔(B)의 전파 방향을 따라 상이한 위치들에 배치될 수 있다. 복수의 거울들(201a 내지 201f)의 위치들 및 각도들은, 추출된 서브 빔들(221a 내지 221f)이 모두 실질적으로 동일한 방향으로 전파하도록 배치된다. 예를 들어, 도 16a를 참조하면, 이러한 일 실시예에서 거울(201a)은 거울(201b)에 대해 오른쪽으로 변위될 수 있고, 거울(201c)은 거울(201b)에 대해 왼쪽으로 변위될 수 있다. 이 변위들의 적절한 선택에 의해, 이 거울들(201a 내지 201c)로부터의 추출된 서브-빔들(221a 내지 221f)이 실질적으로 동일한 방향으로 전파할 수 있다.
일 실시예에서, 도 19에 나타낸 바와 같이, 복수의 거울들(201a 내지 201f)의 방위는 복합 브랜치 방사선 빔(B1) 내에서 추출된 서브-빔들(221a 내지 221f)이 인접하도록 이루어진다. 바람직하게는, 복수의 거울들(201a 내지 201f)의 방위는 추출된 서브-빔들(221a 내지 221f)이 실질적으로 오버랩되지 않고 각각의 인접한 서브-빔들(221a 내지 221f) 사이의 여하한의 갭(240)들이 최소화되도록 선택된다. 이러한 실시예들에서, 각각의 브랜치 방사선 빔(B1 내지 B20)의 추가 컨디셔닝을 위해 리플 플레이트(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 리플 플레이트는 평균 수직 방향을 갖는 일반적으로 평탄한 반사 표면을 포함하고, 평균 수직 방향에 대해 랜덤의 국부적 변동들을 갖는다. 이는 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20)의 세기 분포를 매끄럽게 하도록 작용하여, 추출된 서브-빔들(221a 내지 221f) 사이의 갭(240)들 또는 오버랩들의 효과들을 감소시킨다. 서브-빔들(221a 내지 221f) 사이의 갭(240)들 또는 오버랩의 크기는, 예를 들어 복합 브랜치 방사선 빔(Ba)의 크기의 1%보다 작을 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 서브-빔들(221a 내지 221f) 사이의 갭(240)들 또는 오버랩의 크기는 리플 플레이트의 스미어링 효과(smearing effect)와 동일한 크기 차수(order of magnitude) 이하로 이루어질 수 있다. 리플 플레이트의 스미어링 효과는, 예를 들어 약 1 mm 미만 또는 심지어 약 10 ㎛ 미만일 수 있다.
대안적으로, 또 다른 실시예에서, 복수의 거울들(201a 내지 201f)의 방위는 복합 브랜치 방사선 빔(B1) 내에서 추출된 서브-빔들(221a 내지 221f)이 실질적으로 완전히 오버랩되도록 이루어진다. 이 방식으로, 복합 브랜치 방사선 빔(B1)은 영역들(211a 내지 211f)과 실질적으로 유사한 치수들의 영역을 포함한다.
각각의 브랜치 광학 경로(211 내지 218)는, 브랜치 방사선 빔(B1 내지 B8)이 그 대응하는 리소그래피 장치(LA1 내지 LA8)의 조명 시스템(IL)으로 지나가기 전에 경로를 따라 전파하는 브랜치 방사선 빔(B1 내지 B8)의 세기를 조정하는 메카니즘(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 브랜치 방사선 빔(B1 내지 B8)의 세기를 조정하는 메카니즘은 개략 조정(coarse adjustment) 메카니즘 및 미세 조정(fine adjustment) 메카니즘을 포함할 수 있다. 개략 조정 메카니즘은 10 배까지 세기 조정들을 제공하도록 작동가능할 수 있고, 미세 조정 메카니즘은 약 10 %의 세기 조정들을 제공하도록 작동가능할 수 있다.
브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B8)은 원하는 대로 또는 필요에 따라 여하한의 방향으로 전파할 수 있다. 각각의 브랜치 방사선 빔(B1 내지 B8)의 방향은 연계된 추출 광학기(201 내지 208) 및 브랜치 거울들의 방위에 의존할 것이다. 도 16a 및 도 16b에는 단 하나의 브랜치 거울(231a)만이 도시된다. 하지만, 복수의 브랜치 거울들이 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B8)은 주 방사선 빔(B)에 실질적으로 수직인 방향으로 전파한다. 예를 들어, 방사선 소스(SO)에 의해 생성되는 주 방사선 빔(B)은 실질적으로 수평 방향으로 전파할 수 있고, 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B8)은 실질적으로 수직 방향으로 전파할 수 있다. 이러한 구성은 리소그래피 시스템(LS) 내의 복수의 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA8)로 하여금 상이한 수직 위치들에 배치되게 한다. 예를 들어, 리소그래피 시스템(LS) 내의 복수의 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA8)은 동일한 빌딩의 상이한 층들에 있을 수 있다. 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B8)의 투과 및 편광은 90 도에 걸쳐 주 방사선 빔(B)으로부터 방사선을 회전시키는 데 사용되는 거울들의 수에 의존할 것이다. 사용되는 거울들의 수가 더 많을수록, 방사선과 각각의 거울의 표면 간의 각도는 더 작을 수 있다. 방사선 빔과 빔이 가격(hit)하는 거울의 표면 간의 각도가 감소함에 따라, 투과는 증가할 것이고, 방사선 빔의 편광에 대한 반사의 효과는 감소할 것이다. 그러므로, 90 도에 걸쳐 주 빔(B)으로부터 방사선을 회전시키는 데 사용되는 거울들의 수가 더 많을수록, 투과는 더 클 것이고, 방사선 빔의 편광에 대한 거울들의 효과는 더 작을 것이다. 하지만, 각각의 추가적인 거울은 리소그래피 시스템(LS)의 비용 및 복잡성을 증가시킨다. 일 실시예에서, 각각의 브랜치 광학 경로(211 내지 218)는 예를 들어 2 내지 8 개의 브랜치 거울들을 포함할 수 있다.
거울들(201a 내지 201f) 각각에 의해 수용되는 파워(P)는 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00004
(3)
이때, IB(y,z)는 주 방사선 빔(B)의 세기 프로파일이고, 면적분이 수행되는 영역(A)은 주 방사선 빔(B)의 전파에 수직인 평면(도 16a, 도 16b 및 도 17에서 y-z 평면) 상으로 그 거울의 반사 표면을 투영함으로써 형성되는 정사각형 영역(211a 내지 211f)이다.
거울들(201a 내지 201f)은 실질적으로 정적일 수 있다. 하지만, 주 방사선 빔(B)이 그 전파에 수직인 평면(도 16a, 도 16b 및 도 17에서 y-z 평면)에서 이동하는 경우, 복수의 거울들(201a 내지 201f) 각각에 의해 수용되는 파워(P)는: (a) 세기 분포 IB(y,z)가 비-균일한 경우; 또는 (b) 주 방사선 빔(B)이 거울들(201a 내지 201f) 중 1 이상의 전체 반사 표면을 더 이상 조명하지 않도록 이동하는 경우 중 어느 하나에 변화할 것이다. y-z 평면에서의 주 방사선 빔(B)의 이동은 도 17의 원(E)을 정사각형 영역들(211a 내지 211f)에 대해 이동시킬 것이다. 예를 들어, y-z 평면에서의 주 방사선 빔(B)의 위치가 화살표(A)로 나타낸 방향으로 시프트되는 경우, 원(E)은 원(E')으로 위치가 시프트될 것이고, 주 방사선 빔(B)의 중심(B*)은 B*'로 시프트될 것이다.
주 방사선 빔(B)의 세기 프로파일은 가우스-형일 수 있고, 도 17의 원(E)은 가우스 세기 프로파일의 3-시그마 폭을 나타낼 수 있다. 이러한 실시예들에서, y-z 평면에서의 주 방사선 빔(B)의 시프트는 복수의 거울들(201a 내지 201f) 각각에 의해 수용되는 파워를 변화시킬 것이다. 복수의 거울들(201a 내지 201f) 중 일부는 더 많은 파워를 수용할 것이고, 복수의 거울들(201a 내지 201f) 중 일부는 더 적은 파워를 수용할 것이다. 그러므로, 거울들(201a 내지 201f) 중 일부에 의해 수용되는 파워의 증가는 다른 거울들에 의해 수용되는 파워의 감소를 적어도 부분적으로 상쇄시킬 것이다. 유리하게는, 이러한 구성에 의해 생성되는 방사선 빔들(B1 내지 B8)은, 예를 들어 각각의 추출 광학기가 단일 직사각형 거울을 포함하는 구성보다 방사선 소스(SO)에 의해 생성되는 주 방사선 빔(B)의 포인팅 변동들에 덜 민감하다.
정사각형 영역들(211a 내지 211f)은 주 방사선 빔(B)이 이동하는 경우, 거울들(201a 내지 201f) 중 일부에 의해 수용되는 파워의 증가와 다른 거울들에 의해 수용되는 파워의 감소 간의 상쇄를 최대화하도록 주 방사선 빔(B)의 단면에 걸쳐 분포된다. 즉, 정사각형 영역들(211a 내지 211f)의 분포는 주 방사선 빔(B)의 포인팅 변동들에 대한 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B8)의 파워의 민감도를 최소화하도록 선택된다. 이를 달성하기 위해, 주 방사선 빔(B)의 세기 프로파일이 가우스-형이기 때문에, 정사각형 영역들(211a 내지 211f)은 일반적으로 주 방사선 빔(B)의 중심(B*)에 대해 균등하게 분포된다. 이러한 구성을 이용하면, 전파에 수직인 평면에서 주 방사선 빔(B)의 위치가 변화하는 경우, y-z 평면에서의 주 방사선 빔(B)의 이동 방향과 관계없이, 거울들(201a 내지 201f) 중 적어도 제 1 거울에 의해 수용되는 파워는 증가할 것이고, 복수의 거울들(201a 내지 201f) 중 적어도 제 2 거울에 의해 수용되는 파워는 감소할 것이다.
주 방사선 빔(B)의 중심(B*)에 대한 정사각형 영역들(211a 내지 211f)의 더 균등한 분포가 추출 광학기(201) 내의 더 많은 수의 거울들에 의해 달성될 수 있다. 이는 더 우수한 상쇄 및 이에 따른 더 안정된 브랜치 방사선 빔(B1)을 제공할 수 있다. 하지만, 이는 빔 분할 장치(200)의 비용 및 복잡성을 증가시킬 것이다.
다른 추출 광학기들(202 내지 208)은 앞서 설명된 추출 광학기(201)와 실질적으로 동일할 수 있지만, 주 방사선 빔(B)의 전파에 수직인 평면 상으로 그 거울의 반사 표면을 투영함으로써 형성되는 영역들의 상이한 공간 분포를 갖는다.
예를 들어, 제 2 추출 광학기(202)도 6 개의 웨지 형상의 스침 입사 거울들을 포함할 수 있다. 주 방사선 빔(B)의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 제 2 추출 광학기(202)의 6 개의 거울들 각각의 반사 표면의 투영은 각 정사각형 영역(251a 내지 251f)을 포함한다. 도 18은 주 방사선 빔(B)의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 정사각형 영역들(251a 내지 251f)의 분포를 나타낸다. 제 1 추출 광학기(201)의 거울들(201a 내지 201f)의 반사 표면들의 투영을 나타내는 정사각형 영역들(211a 내지 211f)도 도 18에 검은색으로 도시되어, 주 방사선 빔(B)의 이 부분들이 이미 제 1 추출 광학기(201)에 추출되었음을 나타낸다.
각각의 추출 광학기(201 내지 208) 내의 거울들은 실질적으로 동일할 수 있으며, 이는 특히 거울들을 제조하는 데 유리하다. 복수의 추출 광학기들(201 내지 208) 내의 복수의 거울들은, 주 방사선 빔(B)의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 이들의 투영이 오버랩되지 않고 최소 갭들을 가지면서 주 방사선 빔(B)의 단면 영역과 실질적으로 일치하도록 형상화되고 위치될 수 있다.
앞선 실시예에서, 각각의 추출 광학기(201 내지 208)는 복수의 거울들을 포함하고, 각각의 거울은 추출 광학기(201 내지 208)의 일부분을 형성한다. 하지만, 대안적인 실시예들에서, 각각의 추출 광학기는 단일 거울을 포함할 수 있고, 이는 전파에 수직인 평면에서의 주 방사선 빔의 위치가 변화하는 경우, 복수의 부분들 중 적어도 제 1 부분에 의해 수용되는 파워는 증가하고, 복수의 부분들 중 적어도 제 2 부분에 의해 수용되는 파워는 감소하도록 형상화되는 복수의 상이한 부분들 중 포함한다. 예를 들어, 각각의 추출 광학기는 주 방사선 빔(B)과 동심인 일반적으로 환형 거울을 포함할 수 있다.
앞선 실시예에서, 가우스-형 세기 프로파일을 갖는 주 방사선 빔(B)의 특정한 예시가 설명되었다. 하지만, 본 발명의 실시예들은 상이한 세기 프로파일들을 갖는 주 방사선 빔들(B)과의 사용을 위해 구성될 수 있다. 그 중심에 대해 회전 대칭인 세기 분포(즉, 이는 단지 중심으로부터의 거리의 함수임)를 위해, 각각의 추출 광학기(201 내지 208)의 복수의 부분들이 중심에 대해 균등하게 배치될 수 있다. 그 중심에 대해 회전 대칭이 아닌 세기 분포를 위해서는, 각각의 추출 광학기(201 내지 208)의 복수의 부분들의 상이한 분포가 사용될 수 있다.
앞선 실시예에서, 각각의 추출 광학기(201 내지 208)는 6 개의 거울들을 포함한다. 하지만, 대안적으로 다른 수의 거울들이 사용될 수 있다. 상이한 추출 광학기들(201 내지 208)에 상이한 수의 거울들이 제공될 수 있다.
바람직하게는, 주 방사선 빔(B)의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 모든 거울들의 투영은 오버랩되지 않고 최소 갭들을 가지면서 주 방사선 빔(B)의 단면 영역과 실질적으로 일치한다. 앞선 실시예에서, 이는 주 방사선 빔(B)의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 이들의 투영이 정사각형 영역이도록 형상화되고 방위되는 거울들을 이용함으로써 달성된다. 하지만, 다른 실시예들에서, 이 영역들은 상이한 형상들을 가질 수 있다. 예를 들어, 거울들은 영역들이 삼각형, 직사각형 또는 육각형이도록 형상화될 수 있다.
이상, 주 방사선 빔(B)은 정상 작동 시 이동하지 않는 정적 거울들 중 1 이상을 포함하는 빔 분할 장치에 의해 분할될 수 있다고 설명된다. 즉, 앞서 설명된 실시예들에서, 주 방사선 빔(B)의 분할은 빔 분할 장치의 거울들의 이동을 통해 달성되지 않는다. 이제, 다른 수단에 의해 분할이 달성되는 실시예들이 설명된다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 빔 분할 장치(300)가 도시된다. 빔 분할 장치는 도 1에 나타낸 빔 분할 광학기(35)일 수 있으며, 또는 그 일부분을 형성할 수 있다.
빔 분할 장치(300)는, 일반적으로 디스크-형인 몸체(301) 및 회전축(302)을 중심으로 상기 몸체(301)를 회전시키도록 작동가능한 메카니즘(도시되지 않음)을 포함한다. 예를 들어, 디스크-형 몸체(301)는 회전축(302)을 따라 연장되는 샤프트를 포함할 수 있다. 샤프트는 1 이상의 베어링, 예를 들어 2 개의 베어링들에 의해 지지될 수 있다. 베어링들은, 예를 들어 롤링 요소 베어링(rolling element bearing)들 또는 공기정압 베어링(aerostatic bearing)들과 같은 수동 베어링들일 수 있다. 대안적으로, 베어링들은 예를 들어 자기 베어링들과 같은 능동 베어링들일 수 있다. 샤프트는 모터 또는 엔진과 같은 여하한의 적절한 메카니즘에 의해 회전하도록 구동될 수 있다.
회전축(302)을 따르는, 또는 이에 평행한 방향이 축 방향이라고 칭해질 수 있다. 회전축(302)으로 또는 이로부터 진행하고, 상기 회전축(302)에 수직인 방향이 반경 방향이라고 칭해질 수 있다.
또한, 빔 분할 장치(300)는 복수의 반경방향으로 연장된 스포크(303)들을 포함한다. 스포크(303)들 각각은 2 개의 반경방향으로 연장된 측벽(304)들, 축방향으로 향하는 상부면(305) 및 반경방향으로 향하는 단부벽(306)을 포함한다. 그러므로, 각각의 스포크의 상부면(305)의 형상은 환형 섹터(annular sector)이다. 각각의 스포크의 상부면(305)은 반사 재료로부터 형성된다. 스포크(303)들은 각 갭(307)들에 의해 서로로부터 분리된다. 이러한 것으로서, 복수의 스포크(303)들의 축방향으로 향하는 상부면(305)들은 복수의 개별 반사 요소(discrete reflective element)들을 형성한다. 스포크(303)들 각각은 실질적으로 동일한 크기 및 형상이고, 갭(307)들 각각은 실질적으로 동일한 크기 및 형상이다. 그러므로, 복수의 스포크(303)들의 축방향으로 향하는 상부면(305)들은 개별 반사 요소들의 주기적 어레이를 형성한다. 주어진 반경방향 지점에서의 주기적 어레이의 피치는 하나의 갭(307) 및 하나의 축방향으로 향하는 상부면(305)의 각도 크기(angular extent)에 의해 주어진다.
빔 분할 장치(300)는 방사선 빔(Bin)을 수용하도록 배치되는 빔 스폿 구역(308)을 포함한다. 빔 스폿 구역(308)은, 스포크(303)들의 상부 축방향 표면(305)들로부터 형성되는 몸체(301)의 축방향으로 향하는 표면 상에 배치된다.
방사선 빔(Bin)은 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 방사선 빔(Bin)은 주 방사선 빔(B)일 수 있으며, 또는 브랜치 방사선 빔일 수 있다. 자유 전자 레이저의 언듈레이터에 의해 출력되는 방사선 빔은, 예를 들어 약(of the order of) 100 ㎛의 직경 및 약 100 μrad의 발산을 가질 수 있다. 또한, 자유 전자 레이저가 약 10 개의 리소그래피 장치들에 방사선을 제공하는 경우, 언듈레이터에 의해 출력되는 방사선 빔은 약 수십 킬로와트의 파워를 가질 수 있다. 그러므로, 열적 이유들로 빔 분할 장치(300)는 언듈레이터(24)로부터 약 수십 내지 수백 미터의 거리만큼 분리될 수 있다. 예를 들어, 빔 분할 장치(300)에서, 방사선 빔(Bin)은 약 5 mm의 직경을 가질 수 있다. 다시 열적 이유들로, 방사선 빔(Bin)은 작은 스침 입사 각도로 빔 스폿 구역(308)에 접근할 수 있다. 이는 빔 스폿 구역의 더 큰 영역에 걸쳐 파워를 확산시킬 것이고, 또한 스포크(303)들의 상부 축방향 표면(305)들의 반사율을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 스침 입사 각도는 약 1.4 도일 수 있다. 이 각도에서, 5 mm의 직경을 갖는 들어오는 방사선 빔(Bin)은 약 210 mm x 5 mm의 장축 및 단축을 갖는 타원형 빔 스폿 구역(308)에 걸쳐 확산될 것이다.
도 22를 참조하면, 들어오는 방사선 빔(Bin)은 몸체(301)의 축방향으로 향하는 표면의 한 측 및 회전축(302)에 걸쳐 지나가고, 빔 스폿 구역(308)에 접근한다. 방사선 빔(Bin)이 빔 스폿 구역(308)에 입사할 때, 그 전파 방향은 일반적으로 (국부적) 반경 방향이고[즉, 회전축(302)에 수직임], 작은 축방향 성분[즉, 회전축(302)에 평행한 성분]을 갖는다. 축방향 성분의 크기는 방사선 빔(Bin)의 스침 입사 각도에 의해 결정된다.
몸체(301)가 회전축(302)을 중심으로 회전함에 따라, 주기적 어레이는 [스포크(303)들의 상부면(305)에 의해 형성되는] 복수의 반사 요소들이 빔 스폿 구역(308)을 통해 이동하도록 이동한다. 방사선 빔의 제 1 부분이 스포크(303)들의 상부면(305)에 입사하고 이에 의해 반사되어, 제 1 브랜치 방사선 빔(B1)을 형성한다. 방사선 빔의 제 2 부분이 반사 요소들 사이의 갭(307)들을 통과하여 제 2 브랜치 방사선 빔(B2)을 형성한다. 그러므로, 빔 분할 장치(300)는 들어오는 방사선 빔(Bin)으로 하여금 나가는 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)로 분할되게 한다. 본 기재내용에서, 빔 분할 장치(300)는 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)을 생성하는 것으로 설명되지만, 이는 단지 예시적이다. 빔 분할 장치(300)는, 예를 들어 여타의 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20)을 제공하는 데 사용될 수 있다.
일반적으로, 복수의 스포크(303)들의 상부면(305)이 빔 스폿 구역(308)을 통해 이동함에 따라, 상이한 시간에 들어오는 방사선의 더 많거나 적은 양이 반사 또는 투과되기 때문에, 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)의 세기들은 시간에 따라 변할 것이다. 세기들의 변동은 주기적 진동(periodic oscillation)이다. 반사 요소들이 실질적으로 동일하게 반사성인 경우, 진동의 주파수는 주기적 어레이의 속도 및 피치에 의해 결정된다. 차례로, 이는 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1, B2) 각각에 의해 전달되는 방사선의 도즈를 시간에 따라 변하게 할 것이다. 이 도즈의 변동은 정수 개의 진동 주기들과 같은 시간 주기에 걸쳐 평균될 것이다. 그러므로, 주어진 노광 시간 동안 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)에 의해 전달되는 방사선의 도즈가 일정하게 유지될 것을 보장하기 위해, 노광 시간은 정수 개의 진동 주기들과 동일하여야 한다. 실제로는, 이 기준을 충족시키는 것이 가능하지 않을 수 있다. 노광 시간이 정수 개의 진동 주기들과 동일하지 않은 경우, 주어진 노광 시간 동안 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)에 의해 전달되는 방사선의 도즈는 시간에 따라 주기적으로 변할 것이다. 노광 시간 동안 발생하는 진동의 주기들의 (정수가 아닌) 수가 증가함에 따라, 노광 시간 동안 수용되는 평균 도즈에 대한 이 도즈 변동의 진폭의 비가 감소한다. 그러므로, 주어진 노광 시간 주기에 더 안정된 도즈가 달성될 수 있도록 진동의 주파수는 가능한 한 높은 것이 바람직할 수 있다.
제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)은 도 1에 나타낸 리소그래피 시스템(LS)의 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA20) 중 1 이상에 공급될 수 있다. 이러한 구성에서, 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)의 세기들에서의 진동의 주파수는 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA8)의 통상적인 노광 시간에 안정된 도즈가 달성될 수 있도록 충분히 높은 것이 바람직할 수 있다. 이 노광 시간은 약 1 ms일 수 있으므로, 세기들에서의 진동의 주파수는 1 kHz보다 큰 것이 바람직할 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 세기들에서의 진동의 주파수는 노광 시간 동안 수 개의 진동 주기들이 발생하도록 충분히 높은 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 세기들에서의 진동의 주파수는 약 16 kHz 이상이어서 노광 시간 동안 16 개 이상의 진동 주기들을 유도할 수 있고, 또는 약 30 kHz 이상이어서 노광 시간 동안 30 개 이상의 진동 주기들을 유도할 수 있다.
제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)의 세기들에서의 진동의 주파수는, 몸체(301)의 회전의 주파수와 몸체(301) 상에 배치된 주기적 어레이의 주기들의 수[즉, 몸체(301) 상에 배치된 스포크(303)들의 수]를 곱한 것으로 설명된다. 예를 들어, 몸체(301) 상에 300 개의 스포크(303)들[및 300 개의 갭(307)들]이 배치되고 몸체(301)가 160 Hz의 주파수로 회전하는 경우, 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)의 세기들에서의 진동의 주파수는 16 kHz이다.
주기적 어레이가 복수의 개별 반사 요소들을 포함하기 때문에, 스포크(303)들 각각은 더 작고 더 가깝게 이격될 수 있다. 이는 주기적 어레이의 피치를 감소시키므로, 주기적 어레이의 주어진 속력 동안 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)의 세기들이 진동하는 주파수를 증가시킨다. 유리하게는, 이는 안정된 도즈로 하여금 주기적 어레이의 주어진 속력 동안 더 짧은 시간 주기에 달성되게 한다. 대안적으로, 이는 안정된 도즈로 하여금 주기적 어레이의 더 낮은 속력에서 유사한 시간 주기로 달성되게 한다.
반사 요소들이 빔 스폿 구역을 통해 이동하는 구성의 장점은, (정수의 진동 주기들에 걸쳐 시간 평균된) 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)의 상대 세기들이 적어도 주기적 어레이의 운동 방향에서의 들어오는 방사선 빔(Bin)의 방향 및 위치에 대해 비교적 무감하다는 것이다. 이는 들어오는 방사선 빔(Bin) 및 정적 거울들의 상대 이동이 브랜치 방사선 빔들의 상대 세기들의 상당한 변화를 유도할 수 있는 2 이상의 브랜치 방사선 빔들을 제공하기 위해 정적 거울들을 이용하는 빔 분할 구성과 대조적이다. 이는 특히 들어오는 방사선 빔(Bin)의 직경이 작은 경우에 그러하며, 이는 일반적으로 앞서 설명된 바와 같이 약 100 ㎛의 직경 및 약 100 μrad의 발산을 가질 수 있는 자유 전자 레이저에 의해 생성되는 방사선 빔들에 대한 경우이다.
복수의 스포크(303)들 및 갭(307)들은 각각 빔 분할 장치(300)의 몸체(301)의 에지까지 연장된다. 그러므로, 각각의 갭(307)은 반경방향으로 연장된 측벽(304)들 중 2 개의 측벽들 -각각 한 쌍의 인접한 스포크(303)들 중 상이한 하나로부터임- , 축방향으로 향하는 하부면(309) 및 반경방향으로 향하는 벽(310)에 의해 정의된다. 그러므로, 위에서(축 방향에서) 봤을 때 각각의 갭(307)의 형상은 환형 섹터이다. 갭(307)들 각각이 빔 분할 장치(300)의 몸체(301)의 에지까지 연장되기 때문에, 갭(307)들은 한 측(반경방향 외측)에서 개방된다. 들어오는 방사선 빔(Bin)은 일반적으로 반경방향으로 증가하는 방향으로 빔 스폿 구역(308)으로, 및 이로부터 전파한다. 예를 들어, 빔 스폿 구역(308) 내의 갭(307)에 대해, 방사선 빔(Bin)은 일반적으로 반경방향으로 향하는 벽(310)으로부터 갭(307)의 개방된 측을 향해 전파한다. 유리하게는, 이러한 구성을 이용하면, 허용가능한 스침 입사 각도들의 범위가 몸체(301)의 두께에 의해 제한되지 않는다.
이는 모든 측에서 폐쇄되는 몸체(301)에서 어퍼처들의 형태인 갭들과 같이 갭(307)들이 몸체(301)의 에지로 연장되지 않는 구성과 대조적이다. 이러한 구성을 이용하면, 허용가능한 스침 입사 각도들의 범위가 방사선 빔의 전파 방향으로의 갭들의 크기 및 몸체의 두께에 의해 제한되며, 몸체의 두께는 가능한 스침 입사 각도들에 대한 하한을 설정한다.
복수의 갭(307)들이 각각 몸체(301)의 에지까지 연장되기 때문에, 빔 분할 장치(300)는 이에 따라 들어오는 방사선 빔(Bin)으로 하여금 더 작은 스침 입사 각도들로 접근하게 한다. 이는 열적 이유들로, 및 반사율을 위해 유리하다.
스포크(303)들 및 갭(307)들은 실질적으로 동일한 크기일 수 있다. 이러한 구성을 이용하면, 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)은 실질적으로 동일한 세기를 가질 것이다. 대안적으로, 스포크(303)들 및 갭(307)들은 상이한 크기들을 가질 수 있다. 갭(307)들에 대한 스포크(303)들의 크기들의 비를 변화시킴으로써, 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)의 세기들의 비가 변화될 수 있다.
주기적 어레이의 피치는 들어오는 방사선 빔(Bin)의 직경보다 작거나, 이와 같거나, 또는 이보다 클 수 있다. 방사선 빔의 0이 아닌 부분이 스포크(303)들의 반경방향으로 연장된 측벽(304)들 상에 입사하고, 이에 의해 반사될 것이다. 들어오는 방사선 빔의 이 부분은 제 1 또는 제 2 브랜치 방사선 빔(B1, B2)의 일부분을 형성하지 않으므로, 손실된다. 이 방식으로 손실되는 방사선의 부분은, 빔 분할 장치(300)의 몸체(301)의 반경이 충분히 커서 개별적인 스포크(303)들이 실질적으로 평행하다고 전제하면 작을 것이다.
스포크(303)들의 반경방향으로 연장된 측벽(304)들로부터의 반사에 의해 야기되는 손실들을 제거하거나, 적어도 감소시키도록 배치되는 빔 분할 장치들의 2 개의 대안적인 실시예들이 도 23 및 도 24에 예시된다.
도 23을 참조하면, 대안적인 빔 분할 장치(350)가 예시된다. 빔 분할 장치(350)는, 복수의 스포크(353)들이 반경이 증가하는[즉, 회전축(352)으로부터 멀어지는] 방향에서 안쪽으로 테이퍼링된다는 점에서 도 20 내지 도 22의 빔 분할 장치(300)와 상이하다. 당연히, 갭(357)들은 반경이 증가하는 방향에서 바깥쪽으로 테이퍼링된다. 그러므로, 스포크(353)들의 측벽(354)들이 순전히 반경 방향으로(in a purely radial direction) 연장되지는 않는다. 모든 다른 실시형태들에서, 빔 분할 장치(350)는 일반적으로 빔 분할 장치(300)와 유사할 수 있다. 스포크(353)들의 충분한 양의 테이퍼링을 이용하면, 스포크(353)들의 측벽들로부터의 반사로부터 손실되는 방사선의 부분이 무시할 수 있는 양으로 감소될 수 있고, 예를 들어 0일 수 있다.
스포크(353)들의 테이퍼링은 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)의 단면에 걸쳐 세기 구배를 도입할 것이다. 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA20)의 성능에 대한 이러한 세기 구배의 영향은 각각의 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)의 조명 시스템(IL) 내의 패싯 필드 거울 디바이스(10) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(11)(도 2 참조)에 의해 수행되는 혼합에 의해 제한될 수 있다. 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA20)의 성능에 대한 이러한 세기 구배의 영향은, 세기 구배의 방향이 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)의 스캔 방향인 경우에 최저이다.
도 24를 참조하면, 대안적인 빔 분할 장치(400)가 예시된다. 빔 분할 장치(400)는 일반적으로 디스크-형인 몸체(401) 및 회전축(402)을 중심으로 상기 몸체(401)를 회전시키도록 작동가능한 메카니즘(도시되지 않음)을 포함한다. 빔 분할 장치(400)는, 복수의 스포크(403)들이 스포크(403)들의 축방향으로 향하는 상부면(405)으로부터 멀어지는 축 방향에서 안쪽으로 테이퍼링되어 스포크들 각각에 언더컷을 제공한다는 점에서 도 20 내지 도 22의 빔 분할 장치(300)와 상이하다. 그러므로, 스포크(403)들의 측벽(404)들이 순전히 반경 방향으로 연장되지는 않는다. 모든 다른 실시형태들에서, 빔 분할 장치(400)는 일반적으로 빔 분할 장치(300)와 유사할 수 있다. 충분한 양의 테이퍼링을 이용하면, 스포크(403)들의 측벽들로부터의 반사로부터 손실되는 방사선의 부분이 무시할 수 있는 양으로 감소될 수 있다.
유리하게는, 빔 분할 장치(300)와 비교하여, 빔 분할 장치(400)는 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)에 세기 구배를 도입하지 않고 스포크(403)들의 측벽들로부터의 반사로부터 발생할 수 있는 손실들을 제거하거나, 적어도 감소시킨다.
빔 분할 장치(500)의 또 다른 실시예가 도 25 및 도 26에 예시된다. 또한, 빔 분할 장치(500)는 각 갭(507)들에 의해 서로로부터 분리되는 복수의 스포크(503)들을 포함한다. 빔 분할 장치(500)는, 복수의 스포크(503)들 각각이 일반적으로 반경 방향으로 연장되지만(즉, 이들은 반경방향 내측과 반경방향 외측 지점 사이에서 연장됨) 이들이 순전히 반경 방향으로 연장되지는 않는다는 점에서 도 20 내지 도 22의 빔 분할 장치(300)와 상이하다. 오히려, 복수의 스포크(503)들 각각의 측벽들은 반경 방향에 대해 비스듬한 각도(510)로 있는 방향으로 연장된다. 각각의 스포크(503)의 상부면(505)의 형상은 일반적으로 직사각형일 수 있다. 대안적으로, 각각의 스포크(503)의 상부면(505)은 반경이 증가하는 방향에서 바깥쪽으로 테이퍼링될 수 있다.
모든 다른 실시형태들에서, 빔 분할 장치(500)는 일반적으로 빔 분할 장치(300)와 유사할 수 있다.
도 25 및 도 26의 실시예에서, 들어오는 방사선 빔(Bin)은 빔 스폿 구역(508)에 접근할 때 더 이상 회전축(502)을 통과하지 않는다. 오히려, 도 25에서 가장 분명히 알 수 있는 바와 같이, 방사선 빔(Bin)의 전파 방향은 일반적으로 빔 스폿 구역(508) 내에 있는 스포크(503)들의 축방향으로 향하는 상부면(505)들이 연장되는 방향과 정렬된다. 그러므로, 방사선 빔 방향은 반경 방향에 대해 비스듬한 각도로 있다.
유리하게는, 들어오는 방사선 빔이 회전축(502)을 통과하지 않기 때문에, 빔 분할 장치의 몸체(501)가 그 축의 양측 모두에서 회전을 위해 지지될 수 있다. 이는, 예를 들어 샤프트로 하여금 방사선 빔(Bin)을 차단하지 않고 몸체의 상부 축방향 표면 밖으로 연장되게 한다. 이는, 예를 들어 샤프트로 하여금 몸체의 양측에서 베어링들에 의해 지지되게 하여, 단일-측 차축 장착에 의해 제공되는 것보다 더 쉽고 더 안정된 구현을 허용할 수 있다.
빔 분할 장치들(300, 350, 400, 500)의 앞서 설명된 실시예들의 특징들이 조합될 수 있다. 예를 들어, 도 25 및 도 26의 실시예(500)에 도 23의 실시예(350)에 관하여 설명된 바와 같은 테이퍼 또는 도 24의 실시예(400)에 관하여 설명된 바와 같은 테이퍼가 제공될 수 있다.
도 27 및 도 28을 참조하면, 리소그래피 시스템(LS2)의 대안적인 실시예가 도시된다. 리소그래피 시스템(LS2)은 2 개의 방사선 소스들(551, 552)을 포함한다. 각각의 방사선 소스(551, 552)는, 예를 들어 자유 전자 레이저를 포함할 수 있다. 방사선 소스들(551, 552) 각각에는 대응하는 빔 전달 시스템(BDS1, BDS2)이 제공된다. 각각의 빔 전달 시스템(BDS1, BDS2)은, 그 대응하는 방사선 소스들(551, 552)로부터 방사선 빔(Bin 1, Bin 2)을 수용하고 이를 각각 복수의 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA10, LA11 내지 LA20)에 분배하도록 배치된다. 각각의 빔 전달 시스템(BDS1, BDS2)은 빔 확대 광학기들 및 빔 분할 광학기들을 포함할 수 있다.
2 개의 방사선 소스들(551, 552)은 이들의 출력 방사선 빔들(Bin 1, Bin 2)이 방사선 소스들(551, 552)과 빔 전달 시스템들(BDS1, BDS2) 사이의 교점(553)에서 교차하도록 배치된다.
또한, 리소그래피 시스템(LS2)은 2 개의 빔 분할 장치들(554, 555)을 포함한다. 빔 분할 장치들(554, 555) 각각은 실질적으로 앞서 설명된 바와 같은 빔 분할 장치(300, 350, 400, 500)를 포함할 수 있다. 각각의 빔 분할 장치(554, 555)는 비활성 위치 및 전개 위치 사이에서 이동가능하다. 그 비활성 위치에 배치되는 경우, 각각의 빔 분할 장치(554, 555)는 교점(520)에 가깝지만 방사선 빔들(Bin 1, Bin 2)의 경로 밖에 배치된다. 이들의 각 전개 위치들에 배치되는 경우, 각각의 빔 분할 장치(554, 555)는 방사선 빔들(Bin 1, Bin 2)의 경로 내에서 교점(520)에 배치된다. 리소그래피 시스템(LS2)은, 어느 하나의 빔 분할 장치(554, 555)가 그 전개 위치들에 배치되는 경우에 2 개의 방사선 빔들(Bin 1, Bin 2) 중 하나가 그 빔 스폿 구역에 입사하도록 충분한 정밀도로 2 개의 방사선 빔들(Bin 1, Bin 2)을 조향하도록 작동가능한 추가적인 광학기들을 포함할 수 있다.
도 27을 참조하면, 리소그래피 시스템(LS2)은 빔 분할 장치들이 둘 다 이들의 각 비활성 위치들에 배치되어 있는 것으로 예시된다. 이러한 구성은, 방사선 소스들(551, 552)이 둘 다 작동하고 있는 경우의 리소그래피 시스템(LS2)의 디폴트 구성일 수 있다. 각각의 방사선 소스들(551, 552)은 그 대응하는 빔 전달 시스템(BDS1, BDS2)에 의해 수용되는 방사선 빔(Bin 1, Bin 2)을 방출한다.
도 28을 참조하면, 리소그래피 시스템(LS2)은 빔 분할 장치(554)가 그 전개 위치에 배치되고 빔 분할 장치(555)가 그 비활성 위치들에 배치되어 있는 것으로 예시된다. 리소그래피 시스템(LS2)의 이러한 구성은 방사선 소스(552)가 [계획된 중단의 일부로서, 또는 방사선 소스(552)가 고장난 경우] 더 이상 작동하지 않는 경우에 사용될 수 있다. 방사선 소스(551)만이 방사선 빔(Bin 1)을 방출하고, 이는 그 대응하는 빔 분할 장치(554)에 의해 수용된다.
도 20 내지 도 26을 참조하여 앞서 설명된 방식으로, 방사선 빔(Bin 1)의 제 1 부분이 빔 분할 장치(554) 상의 복수의 스포크들의 상부면들에 입사하고 이에 의해 반사되어, 제 1 브랜치 방사선 빔(B1)을 형성한다. 빔 분할 장치(554)의 빔 스폿 구역은 교점(553)과 실질적으로 일치하고, 제 1 방사선 빔(Bin 1)의 스침 입사 각도는 제 1 브랜치 방사선 빔(B1)이, 리소그래피 시스템(LS2)이 도 27에 나타낸 구성인 경우의 방사선 소스(552)로부터의 방사선 빔(Bin 2)과 실질적으로 동일한 광학 경로를 따라 전파하도록 이루어진다. 그러므로, 제 1 브랜치 방사선 빔(B1)은 제 2 빔 전달 시스템(BDS2)에 의해 수용된다.
방사선 빔의 제 2 부분은 빔 분할 장치(554)의 스포크들 사이의 갭들을 통과하여, 제 2 브랜치 방사선 빔(B2)을 형성한다. 그러므로, 제 2 브랜치 방사선 빔(B2)은 제 1 빔 전달 시스템(BDS1)에 의해 수용된다.
이와 유사하게, 방사선 소스(551)가 작동하지 않는 경우에는, 제 1 빔 분할 장치(554)가 그 비활성 위치에 배치될 수 있고 제 2 빔 분할 장치(555)가 그 전개 위치에 배치되어 2 개의 빔 전달 시스템들(BDS1, BDS2) 사이에서 방사선 소스(552)에 의해 출력되는 방사선 빔(Bin 2)을 분할할 수 있다.
그러므로, 리소그래피 시스템(LS2)은 2 개의 방사선 소스들(551, 552)이 병렬로(in parallel) 작동하여 각각 빔 전달 시스템(BDS1, BDS2)을 통해 리소그래피 장치들의 상이한 세트에 방사선을 제공할 수 있는 시스템을 제공한다. 방사선 소스들(551, 552) 중 하나가 작동하지 않는 경우, 빔 분할 장치들(554, 555)은 다른 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔을 2 개의 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)로 분할하는 데 사용되어, 각각의 빔 전달 시스템(BDS1, BDS2)에 작동중인 방사선 소스로부터의 방사선 빔의 약 50 %가 공급되도록 할 수 있다.
유리하게는, 총 세기 이외에, 빔 전달 시스템들(BDS1, BDS2)에 의해 수용되는 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)은 방사선 소스들(551, 552)에 의해 출력되는 방사선 빔들(Bin 1, Bin 2)과 유사한 빔 프로파일들(단면, 발산, 위치)을 갖는다. 예를 들어, 방사선 소스들(551, 552) 중 하나로부터의 입력 방사선 빔이 원형 단면을 갖는 경우, 빔 분할 장치(554, 555)에 의해 출력되는 브랜치 방사선 빔들도 원형 단면을 가질 것이다. 대조적으로, 또 다른 방사선 소스의 출력을 분할함으로써 작동하지 않는 방사선 소스를 보상하는 다른 해결책들은 상이한(예를 들어, 타원) 단면 형상을 갖는 브랜치 방사선 빔들을 생성할 수 있다. 그러므로, 이러한 다른 해결책들을 이용하면, 브랜치 방사선 빔들을 원래 방사선 빔의 형상으로 복원하기 위해 추가적인 보정 거울들이 필요할 수 있다.
작동하지 않는 방사선 소스를 보상하는 다른 해결책들보다 나은 리소그래피 시스템(LS2)의 또 다른 장점은 방사선의 손실이 더 적다는 것이다. 작동하는 방사선 소스와 연계된 빔 전달 시스템(및 이에 의해 제공받는 리소그래피 장치들)은 원래 방사선 빔의 50 %를 수용할 수 있다. 작동하지 않는 방사선 소스와 연계된 빔 전달 시스템(및 이에 의해 제공받는 리소그래피 장치들)은 50 %에 회전 빔 분할 장치의 반사율을 곱한 만큼 주어지는 원래 방사선 빔의 백분율을 수용할 수 있다. 회전 빔 분할 장치의 반사율은 약 98 %로 구성될 가능성이 있으므로, 작동하지 않는 자유 전자 레이저에 의해 제공받는 리소그래피 장치들은 원래 방사선 빔의 약 49 %를 수용할 수 있다. 대조적으로, 다른 분할 해결책들은 50 %에 복수의(적어도 3 개의) 추가적인 거울들의 반사율들을 곱한 만큼 주어지는 원래 방사선 빔의 백분율을 제공할 것이다. 추가적인 거울들의 반사율은 약 98 %로 구성될 가능성이 있으므로, 이러한 대안적인 해결책을 이용하면 리소그래피 장치들은 모두 원래 방사선 빔의 최대 약 47 %를 수용할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 리소그래피 시스템(LS2)은 어느 하나의 방사선 소스(551, 552)에 기여하기 위해 그 방위가 변화될 수 있도록 배치되는 단 하나의 회전 빔 분할 장치를 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 2 개의 방사선 소스들(551, 552)에 의해 출력되는 2 개의 방사선 빔들(Bin 1, Bin 2)은 교점에서 교차하지 않는다. 이러한 실시예들에 대해서는, 방사선 소스들(551, 552) 중 하나만이 작동하는 경우, 빔 분할 장치(554, 555)를 향해 작동중인 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔을 안내하기 위해 추가적인 광학 요소들이 사용될 수 있다.
앞서 설명된 회전 빔 분할 장치들(300, 350, 400, 500, 550)에 냉각 시스템이 제공될 수 있다. 2 개의 대안적인 냉각 시스템들이 도 29 및 도 30에 각각 개략적으로 도시된다.
도 29를 참조하면, 빔 분할 장치(300)의 회전하는 몸체(301)가 정적 냉각 디바이스(600)에 의해 냉각되는 구성이 도시된다. 주로 복사를 통해 회전하는 몸체(301)와 정적 냉각 디바이스(600) 사이에서 열이 전달된다. 정적 냉각 디바이스(600)는 회전하는 몸체(301) 주위에 장착된다. 예를 들어, 회전하는 몸체(301)의 하부가 축방향으로 연장된 환형 돌출부(603)를 포함할 수 있고, 이는 냉각 디바이스(600)의 환형 홈 내에 수용될 수 있다.
몸체(301) 및 정적 냉각 디바이스(600)의 대향 표면들에 고 방사율 재료의 코팅들(601, 602)이 제공되어, 몸체(301)에 의한 복사 및 정적 냉각 디바이스(600)에 의한 방출된 복사의 흡수를 촉진한다. 좁은 갭(610)이 회전하는 몸체(301)와 정적 냉각 디바이스(600) 사이에 제공된다. 갭(610)은 수소와 같은 기체로 채워질 수 있고, 이는 열 전도에 의한 몸체(301)의 추가적인 냉각을 제공할 수 있다. 정적 냉각 디바이스(600)에는, 예를 들어 물과 같은 유체의 유동을 수용하는 채널들이 제공되어, 냉각 디바이스(600)로부터 열을 내보낼 수 있다.
유리하게는, 도 29에 나타낸 구성은 회전하는 물 커플링(water coupling)들을 이용하지 않고 회전하는 몸체의 수냉각(water cooling)을 허용한다. 이는 누수의 위험을 회피하거나, 적어도 상당히 감소시킨다.
도 30을 참조하면, 빔 분할 장치(300)의 회전하는 몸체(301)가 정적 냉각 디바이스(650)에 의해 냉각되는 구성이 도시되며, 주로 액체 금속 층에 의해 회전하는 몸체(301)와 정적 냉각 디바이스 사이에서 열이 전달된다.
빔 분할 장치(300)는 회전축(302)을 따라 몸체(301)로부터 축방향으로 연장되는 샤프트(370)를 포함한다. 정적 냉각 디바이스(650)는 샤프트(370)에 인접하여 장착된다. 좁은 갭(651)이 샤프트(370)와 정적 냉각 디바이스(650) 사이에 제공된다. 갭(651)은 액체 금속 층으로 채워지고, 이는 모세관 힘에 의해 제자리에 유지된다. 금속은 비교적 낮은 온도에서 녹는 가융 합금을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속은 갈륨 및 인듐의 합금을 포함할 수 있고, 이는 75.5 중량%의 갈륨 및 24.5 중량%의 인듐을 함유할 수 있다. 이러한 합금은 15.7 ℃의 녹는점을 갖는다. 정적 냉각 디바이스(650)에는 예를 들어 물과 같은 유체의 유동을 수용하는 채널(653)들이 제공되어, 냉각 디바이스(650)로부터 열을 내보낸다.
대안적인 실시예에서, 정적 냉각 디바이스(650)는 회전하는 몸체(301)의 하부면에 인접하여 장착될 수 있으며, 상기 하부면은 축방향으로 향하고 복수의 스포크(303)들의 상부 축방향 표면(305)들에 의해 형성되는 반사 표면의 반대편이다. 좁은 갭(651)이 몸체(301)와 정적 냉각 디바이스(650) 사이에 제공될 수 있고, 상기 갭에 액체 금속 층이 배치된다.
유리하게는, 도 30에 나타낸 구성은 회전하는 물 커플링들을 이용하지 않고 회전하는 몸체의 수냉각을 허용한다. 이는 누수의 위험을 회피하거나, 적어도 상당히 감소시킨다. 열을 전달하기 위한 액체 금속 층의 사용은, 샤프트(370)의 높은 각속도 및 초-고진공 조건들과 양립가능한 견고한 기술이다.
대안적으로, 앞서 설명된 회전 빔 분할 장치들(300, 350, 400, 500)에는 여하한의 다른 적절한 냉각 시스템이 제공될 수 있다. 예를 들어, 냉각 시스템은 1 이상의 공기 베어링을 포함할 수 있으며, 빔 분할 장치의 (회전하는) 샤프트가 (정적) 베어링 부시(bearing bush)의 보어 내에 수용되고, 샤프트와 베어링 부시 사이에 박막의 가압 기체가 제공된다. 열은 빔 분할 장치의 몸체로부터 샤프트를 따라 흐를 수 있고, 예를 들어 약 10 ㎛의 치수를 갖는 기체로 채워진 작은 갭이 높은 열 전도도를 갖기 때문에 샤프트로부터 베어링 부시로 전도될 수 있다. 베어링 부시는 수-냉각되어, 정적 냉각 디바이스를 형성할 수 있다.
실질적으로 앞서 설명된 바와 같은 복수의 빔 분할 장치들(300, 350, 400, 500)은, 이제 설명되는 바와 같이 들어오는 방사선 빔을 2보다 많은 나가는 브랜치 방사선 빔들로 분할하도록 작동가능한 빔 분할 장치를 형성하기 위해 조합될 수 있다.
도 31을 참조하면, 들어오는 방사선 빔을 2보다 많은 나가는 브랜치 방사선 빔들로 분할하도록 작동가능한 빔 분할 장치(700)가 복수의 회전 빔 분할 장치들(701, 702, 703)을 포함한다. 회전 빔 분할 장치들(701, 702, 703) 각각이 실질적으로 앞서 설명된 바와 같은 빔 분할 장치(300, 350, 400, 500)를 포함할 수 있다.
이 실시예에서, 빔 분할 장치(700)는 들어오는 방사선 빔(Bin)을 수용하고 2 개의 브랜치 방사선 빔들(B1', B2')을 출력하도록 배치되는 일차 회전 빔 분할 장치(701)를 포함한다. 또한, 빔 분할 장치(700)는 2 개의 이차 회전 빔 분할 장치들(702, 703)을 포함한다. 제 1 이차 회전 빔 분할 장치(702)는 일차 회전 빔 분할 장치(701)에 의해 생성되는 제 1 브랜치 방사선 빔(B1')을 수용하고 2 개의 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)을 출력하도록 배치된다. 제 2 이차 회전 빔 분할 장치(703)는 일차 회전 빔 분할 장치(701)에 의해 생성되는 제 2 브랜치 방사선 빔(B2')을 수용하고 2 개의 브랜치 방사선 빔들(B3, B4)을 출력하도록 배치된다.
개별적인 빔 분할 장치들(701, 702, 703) 각각의 갭들 및 스포크들은 실질적으로 동일한 크기일 수 있다. 대안적으로, 스포크들 및 갭들은 필요에 따라 상이한 크기들을 가질 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 일반적으로 일차 회전 빔 분할 장치(701)의 복수의 스포크들의 상부면들이 빔 스폿 구역(308)을 통해 이동함에 따라, 상이한 시간에 들어오는 방사선의 더 많거나 적은 양이 반사 또는 투과되기 때문에, 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1', B2')의 세기들은 시간에 따라 변할 것이다. 이차 회전 빔 분할 장치들(702, 703)은 일차 회전 빔 분할 장치(701)와 실질적으로 동일한 크기일 수 있고, 실질적으로 동일한 속도로 회전할 수 있다. 이러한 실시예들에 대해, 브랜치 방사선 빔들(B1, B2, B3, B4)의 상대 세기들은 이차 회전 빔 분할 장치들(702, 703)과 일차 회전 빔 분할 장치(701)의 회전 사이의 상대 위상에 의존한다. 그러므로, 이차 회전 빔 분할 장치들(702, 703)과 일차 회전 빔 분할 장치(701)의 회전의 상대 위상들을 조정함으로써, 브랜치 방사선 빔들(B1, B2, B3, B4)의 상대 세기들이 조정될 수 있다. 그러므로, 빔 분할 장치(700)는 약간의 유연성을 갖고, 브랜치 방사선 빔들(B1, B2, B3, B4) 각각을 향해 지향되는 들어오는 방사선 빔(Bin)의 부분들을 변화시키도록 작동가능하다.
대안적인 실시예들에서, 빔 분할 장치(700)의 트리-형 구조는 개별적인 빔 분할 장치들의 추가적인 레벨들을 제공함으로써 확장될 수 있다. 예를 들어, 빔 분할 장치(700)의 트리-형 구조는 들어오는 방사선 빔(Bin)을 8 개의 방사선 빔들로 분할하도록 작동가능한 빔 분할 장치를 제공하기 위해 4 개의 삼차 빔 분할 장치들을 제공함으로써 확장될 수 있다.
도 32를 참조하면, 들어오는 방사선 빔을 2보다 많은 나가는 브랜치 방사선 빔들로 분할하도록 작동가능한 빔 분할 장치(750)가 예시된다. 빔 분할 장치(750)는 선형 어레이로 배치되는 복수의 회전 빔 분할 장치들(751, 752, 753)을 포함한다. 회전 빔 분할 장치들(751, 752, 753) 각각이 실질적으로 앞서 설명된 바와 같은 빔 분할 장치(300, 350, 400, 500)를 포함할 수 있다.
이 실시예에서, 각각의 회전 빔 분할 장치(751, 752, 753)는 들어오는 방사선 빔을 수용하고 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들을 출력하도록 배치된다. 제 1 브랜치 방사선 빔들은, 예를 들어 도 1에 나타낸 것과 유사한 리소그래피 시스템의 리소그래피 장치들 중 하나의 조명 시스템(IL)을 향해 지향될 수 있다. 최종 빔 분할 장치(753)는 제외하고, 제 2 브랜치 방사선 빔들은 어레이에서의 다음 빔 분할 장치를 향해 지향된다.
따라서, 제 1 회전 빔 분할 장치(751)는 들어오는 방사선 빔(Bin)을 수용하고 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1, Bin')을 출력하도록 배치된다. 제 2 브랜치 방사선 빔(Bin')은 제 2 회전 빔 분할 장치(752)를 향해 지향된다. 제 2 회전 빔 분할 장치(752)는 방사선 빔(Bin')을 수용하고 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B2, Bin")을 출력한다. 제 2 브랜치 방사선 빔(Bin")은 제 3 빔 분할 장치(753)를 향해 지향된다. 제 3 회전 빔 분할 장치(753)는 이 방사선 빔(Bin")을 수용하고 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B3, B4)을 출력한다. 브랜치 방사선 빔들(B1, B2, B3, 및 B4)은 각각, 예를 들어 도 1에 나타낸 것과 유사한 리소그래피 시스템의 리소그래피 장치들 중 상이한 하나의 조명 시스템(IL)을 향해 지향될 수 있다.
앞서 설명된 빔 분할 장치(700)를 이용하는 바와 같이, 브랜치 방사선 빔들(B1, B2, B3, B4)의 상대 세기들은 회전 빔 분할 장치들(751, 752, 및 753) 각각의 회전 사이의 상대 위상들에 의존한다. 그러므로, 회전 빔 분할 장치들(751, 752, 753)의 회전의 상대 위상들을 조정함으로써, 브랜치 방사선 빔들(B1, B2, B3, B4)의 상대 세기들이 조정될 수 있다. 그러므로, 빔 분할 장치(750)는 약간의 유연성을 갖고, 브랜치 방사선 빔들(B1, B2, B3, B4) 각각을 향해 지향되는 들어오는 방사선 빔(Bin)의 부분들을 변화시키도록 작동가능하다.
빔 분할 장치(750)에 의해 출력되는 브랜치 방사선 빔들(B1, B2, B3, B4)이 실질적으로 동일한 세기를 가질 것을 보장하기 위해, 일반적으로 각각의 개별적인 빔 분할 장치(751, 752, 753)의 갭들 및 스포크들은 상이한 크기들을 가질 수 있다. 예를 들어, 빔 분할 장치(750)에 의해 출력되는 브랜치 방사선 빔들(B1, B2, B3, B4)이 실질적으로 동일한 세기를 가질 것을 보장하기 위해, 몇몇 실시예들에서 스포크들에 대한 갭들의 크기들의 비는 제 1 빔 분할 장치(751)에 대해 3:1이고, 제 2 빔 분할 장치(752)에 대해 2:1이며, 및 제 3 빔 분할 장치(753)에 대해 1:1일 수 있다. 이 비들은 회전 빔 분할 장치들(751, 752, 753)의 회전의 상대 위상들에 의존한다.
필요에 따라 선형 어레이에 여하한 수의 개별적인 빔 분할 장치들이 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 33을 참조하면, 대안적인 빔 분할 장치(800)가 예시된다. 빔 분할 장치(800)는 도 1에 나타낸 빔 분할 장치(20)일 수 있으며, 또는 그 일부분을 형성할 수 있다. 빔 분할 장치들(300, 350, 400, 500)을 이용하는 바와 같이, 빔 분할 장치(800)는 일반적으로 디스크-형인 몸체(801) 및 회전축(805)을 중심으로 상기 몸체(801)를 회전시키도록 작동가능한 메카니즘(도시되지 않음)을 포함한다. 빔 분할 장치(800)는, 장치(800)의 몸체(801)의 축방향으로 향하는 표면이 반경 방향으로 스테핑(step)된다는 점에서 도 20 내지 도 26의 빔 분할 장치들(300, 350, 400, 500)과 상이하다. 이는 축방향으로 향하는 반사 표면을 복수의 표면들(802a 내지 802g)로 나눈다. 중심 반사 표면(802a)은 일반적으로 원형이고, 나머지 표면들(802b 내지 802g)은 복수의 동심 환형들의 형태로 이루어진다.
복수의 표면들(802a 내지 802g) 각각은 복수의 일반적으로 반경방향으로 연장된 스포크들(도시되지 않음)을 포함하고, 이들은 각 갭(307)들(도시되지 않음)에 의해 서로로부터 분리된다. 각각의 표면 상의 복수의 일반적으로 반경방향으로 연장된 스포크들 및 갭들은 빔 분할 장치들(300, 350, 400, 500) 중 어느 하나의 스포크들과 실질적으로 유사할 수 있다.
모든 다른 실시형태들에서, 빔 분할 장치(800)는 일반적으로 빔 분할 장치들(300, 350, 400, 500) 중 어느 하나와 유사할 수 있다.
복수의 반사 표면들(802a 내지 802g) 각각은 방사선 빔(Bin) 또는 그 일부분을 수용하도록 배치되는 빔 스폿 구역을 포함한다. 들어오는 방사선 빔은 중심 반사 표면(802a)에 입사하며, 이는 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들을 형성하고 출력한다. 제 1 브랜치 방사선 빔(B1)은 중심 반사 표면(802a) 상의 스포크들에 의해 반사된다. 제 2 브랜치 방사선 빔(B2)은 중심 반사 표면(802a) 상의 갭들을 통과하고, 제 2 반사 표면(802b)을 향해 지향된다. 각각의 반사 표면(802b 내지 802g)은 앞선 반사 표면들 각각의 갭들을 통과하는 방사선 빔(Bin)의 부분을 수용하고 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들을 출력한다. 제 1 브랜치 방사선 빔(B2 내지 B7)은 반사 표면의 스포크들에 의해 반사된 방사선의 부분을 포함한다. 제 2 브랜치 방사선 빔은 다음 반사 표면을 향해 지향된다. 모든 반사 표면들(802a 내지 802g)의 갭들을 통과하는 방사선의 부분은 최종 브랜치 방사선 빔(B8)을 형성하고, 이는 스침 입사 거울(803)에 의해 후속한 광학기들을 향해 지향될 수 있다.
그러므로, 빔 분할 장치(800)는 들어오는 방사선 빔(Bin)으로 하여금 복수의(예를 들어, 8 개의) 나가는 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B8)로 분할되게 한다.
도 34 및 도 35를 참조하면, 대안적인 빔 분할 장치(850)가 예시된다. 빔 분할 장치(850)는 일반적으로 디스크-형인 몸체(851) 및 회전축(852)을 중심으로 상기 몸체(851)를 회전시키도록 작동가능한 메카니즘(도시되지 않음)을 포함한다. 예를 들어, 디스크-형 몸체(851)는 회전축(852)을 따라 연장되는 샤프트를 포함할 수 있다. 샤프트는 1 이상의 베어링, 예를 들어 2 개의 베어링들에 의해 지지될 수 있다. 샤프트는 모터 또는 엔진과 같은 여하한의 적절한 메카니즘에 의해 회전하도록 구동될 수 있다.
또한, 빔 분할 장치(850)는 복수의 반경방향으로 연장된 스포크(853)들을 포함한다. 각각의 스포크는 2 개의 반경방향으로 연장된 측벽(854)들, 2 개의 축방향으로 향하는 벽(855)들 및 반경방향으로 향하는 표면(856)을 포함한다. 그러므로, 각각의 스포크의 반경방향으로 향하는 표면(856)의 형상은 일반적으로 직사각형이다. 각각의 스포크의 반경방향으로 향하는 표면(856)은 반사 재료로부터 형성된다. 스포크(853)들은 복수의 갭(857)들에 의해 서로로부터 분리된다. 이러한 것으로서, 복수의 스포크(853)들의 반경방향으로 향하는 표면(856)들은 복수의 개별 반사 요소들을 형성한다. 스포크(853)들 각각은 실질적으로 동일한 크기 및 형상이고, 갭(857)들 각각은 실질적으로 동일한 크기 및 형상이다. 그러므로, 복수의 스포크(853)들의 반경방향으로 향하는 표면(856)들은 개별 반사 요소들의 주기적 어레이를 형성한다. 주어진 반경방향 지점에서의 주기적 어레이의 피치는 하나의 갭(857)과 하나의 반경방향으로 향하는 표면(856)의 각도 크기에 의해 주어진다.
빔 분할 장치(850)는 방사선 빔(Bin)을 수용하도록 배치되는 빔 스폿 구역(858)을 포함한다. 빔 스폿 구역(858)은, 스포크(853)들의 반경방향으로 향하는 표면(856)들로부터 형성되는 몸체(851)의 반경방향으로 향하는 표면 상에 배치된다.
몸체(851)가 회전축(852)을 중심으로 회전함에 따라, 주기적 어레이는 [스포크(853)들의 반경방향으로 향하는 표면(856)들에 의해 형성되는] 복수의 반사 요소들이 빔 스폿 구역(858)을 통해 이동하도록 이동한다. 방사선 빔의 제 1 부분이 스포크(853)들의 반경방향으로 향하는 표면(856)들에 입사하고 이에 의해 반사되어, 제 1 브랜치 방사선 빔(B1)을 형성한다. 방사선 빔의 제 2 부분이 반사 요소들 사이의 갭(857)들을 통과하여 제 2 브랜치 방사선 빔(B2)을 형성한다. 편의를 위해, 도 35에서 스포크(853)들 및 갭(857)들은 몸체(851)의 둘레(circumference)의 일부분 주위에만 연장된다. 하지만, 실제로 스포크(853)들 및 갭(857)들은 몸체(851)의 전체 둘레 주위에서 연장된다.
그러므로, 빔 분할 장치(850)는 들어오는 방사선 빔(Bin)으로 하여금 나가는 제 1 및 제 2 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)로 분할되게 하는 대안적인 구성을 제공한다.
이 실시예(850)의 장점은, 빔 스폿 구역(858)이 몸체(851)의 반경방향으로 향하는 표면에 배치되기 때문에, 반사 요소들 각각이 환형 섹터라기보다는 일반적으로 직사각형이라는 것이다. 이는 들어오는 방사선 빔으로 하여금 더 작은 스침 입사 각도들로 더 쉽게 접근하게 한다. 더 작은 스침 입사 각도들을 제공하기 위해, 단지 몸체(851)의 (축방향) 두께만이 증가될 필요가 있다. 이는, 더 작은 스침 입사 각도들을 수용하기 위해 몸체의 반경이 증가되어야 하는 앞서 설명된 실시예들(300, 350, 400, 500)과 대조적이다. 또한, 스침 입사 각도가 감소할 때 스포크(853)들에 의해 형성되는 반사 요소들은 직사각형으로 유지된다.
또 다른 장점은 들어오는 방사선 빔(Bin)이 회전축(852)을 교차하거나 가까이 지나가지 않는다는 것이다. 결과로서, 베어링들 및 액추에이터들이 몸체(851)의 양측에 배치되어 대칭적인, 더 균형잡힌 디자인을 허용할 수 있다.
스포크(853)들은 반경이 증가하는 방향에서 바깥쪽으로 테이퍼링될 수 있다. 이는 도 24의 빔 분할 장치(300)에 의해 채택된 것과 유사한 언더컷을 제공할 것이다. 이러한 실시예들에 대해, 측벽(854)들은 더 이상 순전히 반경 방향으로 연장되지 않는다. 충분한 반경방향 테이퍼를 제공함으로써, 측벽(854)들에 입사하는 방사선의 부분이 감소되거나 제거될 수 있다.
스포크(853)들의 반경방향으로 향하는 표면(856)들은 평탄할 수 있다. 대안적으로, 스포크(853)들의 반경방향으로 향하는 표면(856)들은 굴곡될 수 있고, 예를 들어 디스크-형 몸체(851)를 따르는 곡률을 갖는다.
스포크(853) 사이의 갭(857)들에 경사 램프(859)가 제공될 수 있고, 이는 램프(859)의 표면이 일반적으로 들어오는 방사선 빔(Bin)에 평행하도록 배치된다. 유리하게는, 이러한 램프(859)들은 들어오는 방사선 빔(Bin)과 간섭하지 않고 빔 분할 장치(850)의 강성도(stiffness) 및 열전도율을 증가시킨다.
(반사된) 제 1 브랜치 방사선 빔(B1)은 축 방향을 따라 비점수차로(astigmatically) 발산할 것이며, 반면 (투과된) 제 2 브랜치 방사선 빔(B2)은 왜곡되지 않는다. 이는 제 1 브랜치 방사선 빔(B1)을 수용하는 광학 요소들에 대한 열 부하를 감소시킬 수 있다.
도 36을 참조하면, 2 개의 방사선 소스들(901, 902)을 포함하는 리소그래피 시스템(LS3)의 일부분이 도시된다. 또한, 리소그래피 시스템(LS3)은 실질적으로 앞서 설명되고 도 34 및 도 35에 나타낸 바와 같은 2 개의 빔 분할 장치들(903, 904)을 포함한다.
방사선 소스(901)에 의해 출력되는 방사선 빔(Bin,1)은 제 1 빔 분할 장치(903)의 빔 스폿 구역에 의해 수용된다. 이 방사선 빔(Bin,1)의 제 1 부분이 스포크들의 반경방향으로 향하는 표면들에 입사하고 이에 의해 반사되어, 제 1 브랜치 방사선 빔(B1)을 형성한다. 방사선 빔(Bin,1)의 제 2 부분이 반사 요소들 사이의 갭들을 통과하여, 제 2 브랜치 방사선 빔(B2)을 형성한다. 방사선 소스(902)에 의해 출력되는 방사선 빔(Bin,2)은 제 2 빔 분할 장치(904)의 빔 스폿 구역에 의해 수용된다. 이 방사선 빔(Bin,2)의 제 1 부분이 스포크들의 반경방향으로 향하는 표면들에 입사하고 이에 의해 반사되어, 제 1 브랜치 방사선 빔(B3)을 형성한다. 방사선 빔(Bin,2)의 제 2 부분이 반사 요소들 사이의 갭들을 통과하여, 제 2 브랜치 방사선 빔(B4)을 형성한다.
2 개의 빔 분할 장치들(903, 904)은, 이들의 회전축이 실질적으로 평행하고 이들의 빔 스폿 구역들이 함께 공간적으로 가깝도록 배치된다. 이러한 구성을 이용하면, 평행하고 함께 매우 가까운 분리된 자유 전자 레이저들로부터의 2 개의 서브-빔들을 각각 포함하는 2 개의 복합 빔들을 생성하는 것이 가능하다. 하나의 복합 빔은 브랜치 방사선 빔들(B1 및 B4)을 형성한다; 다른 복합 빔은 브랜치 방사선 빔들(B2 및 B3)을 형성한다. 도 36의 구성(LS3)은, 하나의 방사선 소스(901, 902)가 작동하지 않는 경우에 방사선 소스들(901, 902)에 의해 출력되는 방사선 빔들(Bin,1, Bin,2)의 경로들 안과 밖으로 광학 구성요소들을 이동시킬 필요가 없기 때문에 유리하다. 이 구성(LS3)은 동일한 광학기들로 하여금 (a) 두 방사선 소스들(901, 902)이 작동하는 경우, 및 (b) 방사선 소스들(901, 902) 중 하나만이 작동하는 경우에 사용되게 할 수 있다. 이 특징을 충분히 활용하기 위해, 리소그래피 시스템(LS3)은 각각의 복합 방사선 빔의 광학 경로에 대한 이동가능한 광학 요소를 포함할 수 있고, 이는 반사된 브랜치 방사선 빔들(B1 및 B3)에 도입되는 발산을 보정하도록 배치된다. 두 방사선 소스들(901, 902)이 작동하고 있는 경우에 이 광학 요소는 대응하는 방사선 빔의 경로 밖으로 이동될 수 있고, 단 하나의 방사선 소스(901, 902)가 작동하고 있는 경우에 이 광학 요소들은 대응하는 복합 방사선 빔의 경로 내로 이동될 수 있다. 이러한 모든 광학 요소들을 이용하면, 이 광학 요소들의 하류는 두 방사선 소스들(901, 902)이 작동하고 있는지의 여부와 관계없이 실질적으로 동일할 수 있다.
이상, 반사 요소들의 주기적 어레이가 축선을 중심으로 회전하여 빔 스폿 구역을 통해 주기적 어레이를 이동시키도록 배치되는 디스크-형 몸체 상에 제공되는 빔 분할 장치들의 실시예들이 설명되었다. 하지만, 대안적인 실시예들은 경로(예를 들어, 선형 경로)를 따라 교번 방향(alternate direction)들로 이동하여 빔 스폿 구역을 통해 주기적 어레이를 이동시키도록 배치되는 몸체 상에 제공되는 반사 요소들의 주기적 어레이를 포함할 수 있다.
이상, 모든 반사 요소들이 제 1 브랜치 방사선 빔을 형성하기 위해 실질적으로 동일한 방향으로 방사선을 지향하고, 반사 요소들 사이의 갭들을 통과하는 방사선에 의해 제 2 브랜치 방사선 빔이 형성되는 반사 요소들의 주기적 어레이를 포함하는 빔 분할 장치들의 실시예들이 설명되었다. 대안적인 실시예들에서, 반사 요소들의 주기적 어레이는 복수의 브랜치 방사선 빔들을 형성하기 위해 복수의 상이한 방향들로 방사선을 지향하도록 배치되는 반사 요소들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 반사 요소들의 주기적 어레이는 반사 요소들 사이의 갭들을 포함하지 않을 수 있다.
방사선 소스(SO1, SO2)의 실시예들은 하나의 자유 전자 레이저(FEL)를 포함하는 것으로 도시되고 설명되었지만, 방사선 소스는 여하한 수의 자유 전자 레이저(FEL)들을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 방사선 소스는 1보다 많은 자유 전자 레이저(FEL)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 방사선 소스(SO1, SO2)는 자유 전자 레이저를 포함하지 않을 수 있고, 예를 들어 레이저 생성 플라즈마(LPP) 또는 방전 생성 플라즈마(DPP) 방사선 소스를 포함할 수 있다.
자유 전자 레이저는 LPP 또는 DPP 소스들보다 더 작은 대역폭을 갖는 방사선 빔을 생성한다. 이러한 작은 대역폭은 패터닝 디바이스(MA)에서 스펙클(간섭으로 인한 공간 세기 변동들)을 유도할 수 있고, 이는 바람직하지 않다. 앞서 설명된 바와 같이 회전 빔 분할 장치를 이용하면, 패터닝 디바이스(MA)에서의 스펙클 패턴도 시간에 따라 변할 것이고, 패터닝 디바이스(MA)의 조명의 균일성을 개선하도록 평균되는 경향이 있을 것이다.
앞서 설명된 빔 분할 장치들의 실시예들 중 어느 하나의 특징들은, 적절하다면 앞서 설명된 빔 분할 장치들의 실시예들 중 여하한의 다른 것과 조합될 수 있다. 예를 들어, 램프(859)의 표면이 들어오는 방사선 빔(Bin)에 일반적으로 평행하도록 배치되는 빔 분할 장치(850)의 스포크(853)들 사이의 갭(857)들에 제공되는 경사 램프(859)가 앞서 설명되었다. 이러한 램프가 빔 분할 장치(300, 350, 400, 500)의 여하한의 다른 실시예들과 제공될 수 있다. 유리하게는, 이러한 램프들은 들어오는 방사선 빔과 간섭하지 않고 빔 분할 장치들의 강성도 및 열전도율을 증가시킬 것이다.
빔 분할 장치(300, 350, 400, 500, 800, 850)의 여하한의 앞서 설명된 실시예들에서, 예를 들어 빔 전달 시스템 내의 다른 광학 구성요소들에 의해 유도되는 형상 변화들 또는 에너지 차이들을 보상하기 위해 스포크들의 반사 표면이 굴곡될 수 있다.
일반적으로, "스침 입사 각도"라는 용어는 입사하는 방사선 빔의 전파 방향과 이것이 입사하는 반사 표면 사이의 각도를 칭한다는 것을 이해할 것이다. 이 각도는 입사 각도의 여각이며, 즉 스침 입사 각도와 입사 각도의 합은 직각이다.
도 37 내지 도 40은 아래에서 도 3 및 도 4의 언듈레이터(24)의 상이한 예시적인 구성들을 나타낸다. 각각의 경우, 설명된 언듈레이터 구성으로부터 방출되는 방사선 빔(B)은 도 3을 참조하여 앞서 설명된 바와 같다는 것을 이해하여야 한다.
일 실시예에서 언듈레이터(24)를 구현하기 위해 사용될 수 있는 언듈레이터(1030)가 도 37에 개략적으로 예시된다. 언듈레이터(1030)는 다발 전자 빔(E)이 전달되는 복수의 언듈레이터 모듈들(1031, 1032, 1033)을 포함한다. 언듈레이터(1030)를 통과함에 따른 전자 빔(E)의 엔벨로프(envelope)가 점선으로 도시된다. 도 37에는 단 3 개의 모듈(1031, 1032, 1033)이 도시되지만, 더 많거나 적은 모듈들이 제공될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 언듈레이터 모듈들(1031, 1032, 1033)은 여하한의 적절한 방식으로 구현될 수 있지만, 앞서 설명된 바와 같이 일반적으로 주기적인 자기장을 생성하는 복수의 자석들을 포함한다. 각각의 언듈레이터 모듈(1031, 1032, 1033)에 대해, 언듈레이터 모듈의 중심축 주위의 공간 일부분은 "우수한 필드 구역(good field region)"(도시되지 않음)으로 간주될 수 있다. 우수한 필드 구역은, 특정 지점에서의 자기장의 매그니튜드 및 방향이 언듈레이터의 축선에 가장 가까운 지점에서의 값들과 실질적으로 동일한 중심축 주위의 공간이다. 우수한 필드 구역 내에서 전파하는 전자 다발은 수학식 1의 공진 조건을 만족시킬 것이므로, 방사선을 증폭시킬 것이다. 또한, 우수한 필드 구역 내에서 전파하는 전자 빔(E)은 보상되지 않은 자기장들로 인한 예기치 않은 큰 방해(disruption)를 겪지 않아도 된다.
광자 다발(P1, P2, P3)은 일반적으로 각각의 언듈레이터 모듈(1031, 1032, 1033)의 초기에 전자 다발(E)과 오버랩되는 것으로 도시된다. 광자 다발은 도면에서 왼쪽으로부터 오른쪽으로 언듈레이터(1030)의 길이방향 축선을 따라 증가한다는 것을 알 수 있다. 통상적으로 광학 유도(optical guiding)라고 알려진 현상으로 인해, 광자 다발들(P1, P2, P3)은 일반적으로 각각의 언듈레이터 모듈(1031, 1032, 1033) 내에서 전자 빔(E)을 따른다. 광학 유도는 2 개의 효과들의 결과이다. 제 1 효과는 전자 빔(E) 내에서의 광 굴절의 결과이다. 전자 빔의 굴절률의 실수부가 전자 빔 중심 또는 중심 가까이에서 최대이기 때문에, 전자 빔은 광섬유와 유사한 방식으로 광을 안내한다. 제 2 효과는 광 증폭이며, 이는 전류 밀도가 최고인[전자 빔(E)의 중심 또는 중심 가까이에 있는] 경우에 FEL의 이득이 최고이기 때문이다.
(드리프트 공간이라고 알려진) 언듈레이터 모듈들 사이에서, 광자들 및 전자들은 디커플링된다(즉, 이들이 서로 상호작용하지 않음).
다발 전자 빔(E)은 유한한 이미턴스를 가지므로, 다시 포커스되지 않는 한 직경이 증가할 것이다. 그러므로, 언듈레이터(1030)는 2 개의 리포커싱 요소들(refocusing elements: 1034, 1035)을 포함하고, 이들은 각각 상이한 쌍의 인접한 모듈들(각각 모듈들 1031, 1032 및 1032, 1033) 사이에 위치된다. 추가적인 모듈들이 제공되는 경우, 리포커싱 요소는 각각의 모듈 사이에 제공될 수 있다. 리포커싱 요소들(1034, 1035)은, 예를 들어 사중극자 자석을 포함할 수 있다.
또한, 언듈레이터(1030)는 2 개의 상이한 축방향 위치들에서 언듈레이터(1030) 내의 전자 빔(E)의 이상적인 위치로부터의 편차를 측정하도록 구성되는 2 개의 빔 위치 모니터(BPM)들을 포함한다. 도 37에 나타낸 엔벨로프는 균일한 경로를 따르지만, 실제로 전자 빔(E)은 엔벨로프가 왜곡되도록 이 경로로부터 벗어날 수 있다. 이 왜곡은 BPM들(1036, 1037)에 의해 검출될 수 있다. BPM들(1036, 1037)은 당업자라면 쉽게 이해하는 바와 같이 여하한의 다수 방식으로 구현될 수 있다.
언듈레이터 내의 전자 빔(E)의 궤적의 편차는 방사선 빔(B)의 궤적의 유사한 편차를 야기할 것이다. 이 편차의 결과로서, 방사선 빔(B)은 빔 분할 장치(20) 또는 빔 익스팬더 내의 광학기들과 같은 하류 광학기들의 최적 또는 허용가능한 부분에 도달하지 않을 수 있고, 또는 그 위에 떨어지지 않을 수 있다. 하지만, 방사선 빔(B)의 궤적의 왜곡이 언듈레이터 자체 내에서 해결될 수 있고, 언듈레이터의 최종 모듈들에서 해결될 수 있음을 알게 되었다.
또한, 언듈레이터(1030)는 모듈(1032)과 BPM(1036) 사이에 위치되는 2 개의 전자 빔 조향 유닛들(1038a, 1038b)을 포함한다. 전자 빔 조향 유닛들(1038a, 1038b)은 수평(z-) 및 수직(y-) 방향들로 전자 빔(E)을 조향하도록 배치된다. BPM들(1036, 1037)은, BPM들(1036, 1037) 각각으로부터 전자 빔(E)의 위치를 나타내는 신호들을 수신하도록 배치되는 제어 유닛(1039)에 연결된다. 제어 유닛(1039)은, 전자 빔(E)의 궤적이 원하는 궤적으로부터 벗어나는 양을 결정하고, 빔이 실질적으로 원하는 궤적을 따르도록 전자 빔(E)을 조향하기 위해 빔 조향 유닛들(1038a, 1038b)을 제어하도록 배치된다.
언듈레이터(24)의 출구와 여하한의 바로 하류의 광학기들[이는, 예를 들어 빔 익스팬더, 또는 빔 분할 장치(20) 내의 광학기들일 수 있음] 사이의 거리로 인해, 리소그래피 시스템(LS)은 방사선 빔(B)의 병진[즉, 언듈레이터(24)의 길이방향 축선과 방사선 빔(B)의 전파 방향 사이의 오프셋]에 대한 것보다 방사선 빔(B)의 기울기[즉, 언듈레이터(24)의 길이방향 축선과 방사선 빔(B)의 전파 방향 사이의 각도]의 변화들에 더 민감하다. 도 37에 나타낸 구성(1030)은, 기울기의 보정이 가장 효과적인 언듈레이터(24)의 출구에서 방사선 빔(B)의 기울기를 보정할 수 있는 시스템을 제공한다.
이 방식으로, 언듈레이터(1030)는 전파의 이상적인 축선과 전자 빔(E) 및 이에 따른 방사선 빔(B)을 정렬할 수 있는 구성을 제공한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 리소그래피 시스템(LS)가 방사선 빔(B)의 병진보다 방사선 빔(B)의 기울기에 더 민감하기 때문에, 언듈레이터(1030)는 방사선 빔(B)의 전파의 원하는 축선에 평행한 전자 빔(E)을 생성하는 데 사용될 수 있고, 이때 전파의 이상적인 축선으로부터의 방사선 빔(B)의 병진의 양은 공차 내에 있다. 이 방식으로, 방사선 빔(B)은 하류 광학 요소들에 의해 여전히 적절하게 처리될 수 있다. 일 실시예에서는, 하류 광학 요소들이 방사선 빔(B)의 검출된 병진들에 반응하여 그 자체로 병진될 수 있다.
언듈레이터(1030)에 도시된 구성요소들의 수 및 위치들은 단지 예시적이라는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 2보다 많은 BPM들이 제공될 수 있고, 더 많거나 적은 빔 조향 유닛들이 제공될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 조향 유닛들(1038a, 1038b) 및 BPM들(1036, 1037)은 언듈레이터(1030) 내에서 상이하게 위치될 수 있다. 하지만, 조향 유닛들은 전자 빔(E) 및 결과적으로 방사선 빔(B)에 대한 불안정성 또는 변위의 추가적인 원인들의 효과를 감소시키기 위해 언듈레이터(1030)의 출력부에 비교적 가까이 배치되는 것이 유리한 것으로 결정되었다.
도 38은, 예를 들어 도 3 또는 도 4의 언듈레이터(24)를 제공하기 위해 사용될 수 있는 대안적인 언듈레이터(1040)를 예시한다. 언듈레이터(1040)는 복수의 언듈레이터 모듈들(1041, 1042, 1043)을 포함한다. 도 38에는 단 3 개의 모듈이 도시되지만, 더 많거나 적은 모듈들이 제공될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 언듈레이터(1040)는 모듈들 1041, 1042 및 1042, 1043 사이에 각각 위치되는 2 개의 리포커싱 요소들(1044, 1045)을 포함하고, 이들은 도 37의 리포커싱 모듈들(1032, 1033)과 유사하게 구현될 수 있다. 또한, 언듈레이터(1040)는 방사선 빔(B) 내에서의 세기 분포를 측정하도록 배치되는 EUV 세기 분포 센서(1046)를 포함한다. 세기 분포 센서(1046)는 당업자라면 쉽게 이해하는 바와 같은 여하한의 적절한 방식으로 구현될 수 있다.
세기 분포 센서(1046)는 (y-방향으로) 수직으로 분리되는 2 개의 부분들(1046a, 1046b)로서 도시된다. 이 방식으로, 예를 들어 1046a 부분이 EUV 파워의 증가를 검출하고 동시에 1046b 부분이 EUV 파워의 감소를 검출하는 경우, 빔은 센서(1046a)를 향해 y-방향으로 시프트된 것으로 결정될 수 있다. 세기 분포 센서(1046)는 다른 부분들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 세기 분포 센서(1046)는 z-방향으로 분리되는 부분들을 포함할 수도 있고, x-방향으로 분리되는 부분들을 포함할 수도 있다. 또한, 세기 분포 센서는 1보다 많은 방향으로 분리되는 부분들을 포함할 수 있다. 또한, 언듈레이터(1040)는 모듈(1042)과 리포커싱 요소(1045) 사이에 위치되는 2 개의 전자 빔 조향 유닛들(1047, 1048)을 포함한다. 전자 빔 조향 유닛들(1047, 1048)은 수평(z) 및 수직(y) 방향들로 언듈레이터 내에서 전자 빔(E)을 조향하도록 배치된다.
세기 분포 센서(1046)는 제어 유닛(1049)에 연결되고, 제어 유닛(1049)에 방사선 빔(B) 내의 세기 분포를 나타내는 신호들을 전달하도록 배치된다. 제어 유닛(1049)은: 세기 분포 센서(1046)로부터 수신된 표시들을 처리하고; 원하는 세기 분포와 방사선 빔(B) 내의 세기 분포를 비교하도록 배치된다. 세기 분포 센서(1046)에 의해 표시되는 세기 분포가 원하는 세기 분포로부터 벗어나는 경우, 제어 유닛(1049)은 빔 조향 유닛들(1047, 1048)에 제어 신호들을 전달하여, 방사선 빔(B)의 세기 분포가 원하는 세기 분포에 더 가깝도록 전자 빔(E) 및 이에 따른 방사선 빔(B)을 조향한다.
이 방식으로, 방사선 빔(B)의 중심이 하류 광학기들의 빔 수용 센터(beam acceptance centre)[또는 스위트 스폿(sweet spot)]의 중심 위치를 향해 지향될 수 있다.
언듈레이터(1040)의 일부분으로서 나타내지만, 일 실시예에서, 1 이상의 세기 분포 센서(1046)는 하류 광학기들의 입구, 및/또는 출구에 배치될 수 있다. 하지만, 세기 분포 센서(1046)는 방사선 빔(B)의 경로를 따라 여하한의 위치에 배치될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 언듈레이터(24)를 통해 전자 빔(E)이 따르는 경로는 전자들이 주기적으로 중심축을 가로지르는 사인곡선 및 평면형일 수 있으며, 또는 전자들이 중심축을 중심으로 회전하는 나선형일 수 있다. 일반적으로, 나선형 경로들에 대해, 언듈레이터(24) 내에서의 전자 빔(E)의 기울기는 1/10ρ를 초과하지 않아야 하며, 이때 ρ는 피어스(Pierce) 파라미터이다. 일 실시예에서, 피어스 파라미터는 조향 유닛들(1038a, 1038b 또는 1047, 1048)에 의해 수행되는 조향의 양이 100 μrad 미만일 가능성이 있음을 나타내는 약 0.1 %로 이루어질 수 있다.
상대론적 전자 빔의 굽힘(bending)은 수학식 4에 의해 설명된다:
Figure pct00005
(4)
이때, r은 굽힘 반경이고, e는 전자의 전하이며, B는 자기장이고, w는 빔의 에너지이다. 이로부터, 테슬라 단위의 자기장 강도(B)와 미터 단위의 굽힘 반경(r)의 곱이 대략 MeV 단위의 전자 빔(E)의 에너지(w)를 300으로 나눈 것으로 주어진다는 것을 나타낼 수 있다[즉, B*ρ(T*m)≒E(MeV)/300]. 조향 유닛들이 약 0.1 m의 길이를 갖는 조향 자석을 포함하는 실시예들에 대해, 대략 2*10-4 T의 자기장으로 10 μrad의 굽힘 각도가 달성될 수 있는 한편, 2 mT의 자기장으로 대략 100 μrad의 굽힘 각도가 달성될 수 있다. 이러한 것으로서, 100 μrad 미만의 벤드들을 통해 전자 빔(E)을 조향하는 것이 조향 유닛들(1038a, 1038b 및 1047, 1048) 내에서 빠르게 확립될 수 있는 비교적 작은 자기장들로 달성될 수 있다.
도 37 및 도 38의 구성들에서 도시된 구성들의 특징들은 조합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도 39는 언듈레이터(24)를 제공하기 위해 사용될 수 있고, 모듈들(1051, 1052, 1053) 및 리포커싱 요소들(1054, 1055)을 포함하는 언듈레이터(1050)를 예시한다. 또한, 언듈레이터(1050)는 도 37의 구성의 BPM들(1036, 1037)과 균등한 BPM들(1056, 1057)을 포함한다. 또한, 언듈레이터(1050)는 도 38의 구성의 세기 분포 센서(1046)와 균등한 (1058a, 1058b 부분들을 갖는) 세기 분포 센서(1058)를 포함한다. 또한, 언듈레이터(1050)는 제어 유닛(1061)으로부터 명령들을 수신하도록 배치되는 빔 조향 유닛들(1059, 1060)을 포함한다. 언듈레이터(1050)에서, 제어 유닛(1061)은 BPM들(1056, 1057)로부터 전자 빔(E)의 궤적을 나타내는 신호들을 수신하고 세기 분포 센서(1058)로부터 방사선 빔(B) 내의 EUV 방사선의 분포를 나타내는 신호들을 수신하도록 배치된다. 이 방식으로, 제어 유닛(1061)은 전자 빔(E)의 궤적 및/또는 방사선 빔(B)의 세기 분포에서의 편차들에 따라 [조향 유닛들(1059, 1060)을 이용하여] 전자 빔(E)을 조향할 수 있다.
도 40은 대안적인 실시예에서 언듈레이터(24)를 구현하기 위해 사용될 수 있는 언듈레이터(1070)를 예시한다. 명료함을 위해, 전자 빔 엔벨로프는 도 40에 도시되지 않는다. 언듈레이터(1070)는 3 개의 모듈들(1071, 1072, 1073) 및 2 개의 리포커싱 요소들(1074, 1075)을 포함한다. 모듈(1073)은 평면형 모듈이다. 즉, 모듈(1073) 내에서 전자 빔(E)의 전자들이 따르는 경로는 나선형이기보다는 사인곡선 및 평면형이다. 모듈들(1071, 1072)은 나선형 또는 평면형일 수 있다. 또한, 언듈레이터(1070)는 모듈(1073) 전에 배치되는 제 1 조향 유닛(1076) 및 모듈(1073) 이후에 배치되는 제 2 조향 유닛(1077)을 포함한다. 제어 유닛(1078)이 제 1 및 제 2 조향 유닛들(1076, 1077)과 통신한다.
제어 유닛(1078)은, 능동적으로 및 주기적으로 전자 빔(E)의 궤적을 변경하고 이로 인해 원거리장에서 방사선 빔(B)을 재분배하기 위해 제 1 조향 유닛(1076)에 명령들을 제공하도록 배치된다. 특히, 조향 유닛(1076)은 편향 각도에 걸쳐 전자 빔(E)을 주기적으로 편향시키도록 제어될 수 있다. 그러므로, 언듈레이터(1070)는 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20) 중 상이한 하나들로 분리된 EUV 방사선 빔들(B1, B2, B3)을 제공하기 위해 상이한 및 공간적으로 분리된 궤적들을 따라 방사선 빔(B)을 순차적으로 지향할 수 있다. 도 40에는 단 3 개의 방사선 빔들(B1, B2, B3)만이 도시되지만, 더 많거나 적은 방사선 빔들이 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 각 방사선 빔이 각각의 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)에 제공될 수 있다.
이러한 실시예들에서, 빔 분할 장치(20)는 필요하지 않을 수 있고, 또는 간소화될 수 있다. 예를 들어, 각각의 리소그래피 장치에 각 분리된 방사선 빔들을 제공하기 위해 전자 빔(E)을 편향시킴으로써, 그 다수 리소그래피 장치로의 제공을 위해 단일 방사선 빔을 분할할 필요가 없다. 대안적으로, 1보다 많은 방사선 빔이 제공되지만 분리된 방사선 빔이 각각의 리소그래피 장치에 제공되지 않는 경우, 각각의 방사선 빔은 각각의 리소그래피 장치로의 제공을 위해 빔 분할 장치에 의해 더 적은 빔들로 분할되어야 한다.
다수 방사선 빔들이 언듈레이터(1070)에 의해 제공되는 경우, 각각의 방사선 빔에 각 빔 익스팬더들 또는 각 빔 스플리터들과 같은 각 하류 광학기들이 제공될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 제어 유닛(1078)은 조향 유닛(1076)이 실질적으로 일정한 각속도로 사전설정된 각도에 걸쳐 전자 빔(E)을 주기적으로 스윕하게 할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 전자 빔(E)은 10 μrad, 100 μrad, 또는 1000 μrad의 각도들에 걸쳐 스윕될 수 있지만, 전자 빔(E)은 다른 각도들에 걸쳐 스윕될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
실질적으로 플랫-톱 세기 분포(톱-햇 세기 분포라고도 알려짐)를 갖는 방사선 빔을 생성하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 FEL 하류의 컨디셔닝 광학기들에 의해 달성될 수 있다. 하지만, 전자 빔(E)을 스윕함으로써, 다수의 방출된 펄스들에 걸쳐 평균되는 경우의 결과적인 방사선 빔(B)의 세기 프로파일은 스윕되지 않은 빔에 비해 증가된 발산으로 원거리장에서 실질적으로 플랫-톱 세기 분포를 포함할 수 있다. 그러므로, 각도에 걸쳐 전자 빔(E)을 스윕함으로써 생성되는 방사선 빔(B)이 플랫-톱 분포를 제공하기 위해서 컨디셔닝 광학기들에 의해 컨디셔닝될 필요가 없을 수 있다. 또한, 여전히 방사선 빔(B)의 추가 확대가 하류의 확대 광학기들에 의해 수행될 수 있지만, 여하한의 필요한 확대가 감소될 것이다.
제 2 조향 유닛(1077)은 조향 유닛(25) 및 덤프(26)를 향해 제 1 조향 유닛(1076)에 의해 변경된 전자 빔(E)을 재지향(redirect)하도록 모듈(1073) 이후에 배치된다. 조향 유닛(1076) 및 조향 유닛(1077)은 둘 다 모듈(1073) 내의 자기장 라인들에 수직인 평면에서 전자 빔(E)을 조향한다.
조향 유닛(1076)은 언듈레이터(1070)의 최종 모듈(1073) 전에 배치되지만, 다른 실시예들에서 조향 유닛(1076)은 언듈레이터(1070)의 마지막 모듈이 아닌 모듈[예를 들어, 모듈(1072)] 전에 배치될 수 있다. 하지만, 바람직한 실시예들에서, 조향 유닛(1076)은 언듈레이터의 최종 부분 내에 배치된다. 예를 들어, 조향 유닛은 언듈레이터(1070)의 입구보다 언듈레이터(1070)의 출구에 더 가까운 모듈 전에 배치될 수 있다.
또한, 도 39의 실시예는 도 37 및 도 38의 실시예들과 조합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 전자 빔이 올바른 각도 범위에 걸쳐 스윕될 것을 보장하기 위해, BPM들이 도 39의 구성에 제공될 수 있다. 이와 유사하게, 1 이상의 세기 분포 모듈들이 언듈레이터(1070)와 유사하게 배치되는 언듈레이터에 의해 제공되는 (시간에 걸쳐 평균된) 단일 또는 다수 방사선 빔들의 세기 분포를 모니터링하기 위해 제공될 수 있다.
도 41은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템(LS4)을 나타낸다. 리소그래피 시스템(LS4)은 방사선 소스(SO1) 및 2 개의 리소그래피 장치들(LA1 및 LA2)을 포함한다. 방사선 소스(SO1)는 2 개의 극자외(EUV) 방사선 빔들(B1 및 B2)을 발생시키도록 구성된다. 이 실시예에서, 방사선 소스(SO1)에 의해 발생되는 EUV 방사선 빔들(B1 및 B2) 각각은 광학기들(1116)에 의해 리소그래피 장치들(LA1 및 LA2) 중 상이한 하나로 지향된다. 광학기들(1116)은 방사선 빔들(B1 및 B2)의 단면 영역을 증가시키도록 배치되는 빔 확대 광학기들을 포함할 수 있다.
도 42는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 리소그래피 시스템(LS5)을 나타낸다. 리소그래피 시스템(LS5)은 방사선 소스(SO2) 및 4 개의 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA4)을 포함한다. 방사선 소스(SO2)는 2 개의 EUV 방사선 빔들(B', B")을 발생시키도록 구성된다. 이 실시예에서, 방사선 소스(SO2)에 의해 발생되는 EUV 방사선 빔들(B', B") 각각은 2 개의 브랜치 방사선 빔들로 분할된다. 리소그래피 시스템(LS5)은 방사선 소스(SO2)에 의해 발생되는 방사선 빔들(B', B")의 경로 내에 각각 빔 확대 광학기들(1117a, 1117b) 및 빔 분할 장치(1118a, 1118b)를 포함한다. 도 41 및 도 42의 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA4)은 실질적으로 도 2를 참조하여 앞서 설명된 바와 같을 수 있다.
빔 확대 광학기들(1117a, 1117b)은 방사선 빔들(B', B")의 단면 영역을 증가시키도록 배치된다. 유리하게는, 이는 빔 확대 광학기들(1117a, 1117b) 하류의 (거울들과 같은) 광학 구성요소들에 대한 열 부하를 감소시킨다. 이는 빔 확대 광학기들 하류의 거울들로 하여금 더 적은 냉각을 이용하는 더 낮은 사양으로 이루어지게 하므로, 더 적은 비용으로 구성되게 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이는 하류의 거울들로 하여금 수직 입사에 더 가깝게 할 수 있다. 일단 빔 확대 광학기들(1117a, 1117b)에 의해 확대되면, 방사선 빔(B')이 빔 분할 장치(1118a)에 의해 2 개의 브랜치 방사선 빔들(B1, B2)로 분할되고, 방사선 빔(B")이 빔 분할 장치(1118b)에 의해 2 개의 브랜치 방사선 빔들(B3, B4)로 분할된다. 각각의 빔 분할 장치(1118a, 1118b)는 앞서 설명된 바와 같은 1 이상의 빔 분할 장치를 포함할 수 있다. 빔 확대 광학기들이 모든 실시예들에 제공되지는 않을 수 있으며, 특히 특정 빔 분할 장치들을 이용하면 필요하지 않을 수 있다.
도 41 및 도 42의 방사선 소스들(SO1, SO2)은 복수의 EUV 방사선 빔들을 발생시키고 자유 전자 레이저를 포함하도록 구성된다. 도 3 및 도 4를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 자유 전자 레이저는 다발로 묶인 상대론적 전자 빔을 생성하도록 작동가능한 전자 소스 및 가속기, 및 상대론적 전자들의 다발들이 지향되는 주기적인 자기장을 포함한다. 주기적인 자기장은 언듈레이터에 의해 생성되고, 전자들이 중심축을 중심으로 진동 경로를 따르도록 한다. 자기 구조에 의해 야기되는 가속의 결과로서, 전자들은 일반적으로 중심축의 방향으로 전자기 방사선을 자발적으로 방출한다. 상대론적 전자들은 언듈레이터 내에서 방사선과 상호작용한다. 소정 조건들 하에서, 이 상호작용은 전자들이 함께 마이크로다발들 -언듈레이터 내에서 방사선의 파장에서 변조됨- 로 묶이도록 하고, 중심축을 따르는 방사선의 가간섭성 방출이 자극된다.
전자들이 따르는 경로는 전자들이 주기적으로 중심축을 가로지르는 사인곡선 및 평면형일 수 있으며, 또는 전자들이 중심축을 중심으로 회전하는 나선형일 수 있다. 진동 경로의 타입은 자유 전자 레이저에 의해 방출되는 방사선의 편광에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 전자들이 나선형 경로를 따라 전파하게 하는 자유 전자 레이저는 타원 편광되는 방사선을 방출할 수 있으며, 이는 몇몇 리소그래피 장치들에 의한 기판(W)의 노광에 바람직할 수 있다.
도 43을 참조하면, 언듈레이터(24)의 예시적인 실시예가 도시되며, 이는 4 개의 언듈레이터 모듈들(1131, 1132, 1133, 1134)을 포함한다. 언듈레이터 모듈들(1131, 1132, 1133, 1134)은 전자 빔(E)이 언듈레이터 모듈들 각각을 차례로 통과하여 모듈(1131)에서 시작해서 모듈(1134)에서 끝나도록 직렬로 배치된다. 언듈레이터 모듈들(1131, 1132, 1133, 1134) 각각은 입구 및 출구를 포함한다. 또한, 각각의 모듈(1131, 1132, 1133, 1134)은 주기적인 자기 구조체(1131a, 1132a, 1133a, 1134a)를 포함하며, 이는 주기적인 자기장을 생성하도록 작동가능하고, 그 모듈(1131, 1132, 1133, 1134)의 입구와 출구 사이의 주기적 경로를 따라 전자 소스(21) 및 선형 가속기(22)에 의해 생성되는 상대론적 전자 빔(E)을 안내하도록 배치된다. 결과로서, 각각의 언듈레이터 모듈(1131, 1132, 1133, 1134) 내에서, 전자들은 일반적으로 그 모듈을 통해 이들의 주기적 경로의 중심축의 방향으로 전자기 방사선을 방출한다.
도 43에 나타낸 언듈레이터 모듈들(1131, 1132, 1133, 1134)은 나선형이다[즉, 전자 빔(E)이 각각의 언듈레이터 모듈을 통해 나선형 경로를 따름]. 본 발명의 대안적인 실시예들에서, 언듈레이터 모듈들(1131, 1132, 1133, 1134) 중 일부 또는 전부는 평면형일 수 있고, 언듈레이터 모듈들(1131, 1132, 1133, 1134) 중 일부 또는 전부는 나선형일 수 있다.
전자들이 각각의 언듈레이터 모듈(1131, 1132, 1133, 1134)을 통해 이동함에 따라, 이들은 방사선의 전기장과 상호작용하여, 방사선과 에너지를 교환한다. 일반적으로, 전자들과 방사선 사이에서 교환된 에너지의 양은 조건들이 앞서 수학식 1에서 설명된 바와 같은 공진 조건에 가깝지 않은 한 빠르게 진동할 것이다.
언듈레이터 모듈(1131, 1132, 1133, 1134)의 중심축 주위의 구역이 "우수한 필드 구역"이라고 간주될 수 있다. 우수한 필드 구역은, 언듈레이터 모듈(1131, 1132, 1133, 1134)의 중심축을 따라 주어진 위치에 대해 공간 내의 자기장의 매그니튜드 및 방향이 실질적으로 일정한 중심축 주위의 공간일 수 있다. 우수한 필드 구역 내에서 전파하는 전자 다발은 수학식 1의 공진 조건을 만족시킬 것이므로, 방사선을 증폭시킬 것이다. 또한, 우수한 필드 구역 내에서 전파하는 전자 빔(E)은 보상되지 않은 자기장들로 인한 예기치 않은 큰 방해를 겪지 않아도 된다.
언듈레이터 모듈들(1131, 1132, 1133, 1134) 각각은 허용가능한 초기 궤적들의 범위를 가질 수 있다. 허용가능한 초기 궤적들의 이 범위 내에서의 초기 궤적으로 언듈레이터 모듈(1131, 1132, 1133, 1134)에 들어가는 전자들은 수학식 1의 공진 조건을 만족시키고, 가간섭성 방사선의 방출을 자극하도록 그 언듈레이터 내의 방사선과 상호작용할 수 있다. 대조적으로, 다른 궤적들로 언듈레이터 모듈(1131, 1132, 1133, 1134)에 들어가는 전자들은 가간섭성 방사선의 큰 방출을 자극하지 않을 수 있다.
예를 들어, 일반적으로, 나선형 언듈레이터 모듈들에 대해 전자 빔(E)은 실질적으로 언듈레이터 모듈의 중심축과 정렬되어야 한다. 언듈레이터 모듈의 중심축과 전자 빔(E) 사이의 기울기 또는 각도는 일반적으로 1/10ρ를 초과하지 않아야 하며, 이때 ρ는 피어스 파라미터이다. 그렇지 않으면, 언듈레이터 모듈의 변환 효율성[즉, 그 모듈에서 방사선으로 변환되는 전자 빔(E)의 에너지의 부분]이 원하는 양 아래로 떨어질 수 있다(또는 거의 0으로 떨어질 수 있음). 일 실시예에서, EUV 나선형 언듈레이터 모듈의 피어스 파라미터는 약 0.001일 수 있으며, 이는 언듈레이터 모듈의 중심축에 대한 전자 빔(E)의 기울기가 100 μrad 미만이어야 함을 나타낸다.
평면형 언듈레이터 모듈에 대해, 더 큰 범위의 초기 궤적들이 허용가능할 수 있다. 전자 빔(E)이 평면형 언듈레이터 모듈의 자기장에 실질적으로 수직인 채로 유지되고 평면형 언듈레이터 모듈의 우수한 필드 구역 내에 유지된다면, 방사선의 가간섭성 방출이 자극될 수 있다.
전자 빔(E)의 전자들이 각각의 언듈레이터 모듈(1131, 1132, 1133, 1134) 사이의 드리프트 공간을 통해 이동할 때, 전자들은 주기적 경로를 따르지 않는다. 그러므로, 이 드리프트 공간에서, 전자들은 방사선과 공간적으로 오버랩되지만, 이들은 여하한의 상당한 에너지를 방사선과 교환하지 않고 이에 따라 방사선으로부터 효과적으로 디커플링된다.
다발 전자 빔(E)은 유한한 이미턴스를 가지므로, 다시 포커스되지 않는 한 직경이 증가할 것이다. 그러므로, 언듈레이터(24)는 1 이상의 쌍의 인접한 모듈들(1131, 1132, 1133, 1134) 사이에 전자 빔(E)을 다시 포커스하는 메카니즘을 더 포함한다. 도 43을 참조하면, 언듈레이터(24)는 3 개의 사중극자 자석들(1161, 1162, 1163): 제 1 및 제 2 언듈레이터 모듈들(1131, 1132) 사이의 제 1 사중극자 자석(1161); 제 2 및 제 3 언듈레이터 모듈들(1132, 1133) 사이의 제 2 사중극자 자석(1162); 및 제 3 및 제 4 언듈레이터 모듈들(1133, 1134) 사이의 제 3 사중극자 자석(1163)을 포함한다. 사중극자 자석들(1161, 1162, 1163)은 전자 다발들의 크기를 감소시키고, 언듈레이터(24)의 우수한 필드 구역 내에 전자 빔(E)을 유지한다. 이는 다음 언듈레이터 모듈 내에서의 방사선과 전자들 간의 커플링을 개선하여, 방사선의 방출의 자극을 증가시킨다.
언듈레이터(24)에 들어갈 때 공진 조건을 충족시키는 전자는 이것이 방사선을 방출(또는 흡수)할 때 에너지를 잃을(또는 얻을) 것이므로, 더 이상 공진 조건이 만족되지 않도록 한다. 그러므로, 몇몇 실시예들에서 언듈레이터(24)는 테이퍼링될 수 있다. 즉, 언듈레이터 주기(λu) 및/또는 주기적인 자기장의 진폭이 언듈레이터(24)의 길이를 따라 변화하여, 언듈레이터(24)를 통해 안내될 때 전자들의 다발들을 공진에 또는 이에 가깝게 유지할 수 있다. 테이퍼링은 각각의 언듈레이터 모듈(1131, 1132, 1133, 1134) 내에서, 및/또는 모듈로부터 모듈로 언듈레이터 주기(λu) 및/또는 주기적인 자기장의 진폭을 변화시킴으로써 달성될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 언듈레이터(24) 내의 방사선과 전자들 간의 상호작용은 전자 다발들 내에서의 에너지들의 확산을 생성한다. 언듈레이터(24)의 테이퍼링은 공진에 가깝거나 공진인 전자들의 수를 최대화하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전자 다발들은 피크 에너지에서 최고조에 달하는 에너지 분포를 가질 수 있고, 테이퍼링은 이 피크 에너지를 갖는 전자들을 언듈레이터(24)를 통해 안내될 때 공진에 또는 이에 가깝게 유지하도록 배치될 수 있다. 유리하게는, 언듈레이터(24)의 테이퍼링은 변환 효율성을 상당히 증가시키는 능력을 갖는다. 예를 들어, 테이퍼링된 언듈레이터(24)의 사용은 2 배보다 크게 변환 효율성을 증가시킬 수 있다. 언듈레이터(24)의 테이퍼링은 그 길이를 따라 언듈레이터 파라미터(K)를 감소시킴으로써 달성될 수 있다. 이는 전자들이 공진 조건에 또는 이에 가깝게 있을 것을 보장하도록 전자 다발 에너지에 언듈레이터의 축선을 따라 자기장 강도(B0) 및/또는 언듈레이터 주기(λu)를 매칭시킴으로써 달성될 수 있다. 이 방식으로 공진 조건을 충족시키는 것이 방출되는 방사선의 대역폭을 증가시킨다.
언듈레이터(24)는 복수의 부분들을 포함하고, 각각의 부분은 1 이상의 언듈레이터 모듈을 포함한다. 도 43을 참조하면, 언듈레이터(24)는 2 개의 언듈레이터 섹션들(1151, 1152)을 포함한다. 제 1 언듈레이터 섹션(1151)은 3 개의 언듈레이터 모듈들(1131, 1132, 1133)을 포함하고, 제 2 언듈레이터 섹션(1152)은 하나의 언듈레이터 모듈(1134)을 포함한다. 전자 빔(E)은 복수의 이격된 전자 다발들을 포함하며, 이는 왼쪽으로부터 언듈레이터(24)에 들어가고 왼쪽으로부터 오른쪽으로 이동한다. 전자 빔은 언듈레이터(24) 내에서 금속 파이프를 포함하는 빔 라인 파이프(1153)를 통과한다. 전자 빔 라인 파이프(1153)는 약 5 mm 내지 5 cm의 직경을 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 전자 빔 라인 파이프(1153)는 약 10 mm 내지 20 mm의 직경을 가질 수 있다. 평면형 언듈레이터에 대해, 전자 빔 라인 파이프(1153)는 직사각형 단면을 가질 수 있고, 자기장의 방향으로 약 10 mm 내지 20 mm의 더 짧은 치수를 갖는다.
제 1 전자 다발(1154)이 제 1 언듈레이터 섹션(1151)에 들어가는 것으로 도시된다. 제 2 전자 다발(1155)이 제 1 언듈레이터 섹션(1151)의 끝에 있는 것으로 도시된다. (앞서 설명된 바와 같이) 처음 3 개의 언듈레이터 모듈들(1131, 1132, 1133) 내에서의 방사선과 전자 빔의 상호작용의 결과로서, 제 2 전자 다발은 마이크로-번칭(micro-bunching)을 발달시켰고, 연계된 광자 다발(1156)을 동반한다. 제 1 언듈레이터 섹션(1151)을 나가는 광자 다발들(1156)은 펄스화된 방사선 빔(pulsed radiation beam: B1)을 형성한다.
광자 다발(1156)은 일반적으로 전자 다발(1155)과 오버랩되는 것으로 도시되며, 광자 다발은 (도 43에서 왼쪽으로부터 오른쪽으로) 제 1 언듈레이터 섹션의 중심축(1157)을 따라 증가한다. 통상적으로 광학 유도라고 알려진 현상으로 인해, 광자 다발들은 일반적으로 각각의 언듈레이터 섹션(1151, 1152) 내에서 그들의 각 전자 다발들을 따른다. 광학 유도는 2 개의 효과들의 결과이다. 제 1 효과는 언듈레이터 모듈들(1131, 1132, 1133, 1134) 내에서의 광 증폭으로 인한 것이며, 이는 전류 밀도가 최고인(전자 다발들의 중심 또는 중심 가까이에 있는) 경우에 자유 전자 레이저(FEL)의 이득이 최고이기 때문이다. 이 제 1 효과는 단지 각각의 언듈레이터 모듈(1131, 1132, 1133, 1134) 내에서 광학 유도를 촉진할 것이다. 제 2 효과는 전자 빔(E) 내에서의 광 굴절의 결과이다. 전자 빔의 굴절률의 실수부가 전자 다발들의 중심 또는 중심 가까이에서 최대이기 때문에, 전자 빔(E)은 광섬유와 유사한 방식으로 광을 안내한다.
또한, 언듈레이터(24)는 1 이상의 쌍의 인접한 언듈레이터 섹션들 사이에 배치되는 조향 유닛을 포함한다. 도 43을 참조하면, 언듈레이터(24)는 제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들(1151, 1152) 사이에 배치되는 조향 유닛(1158)을 포함한다. 조향 유닛(1158)은, 제 1 언듈레이터 섹션(1151)을 나가는 방사선 빔(B1)이 전파하는 제 1 언듈레이터 섹션(1151)의 축선(1157)에 대한 각도(1159)로 전자 빔을 구부린다. 제 3 전자 다발(1160)이 조향 유닛(1158) 이후에 도시된다. 방사선 빔(B1)은 제 1 언듈레이터 모듈(1151)의 축선(1157)을 따라 계속해서 전파하는 한편, 전자 다발(1160)은 조향 유닛(1158)의 길이(L) 및 굽힘 각도(1159)에 의존하는 분리 거리(h)만큼 방사선 빔(B1)에 대해 시프트된다.
조향 유닛(1158)은 제 1 언듈레이터 섹션(1151)을 나가는 전자 빔(E)의 궤적을 변경하도록 배치되어, 전자 빔(E)이 제 2 언듈레이터 섹션(1152)에 들어가는 경우에 전자 빔(E)이 적어도 부분적으로 제 1 언듈레이터 섹션(1151)을 나가는 방사선 빔(B1)으로부터 분리되도록 한다. 그러므로, 전자 빔(E)이 제 2 언듈레이터 섹션(1152) 내에서 주기적 경로를 따르지만, 제 1 언듈레이터 섹션(1151)을 나가는 방사선 빔(B1)의 적어도 일부분은 제 2 언듈레이터 섹션(1152)을 통해 전파함에 따라 전자 빔(E)과 공간적으로 오버랩되지 않는다. 결과로서, 전자 빔(E)은 제 2 언듈레이터 섹션(1152)을 통해 전파하는 동안 방사선 빔(B1)의 이 부분과 상호작용하지 않는다. 전자 빔(E)은 제 2 언듈레이터 섹션(1152)을 통해 전파함에 따라 효과적으로 방사선 빔(B1)으로부터 부분적으로 디커플링된다.
분리 거리(h)는 전자 다발(1160)이 광자 다발(1150)로부터 완전히 디커플링되도록 이루어질 수 있으며, 또는 전자 다발(1160)이 광자 다발(1150)과 부분적으로 오버랩되도록 이루어질 수 있다. 전자 및 광자 다발들이 둘 다 약 100 ㎛ 이하의 직경들을 갖기 때문에, 비교적 작은 굽힘 각도들 및 굽힘 필드 길이들로 앞서 발생된 광자 다발로부터의 각각의 전자 다발의 디커플링이 가능하다. 예를 들어, 디커플링이 약 1 m의 굽힘 필드 길이 및 약 100 μrad의 굽힘 각도로 달성될 수 있다.
조향 유닛(1158)에서 전자 빔(E)이 구부러지는 각도(1159)는 제 1 언듈레이터 섹션(1151)을 나가는 EUV 방사선 빔(B1)의 발산을 넘어설 수 있다. 제 1 언듈레이터 섹션(1151)을 나가는 EUV 방사선 빔(B1)의 발산은, 예를 들어 약 100 μrad일 수 있다. 이러한 실시예들에 대해, 원거리장에서 자유 전자 레이저(FEL)는 오버랩되지 않고 독립적으로 컨디셔닝 및 사용될 수 있는 복수의(이 예시에서는 2 개의) EUV 방사선 빔들을 생성할 것이다.
대안적으로 또는 추가적으로, 조향 유닛(1158)에서 전자 빔(E)이 구부러지는 각도(1159)는 EUV 방사선 빔(B1)의 발산보다 작을 수 있다. 이러한 실시예들에 대해, EUV 방사선 빔들은 원거리장에서 적어도 부분적으로 오버랩될 것이며, 이에 따라 언듈레이터는 원하는 세기 분포를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
조향 유닛(1158)은 FEL 공정 동안 전자 다발 내에서 전개되는 에너지 확산으로 인한 수차들을 감소시키도록 배치되는 자석들을 포함할 수 있다. 이들은 고차 자석(higher order magnet)들(예를 들어, 육중극, 팔중극)을 포함할 수 있다.
조향 유닛(1158) 및 제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들(1151, 1152)은, 전자 빔이 제 2 언듈레이터 섹션(1152)의 제 1 언듈레이터 모듈(1134)에 대한 허용가능한 궤적들의 범위 내에서의 초기 궤적으로 제 2 언듈레이터 섹션(1152)의 입구에 들어가도록 배치된다. 그러므로, 전자 빔(E)은 [제 2 방사선 빔(B2)을 생성하는] 가간섭성 방사선의 방출을 자극하도록 제 2 언듈레이터 섹션(1152) 내의 방사선과 상호작용할 것이다. 도 43에 나타낸 실시예에서, 언듈레이터 모듈들(1131, 1132, 1133, 1134)은 나선형이다. 그러므로, 전자 빔(E)이 제 2 언듈레이터 섹션(1152) 내의 제 1 언듈레이터 모듈(1134)에 대한 허용가능한 궤적들의 범위 내에서의 초기 궤적으로 제 2 언듈레이터 섹션(1152)의 입구에 들어갈 것을 보장하기 위해, 제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들(1151, 1152)은 이들의 중심축들이 정렬되지 않도록 배치된다. 이는 전자 빔(E)으로 하여금, 조향 유닛(1158)에 의해 각도(1159)를 통해 구부러짐에도 불구하고 여전히 제 2 언듈레이터 섹션(1152)의 우수한 필드 구역 내에 포함되게 한다. 또한, 제 2 언듈레이터 섹션(1152)은 제 2 언듈레이터 섹션(1152)의 중심축 및 전자 빔(E)의 매칭을 개선하기 위해 제 1 언듈레이터 섹션(1151)의 중심축(1157)의 방향으로(도 43에서 오른쪽으로) 시프트될 수 있다.
조향 유닛(1158)에서 전자 빔(E)이 구부러지는 각도(1159)는, 이러한 구성을 유도하는 방사선 빔들이 모두 전자 빔 라인 파이프(1153) 내에 피팅되도록 충분히 작을 수 있다.
전자 빔 라인 파이프(1153)는 실질적으로 전자 빔(E)이 언듈레이터(24)를 통해 취하는 경로를 따를 수 있는 한편, 여전히 전자 빔(E)으로부터 효과적으로 디커플링되는 방사선 빔(B1)의 부분을 위한 충분한 공간을 허용한다. 유리하게는, 이는 전자 빔(E)으로 하여금 실질적으로 빔 라인 파이프(1153)의 중심에 유지되게 하며, 이로 인해 웨이크필드들로 인한 손실들을 최소화한다. 대안적으로, 빔 라인 파이프(1153)는 제 1 언듈레이터 섹션(1151)의 축선(1157)과 정렬될 수 있다.
언듈레이터(24)를 떠난 후, 2 개의 방사선 빔들(B1, B2)은 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 방출되고, 리소그래피 시스템(LS4, LS5)의 리소그래피 장치들로 공급될 수 있다. 2 개의 방사선 빔들(B1, B2)은 EUV 방사선을 포함한다.
선택적으로, 2 개의 방사선 빔들(B1, B2) 중 하나(또는 그 일부분)는 언듈레이터 섹션들 중 하나, 예를 들어 제 1 전자 부분(1151)의 입구로 안내될 수 있다. 이는 시드 방사선 소스의 역할을 할 수 있으며, 이는 제 1 언듈레이터 섹션(1151) 내에서의 자극 방출에 의해 증폭된다. 이 방식으로 사용되는 방사선 빔은 낮은 파워, 예를 들어 수백 와트 미만을 가질 수 있다. 그러므로, 언듈레이터(24) 출력부에 가까이 배치되는 거울들이 방사선 빔을 안내하는 데 사용될 수 있다.
앞서 설명된 실시예(24)는 2 개의 언듈레이터 섹션들(1151, 1152) 및 단일 조향 유닛(1158)을 포함하지만, 대안적으로 다른 수의 언듈레이터 섹션들 및 조향 유닛들이 사용될 수 있다. 이는 2보다 많은 방사선 빔들이 언듈레이터(24)에 의해 출력되게 한다.
도 44를 참조하면, 언듈레이터(1224)의 대안적인 실시예가 도시되고, 이는 3 개의 언듈레이터 섹션들(1251, 1252, 1253)을 포함한다. 설명의 용이함을 위해, 도 43에 나타낸 몇몇 특징들은 도 44에 도시되지 않는다. 제 1 언듈레이터 섹션(1251)이 2 개의 언듈레이터 모듈들(1231, 1232)을 포함하고; 제 2 언듈레이터 섹션(1252)이 하나의 언듈레이터 모듈(1233)을 포함하며; 제 3 언듈레이터 섹션(1253)이 하나의 언듈레이터 모듈(1234)을 포함한다. 전자 빔(E)은 복수의 이격된 전자 다발들을 포함하며, 이는 왼쪽으로부터 언듈레이터(1224)에 들어가고 왼쪽으로부터 오른쪽으로 이동한다. 전자 빔(E)은 언듈레이터(1224) 내에서 금속 파이프를 포함하는 빔 라인 파이프(1214)를 통과한다. 전자 빔(E)은 빔 라인 파이프(1214)의 중심을 따라 진행하는 궤적(1210)을 따른다.
전자 빔(E)이 제 1 언듈레이터 섹션(1251)을 통해 전파함에 따라, 이는 언듈레이터 모듈들(1231, 1232)에서 방사선과 상호작용하여, 방사선 빔(B1)을 발생시킨다.
조향 유닛(241)이 제 1 언듈레이터 섹션(1251)을 나가는 전자 빔(E)의 궤적을 변경하도록 배치되어, 전자 빔(E)이 제 2 언듈레이터 섹션(1252)에 들어가는 경우에 적어도 부분적으로 제 1 언듈레이터 섹션(1251)을 나가는 방사선 빔(B1)으로부터 디커플링되도록 한다. 결과로서, 전자 빔(E)은 제 2 언듈레이터 섹션(1252) 또는 제 3 언듈레이터 섹션(1253)을 통해 전파하는 동안 제 1 언듈레이터 섹션(1251)을 나가는 방사선 빔(B1)의 적어도 일부분과 상호작용하지 않는다. 제 1 언듈레이터 섹션(1251)을 나가는 방사선 빔(B1)은 자유 전자 레이저에 의해 출력된다.
조향 유닛(241) 및 제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들(1251, 1252)은, 전자 빔(E)이 제 2 언듈레이터 섹션(1252)의 제 1 언듈레이터 모듈(1233)에 대한 허용가능한 궤적들의 범위 내에서의 초기 궤적으로 제 2 언듈레이터 섹션(1252)의 입구에 들어가도록 배치된다. 그러므로, 전자 빔(E)은 [방사선 빔(B2)을 생성하는] 가간섭성 방사선의 방출을 자극하도록 제 2 언듈레이터 섹션(1252)에서 방사선과 상호작용할 것이다. 앞선 실시예를 이용하는 바와 같이, 이는 제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들(1251, 1252)을 이들의 중심축들이 정렬되지 않도록 배치함으로써 달성된다.
조향 유닛(1242)이 제 2 언듈레이터 섹션(1252)을 나가는 전자 빔(E)의 궤적을 변경하도록 배치되어, 전자 빔(E)이 제 3 언듈레이터 섹션(1253)에 들어가는 경우에 적어도 부분적으로 제 2 언듈레이터 섹션(1252)을 나가는 방사선 빔(B2)으로부터 디커플링되도록 한다. 결과로서, 전자 빔(E)은 제 3 언듈레이터 섹션(1253)을 통해 전파하는 동안 제 2 언듈레이터 섹션(1252)을 나가는 방사선 빔(B2)의 적어도 일부분과 상호작용하지 않는다. 제 2 언듈레이터 섹션(1252)을 나가는 방사선 빔(B2)은 자유 전자 레이저에 의해 출력된다.
조향 유닛들(1241, 1242)은 전자 빔(E)의 궤적을 변경하도록 배치되어, 전자 빔(E) 및 방사선 빔들(B1, B2, B3) 각각이 전자 빔 라인 파이프(1214) 내에 수용되고 그 벽들을 가격하지 않도록 한다. 유리하게는, 이는 방사선의 손실 및 전자 빔 라인 파이프(1214)의 가열을 회피한다. 언듈레이터 섹션들(1251, 1252, 1253)이 평면형인 실시예들에 대해, 조향 유닛들(1241, 1242)은 전자 빔(E)의 궤적이 실질적으로 한 평면 내에[언듈레이터(1224)에 의해 발생되는 자기장에 실질적으로 수직임] 유지되도록 배치될 수 있다. 유리하게는, 이는 빔 라인 파이프(1214)로 하여금 상기 평면에 수직인 방향으로 작게 유지되게 하고, 이는 차례로 언듈레이터(1224) 내의 자석들 간의 간격이 작게 유지되게 한다. 언듈레이터 섹션들(1251, 1252, 1253)이 나선형인 실시예들에 대해, 조향 유닛들(1241, 1242)은 각각의 언듈레이터 섹션(1251, 1252, 1253)에서의 전자 빔(E)의 방향들이 실질적으로 원뿔 상에 놓이도록 배치될 수 있다. 유리하게는, 이는 빔 라인 파이프(1214)의 직경으로 하여금 작게 유지되는 한편, 여전히 전자 빔(E) 및 모든 발생되는 방사선 빔들을 수용하게 한다.
조향 유닛(1242) 및 제 2 및 제 3 언듈레이터 섹션들(1252, 1253)은, 전자 빔(E)이 제 3 언듈레이터 섹션(1253) 내의 제 1 언듈레이터 모듈(1234)에 대한 허용가능한 궤적들의 범위 내에서의 초기 궤적으로 제 3 언듈레이터 섹션(1253)의 입구에 들어가도록 배치된다. 그러므로, 전자 빔(E)은 [방사선 빔(B3)을 생성하는] 가간섭성 방사선의 방출을 자극하도록 제 3 언듈레이터 섹션(1253)에서 방사선과 상호작용할 것이다.
도 43 및 도 44를 참조하여 앞서 설명된 것의 대안적인 실시예들에서, 각각의 언듈레이터 섹션은 여하한 수의 언듈레이터 모듈들을 포함할 수 있으며, 일반적으로 상이한 언듈레이터 섹션들은 상이한 수의 언듈레이터 모듈들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제 1 언듈레이터 섹션은 후속한 언듈레이터 모듈들보다 더 많은 언듈레이터 모듈들을 포함할 수 있다.
도 45는 종래의 언듈레이터(즉, 단일 언듈레이터 섹션을 포함한 언듈레이터)를 통해 진행되는 거리(L)의 함수로서 레이저 방사선의 파워의 플롯을 나타낸다. 단일 전자 다발(1400)이 언듈레이터에 들어가고, 자유 전자 레이저 공정이 낮은 파워 구역(1450)에서 잡음과 함께 시작된다. 자유 전자 레이저 공정은 전자 다발이 레이저 파워의 증강을 초래하는 언듈레이터를 통해 진행함에 따라 전자 다발의 마이크로-번칭을 초래한다. 지수적 성장 모드(1451) 동안, 전자(1401)는 적정 마이크로-번칭 상태(moderately micro-bunched state: 1401)로 있다. 마이크로-번칭은 전자 다발들이 완전 마이크로-번칭 상태(fully micro-bunched state: 1402)에 있고 방사선 파워가 포화(1452)에 도달할 때까지 증가한다.
언듈레이터의 각각의 언듈레이터 모듈 내에서, 각각의 다발의 상대론적 전자들이 그 대응하는 광자 다발과 상호작용함에 따라, 방사선 파워는 변화한다. 드리프트 공간들(언듈레이터 모듈들 사이의 구역들) 내에서, 전자들은 주기적 경로를 따르지 않으므로, 방사선으로부터 디커플링된다. 그러므로, 방사선 파워는 도 45에 1460 구역들로 나타낸 이 구역들 내에서 실질적으로 일정하게 유지된다.
방사선의 대부분은 언듈레이터(1462)의 일부분에서 각각의 전자 다발로부터 추출되고, 이때 마이크로-번칭이 완전히 발달된다.
본 발명의 실시예들에서, 광자들 및 연계된 전자 다발들은 2 개의 인접한 언듈레이터 섹션들 사이에서, 예를 들어 이 언듈레이터 섹션들 사이의 드리프트 공간에서 전자 빔(E)을 편향시킴으로써, 분리되거나 부분적으로 분리된다. 마이크로-번칭이 완전히 또는 거의 완전히 발달되는 경우에 전자 빔(E)의 그 연계된 광자 빔으로부터의 이 디커플링 또는 부분적인 디커플링이 발생한다면, 레이징(lasing)은 빠르게 다음 언듈레이터 섹션에서 재개된다. 다음 언듈레이터 섹션에서의 방사선 파워의 증강[도 45에서 플롯(1470)에 의해 예시됨]은 자유 전자 레이저 공정이 잡음으로부터 시작되는 제 1 언듈레이터 섹션에서보다 짧은 거리에 걸쳐 발생한다. 전자 다발들과 연계된 광자들이 부분적으로만 제거되는 경우, 다음 언듈레이터 섹션에서의 방사선 파워의 증강은 훨씬 더 짧은 거리 내에서 발생할 수 있다[도 45에서 플롯(1471)에 의해 예시됨].
도 46을 참조하면, 플롯들(1480, 1481, 1482)이 언듈레이터를 통해 진행되는 거리(L)의 함수로서 본 발명의 일 실시예에 따른 언듈레이터를 이용하여 각각 방출되는 광자 빔들(B1, B2, B3)의 파워를 예시한다. 3 개의 광자 빔들(B1, B2, B3)은 (예를 들어, 도 44에 나타낸 실시예에서와 같은) 3 개의 언듈레이터 섹션들을 포함하는 언듈레이터를 이용하여 방출된다. 플롯(1480)은 제 1 언듈레이터 섹션에서 생성되는 제 1 EUV 방사선 빔(B1)의 파워를 나타내고; 플롯(1481)은 전자 빔(E)의 제 1 구부림 이후 제 2 언듈레이터 섹션에서 생성되는 제 2 EUV 방사선 빔(B2)의 파워를 나타내며; 플롯(1482)은 전자 빔(E)의 제 2 구부림 이후 제 3 언듈레이터 섹션에서 생성되는 제 3 EUV 방사선 빔(B3)의 파워를 나타낸다. 이 예시에서, 전자 빔(E)의 각각의 구부림 이후, 레이징은 새로운 빔(1485, 1486)을 시드하는 앞선 언듈레이터로부터의 방사선 빔의 파워의 일부분으로 다시 시작된다. 즉, 제 1 방사선 빔(B1)의 일부분이 제 2 방사선 빔(B2)을 시드하여 곡선(1481)의 초기 값(1485)을 설정하고; 제 2 방사선 빔(B2)의 일부분이 제 3 방사선 빔(B3)을 시드하여 곡선(1482)의 초기 값(1486)을 설정한다.
도 46에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 언듈레이터에 의해 생성되는 복수의 방사선 빔들 각각은 상이한 파워를 가질 수 있다. 각각의 방사선 빔의 파워는, 각각의 방사선 빔의 매우 작은 부분만이 다음 언듈레이터 섹션을 시드하는 데 사용되기 때문에, 방사선 빔의 광자들이 전자 빔(E)으로부터 분리된 후 크게 변화하지 않는다. 전자 빔(E)의 각각의 구부림 이후 EUV 빔에서 레이징을 시드하고 및/또는 다시 시작하기 위해 상이한 파워의 방사선이 사용될 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 각각의 언듈레이터 섹션 이후, 전자 빔(E)은 그 언듈레이터 섹션에서 발생되는 방사선 빔으로부터 완전히 분리되어, 방사선 빔의 일부분이 다음 언듈레이터 섹션에서 전자 빔(E)과 상호작용하지 않도록 한다. 이러한 실시예들에서는, 각각의 새로운 언듈레이터 섹션에서의 레이징이 잡음으로부터 시작할 수 있다. 하지만, 마이크로다발들이 여전히 존재하기 때문에, 가간섭성 방사선의 증가가 처음 언듈레이터 섹션에서보다 훨씬 더 빠를 수 있다.
언듈레이터(24)의 테이퍼링의 양[즉, 언듈레이터 파라미터(K)가 언듈레이터(24)의 길이를 따라 어떻게 변하는지], 전자 빔의 포커싱(격자 디자인으로도 알려짐) 및 개별적인 언듈레이터 모듈당 자석들의 수 및/또는 길이가 자유 전자 레이저(FEL)의 성능을 맞추도록 조정될 수 있는 언듈레이터(24)의 파라미터들이다. 예를 들어, 테이퍼링 및 포커싱은 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 출력되는 방사선 빔들 각각 또는 일부가 단일 리소그래피 장치 및/또는 또 다른 EUV 소비 디바이스에 공급되기에 충분한 파워를 갖도록 선택될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이들은 하나의 언듈레이터 섹션을 떠나는 사전-마이크로-번칭된 전자 빔들이 다음 언듈레이터 섹션 내의 소정 수의 언듈레이터 모듈들 내에서 리소그래피 장치 툴 또는 EUV를 소비하는 다른 디바이스를 구동하기에 충분한 파워를 갖는 광자 빔들을 발달시키도록 선택될 수 있다. 하나의 언듈레이터 섹션을 떠나는 이 사전-마이크로-번칭된 전자 빔들은 그 부분을 떠나는 방사선 빔의 일부분에 의해 부분적으로 시드될 수 있다. 바람직하게는, 사전-마이크로-번칭된 전자 빔들은 하나 또는 몇 개의 언듈레이터 모듈들 내에서 리소그래피 장치 툴 또는 EUV를 소비하는 다른 디바이스를 구동하기에 충분한 파워를 갖는 광자 빔들을 발달시킬 수 있다.
도 43, 도 44를 참조하여 설명되는 예시적인 실시예들은 2 또는 3 개의 언듈레이터 섹션 및 방사선 빔들을 갖는 언듈레이터들과 관련되지만, 대안적인 실시예들은 더 많은 언듈레이터 섹션들 및 방사선 빔들을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 조향 유닛에 추가하여, 각각의 쌍의 언듈레이터 섹션들 사이의 드리프트 공간이 시딩 광자 다발들 및 전자 다발들 사이에 최적 매칭을 제공하도록 배치되는 위상 조정 유닛들을 포함할 수 있다. 위상 조정 유닛들은, 예를 들어 필드-제어되는 K 값들을 갖는 작은 언듈레이터 모듈들을 포함할 수 있다. 이러한 위상 조정기들은 개별적인 방사선 빔들 중 하나의 파워를 제어하는 데 사용될 수 있다.
여하한의 언듈레이터 섹션 내의 언듈레이터 모듈들의 K-값들은 독립적으로 조정가능할 수 있고, 및/또는 각각의 언듈레이터 모듈 내의 자석들은 독립적으로 조정가능할 수 있다. 이는 복수의 방사선 빔들 각각의 파워에 걸쳐 제어를 제공한다.
조향 유닛들은 전자 빔 시프팅 요소들을 포함할 수 있고, 이는 전자 빔의 전파 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 수백 ㎛까지 전자 빔(E)을 시프트하도록 작동가능할 수 있다. 전자 빔 시프팅 요소들은 조정가능할 수 있다. 이러한 구성은 방사선 빔들 사이의 분리의 각도 및 방사선 빔들과 전자 빔의 오버랩의 독립적인 제어를 제공한다. 전자 빔 시프팅 요소들은 한 쌍의 쌍극자 자석들을 포함할 수 있다.
전자 빔(E)은 조향 유닛에 의해 구부러지기 전에 가로방향으로 확대될 수 있고, 나중에 그 원래 치수들로 다시 가로방향으로 압축될 수 있다. 이는 예를 들어 가간섭성 싱크로트론 방사(Coherent Synchrotron Radiation)로 인한 전자 빔(E)의 다발 이미턴스의 저하를 감소시킬 수 있다. 그러므로, 이러한 실시예들에 대해, 각각의 쌍의 언듈레이터 섹션들 사이의 드리프트 공간은 빔 익스팬더, 조향 유닛 및 빔 압축기를 포함할 수 있다. 대안적으로, 당업자라면 이해하는 바와 같이, 전자 빔(E)은 전자 빔의 가장 큰 국부적 치수에 평행인 방향으로 구부러질 수 있다.
도 47은 방사선 소스(SO3), 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 광학 요소(1520), 빔 전달 시스템(1519) 및 8 개의 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA8)을 포함하는 예시적인 리소그래피 시스템(LS6)을 나타낸다. 방사선 소스(SO3)는 극자외(EUV) 방사선 빔(B)(이는 주 빔이라고 칭해질 수 있음)을 발생시키도록 구성된다. 더 많거나 적은 리소그래피 장치들이 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
빔 전달 시스템(1519)은 빔 분할 광학기들을 포함한다. 빔 분할 광학기들은 주 방사선 빔(B)을 복수의 방사선 빔들(Ba 내지 Bh)(이는 브랜치 빔들이라고 칭해질 수 있음)로 분할하며, 이들 각각은 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA8) 중 상이한 하나로 지향된다.
또한, 빔 전달 시스템(1519)은 빔 확대 광학기들을 포함할 수 있다. 빔 확대 광학기들은 방사선 빔(B)의 단면 영역을 증가시키도록 배치될 수 있다. 이는 빔 확대 광학기들 하류의 거울들에 대한 열 부하를 감소시킨다. 이는 빔 확대 광학기들 하류의 거울들로 하여금 더 적은 냉각을 이용하는 더 낮은 사양으로 이루어지게 하므로, 더 적은 비용으로 구성되게 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이는 하류의 거울들로 하여금 수직 입사에 더 가깝게 할 수 있다.
빔 확대 광학기들은 빔 분할 광학기들의 상류에 배치되어, 주 방사선 빔(B)이 빔 분할 광학기들에 앞서 빔 확대 광학기들을 통과하도록 할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 빔 분할 광학기들이 빔 확대 광학기들의 상류에 배치될 수 있다. 이러한 실시예들에 대해서는, 분리된 빔 확대 광학기들이 각각의 브랜치 방사선 빔(Ba 내지 Bh)을 위해 제공될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 빔 전달 시스템(1519)은 빔 확대 광학기들을 포함하지 않을 수 있다.
방사선 소스(SO3), 제 1 광학 요소(1520), 빔 전달 시스템(1519) 및 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA8)은 모두 외부 환경으로부터 격리될 수 있도록 구성되고 배치될 수 있다. EUV 방사선의 흡수를 최소화하기 위해 방사선 소스(SO3), 제 1 광학 요소(1520), 빔 전달 시스템(1519) 및 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA8)의 적어도 일부분에 진공이 제공될 수 있다. 리소그래피 시스템(LS6)의 상이한 부분들에는 상이한 압력들에서의 진공들(즉, 대기압 아래의 상이한 압력들에 유지됨)이 제공될 수 있다.
리소그래피 장치들(LA1 내지 LA8)은 실질적으로 도 2를 참조하여 앞서 설명된 바와 같을 수 있다.
다음 설명은 자유 전자 레이저를 포함하는 소스, 및 특히 자유 전자 레이저에 의해 발생되는 방사선에 관한 것이다. 자유 전자 레이저가 본 발명에 있어서 필수적이지는 않음을 이해할 것이다. 본 발명의 실시예들은 다른 고파워 방사선 소스들을 통합할 수 있다.
도 47을 참조하면, 주 방사선 빔(B)에 추가하여, 자유 전자 레이저(FEL)의 언듈레이터(24)는 예를 들어 감마 방사선 및 중성자들과 같은 이온화 방사선(R)을 방출한다. 이 추가적인 이온화 방사선(R)은 건강에 유해하기 때문에 바람직하지 않고, 액추에이터들 및 모터들 내의 자석들과 같은 민감한 재료들에 손상을 입힐 수 있다.
그러므로, 리소그래피 시스템(LS6)에는 EUV 방사선 빔(B)의 일부분을 편향시켜 반사된 방사선 빔(B')을 형성하고 추가적인 이온화 방사선(R)은 흡수 또는 투과시키도록 배치되는 반사성의 제 1 광학 요소(1520)가 제공된다. 자유 전자 레이저는 이온화 방사선을 포함하도록 배치되는 벙커 내에 배치될 수 있으며, 제 1 광학 요소(1520)도 벙커 내에 배치될 수 있다. 이 방식으로, EUV 방사선 빔(B)은 언듈레이터(24)의 축선과 정렬되지 않는 벙커 내의 어퍼처를 통하여 빔 전달 시스템(1519)을 향해 지향될 수 있다. 추가적인 이온화 방사선(R)은 일반적으로 언듈레이터(24)의 축선의 방향으로 흡수되거나 계속해서 전파할 것이고, 벙커에 의해 포함될 것이다.
자유 전자 레이저(FEL)에 의해 출력되는 방사선 빔(B)은 실질적으로 원형 단면 및 가우스-형 세기 프로파일을 가질 수 있다. EUV 자유 전자 레이저에 의해 생성되는 방사선 빔(B)은 통상적으로 비교적 작은 에텐듀를 갖는다. 특히, 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 생성되는 EUV 방사선 빔(B)은 레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스 또는 방전 생성 플라즈마(DPP) 소스(이 둘은 종래 기술에서 알려져 있음)에 의해 발생되는 EUV 방사선 빔보다 상당히 더 작은 에텐듀를 갖는다. 예를 들어, 방사선 빔(B)은 500 μrad 미만, 예를 들어 100 μrad 미만의 발산을 가질 수 있다. 방사선 빔(B)은 언듈레이터(24)를 떠날 때, 예를 들어 약 50 ㎛ 내지 100 ㎛의 직경을 가질 수 있다.
8 개의 EUV 리소그래피 장치(LA1 내지 LA8)에 대해 높은 스루풋을 지지하기 위해, 자유 전자 레이저(FEL)의 출력 파워는 약 수십 킬로와트, 예를 들어 약 30 kW일 수 있다. 이러한 파워들에서는, 자유 전자 레이저에 의해 생성되는 방사선 빔(B)의 초기 직경이 매우 작기 때문에, 방사선 빔(B)의 파워 밀도는 상당할 것이다. 또한, 자유 전자 레이저에 의해 생성되는 방사선 빔(B)의 발산이 매우 작기 때문에, 방사선 빔(B)의 파워 밀도는 거리가 증가함에 따라 매우 느리게 감소할 것이다.
그러므로, 제 1 광학 요소(1520)는 자유 전자 레이저(FEL)를 포함하는 벙커 내에 배치되지만, 열적 이유들로 언듈레이터(24)로부터 비교적 멀리 떨어져 있다. 예를 들어, 제 1 광학 요소는 언듈레이터(24)의 출구로부터 약 1520 m에 배치될 수 있다. 약 1550 ㎛의 초기 직경 및 약 50 μrad의 발산을 갖는 방사선 빔에 대해, 언듈레이터로부터 1520 m의 거리에서 방사선 빔의 직경은 약 2 mm이다. 제 1 광학 요소(1520)에 대한 열 부하는, 방사선 빔이 작은 스침 입사 각도, 예를 들어 약 2 도의 스침 입사 각도로 제 1 광학 요소(1520)에 입사하도록 배치함으로써 감소될 수 있다. 이는 더 큰 빔 스폿 영역에 걸쳐 방사선을 확산시킬 것이며, 또한 제 1 광학 요소(1520)의 반사율을 증가시킬 것이다. 30 kW의 파워를 갖는 방사선 빔(B)에 대해, 빔의 에너지의 5 %가 제 1 광학 요소(1520)에 의해 흡수된다고 가정하면, 제 1 광학 요소(1520)는 약 1500 W의 열 부하를 받을 것이다. 1520 m의 거리 및 작은 스침 입사 각도에서, 이 열 부하는 약 1 ㎠의 제 1 광학 요소(1520)의 표면 상의 영역에 걸쳐 확산될 수 있다. 예를 들어, 2 도의 스침 입사 각도로 제 1 광학 요소(1520)에 입사하는 2 mm의 빔 직경을 갖는 원형 방사선 빔에 대해, 열 부하는 0.9 ㎠의 제 1 광학 요소(1520)의 표면 상의 타원 영역에 걸쳐 확산된다.
도 48은 리소그래피 시스템(LS6)의 제 1 광학 요소(1520)를 형성할 수 있는 광학 요소(1550)를 나타낸다. 광학 요소(1550)는 일반적으로 디스크-형인 몸체(1560), 및 빔 스폿 구역(1580)을 형성하기 위해 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방사선 빔(B)을 수용하는 몸체(1560) 상에 제공되는 반사 표면(1570)을 포함한다. 광학 요소(1550)는 방사선 빔(B)이 작은 스침 입사 각도, 예를 들어 약 2 도의 스침 입사 각도로 반사 표면(1570)에 입사하도록 배치된다. 그러므로, 빔 스폿 구역(1580)은 긴 타원 형상이다.
또한, 광학 요소(1550)는 회전축(1590)을 중심으로 몸체(1560)를 회전시키도록 작동가능한 이동 메카니즘(도시되지 않음)을 포함한다. 예를 들어, 디스크-형 몸체(1560)는 회전축(1590)을 따라 연장되는 샤프트를 포함할 수 있다. 샤프트는 1 이상의 베어링, 예를 들어 2 개의 베어링들에 의해 지지될 수 있다. 샤프트는 모터 또는 엔진과 같은 여하한의 적절한 메카니즘에 의해 회전하도록 구동될 수 있다.
회전축(1590)을 따르는, 또는 이에 평행한 방향이 축 방향이라고 칭해질 수 있다. 회전축(1590)으로 또는 이로부터 진행하고, 상기 회전축(1590)에 수직인 방향이 반경 방향이라고 칭해질 수 있다.
반사 표면(1570)은 몸체(1560)의 축방향으로 향하는 표면 상에 배치된다. 이동 메카니즘이 회전축(1590)을 중심으로 몸체(1560)를 회전시킴에 따라, 반사 표면(1570)은 회전하여 빔 스폿 구역(1580)이 반사 표면(1570)에 걸쳐 이동하도록 한다. 빔 스폿 구역(1580)은 반사 표면(1570)에 걸쳐 주기적 경로, 특히 원형 경로를 따른다. 그러므로, 몸체(1560)가 회전함에 따라, 빔 스폿 구역(1580)은 반사 표면(1570)의 환형 구역의 형적을 그릴 것이다.
몇몇 실시예들에서, 반사 표면(1570)은 빔(B)의 확대를 야기하기 위해 굴곡될 수 있다. 예를 들어, 반사 표면은 구의 일부분 또는 토러스(torus)의 일부분을 형성할 수 있다. 아래의 실시예들에서, 반사 표면(1570)의 곡률이 방사선 빔으로부터 몸체(1560)로의 열 전달로부터 발생할 수 있다고 설명된다. 이러한 열 전달에 의해 야기되는 곡률은 반사 표면(1570)이 이러한 열 전달 없이 굴곡되는 경우의 추가적인 곡률일 수 있다.
일반적으로, 2 차원 표면이 상이한 방향들에서 상이하게 굴곡될 수 있다. 다음에서, "상기 표면 상의 주어진 지점에서 주어진 방향으로의 표면의 곡률"은 상기 주어진 방향으로의 벡터와 그 지점에서의 표면의 수직 벡터를 포함하는 평면과 상기 표면의 교선에 의해 형성되는 곡선의 곡률을 의미한다는 것을 이해할 것이다.
방사선 빔(B)의 파워의 일부가 광학 요소(1550)에 의해 흡수되어 반사 표면(1570)을 가열되도록 한다. 이동 메카니즘은 반사 표면(1570)을 이동시켜 빔 스폿 구역(1580)이 반사 표면(1570)에 걸쳐 이동하게 하도록 작동가능하기 때문에, 광학 요소(1550)에 의해 흡수되는 파워가 더 큰 영역에 걸쳐 확산되어 열 부하의 밀도를 감소시킨다. 이는 광학 요소(1550)로 하여금, 동일하거나 유사한 치수의 정적 광학 요소들과 대조적으로, 더 높은 파워 밀도들을 갖는 방사선 빔들을 수용하게 한다.
광학 요소(1550)는 방사선 빔(B)의 에너지의 일부를 흡수하여, 일반적으로 반사 표면(1570)으로부터 축방향으로 연장되는 온도 구배를 야기할 것이다. 열은 반사 표면(1570)으로부터 축방향으로 몸체(1560)를 통해 이 온도 구배를 따라 아래로 흐를 것이다. 축방향 온도 구배의 결과로서, 몸체(1560)의 상이한 부분들이 상이하게 팽창할 것이며, 이는 반사 표면이 볼록하게 되어 반경 방향으로 굴곡되도록 반사 표면(1570)들을 왜곡시킬 것이다.
거리(d)(몸체의 두께)에 의해 분리되는 2 개의 마주하는 표면들을 갖는 몸체에 대해, Q 와트의 열 부하가 표면들 중 하나에 균등하게 적용되고 에지 효과들은 무시한 경우, 두 표면들 간의 온도 차이(ΔT)는 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00006
(5)
이때 A는 열이 적용되는 영역이고, λ는 몸체의 열 전도율이다. 몸체(1560)는, 예를 들어 약 150 Wm-1K-1의 열 전도율을 갖는 실리콘으로부터 형성될 수 있다. 30 kW의 파워를 갖는 방사선 빔(B)에 대해, 빔의 에너지의 5 %가 제 1 광학 요소(1550)에 의해 흡수된다고 가정하면, 제 1 광학 요소(1550)는 약 1500 W의 열 부하를 받을 것이다. 2 mm의 직경 및 2 도의 스침 입사 각도를 갖는 들어오는 방사선 빔(B)에 대해, 빔 스폿 구역(1580)은 2 mm의 단축 길이 및 약 58 mm의 장축 길이를 갖는 타원이다. 그러므로, 타원의 장축이 반경 방향으로 연장되는 경우, 열 부하는 약 58 mm의 반경 크기를 갖는 반사 표면(1570)의 환형 구역에 확산될 것이다. 환형 구역의 내측 반경이 80 mm인 경우, 열 부하가 적용되는 영역은 약 0.04 ㎡일 것이다. 몸체(1560)의 축방향 두께가 1520 mm인 경우, 0.04 ㎡의 영역에 걸친 1500 W의 이 열 부하는 몸체(1560)의 2 개의 맞은편의 축방향으로 향하는 표면들에 걸쳐 약 5 K의 온도 차이를 유도할 것이다.
거리(d)(몸체의 두께)에 의해 분리되는 2 개의 마주하는 표면들을 갖는 몸체에 대해, 두 표면들 사이에 온도 ΔT가 존재하도록 두 마주하는 표면들 중 하나가 균등하게 가열되는 경우, 가열된 표면은 볼록하게 될 것으로, 다음과 같이 주어지는 곡률 반경(R)을 갖는다:
Figure pct00007
(6)
이때, α는 몸체의 열 팽창 계수이다. 실리콘의 열 팽창 계수는 2.5x10-6 K-1이다. 그러므로, 반사 표면(1570)의 곡률 반경(앞선 예시적인 치수들을 이용하고, 5 K의 온도 차이를 가정함)은 약 1600 m일 것이다. 그러므로, 반사 표면(1570)은 f=bR/2로 주어지는 [방사선 빔(B)의 입사 평면에서의] 초점 길이(f)를 갖는 원기둥 렌즈처럼 작용할 것이며, 이때 R은 곡률 반경이고, b는 라디안 단위의 방사선 빔(B)의 스침 입사 각도이다. 1600 m의 곡률 반경 및 0.035 라디안(2 도와 등가임)의 스침 입사 각도에 대해, 초점 길이는 약 28 m일 것이다.
앞선 계산들에서는, 간명함을 위해 방사선 빔으로부터의 열 부하가 반사 표면(1570)의 고정된(환형) 영역에 걸쳐 균일하게 확산된다고 가정되었음을 유의한다. 하지만, 일반적으로, 열 부하는 고정된 영역에 걸쳐 변할 수 있다. 고정된 영역의 여하한의 주어진 부분에 대한 열 부하는 방사선 빔(B)의 세기 분포, 스침 입사 각도, 및 몸체(1560)가 회전함에 따라 반사 표면(1570)에 걸쳐 빔 스폿 구역(1580)이 따르는 경로에 의존한다. 그러므로, 일반적으로, 축방향 온도 구배에 추가하여, 반사 표면(1570)의 고정된 영역 내에서 반경 방향으로 반사 표면(1570)의 평면에서 온도 구배가 존재할 것이다. 결과로서, 반사 표면(1570)은 반사 표면(1570)의 고정된 영역 내의 상이한 반경방향 위치들에서 상이하게 변형될 것이다. 즉, 반사 표면(1570) 상의 주어진 위치에서의 반경 방향으로의 국부적 곡률 반경이 그 주어진 위치의 반경방향 위치의 함수일 것이다. 결과로서, 반사 표면(1570)은 더 이상 원기둥 렌즈로서 작용하지 않을 것이다. 오히려, 반사 표면(1570)의 상이한 부분들이 일반적으로 상이한 초점 길이들을 가질 것이다.
방사선 빔(B)의 열 부하로부터 발생하는 반사 표면(1570)의 곡률은 문제가 될 수 있는데, 이는 특히 반사 표면(1570)의 곡률 반경이 입사하는 열 부하에 의존하기 때문이다.
그러므로, 광학 요소(1550)는 반사 표면(1570)의 곡률을 변경하는 왜곡 메카니즘을 더 포함할 수 있다. 왜곡 메카니즘은 방사선 빔(B)에 의해 야기되는 반사 표면(1570)의 곡률을 적어도 부분적으로 보정하기 위해 반사 표면(1570)의 곡률을 변경하도록 배치될 수 있다.
빔 스폿 구역(1580)이 반사 표면(1570) 상의 주기적 경로를 따르기 때문에, 빔 스폿 구역이 충분히 빠르게 이동한다는 것을 전제하면, 주기적 경로를 따르는 방향으로 방사선 빔(B)에 의해 야기되는 반사 표면(1570)의 곡률은 무시할 수 있다. 즉, 주어진 반경방향 위치에 대해, 세기는 고정된 영역에서 동일하다. 최대 유도 곡률의 방향은 주기적 경로에 수직인 방향, 즉 반경 방향으로 있다. 이러한 곡률이 왜곡 메카니즘을 이용하면 더 간단히 보정된다.
도 49에 나타낸 바와 같이, 몇몇 실시예들에서, 들어오는 방사선 빔(B)은 몸체(1560)의 반사 표면(1570)의 한 측을 거쳐 회전축(1590)을 통과하고, 빔 스폿 구역(1580)에 접근한다. 방사선 빔(B)이 빔 스폿 구역(1580)에 입사할 때, 그 전파 방향은 일반적으로 (국부적) 반경 방향이고[즉, 회전축(1590)에 수직임], 작은 축방향 성분[즉, 회전축(1590)에 평행한 성분]을 갖는다. 축방향 성분의 크기는 방사선 빔(B)의 스침 입사 각도에 의해 결정된다. 유리하게는, 이러한 실시예들에 대해, 열 부하가 적용되는 반사 표면(1570)의 환형 구역(1581)(이의 일부분만이 도 49에 도시됨)의 반경방향 크기가 최대화되는데, 이는 크기가 빔 스폿 구역(1580)의 장축의 길이[이는 방사선 빔(B)의 직경 및 스침 입사 각도에 의존함]에 의해 주어지기 때문이다.
대안적인 실시예들에서, 방사선 빔(B)은 이것이 형성하는 빔 스폿 구역(1580)이 회전축(1590)에 대해 상이한 방위를 갖는 방식으로(즉, 빔 스폿 구역의 장축이 반경 방향으로 연장되지 않거나, 완전히 연장되지 않도록) 반사 표면에 접근할 수 있다. 예를 들어, 도 49를 다시 참조하면, 들어오는 방사선 빔(B)은 회전축(1590) 위로 지나가지 않을 것이며, 방사선 빔(B)이 빔 스폿 구역(1580')에 입사할 때 그 전파 방향은 일반적으로 (국부적) 접선 방향(tangential direction)이고[즉, 회전축(1590) 및 반경 방향 모두에 수직임], 작은 축방향 성분[즉, 회전축(1590)에 평행한 성분]을 갖는다. 이러한 실시예들에 대해, 열 부하가 적용되는 반사 표면(1570)의 환형 구역(1581')(이의 일부분만이 도 49에 도시됨)의 반경방향 크기는 방사선 빔(B)의 직경에 의해 주어진다. 그러므로, 이러한 실시예들은 빔 스폿 구역의 장축이 반경 방향으로 연장되는 것보다 더 작은 열의 확산을 갖는다.
열 팽창으로 인해, 반사 표면(1570)은 환형 리지를 발달시킬 것이다. 이 리지는 빔 스폿 구역(1580)에 대한 것보다 빔 스폿 구역(1580')에 대해 더 가파를 것이다. 빔 스폿 구역의 장축이 접선 방향으로 연장되는 실시예들에 대해, 빔 스폿 구역(1580')은 일반적으로 환형 리지와 정렬된다. 그러므로, 빔 스폿 구역(1580')의 장축을 따라 반사 표면(1570)의 더 적은 높이 변동이 존재할 것이다. 반사된 방사선 빔(B')은 빔 스폿 구역의 단축보다 빔 스폿 구역의 장축을 따르는 높이 변동들에 약간 더 민감할 수 있다. 추가적으로, 들어오는 방사선 빔(B)이 회전축(1590)을 통과하지 않기 때문에, 광학 요소(1550)의 몸체(1560)는 그 축의 양측 모두에서 회전을 위해 지지될 수 있다. 이는, 예를 들어 샤프트로 하여금 방사선 빔(B)을 차단하지 않고 몸체(1560)의 반사 표면(1570) 밖으로 연장되게 한다. 이는, 예를 들어 샤프트로 하여금 몸체(1560)의 양측에서 베어링들에 의해 지지되게 하여, 단일-측 차축 장착에 의해 제공되는 것보다 더 쉽고 더 안정된 구현을 허용할 수 있다.
왜곡 메카니즘은 반사 표면(1570)의 반경방향 곡률을 변경하도록 작동가능할 수 있다. 예를 들어, 왜곡 메카니즘은 몸체의 반경방향 바깥쪽 에지에 일반적으로 축방향인 힘을 적용하도록 작동가능할 수 있다. 왜곡 메카니즘들의 다양한 다른 실시예들이 가능하다. 이제, 도 50 내지 도 55를 참조하여 왜곡 메카니즘들의 몇몇 예시들이 설명된다.
도 50은 도 48 및 도 49의 제 1 광학 요소(1550)를 형성할 수 있는 광학 요소(1600)를 나타낸다. 광학 요소(1550)의 특징들과 동일한 광학 요소(1600)의 특징들은 공통 라벨들을 공유하고, 아래에서 상세히 설명되지 않는다.
샤프트(1611)가 회전축(1590)을 따라 몸체(1560)로부터 축방향으로 연장된다. 샤프트는 1 이상의 베어링(도시되지 않음), 예를 들어 2 개의 베어링들에 의해 지지된다. 이동 메카니즘은 샤프트(1611)를 회전하게 구동하도록 작동가능한 모터(1620)를 포함한다.
광학 요소(1600)에는 왜곡 메카니즘(1601)이 제공되며, 이는 일반적으로 디스크-형인 몸체(1560)로부터 축방향으로 연장되는 복수의 질량체(1630)들을 포함한다. 복수의 질량체(1630)들 각각은 일반적으로 구 형상이다. 대안적인 실시예들에서, 복수의 질량체들은 또 다른 형상을 가질 수 있다. 복수의 질량체(1630)들은 몸체(1560)의 둘레 주위에서 균등하게 분포된다.
이 왜곡 메카니즘(1601)은 이제 설명되는 바와 같이 반사 표면(1570)의 곡률을 변경하기에 적절하다. 몸체(1560)의 회전이 바깥쪽 반경 방향으로 복수의 질량체(1630)들에 작용하는 원심력을 야기한다. 원심력은 몸체(1560)의 반경방향 바깥쪽 에지에 작용하는 모멘트를 발생시켜, 반사 표면(1570)의 반경방향 곡률을 변경한다. 몸체(1560)의 반경방향 바깥쪽 에지에 적용되는 굽힘 모멘트는 몸체(1560)의 회전 속도(rotation rate)의 제곱에 비례한다. 그러므로, 회전 속도를 변경함으로써, 반사 표면(1570)의 왜곡의 수준이 제어될 수 있다. 예를 들어, 회전 속도는 방사선 빔(B)에 의해 적용되는 열 부하에 의존하여 변화될 수 있다.
약 0.04 ㎡의 영역을 갖는 반사 표면(1570)의 환형 구역에 걸쳐 1500 W의 열 부하를 수용하는 약 150 mm의 반경을 갖는 디스크에 대해, 약 0.05 Nm의 토크(torque)가 실질적으로 열 부하에 의해 야기되는 변형을 보정하도록 충분한 굽힘 모멘트를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이는, 예를 들어 약 5 cm만큼 몸체로부터 축방향으로 변위되는 약 1 kg의 총 질량체 및 4 rad/s 또는 0.65 Hz의 회전 속도로 달성될 수 있다.
복수의 질량체(1630)들 각각은 축방향으로 연장된 벽 부분(1632)을 통해 디스크-형 몸체(1560)에 연결된다. 각각의 쌍의 인접한 질량체(1630)들에 대한 축방향으로 연장된 벽 부분(1632)들은 벽 부분(1634)에 의해 연결된다. 각각의 벽 부분(1634)은 아치형이다. 대안적인 실시예들에서, 각각의 쌍의 인접한 질량체(1630)들에 대한 축방향으로 연장된 벽 부분(1632)들은 또 다른 형상을 갖는 벽 부분(1634)에 의해 연결될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 벽 부분들은 포크 아치형 벽 부분(forked arcuate wall section)들일 수 있다. 각각의 쌍의 인접한 질량체(1630)들 사이의 벽 부분(1634)들은 몸체(1560)의 전체 둘레에 걸쳐 모멘트를 분포시킨다. 벽 부분(1634)들의 형상은 몸체(1560)의 전체 둘레에 걸쳐 모멘트의 실질적으로 균등한 분포를 보장하도록 최적화될 수 있다.
제 1 광학 요소(1600)에 의해 채택되는 왜곡 메카니즘(1601)은 반사 표면(1570)의 곡률을 변경하기 위해 단순한 메카니즘을 제공한다. 곡률의 양은 몸체(1560)의 회전 속도를 변화시킴으로써 조정될 수 있다.
또한, 제 1 광학 요소(1600)는 이제 설명되는 바와 같은 냉각 메카니즘을 포함할 수 있다. 예시적인 냉각 메카니즘은, 반사 표면(1570) 맞은편인 몸체(1560)의 축방향으로 향하는 표면에 인접하여 배치되는 정적 냉각 디바이스(1640)를 포함한다. 좁은 갭이 회전하는 몸체(1560)와 정적 냉각 디바이스(1640) 사이에 제공된다. 갭은 액체 금속 층(1642)으로 채워지고, 이는 모세관 힘에 의해 제자리에 유지된다. 금속은 비교적 낮은 온도에서 녹는 가융 합금을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속은 갈륨 및 인듐의 합금을 포함할 수 있고, 이는 75.5 중량%의 갈륨 및 24.5 중량%의 인듐을 함유할 수 있다. 이러한 합금은 15.7 ℃의 녹는점을 갖는다. 정적 냉각 디바이스(1640)에는 예를 들어 물과 같은 유체의 유동을 수용하는 채널(1644)들이 제공되어, 냉각 디바이스(1640)로부터 열을 내보낸다.
이러한 냉각 메카니즘은 회전하는 물 커플링들을 이용하지 않고 회전하는 몸체(1560)의 수냉각을 허용한다. 이는 누수의 위험을 회피하거나, 적어도 상당히 감소시킨다. 열을 전달하기 위한 액체 금속 층의 사용은, 몸체(1560)의 높은 각속도 및 [EUV 방사선 빔(B)에 대해 필요한 경우] 초-고진공 조건들과 양립가능한 견고한 기술이다.
다른 실시예들에서, 주로 복사를 통해 회전하는 몸체(1560)와 정적 냉각 디바이스(1640) 사이에서 열이 전달될 수 있다. 예를 들어, 몸체(1560) 및 정적 냉각 디바이스(1640)의 대향 표면들에 고 방사율 재료의 코팅들이 제공되어, 몸체(1560)에 의한 복사 및 이들 사이의 좁은 갭에 걸친 정적 냉각 디바이스(1640)에 의한 방출된 복사의 흡수를 촉진한다. 갭은 수소와 같은 기체로 채워질 수 있고, 이는 열 전도에 의한 몸체(1560)의 추가적인 냉각을 제공할 수 있다.
도 50a는 도 48 및 도 49의 제 1 광학 요소(1550)를 형성할 수 있는 대안적인 광학 요소(1650)를 나타낸다. 도 50a의 구성에서, 냉각 및 형태 보정의 기능들이 조합된다. 광학 요소(1650)에서, 회전하는 몸체(1560)는 하우징(1651) 내에 제공된다. 회전하는 몸체(1560)의 반사 표면(1570)이 하우징(1651)의 상부면을 형성하여, 회전하는 몸체(1560) 밑에서 하우징 내에 캐비티가 형성되도록 한다.
적어도 하나의 노즐(1652)이 회전하는 몸체(1560) 밑에서 하우징(1651)의 캐비티 내에 제공된다. 노즐(1652)은 파이프(1653)에 의해 냉각 유체의 공급부(도시되지 않음)에 연결되고, 회전하는 몸체(1560)의 후면에 냉각 유체를 분무하도록 배치된다. 회전하는 몸체의 후면과의 접촉 시, 냉각 유체는 하우징 내에서 증발한다. 예를 들어, 1 kW의 냉각 파워를 달성하기 위해, 0.5 mL/s의 액체수가 증발될 수 있다.
증발된 냉각재 증기는 회전하는 몸체(1560)와 하우징(1651) 사이의 계면에서 펌핑되는 무-접촉 시일(1654)을 이용하여 빔 전달 시스템의 진공으로부터 격리된다. 펌프(1655)들이 펌핑 채널로 기체를 펌핑하여, 냉각재 증기의 누출을 방지한다. 도 50a에는 단일 펌핑 채널만이 도시되지만, 시일(1654)은 복수의 펌핑 스테이지들을 포함할 수 있다.
배출기(exhaust: 1656)가 냉각재 증기로 하여금 하우징(1651)을 빠져나가게 한다. 조정가능한 밸브(1657)가 캐비티 내의 압력으로 하여금 조절되게 한다. 예를 들어, 수증기에 대해, 실온에서의 그 압력(약 2.5 kPa)이 회전하는 몸체에 대한 힘을 발생시킬 것이며, 이는 열 부하로 인한 변형의 방향의 반대 방향으로 회전하는 몸체(1560)를 구부리는 경향이 있을 것이다; 밸브(1657)를 조절함으로써, 회전하는 몸체(1560)가 "중립" 형상을 가정하도록 캐비티 내의 압력을 조정할 수 있다. 압력 센서(1658)가 캐비티 내의 압력을 모니터링하기 위해 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 노즐(또는 노즐들)(1652)은 입사하는 열 부하의 공간적 변동을 보정하기 위해, 냉각 파워가 회전하는 몸체(1560) 상의 반경방향 위치에 따라 변하도록 회전하는 몸체(1560)의 후면 상에 냉각재 플럭스(coolant flux)를 발생시킨다. 추가적으로, 회전하는 몸체(1560) 상의 반경방향 위치를 따라 냉각을 변화시킴으로써, 열 변형의 형상이 더 큰 자유도로 조정될 수 있다.
일 실시예에서, 적어도 일부 냉각재는 증발하는 것이 아니라, 오히려 회전하는 몸체의 후면으로부터 방울져 떨어진다. 이 경우, 회전하는 몸체(1560)에 적용되는 열 부하가 높을수록, 냉각재가 더 많이 증발하고, 캐비티 내의 압력이 더 높으며, 회전하는 몸체(1560)에 대한 결과적인 힘이 더 높다. 이 방식으로, 압력의 형상 보정 효과가 더 높은 열 부하에 대해 조정하도록 자기-적응형(self-adapting)으로 이루어질 수 있다.
도 51은 왜곡 메카니즘(1601)을 통합하는 대안적인 광학 요소(1700)를 예시한다. 제 1 광학 요소(1550)들의 특징들과 동일한 광학 요소(1700)의 특징들은 공통 라벨들을 공유하고, 아래에서 상세히 설명되지 않는다.
광학 요소(1700)는, 이것이 반경 방향으로 변화하는 축방향 두께를 갖는 일반적으로 디스크-형인 몸체(1710)를 포함한다는 점에서 도 50의 광학 요소(1600)와 상이하다. 반사 표면(1570)은 일반적으로 평탄하게 유지되고, 축방향 두께의 변동은 반사 표면(1570) 맞은편에 있는 몸체(1710)의 축방향으로 향하는 후면의 형상을 변경함으로써 달성된다. 또한, 광학 요소(1700)는 몸체(1710)의 축방향으로 향하는 후면에 대해 일반적으로 상보적인 형상을 갖는 정적 냉각 디바이스(1740)를 포함한다.
회전축(1590)을 포함하는 평면에서의 몸체(1710)의 단면 형상은, 방사선 빔(B)으로부터 가장 큰 열 부하를 수용하는 반경방향 위치에서 반사 표면(1570)의 최대 반대-굽힘(maximum counter-bending)이 발생하도록 이루어진다. 예를 들어, 앞서 설명된 바와 같이, 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 출력되는 방사선 빔(B)은 실질적으로 원형인 단면 및 가우스-형 세기 프로파일을 가질 수 있다. 작은 스침 입사 각도로 입사하는 경우, 이러한 원형 단면 빔은 긴 타원형 빔 스폿 구역(1580)을 생성할 것이다. 가우스-형 세기 프로파일로 인해, 타원형 빔 스폿 구역(1580)의 중심이 최대 열 부하를 수용할 것이고, 빔 스폿 구역(1580)의 에지들은 최소 열 부하를 수용할 것이다.
가우스-형 방사선 빔(B)으로부터의 예시적인 열 부하가 화살표들(1750)로 나타내어진다. 이러한 열 부하에 대해, 몸체(1710)의 축방향 두께는 빔 스폿 구역(1580)의 중심에 대응하는 반경방향 위치에서 최소이고, 빔 스폿 구역(1580)의 에지들에 대응하는 반경방향 위치들에서 최대이다.
이러한 구성은 상이한 곡률로 하여금, 이 실시예에서는 질량체(1630)들에 작용하는 원심력에 의해 제공되는, 단일의 일반적으로 축방향인 힘의 적용에 의해 상이한 반경방향 위치들에서 왜곡 메카니즘(1601)에 의해 적용되게 한다.
도 52 내지 도 54를 참조하면, 이제 광학 요소(1800)가 설명되고, 이는 도 49 및 도 49의 광학 요소(1550)를 형성할 수 있다. 광학 요소들(1550, 1600, 1700)의 특징들과 동일한 광학 요소(1800)의 특징들은 공통 라벨들을 공유하고, 아래에서 상세히 설명되지 않는다.
광학 요소(1800)에는 일반적으로 디스크-형인 몸체(1560)로부터 축방향으로 연장되는 복수의 부재(1810)들을 포함하는 왜곡 메카니즘(1801)이 제공된다. 복수의 부재(1810)들 각각은 자기 재료로부터 형성되고, 강자성 플레이트의 형태로 이루어질 수 있다. 복수의 부재(1810)들 각각은 외부 자기장의 존재에서만 자화되는 연자성 재료(soft magnetic material)로부터 형성될 수 있다. 이러한 연자성 재료는 예를 들어 영구 자석들에 바람직할 수 있는데, 이는 영구 자석들이 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선(R)에 의해 더 영향을 받을 수 있기 때문이다. 복수의 부재(1810)들은 몸체(1560)의 둘레 주위에 균등하게 분포된다. 또한, 왜곡 메카니즘은 2 개의 전기 코일들(1812, 1814)을 포함한다. 전기 코일들(1812, 1814)은 정지 상태이고, 동심이며, 각각 실질적으로 동일한 축방향 위치에서 회전축(1590)을 중심으로 하는 링을 형성한다. 제 1 전기 코일(1812)이 복수의 부재(1810)들로부터 반경방향 안쪽에 배치되고, 제 2 전기 코일(1814)이 복수의 부재(1810)들로부터 반경방향 바깥쪽에 배치된다. 코일들(1812, 1814) 각각은 다수-스트랜드 도체(multi-strand conductor)를 포함할 수 있다.
전류들은 제 1 및 제 2 코일들(1812, 1814) 주위에서 반대 방향들로 통과한다. 도 53에 나타낸 바와 같이, 2 개의 코일들(1812, 1814)은 복수의 부재(1810)들 부근에 자기장(1816)을 발생시키며, 이는 일반적으로 축방향인 힘을 부재들에 적용할 것이다. 차례로, 이 일반적으로 축방향인 힘은 몸체(1560)의 반경방향 바깥쪽 에지에 전달된다.
그러므로, 몸체(1560)의 반경방향 바깥쪽 에지에 적용되는 일반적으로 축방향인 힘은 전자기적으로 발생된다. 이 일반적으로 축방향인 힘은 디스크 상에 굽힘 모멘트를 발생시켜, 반사 표면(1570)의 곡률을 변경할 것이다. 국부적 굽힘 모멘트가 반경방향 거리에 따라 변할 것이기 때문에, 몸체(1560)의 축방향 두께가 변할 수 있다(도 52에 도시되지 않음). 예를 들어, 축방향 두께는 회전축(1590) 가까이에서 최대이고, 몸체(1560)의 에지를 향해 더 작은 두께로 테이퍼링될 수 있다.
도 54를 참조하면, 2 개의 코일들(1812, 1814)은 거리(D)만큼 반경방향으로 분리된다. 복수의 부재(1810)들 각각은 2 개의 코일들(1812, 1814) 사이에서 중간에 있는 반경방향 위치에 배치된다. 2 개의 코일들(1812, 1814)로부터의 축방향 거리(y)의 함수로서, 이 반경방향 위치에서의 자기장은 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00008
(7)
이때, I는 2 개의 코일들을 통해 흐르는 전류이고, N은 각각의 코일 내의 와인딩(winding)들의 수이며, μ0은 진공의 투자율이고, y는 2 개의 코일들로부터의 축방향 거리이며, D는 2 개의 코일들의 반경방향 간격이다. 여기에서, D 및 y는 전류 루프들 각각의 직경보다 훨씬 더 작다고 가정된다. 최대 필드 구배는 y=D/2에서 발생한다.
이러한 구성은 반사 표면(1570)의 곡률을 변경하기 위해 단순한 메카니즘을 제공한다. 적용되는 곡률의 양은 2 개의 전기 코일들(1812, 1814)을 통하는 전류를 변화시킴으로써 조정될 수 있다.
도 55는 도 48 및 도 49의 광학 요소(1550)를 형성할 수 있는 광학 요소(1900)를 나타낸다. 제 1 광학 요소들(1550, 1600, 1700, 1800)의 특징들과 동일한 광학 요소(1900)의 특징들은 공통 라벨들을 공유하고, 아래에서 상세히 설명되지 않는다.
제 1 광학 요소(1900)는 이제 설명되는 바와 같이 내부 냉각 시스템(501)을 포함한다. 내부 냉각 시스템(501)은 물과 같은 냉각 유체의 유동을 위한 1 이상의 채널(1982)을 포함하고, 이는 유입구(1982a)와 유출구(1982b) 사이에서 연장된다. 1 이상의 채널(1982)은 적어도 부분적으로 반사 표면(1570)이 배치되는 일반적으로 디스크-형인 몸체(1910) 내에 배치된다. 유입구(1982a) 및 유출구(1982b)는, 2 개의 베어링들(1912, 1913)에 의하여 회전을 위해 지지되는 샤프트(1911) 상에 배치된다. 채널들(1982)은 샤프트(1911)를 통해 몸체(1910)로 및 몸체로부터 축방향으로 연장된다.
또한, 내부 냉각 시스템(501)은 샤프트(1911)에 인접한 정지상태 냉각재 공급부(stationary coolant feed: 1984)를 포함한다. 정지상태 냉각재 공급부(1984)에 유입부(1986) 및 유출부(1988)가 제공된다. 냉각수가 유입구(1986)를 통해 정지상태 냉각재 공급부(1984)로 지나간다. 샤프트(1911)가 회전함에 따라, 유입부(1986)는 내부 채널(1982)들의 유입구(1982a)와 주기적으로 정렬되어, 냉각수로 하여금 채널(1982)로 지나가고 회전하는 몸체(1910)를 향해 이동하게 한다. 가열된 물은 다시 몸체(1910)로부터 샤프트(1911) 아래로 지나간다. 샤프트(1911)가 회전함에 따라, 유출부(1988)는 내부 채널(1982)들의 유출구(1982b)와 주기적으로 정렬되어, 가열된 물로 하여금 채널(1982)로부터 유출부(1988)로 지나가게 한다. 대안적인 실시예들에서, 정지상태 냉각재 공급부(1984) 및/또는 샤프트(1911)에는 유입구(1982a) 및 유입부(1986)의 위치에 대응하는 축방향 위치에서의 제 1 원주방향으로 연장된 홈(circumferentially extending groove), 및 유출구(1982b) 및 유c출부(1988)의 위치에 대응하는 축방향 위치에서의 제 2 원주방향으로 연장된 홈이 제공될 수 있다. 제 1 원주방향으로 연장된 홈은 유입구(1982a)로 하여금 유입부(1986)와 연속적으로 유체 연통하게 하고, 제 2 원주방향으로 연장된 홈은 유출구(1982b)로 하여금 유출부(1988)와 연속적으로 유체 연통하게 한다. 이는 내부 냉각 시스템(501)의 효율성을 증가시킬 수 있다.
광학 요소(1900)는 몸체(1910)가 벽(1990)의 한 측에 배치되고 샤프트(1911)가 벽(1990) 내의 어퍼처를 통해 반대 측까지 연장되도록 벽(1990)에 장착된다. 벽에는 진공 시일(1992)이 제공되어, 벽(1990)의 두 측면들로 하여금 상이한 압력들에 유지되게 한다. 예를 들어, 몸체(1910)가 배치되는 벽의 측면은 EUV 방사선 빔(B)에 의해 필요한 대로 높은 진공에 유지될 수 있는 한편, 반대 측면은 대기압에 있을 수 있다.
광학 요소(1900)의 내부 냉각 시스템은 반사 표면(1570)에 매우 가까이에서 냉각을 제공할 수 있으며, 이에 따라 반사 표면(1570)의 열 변형을 최소화할 수 있다. 차례로, 이는 반사 표면(1570)의 열 변형을 보정하는 데 필요한 반대-굽힘의 양을 크게 감소시킬 수 있다.
제 1 광학 요소(1900)에는, 빔 스폿 구역(1580) 부근에서 반사 표면(1570)의 맞은편인 몸체(1910)의 축방향으로 향하는 표면에 열 부하를 적용하도록 배치되는 가열 요소(1960)를 포함하는 왜곡 메카니즘이 제공된다.
적용되는 열 부하는 일반적으로 방사선 빔(B)에 의해 빔 스폿 구역(1580)에 적용되는 열 부하와 유사할 수 있다. 이러한 구성은 몸체(1910)에 걸친 축방향 온도 구배를 효과적으로 감소시키므로, 이 축방향 온도 구배의 결과로서 발생하는 반경 방향으로의 반사 표면의 곡률을 감소시킨다(앞선 수학식 5 및 수학식 6 참조).
대안적으로, 적용되는 열 부하는 일반적으로 방사선 빔(B)에 의해 빔 스폿 구역(1580)에 적용되는 열 부하와 상보적일 수 있다. 제 1 열 부하가 비교적 낮은 구역들에서 제 2 열 부하는 비교적 높은 경우, 및 그 역인 경우, 제 2 열 부하가 일반적으로 제 1 열 부하와 상보적이라는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 방사선 빔(B)에 의해 빔 스폿 구역(1580)에 적용되는 열 부하가 가우스-형인 경우, 가열 요소(1960)에 의해 적용되는 열 부하는 빔 스폿 구역의 에지에서 더 높고 빔 스폿 구역(1580)의 중심을 향해 더 낮을 수 있다. 이러한 구성은 방사선 빔(B)에 의해 반사 표면(1570)의 상이한 부분들에 적용되는 열 부하의 변동을 더 우수하게 보정할 수 있다.
도 56은 리소그래피 시스템(LS6)의 제 1 광학 요소(1520)를 형성할 수 있는 광학 요소(2000)를 나타낸다. 광학 요소(2000)는 일반적으로 디스크-형인 몸체(2010), 및 빔 스폿 구역(2030)을 형성하기 위해 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방사선 빔(B)을 수용하는 몸체(2010) 상에 제공된 반사 표면(2020)을 포함한다.
제 1 광학 요소(2000)는 방사선 빔(B)이 작은 스침 입사 각도, 예를 들어 약 2 도(약 0.035 라디안)의 스침 입사 각도로 반사 표면(2020)에 입사하도록 배치된다. 그러므로, 빔 스폿 구역(2030)은 긴 타원 형상이다. 2 mm의 직경 및 2 도의 스침 입사 각도를 갖는 들어오는 방사선 빔(B)에 대해, 빔 스폿 구역(2030)은 2 mm의 단축 길이 및 약 58 mm의 장축 길이를 갖는 타원이다.
또한, 제 1 광학 요소(2000)는 회전축(2040)을 중심으로 몸체(2010)를 회전시키도록 작동가능한 이동 메카니즘을 포함한다. 이동 메카니즘은 회전축(2040)을 따라 몸체(2010)로부터 연장되는 샤프트(2011), 및 회전축(2040)을 중심으로 샤프트(2011)를 회전시키도록 배치되는 액추에이터(2090)를 포함한다. 샤프트(2011)는 1 이상의 베어링(도시되지 않음), 예를 들어 2 개의 베어링들에 의해 지지될 수 있다. 2 개의 베어링들을 포함하는 실시예들에 대해, 베어링들은 몸체(2010)의 양측에 제공될 수 있다. 액추에이터(2090)는 모터 또는 엔진과 같은 여하한의 적절한 메카니즘을 포함할 수 있다.
반사 표면(2020)은 몸체(2010)의 반경방향으로 향하는 표면 상에 배치된다. 이동 메카니즘이 회전축(2040)을 중심으로 몸체(2010)를 회전시킴에 따라, 반사 표면(2020)은 회전하여 빔 스폿 구역(2030)이 반사 표면(2020)에 걸쳐 이동하도록 한다. 빔 스폿 구역(2030)은 반사 표면(2020)에 걸쳐 주기적 경로를 따르고, 이는 몸체(2010)의 둘레 주위에서 연장된다.
방사선 빔(B)의 파워의 일부가 제 1 광학 요소(2000)에 의해 흡수되어 반사 표면(2020)을 가열되도록 한다. 이동 메카니즘은 반사 표면(2020)을 이동시켜 빔 스폿 구역(2030)이 반사 표면(2020)에 걸쳐 이동하게 하도록 작동가능하기 때문에, 광학 요소(2000)에 의해 흡수되는 파워가 더 큰 영역에 걸쳐 확산되어 열 부하의 밀도를 감소시킨다. 유리하게는, 이는 제 1 광학 요소(2000)로 하여금, 동일하거나 유사한 치수들의 정적 광학 요소들과 대조적으로, 더 높은 파워 밀도들을 갖는 방사선 빔들을 수용하게 한다.
반사 표면(2020)은 몸체(2010)의 반경방향으로 향하는 표면 상에 배치되고, 이는 접선 방향으로 굴곡된다. 그러므로, 방사선 빔의 입사 평면에 수직인 방향으로, 제 1 광학 요소(2000)는 반사되는 방사선 빔(B')이 들어오는 방사선 빔(B)보다 더 발산하도록 방사선 빔의 발산을 증가시킬 것이다. 방사선 빔의 입사 평면에 수직인 방향으로, 반사 표면(2020)은 f=R/(2b)로 주어지는 초점 길이(f)를 가지며, 이때 R은 몸체(2010)의 반경이고, b는 라디안 단위의 방사선 빔(B)의 스침 입사 각도이다. 몸체(2010)가 약 0.25 m의 반경 및 약 1.6 m의 원주를 가질 수 있다. 약 0.25 m의 반경 및 0.035 라디안의 스침 입사 각도를 갖는 몸체(2010)에 대해, 반사 표면(2020)의 초점 길이는 3.6 m이다. 이 곡률은 방사선 빔(B)의 방향에 수직인 접선 방향으로 있다. 형상의 변화 및 방사선 빔의 발산은 빔 전달 시스템(1519) 내의 거울들을 이용하여 비교적 쉽게 보정될 수 있다. 예를 들어, 빔 전달 시스템(1519)은 반사된 빔(B)을, 예를 들어 고정된 치수 및 제한된 발산을 갖는 원형으로 형상화하도록 배치되는 1 이상의 오목 원통형 거울을 포함할 수 있다.
일반적으로 디스크-형인 몸체는 솔리드가 아닐 수 있다. 도 57은 도 56의 광학 요소(2000)를 형성할 수 있는 광학 요소(2100)를 나타낸다. 제 1 광학 요소(2000)의 특징들과 동일한 광학 요소(2100)의 특징들은 공통 라벨들을 공유하고, 아래에서 상세히 설명되지 않는다.
광학 요소(2100)는 제 1 몸체 부분(2112) 및 제 2 몸체 부분(2113)을 포함한다. 제 1 및 제 2 몸체 부분들(2112, 2113)은 일반적으로 디스크-형인 몸체(2110)를 형성한다. 제 1 몸체 부분(2112)은 제 2 몸체 부분(2113)의 반경방향 안쪽에 있다. 제 1 몸체 부분(2112)의 축방향 두께는 제 2 몸체 부분(2113)의 축방향 두께보다 작아서, 일반적으로 디스크-형인 몸체(2110)가 단면에서 스테핑되도록 하고, 몸체(2110)의 각각의 축방향으로 향하는 표면 상에 일반적으로 원형인 블라인드 보어(2114, 2115)가 형성된다.
광학 요소(2100)에는 제 2 몸체 부분(2113)의 반경방향으로 향하는 표면 상에 배치되는 반사 표면(2020)이 제공된다.
또한, 광학 요소(2100)는 이제 설명되는 바와 같은 냉각 메카니즘(2101)을 포함한다. 냉각 메카니즘(2101)은 2 개의 일반적으로 링형인 냉각 디바이스들(2170, 2171)을 포함하고, 이는 각각 몸체(2110)의 각각의 축방향으로 향하는 표면 상에 형성되는 일반적으로 원형인 블라인드 보어들(2114, 2115) 중 상이한 하나에 배치된다. 각각의 냉각 디바이스는 제 2 몸체 부분(2113)의 내측 반경방향으로 향하는 표면에 인접한 외측 반경방향으로 향하는 표면, 및 제 1 몸체 부분(2112)의 축방향으로 향하는 표면에 인접한 축방향으로 향하는 표면을 갖는다. 좁은 갭이 회전하는 몸체(2110)와 각각의 정적 냉각 디바이스(2170, 2171) 사이에 제공된다. 갭은 액체 금속 층(2172)으로 채워지고, 이는 모세관 힘에 의해 제자리에 유지된다. 금속은 비교적 낮은 온도에서 녹는 가융 합금을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속은 갈륨 및 인듐의 합금을 포함할 수 있고, 이는 75.5 중량%의 갈륨 및 24.5 중량%의 인듐을 함유할 수 있다. 이러한 합금은 15.7 ℃의 녹는점을 갖는다. 정적 냉각 디바이스들(2170, 2171)에는 예를 들어 물과 같은 유체의 유동을 수용하는 채널(2174)들이 제공되어, 냉각 디바이스들(2170, 2171)로부터 열을 내보낸다.
이러한 냉각 메카니즘은 회전하는 물 커플링들을 이용하지 않고 회전하는 몸체(2110)의 수냉각을 허용한다. 이는 누수의 위험을 회피하거나, 적어도 상당히 감소시킨다. 열을 전달하기 위한 액체 금속 층의 사용은, 몸체(2110)의 높은 각속도 및 초-고진공 조건들과 양립가능한 알려진 기술이다.
대안적인 실시에들에서, 주로 복사를 통해 회전하는 몸체(2110)와 정적 냉각 디바이스들(2170, 2171) 사이에서 열이 전달될 수 있다. 예를 들어, 몸체(2110) 및 정적 냉각 디바이스들(2170, 2171)의 대향 표면들에 고 방사율 재료의 코팅들이 제공되어, 몸체(2110)에 의한 복사 및 이들 사이의 좁은 갭에 걸친 정적 냉각 디바이스들(2170, 2171)에 의한 방출된 복사의 흡수를 촉진한다. 갭은 수소와 같은 기체로 채워질 수 있고, 이는 몸체(2110)의 추가적인 대류 냉각을 제공할 수 있다.
광학 요소(2100)는 방사선 빔(B)의 에너지의 일부를 흡수하여, 일반적으로 반사 표면(2020)으로부터 반경방향으로 연장되는 온도 구배를 야기할 것이다. 열은 반사 표면(2020)으로부터 반경방향 안쪽으로 몸체(2110)를 통해 이 온도 구배 아래로 흐를 것이다. 반경방향 온도 구배의 결과로서, 몸체(2110)의 반경방향으로 상이한 부분들이 상이하게 팽창할 것이며, 이는 축 방향으로의 반사 표면(2020)의 곡률이 변경되도록 반사 표면(2020)을 왜곡시킬 것이다.
거리(d)(몸체의 두께)에 의해 분리되는 2 개의 마주하는 표면들을 갖는 몸체에 대해, Q 와트의 열 부하가 표면들 중 하나에 적용되고 에지 효과들은 무시한 경우, 두 표면들 간의 온도 차이(ΔT)는 수학식 5에 의해 주어진다. 2 mm의 직경 및 2 도의 스침 입사 각도를 갖는 들어오는 방사선 빔(B)에 대해, 빔 스폿 구역(2030)은 2 mm의 단축 및 약 58 mm의 장축을 갖는 타원이다. 그러므로, 열 부하는 약 58 mm의 폭 및 약 1.6 m의 원주를 갖는 반사 표면(2020)의 스트립, 즉 약 0.09 ㎡의 영역에 확산될 것이다.
거리(d)(몸체의 두께)에 의해 분리되는 2 개의 마주하는 표면들을 갖는 몸체에 대해, 두 표면들 사이에 온도 ΔT가 존재하도록 두 마주하는 표면들 중 하나가 가열되는 경우, 가열된 표면은 볼록하게 될 것이며, 수학식 6에 의해 주어지는 곡률 반경(R)을 갖는다. 축 방향으로의 곡률에 의해 야기되는 초점 길이가 최소 초점 길이, 예를 들어 3.6 m 이상일 것을 요구하는 것이 바람직할 수 있다. 축 방향으로의 이 유도된 곡률은 방사선 빔의 입사 평면 내에 있다는 것을 유의한다. 방사선 빔(B)의 입사 평면에서, 초점 길이는 f=Rb/2로 주어지며, 이때 R은 곡률 반경이고, b는 라디안 단위의 스침 입사 각도이다. 0.035 rad의 스침 입사 각도에 대해, 3.6 m의 최소 초점 길이는 206 m의 최소 허용 곡률 반경에 대응한다. 58 mm의 축방향 치수를 갖는 디스크에 대해, 이는 2 ㎛의 반사 표면(2020)의 에지들의 최대 허용 변형에 대응한다.
이는, 예를 들어 4x10-6 K-1의 열 팽창 계수를 갖는 탄화규소(SiC)와 같은 재료로부터 형성되는 몸체(2110)에 대해 달성가능하다. 예를 들어, 제 2 몸체 부분(2113)이 SiC로부터 형성되고, 10 mm의 (반경방향) 두께를 가지며, 제 2 몸체 부분(2113)에 걸친 반경방향 온도 차이가 약 10 K인 경우, 곡률 반경은 약 1620 m이다.
앞선 계산들에서는, 간명함을 위해 방사선 빔으로부터의 열 부하가 반사 표면(2020)의 고정된 영역에 걸쳐 균일하게 확산된다고 가정되었음을 유의한다. 하지만, 일반적으로, 열 부하는 고정된 영역에 걸쳐 변할 것이다. 고정된 영역의 여하한의 여하한의 주어진 부분에 대한 열 부하는 방사선 빔의 세기 분포, 스침 입사 각도, 및 몸체(2110)가 회전함에 따라 반사 표면(2020)에 걸쳐 빔 스폿 구역(2030)이 따르는 경로에 의존한다. 그러므로, 일반적으로, 반경방향 온도 구배에 추가하여, 축 방향으로 온도 구배가 존재할 것이다. 결과로서, 반사 표면(2020)은 반사 표면(2020)의 상이한 축방향 위치들에서 상이하게 변형될 것이다. 즉, 반사 표면(2020) 상의 주어진 위치에서의 축 방향으로의 국부적 곡률 반경이 그 위치의 축방향 위치의 함수일 것이다. 결과로서, 반사 표면(2020)은 더 이상 축 방향으로 일정한 곡률을 갖는 원기둥 렌즈로서 작용하지 않을 것이다. 오히려, 축 방향으로의 반사 표면(2020) 상의 주어진 위치의 곡률 반경이 그 위치의 축방향 위치에 의존할 것이다. 그러므로, 축 방향에서, 반사 표면(2020)의 상이한 부분들이 일반적으로 상이한 초점 길이들을 가질 것이며, 반사 표면(2020)은 더 이상 원기둥 렌즈로서 작용하지 않을 것이다. 반사 표면(2020)의 이 열적 유도된 곡률은, 실질적으로 변화되지 않은 채로 유지되는 접선 방향으로의 반사 표면(2020)의 고유 곡률(intrinsic curvature)에 수직이라는 것을 유의한다. 반사 표면(2020)의 곡률 반경이 축방향으로 변하는 열적 유도된 곡률에 대한 보정은 간단하지 않다. 그러므로, 광학 요소(2100)의 몸체(2110)는 방사선 빔(B)에 의해 야기되는 반사 표면(720)의 온도 변동을 적어도 부분적으로 감소시키도록 형상화될 수 있다.
반사 표면(2020)에 걸친 축 방향으로의 곡률 반경의 변동은, 반사 표면(2020)의 온도가 일정한 경우에 제거될 수 있다. 그러므로, 광학 요소(2100)의 몸체(2110)는 방사선 빔(B)에 의해 야기되는 반사 표면(720)의 온도 변동을 적어도 부분적으로 감소시키도록 형상화될 수 있다. 예를 들어, 몸체(2110)는 열이 반사 표면(2020)으로부터 멀리 흐름에 따라 열이 따르는 경로의 열 저항이 반사 표면(2020) 상의 상이한 축방향 위치들에 대해 상이하도록 형상화될 수 있다.
예를 들어, 몸체(2110)는 이제 설명되는 바와 같이 반사 표면(720) 아래에 수축부(constriction)를 형성하기 위해 반경 방향에서 안쪽으로 테이퍼링되도록 형상화될 수 있다.
도 58 및 도 59를 참조하면, 몸체(2110)의 2 개의 상이한 지오메트리들에 대해 열적 맵들(2200, 2250)이 도시된다. 각각의 맵(2200, 2250)은 축방향으로(왼쪽으로부터 오른쪽으로) 및 반경방향으로(저부로부터 최상부로) 몸체(2110)의 온도 변동을 나타낸다. 각각의 맵(2200, 2250)의 상부 에지(2201, 2251)가 광학 요소(2100)의 반사 표면(2020)에 대응하고, 각각의 맵(2200, 2250)의 하부 에지(2202, 2252)가 광학 요소(2100)의 회전축(2040)에 대응한다. 2 개의 냉각 디바이스들(2170, 2171)의 위치는 각각의 맵(2200, 2250) 상에서 개략적으로 나타내어진다.
맵들(2200, 2250)은 반사 표면(2020) 상에 1500 W의 열 부하를 축적하는 2-시그마 가우스-형 세기 분포를 갖는 방사선 빔(B)에 기초하여 계산되었다. 일정한 온도를 나타내는 복수의 라인들(2210, 2260)이 각각의 맵(2200, 2250) 상에 각각 도시된다. 각각의 쌍의 인접한 라인들(2210, 2260) 사이의 간격은 0.5 K의 온도 차이에 대응한다. 온도는 각각의 맵(2200, 2250)의 상부 에지(2201, 2251)에서 최고이다. 재료는 알루미늄 또는 실리콘이고, 약 150 Wm-1K-1의 열 전도율을 갖는다. 몸체(2110)의 축방향 면들로부터의 냉각은 5000 Wm-2K-1의 비율이고, 몸체(2110)의 둘레는 1.5 m이다.
도 58의 맵(2200)은 균일한 축방향 두께를 갖는 몸체(2010)에 대응한다. 도 59의 맵(2250)은 반경에 따라 변하는 축방향 두께를 갖는 몸체(2010)에 대응한다. 특히, 반사 표면(2020)으로부터 반경방향 안쪽으로 이동하면, 몸체의 축방향 두께는 초기에 감소하여 수축부(2270)를 형성한 후, 다시 반사 표면(2020)의 축방향 두께까지 증가한다. 반사 표면(2020)의 온도 변동은 균일한 축방향 두께를 갖는 몸체에 대해 1.1 K이고, 수축부(2270)를 갖는 몸체에 대해 0.2 K이다. 그러므로, 수축부(2270)의 제공은 반사 표면(2020) 상의 축 방향으로의 온도 구배를 감소시키며, 결과로서 반사 표면(2020)에 걸친 곡률 반경의 변동이 감소된다.
앞서 설명된 다양한 실시예들은 조합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 제 1 광학 요소(1520)는 (질량체들을 이용하는) 왜곡 메카니즘(1601) 및 (자성을 이용하는) 왜곡 메카니즘(301)의 조합인 왜곡 메카니즘을 포함할 수 있다.
도 47 내지 도 59를 참조하여 설명된 예시적인 실시예들은 하나의 자유 전자 레이저(FEL)를 포함하는 방사선 소스(SO3)를 포함하지만, 방사선 소스는 여하한 수의 자유 전자 레이저(FEL)들을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 방사선 소스가 1보다 많은 자유 전자 레이저(FEL)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 방사선 소스(SO3)는 자유 전자 레이저를 포함하지 않을 수 있고, 예를 들어 레이저 생성 플라즈마(LPP) 또는 방전 생성 플라즈마(DPP) 방사선 소스를 포함할 수 있다.
앞서 설명된 열 부하들 및 이들이 적용되는 영역들은 예시의 방식으로만 설명되며, 본 발명은 앞서 설명된 값들에 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔은 여하한의 파워를 가질 수 있고, 이는 여하한의 스침 입사 각도로 반사 광학 요소 상에 입사할 수 있으며, 빔 스폿 구역은 반사 표면의 여하한의 크기 영역의 형적을 그릴 수 있고, 반사 표면은 여하한의 반사율을 가질 수 있다.
앞서 설명된 제 1 광학 요소(1520)의 실시예들은 중심 회전축을 중심으로 회전하도록 배치되는 일반적으로 디스크-형인 몸체를 포함하지만, 빔 스폿 구역이 주기적 경로를 따라 반사 표면에 걸쳐 이동하도록 하는 반사 표면의 이동이 다른 방식으로 달성될 수 있다.
"축 방향"이라는 용어는 회전축을 따르는, 또는 이에 평행한 방향을 칭한다는 것을 이해할 것이다. "반경 방향"이라는 용어는 회전축을 가로질러 진행하고, 상기 회전축에 수직인 방향을 칭한다는 것을 이해할 것이다. "접선 방향"이라는 용어는 축 방향 및 반경 방향에 수직인 방향을 칭한다는 것을 이해할 것이다.
"축방향으로 향하는 표면"이라는 용어는, 그 법선이 일반적으로 축 방향으로 있는 일반적으로 평탄한 표면을 칭한다는 것을 이해할 것이다. "반경방향으로 향하는 표면"이라는 용어는, 그 법선이 일반적으로 반경 방향으로 있는 일반적으로 굴곡된 표면을 칭한다는 것을 이해할 것이다.
"상기 표면 상의 주어진 지점에서 축 방향으로의 표면의 곡률"은 상기 축 방향으로의 벡터와 그 지점에서의 표면의 법선 벡터를 포함하는 평면과 상기 표면의 교선에 의해 형성되는 곡선의 곡률을 의미한다는 것을 이해할 것이다. 이는 "표면의 축방향 곡률"이라고 칭해질 수 있다. 이와 유사하게, "상기 표면 상의 주어진 지점에서 반경 방향으로의 표면의 곡률"은 상기 반경 방향으로의 벡터와 그 지점에서의 표면의 법선 벡터를 포함하는 평면과 상기 표면의 교선에 의해 형성되는 곡선의 곡률을 의미한다는 것을 이해할 것이다. 이는 "표면의 반경방향 곡률"이라고 칭해질 수 있다.
앞서 설명된 다양한 실시예들의 특징은, 앞서 설명된 바와 같은 다양한 광학 요소들을 포함하는 광학 시스템(40)이 빔 분할 장치(20)로 방사선 빔들(B', B")을 지향하기 위해 사용될 수 있다는 것이며, 빔 분할 장치로부터 방사선 빔들이 리소그래피 장치들 중 1 이상에 제공될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 광학 요소들의 구성들이 FEL 소스로부터 빔 스플리터 또는 직접 리소그래피 장치로 방사선 빔을 지향하고, 및/또는 방사선 빔을 형상화하는 데 사용되는 다른 광학 시스템 구성들, 예를 들어 다른 빔 전달 시스템 구성들이 제공될 수 있다.
일반적으로, 광학 시스템의 광학 요소들은 광학 요소들 상의 탄소의 축적을 방지하거나 감소시키기 위해, 충분히 높은 압력의 수소(예를 들어, 약 1 Pa 압력의 수소) 또는 다른 적절한 기체, 예컨대 헬륨 또는 몇몇 경우들에는 아르곤, 산소 또는 질소가 존재하는 환경에 유지되는 것이 중요하다. 수소는 탄소 증착을 방지하거나 감소시키도록 탄소와 반응할 수 있다. 하지만, FEL 소스의 전자 빔 라인은 초-고진공에서, 예를 들어 약 10-8 Pa의 압력에서 작동하여야 한다. 그러므로, FEL 소스 및 광학 시스템은 광학 시스템과 FEL 소스 사이에 진공의 증가(압력의 감소)를 허용하는 방식으로 분리되어야 한다는 것이 밝혀졌다.
도 1 내지 도 5의 시스템에서, 예를 들어 FEL 소스와 광학 시스템 사이에 적절한 압력 변동을 제공하기 위해 FEL 소스와 광학 시스템(40) 사이에 추가 장치가 제공될 수 있다. 일 실시예에 따른 이러한 추가 장치(2300)의 일 예시가 도 60에 도시된다.
상기 장치(2300)는, FEL 소스의 언듈레이터에 의해 방출되는 방사선 빔이 통과할 수 있는 어퍼처(2316, 2318, 2320, 2322)를 각각 갖는 벽들에 의해 분리된 부분들(2306, 2308, 2310, 2312, 2314)로 나누어지는 긴 튜브(이 경우, 약 50 m 길이)를 포함한다. 장치(2300)는 FEL 소스로부터 방사선 빔을 수용하는 입력 어퍼처(2302) 및 방사선 빔을 출력하는 출력 어퍼처(2304)를 포함하고, 입력 어퍼처(2302) 및 출력 어퍼처(2304)는 챔버들이라고도 칭해지는 부분들(2306, 2308, 2310, 2312, 2314)에 의해 분리된다. 방사선 빔의 직경은 일반적으로 언듈레이터로부터 멀리 이동함에 따라 증가할 것이며, 예를 들어 언듈레이터를 떠날 때 약 100 미크론의 직경을 가질 수 있고, 약 50 m 이후 5 mm 직경을 향해 발산할 수 있다. 그러므로, 챔버들 사이의 어퍼처들(2316, 2318, 2320, 2322)은 도 60의 실시예에서 언듈레이터로부터의 거리에 따라 증가한다. 도 60의 실시예에는 5 개의 부분들 또는 챔버들(2306, 2308, 2310, 2312, 2314)이 제공되지만, 입력 및 출력 어퍼처들 사이에 원하는 압력 변동을 제공하기 위해 대안적인 실시예들에서 여하한의 적절한 수, 크기 및 구성의 부분들 또는 챔버들이 제공될 수 있다.
각각의 챔버(2306, 2308, 2310, 2312, 2314)는 각 펌핑 포트를 포함하고, 각각의 챔버에는 챔버의 펌핑 포트를 통해 챔버를 펌핑하는 각 진공 펌프(2324, 2326, 2328, 2330, 2332)가 제공될 수 있다. 도 60의 장치에서, 챔버들(2308, 2310, 2312, 2314)을 펌핑하는 펌프들(2326, 2328, 2330, 2332)은 터보-분자 펌프(turbo-molecular pump)들이다. 챔버(2306)는 FEL 소스에 인접하고, 이 경우 게터 펌프(getter pump)가 챔버(2306)를 펌핑하는 데 사용된다. 여하한의 적절한 구성 및 타입의 진공 펌프들이, 달성되는 데 필요한 압력들에 의존하여 대안적인 실시예들에서 상이한 챔버들을 펌핑하는 데 사용될 수 있다.
1 x 10-3 Pa 아래의 압력들에서, 수소 분자들의 평균 자유 경로는 10 m보다 크게 된다. 실온에서의 수소의 열속도는 약 vm = 1.8 km/s이다. 이는 도 60의 장치의 경우, EUV 빔에 거의 평행하게 지나가는 수소 분자들이 펌핑되지 않을 수 있고 결국 언듈레이터에서 끝날 수 있다는 것을 의미한다. 이는 도 61에 예시되며, 이는 도 60의 장치의 일부분을 나타내고, 여기에서 분자 "3"이 FEL 소스의 언듈레이터로 탄도처럼(ballistically) 이동함을 알 수 있다. 명료함을 위해, 단일 펌프(2326)만이 도 61에 도시된다.
챔버들 내의 압력이 (도 60의 경우 오른쪽으로부터 왼쪽으로 이동하여) 감소함에 따라, 분자들 간의 충돌의 수는 더 작아지고 분자들의 탄도 거동(ballistic behaviour)이 더 커질(significant) 수 있다.
도 60의 장치의 경우, 출력 어퍼처(2304)에서 약 1 Pa의 압력을 이용하면 챔버 내의 압력(2326)은 약 1 x 10-3 Pa에 도달할 수 있다. 챔버들(2308 및 2310) 사이의 어퍼처(2318)의 영역을 A2 = 4 ㎟라 하고, 입력 어퍼처의 영역을 A1 = 1 ㎠라 하면, 입력 어퍼처(2302)에 대한 어퍼처(2318)로부터의 탄도 기체 스루풋(예를 들어, Pam3/s 단위)이 다음과 같이 취해질 수 있다:
Figure pct00009
(8)
[약 50 m의 입력 어퍼처(2302)와 출력 어퍼처(2304) 사이의 총 거리와 비교하여] 어퍼처(2318)와 입력 어퍼처(2302) 사이의 길이를 30 m라 하면, 입력 어퍼처(2302)에 대한 탄도 기체 스루풋은 단지 약 10-8 Pa의 압력이 FEL 소스의 언듈레이터 내에 유지되어야 하는 경우에 허용가능할 수 있다.
하지만, 어퍼처(2318) 및 다른 챔버-간 어퍼처들의 영역을 증가시키는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 장치(2300)의 길이 및 그 결과 길이(L)를 상당히 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. EUV 빔은 발산하여, 언듈레이터(24)에서 0.1 mm 직경으로 시작하고 50 m 거리에서 예를 들어 5 mm까지 확대된다. 하지만, (도 3 및 도 4에 나타낸) 조향 유닛(25)의 존재로 인해, 예를 들어 언듈레이터로부터 10 m 거리 -이때, EUV 빔은 약 1 mm의 직경을 가짐- 에 입력 어퍼처를 배치하는 것이 더 편리할 수 있다. 가장자리(margin)를 포함하면, 약 2 mm 직경(3 ㎟ 영역)의 어퍼처를 사용할 수 있다. FEL의 몇몇 실시예들에서, EUV 빔의 발산 또는 언듈레이터로부터의 거리는 더 커서, 더 큰 어퍼처 크기를 필요로 할 수 있다. 장치(2300)를 빌딩들(31', 31") 내에 또는 다른 차폐된 영역 내에 유지하는 것이 바람직할 수 있고, 장치(2300)의 길이 감소는 구조 크기(construction size)를 감소시킴에 있어서 상당한 영향을 미칠 수 있다. 하지만, 어퍼처 영역의 증가 및 장치(2300)의 길이의 감소는 FEL 소스에 대한 탄도 기체 스루풋을 증가시키는 것으로 기대될 것이다. 또한, 중간 챔버(2310) 내의 실제 압력은 실제로 정밀하게 제어하고 예측하기가 어렵다. 챔버(2310) 내의 압력이 예를 들어 약 1 x 10-4 Pa인 경우, 약 1 x 10-2 Pa의 압력을 가질 수 있는 다음 챔버(2312)로부터 FEL 소스로 상당한 탄도 기체 이송이 존재할 것이다. FEL 소스로의 증가된 탄도 기체 이송은 FEL 소스의 언듈레이터 내에 허용가능하지 않게 높은 기체 압력을 유도할 수 있다.
도 62는 일 실시예에 따른 장치(2300)의 일부분을 개략적으로 나타낸다. 도 62의 실시예에서, 링-형 양극들(2340a, 2340b, 2340c, 2340d)과 음극들(2342a, 2342b, 2342c, 2342d)의 쌍들의 형태인 전자 소스들이 방사선 빔 경로 주위에서 장치(2300)의 챔버(2308) 내에 제공된다. 음극들 및 양극들은 열이온 방출 장치의 일부분을 형성하고, 이는 열이온 방출을 통해 전자들을 방출하도록 음극들을 가열하는 가열 구성요소들(도시되지 않음), 및 양극들과 음극들 사이에 적절한 전위 차를 공급하고 작동 시 음극들에 의해 방출되는 전자들의 에너지 및 양을 제어하는 파워 및 제어 장치(도시되지 않음)를 포함한다.
도 62의 실시예에서, 음극들은 높은 전류 밀도 및 중-고 진공 조건들에 적절한 LaB6 또는 CeB6 -예를 들어, Electron Microscopy Sciences(RTM)에 의해 판매됨- 로 형성된다. 하지만, 음극들 및 양극들에 대한 여하한의 적절한 재료들이 대안적인 실시예들에서 사용될 수 있다.
명료함을 위해, 장치(2300)의 펌프들, 펌핑 포트들 및 다른 챔버들은 도 62에 도시되지 않는다.
또한, 한 쌍의 자석들(2350, 2352)이 제공되며, 이들은 이온화된 기체 원자들 또는 분자들의 궤적들을 변경하기 위해 어퍼처(2316) 부근에서 챔버(2308)의 구역에 자기장을 적용하도록 작동가능하다.
장치(2300)의 작동 시, 다양한 펌프들(2324, 2326, 2328, 2330, 2332)은 챔버들(2306, 2308, 2310, 2312, 2314) 내에 진공들을 유지하도록 작동되는 한편, FEL 소스는 입력 어퍼처(2302)와 출력 어퍼처(2304) 사이에서 장치(2300)를 통과하는 방사선 빔을 생성하도록 작동된다. 방사선 빔은 이 경우에 4 nm와 25 nm 사이의 파장을 갖는다.
동시에, 전자 소스들은 음극들(2342a, 2342b, 2342c, 2342d)과 양극들(2340a, 2340b, 2340c, 2340d) 사이에서 챔버를 통해 전자들의 흐름을 제공하도록 작동된다.
음극들(2342a, 2342b, 2342c, 2342d)에 의해 방출되는 전자들 중 적어도 일부가 챔버(2308) 내에 존재하는 수소(또는 다른 원자들 또는 분자들)와 상호작용하고 이를 이온화한다. 자석들(2350, 2352)에 의해 적용되는 자기장은 이온들이 방향을 변화시키고 챔버들(2308 및 2306) 사이의 어처퍼 또는 챔버(2308)의 벽을 가격하도록 하며, 이는 볼리스틱 궤적들을 깨고 정규 진공 펌프들, 예를 들어 챔버(2308)의 펌프(2326) 또는 챔버(2306)의 펌프(2324)를 이용한 펌핑을 허용한다. 따라서, 원자들 또는 분자들을 이온화하는 전자 소스 및 자기장의 사용은, 이온화 후 기체 원자들 또는 분자들의 궤적을 변경하여 기체 원자들 또는 분자들의 펌핑을 가능하게 하고 입력 어퍼처(2302) 및 그 결과 언듈레이터로의 기체 원자들 또는 분자들의 탄도 이송을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 자석들(2350, 2352)에 의해 적용되는 자기장의 강도는 챔버들의 크기 및 다른 작동 파라미터들에 기초하여, 이온화된 기체 원자들 또는 분자들의 대부분 또는 전부가 챔버 또는 어퍼처의 벽들에 충돌할 것을 보장하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, v = 1.8 km/s에서의 수소 이온들은 B = 0.1 T의 적용되는 자기장에 대해 반경 곡률 R = mv/(Be) = 0.2 mm를 가질 것이며, B = 0.1 mT의 적용되는 자기장(대략 지구 자기장)에 대해 2300 mm를 가질 것이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 이온화된 기체 원자들 또는 분자들의 볼리스틱 궤적들을 방해하도록 외부 자기장이 적용되지 않고, 그 대신 볼리스틱 궤적들을 방해하고 챔버 또는 어퍼처의 벽들과의 충돌을 야기하기 위해 백그라운드 자기장(예를 들어, 지구 자기장)이 사용된다.
도 62의 실시예 또는 음극 및 양극 구성들을 사용하는 다른 실시예들의 몇몇 변형예들에서, 챔버의 벽들은 챔버의 중심에서 전자 밀도를 증가시키고 이로 인해 기체 원자들 또는 분자들과 전자들 간의 충돌 가능성을 증가시키기 위해 음극들보다 낮은 전위로 설정된다.
한 쌍의 자석들(2350, 2352)이 도 61의 실시예에서 이온화된 원자들 또는 분자들, 이 경우에는 이온화된 수소 분자들의 궤적들을 변경하기 위해 사용된다. 대안적인 실시예들에서, 자기장보다는 전기장이 이온화된 원자들 또는 분자들의 궤적들을 변경하는 데 사용될 수 있다. 전기장을 적용시키는 여하한의 적절한 구성이 사용될 수 있다. 예를 들어, 적절한 전위가 챔버(2306), 챔버(2308)의 벽에, 또는 챔버들(2308, 2306) 사이의 어퍼처의 벽에, 또는 챔버 또는 어퍼처 안이나 부근에 위치된 장치의 추가 구성요소에 적용되어, 이온화된 원자들 또는 분자들을 끌어당기거나 밀어낼 수 있다.
도 62의 실시예에서, 전자 소스는 전자들에 원하는 에너지 또는 에너지들의 범위를 제공하는 방식으로 작동된다. 전자들의 이온화 상호작용 단면은 이들의 에너지들에 의존하며, 이에 따라 전자 에너지들의 적절한 제어에 의해 수소 분자들(또는 실제로 다른 원자들 또는 분자들)의 이온화가 발생할 확률이 증가될 수 있다. 수소 분자들과의 전자 충돌을 위한 상호작용 단면들의 변동은 "Cross Sections and Related Data for Electron Collisions with Hydrogen Molecules and Molecular Ions"(H.Tawara 외, J.Phys.Chem.Ref.Data, Vol.19, No.3, 1990)에서 설명되며, 그 논문에서 제공되는 데이터로부터, 예를 들어 그 논문의 도 2의 플롯에 기초하여 적절한 전자 에너지들이 선택될 수 있다. 논문에 따르면, 수소 분자들의 이온화를 위한 충돌 단면은 100 eV 전자 에너지에서 약 σ = 1 x 10-20 ㎡이다. 탄도 수소 분자들이 전자들과 상호작용할 수 있는 경로 길이가 X인 경우, 전류 밀도는 다음을 만족하여야 한다:
Figure pct00010
(9)
X = 5 m 및 e = 1.6 x 10-19 C를 가정한다. 이는 실제로 관리가능한 전류 밀도인 것으로 보인다.
도 62의 실시예의 몇몇 작동 모드들에서, 전자 소스는 (충돌이 없는 경우, 또는 이들이 충돌할 때까지의) 전자들이, 입력 어퍼처(2302)로 이르게 하는 볼리스틱 궤적을 갖는 수소 분자들이 존재할 가능성이 가장 큰 챔버의 구역들을 통과하는 경우에 원하는 값의 운동 에너지, 예를 들어 20 eV 내지 2400 eV, 선택적으로 60 eV 내지 100 eV, 더 선택적으로는 약 80 eV를 갖도록 제어된다. 예를 들어, 전자 소스는 전자들이 챔버(2308)의 중심을 통과하는 경우에 원하는 값의 운동 에너지를 갖도록 제어될 수 있다.
여하한의 적절한 구성의 양극들 및 음극들이 전자 소스를 형성하도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 62의 실시예의 변형예에서, 각각의 양극 및 음극 쌍은 원하는 운동 에너지 또는 운동 에너지들의 범위를 갖도록 전자들을 가속하기 위해 가속화 양극으로서 작용하고 음극 가까이에 위치되는, 예를 들어 메시(mesh) 또는 그리드(grid) 형태의 추가 양극(도 62에 도시되지 않음)을 포함한다. 각각의 쌍의 다른 양극(2340a, 2340b, 2340c, 2340d)은 챔버(2308)를 통과한 후의 전자들을 수집하는 수집 전극(collecting electrode)으로서 작용한다. 추가 양극의 사용은, 몇몇 구성들에서 추가 양극과 양극 사이의 이동 동안 전자들의 운동 에너지의 변동을 감소시킬 수 있고, 몇몇 구성들에서는 그 이동 동안 운동 에너지들을 원하는 범위 내에 유지가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 여하한의 알려진 열이온, 열 음극, 전계 방출, 또는 다른 기술들에 기초하여, 여하한의 다른 적절한 전자 소스 구성이 사용될 수 있다.
챔버 내의 수소 분자들과 전자들 중 1 이상 사이의 충돌 확률을 증가시키기 위해, 몇몇 실시예들에서, 적어도 입력 어퍼처(2302)로 이끄는 볼리스틱 궤적을 따르는 수소 분자들이 존재할 가능성이 가장 클 수 있는 챔버의 부분을 통해 전자들이 따르는 경로의 길이를 증가시키는 조치가 취해진다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 적용되는 전기 또는 자기장이 챔버 내의 전자들의 궤적들을 변경하기 위해 사용된다. 이러한 일 실시예에 따른 전자 소스 및 자기장 구성의 일 예시가 도 63에 개략적으로 도시된다.
도 63은 장치(2300)의 챔버, 예를 들어 챔버(2308)의 일부분의 단면도이며, 링형 음극들 중 하나(2342a) 및 링형 양극들 중 연계된 하나(2340a)를 나타낸다. 음극(2342a) 및 양극(2340a)은 둘 다 챔버(2308)의 어퍼처들(2316, 2318)과 정렬되는 어퍼처를 포함하여, FEL 소스로부터의 방사선 빔의 통과를 허용한다는 것을 알 수 있다. 이 실시예에서, 다공판 또는 메시의 형태인 추가 가속화 양극(2360)이 음극 구성의 일부로서 제공된다. 또한, 자석 코일 구성(magnet coil arrangement: 2362)이 제공되며, 이는 작동 시 음극(2342a)으로부터의 전자들이 통과하는 챔버의 부분에 자기장을 적용하기 위해 사용된다. 이 경우에 자석 코일 구성은, 그 평면이 FEL 소스로부터의 방사선 빔의 경로에 수직인 자석 코일을 포함한다. 자석 코일 구성(2362)에 의해 적용되는 자기장은 전자들이 하나의 전극에 대해 도 63에 개략적으로 예시된 바와 같이 음극 구성부와 양극(2340a) 사이에서 적어도 부분적으로 나선인 경로를 따르도록 하고, 이로 인해 전류 밀도 및 전자들과 수소 분자들 간의 충돌 가능성들을 증가시킨다.
여하한의 다른 적절한 구성의 양극들 및 음극들, 및 음극들에 의해 방출되는 전자들의 궤적을 변경하는 자기장 또는 전기장이 여하한의 원하는 경로들을 따르도록 전자들의 궤적을 변경하기 위해 대안적인 실시예들에서 제공될 수 있다. 이러한 대안적인 일 실시예가 도 64에 개략적으로 예시되며, 이는 장치(2300)의 챔버, 예를 들어 챔버(2308)의 일부분의 단면도를 제공하고, 각각 FEL 소스에 의해 제공되는 방사선 빔이 따르는 경로 위와 아래에서 정렬된 평면 음극(2370) 및 연계된 평면 양극(2372)을 나타낸다. 이 경우, 음극(2372)으로부터 양극(2370)으로 지나가는 전자들이 적어도 부분적으로 나선인 경로를 따르도록 하기 위해 평면 음극(2370)과 양극(2372) 사이에 자기장을 적용하는 자석 코일 구성(도 64에 도시되지 않음)이 제공된다.
또 다른 대안적인 실시예가 도 65에 개략적으로 도시되며, 이는 장치(2300)의 챔버, 예를 들어 챔버(2308)의 일부분의 단면도를 제공하고, FEL 소스로부터의 방사선 빔의 통과를 허용하도록 챔버(2308)의 어퍼처들(2318, 2320)과 정렬되는 어퍼처를 포함하는 링형 음극(2380) 및 양극(2384)을 나타낸다. 이 실시예에서, 음극 구성부의 일부로서 다공판 또는 메시의 형태인 추가 가속화 양극(2382)이 제공된다. 양극(2384)은 챔버(2310)의 벽을 따라 정렬되고 음극에 수직으로 배치되는 평면 양극이다. 이 경우, 자기 코일 구성(도시되지 않음)은 방사선 빔 경로에 수직인 자기장을 적용하고, 전자들이 양극(2382)으로 이동함에 따라 적어도 부분적으로 나선인 경로를 따르도록 한다.
도 63 내지 도 65의 실시예들에서, 전자석의 형태인 자기장 소스가 전자들의 궤적을 변경하는 데 사용될 수 있고, 자기장 소스는 이온화된 수소 분자들 또는 다른 기체 원자들 또는 분자들의 궤적들을 변경하는 데 사용되는 자석들(2350, 2352)로부터 분리된다. 대안적인 실시예들에서, 단일 자석, 예를 들어 단일 자석 코일 구성이 전자들의 궤적을 변경하고 이온화된 수소 분자들의 궤적을 변경하기 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 이온화된 기체 원자들 또는 분자들의 궤적들을 변경하기 위해 추가적인 자기장 소스는 작동되지 않고, 그 대신 백그라운드 자기장(예를 들어, 지구 자기장)이 이온화된 기체 원자들 또는 분자들의 궤적들을 필요한 정도로 변경하기에 충분하다.
도 62 내지 도 65의 실시예들에서, 전자들 및 이온화된 원자들 또는 분자들(특히, 이온화된 수소 분자들) 모두의 궤적들을 변경하기 위한 자기장들의 사용이 설명되었다. 대안적인 실시예들에서, 자기장들 대신에 또는 자기장들뿐 아니라, 전기장들이 전자들 및 이온화된 원자들 또는 분자들 중 어느 하나 또는 둘 모두의 궤적들을 변경하는 데 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에서의 전기장들은 여하한의 적절한 구성요소들, 예를 들어 여하한의 적절한 전기장 소스를 이용하여 제공될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 전기장은 챔버들 중 하나의 벽 또는 챔버들 사이의 통로에, 또는 챔버들 사이의 어퍼처들 또는 챔버들 중 1 이상 부근 또는 그 안의 장치의 몇몇 다른 구성요소에 적절한 전위를 적용함으로써 제공될 수 있다.
도 62 내지 도 65에 관하여 설명된 실시예들은 음극 및 양극 구성들을 사용하여 열이온 방출에 의해 전자들을 발생시킨다. 수소 또는 다른 원자들 또는 분자들을 이온화하는 전자들 또는 다른 입자들 또는 방사선을 발생시키는 여하한의 다른 적절한 구성들이 대안적인 실시예들에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 네온, 아르곤, 크립톤, 또는 크세논과 같은 비교적 무거운 영족 기체가 챔버 내에 주입된다. EUV에 대한 크세논의 흡수 단면은 수소보다 약 500 배 더 크며, 이는 EUV 방사선의 존재로 인해 영구적 이온화 상태(permanently ionized state)에 있을 것이다. 또한, EUV 이온화는 수소 기체의 이온화를 위한 최적 에너지에 가까운 88 eV에서 전자들을 산출할 것이다. 일 실시예에서, 듀오플라즈마트론과 같은 이온 소스가 약 100 eV의 이온 에너지들을 갖는 광자 빔을 발생시키는 데 사용된다. 이 광자들은, 예를 들어 0.1 테슬라의 자기장에서 포획될 수 있으며, 다중 수소 원자들을 이온화하기에 충분한 에너지를 갖는다.
도 66은 대안적인 실시예에 따른 챔버들(2308 및 2310) 내에서 수소 또는 다른 원자들 또는 분자들을 이온화하는 전자 빔을 발생시키는 구성을 나타낸다. 이 경우, 전자들의 콜리메이트 빔(collimated beam)을 생성하는 음극을 포함한 전자총 구성(2400)이 챔버(2308) 내에 제공되고, 챔버(2308), 챔버(2310) 또는 이들 사이의 어퍼처 내에서 수소 또는 다른 원자들 또는 분자들을 이온화하기 위해 챔버(2308) 내에서 양극(2402)으로 전자들의 콜리메이트 빔을 지향하도록 배치된다.
도 67은 또 다른 대안적인 실시예에 따라 챔버(2308) 내에서 수소 또는 다른 원자들 또는 분자들을 이온화하는 전자 빔을 발생시키는 대안적인 구성을 나타낸다. 이 경우, 굽힘 자석들(bending magnets: 2410, 2412, 2414, 2416) 및 선형 가속기(LINAC: 2418)의 구성이 챔버(2308) 내에서 수소 또는 다른 원자들 또는 분자들을 이온화하기 위해 적절한 에너지의 전자들의 재순환 빔을 제공하도록 배치된다.
도 62 내지 도 67에 관하여 설명된 실시예들에서, 수소 또는 다른 원자들 또는 분자들, 예를 들어 산소, 아르곤 또는 질소를 이온화하는 전자들을 생성하는 양극 또는 음극 구성들 또는 다른 구성들이 장치(2300) 내에 제공된다. 장치(2300)는 앞서 입력 어퍼처(2302)와 출력 어퍼처(2304) 사이에 약 50 m의 길이를 갖는 것으로 설명된다. 하지만, 입력 어퍼처(2302)로의 수소 분자들의 탄도 통과를 감소시키기 위해 이온화 전자들을 이용함으로써, 몇몇 실시예들에서 장치(2300)의 길이는 감소될 수 있는 한편, 여전히 빔 전달 시스템 및 FEL 레이저의 언듈레이터에서 작동 시 원하는 압력 레벨들(예를 들어, 언듈레이터에서 약 10-8 Pa 및 빔전달 시스템 또는 다른 광학 시스템에서 약 1 Pa)을 유지할 수 있다. 예를 들어, 도 62 내지 도 67의 실시예들의 변형예들에서, 입력 어퍼처(2302)와 출력 어퍼처(2304) 간의 거리는 약 10 m 내지 20 m로 감소된다.
또 다른 감소된 길이의 실시예가 도 68에 개략적으로 예시되며, 이때 입력 어퍼처와 어퍼처 사이의 장치의 길이는 약 10 m로 감소된다. 이 실시예에서, 도 62의 실시예 또는 다른 실시예들의 양극 및 음극 구성, 및 연계된 자기 또는 전기장 소스(실시예의 몇몇 변형예들에서 생략됨)는 챔버(2306') 내에 위치된다. 챔버(2306')는 약 7 m의 길이를 갖고, 챔버(2308')는 약 1 m의 길이를 가지며, 챔버(2310')는 약 2 m의 길이를 갖는다.
도 68의 실시예에서, 펌프들(2324, 2326 및 2328)은 약 100 리터/초로 펌핑한다. 어퍼처들(2302, 2316, 2318)은 각각 50 mm의 길이 및 3 mm의 직경을 갖고, 어퍼처(2304)는 5 mm의 길이 및 3 mm의 직경을 가지며, 챔버들(2306', 2308' 및 2310')은 100 mm의 직경을 갖는다. 이 구성을 이용하면, 챔버(2310')는 1 x 10-2 Pa의 압력인 것으로 기대될 수 있고, 1 m의 수소 분자들에 대한 평균 자유 경로를 갖는다. 챔버(2310')의 길이(2 m)를 이용하면, 어퍼처(2318)를 통과하는 분자들이 너무 많이 비밍(beam)되지 않음[예를 들어, 어퍼처(2302)를 향해 지향되는 볼리스틱 궤적을 갖지 않음]을 가정할 수 있다. 챔버들(2308', 2306')은 각각 약 1 x 10-5 Pa 및 1 x 10-8 Pa의 압력들을 가질 것이며, 어퍼처(2318)로부터 어퍼처(2302)를 향해 비밍의 효과를 고려(count)하지 않는다. 이온화 장비가 없다면, 언듈레이터(예를 들어, 10 mm 직경의 5 m 파이프) 내부에 ∼5 x 10-8 Pa를 얻을 것이다. 펌프(2328) 및 어퍼처(2304)를 치수화함에 있어 실수하여 챔버(2310') 내부에 훨씬 더 낮은 압력(예를 들어, 1 x 10-3 Pa)을 유도한 경우, 수학식 8의 p1은 [챔버(2310')로부터] 1 x 10-2 Pa가 아니라 1 Pa(압력 상류)가 되는데, 이는 분자 빔을 깨도록 2310 내부에 충분한 기체 충돌들이 존재하지 않을 것이기 때문이다. 이는 언듈레이터를 향하는 100x 더 많은 분자 빔 플럭스, 및 100x 더 많은 압력을 유도할 것이다. 따라서, 장치 치수들, 펌프 용량들 및 다른 장치 파라미터들의 올바른 선택이 중요할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 몇몇 경우들에 장치의 길이를 증가시킴으로써, 파라미터 변동들에 대한 언듈레이터 내의 작동 압력의 감도 및 공차들이 개선될 수 있다.
도 60의 실시예에 따른 장치(2300)에서는 5 개의 챔버들(2306, 2308, 2310, 2312, 2314)이 제공되지만, 대안적인 실시예들에서 장치로의 입력부 및 장치로부터의 출력부에 원하는 압력들을 제공하기 위해 여하한의 적절한 수의 챔버들 및 진공 펌프들이 제공될 수 있고, 몇몇 변형예들 또는 실시예들에서 수소 또는 다른 원자들 또는 분자들을 이온화하기 위한 전자들 또는 다른 입자들 또는 방사선의 사용은 감소된 수의 챔버들이 제공가능하게 할 수 있다.
방사선 소스가 자유 전자 방사선 소스를 포함하는 실시예들이 설명되었지만, 대안적인 실시예들에서 원하는 파장의 방사선을 제공하는 여하한의 적절한 방사선 소스가 사용될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 방사선 소스는 싱크로트론 방사선 소스를 포함한다.
수소 분자들의 이온화에 관하여 실시예들이 설명되었지만, 실시예들은 몇몇 경우들에 존재할 수 있는 다른 기체 원자들 또는 분자들, 예를 들어 산소, 아르곤, 또는 질소를 이온화하고 제거하는 데 사용될 수도 있다. 전자 에너지들 또는 다른 이온화 입자들 또는 방사선이 이에 따라 선택될 수 있다.
여하한의 적절한 매그니튜드의 전기 또는 자기장이 전자들 또는 다른 하전 입자들의 궤적 또는 이온화된 기체 원자들 또는 분자들의 궤적을 변경하기 위해 사용될 수 있으며, 필드의 적절한 크기는 예를 들어 특정 실시예들에서의 원하는 작동 파라미터들 및/또는 구성요소들의 특정 크기, 재료 및/또는 구성에 기초하여 선택될 수 있다.
도 69는 예시적인 리소그래피 시스템(LS7)을 나타낸다. 리소그래피 시스템(LS7)은 도 1의 리소그래피 시스템(LS)과 유사하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 분할 장치(20)를 포함한다. 또한, 리소그래피 시스템(LS7)은 방사선 소스(SO4) 및 복수의 리소그래피 장치들(LAa 내지 LAn)을 포함한다. 예를 들어, 20 개의 리소그래피 장치들이 존재할 수 있다.
소스(SO4)가 자유 전자 레이저를 포함하는 경우, 소스(SO4)는 비교적 고-파워인 방사선을 출력할 수 있다. 예를 들어, 자유 전자 레이저 소스(SO4)는 약 1 kW의 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20) 각각을 제공하는 방사선 빔(B)을 출력할 수 있다. 몇몇 리소그래피 장치에 대해, 리소그래피 장치에서 수용되는 방사선의 양을 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 리소그래피 장치의 기판이 약 5 mJ/㎠의 방사선의 도즈를 필요로 하는 레지스트 층을 포함할 수 있다. 그 리소그래피 장치에서의 고-파워 브랜치 방사선 빔의 수용은, 레지스트에 적절한 도즈의 방사선이 제공될 것을 보장함에 있어서 어려움들을 야기할 수 있다. 기판의 일부분에 수용되는 방사선의 도즈를 감소시키는 한가지 방식은, 기판에 입사하는 방사선에 대해 기판을 이동시키는 것이다(스캐닝). 하지만, 기판에서 원하는 도즈의 방사선을 달성하도록 충분히 높은 스캔 속력을 달성하기가 어려울 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20)은 각 감쇠기(2515a 내지 2515n)를 통해 지향된다. 각각의 감쇠기(2515a 내지 2515n)는, 브랜치 방사선 빔(B1 내지 B20)이 그 대응하는 리소그래피 장치(LAa 내지 LAn)의 조명 시스템(IL)으로 통과하기 전에 각 브랜치 방사선 빔(B1 내지 B20)의 세기를 조정하도록 배치된다.
도 70a 및 도 70b를 참조하면, 감쇠기(2515a)에 의해 제공될 수 있는 제 1 감쇠 장치(2519)의 일 예시가 도시된다. 브랜치 레이저 빔(B1)은 점선 윤곽으로 도시된다. 감쇠기(2515a)는 제 1 거울(2520) 및 제 2 거울(2521)을 포함한다. 제 2 거울(2521)은 2h 거리만큼 제 1 거울(2520)로부터 도시된 y-방향으로 분리된다. 제 2 거울(2521)은 감쇠기(2515a)에 들어가는 브랜치 방사선 빔(B1)이 제 1 거울(2520)의 반사 표면 상에 입사하고 반사 표면에 의해 제 2 거울(2521)의 반사 표면을 향해 반사되도록 배치된다. 제 2 거울(2521)은 리소그래피 장치(LAa)(도 70에 도시되지 않음)를 향해 브랜치 방사선 빔(B1)을 지향하도록 기울어진다.
제 1 거울(2520)은 아암(arm: 2520')을 통해 제 1 피봇점(2522)에 연결되는 한편, 제 2 거울은 아암(2521')을 통해 제 2 피봇점(2523)에 연결된다. 제 1 조정 수단(도시되지 않음)이 제 1 피봇점(2522)을 중심으로 회전시키도록 제공되고, 제 2 조정 수단(도시되지 않음)이 제 2 피봇점(2523)을 중심으로 제 2 거울(2521)을 회전시키도록 제공된다. 제 1 및 제 2 조정 수단들은 당업자라면 쉽게 이해하는 바와 같은 여하한의 적절한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 조정 수단은 피봇점들(2522, 2523)에 배치되고 아암들(2520', 2521')에 연결되는 적절한 모터들을 포함할 수 있다.
피봇점들(2522, 2523)을 중심으로 한 거울들(2520, 2521)의 회전을 통해, 브랜치 방사선 빔(B1)에 대한 거울들(2520, 2521)의 입사 각도(α)가 조정될 수 있다. 거울들(2520, 2521)이 동일한 입사 각도(α)로 배치됨에 따라, 거울들(2520, 2521)에 의한 반사 후 브랜치 방사선 빔(B1)은 거울들(2520, 2521)에 의한 반사 전과 동일한 방향으로 전파한다는 것을 이해할 것이다.
거울들(2520, 2521)은, 통상적으로 스침(또는 비스듬한) 입사 반사라고 칭해지는 것을 이용하여 브랜치 방사선 빔(B1)을 반사시키도록 배치된다. 도 70a에서, 거울들(2520, 2521)은 브랜치 방사선 빔이 거울(2520)의 (y-방향에 대해) 저부 및 거울(2521)의 (y-방향에 대해) 최상부에 입사하도록 최대 입사 각도(α)에서 배치되는 것으로 도시된다. 몇몇 실시예들에서, 최대 값의 각도(α)는 예를 들어 약 10 도의 각도일 수 있다.
도 70b에서, 거울들(2520, 2521)은 브랜치 방사선 빔(B1)이 거울(2520)의 최상부 및 거울(2521)의 저부에 입사하도록 최소 입사 각도(α)에서 배치되는 것으로 도시된다. 최소 값의 각도(α)는 예를 들어 약 1 도의 각도(α)일 수 있다. 그러므로, 도시된 예시에서, 거울들(2520, 2521)은 1 도 내지 10 도의 입사 각도 사이에서 각 피봇점들(2522, 2523)을 중심으로 회전가능하다. 다른 실시예들에서, 거울들(2520, 2521)의 구성 및/또는 크기는 더 크거나 작은 각도 범위를 허용하도록 상이할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 피봇점들(2522, 2523)은 거울들(2520, 2521)의 유용한 각도 범위를 증가시키거나 감소시키도록 선택될 수 있다. 또한, 거울들(2520, 2521)은 각각 고정된 피봇점을 중심으로 회전하도록 배치되는 것으로 나타내지만, 이는 단지 예시적이다. 거울들(2520, 2521)의 입사 각도는 당업자라면 쉽게 이해하는 바와 같은 여하한의 다른 적절한 조정 수단을 이용하여 조정될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일 실시예에서, 거울들(2520, 2521)은 둘 다 동일한 피봇점을 중심으로 회전하도록 배치될 수 있다. 피봇점들(2522, 2523)의 위치의 적절한 선택에 의해, 들어오는 방사선 빔(B1)에 대한 나가는 브랜치 방사선 빔(B1)의 변위(즉, 도 70a, 도 70b의 실시예에서 2h)가 (도 70a, 도 70b에 나타낸 바와 같은) 사전설정된, 비교적 작은 범위 내의 각도들(α)에 대해 실질적으로 일정하게 이루어질 수 있다. 하지만, 각도(α)의 더 큰 각도 범위들에 대해, 들어오는 브랜치 방사선 빔에 대한 나가는 브랜치 방사선 빔의 변위가 실질적으로 일정하여야 하는 경우, 거울들(2520, 2521) 중 적어도 하나 또는 둘 모두에 y-방향으로 거울들(2520, 2521) 중 하나 또는 둘 모두를 병진시키기에 적절한 병진 수단이 제공될 수 있다.
거울들(2520, 2521) 각각의 반사율은 거울들(2520, 2521)과 브랜치 방사선 빔(B1) 간의 입사 각도(α)의 함수이다. 예를 들어, 2 도의 입사 각도에 대해, 입사하는 방사선의 약 98 %[완벽히 평탄한 표면을 갖는 루테늄(Ru) 코팅을 갖는 거울의 이론적인 경우임]가 거울들(2520, 2521) 각각에서 반사될 수 있다. 즉, 2 도 기울어진 경우, 거울들(2520, 2521) 중 하나에 의해 반사되는 방사선은 그 거울에 입사하는 방사선의 세기에 비해 2 %만큼 감소된다. 이러한 것으로서, 거울들(2520, 2521)이 둘 다 2 도의 각도(α)로 배치되는 경우, 브랜치 방사선 빔(B1)의 세기는 거울들(2520, 2521)에 의한 반사를 통해 대략 4 %만큼 감소된다.
10 도의 입사 각도(앞선 예시에서 사용된 최대 각도)에 대해, 입사하는 방사선의 약 90 %가 거울들(2520, 2521) 각각에서 반사될 수 있다. 즉, 입사 각도가 10 도인 경우, 반사되는 방사선의 세기는 입사하는 방사선보다 대략 10 % 적다. 이러한 것으로서, 거울들(2520, 2521)이 둘 다 10 도의 입사 각도(α)로 배치되는 경우, 브랜치 방사선 빔(B1)의 세기는 거울들(2520, 2521)에 의한 반사를 통해 대략 20 %만큼 감소된다.
앞선 설명으로부터, 1 내지 100 도의 각도(α)의 조정에 의하여, 리소그래피 장치(LAa)에 수용되는 브랜치 방사선 빔(B1)의 세기가 2 % 내지 20 %에서 변화될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
몇몇 실시예들에서, 거울들(2520, 2521)의 입사 각도는 1 KHz까지의 주파수에서 조정되고, 이로 인해 브랜치 레이저 빔(B1)의 감쇠를 위한 빠른 조정 메카니즘을 제공할 수 있다. 제 1 및 제 2 조정 수단은 제어기(2525)에 연결될 수 있다. 제어기(2525)는 리소그래피 장치(LAa)에 수용될 브랜치 방사선 빔(B1)의 원하는 세기를 나타내는 명령들을 수신하도록 배치될 수 있다. 이러한 명령들의 수신에 응답하여, 제어기는 브랜치 방사선 빔(B1)의 원하는 감쇠 및 이로 인한 리소그래피 장치(LAa)에서의 원하는 세기를 달성하도록 거울들(2520, 2521)의 입사 각도(α)를 조정하기 위해 조정 수단을 제어하도록 배치될 수 있다.
제어기(2525)는, 리소그래피 장치(LAa)에서 수용되는 브랜치 방사선 빔(B1)의 세기를 검출하고, 리소그래피 장치(LAa)에서의 세기를 사전설정된 값 또는 사전설정된 범위에 유지하기 위해 브랜치 방사선 빔(B1)의 감쇠를 조정하도록 배치되는 피드백 제어 루프의 일부분일 수 있다.
다른 실시예들에서, 거울들(2520, 2521) 각각의 입사 각도들은 서로 독립적으로 조정가능할 수 있다. 이는 브랜치 방사선 빔(B1)의 전파 방향의 변화를 유도할 것이지만, 이는 유리하게는, 예를 들어 거울(2520, 2521)의 입사 각도가 이산 단계(discrete step)들에서만 조정가능한 실시예들에서 가능한 감쇠 값들의 수를 증가시킬 수 있다.
앞서 설명된 실시예들은 감쇠기(2515a)를 참조하여 설명되지만, 감쇠기들(2515b 내지 2515n)은 유사하게 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 71을 참조하면, 감쇠기(2515a) 내에 제공될 수 있는 제 1 감쇠 장치(2519)의 대안적인 실시예가 예시된다. 도 71의 실시예에서, 제 1 감쇠 장치(2519)는 4 개의 거울들(2530, 2531, 3532, 3533)을 포함한다. 거울들(2530, 2531)은 도 70a, 도 70b를 참조하여 앞서 설명된 바와 같은 거울들(2520, 2521)과 유사하게 배치된다. 특히, 제 1 거울(2530)에는 아암(2530')을 통해 거울(2530)이 연결되는 제 1 피봇점(2534)을 중심으로 거울(2530)을 회전시키도록 배치되는 제 1 조정 수단이 제공된다. 제 2 거울(2531)에는 아암(2531')을 통해 거울(2531)이 연결되는 제 2 피봇점(2535)을 중심으로 거울(2531)을 회전시키도록 배치되는 제 2 조정 수단이 제공된다.
거울들(2532, 2533)은 거울들(2530, 2531)과 유사하게 배치되지만, 브랜치 방사선 빔(B1)의 전파 방향에 수직인 축선을 따라 제 1 거울(2530) 및 제 2 거울(2531)의 구성의 "미러링(mirroring)"인 것으로 간주될 수 있다. 특히, 제 3 거울(2532)은 제 2 거울(2531)과 y-방향에서 동일한 위치에 배치되고, 제 2 거울(2531)로부터 반사되는 방사선을 수용하도록 배치된다. 제 3 거울에는 제 3 피봇점(2536)을 중심으로 거울(2532)을 회전시키도록 배치되는 제 3 조정 수단이 제공된다. 제 3 거울(2532)은 y-방향으로 2h의 거리만큼 제 3 거울(2532)로부터 분리되는 제 4 거울(2533)[즉, 제 4 거울(2533)은 제 1 거울(2530)과 y-방향에서 동일한 위치에 있음]을 향해 수용된 방사선을 반사시키도록 배치된다. 제 4 거울(2533)에는 제 4 피봇점(2537)을 중심으로 거울(2533)을 회전시키도록 배치되는 제 4 조정 수단이 제공된다. 제 4 거울(2533)은 리소그래피 장치(LAa)(도 71에 나타내지 않음)로 방사선을 지향하도록 배치된다.
제 1 내지 제 4 거울들(2530 내지 2533) 각각의 입사 각도(α)가 동일한 경우, 브랜치 방사선 빔(B1)은 감쇠기(2515a)에 들어올 때와 y-방향에서 동일한 위치 및 동일한 방향으로 감쇠기(2515a)를 나간다. 추가적으로, 1 도 내지 10 도 범위를 통해 입사 각도를 조정하도록 각각 작동가능한 4 개의 거울들을 이용함으로써, 감쇠기(2515a)의 가능한 감쇠 범위가 (도 70의 구성에서의) 2 % 내지 20 %의 범위로부터 4 % 내지 40 %의 범위[즉, 감쇠기(2515a)에 들어가는 방사선의 96 % 내지 60 %의 가능한 투과 범위]까지 증가된다. 더 큰 최소 감쇠가 허용가능한 경우, 도 71의 실시예에서 달성가능한 더 큰 범위의 감쇠가 유리할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
또한, 도 71의 실시예는 브랜치 방사선 빔(B1)의 편광에 대한 더 작은 효과를 갖는 도 70의 실시예에 의해 제공될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 감쇠 범위를 제공하기 위해 이용될 수 있다. 즉, 특정 감쇠를 달성하는 데 필요한 더 작은 입사 각도(α)로 인해, 브랜치 방사선 빔(B1)의 P 및 S 편광 성분들에 대한 4 개의 거울들(2530 내지 2533)의 조합된 효과는 주어진 감쇠에 대한 2 개의 거울들(2520, 2521)의 조합된 효과보다 작다. 이는 특히 20 %의 감쇠들에 대한, 또는 이에 접근하는 경우[즉, 각각의 거울(2520, 2521)의 입사 각도(α)가 10 도에 접근하는 경우]이다.
몇몇 실시예들에서, 가능한 한 감쇠기(2515a)에 들어가기 전에 브랜치 방사선 빔(B1)에 의해 보이는 일반적으로 원형인 편광을 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 약 2 % 내지 20 %의 감쇠 범위가 약 1 도 내지 5 도의 각도 조정 범위로 달성될 수 있다. 그러므로, 이 실시예는 특히 브랜치 방사선 빔(B1)의 편광에 대한 감소된 효과를 갖기 위해 유리할 수 있다.
또한, 도 71의 구성에서는, 거울들(2530 내지 2533) 중 1 이상의 병진 보정을 제공하는 병진 수단이 필요하지 않다. 나가는 빔은 [각도들(α)이 4 개의 거울들 모두에 대해 동일한 경우] 모든 α 값들에 대해 들어오는 빔과 동일한 각도 및 위치를 갖는다. 달리 말하면, 거울들(2530, 2531)에 의해 야기되는 거리(2h)의 여하한의 변화가 거울들(2532, 2533)에 의해 "역전"되어, 브랜치 방사선 빔(B1)이 들어갈 때와 동일한 위치에서 감쇠기(2515a)를 떠날 것을 보장하기 위해 y-방향으로의 거울들의 병진이 필요하지 않도록 한다.
도 71은 2 개의 거울들의 2 개의 세트들; 즉, 거울들(2530, 2531)을 포함하는 제 1 세트, 및 거울들(2532, 2533)을 포함하는 제 2 세트를 나타내는 것으로 간주될 수 있다. 다른 실시예들에서, 추가적인 거울들 또는 추가적인 거울들의 세트들이 가능한 감쇠 범위를 더 증가시키기 위해, 또는 브랜치 방사선 빔(B1)의 편광에 대한 변경들을 감소시키기 위해 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
앞서 설명된 제 1 감쇠 장치에 추가하여, 제 2 감쇠 장치가 감쇠기들(2515a 내지 2515n) 중 1 이상 내에 제공될 수 있다. 제 2 감쇠 장치는 고정된 감쇠를 제공할 수 있다. 대안적으로, 제 2 감쇠 장치는 조정가능한 감쇠 장치를 제공할 수 있으며, 이는 더 느린 속도에서, 및/또는 더 높은 범위의 가능한 감쇠 값들로 조정가능하다.
도 72a는 도 3 및 도 4를 참조하여 앞서 설명된 바와 같은 제 1 감쇠 장치와 조합하여, 또는 이에 대한 대안으로 제공될 수 있는 제 2 감쇠 장치(2540)의 일 예시를 개략적으로 도시한다. 본 명세서에서 "제 1" 및 "제 2" 감쇠 장치라고 칭해지지만, 이는 순서를 의미하는 것이 아님을 이해하여야 한다. 실제로, 조합하여 제공되는 경우, 브랜치 방사선 빔(B1)은 다른 하나를 통과하기 전에 제 1 및 제 2 감쇠 장치 중 어느 하나를 통과할 수 있다.
제 1 및 제 2 감쇠 장치들 중 하나가 더 큰 감쇠를 제공하는 경우(예를 들어, 제 2 감쇠 장치가 10의 감쇠 인자를 제공하는 경우), [브랜치 방사선 빔(B1)의 전파 방향에 대해] 예를 들어 제어 루프에 대한 방사선의 세기를 모니터링하는 센서들 후에 제 2 감쇠 장치를 배치하는 것이 바람직할 수 있다.
감쇠 장치(2540)는 챔버(2542)를 정의하는 하우징(2541)을 포함한다. 하우징(2541)은 여하한의 형상의 챔버(2542)를 정의할 수 있다. 예를 들어, 하우징(2541)은 일반적으로 튜브형일 수 있다. 챔버(2542)는 제 1 단부에서 제 1 윈도우(2543)에 의해, 및 맞은편 제 2 단부에서 제 2 윈도우(2544)에 의해 폐쇄된다. 챔버(2542)로의 제어된 양의 기체를 허용하기 위해 유입구(2545)가 제공된다. 또한, 챔버(2542)로부터의 기체의 제어된 유동을 허용하기 위해 밸브(2546)가 제공될 수 있다. 챔버(2542) 내의 압력을 모니터링하기 위해 압력 모니터(2547)가 제공된다. 압력 모니터(2547)는 여하한 형태의 압력 모니터일 수 있다. 고정된 에워싸인 기체 매질보다는 기체 유동을 제공함으로써, 기체에 의해 흡수되는 에너지가 제거될 수 있다. 이에 따라 제거되는 에너지의 양은 감쇠 장치(2540)가 (10의 인자와 같은) 큰 감쇠 인자를 제공하는 경우에 상당할 수 있다.
유입구(2545)는 EUV 흡수 기체의 챔버(2542)로의 도입을 허용한다. 챔버(2542)로 도입되는 특정 기체는 원하는 레벨의 EUV 흡수에 의존하여 선택될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하지만, 일 예시로서, 수소, 헬륨 및/또는 아르곤과 같은 기체들이 적절할 수 있다. 윈도우들(2543, 2544)은 EUV 방사선에 높은 투과율을 제공하도록 구성되고, 전자기 방사선의 다른 파장들에 대해 높은 흡광도를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 윈도우들은 통상적으로 스펙트럼 퓨리티 필터(spectral purity filter)라고 칭해지는 것을 포함할 수 있으며, 이는 EUV 파장 밖의 방사선을 필터링하고 EUV 방사선의 투과를 허용한다. 이러한 스펙트럼 퓨리티 필터들은 당업자라면 이해하는 바와 같은 여하한의 적절한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 윈도우들(2543, 2544)은 몰리브덴(Mo) 및 규화지르코늄(ZrSi)으로부터 구성될 수 있다. Mo/ZrSi 스택은 하나 또는 두 측면에서 규화몰리브덴(MoSi)으로 캐핑(cap)될 수 있다. 대안적인 예시에서, 윈도우들(2543, 2544)은 폴리실리콘(pSi)으로부터 형성될 수 있다. 폴리실리콘 막의 측면들 중 하나 또는 둘 모두가 질화규소(SiN) 층으로 캐핑될 수 있다. 다른 재료들, 예를 들어 그래핀이 윈도우들(2543, 2544)에서 사용하기에 적절할 수 있다. 윈도우들(2543, 2544)의 두께는 챔버(2542) 내에서 요구되는 최대 압력에 의존하여 선택될 수 있으며, 이 자체는 원하는 감쇠에 의존하여 선택될 수 있다.
브랜치 방사선 빔(B1)은 제 1 윈도우(2543)를 통해 제 2 감쇠 장치(2540)에 들어가고, 제 2 윈도우(2544)를 통해 감쇠 장치(2540)를 나가기 전에 챔버(2542) 내의 유체와의 상호작용에 의해 감쇠된다. 챔버(2542)를 통과함으로써 야기되는 브랜치 방사선 빔(B1)의 감쇠는 챔버(2542) 내의 기체의 타입, 양 또는 압력을 변화시킴으로써 변화될 수 있다.
압력 센서, 기체 유입구 및 기체 밸브는 제어기(2525)(도 3, 도 4)와 같은 제어기, 또는 별도 제어기와 통신할 수 있다. 제어기는 챔버(2542) 내에 원하는 압력을 달성하기 위해 기체 유입구(2545) 및 기체 밸브(2546)를 제어하도록 작동가능할 수 있다. 챔버(2542) 내의 원하는 압력은 제 2 감쇠 장치에 의해 야기될 브랜치 방사선 빔(B1)의 원하는 감쇠를 달성하도록 선택될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 챔버(2542) 내의 원하는 압력은 사전설정된 안전한 범위 내에서 챔버(2542) 내의 압력을 유지하도록 선택될 수 있다.
제 2 감쇠 장치의 대안적인 실시예가 도 72b에 예시되며, 동일한 구성요소들에는 동일한 참조 번호들이 제공되었다. 도 72a의 예시적인 실시예에서, 윈도우들(2543, 2544)은 둘 다 이들의 길이를 따라 브랜치 방사선 빔(B1)의 전파 방향에 수직이다. 이러한 것으로서, 챔버(2542)를 통한 브랜치 방사선 빔(B1)의 경로는 브랜치 방사선 빔(B1)이 챔버(2542)에 들어가는 위치에 관계없이 동일한 길이이다. 도 72b에 나타낸 대안적인 예시에서, 윈도우들(2543, 2544)은 브랜치 방사선 빔(B1)의 전파 방향에 대해 서로를 향해 기울어진다. 이 방식으로, 브랜치 방사선 빔(B1)이 한 위치에서 챔버(2542)에 들어가는 경우, 브랜치 방사선 빔(B1)은 상이한 (도 72에서 y-방향으로) 더 낮은 위치에서 챔버(2542)에 들어가는 경우보다 챔버(2542)를 통해 더 짧은 거리를 이동할 것이다. 이러한 것으로서, 브랜치 방사선 빔의 감쇠는 브랜치 방사선 빔(B1)이 챔버(2542)에 들어가는 위치를 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 또한, 이 구성은 광 빔의 단면에 걸쳐 세기 구배를 발생시키는 데 사용될 수도 있다. 이러한 세기 구배는 조명 필드에 걸쳐 세기 변동들을 보정하기 위해 사용될 수 있다.
일반적으로, 도 72a, 도 72b의 제 2 감쇠 장치를 이용하여 브랜치 방사선 빔(B1)의 감쇠가 변화될 수 있는 범위는 도 70a, 도 70b 및 도 71의 제 1 감쇠 장치로 달성가능한 감쇠 조정의 범위보다 크다. 하지만, 감쇠가 조정될 수 있는 속력은 제 1 감쇠 장치의 속력보다 느리다. 예를 들어, 챔버(2542)는 감쇠를 감소시키기 위해 기체를 비울 수 있다. 하지만, 이는 예를 들어 거울들(2530 내지 2533)을 조정하는 데 필요한 시간과 비교하여 상당히 긴 시간이 걸릴 수 있다.
도 73을 참조하면, 또 다른 대안적인 실시예가 도시되며, 제 2 감쇠 장치가 브랜치 방사선 빔(B1)의 경로에서 근-수직(near-normal) 입사 각도로 배치되는 EUV 반사 멤브레인(2550)에 의해 제공된다. 멤브레인(2550)은 앞서 설명된 윈도우들(2543, 2544)과 유사하게 구성될 수 있다. 멤브레인(2550)은 사용되는 구성 및 재료들에 따라 여하한의 적절한 치수들로 이루어질 수 있다.
브랜치 방사선 빔(B1)은 제 1 감쇠 장치(2519)를 떠나고, 멤브레인(2550) 상에 입사한다. 멤브레인(2550)은 브랜치 방사선 빔(B1)의 일부분(2551)이 감쇠기(2515a)의 벽에 배치된 방사선 덤프(2552)를 향하여 반사되게 하는 브랜치 방사선 빔(B1)의 입사 각도를 생성하도록 방위된다. 브랜치 방사선 빔(B1)의 일부분(2553)이 멤브레인(2550)을 통해 투과된다. 또한, 반사되지 않은 브랜치 방사선 빔(B1)의 일부분이 멤브레인(2550)에 의해 흡수될 것임을 이해할 것이다. 브랜치 방사선 빔(B1)과 멤브레인(2550)의 입사 각도는, 실질적으로 이전 광학 요소[즉, 도 73에서 제 1 감쇠 장치(2519)]를 향한 방사선의 반사를 회피하는 근-수직 입사 각도일 수 있다.
도 73에서, 반사 멤브레인(2550)은 감쇠기(2515a) 내에서 [브랜치 방사선 빔(B1)의 전파 방향에 대해] 제 1 감쇠 장치(2519) 이후에 배치되지만, 다른 실시예들에서 감쇠기(2515a) 내의 감쇠 장치의 순서는 다르게 이루어질 수 있다. 또한, 멤브레인(2550)과 같은 복수의 멤브레인들이 브랜치 방사선 빔(B1)의 감쇠를 더 증가시키기 위해 순차적으로 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
또한, 이상 감쇠기가 제 1 및 제 2 감쇠 장치를 포함할 수 있음이 설명되지만, 감쇠기는 추가 감쇠 장치를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 도 73의 실시예들은 도 3 또는 도 4의 감쇠 장치, 도 72a, 도 72b의 감쇠 장치 및 멤브레인(2550)과 같은 멤브레인을 포함한 감쇠 장치를 갖는 감쇠기를 제공하도록 다른 실시예들과 조합될 수 있다. 또한, 다른 구성들이 가능하다.
이상 각 감쇠기(2515a 내지 2515n)가 각각의 브랜치 방사선 빔에 제공됨이 설명되지만, 다른 실시예들에서 감쇠기는 브랜치 방사선 빔들 중 단 하나 또는 일부에 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 단일 감쇠기가 복수의 브랜치 방사선 빔들에 제공될 수 있다. 즉, 감쇠기들(2515a 내지 2515n)은 빔 분할 장치(20) 외부에 배치되는 것으로 나타내지만, 다른 실시예들에서 본 명세서에 설명된 바와 같은 감쇠기는 복수의 브랜치 방사선 빔들을 감쇠시키기 위해 빔 분할 장치(20) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B20) 모두를 함께 감쇠시키기 위해, 감쇠기는 제 1 브랜치 방사선 빔(B1)의 브랜칭 직후에 제공될 수 있다. 실제로, 당업자가 본 명세서의 교시로부터 이해하는 바와 같이, 여하한의 조합 또는 구성의 감쇠기들이 제공될 수 있다.
더 일반적으로, 앞서 일반적으로 설명된 바와 같은 감쇠기(15)는 기판 전에 리소그래피 시스템 내의 다른 곳에 위치될 수 있다는 것을 본 명세서의 교시로부터 쉽게 이해할 것이다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 감쇠기는 일루미네이터(IL) 내에 위치될 수 있다.
도 74를 참조하면, 이제 방사선 소스(SO5)의 대안적인 실시예가 설명되며, 이는 (예를 들어, 실질적으로 도 3을 참조하여 설명된 바와 같을 수 있는) 자유 전자 레이저(FEL), 광학 시스템(2630) 및 센서 장치(2631)를 포함한다. 광학 시스템(2630)은: 제 1 광학 요소(2632), 제 2 광학 요소(2633), 제어기(2630a), 제 1 액추에이터(2632a) 및 제 2 액추에이터(2633a)를 포함한다. 제 1 및 제 2 액추에이터들(2632a, 2633a)은 제어기(2630a)로부터의 수신된 신호(S1, S2)에 응답하여 각각 제 1 및 제 2 광학 요소들(2632, 2633)을 이동시키도록 작동가능하다. 광학 시스템(2630)은 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방사선 빔(B')을 수용하고, 제 1 및 제 2 이동가능한 광학 요소들(2632, 2633)을 이용하여 빔(B')의 단면 영역을 증가시키도록(예를 들어, 빔이 원형 단면을 갖는 경우에 빔의 직경을 증가시키도록, 또는 빔이 직사각형 단면을 갖는 경우에 빔의 높이 및 폭을 증가시키도록) 배치된다. 이 더 큰 빔(B)은 광학 시스템(2630)에 의해 출력되고, 빔 분할 장치(20)(도 1)에 의해 수용된다.
센서 장치(2631)는 빔(B)의 전파 방향을 따라 이격되는 센서들의 2 개의 세트들(2631a, 2631b)을 포함한다. 센서들의 각각의 세트(2631a, 2631b)는, 원하는 위치로부터의 방사선 빔의 편향이 1 이상의 센서들과 빔의 에지의 오버랩을 야기하도록 빔(B)의 주변부(periphery) 주위에 배치되는 센서들을 포함한다. 예를 들어, 광학 시스템(2630)에 의해 출력되는 방사선 빔(B)이 원형인 실시예들에 대해, 감지 요소들은 y-z 평면에서 원의 원주 주위에 분포될 수 있으며, 원의 직경은 실질적으로 방사선 빔(B)의 직경에 매칭한다. 여하한의 다른 적절한 형태의 센서 장치가 사용될 수 있다.
센서 장치(2631)는 2 개의 출력 신호들(Sa, Sb)을 제공하고, 각각의 신호는 빔이 상이한 거리만큼 전파된 후 빔의 위치를 나타낸다. 제어기(S)는 빔(B)의 전파 방향을 결정하기 위해 신호들(Sa, Sb)을 처리하도록 배치된다. 또한, 제어기는 빔(B)의 위치를 결정할 수 있다. 제어기(2630a)는 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 생성되는 빔(B')의 방향 변화들을 보상하기 위해, 센서 장치(2631)로부터의 신호(S)에 응답하여 액추에이터들(2632a, 2633a)을 이용해서 1 이상의 이동가능한 광학 요소들(2632, 2633)을 이동시키도록 작동가능하다. 제어기(2630a) 및 제 1 및 제 2 액추에이터들(2632a, 2633a)은 광학 시스템(2630)의 조정 메카니즘을 형성한다. 또한, 광학 요소들(2632, 2633)은 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 생성되는 빔(B')의 위치 변화들을 보상하기 위해 사용될 수 있다.
이 맥락에서 사용되는 바와 같이, 빔(B)의 에지는 세기가 사전설정된 임계치 아래로 떨어진 지점으로서 정의될 수 있다. 사전설정된 임계치는, 예를 들어 최대 세기의 백분율일 수 있다.
각각의 센서 세트(2631a, 2631b)의 각각의 센서는 이 위에 입사하는 방사선의 양을 나타내는 신호를 출력할 수 있다. 이 신호들 각각은 조합된 신호들(Sa, Sb)로서, 또는 따로따로 제어기(2630a)로 보내질 수 있다.
복수의 센서들 각각에 입사하는 방사선의 양을 분석함으로써, 방사선 빔(B)의 위치가 결정될 수 있다. 예를 들어, 방사선 빔이 원형인 실시예들에 대해, 2 개의 정반대편 감지 요소들에 입사하는 방사선의 양의 차이가 존재하는 경우, 방사선 빔(B)의 중심은 더 많은 방사선을 수용하는 감지 요소에 더 가깝다. 일단 각각의 센서 세트(2631a, 2631b)에 대한 방사선 빔의 위치가 이 방식으로 결정되면, 방사선 빔의 방향이 결정될 수 있다. 이것이 방사선 빔(B)의 원하는 방향과 상이한 경우, 제어기(2630a)는 이를 보정하기 위해 제 1 및 제 2 광학 요소들(2632, 2633)을 이동시키도록 작동가능할 수 있다.
센서 장치(2631)의 센서 세트들(2631a, 2631b)은 이동가능할 수 있다. 이는 방사선 빔(B)의 형상 및/또는 세기 프로파일의 변화들이 고려되게 할 수 있다.
제 1 및 제 2 광학 요소들(2632, 2633) 각각은 거울을 포함할 수 있고, 능동 냉각 메카니즘이 제공될 수 있다. 예를 들어, 각각의 거울에는 예를 들어 물 또는 이산화탄소(CO2)와 같은 냉각 유체의 공급부가 제공될 수 있다. 하지만, 손상을 입지 않으면서 광학 요소가 흡수하고 소산시킬 수 있는 파워 밀도에 대한 한계가 존재한다.
자유 전자 레이저(FEL)의 주어진 출력 파워에 대해, 자유 전자 레이저(FEL) 하류의 제 1 광학 요소(2632)가 수용하는 파워 밀도는: (ⅰ) 자유 전자 레이저(FEL)의 언듈레이터(24)를 떠날 때 방사선 빔(B')의 초기 크기 및 발산; 및 (ⅱ) 제 1 광학 요소(2632)와 언듈레이터(24) 간의 거리에 의존한다. 제 1 광학 요소(2632)가 수용하는 파워 밀도는 자유 전자 레이저(FEL)와 제 1 광학 요소(2632) 간의 거리가 증가함에 따라 감소한다.
EUV 자유 전자 레이저에 의해 생성되는 방사선 빔은 통상적으로 비교적 작은 에텐듀를 갖는다. 특히, 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 제공되는 EUV 방사선 빔(B')은 레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스 또는 방전 생성 플라즈마(DPP) 소스(이 둘 모두 종래 기술에서 알려져 있음)에 의해 발생되는 EUV 방사선 빔보다 상당히 더 작은 에텐듀를 갖는다. 예를 들어, 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 생성되는 방사선 빔(B')은 500 μrad 미만, 예를 들어 100 μrad 미만의 발산을 가질 수 있고, 예를 들어 약 50 ㎛의 직경을 가질 수 있다. 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 생성되는 방사선 빔(B')은, 예를 들어 약 50 ㎛의 직경을 가질 수 있다.
자유 전자 레이저(FEL)의 출력 파워는 1 이상의 EUV 리소그래피 장치에 대해 높은 스루풋을 지지하기 위해 약 수십 킬로와트의 파워를 가질 수 있다. 이 파워들에서는, 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 생성되는 방사선 빔(B')의 초기 직경이 매우 작기 때문에, 파워 밀도는 상당할 것이다. 예를 들어, 50 ㎛의 초기 빔 직경 및 30 kW의 출력 파워를 갖는 자유 전자 레이저의 초기 파워 밀도는 약 1.5x1013 W/㎡일 것이다. 약 10 %의 흡수율(이는 스침 입사 거울에 대한 경우일 수 있음)을 가정하여도, 이 파워 밀도는 제 1 광학 요소(2632)를 손상시키지 않고 이에 의해 실제로 처리되기에는 너무 크다.
본 발명의 실시예들에서, 제 1 광학 요소(2632)는 볼록 스침 입사 거울이다. 바람직하게는, 제 1 광학 요소(2632)는 예를 들어 루테늄(Ru)과 같은 흡수를 최소화하고 반사율을 최대화하는 코팅과 함께, 예를 들어 구리와 같은 우수한 열 전도체인 재료로부터 형성된다. 볼록 스침 입사 거울은, 예를 들어 구면, 비점수차, 또는 비구면과 같은 여하한의 적절한 형상을 가질 수 있다. 제 1 광학 요소(2632)의 표면과 방사선 빔(B') 사이의 각도는 작으며, 이는 2가지 장점들을 제공한다: (a) 이는 제 1 광학 요소(2632) 상의 빔 스폿 크기를 확대하여 파워 밀도를 낮춘다; 또한, (b) 이는 흡수 계수를 낮춰서, 제 1 광학 요소(2632)에 의해 흡수되고 소산되어야 하는 입사 파워의 일부를 감소시킨다. 방사선 빔(B')과 제 1 광학 요소(2632)의 표면 사이의 각도는 바람직하게는 약 10 도 이하인데, 이는 각도가 10 도 위로 증가함에 따라 제 1 광학 요소(2632)의 반사율이 크게 떨어지기 때문이다. 제 1 광학 요소(2632)는 볼록하기 때문에, 그 곡률 반경이 방사선 빔(B')과 제 1 광학 요소(2632)의 표면 사이의 각도의 하한을 설정한다. 바람직하게는, 각도는 0.5 내지 10 도 범위, 더 바람직하게는 1 내지 5 도 범위, 및 가장 바람직하게는 1 내지 3 도 범위 내에 있다.
원형 빔(B')에 대해, 제 1 광학 요소(2632)가 스침 입사 거울이기 때문에, 제 1 광학 요소(2632) 상의 빔 스폿 크기는 타원일 것이다. 제 1 광학 요소(2632)의 곡률을 무시하면, 타원의 단축의 길이는 빔(B')의 직경(d)일 것이고, 장축의 길이는 방사선 빔(B')과 제 1 광학 요소(2632)의 표면 사이의 각도(α)의 사인에 대한 빔(B')의 직경(d)의 비, 즉 d/sin(α)일 것이다.
다시, 제 1 광학 요소(2632)의 곡률을 무시하면, 스침 입사 거울인 제 1 광학 요소(2632)와 함께 원형 빔(B')에 대해. 제 1 광학 요소(2632)에 의해 흡수되는 파워 밀도(PD)는 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00011
(10)
이때, α는 방사선 빔(B')과 제 1 광학 요소(2632)의 표면 사이의 각도이고, fα(α)는 제 1 광학 요소(2632)에 의해 흡수된 파워의 일부(fraction)이며(이는 α에 의존함), PD0는 단면 영역에 대한 빔(B')의 파워의 비(즉, 빔의 초기 파워 밀도)이다.
일 예시에서, 방사선 빔(B')과 제 1 광학 요소(2632)의 표면 사이의 각도(α)는 2.5 도이다. 이 각도에서, 입사 파워의 약 8 %가 제 1 광학 요소(2632)에 의해 흡수될 수 있다. 확대된 스폿 크기 및 감소된 흡수 부분(reduced absorption fraction)을 고려하면, 50 ㎛의 초기 빔 직경 및 30 kW의 출력 파워를 갖는 자유 전자 레이저의 앞선 예시에 대한 제 1 광학 요소(2632)에 의해 흡수된 파워 밀도는 약 5.3x1010 W/㎡일 것이다. 하지만, 이 파워 밀도는 여전히 제 1 광학 요소(2632)를 손상시키지 않고 이에 의해 실제로 처리되기에 너무 크다.
방사선 빔(B')이 전파함에 따라, 이는 크기가 증가한다. 두 지점들 사이에서의 크기의 증가는 발산의 절반의 탄젠트와 두 지점들 사이의 거리의 곱에 비례할 것이다. 제 1 광학 요소(2632)의 곡률을 무시하면, 제 1 광학 요소(2632) 상에 수직으로 입사하는 원형 빔(B')에 대해, 제 1 광학 요소(2632)에 의해 흡수되는 파워 밀도(Pd)는 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00012
(11)
이때, fα는 제 1 광학 요소(2632)에 의해 흡수된 파워의 일부이고, d1은 초기 빔 직경이며, θ는 빔(B')의 발산이고, l은 언듈레이터(24)와 제 1 광학 요소(2632) 간의 거리이며, Pdi는 초기 단면 영역에 대한 빔(B')의 파워의 비(즉, 빔의 초기 파워 밀도)이다.
자유 전자 레이저(FEL)에 의해 생성되는 방사선 빔(B')의 발산이 매우 작기 때문에, [제 1 광학 요소(2632)에 의해 흡수되는 파워 밀도의 상당한 감소에 대응하여] 빔의 크기가 상당히 증가하기 위해서 빔은 상당한 거리를 이동하여야 한다. 예를 들어, 제 1 광학 요소(2632) 상의 파워 밀도가 그 표면 코팅이 손상되지 않도록 충분히 낮기 위해서 언듈레이터(24)와 제 1 광학 요소(2632) 사이의 거리는 약 수십 미터일 필요가 있다. 약 10 m의 언듈레이터(24)와 제 1 광학 요소(2632) 사이의 거리는 너무 작고, 100 m는 불필요하게 클 수 있다. 언듈레이터(24)와 제 1 광학 요소(2632) 사이의 거리는, 예를 들어 30 m 내지 80 m 범위 내에 있을 수 있고, 예를 들어 이는 약 50 m일 수 있다. 제 1 광학 요소의 손상이 회피되는 언듈레이터(24)와 제 1 광학 요소(2632) 사이의 거리는 (빔의 파워 밀도에 의존하는 것 이외에) 제 1 광학 요소의 표면과 표면 코팅의 재료 특성들, 및 제 1 광학 요소를 냉각하는 데 사용되는 냉각 시스템의 유효성에 의존할 것이다.
30 kW의 출력 파워, 50 ㎛의 초기 빔 직경, 2.5 도의 방사선 빔(B')과 제 1 광학 요소(2632)의 표면 사이의 각도(α), 100 μrad의 발산, 및 50 m의 언듈레이터(24)와 제 1 광학 요소(2632) 사이의 거리를 갖는 자유 전자 레이저의 앞선 예시에 대해, 제 1 광학 요소(2632) 상의 파워 밀도는 약 4.4x108 W/㎡까지 감소될 수 있다. 충분한 냉각을 이용하면, 이러한 파워 밀도가 제 1 광학 요소(2632)를 손상시키지 않고 이에 의해 흡수되고 소산될 수 있다.
일반적으로, 주어진 초기 빔 직경, 파워 및 발산에 대해, 제 1 광학 요소(2632)에 의해 흡수되는 파워 밀도(PD)는: (ⅰ) 제 1 광학 요소(2632)의 표면과 방사선 빔(B') 사이의 각도(α); 및/또는 (ⅱ) 언듈레이터(24)와 제 1 광학 요소(2632) 사이의 거리(l)를 변경함으로써 변화될 수 있다. 각도(α)의 허용가능한 값들의 범위는 거리(l)에 의존할 것이며, 그 역도 마찬가지이다. 또한, 각도(α)의 허용가능한 값들의 범위는 [방사선 빔의 부분이 제 1 광학 요소를 빗나가는 정도로 방사선 빔(B')으로부터 제 1 광학 요소가 굴곡되는 가능성을 회피하기 위해] 제 1 광학 요소(2632)의 곡률 반경에 의해 제약될 수 있다.
자유 전자 레이저(FEL)의 언듈레이터(24)와 제 1 광학 요소(2632) 사이의 거리가 약 수십 미터인 경우, 제 1 광학 요소(2632) 상의 빔 스폿의 배치는 언듈레이터(24)를 떠나는 방사선 빔(B')의 초기 방향에 크게 의존할 것이다. 이 방향의 매우 작은 변동은 제 1 광학 요소(2632)에서의 스폿이 상당한 거리를 이동하게 할 수 있다. 거리(l)는 방사선 소스(SO5)의 구성요소들 및/또는 이들이 하우징되는 빌딩들의 작은 상대적인 기계적 이동이 제 1 광학 요소(2632) 상의 스폿의 큰 변위를 야기할 수 있도록 충분히 크다. 제어기(2630a) 및 제 1 및 제 2 액추에이터들(2632a, 2633a)은 광학 시스템(2630)의 조정 메카니즘을 형성한다.
[제 1 및 제 2 액추에이터들(2632a, 2633a) 및 제어기(2630a)에 의해 제공되는] 광학 시스템(2630)의 조정 메카니즘 및 센서 장치(2631)는, 제 1 광학 요소(2632)로 하여금 언듈레이터(24)로부터 충분히 멀리 배치되게 하여, 이것이 손상되지 않는 한편 광학 시스템(2631)에 의해 출력되는 빔(B)의 방향 및 위치가 안정되게 유지될 것을 보장하는 능동 피드백 루프를 제공한다. 그러므로, 유리하게는, 자유 전자 레이저(FEL) 및 이 능동 피드백 루프의 조합은 고파워 EUV 방사선 빔이 리소그래피에 이용가능하게 한다.
제 1 광학 요소(2632)가 볼록하기 때문에, 이는 EUV 방사선 빔의 발산을 증가시켜 광학 경로 내 하류의 거울들 상의 열 부하를 감소시킬 것이다. 이는 하류의 거울들로 하여금 더 적은 냉각 및 이에 따른 더 적은 비용의 더 낮은 사양으로 이루어지게 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이는 하류의 거울들로 하여금 수직 입사에 더 가깝게 할 수 있다.
도 74를 참조하면, 축선들의 기준 세트(50)에 대해, 언듈레이터(24)의 축선은 x 방향으로 있다. 방사선 빔(B')은 일반적으로 x 방향으로 전파할 것이다. 제 1 및 제 2 광학 요소들(2632, 2633) 각각은 y 및 z 방향들로 선형으로 이동하도록 작동가능하고, x 및 z 축선들을 중심으로 회전하도록 작동가능하다. 이 자유도는 광학 시스템(2630)으로 하여금 x 방향으로부터의 방사선 빔의 전파 방향의 편향들을 보정하게 한다.
예를 들어, 소위 빔-포인팅 오차가 발생할 수 있고, 이때 방사선 빔(B')은 x-방향으로 전파하지 않고, 그 대신 x-방향에 대한 약간의 각도에서 전파하고 있다. 포인팅 오차는 예를 들어, 방사선 빔(B')의 방향이 y-방향으로의 성분을 포함하도록 이루어질 수 있다. 이는 z-방향을 중심으로 제 1 및 제 2 광학 요소들(2632, 2633)을 회전시킴으로써 보정될 수 있다. 제 1 광학 요소(2632)의 회전은 빔이 제 2 광학 요소(2633)의 중심에 입사하도록 방사선 빔(B')을 지향하기 위해 사용될 수 있고, 제 2 광학 요소의 회전은 방사선 빔(B')이 광학 시스템(2630)을 나갈 때 x-방향으로 전파할 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다.
방사선 빔의 방향이 z-방향으로의 성분을 포함하는 포인팅 오차는 x-방향을 중심으로 제 1 및 제 2 광학 요소들(2632, 2633)을 회전시킴으로써 유사한 방식으로 보정될 수 있다. 방사선 빔이 y 및 z 방향들로의 성분들을 포함하는 포인팅 오차는 x 및 z 방향들 모두에서 제 1 및 제 2 광학 요소들(2632, 2633)을 회전시킴으로써 보정될 수 있다.
제 1 광학 요소(2632)는 y 및 z-방향들로 병진가능할 수 있다. y 및 z-방향들로의 병진은, 방사선 빔(B')이 제 1 광학 요소의 중심에 또는 중심 가까이에 입사할 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 방사선 빔(B')이 더 이상 제 1 광학 요소(2632)의 중심에 입사하지 않도록 벗어난 경우, y 및/또는 z 방향들로의 제 1 광학 요소의 병진은 방사선 빔(B')이 제 1 광학 요소의 중심에 또는 중심 가까이에 있을 때까지 수행될 수 있다. 제 1 광학 요소(2632) 상의 방사선 빔(B')의 위치는, 예를 들어 카메라 또는 몇몇 다른 센서(예시되지 않음)에 의해 모니터링될 수 있다.
y 및 z-방향들로의 제 2 광학 요소(2633)의 병진은 빔 포인팅 오차들을 보정하기 위해 필요하지 않을 수 있다. 하지만, 제 2 광학 요소(2633)는 다른 오차들의 보정을 허용하기 위해 y 및 z-방향들로 병진가능할 수 있다. 예를 들어, 제 2 광학 요소(2633)의 병진은 [예를 들어, 광학 요소들(2632, 2633)이 비구면 형상 또는 다른 복합 형상을 갖는 경우] 방사선 빔의 단면 형상의 보정 또는 수정을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
도 75는 제 1 광학 요소(2632) 및 연계된 액추에이터(2632a)를 더 상세히 개략적으로 나타낸다. 액추에이터(2632a)는 제 1 광학 요소(2632)와 액추에이터의 베이스(2635) 사이에 연결되는 3 개의 액추에이터 요소들을 포함한다. 각각의 액추에이터 요소는 광학 요소의 중심에 또는 중심에 인접하여 위치된다(3 개의 액추에이터 요소들은 삼각형의 세 코너들의 형태로 배치됨). 도 75에는 액추에이터 요소들 중 2 개(2634a, 2634b)가 개략적으로 도시된다. 액추에이터 요소들(2634a, 2634b)은 예를 들어 압전 액추에이터들일 수 있으며, 또는 여하한의 다른 적절한 형태의 액추에이터일 수 있다. 각각의 액추에이터 요소(2634a, 2634b)는 (양방향 화살표들로 나타낸 바와 같이) y-방향으로 제 1 광학 요소의 코너를 이동시키도록 개별적으로 작동가능하다. 이는 제 1 광학 요소로 하여금 필요에 따라 x-축을 중심으로 또는 z-축을 중심으로 회전되게 한다. 모든 액추에이터 요소들을 함께 작동시키는 것은 y-방향으로의 제 1 광학 요소(2632)의 병진을 제공할 것이다. 별도 액추에이터 요소가 z-방향으로의 제 1 광학 요소(2632)의 병진을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 별도 액추에이터 요소는, 예를 들어 z-방향으로 베이스(2635)를 병진시키는 데 사용되고, 이로 인해 z-방향으로 제 1 광학 요소(2632)를 이동시킬 수 있다. 이와 유사하게, 별도 액추에이터 요소가 x-방향으로의 병진을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 별도 액추에이터 요소는, 예를 들어 x-방향으로 베이스(2635)를 병진시키는 데 사용되고, 이로 인해 x-방향으로 제 1 광학 요소(2632)를 이동시킬 수 있다.
액추에이터 요소들(2634a, 2634b)의 앞선 설명은 이들이 제 1 광학 요소(2632)의 코너에 있거나 코너에 인접한 것으로 언급하지만, 제 1 광학 요소가 코너들을 가질 필요는 없다(이는 예를 들어 타원형일 수 있음). 일반적으로, 삼각형의 세 코너들로서 액추에이터 요소들을 배치하는 것은 (제 1 광학 요소의 형상에 관계없이) 제 1 광학 요소의 쉽게 제어가능한 회전 및 병진을 허용한다. 하지만, 여하한의 적절한 구성의 액추에이터 요소들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 6 개의 액추에이터 요소들의 구성이 사용될 수 있으며, 액추에이터 요소들은 베이스 상에 쌍을 이루어(in pairs) 장착되고, 광학 요소 상에 상이한 쌍을 이루어 장착된다[이 타입의 구성들은 스튜어트 플랫폼(Stuart platform) 또는 헥사포드(Hexapod)라고 칭해짐].
길이가 변할 수 있는 1 이상의 벨로우(bellow)들이 제 1 광학 요소(2632)와 베이스(2635) 사이에서 연장될 수 있으며, 제 1 광학 요소로부터 베이스로 열을 전달하도록 작용할 수 있다. 열 전달은 높은 열 전도율을 갖는 벨로우들 내의 고정된 재료에 의해 촉진될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 1 이상의 유연한 파이프들이 벨로우들을 통해 장착 플레이트로 및 이로부터 냉각 유체를 전달할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 뜨거운 측에서 액체가 증발되고 차가운 측에서 증기가 응결되는 유연한 히트 파이프들이 광학 요소로부터 열을 내보내기 위해 사용될 수 있다.
제 2 광학 요소(2633)를 위한 액추에이터(2633a)는 제 1 광학 요소(2632)를 위한 액추에이터(2632a)와 유사한 구성을 가질 수 있다. 일 실시예에서, z-방향으로의 병진을 제공하기 위해 사용되는 별도 액추에이터는 생략될 수 있다.
제어기(2630a)는 방사선 빔(B)의 위치 및/또는 방향이 원하는 방향과 상이한지의 여부를 결정하고, 상이한 경우 제 1 및 제 2 광학 요소들(2632, 2633)이 원하는 방향으로 방사선 빔(B)을 되돌리기 위해 어떻게 이동해야 하는지를 결정하도록 작동가능할 수 있다. 그 후, 제어기(2630a)는 이 정보를 2 개의 액추에이터들(2632a, 2633a)에 대한 2 개의 신호들(S1, S2)로 변환하여, 이에 따라 제 1 및 제 2 광학 요소들(2632, 2633)을 이동시킬 수 있다. 제어기(2630a)는 앞서 설명된 기능들을 구현할 수 있는 프로세서(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 프로세서는 센서 장치(2631)로부터의 주어진 입력 신호들(Sa, Sb)에 응답하여 제 1 및 제 2 광학 요소들(2632, 2633)이 어떻게 이동되어야 하는지를 실시간으로 계산할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 프로세서는 메모리(도시되지 않음)에 저장될 수 있는 룩업 테이블(look up table) 또는 이와 유사한 것들로부터 이 정보를 액세스할 수 있다.
제 2 광학 요소(2633)는 나가는 빔의 발산이 실질적으로 0이도록 오목한 형상을 갖는다. 제 2 광학 요소(2633)의 형상은 실질적으로 제 1 광학 요소(2632)의 형상에 매칭할 수 있으며, 예를 들어 구면, 비점수차 또는 비구면일 수 있다. 그러므로, 제 2 광학 요소(2633)의 하류에서 빔은 실질적으로 시준된다. 유리하게는, 이는 리소그래피 장치들(LA1, LA2) 또는 마스크 검사 장치(MIA)에 들어가기 전에 브랜치 방사선 빔들(B1 내지 B3)(도 1 참조)을 컨디셔닝하는 다른 광학 요소들로 하여금 동일하거나 적어도 매우 유사하게 한다. 이는 제조 관점에서 특히 유리하다.
빔 분할 장치(20)에 의해 수용되는 빔은 언듈레이터(24)에 의해 출력되는 빔과 상이한 형상 및/또는 세기 분포를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 직사각형 형상이 빔 분할 장치(20) 내의 연이은 나이프 에지 추출 거울들에 대해 원형 빔보다 바람직할 수 있다. 방사선의 형상 및/또는 세기 분포는, 예를 들어 비구면 광학 표면들을 갖는 제 1 및 제 2 광학 요소들을 이용함으로써 광학 시스템(2630)에 의해 변경될 수 있다. 상이한 빔(B) 형상들에 대해, 감지 요소들의 분포가 실질적으로 빔(B)의 형상에 매칭하도록 센서 장치(2631) 내의 감지 요소들의 상이한 구성들이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
방사선 소스(SO5)의 앞서 설명된 실시예는 하나의 자유 전자 레이저(FEL)를 포함하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 소스는 2 이상의 자유 전자 레이저들을 포함할 수 있다.
도 76을 참조하면, 본 발명에 따른 방사선 소스(SO6)의 제 2 실시예는 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb), 광학 시스템(2660) 및 센서 장치(도면의 복잡함을 감소시키기 위해 나타내지 않음)를 포함한다. 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 각각은 EUV 방사선 빔(B', B")을 생성하도록 작동가능하고, 방사선 소스(SO5)의 제 1 실시예에 관하여 앞서 설명된 자유 전자 레이저(FEL)와 실질적으로 동일할 수 있다. 이러한 구성은 중복(redundancy)을 제공하여, 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 중 하나로 하여금 다른 자유 전자 레이저가 수리 중이거나 유지보수를 받고 있을 때 작동하게 한다. 따라서, 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 중 하나는 사용을 위해 항상 이용가능하다.
광학 시스템(2660)은 4 개의 이동가능한 광학 요소들: 즉, 자유 전자 레이저들 중 제 1 레이저(FELa)와 연계된 제 1 및 제 2 광학 요소들(2662a, 2663a); 및 자유 전자 레이저들 중 제 2 레이저(FELb)와 연계된 제 1 및 제 2 광학 요소들(2662b, 2663b)을 포함한다. 또한, 광학 시스템은 제어기(2660a) 및 이동가능한 광학 요소들(2662a, 2662b, 2663a, 2663b) 각각을 위한 액추에이터(2664, 2665, 2666, 2667)를 포함한다. 4 개의 액추에이터들(2664, 2665, 2666, 2667) 각각은 제어기(2660a)로부터의 수신된 신호(S1, S2, S3, S4)에 응답하여 이동가능한 광학 요소들(2662a, 2662b, 2663a, 2663b) 중 하나를 이동시키도록 작동가능하다.
제 1 광학 요소들(2662a, 2662b) 각각은 그 각 자유 전자 레이저(FELa, FELb)에 대해, 방사선 소스(SO5)의 제 1 실시예에 관하여 앞서 설명된 자유 전자 레이저(FEL)에 대해 제 1 광학 요소(2632)가 수행하는 것과 실질적으로 동일한 기능을 수행한다. 제 1 광학 요소들(2662a, 2662b)은 둘 다 이들의 각 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)로부터 수용되는 방사선 빔(B', B")을 실질적으로 동일한 위치로 지향하도록 배치된다.
광학 시스템(2660)은 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 중 하나로부터 방사선 빔(B', B")을 선택적으로 수용하고, 그 자유 전자 레이저(FELa, FELb)와 연계된 제 1 및 제 2 이동가능한 광학 요소들을 이용하여 더 큰 직경을 갖는 빔(B)을 생성하기 위해 빔(B')의 단면 영역을 증가시키도록 배치된다. 광학 시스템(2660)에 의해 출력되는 이 더 큰 빔(B)은 빔 분할 장치(20)에 의해 수용된다.
제 1 실시예(SO5)를 이용하는 바와 같이, 센서 장치(도시되지 않음)는 광학 시스템(2660)에 의해 출력되는 빔(B)의 위치 및 방향을 결정하고 이를 나타내는 신호(S)를 제어기(2660a)로 보내도록 작동가능하다. 제어기(2660a)는 신호(S)에 응답하여 작동중인 자유 전자 레이저(FELa, FELb)에 대응하는 제 1 및 제 2 광학 요소들을 이동시켜, 그 자유 전자 레이저(FELa, FELb)에 의해 생성되는 빔(B', B")의 방향 변화들을 보상하도록 작동가능하다. 제어기(2660a) 및 4 개의 액추에이터들(2664, 2665, 2666, 2667)은 광학 시스템(2660)의 조정 메카니즘을 형성한다.
제 1 실시예(SO5)의 제 2 광학 요소(2633)에 관하여 앞서 설명된 기능에 추가하여, 제 2 광학 요소들(2663a, 2663b) 각각은, 그 연계된 제 1 광학 요소를 통해 그 연계된 자유 전자 레이저(FELa, FELb)로부터 방사선을 수용하도록 배치되는 사용 시 위치와 방사선의 경로 밖으로 철수(retract)되는 저장 위치 사이에서 화살표(A)에 의해 나타낸 바와 같이 더 큰 거리에 걸쳐 y 방향으로 이동하도록 작동가능하다. 사용 시, 자유 전자 레이저들 중 하나, 예를 들어 도 76의 FELb가 스위칭 온되고, 다른 자유 전자 레이저가 (예를 들어, 유지보수를 허용하도록) 스위칭 오프된다. 스위칭 온되는 자유 전자 레이저(FELb)와 연계된 제 2 광학 요소(2663b)는 그 사용 시 위치에 배치되고, 다른 제 2 광학 요소는 그 저장 위치에 배치된다.
유리하게는, 이러한 구성은 광학 시스템(2660)에 의해 출력되는 방사선 빔(B)으로 하여금 어느 자유 전자 레이저(FELa, FELb)가 작동되는지에 관계없이 실질적으로 동일한 위치 및 방향에 있게 한다.
2 개의 제 2 광학 요소들(2663a, 2663b)을 그 사용 시 위치와 저장 위치 사이에서 적절하게 이동시키는 제어 메카니즘(도시되지 않음)이 제공될 수 있다.
도 76의 축선들의 기준 세트(2670)에 대해, 광학 시스템(2660)에 의해 출력되는 방사선 빔(B)은 일반적으로 x 방향으로 있다. 출력 방사선 빔들(B', B")이 전파하는 2 개의 자유 전자 레이저(FELa, FELb) 각각의 축선은 x 축선에 대해 작은 각도(β)로 배치된다. 이는 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 사이의 물리적 간격이 2 개의 제 1 광학 요소들 사이에서보다 더 크게 한다. 이는, 예를 들어 시스템 안정성을 위해 2 개의 제 1 광학 요소들(2662a, 2662b)이 비교적 가까운 것이, 가령 약 1 미터 떨어져 있는 것이 바람직할 수 있는 반면, 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)은 매우 큰 장치들이고 반드시 상당히 더 큰 거리만큼 분리되어야 할 수 있기 때문에 유리하다. 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)의 언듈레이터들 간의 거리(Δ)는 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00013
(12)
이때, l은 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)의 언듈레이터들과 제 1 광학 요소들(2662a, 2662b) 간의 거리이고, α는 방사선 빔(B')과 제 1 광학 요소(2662a, 2662b)의 표면 사이의 각도이며, k는 제 1 광학 요소들(2662a, 2662b)과 제 2 광학 요소들(2663a, 2663b) 간의 거리이다. 충분히 큰 l 및 k에 대해, 다음과 같다:
Figure pct00014
(13)
도 77을 참조하면, 방사선 소스(SO7)가 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 및 광학 시스템(2730)을 포함한다.
자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 각각은 EUV 방사선 빔(Ba', Bb')을 생성하도록 선택적으로 작동가능하다. 즉, 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 각각은 EUV 방사선 빔을 생성하는 온 상태와 생성하지 않는 오프 상태 사이에서 스위칭가능하다. 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 각각은 그 온 상태에 배치되는 경우에 온인 것으로 언급될 수 있고, 그 오프 상태에 배치되는 경우에 오프인 것으로 언급될 수 있다.
자유 전자 레이저들(FELa, FELb)에 의해 출력되는 EUV 방사선 빔들(Ba', Bb') 각각은 실질적으로 원형인 단면 및 가우스 세기 프로파일을 가질 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, EUV 자유 전자 레이저에 의해 생성되는 방사선 빔은 통상적으로 비교적 작은 에텐듀를 갖는다. 예를 들어, 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)에 의해 생성되는 방사선 빔들(Ba', Bb')은 500 μrad 미만, 예를 들어 100 μrad 미만의 발산을 가질 수 있고, 예를 들어 이들의 각 언듈레이터들(24)을 떠날 때 약 50 ㎛의 직경을 가질 수 있다.
도 77을 다시 참조하면, 광학 시스템(2730)은 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 각각으로부터 방사선 빔(Ba', Bb')을 수용하고 출력 방사선 빔(B)을 출력하도록 배치된다. 광학 시스템(2730)에 의해 출력되는 방사선 빔(B)은 빔 분할 장치(20)(도 1 참조)에 의해 수용된다.
광학 시스템(2730)은 4 개의 광학 요소들: 즉, 자유 전자 레이저들 중 제 1 레이저(FELa)와 연계된 제 1 및 제 2 광학 요소들(2732, 2734); 및 자유 전자 레이저들 중 제 2 레이저(FELb)와 연계된 제 1 및 제 2 광학 요소들(2736, 2738)을 포함한다. 광학 요소들(2732, 2734, 2736, 2738)은 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)로부터의 방사선 빔들(Ba', Bb')의 단면의 크기 및 형상을 변경하도록 배치된다.
특히, 제 1 광학 요소들(2732, 2736)은 볼록한 거울들이며, 이들은 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)로부터의 방사선 빔들(Ba', Bb')의 단면 영역을 증가시키도록 작용한다. 도 77, 도 79, 및 도 80에서는 제 1 광학 요소들(2732, 2736)이 x-y 평면에서 실질적으로 평탄한 것으로 나타나지만, 이들은 사실상 이 평면에서 및 z 방향으로 볼록하다. 제 1 광학 요소들(2732, 2736)이 볼록하기 때문에, 이들은 EUV 방사선 빔들(Ba', Bb')의 발산을 증가시켜 이들 하류의 거울들에 대한 열 부하를 감소시킬 것이다. 제 1 광학 요소(2732)는 제 1 자유 전자 레이저(FELa)로부터 수용되는 방사선 빔(Ba')의 단면 영역을 증가시키도록 배치되는 발산 광학 요소라고 칭해질 수 있다. 제 1 광학 요소(2736)는 제 2 자유 전자 레이저(FELb)로부터 수용되는 방사선 빔(Bb')의 단면 영역을 증가시키도록 배치되는 발산 광학 요소라고 칭해질 수 있다. 이는 하류의 거울들로 하여금 더 적은 냉각을 이용하는 더 낮은 사양으로 이루어지게 하므로, 더 적은 비용으로 구성되게 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이는 하류의 거울들로 하여금 수직 입사에 더 가깝게 할 수 있다. 실제로, 방사선 소스(SO7)에 의해 출력되는 방사선 빔(B)은 빔(B)의 경로 내에 직렬로 배치되는 복수의 연속적이고 정적인 나이프 에지 거울들에 의해 분할될 수 있다. [예를 들어, 제 1 광학 요소들(2732, 2736)로서 볼록 거울들을 이용함으로써] 빔(B)의 크기를 증가시키는 것은, 거울들이 빔(B) 경로 내에 위치되어야 하는 정확성을 감소시킨다. 그러므로, 이는 분할 장치(20)에 의한 출력 빔(B)의 더 정확한 분할을 허용한다.
제 2 광학 요소들(2734, 2738)은 오목하고, 제 2 광학 요소들(2734, 2738)을 떠나는 빔들이 실질적으로 0인 발산을 갖도록 제 1 광학 요소들과 형상이 상보적이다. 제 2 광학 요소(2734)는 제 1 자유 전자 레이저(FELa)로부터 수용되는 방사선 빔(Ba')의 발산을, 그 방사선 빔(Ba')의 단면 영역이 제 1 광학 요소(2732)에 의해 증가된 후 실질적으로 0으로 감소시키도록 배치되는 수렴 광학 요소라고 칭해질 수 있다. 제 2 광학 요소(2738)는 제 2 자유 전자 레이저(FELb)로부터 수용되는 방사선 빔(Bb')의 발산을, 그 방사선 빔(Bb')의 단면 영역이 제 1 광학 요소(2736)에 의해 증가된 후 실질적으로 0으로 감소시키도록 배치되는 수렴 광학 요소라고 칭해질 수 있다. 그러므로, 제 2 광학 요소들(2734, 2738)의 하류에서 빔들은 실질적으로 시준된다. 다시, 도 77, 도 79 및 도 80에서 제 2 광학 요소들(2734, 2738)은 x-y 평면에서 실질적으로 평탄한 것으로 나타나지만, 이들은 사실상 이 평면에서 및 z 방향으로 오목하다.
빔 분할 장치(20)에 의해 수용되는 출력 빔(B)은 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)에 의해 출력된 빔과 상이한 형상 및/또는 세기 분포를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 직사각형 형상이 빔 분할 장치(20) 내의 연이은 나이프 에지 추출 거울들에 대해 원형 빔보다 바람직할 수 있다. 그러므로, 방사선 빔들(Ba', Bb')의 단면 영역을 증가시키는 것에 추가하여, 광학 요소들(2732, 2734, 2736, 2738)은 방사선 빔들(Ba', Bb')의 단면 형상을 변경하도록 작용한다. 특히, 광학 요소들(2732, 2734, 2736, 2738)은 비점수차 또는 비구면이고, 제 2 광학 요소들(2734, 2738)을 떠나는 방사선 빔들(Ba, Bb)이 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)에 의해 생성되는 방사선 빔들(Ba', Bb')보다 더 직사각형일 것을 보장하도록 형상화된다. 예를 들어, 광학 요소들은 제 2 광학 요소들(2734, 2738)을 떠나는 빔들(Ba, Bb)이 일반적으로 직사각형이고 둥근 코너들을 갖도록 형상화될 수 있지만, 다른 형상들도 가능하다. 이러한 직사각형 형상의 두 치수들은, 예를 들어 x-y 평면 및 z 방향에서와 같은 2 개의 수직 방향들에서 광학 요소들의 곡률 반경들에 관련될 수 있다. 유리하게는, 이는 리소그래피 장치들에 들어가기 전에 브랜치 방사선 빔들로 출력 방사선 빔(B)을 분할하는 데 사용되는 거울들로 하여금, 동일하거나 적어도 매우 유사하게 한다. 이는 제조 관점에서 특히 유리하다.
본 예시에서는, 8 개의 브랜치 방사선 빔들(Ba 내지 B8)이 8 개의 리소그래피 장치(LA1 내지 LA8)에 제공되는 것으로 설명된다. 도 1에 예시된 바와 같이, 추가적인 리소그래피 장치들이 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
자유 전자 레이저들(FELa, FELb)이 둘 다 온인 경우, 광학 시스템(2730)은 그 방사선 빔들(Ba', Bb')을 조합하여 복합 방사선 빔을 형성하도록 작동가능하다. 이 실시예에서, 이는 제 2 광학 요소들(2734, 2738)을 떠나는 빔들(Ba, Bb)이 서로 인접하고 상호 평행하도록, 제 1 자유 전자 레이저(FELa)의 제 1 및 제 2 광학 요소들(2732, 2734)을 제 2 자유 전자 레이저(FELb)의 광학 요소들(2736, 2738)로부터 x-방향으로 오프셋함으로써 달성된다. 특히, 제 1 자유 전자 레이저(FELa)의 제 1 및 제 2 광학 요소들(2732, 2734)은 제 2 자유 전자 레이저(FELb)의 광학 요소들(2736, 2738)의 [레이저 빔들(Ba', Bb')의 전파 방향에 대해] "하류에" 배치된다.
광학 시스템(2730)이 2 개의 방사선 빔들(Ba', Bb')을 조합하여 복합 방사선 빔을 형성하도록 작동가능한 이러한 구성은 방사선 소스(SO7)에 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)을 제공하고, 방사선 소스(SO7)는 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 중 하나가 오프인 경우에 계속해서 출력 방사선 빔을 생성할 수 있다. 이는, 예를 들어 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 중 하나로 하여금 수리되게 하거나 유지보수를 받게 할 수 있다. 하지만, 유리하게는, 본 발명의 실시예들은 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)이 둘 다 필요하거나 원하는 경우에 동시에 작동하게 한다. 따라서, 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)이 둘 다 작동중인 경우, 이들은 둘 다 리소그래피 시스템(LS)과 같은 리소그래피 시스템에 대한 방사선을 생성하고 있을 수 있다.
복합 빔은 광학 시스템(2730)에 의해 출력되는 출력 방사선 빔(B)이다. 광학 시스템(2730)에 의해 출력되는 복합 방사선 빔(B)의 단면 프로파일은 도 78에 도시되며, 복합 방사선 빔(B)의 에지는 그 세기가 사전설정된 임계치 아래로 떨어진 지점으로서 정의된다. 또한, 도 78은 출력 빔(B)의 8 개의 부분(2820)들을 예시하며, 이들은 8 개의 실질적으로 동일한 연이은 나이프 에지 추출 거울들(도시되지 않음)을 이용하여 빔 분할 장치(20)에 의해 생성될 수 있는 8 개의 브랜치 방사선 빔들(Ba 내지 B8)에 대응한다. 도 78a는 각각의 브랜치 방사선 빔(Ba 내지 B8)이 2 개의 방사선 빔들(Ba', Bb') 각각으로부터의 방사선의 부분을 포함하는 일 실시예를 나타내는 반면, 도 78b는 각각의 브랜치 방사선 빔(Ba 내지 B8)이 2 개의 방사선 빔들(Ba', Bb') 중 하나 또는 다른 하나로부터 독점적으로 방사선을 포함하는 일 실시예를 나타낸다.
자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 각각은, 이들이 오프되는 예정된 및/또는 예정되지 않은 중단 시간을 가질 수 있다. 자유 전자 레이저들 중 하나, 예를 들어 제 1 레이저(FELa)가 오프인 경우, 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA20)에 대한 효과는 도 78a 및 도 78b에 각각 나타낸 2 개의 상이한 실시예들에 대해 상이할 것이다.
도 78a에 나타낸 실시예의 경우, 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA20)은 모두 두 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)이 온인 경우에 수용하는 것의 절반뿐이지만 약간의 방사선을 수용할 것이다. 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA20)의 일루미네이터(IL)로 브랜치 방사선 빔들(Ba 내지 B8)을 전달하는 광학기들이 변경되지 않는 한, 이러한 실시예들에 대해 패싯 필드 거울 디바이스(10)(도 2)의 절반만이 조명될 것이다. 이 조건들 하에서, 이는: (a) 패싯 필드 거울 디바이스(10)의 거울들이 모두 완전히 조명되거나 전혀 조명되지 않는 경우; 또는 (b) 패싯 필드 거울 디바이스(10)의 거울들 중 적어도 일부가 부분적으로만 조명되는 경우일 수 있다. 패싯 필드 거울 디바이스(10)의 거울들 각각이 완전히 조명되거나 전혀 조명되지 않는 경우, 패싯 필드 거울 디바이스(10) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(11)의 적절한 구성에 의해 이는 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA20)의 일루미네이터들(IL)이 마스크(MA)의 조명을 위한 적절한 조명 패턴을 생성하도록 배치될 수 있다. 이는 조명되는 거울들이 일루미네이터(IL)의 퓨필 평면에 걸쳐 실질적으로 균등하게 분포되도록 거울들을 지향함으로써 달성된다. 이는 성능의 손실을 유도한다. 하지만, 패싯 필드 거울 디바이스(10)의 거울들 중 일부가 부분적으로만 조명되는 경우, 이 조건들은 마스크(MA)에서의 필드에서 큰 비-균일성(기울기)을 유도할 수 있다. 이는 거울들이 부분적으로 조명되지 않을 것을 보장하도록 패싯 필드 거울 디바이스들(10)의 적절한 재-설계에 의해 회피될 수 있지만, 이는 다소 비현실적이다. 또한, 거울들 중 일부의 부분적인 조명의 효과는 거울들의 총 수를 증가시킴으로써(예를 들어, MEMS 디바이스들을 이용함으로써, 및 예를 들어 100,000보다 많은 거울들을 이용함으로써) 감소될 수 있다.
도 78b에 나타낸 실시예의 경우, 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA20)의 절반이 두 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)이 온인 경우와 동일한 양의 방사선을 수용할 것이지만, 다른 절반은 방사선을 수용하지 않을 것이다.
(a) 패싯 필드 거울 디바이스들(10) 중 절반만 조명하는 문제; 및/또는 (b) 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA20) 중 절반에만 방사선을 제공하는 문제를 해결하기 위해, 광학 시스템(2730)은 제 2 광학 요소들(2734, 2738)을 떠나는 방사선 빔들(Ba, Bb)의 단면 프로파일(크기 및/또는 형상)을 변화시키도록 조정가능하고 작동가능하다. 이를 위해, 광학 시스템(2730)은: 제어기(2744); 및 광학 요소들(2732, 2734, 2736, 2738) 각각을 위한 액추에이터(2752, 2754, 2756, 2758)를 더 포함한다. 4 개의 액추에이터들(2752, 2754, 2756, 2758) 각각은 제어기(2744)로부터의 수신된 신호(도시되지 않음)에 응답하여 광학 요소들(2732, 2734, 2736, 2738) 중 하나를 이동시키도록 작동가능하다.
특히, 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 중 하나가 오프인 경우, 광학 시스템(2730)은 다른 자유 전자 레이저(FELa, FELb)에 대응하는 제 2 광학 요소(2734, 2738)를 떠나는 방사선 빔(Ba, Bb)이 일반적으로, 두 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)이 온인 경우에 조합된 방사선 빔(B)이 갖는 것과 동일한 크기, 형상 및 위치를 갖도록 조정하도록 작동가능할 수 있다. 대안적으로, 광학 시스템(2730)은 온인 자유 전자 레이저(FELa, FELb)에 대응하는 제 2 광학 요소(2734, 2738)를 떠나는 방사선 빔(Ba, Bb)이 적어도, 두 리소그래피 장치들이 온인 경우에 그러한 것보다 조합된 방사선 빔(B)의 크기, 형상 및 위치에 더 가깝도록 조정하도록 작동가능할 수 있다. 결과로서, 각각의 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)는 그 패싯 필드 거울 디바이스(10)를 실질적으로 전부 조명하고, 두 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)이 온인 경우에 수용되는 파워의 절반을 갖는 브랜치 방사선 빔(Ba 내지 B8)을 수용할 것이다. 유리하게는, 이는 빔 분할 장치 및 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA20)이 변화될 필요가 없고, 리소그래피 시스템(LS) 내의 모든 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA20)이 여하한의 큰 성능 손실 없이 계속 작동할 수 있다는 것을 의미한다. 의심의 여지를 없애기 위해, 이 맥락에서 언급되는 바와 같이 성능은 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA20)에 의해, 예를 들어 기판(W)에 부여되는 이미지들의 품질을 의미한다. 당업자라면 이해하는 바와 같이, 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 중 하나만이 작동중인 경우, 각각의 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)에 이용가능한 방사선의 파워는 감소될 것이다[동일한 파워의 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)에 대해, 이는 절반이 될 것임]. 그러므로, 단 하나의 자유 전자 레이저(FELa, FELb)가 작동중인 경우, 각각의 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)의 작동 속력은 (예를 들어, 2 배) 감소될 것이지만, 품질은 크게 영향을 받지 않을 것이다.
도 79 및 도 80을 참조하면, 이를 달성하기 위해, 광학 시스템(2730)은 x-y 평면에서의(즉, z 방향에 수직인) 방향으로 제 1 광학 요소들(2732, 2736)의 발산을 변화시키고, y 방향으로 제 2 자유 전자 레이저(FELb)의 제 2 광학 요소(2738)를 이동시키도록 작동가능하다. 제 1 광학 요소들(2732, 2736) 각각은 상이한 곡률 반경들을 갖는 2 개의 대향 표면들을 포함한다. 예를 들어, 도 81을 참조하면, 제 1 자유 전자 레이저(FELa)에 대응하는 제 1 광학 요소(2732)는 제 1(2732a) 및 제 2(2732b) 대향 표면들을 포함한다. 액추에이터(2752)가 z 방향으로의 축선(2792)을 중심으로 제 1 광학 요소(2732)를 회전시키도록 작동가능하다. 제 1 광학 요소(2732)의 발산은, 방사선 빔(Ba')의 경로 내에 대향 표면들(2732a, 2732b) 중 상이한 하나를 배치하기 위해 z 방향으로의 축선(2792)을 중심으로 이를 180 도 회전시킴으로써 변화될 수 있다. 두 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)이 온인 경우, 제 1 자유 전자 레이저(FELa)로부터의 방사선 빔(Ba')은 제 1 표면(2732a) 상에 입사한다. 제 1 자유 전자 레이저(FELa)만이 온인 경우, 제 1 광학 요소(2732)는 방사선 빔(Ba')이 제 1 표면(2732a)의 곡률 반경의 절반을 갖는(및 이에 따라 발산을 2 배로 생성하는) 제 2 표면(2732b) 상에 입사하도록 회전된다. 이와 유사하게, 제 2 자유 전자 레이저(FELb)에 대응하는 제 1 광학 요소(2736)는 2 개의 대향 표면들(2736a, 2736b)을 포함하고, 액추에이터(2756)가 z 방향으로의 축선(2796)을 중심으로 이를 회전시켜 그 발산을 변화시키도록 작동가능하다.
대안적인 예시적인 실시예에서, 상이한 곡률 반경들을 갖는 2 이상의 제 1 광학 요소들이 각각의 자유 전자 레이저(FELa, FELb)에 제공될 수 있고, 제 1 광학 요소(2732, 2736)의 발산은 방사선 빔(Ba', Bb')의 경로 밖으로 제 1 광학 요소를 이동시키고 이를 상이한 곡률 반경을 갖는 또 다른 요소로 대체함으로써 변화될 수 있다.
도 79를 다시 참조하면, 제 1 자유 전자 레이저(FELa)가 온이고 제 2 자유 전자 레이저(FELb)가 오프인 구성이 예시된다. 제 1 자유 전자 레이저(FELa)에 대한 제 1 광학 요소(2732)는, 방사선 빔(Ba')의 경로 내에 그 제 2 표면(2732b)을 배치하기 위해 그 축선(2792)을 중심으로 180 도 회전되었다. 또한, 제 2 광학 요소(2734)는 (화살표 C로 나타낸 바와 같이) y 방향으로 위로 이동된다. 제 2 표면(2732b)에 입사하는 경우, 제 1 자유 전자 레이저(FELa)로부터의 방사선 빔(Ba')은 제 1 표면(2732a)에 입사하는 경우와 같이 제 2 광학 요소(2734)의 영역을 2 배로 조명할 것이다. 제 2 광학 요소(2734)의 발산은 동일하기 때문에, 빔이 영역의 2 배에 걸쳐 확산되지만, 제 2 광학 요소(2734)를 떠나는 방사선 빔(Ba)은 실질적으로 0인 발산을 갖는다.
도 80을 참조하면, 제 2 자유 전자 레이저(FELb)가 온이고 제 1 자유 전자 레이저(FELa)가 오프인 구성이 예시된다. 제 2 자유 전자 레이저(FELb)에 대한 제 1 광학 요소(2736)는, 방사선 빔(Bb')의 경로 내에 그 제 2 표면(2736b)을 배치하기 위해 그 축선(2796)을 중심으로 180 도 회전되었다. 또한, 제 1 자유 전자 레이저(FELa)에 대응하는 제 2 광학 요소(2734)는 (화살표 D로 나타낸 바와 같이) y 방향으로 아래로 이동된다. 제 2 자유 전자 레이저(FELb)로부터의 방사선 빔(Bb')은, 제 1 광학 요소(2736)의 제 1 표면(2736a)이 방사선 빔(Bb')의 경로에 있는 경우와 같이 제 2 광학 요소(2738)의 영역을 2 배로 조명할 것이다. 제 2 광학 요소(2738)의 발산은 동일하기 때문에, 빔이 영역의 2 배에 걸쳐 확산되지만, 제 2 광학 요소(2738)를 떠나는 방사선 빔(Bb)은 실질적으로 0인 발산을 갖는다.
제 1 자유 전자 레이저(FELa)만이 온인 경우에 방사선 소스(SO7)에 의해 생성되는 빔 프로파일이 도 82에 도시된다. 제 2 자유 전자 레이저(FELb)만이 온인 경우에 방사선 소스(SO7)에 의해 생성되는 빔 프로파일은 도 82에 나타낸 것과 실질적으로 동일하다.
방사선 소스(SO7)는 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)이 온인지 오프인지를 결정하도록 작동가능한 1 이상의 센서(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이러한 센서들은 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)의 상태를 나타내는 신호들을 제어기(2744)로 보낼 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 방사선 소스(SO7)는 (예를 들어, 계획된 중단 시간의 경우에) 사용자로 하여금 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)의 상태를 수동으로 입력하게 할 수 있는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다.
도 77, 도 79 및 도 80의 축선들의 기준 세트(2770)에 대해, 광학 시스템(2730)에 의해 출력되는 출력 방사선 빔(B)은 일반적으로 x 방향으로 전파한다. 출력 방사선 빔들(Ba', Bb')이 전파하는 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 각각의 축선은 x 축선에 대해 작은 각도(β)로 배치된다. 이는 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 사이의 물리적 간격이 2 개의 제 1 광학 요소들(2732, 2736) 사이에서보다 더 크게 한다. 이는, 예를 들어 시스템 안정성을 위해, 2 개의 제 1 광학 요소들(2732, 2736)이 비교적 가까운 것이, 가령 약 1 미터 떨어져 있는 것이 바람직할 수 있는 반면, 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)은 매우 큰 장치들이고 반드시 상당히 더 큰 거리만큼 분리되어야 할 수 있기 때문에 유리하다.
또한, 방사선 소스(SO7)는 센서 장치(2740)를 포함한다. 센서 장치(2740)는 출력 빔(B)의 전파 방향을 따라 이격되는 센서들의 2 개의 세트들(2741, 2742)을 포함한다. 센서들의 각각의 세트(2741, 2742)는, 원하는 위치로부터의 방사선 빔의 편향이 1 이상의 센서들과 빔의 에지의 오버랩을 야기하도록 출력 빔(B)의 주변부 주위에 배치되는 센서들을 포함한다. 예를 들어, 감지 요소들은 실질적으로 방사선 빔(B)의 세기 분포에 매칭하는 y-z 평면에서의 구역의 주변부 주위에 분포될 수 있다. 예를 들어, 감지 요소들은 도 78 또는 도 82에 나타낸 빔 프로파일들의 형상을 이루는 라인들 주위에 분포될 수 있다. 여하한의 다른 적절한 형태의 센서 장치가 사용될 수 있다.
센서 장치(2740)는 2 개의 출력 신호들(Sa, Sb)을 제공하고, 각각의 신호는 상이한 거리만큼 전파된 후의 출력 빔(B)의 위치를 나타낸다. 제어기(2744)는 출력 빔(B)의 전파 방향을 결정하기 위해 신호들(Sa, Sb)을 처리하도록 배치된다. 또한, 제어기는 빔(B)의 위치를 결정할 수 있다. 제어기(2744)는 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)에 의해 생성되는 빔들(Ba', Bb')의 방향 변화들을 보상하기 위해, 센서 장치(2740)로부터의 신호들(Sa, Sb)에 응답하여 액추에이터들(2752, 2754, 2756, 2758)을 이용해서 광학 요소들(2732, 2734, 2736, 2738)을 이동시키도록 작동가능하다. 제어기(2744) 및 4 개의 액추에이터들(2752, 2754, 2756, 2758)은 광학 시스템(2730)의 조정 메카니즘을 형성한다. 또한, 광학 요소들(2732, 2734, 2736, 2738)은 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)에 의해 생성되는 빔들(Ba', Bb')의 위치 변화들을 보상하기 위해 사용될 수 있다.
이 맥락에서 사용되는 바와 같이, 출력 빔(B)의 에지는 세기가 사전설정된 임계치 아래로 떨어진 지점으로서 정의될 수 있다. 사전설정된 임계치는, 예를 들어 최대 세기의 백분율일 수 있다.
각각의 센서 세트(2741, 2742)의 각각의 센서는 이 위에 입사하는 방사선의 양을 나타내는 신호를 출력할 수 있다. 이 신호들 각각은 조합된 신호들(Sa, Sb)로서, 또는 따로따로 제어기(2744)로 보내질 수 있다.
복수의 센서들 각각에 입사하는 방사선의 양을 분석함으로써, 출력 방사선 빔(B)의 위치가 결정될 수 있다. 예를 들어, 감지 요소들이 실질적으로 출력 방사선 빔(B)의 세기 분포에 매칭하는 y-z 평면에서의 구역의 주변부 주위에 분포되는 실시예들에 대해, 2 개의 정반대편 감지 요소들에 입사하는 방사선의 양의 차이가 존재하는 경우, 출력 방사선 빔(B)의 중심은 더 많은 방사선을 수용하는 감지 요소에 더 가깝다. 일단 각각의 센서 세트(2741, 2742)에 대한 방사선 빔의 위치가 이 방식으로 결정되면, 방사선 빔의 방향이 결정될 수 있다. 이것이 출력 방사선 빔(B)의 원하는 방향과 상이한 경우, 제어기(2744)는 이를 보정하기 위해 광학 요소들(2732, 2734, 2736, 2738)을 이동시키도록 작동가능할 수 있다.
센서 장치(2740)의 센서 세트들(2741, 2742)은 이동가능할 수 있다. 이는 출력 방사선 빔(B) 및/또는 세기 프로파일의 변화들이 고려되게 한다. 예를 들어, 센서 세트들은 두 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)이 온인 경우에 도 78에 나타낸 빔 프로파일에 따라 분포될 수 있도록, 및 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 중 단 하나만 온인 경우에 도 82에 나타낸 빔 프로파일에 따라 분포될 수 있도록 이동가능할 수 있다.
방사선 빔들(Ba', Bb')은 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA20)에 EUV 방사선을 공급하고, 광학 시스템(2730)은 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)로부터 리소그래피 장치들(LA1 내지 LA20)로 방사선을 지향하는 지정된 광학 구성요소들의 세트의 제 1 부분을 형성한다.
광학 요소들(2732, 2734, 2736, 2738) 각각은 거울을 포함하고, 능동 냉각 메카니즘이 제공될 수 있다. 예를 들어, 각각의 거울에는 예를 들어 물 또는 이산화탄소(CO2)와 같은 냉각 유체의 공급부가 제공될 수 있다. 하지만, 손상을 입지 않으면서 광학 요소가 흡수하고 소산시킬 수 있는 파워 밀도에 대한 한계가 존재한다.
자유 전자 레이저들(FELa, FELb)의 주어진 출력 파워에 대해, 대응하는 자유 전자 레이저(FELa, FELb) 하류의 제 1 광학 요소(2732, 2736)가 수용하는 파워 밀도는: (ⅰ) 자유 전자 레이저(FELa, FELb)의 언듈레이터(24)를 떠날 때 방사선 빔(Ba', Bb')의 초기 크기 및 발산; 및 (ⅱ) 자유 전자 레이저(FELa, FELb)의 언듈레이터(24)와 그 대응하는 제 1 광학 요소(2732, 2736) 간의 거리에 의존한다. 각각의 제 1 광학 요소(2732, 2736)가 수용하는 파워 밀도는 제 1 광학 요소(2732, 2736)와 그 대응하는 자유 전자 레이저(FELa, FELb) 간의 거리가 증가함에 따라 감소한다.
본 발명의 실시예들에서, 제 1 광학 요소들(2732, 2736)은 스침 입사 거울들이다. 바람직하게는, 제 1 광학 요소들(2732, 2736)은 예를 들어 루테늄(Ru)과 같은 흡수를 최소화하고 반사율을 최대화하는 코팅과 함께, 예를 들어 구리와 같은 우수한 열 전도체인 재료로부터 형성된다. 각각의 자유 전자 레이저(FELa, FELb)에 의해 출력되는 방사선 빔(Ba', Bb')과 그 대응하는 제 1 광학 요소(2732, 2736)의 표면 사이의 각도(α)는 작으며, 이는 2가지 장점들을 제공한다: (a) 이는 제 1 광학 요소들(2732, 2736) 상의 빔 스폿 크기를 확대하여 파워 밀도를 낮춘다; 또한, (b) 이는 흡수 계수를 낮춰서, 제 1 광학 요소들(2732, 2736)에 의해 흡수되고 소산되어야 하는 입사 파워의 일부를 감소시킨다. 각각의 방사선 빔(Ba', Bb')과 대응하는 제 1 광학 요소(2732, 2736)의 표면 사이의 각도(α)는 바람직하게는 약 10 도 이하인데, 이는 각도가 10 도 위로 증가함에 따라 제 1 광학 요소들(2732, 2736)의 반사율이 크게 떨어지기 때문이다. 제 1 광학 요소들(2732, 2736)은 볼록하기 때문에, 그 곡률 반경들이 방사선 빔(Ba', Bb')과 대응하는 제 1 광학 요소(2732, 2736)의 표면 사이의 각도의 하한을 설정한다. 바람직하게는, 각도(α)는 0.5 내지 10 도 범위, 더 바람직하게는 1 내지 5 도 범위, 및 가장 바람직하게는 1 내지 3 도 범위 내에 있다.
방사선 빔들(Ba', Bb')이 전파함에 따라, 이들은 크기가 증가한다. 두 지점들 사이에서의 크기의 증가는 발산의 절반의 탄젠트와 두 지점들 사이의 거리의 곱에 비례할 것이다.
자유 전자 레이저들(FELa, FELb)에 의해 생성되는 방사선 빔들(Ba', Bb')의 발산이 매우 작기 때문에, [제 1 광학 요소들(2732, 2736)에 의해 흡수되는 파워 밀도의 상당한 감소에 대응하여] 빔의 크기가 상당히 증가하기 위해서 빔들은 상당한 거리를 이동하여야 한다. 예를 들어, 제 1 광학 요소들(2732, 2736) 상의 파워 밀도가 그 표면 코팅들이 손상되지 않도록 충분히 낮기 위해서, 각각의 자유 전자 레이저(FELa, FELb)의 언듈레이터(24)와 그 대응하는 제 1 광학 요소(2732, 2736) 사이의 거리는 약 수십 미터일 필요가 있다. 약 10 m의 각각의 언듈레이터(24)와 그 대응하는 제 1 광학 요소(2732, 2736) 사이의 거리는 너무 작고, 100 m는 불필요하게 클 수 있다. 상기 거리는, 예를 들어 30 m 내지 80 m 범위 내에 있을 수 있고, 예를 들어 이는 약 50 m일 수 있다. 일반적으로, 제 1 광학 요소의 손상이 회피되는 각각의 자유 전자 레이저(FELa, FELb)의 언듈레이터(24)와 그 대응하는 제 1 광학 요소(2732, 2736) 사이의 거리는 (빔의 파워 밀도에 의존하는 것 이외에) 제 1 광학 요소의 표면과 표면 코팅의 재료 특성들, 및 제 1 광학 요소를 냉각하는 데 사용되는 냉각 시스템의 유효성에 의존할 것이다.
일반적으로, 주어진 초기 빔 직경, 파워 및 발산에 대해, 각각의 제 1 광학 요소(2732, 2736)에 의해 흡수되는 파워 밀도는: (ⅰ) 그 제 1 광학 요소(2732, 2736)의 표면과 이에 입사하는 방사선 빔(Ba', Bb') 사이의 각도(α); 및/또는 (ⅱ) 그 제 1 광학 요소(2732, 2736)와 그 대응하는 언듈레이터(24) 사이의 거리(L)를 변경함으로써 변화될 수 있다. 각도(α)의 허용가능한 값들의 범위는 거리(L)에 의존할 것이며, 그 역도 마찬가지이다. 또한, 각도의 허용가능한 값들의 범위는 [방사선 빔의 일부분이 제 1 광학 요소를 빗나가는 정도로 방사선 빔(Ba', Bb')으로부터 제 1 광학 요소가 굴곡되는 가능성을 회피하기 위해] 제 1 광학 요소(2732, 2736)의 곡률 반경에 의해 제약될 수 있다.
각각의 자유 전자 레이저(FELa, FELb)의 언듈레이터(24)와 그 대응하는 제 1 광학 요소(2732, 2736) 사이의 거리(L)가 약 수십 미터인 경우, 제 1 광학 요소(2732, 2736) 상의 빔 스폿의 배치는 그 언듈레이터(24)를 떠나는 방사선 빔(Ba', Bb')의 초기 방향에 크게 의존할 것이다. 이 방향의 매우 작은 변동은 제 1 광학 요소(2732, 2736)에서의 스폿이 상당한 거리를 이동하게 할 수 있다. 거리(L)는 방사선 소스(SO7)의 구성요소들 및/또는 이들이 하우징되는 빌딩들의 작은 상대적인 기계적 이동이 제 1 광학 요소(2732, 2736) 상의 스폿의 큰 변위를 야기할 수 있도록 충분히 크다.
제어기(2744) 및 4 개의 액추에이터들(2752, 2754, 2756, 2758)은, 제 1 광학 요소들(2732, 2736) 각각으로 하여금 그 대응하는 자유 전자 레이저(FELa, FELb)의 언듈레이터(24)로부터 충분히 멀리 배치되게 하여, 이것이 손상되지 않는 한편 광학 시스템(2730)에 의해 출력되는 출력 빔(B)의 방향 및 위치가 안정되게 유지될 것을 보장하도록 하는 능동 피드백 루프를 제공한다. 그러므로, 유리하게는, 자유 전자 레이저들(이는 매우 작은 에텐듀들을 가짐) 및 이 능동 피드백 루프의 조합은 고파워 EUV 방사선 빔이 리소그래피에 이용가능하게 한다. 특히, 이는 복수의(예를 들어, 8 개의) 리소그래피 장치들에 제공될 충분히 큰 파워의 출력 방사선 빔을 갖는 방사선 소스(SO7)를 허용한다.
도 77, 도 79 및 도 80을 참조하면, 축선들의 기준 세트(2770)에 대해, 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)의 축선들은 공칭적으로 x-y 평면에서 및 x 축선에 대해 작은 각도(β)로 배치된다. 출력 방사선 빔(B)은 일반적으로 x 방향으로 전파할 것이다. 각각의 광학 요소들(2732, 2734, 2736, 2738) 각각은 y 및 z 방향들로 선형으로 이동하도록 작동가능하고, x 및 z 축선들을 중심으로 회전하도록 작동가능하다. 이 자유도는 광학 시스템(2730)으로 하여금 그 공칭 방향들로부터의 방사선 빔들(Ba', Bb')의 전파 방향의 편향들을 보정하게 한다.
예를 들어, 소위 빔-포인팅 오차가 발생할 수 있고, 이때 방사선 빔들(Ba', Bb') 중 하나는 x-방향에 대한 각도(β)로 전파하지 않고, 그 대신 약간 상이한 각도에서 전파하고 있다. 포인팅 오차는 예를 들어, 방사선 빔(Ba', Bb')의 방향 벡터가 x-y 평면 내에 놓이지만 x 축선과 상이한 각도를 구성하도록 이루어질 수 있다. 이는 z-방향을 중심으로 제 1(2732, 2736) 및 제 2(2734, 2738) 광학 요소들을 회전시킴으로써 보정될 수 있다. 제 1 광학 요소(2732, 2736)의 회전은 빔이 제 2 광학 요소(2734, 2738)에 입사하도록 방사선 빔(Ba', Bb')을 지향하기 위해 사용될 수 있고, 제 2 광학 요소(2734, 2738)의 회전은 출력 방사선 빔(B)이 광학 시스템(2730)을 나갈 때 x-방향으로 전파할 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다.
방사선 빔(Ba', Bb')의 방향이 z-방향으로의 성분을 포함하는 포인팅 오차는 x-방향을 중심으로 제 1(2732, 2736) 및 제 2(2734, 2738) 광학 요소들을 회전시킴으로써 유사한 방식으로 보정될 수 있다. 방사선 빔(Ba', Bb')이 y 및 z 방향들로의 성분들을 포함하는 포인팅 오차는 x 및 z 방향들 모두에서 제 1(2732, 2736) 및 제 2(2734, 2738) 광학 요소들을 회전시킴으로써 보정될 수 있다.
제 1 광학 요소들(2732, 2736)은 y 및 z-방향들로 병진가능할 수 있다. y 및 z-방향들로의 병진은, 방사선 빔(Ba', Bb')이 제 1 광학 요소의 중심에 또는 중심 가까이에 입사할 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 방사선 빔(Ba', Bb')이 더 이상 제 1 광학 요소(2732, 2736)의 중심에 입사하지 않도록 벗어난 경우, y 및/또는 z 방향들로의 제 1 광학 요소의 병진은 방사선 빔(Ba', Bb')이 제 1 광학 요소(2732, 2736)의 중심에 또는 중심 가까이에 있을 때까지 수행될 수 있다. 제 1 광학 요소(2732, 2736) 상의 방사선 빔(Ba', Bb')의 위치는, 예를 들어 카메라 또는 몇몇 다른 센서(예시되지 않음)에 의해 모니터링될 수 있다.
y 및 z-방향들로의 제 2 광학 요소들(2734, 2738)의 병진은 빔 포인팅 오차들을 보정하기 위해 필요하지 않을 수 있다. 하지만, 제 2 광학 요소들(2734, 2738)은 다른 오차들의 보정을 허용하기 위해 y 및 z-방향들로 병진가능할 수 있다. 예를 들어, 제 2 광학 요소들(2734, 2738)의 병진은 (예를 들어, 광학 요소들이 비구면 형상 또는 다른 복합 형상을 갖는 경우) 방사선 빔의 단면 형상의 보정 또는 수정을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
제어기(2744)는 출력 방사선 빔(B)의 위치 및/또는 방향이 원하는 방향과 상이한지의 여부를 결정하고, 상이한 경우 광학 요소들(2732, 2734, 2736, 2738)이 원하는 방향으로 출력 방사선 빔(B)을 되돌리기 위해 어떻게 이동해야 하는지를 결정하도록 작동가능할 수 있다. 그 후, 제어기(2744)는 이 정보를 액추에이터들(62, 64, 66, 68)에 대한 2 개의 신호들로 변환하여, 이에 따라 광학 요소들(2732, 2734, 2736, 2738)을 이동시킬 수 있다. 제어기(2744)는 앞서 설명된 기능들을 구현할 수 있는 프로세서(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 프로세서는 센서 장치(2740)로부터의 주어진 입력 신호들(Sa, Sb)에 응답하여 광학 요소들(2732, 2734, 2736, 2738)이 어떻게 이동되어야 하는지를 실시간으로 계산할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 프로세서는 메모리(도시되지 않음)에 저장될 수 있는 룩업 테이블 또는 이와 유사한 것들로부터 이 정보를 액세스할 수 있다.
제 1 실시예(도 77, 도 79, 도 80)의 광학 시스템(2730)의 광학 레이아웃은 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)에 대해 대칭이 아니며, 이는 상이한 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)로부터 비롯되는 방사선에 대해 약간 상이한 광학 특성들을 초래할 수 있다. 도 83 및 도 84를 참조하면, 방사선 소스(SO8)의 또 다른 실시예가 설명된다. 2 개의 실시예들에서 동일한 구성요소들은 공통 라벨들을 공유한다.
방사선 소스(SO8)는 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 및 광학 시스템(2780)을 포함한다. 광학 시스템(2780)은 2 개의 제 1 광학 요소들(2732, 2736)을 포함하며, 이들은 광학 시스템(2730)의 제 1 광학 요소들과 균등하지만, 일반적으로 x 방향으로 동일한 위치에 배치된다. 또한, 광학 시스템(2780)은 단일 제 2 광학 요소(2782)를 포함한다. 제 2 광학 요소(2782)는 일반적으로 웨지 형상이고, 2 개의 반사 표면들(2782a, 2782b)을 포함한다. 반사 표면들 중 제 1 표면(2782a)은 제 1 자유 전자 레이저(FELa)에 대한 제 2 광학 요소로서 작용하고, 반사 표면들 중 제 2 표면(2782b)은 제 2 자유 전자 레이저(FELb)에 대한 제 2 광학 요소로서 작용한다. 반사 표면들은 둘 다 오목하고, 제 1 광학 요소들(2732, 2736)의 표면들에 매칭하는 비점수차 또는 비구면 형상을 가질 수 있다.
제 1 실시예(SO)와 유사하게, 두 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)이 온인 경우, 광학 시스템(2780)은 방사선 빔들(Ba', Bb')의 크기를 증가시키고, 이들의 형상을 변경하며, 조합된 방사선 빔(B)을 출력하도록 작용할 것이다. 하지만, 도 85에 나타낸 바와 같이, 제 1 실시예(SO)와 대조적으로, 실시예(SO8)의 광학 시스템(2780)에 의해 출력되는 조합된 빔(B)은 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)로부터의 기여들을 분리하는 갭(2784)을 갖는다.
제 2 광학 요소(2782)는 웨지 형상이지만, 이는 제 1 및 제 2 반사 표면들(2782a, 2782b) 사이의 교선(2782c)에서의 지점까지 테이퍼링될 수 없다. 제 2 광학 요소(2782)에는 교선(2782c)에서 적어도 최소 두께가 제공되어, 제 2 광학 요소(2782)의 열 전도율이 방사선 빔들(Ba', Bb')로부터 흡수되는 방사선 파워를 소산시킬 수 있도록 한다. 조합된 방사선 빔(B)의 세기 분포에서의 갭(2784)의 최소 크기는 교선(2782c)에서의 제 2 광학 요소(2782)의 필요한 최소 두께에 의해 결정된다.
원칙적으로, 이 갭(2784)은, 실질적으로 각각의 리소그래피 장치(LA1 내지 LA20)의 전체 패싯 필드 거울 디바이스(10)가 조명되도록 설계되고 위치될 수 있는 빔 분할 장치(20) 내의 빔 추출 광학 요소들에 대해 어떠한 문제도 제공하지 않는다. 예를 들어, 도 85b를 참조하면, 빔 추출 광학 요소들은 구역들(2820)에 의해 예시된 바와 같이 갭(2784)이 브랜치 방사선 빔들(Ba 내지 B8) 중 어느 것도 초래하지 않도록 배치될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 제 1 실시예(SO)와 유사하게, 제 1 광학 요소들(2732, 2736)은 제 1 실시예(SO)에 관하여 앞서 설명된 바와 같이 이들의 발산을 변경하기 위해 z 방향으로의 축선들(2792, 2796)을 중심으로 회전하도록 작동가능하다. 이러한 실시예들에 대해, 제 2 광학 요소(2782)의 표면들(2782a, 2782b)은 자유 전자 레이저들(FELa, FELb) 중 하나로부터 단일 방사선 빔을 수용하도록 충분한 크기로 이루어진다(도 84 참조). 광학 시스템(2780)에 의해 출력되는 방사선 빔(B)의 형상은 도 82에 나타낸 바와 같을 것이다. 단 하나의 자유 전자 레이저(FELa, FELb)만이 온인 경우, 광학 시스템(2780)에 의해 출력되는 방사선 빔(B)은 갭(2784)을 갖지 않고, y 방향으로 위 또는 아래로 시프트될 것임을 유의한다. 그러므로, 갭(2784)이 무시할 수 있을 만큼 작고, 제 2 광학 요소(2782)가 y 방향으로 이동될 수 있어서 출력 방사선 빔(B)이 점선(2786)을 중심으로 할 것을 보장하지 않는 한, 빔 분할 장치(20)는 하나의 자유 전자 레이저(FELa, FELb) 및 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)의 사용 사이에서 스위칭되는 경우에 변경되어야 할 것이다.
방사선 소스(SO8)의 실시예는 적절하거나 원하는 경우 방사선 소스(SO)의 제 1 실시예의 여하한 또는 모든 양립가능한 특징들을 통합할 수 있다. 예를 들어, 도 83 및 도 84에는 나타내지 않지만, 방사선 소스(SO8)가 센서 장치를 더 포함할 수 있고, 광학 시스템(2780)은 제어기 및 광학 요소들(2732, 2736, 2782) 각각을 위한 액추에이터를 더 포함할 수 있다. 액추에이터들 각각은 2 개의 자유 전자 레이저들(FELa, FELb)에 의해 생성되는 빔들의 방향 변화들을 보상하기 위해 광학 요소들(2732, 2736, 2782) 중 하나를 이동시키도록 작동가능할 수 있다.
도 86은 m 개의 방사선 소스들(SOa 내지 SOm), 빔 전달 시스템(BDS3) 및 n 개의 리소그래피 장치들(LA1' 내지 LAn')을 포함하는 리소그래피 시스템(LS8)을 나타낸다. 방사선 소스들(SOa 내지 SOm) 각각은 극자외(EUV) 방사선 빔(Bs1 내지 Bsm)(이는 주 빔이라고 칭해질 수 있음)을 생성하도록 선택적으로 작동가능하다. 즉, 방사선 소스들(SOa 내지 SOm) 각각은 주 방사선 빔을 생성하는 온 상태와 생성하지 않는 오프 상태 사이에서 스위칭가능하다. 방사선 소스들(SOa 내지 SOm) 각각은 그 온 상태에 배치되는 경우에 온인 것으로 언급될 수 있고, 그 오프 상태에 배치되는 경우에 오프인 것으로 언급될 수 있다. 빔 전달 시스템(BDS3)은 방사선 소스들(SOa 내지 SOm) 각각에 의해 생성되는 주 방사선 빔들(Bs1 내지 Bsm)을 수용하고, 이제 설명되는 바와 같이 각각의 주 방사선 빔의 일부분을 각각의 리소그래피 장치(LA1' 내지 LAn')로 지향하도록 배치된다.
빔 전달 시스템(BDS3)은 빔 분할 광학기들을 포함한다. 빔 분할 광학기들은 각각의 주 방사선 빔(Bs1 내지 Bsm)을 n 개의 분리된 방사선 빔들(이는 브랜치 빔들이라고 칭해질 수 있음)로 분할하며, 이들 각각은 n 개의 리소그래피 장치들(LA1' 내지 LAn') 중 상이한 하나로 지향된다. 예를 들어, 제 1 방사선 소스에 의해 출력되는 주 방사선 빔(Bs1)은 n 개의 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , L1 내지 Bs1 , Ln)로 분할되고, 제 2 방사선 소스에 의해 출력되는 주 방사선 빔(Bs2)은 n 개의 브랜치 방사선 빔들(Bs2 , L1 내지 Bs2 , Ln)로 분할되며, 제 m 방사선 소스에 의해 출력되는 주 방사선 빔(Bsm)은 n 개의 브랜치 방사선 빔들(Bsm , L1 내지 Bsm , Ln)로 분할된다. 이하, 브랜치 방사선 빔(Bsi , Lj)이라고 칭해지는 브랜치 방사선 빔은 제 j 리소그래피 장치로 지향되는 제 i 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선의 부분을 칭한다는 것을 이해할 것이다.
빔 전달 시스템(BDS3)은 m 개의 빔 분할 광학기들을 포함할 수 있고, 이는 상기 m 개의 빔 분할 광학기들 중 상이한 하나가 각각의 개별적인 주 방사선 빔(Bs1 내지 Bsm)에 제공되도록 배치된다. m 개의 빔 분할 광학기들 각각에 의해 출력되는 브랜치 방사선 빔들을 리소그래피 장치들로 안내하기 위해 빔 안내 광학기(beam guiding optic)들이 배치될 수 있다. 선택적으로, 이러한 실시예들에 대해, 빔 조합 광학기들이 m 개의 빔 분할 광학기들에 의해 출력되는 브랜치 방사선 빔들을 n 개의 복합 방사선 빔들로 조합하기 위해 제공될 수 있으며, 복합 방사선 빔들 각각은 상이한 리소그래피 장치(LA1' 내지 LAn')를 향해 지향된다. 예를 들어, m 개의 주 방사선 빔들(Bs1 내지 Bsm) 각각으로부터의 단일 브랜치 방사선 빔이 각각의 복합 방사선 빔으로 조합될 수 있다. 예를 들어, 빔 조합 광학기들은 제 1 리소그래피 장치(LA1')로 지향되는 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , L1, Bs2 , L1,… Bsm , L1)을 포함하는 복합 방사선 빔을 형성하도록 배치될 수 있다. 이러한 구성은, 주어진 복합 방사선 빔 내의 모든 브랜치 방사선 빔들이 빔 안내 광학기들의 단일 세트를 공유할 수 있기 때문에 빔 안내 광학기들의 복잡성을 감소시킬 수 있다. 각각의 복합 방사선 빔은, 예를 들어 복수의 실질적으로 평행하고 밀접하게 이격된 브랜치 방사선 빔들(즉, 공간 오버랩을 갖지 않음)을 포함할 수 있다.
대안적으로, 빔 전달 시스템(BDS3)은 m 개의 방사선 소스들(SOa 내지 SOm)에 의해 출력되는 m 개의 주 방사선 빔들을 단일 복합 방사선 빔으로 조합하도록 배치되는 빔 조합 광학기들을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에 대해, 빔 분할 광학기들의 단일 세트가 단일 복합 방사선 빔을 n 개의 복합 방사선 빔들로 분할하기 위해 배치될 수 있고, 복합 방사선 빔들 각각은 상이한 리소그래피 장치(LA1' 내지 LAn')를 향해 지향된다.
또한, 빔 전달 시스템(BDS3)은 빔 확대 광학기들 및/또는 빔 성형 광학기들을 포함할 수 있다. 빔 확대 광학기들은 주 방사선 빔들(Bs1 내지 Bsm) 또는 이들로부터 형성되는 브랜치 방사선 빔들 중 1 이상의 단면 영역을 증가시키도록 배치될 수 있다. 이는 빔 확대 광학기들 하류의 거울들에 대한 열 부하의 파워 밀도를 감소시킨다. 이는 빔 확대 광학기들 하류의 거울들로 하여금 더 적은 냉각을 이용하는 더 낮은 사양으로 이루어지게 하므로, 더 적은 비용으로 구성되게 할 수 있다. 또한, 이러한 거울들 상의 더 낮은 파워 밀도는 열 팽창으로 인한 이들 광학 표면들의 변형을 더 적게 한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하류 거울들에 대한 열 부하의 파워 밀도를 감소시키는 것은 이 거울들로 하여금 더 큰 스침 입사 각도에서 주 방사선 빔들(Bs1 내지 Bsm) 또는 이들로부터 형성되는 브랜치 방사선 빔들을 수용하게 할 수 있다. 예를 들어, 거울들은 가령 2 도보다는 5 도의 스침 입사 각도에서 방사선을 수용할 수 있다. 빔 성형 광학기들은 주 방사선 빔들(Bs1 내지 Bsm) 또는 이들로부터 형성되는 브랜치 방사선 빔들 중 1 이상의 단면 형상 및/또는 세기 프로파일을 변경하도록 배치될 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 빔 전달 시스템(BDS3)은 빔 확대 광학기들 또는 빔 성형 광학기들을 포함하지 않을 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 빔 전달 시스템(BDS3)은 빔 축소 광학기(beam reducing optic)들을 포함할 수 있으며, 이는 주 방사선 빔들(Bs1 내지 Bsm) 또는 이들로부터 형성되는 브랜치 방사선 빔들 중 1 이상의 단면 영역을 감소시키도록 배치될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 빔 확대 광학기들은 빔 전달 시스템(BDS3) 내의 거울들에 의해 수용되는 열 부하의 파워 밀도를 감소시킬 수 있으며, 이는 바람직할 수 있다. 하지만, 빔 확대 광학기들은 또한 상기 거울들의 크기를 증가시킬 것이며, 이는 바람직하지 않을 수 있다. 빔 확대 광학기들 및 빔 축소 광학기들은 원하는 빔 크기에 도달하기 위해 사용될 수 있으며, 이는 주어진 임계치 레벨 아래에서 광학 수차들을 유도하는 최소 빔 단면일 수 있다.
방사선 소스들(SOa 내지 SOm), 빔 전달 시스템(BDS3) 및 리소그래피 장치들(LA1' 내지 LAn')은 모두 외부 환경으로부터 격리될 수 있도록 구성되고 배치될 수 있다. EUV 방사선의 흡수를 최소화하기 위해 방사선 소스들(SOa 내지 SOm), 빔 전달 시스템(BDS3) 및 리소그래피 장치들(LA1' 내지 LAn')의 적어도 일부분에 진공이 제공될 수 있다. 리소그래피 시스템(LS8)의 상이한 부분들에는 상이한 압력들에서의 진공들(즉, 대기압 아래의 상이한 압력들에 유지됨)이 제공될 수 있다. 리소그래피 시스템(LS8)의 상이한 부분들은, 예를 들어 부분 수소 압력을 제외하고 초-고진공(UHV) 조건들 하에 유지될 수 있다. 부분 수소 압력은 10 Pa 훨씬 미만, 예를 들어 1 Pa 미만일 수 있다.
도 87은 리소그래피 장치(LA')를 나타내며, 이는 포커싱 유닛(FU), 조명 시스템(IL), 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어, 마스크)를 지지하도록 구성되는 지지 구조체(MT), 투영 시스템(PS), 및 기판(W)을 지지하도록 구성되는 기판 테이블(WT)을 포함한다. 리소그래피 장치들(LA1' 내지 LAn') 각각은 이제 설명되는 바와 같은 도 87의 리소그래피 장치(LA')와 실질적으로 동일할 수 있다.
조명 시스템(IL)은, 조명 시스템(IL)의 포위 구조체 내의 개구부(3008)를 통해 방사선 빔(CBa)을 수용하도록 구성된다. 개구부(3008)는, 예를 들어 약 수 밀리미터의 직경을 가질 수 있다. 조명 시스템(IL)의 제 1 광학 요소가 패싯 필드 거울 디바이스(3010)를 포함하고, 0이 아닌 개구수를 갖는다. 예를 들어, 패싯 필드 거울 디바이스(3010)는 약 0.22의 개구수, 및 개구부(3008) 또는 그 부근에서의 초점을 가질 수 있다. 그러므로, 포커싱 유닛(FU)은 패싯 필드 거울 디바이스(3010)가 방사선에 의해 실질적으로 완전히 조명되도록 개구부(3008) 또는 그 부근에 방사선 빔(CBa)을 포커스하도록 배치된다.
명료함을 위해 도 87에는 나타내지 않지만, 리소그래피 장치(LA')는 복수의 실질적으로 평행하고 인접한 방사선 서브-빔들을 포함하는 복합 방사선 빔(CBa)을 수용하도록 배치된다. 예를 들어, 도 86의 제 1 리소그래피 장치는 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , L1, Bs2 , L1,… Bsm , L1)을 포함하는 복합 방사선 빔을 수용하도록 배치된다. 또한, 명료함을 위해 도 87에 나타내지 않지만, 포커싱 유닛(FU)은 복수의 포커싱 광학기들을 포함하며, 각각은 리소그래피 장치(LA')에 의해 수용되는 방사선 서브-빔들 중 상이한 하나를 수용하도록 배치된다. 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 복수의 포커싱 광학기들은 상이한 중간 포커스들에서 리소그래피 장치(LA')에 의해 수용되는 방사선 서브-빔들 각각을 포커스하도록 배치된다. 상이한 중간 포커스들은, 패싯 필드 거울 디바이스(3010)에서 상이한 방사선 서브-빔들 각각으로부터의 방사선이 부분적으로 오버랩되고 패싯 필드 거울 디바이스(3010)가 방사선 서브-빔들 각각에 의해 완전히 조명되도록, 패싯 필드 거울 디바이스(3010)의 광학 축선 주위에서 이에 매우 근접하여 배치된다. 명료함을 위해, 도 87에는 단일 중간 포커스(3006)만이 도시되었다.
조명 시스템(IL)은 빔이 패터닝 디바이스(MA)에 입사하기 전에 리소그래피 장치(LA1')에 의해 수용되는 방사선 빔(CBa)을 컨디셔닝하도록 구성된다. 이를 위해, 조명 시스템(IL)의 제 2 광학 요소가 패싯 퓨필 거울 디바이스(3011)를 포함한다. 패싯 필드 거울 디바이스(3010) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(3011)는 함께 방사선 빔(CBa)에 원하는 단면 형상 및 원하는 각도 분포를 제공한다. 방사선 빔(CBa)은 조명 시스템(IL)으로부터 통과하고, 지지 구조체(MT)에 의해 유지되는 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사한다. 패터닝 디바이스(MA)는 방사선 빔을 반사시키고 패터닝하여, 패터닝된 빔(CBa')을 형성한다. 대안적인 실시예들에서, 조명 시스템(IL)은 패싯 필드 거울 디바이스(3010) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(3011)에 추가하여, 또는 이 대신에 다른 거울들 또는 디바이스들을 포함할 수 있다. 조명 시스템(IL)은, 예를 들어 독립적으로 이동가능한 거울들의 어레이(또는 매트릭스)를 포함할 수 있다. 독립적으로 이동가능한 거울들은, 예를 들어 폭이 1 mm 미만일 수 있다. 독립적으로 이동가능한 거울들은, 예를 들어 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 디바이스들일 수 있다.
패터닝 디바이스(MA')로부터의 반사 후, 패터닝된 방사선 빔(CBa')은 투영 시스템(PS')에 들어간다. 투영 시스템(PS')은 기판 테이블(WT')에 의해 유지되는 기판(W') 상으로 패터닝된 방사선 빔(CBa')을 투영하도록 구성된다. 이를 위해, 투영 시스템(PS')은 기판(W') 상으로 패터닝된 방사선 빔(CBa')을 투영하도록 구성되는 복수의 거울들(3013, 3014)을 포함한다. 투영 시스템(PS')은 패터닝 디바이스(MA') 상의 대응하는 피처들보다 작은 피처들을 갖는 이미지를 형성하기 위해 패터닝된 방사선 빔(CBa')에 감소 인자를 적용할 수 있다. 예를 들어, 4의 감소 인자가 적용될 수 있다. 투영 시스템(PS')은 2 개의 상호 수직인 방향들(이는 x 및 y 방향들로 칭해질 수 있음) 각각에서 패터닝된 방사선 빔(CBa')에 상이한 감소 인자를 적용할 수 있다. 투영 시스템(PS')은 도 87에서 2 개의 거울들을 갖지만, 투영 시스템은 여하한 수의 거울들(예를 들어, 6 개의 거울들)을 포함할 수 있다. 기판(W')은 앞서 형성된 패턴들을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 리소그래피 장치(LA')는 기판(W') 상에 앞서 형성된 패턴과 패터닝된 방사선 빔(CBa')을 정렬한다.
방사선 소스들(SOa 내지 SOm) 각각은 EUV 방사선 빔(Bs1 내지 Bsm)을 발생시키도록 구성된다. 이 m 개의 EUV 방사선 빔들(Bs1 내지 Bsm)은 리소그래피 장치들(LA1' 내지 LAn') 각각에 공급하기에 충분한 조합된 파워를 갖는다. 방사선 소스들 각각은 자유 전자 레이저를 포함할 수 있다. 대안적으로, 방사선 소스는 여하한의 다른 방식으로 구현될 수 있으며, 예를 들어 레이저 생성 플라즈마(LPP) 방사선 소스를 포함할 수 있다.
다음 설명은 자유 전자 레이저에 의해 발생되는 방사선에 관련되지만, 자유 전자 레이저가 본 발명에 있어서 필수적이지는 않음을 이해할 것이다. 본 발명의 실시예들은 비교적 작은 에텐듀들을 갖는 다른 고파워 방사선 소스들을 통합할 수 있다.
자유 전자 레이저(FEL)에 의해 출력되는 방사선 빔(B)은 실질적으로 원형 단면 및 가우스-형 세기 프로파일을 가질 수 있다. EUV 자유 전자 레이저에 의해 생성되는 방사선 빔(B)은 통상적으로 비교적 작은 에텐듀를 갖는다. 특히, 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 생성되는 EUV 방사선 빔(B)은 레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스 또는 방전 생성 플라즈마(DPP) 소스(이 둘은 종래 기술에서 알려져 있음)에 의해 발생되는 EUV 방사선 빔보다 상당히 더 작은 에텐듀를 갖는다. 예를 들어, 방사선 빔(B)은 500 μrad 미만, 예를 들어 100 μrad 미만의 발산을 가질 수 있다. 방사선 빔(B)은 예를 들어 언듈레이터(24)를 떠날 때, 빔 웨이스트에서 약 50 ㎛ 내지 100 ㎛의 직경을 가질 수 있다.
자유 공간(즉, 1의 굴절률을 가짐)에서, 광학 시스템 내의 극미한 면적소(infinitesimal surface element: dS)에서의 방사선 빔의 에텐듀는 표면적(dS), 면적소를 교차하는(또는 이에 의해 방출되는) 방사선이 마주 대하는(subtended by) 입체각(dΩ), 및 면적소에 대한 법선과 그 지점을 교차하는 방사선의 방향 사이의 각도의 코사인의 곱에 의해 주어진다. 일반적으로, 확장된 표면(S)에서의 방사선 빔의 에텐듀는 (광이 각도들의 범위에서 표면 상의 각각의 지점을 교차할 수 있다는 사실을 설명하기 위해) 각각의 면적소를 교차하는(또는 이에 의해 방출되는) 방사선이 마주 대하는 입체각에 걸쳐 적분하고, (이러한 면적소들 모두로부터의 기여들을 합산하기 위해) 표면에 걸쳐 적분함으로써 주어진다. 자유 전자 레이저에 의해 생성되는 바와 같이 잘 시준된 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 광 소스에 대해, 광 소스의 에텐듀는 광이 방출되는 입체각 및 광 소스의 영역의 곱에 의해 추산될 수 있다. 또한, 이러한 광 소스에 대해, 광이 방출되는 입체각은 (작은 각도 근사를 이용하여) πθ2에 의해 주어지며, 이때 θ는 광 소스의 발산의 절반이다. 그러므로, 이러한 광 소스의 에텐듀는 G=πAθ2에 주어지며, 이때 A는 광 소스의 영역이고, 이로부터 100 μrad의 전체 발산 및 50 ㎛의 빔 웨이스트 직경을 갖는 자유 전자 레이저의 에텐듀가 약 1.5x10-11 ㎟라는 것을 알 수 있다.
방사선 빔의 에텐듀는 빔이 광학 시스템에서 전파함에 따라 감소할 수 없다. 방사선 빔의 에텐듀는 자유 공간에서의 완벽한 광학 시스템, 즉 완벽한 반사 및 굴절을 갖는 광학 시스템을 통해 전파함에 따라 일정하게 유지된다. 하지만, 방사선 빔이 예를 들어 산란 및/또는 회절에 의해 방사선을 확산시키는 광학 시스템을 통해 전파하기 때문에, 그 에텐듀가 증가할 것이다. 광학 시스템 내의 광학 요소들(예를 들어, 거울들 및 렌즈들)의 품질이 높을수록, 에텐듀의 증가는 작을 것이다.
앞선 내용에 비추어, m 개의 방사선 소스들(SOa 내지 SOm)이 자유 전자 레이저들을 포함하는 실시예들에 대해, 주 방사선 빔들(Bs1 내지 Bsm)은 각각 매우 작은 에텐듀를 갖고, 또한 이 에텐듀는 방사선이 각각의 광 소스로부터 리소그래피 장치들(LA1' 내지 LAn')로 전파함에 따라 일정하게 유지되거나 비교적 작은 양만큼 증가할 것이다. 결과로서, 각각의 리소그래피 장치(LA1' 내지 LAn')의 제 1 광학 요소[예를 들어, 도 87에 나타낸 패싯 필드 거울 디바이스(3010)] 상으로 투영되는 방사선의 에텐듀도 매우 작을 것이다. 그러므로, 각각의 자유 전자 레이저에 의해 형성되는 중간 포커스의 직경은 비교적 작을 것이다.
앞서 설명된 바와 같이, 각각의 리소그래피 장치(LA1' 내지 LAn')의 조명 시스템(IL')의 제 1 광학 요소는 0이 아닌 개구수를 갖고, 이는 약 0.22 정도의 개구수일 수 있다. 즉, [개구부(3008) 또는 그 부근에 있는] 초점에서의 제 1 광학 요소가 마주 대하는 입체각은 각각의 자유 전자 레이저가 방사선을 방출하는 입체각보다 상당히 더 크다. 방사선의 에텐듀가 실질적으로 일정하게 유지되는 경우, 이는 각각의 자유 전자 레이저에 의해 형성되는 중간 포커스의 직경이 각각의 주 방사선 빔(Bs1 내지 Bsm)의 빔 웨이스트 직경의 (이미 작은) 직경보다 상당히 더 작을 것임을 의미한다.
본 발명의 실시예들은, 고품질 빔 전달 시스템(BDS3)과 조합하여 충분히 작은 에텐듀를 갖는 방사선 소스들(SOa 내지 SOm)이 각각의 리소그래피 장치(LA1' 내지 LAn')에서 충분히 작은 중간 포커스들을 형성한다는 사실을 이용하여, 2 이상의 이러한 중간 포커스들이 밀접하게 이격되도록 한다. 패싯 필드 거울 디바이스(3010)의 광학 축선 주위에서 이에 매우 근접하여 이 중간 포커스들을 배치함으로써, 주어진 리소그래피 장치에 의해 수용되는 상이한 브랜치 방사선 빔들 각각으로부터의 방사선은 패싯 필드 거울 디바이스(3010)가 브랜치 방사선 빔들 각각에 의해 완전히 조명되도록 패싯 필드 거울 디바이스(3010)에서 부분적으로 오버랩될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 본 명세서에서 자유 전자 레이저들을 특히 참조하여 설명되지만, 방사선 소스들(SOa 내지 SOm)은 충분히 작은 에텐듀를 갖는 여하한의 다른 타입의 방사선 소스를 포함할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
이제, 2 개의 방사선 소스들(SOa, SOb)(즉, m=2)을 포함하는 도 86의 리소그래피 시스템(LS8)의 일 실시예와 사용되는 빔 전달 시스템들(BDS3) 및 리소그래피 장치들(LA1' 내지 LAn')에 대한 포커싱 유닛들(FU)의 다양한 실시예가 설명된다.
도 88은 리소그래피 장치들(LA1' 내지 LAn') 각각의 포커싱 유닛(FU)을 형성할 수 있는 포커싱 유닛(3300)의 개략적인 레이아웃을 나타낸다.
포커싱 유닛(3300)은 2 개의 포커싱 요소들(3310, 3320)을 포함하고, 이들 각각은 입력 방사선 빔을 수용하고 이를 중간 포커스에 포커스하도록 배치된다. 특히, 각각의 포커싱 요소(3310, 3320)는 볼터 컬렉터를 포함하고, 이는 일반적으로 평행한 방사선 빔을 수용하고 이를 초점에 포커스하도록 배치되는 2 개의 곡면 스침 입사 거울들을 이용한다. 포커싱 요소들(3310, 3320)에 의해 수용되는 방사선 빔들은, 예를 들어 2 개의 방사선 소스들(SOa, SOb) 각각으로부터의 제 i 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li)을 포함할 수 있다.
각각의 포커싱 요소(3310, 3320)는 타입 Ⅲ 볼터 컬렉터를 포함할 수 있다. 도 90은 타입 Ⅲ 볼터 컬렉터(3400)의 단면도를 나타낸다. 컬렉터는 내측, 볼록 포물면 거울(inner, convex parabolic mirror: 3410) 및 외측, 오목 타원면 거울(outer, concave elliptical mirror: 3420)을 포함한다. 일반적으로 평행한 입력 방사선 빔이 포물면 거울(3410)에 입사하는 경우, 이는 타원면 거울(3420) 상으로 반사되고, 타원면 거울(3420)에 의해 반사되며, 컬렉터(3400)의 초점(3430)에 포커스된다. 포물면 거울(3410)로부터 멀리 진행함에 따라, 방사선 빔은 포물면 거울(3410)의 초점(3432)으로부터 비롯되는 것으로 나타나며, 이는 타원면 거울(3420)의 제 1 초점과 일치한다. 결과로서, 타원면 거울(3420)로부터의 반사 후, 컬렉터(3400)의 초점(3430)은 타원면 거울(3420)의 제 2 초점과 일치한다. 이러한 구성은 EUV 또는 X-선 방사선으로 하여금 반사 스침 입사 광학기들을 이용하여 포커스되게 한다.
2 개의 포커싱 요소들(3310, 3320)은 포커싱 유닛(3300)의 중심축(3330)에 대해 대칭적으로 서로 인접하여 배치된다. 포커싱 요소들(3310, 3320) 각각에는 스침 입사 조향 거울(3311, 3321)이 각각 제공된다. 스침 입사 조향 거울들(3311, 3321)은 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li)이 포커싱 요소들(3310, 3320)에 각각 접근할 때 이들의 방향을 제어하도록 배치된다. 각각의 포커싱 요소(3310, 3320) 및 그 연계된 스침 입사 조향 거울(3311, 3321)은 포커싱 광학기라고 칭해질 수 있다.
조향 거울(3311)은 중심축(3330)에 일반적으로 평행하고 중심축의 한 측에 있는 일반적으로 평행한 빔(Bs1 , Li)을 수용하도록 배치된다. 조향 거울(3311)은 브랜치 방사선 빔(Bs1 , Li)이 포커싱 요소(3310)에 접근할 때 그 방향을 변경한다. 도 89에서 가장 분명히 알 수 있는 바와 같이, 포커싱 요소(3310)는 포커싱 유닛(3300)의 초점면(3340)에 놓이는 중간 포커스(3312)에 브랜치 방사선 빔(Bs1 , Li)을 포커스한다. 중간 포커스(3312)는 [초점면(3340)에서] x 거리만큼 분리되어 있는 중심축(3330)의 한 측에 배치된다.
이와 유사하게, 조향 거울(3321)은 중심축(3330)에 일반적으로 평행하고 브랜치 방사선 빔(Bs1 , Li)에 대해 중심축(3330)의 반대 측에 있는 일반적으로 평행한 빔(Bs2 , Li)을 수용하도록 배치된다. 조향 거울(3321)은 브랜치 방사선 빔(Bs2 , Li)이 포커싱 요소(3320)에 접근할 때 그 방향을 변경한다. 도 89에서 가장 분명히 알 수 있는 바와 같이, 포커싱 요소(3320)는 포커싱 유닛(3300)의 초점면(3340)에 놓이는 중간 포커스(3322)에 브랜치 방사선 빔(Bs2 , Li)을 포커스한다. 중간 포커스(3322)는 중간 포커스(3312)에 대해 중심축(3330)의 반대 측에 배치되고, 중심축(3330)으로부터 [초점면(3340)에서] x 거리만큼 분리된다.
두 포커싱 요소들(3310, 3320)에 대한 초점면(3340)의 반대 측에서, 2 개의 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li)은 발산하고, 이들의 발산은 들어오는 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li)의 직경 및 포커싱 요소들(3310, 3320) 각각 내의 거울들의 곡률에 의해 결정된다. 포커싱 유닛(3300)의 초점면(3340) 가까이에서, 2 개의 발산 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li)은 공간적으로 분리된 채로 유지된다. 하지만, 도 88에서 알 수 있는 바와 같이, 포커싱 유닛(3300)의 초점면(3340)으로부터 충분히 먼 거리에서, 예를 들어 평면(3350)에서 2 개의 빔들은 부분적으로 오버랩된다. 평면(3350)의 오버랩 구역(3352)은 2 개의 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li) 모두로부터 방사선을 수용한다. 평면(3350)의 제 1 에지 구역(3354)은 브랜치 방사선 빔(Bs1 , Li)으로부터만 방사선을 수용하고, 평면(3350)의 제 2 에지 구역(3356)은 브랜치 방사선 빔(Bs2 , Li)으로부터만 방사선을 수용한다. 중심축(3330)으로부터 중간 포커스들(3312, 3322) 각각을 분리시키는 초점면(3340)에서의 거리(x)를 감소시킴으로써, 평면(3350) 내의 오버랩 구역(3352)의 크기가 증가될 수 있다.
스침 입사 조향 거울들(3311, 3321)은 평면(3350)에서 2 개의 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li) 간의 오버랩을 최대화하기 위해 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li)이 각각 포커싱 요소들(3310, 3320)에 접근할 때 그 방향을 제어하도록 배치될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 스침 입사 조향 거울들(3311, 3321) 및 2 개의 포커싱 요소들(3310, 3320)은 포커싱 요소들(3310, 3320)을 떠날 때 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li) 각각의 방향이 일반적으로 중심축(3330)과 정렬될 것을 보장하도록 배치될 수 있다. 이러한 구성은 2 개의 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li) 각각이 평면(3350)에 접근하는 각도 간의 차이를 최소화한다. 차례로, 이는 패터닝 디바이스(MA')에 입사하는 방사선 빔(CBa)의 세기 프로파일의 여하한의 시프트를 최소화한다.
사용 시, 포커싱 유닛(3300)은 리소그래피 장치, 예를 들어 리소그래피 시스템(LS8)의 제 i 리소그래피 장치(LAi)의 조명 시스템(IL')의 포위 구조체 내의 개구부(3008)에 근접하여 배치된다. 포커싱 유닛(3300)은 그 중심축(3330)이 일반적으로 리소그래피 장치(LAi)의 제 1 광학 요소[예를 들어, 패싯 필드 거울 디바이스(3010)]의 광학 축선과 정렬되도록 배치된다. 또한, 포커싱 유닛(3300)은 리소그래피 장치(LAi)의 제 1 광학 요소의 초점이 포커싱 유닛(3300)의 초점면(3340)에, 또는 초점면 가까이에 놓이도록 배치된다. 이러한 구성을 이용하면, 포커싱 유닛(3300)은 2 개의 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li)을 개구부(3008) 또는 그 부근에서 2 개의 중간 포커스들(3312, 3322)에 포커스할 수 있다. 패싯 필드 거울 디바이스(3010)는 2 개의 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li)의 오버랩 내에 배치된다. 예를 들어, 패싯 필드 거울 디바이스(3010)는 도 88에 나타낸 평면(3350)의 오버랩 구역(3352)에 배치될 수 있다. 그러므로, 실질적으로 패싯 필드 거울 디바이스(3010)의 전체 필드가 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li) 모두에 의해 조명된다. "패싯 필드 거울 디바이스(3010)의 전체 필드"는 리소그래피 장치(LAi)에 의해 방사선 빔에 부여되는 여하한의 패턴에 관계없이 기판(W') 상으로 투영되는 패싯 필드 거울 디바이스(3010)의 그 부분들을 모두 포함한다는 것을 이해할 것이다. 즉, 패싯 필드 거울 디바이스(3010)의 그 부분들이 방사선을 수용하고, 방사선 빔에 패턴이 부여되지 않은 경우, 그 방사선은 리소그래피 장치(LAi)를 통해 기판(W')으로 전파할 것이다.
몇몇 실시예들에서, 포커싱 유닛(3300)은 리소그래피 장치(LAi)의 제 1 광학 요소의 초점이 포커싱 유닛(3300)의 초점면(3340)이 아닌, 초점면 가까이에 놓이도록 배치될 수 있다. 이러한 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li)의 디포커싱은 평면(3340) 내의 광 스폿들의 크기를 증가시킨다. 패싯 필드 거울 디바이스(3010)는 패싯 퓨필 거울 디바이스(3011)의 거울들 각각에 이 광 스폿들의 이미지를 형성하도록 배치된다. 그러므로, 포커싱 유닛(3300)의 초점면(3340)이 아닌, 초점면 가까이에 놓이도록 리소그래피 장치(LAi)의 제 1 광학 요소의 초점을 배치하는 것은, 차례로 패싯 퓨필 거울 디바이스(3011)의 거울들 상에 이미징되는 빔 스폿들의 크기를 증가시킬 것이다. 이는 패싯 퓨필 거울 디바이스(3011)의 거울들(및 유사하게 퓨필 평면 내에 위치되는 하류의 여하한의 거울)에 대한 열 부하의 파워 밀도들을 감소시키기 때문에 유리할 수 있다.
이러한 구성을 이용하면, 제 1 및 제 2 에지 구역들(3354, 3356)에 의해 수용되는 방사선은 패싯 필드 거울 디바이스(3010)를 조명하지 않으므로, 버려진다. 중심축(3330)으로부터 중간 포커스들(3312, 3322) 각각을 분리시키는 초점면(3340)에서의 거리(x)를 감소시킴으로써, 이러한 방식으로 버려지는 방사선의 부분을 감소시킬 수 있다. 100 μrad의 전체 발산 및 50 ㎛의 빔 웨이스트 직경을 갖는 자유 전자 레이저에 대해, 중간 포커스들(3312, 3322)은 제 1 및 제 2 에지 구역들(3354, 3356)에 의해 수용되고 이에 따라 버려지는 방사선이 리소그래피 장치(LAi)에 의해 수용되는 방사선의 단지 매우 작은 백분율일 것을 보장하도록 중심축(3330)에 충분히 가깝게 배치될 수 있다. 예를 들어, 2 개의 중간 포커스들(3312, 3322) 각각과 중심축 사이의 거리(x)는 약 3 mm일 수 있으며, 패싯 필드 거울 디바이스(3010)의 평면 내의 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li) 각각의 반경은 약 225 mm일 수 있다. 이러한 구성들에 대해, 오버랩 구역(3352)의 크기에 대한 제 1 및 제 2 에지 구역들(3354, 3356) 각각의 크기의 비는 약 0.017인 것으로 나타낼 수 있다. 그러므로, 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li)이 톱-햇 세기 분포들을 갖는 실시예들에 대해, 1.7 %의 방사선이 버려질 것이다. 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li)이 가우스-형 세기 분포들을 갖는 실시예들에 대해, 제 1 및 제 2 에지 구역들(3354, 3356) 내의 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li)의 세기는 비교적 낮다. 가우스-형 방사선 빔에 대해, 2 시그마의 반경에서의 세기는 중심에서의 세기의 13.5 %이다. 따라서, 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li)이 가우스-형 세기 분포들을 갖고 제 1 및 제 2 에지 구역들(3354, 3356)이 브랜치 방사선 빔들(Bs1 , Li, Bs2 , Li)의 중심으로부터 약 2 시그마인 실시예에 대해, 약 1.7 % x 13.5 % = 0.23 %의 방사선만이 버려질 것이다.
상이한 방사선 빔을 수용하고 이를 리소그래피 장치(LAi)의 제 1 광학 요소[예를 들어, 패싯 필드 거울 디바이스(3010)] 상으로 투영하도록 각각 배치되는 복수(이 경우에는 2 개)의 포커싱 요소들(3310, 3320)을 포함하는 포커싱 유닛(3300)의 사용은 입력 방사선 빔들의 수에 비교적 무감한 구성을 제공한다. 예를 들어, 2 개의 방사선 소스들(SOa, SOb) 중 하나가 작동하지 않는 경우, 각각의 리소그래피 장치(LA1' 내지 LAn')의 패싯 필드 거울 디바이스(3010)는 실질적으로 다른 소스로부터의 브랜치 방사선 빔들에 의해 실질적으로 완전히 조명된 채로 유지된다. 리소그래피 장치가 계속해서 작동하기 위하여, 능동 조정들이 (예를 들어, 작동 방사선 소스로부터의 방사선이 따르는 광학 경로들을 변경하기 위해) 빔 전달 시스템(BDS3)에 대해, 또는 [예를 들어, 패싯 필드 거울 디바이스(3010) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(3011)의 구성들을 조정하기 위해] 리소그래피 장치들(LA1' 내지 LAn')에 대해 구성되지 않아도 된다. 각각의 리소그래피 장치에 의해 수용되는 방사선의 파워는 [예를 들어, m 개의 이상적인 방사선 소스들(SOa 내지 SOm) 중 하나가 작동하지 않는 경우에 m/(m-1) 배로] 감소되지만, 그 외에는 리소그래피 시스템(LS8)가 영향을 받지 않는 채로 유지될 것이다.
도 91은 2 개의 방사선 소스들(SOa, SOb)(즉, m=2)을 포함하는 도 86의 리소그래피 시스템(LS)의 일 실시예인 리소그래피 시스템(LS9)을 나타낸다. 리소그래피 시스템(LS9)은 빔 전달 시스템(BDS4)을 포함하고, 이는 빔 조합 광학기(3500) 및 빔 분할 광학기(3550)를 포함한다. 빔 조합 광학기(3500)는 2 개의 방사선 소스들(SOa 및 SOb)에 의해 출력되는 2 개의 주 방사선 빔들(Bs1, Bs2)을 수용하고, 단일 복합 방사선 빔(Bout)을 출력하도록 배치된다. 빔 분할 광학기(3550)는 빔 조합 광학기(3500)에 의해 출력되는 단일 복합 방사선 빔(Bout)을 수용하고, 이를 상이한 리소그래피 장치(LA1' 내지 LAn')를 향해 각각 지향되는 n 개의 복합 방사선 빔들로 분할하도록 배치된다.
도 92는 도 91의 리소그래피 시스템(LS9)의 일부분을 형성할 수 있는 빔 조합 광학기(3500)의 개략적인 레이아웃을 나타낸다. 빔 조합 광학기(3500)는 [방사선 소스들(SOa, SOb) 각각으로부터] 주 방사선 빔(Bs1, Bs2)을 수용하고 출력 방사선 빔(Bout)을 출력하도록 배치된다.
빔 조합 광학기(3500)는 4 개의 광학 요소들: 즉, 방사선 소스들 중 제 1 소스(SOa)와 연계된 제 1 및 제 2 광학 요소들(3532, 3534); 및 방사선 소스들 중 제 2 소스(SOb)와 연계된 제 1 및 제 2 광학 요소들(3536, 3538)을 포함한다. 광학 요소들(3532, 3534, 3536, 3538)은 방사선 소스들(SOa, SOb)로부터의 주 방사선 빔들(Bs1, Bs2)의 단면의 크기 및 형상을 변경하도록 배치된다.
특히, 제 1 광학 요소들(3532, 3536)은 볼록한 거울들이며, 이들은 주 방사선 빔들(Bs1, Bs2)의 단면 영역을 증가시키도록 작용한다. 제 1 광학 요소들(3532, 3536)은 발산 광학 요소들이라고 칭해질 수 있다. 도 92에서는 제 1 광학 요소들(3532, 3536)이 x-y 평면에서 실질적으로 평탄한 것으로 나타나지만, 이들은 사실상 이 평면에서 볼록하다. 제 1 광학 요소들(3532, 3536)이 볼록하기 때문에, 이들은 주 방사선 빔들(Bs1, Bs2)의 발산을 증가시켜 이들 하류의 거울들에 대한 열 부하를 감소시킬 것이다. 방사선 빔(Bout)은, 예를 들어 빔(Bout)의 경로 내에 직렬로 배치되는 복수의 연속적이고 정적인 나이프 에지 거울들을 포함할 수 있는 빔 분할 광학기(3550)에 의해 복수의 복합 브랜치 방사선 빔들로 분할된다. 제 1 광학 요소들(3532, 3536)을 이용하여 빔(Bout)의 크기를 증가시키는 것은, 이 나이프 에지 거울들이 방사선 빔(Bout)의 경로 내에 위치되어야 하는 정확성을 감소시킨다. 이는 분할 광학기(3550)에 의한 출력 빔(Bout)의 더 정확한 분할을 허용한다.
제 2 광학 요소들(3534, 3538)은 오목하고, 제 2 광학 요소들(3534, 3538)을 떠나는 빔들이 실질적으로 0인 발산을 갖도록(즉, 평행한 빔들이도록) 제 1 광학 요소들과 형상이 상보적이다. 제 2 광학 요소들(3534, 3538)은 수렴 광학 요소라고 칭해질 수 있다. 그러므로, 제 2 광학 요소들(3534, 3538)의 하류에서 빔들은 실질적으로 시준된다. 다시, 도 92에서 제 2 광학 요소들(3534, 3538)은 x-y 평면에서 실질적으로 평탄한 것으로 나타나지만, 이들은 사실상 이 평면에서 오목하다.
이러한 구성(3500)은 2 개의 주 방사선 빔들(Bs1, Bs2)을 y 방향으로 확대한다. 또한, z 방향으로 빔을 확대하기 위해, z 방향으로 굴곡되는 또 다른 쌍의 거울들(볼록한 제 1 거울 및 오목한 제 2 거울)이 사용될 수 있다. 그러므로, 주 방사선 빔들(Bs1, Bs2)을 둘 다 y 및 z 방향들로 확대하기 위해, 총 8 개의 거울들이 사용될 수 있다.
빔 분할 광학기(3550)에 의해 수용되는 출력 빔(Bout)은 방사선 소스들(SOa, SOb)에 의해 출력된 빔과 상이한 형상 및/또는 세기 분포를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 빔 분할 광학기(3550)가 복수의 연이은 나이프 에지 추출 거울들을 채택하는 실시예들에 대해, 일반적으로 톱-햇 세기 프로파일을 갖는 직사각형 형상이 예를 들어 [방사선 소스들(SOa, SOb)에 의해 출력될 수 있는] 가우스-형 세기 프로파일을 갖는 원형 빔보다 바람직할 수 있다. 그러므로, 방사선 빔들(Bs1, Bs2)의 단면 영역을 증가시키는 것에 추가하여, 광학 요소들(3532, 3534, 3536, 3538)은 방사선 빔들(Bs1, Bs2)의 단면 형상을 변경하도록 작용한다. 특히, 광학 요소들(3532, 3534, 3536, 3538)은 비점수차 또는 비구면이고, 제 2 광학 요소들(3534, 3538)을 떠나는 방사선 빔들(Bs1, Bs2)이 방사선 소스들(SOa, SOb)에 의해 생성되는 방사선 빔들(Bs1, Bs2)보다 더 직사각형일 것을 보장하도록 형상화된다. 예를 들어, 광학 요소들은 제 2 광학 요소들(3534, 3538)을 떠나는 빔들(Bs1, Bs2)이 일반적으로 직사각형이도록 형상화될 수 있지만, 다른 형상들도 가능하다. 이러한 직사각형 형상의 두 치수들은, 예를 들어 x-y 평면 및 z 방향에서와 같은 2 개의 수직 방향들에서 광학 요소들의 곡률 반경들에 관련될 수 있다. 이러한 일반적으로 직사각형인 형상은 복수의 브랜치 방사선 빔들로 출력 방사선 빔(Bout)을 분할하는 데 사용되는 거울들로 하여금, 동일하거나 적어도 매우 유사하게 한다. 이는 제조 관점에서 특히 유리하다.
방사선 소스들(SOa, SOb)이 둘 다 온인 경우, 빔 조합 광학기(3500)은 2 개의 주 방사선 빔들(Bs1, Bs2)을 조합하여 복합 방사선 빔(Bout)을 형성하도록 작동가능하다. 즉, 제 2 광학 요소들(3534, 3538)을 떠나는 빔들(Bs1, Bs2)은 서로 인접하고 상호 평행하다. 빔 조합 광학기(3500)는 각각의 리소그래피 장치(LA1' 내지 LAn')로 지향되는 모든 브랜치 방사선 빔들이 광학기들의 단일 세트[예를 들어, 빔 분할 광학기(3550) 내의 단일 정적 나이프 에지 거울 및 여하한의 추가적인 안내 광학기]를 공유하게 한다.
도 91의 방사선 소스들(SOa, SOb) 각각은, 이들이 오프되는 예정된 및/또는 예정되지 않은 중단 시간을 가질 수 있다. 방사선 소스들(SOa, SOb) 중 하나가 오프인 경우, 리소그래피 장치들(LA1' 내지 LAn')은 모두 (2 개의 방사선 소스들의 출력이 실질적으로 동일하다고 가정하여) 두 방사선 소스들이 온인 경우에 수용하는 것의 절반뿐이지만 약간의 방사선을 수용할 것이다.
광학 시스템(3500)에 의해 출력되는 복합 방사선 빔(Bout)의 단면 프로파일은 도 93에 도시되며, 복합 방사선 빔(Bout)의 에지는 그 세기가 사전설정된 임계치 아래로 떨어진 지점으로서 정의된다. 또한, 도 93은 출력 빔(Bout)의 8 개의 부분(3120)들을 예시하며, 이들은 8 개의 실질적으로 동일한 연이은 나이프 에지 추출 거울들(도시되지 않음)을 이용하여 빔 분할 광학기(3550)에 의해 생성되는 8 개의 브랜치 방사선 빔들에 대응한다. 이는 8 개의 리소그래피 장치들(LA1' 내지 LA8')(즉, n=8)을 포함하는 리소그래피 시스템(LS9)의 일 실시예에 대응한다. 각각의 부분(3120)은 2 개의 방사선 빔들(Bs1, Bs2) 각각으로부터의 방사선의 부분을 포함한다.
도 94는 2 개의 방사선 소스들(SOa, SOb)(즉, m=2)을 포함하는 도 86의 리소그래피 시스템(LS)의 일 실시예인 또 다른 리소그래피 시스템(LS10)을 나타낸다. 리소그래피 시스템(LS10)은 2 개의 빔 분할 광학기들(3610, 3620)을 포함하는 대안적인 빔 전달 시스템(BDS5)을 포함한다. 빔 분할 광학기(3610)는 방사선 소스(SOa)에 의해 출력되는 주 방사선 빔(Bs1)을 수용하고, 이를 상이한 리소그래피 장치(LA1' 내지 LAn')를 향해 각각 지향되는 n 개의 복합 방사선 빔들(Bs1 , L1 내지 Bs1,Ln)로 분할하도록 배치된다. 빔 분할 광학기(3620)는 방사선 소스(SOb)에 의해 출력되는 주 방사선 빔(Bs2)을 수용하고, 이를 상이한 리소그래피 장치(LA1' 내지 LAn')를 향해 각각 지향되는 n 개의 복합 방사선 빔들(Bs2 , L1 내지 Bs2 , Ln)로 분할하도록 배치된다.
빔 전달 시스템들(BDS3, BDS4, BDS5) 내의 광학기들 중 일부 또는 전부는 1 이상의 방향으로 병진하거나 1 이상의 축선을 중심으로 회전하도록 작동가능할 수 있다. 이를 위해, 이들에는 액추에이터들이 제공될 수 있고, 이는 제어기로부터의 수신된 신호에 응답하여 제어될 수 있다. 이는 빔 전달 시스템(BDS3)으로 하여금 방사선 소스들(SOa 내지 SOm)에 의해 출력되는 주 방사선 빔들(Bs1 내지 Bsm)의 방향들의 변동들을 보정하도록 조정가능하게 할 수 있다. 또한, 빔 전달 시스템은 1 이상의 센서 장치를 포함할 수 있고, 이는 빔 전달 시스템(BDS3) 내에서의 1 이상의 방사선 빔의 위치를 나타내는 제어기로의 신호를 출력하도록 작동가능할 수 있다. 그러므로, 센서 장치들 및 제어기는 방사선 소스들(SOa 내지 SOm)에 의해 출력되는 주 방사선 빔들(Bs1 내지 Bsm)의 방향들의 변동들을 보정하는 피드백 루프의 일부분을 형성할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 1 이상의 소스에 의해 생성되는 방사선 빔을 전달하는 빔 전달 시스템들은 일반적으로 복수의 거울들을 포함하는 복수의 광학기들을 포함한다. 일 실시예에서, 소스가 일반적으로 가우스 단면의 방사선 빔을 제공하는 자유 전자 레이저(FEL)를 포함하는 경우, 방사선 빔 직경은 빔 전달 시스템 내에서 광학기에 의해 클리핑될 수 있다. 예를 들어, 특정 거울 지오메트리가 2-3 또는 4 시그마에서 "클리핑"되는 방사선 빔의 세기 프로파일을 유도할 수 있다. 이 경우, 반사된 방사선 빔들에 "파워"와 "노 파워" 사이의 뚜렷한 전이가 존재할 것이다. 이러한 "뚜렷한 클리핑"은 방사선 빔이 전파함에 따라 빔 프로파일에 영향을 미치는 간섭 효과들을 야기할 수 있다. 예를 들어, 회절 효과들이 방사선 빔의 단면에 걸쳐 상당한 세기 진동들을 초래할 수 있다.
세기 진동들을 감소시키는 한가지 선택은, 큰 직경에서 방사선 빔을 클리핑하는 거울들을 사용하는 것이다. 예를 들어, 방사선 빔은 4-시그마보다는 6-시그마에서 클리핑될 수 있다. 하지만, 이를 행하기 위해서는, 빔 전달 시스템 내의 거울들이 방사선 빔의 중심에서 동일한 피크 파워를 달성하도록 상당히 더 커야 할 것이다.
"하드 클리핑(hard clipping)"의 효과들을 감소시키는 대안적인 방법은 방사선 빔의 "소프트 클리핑(soft clipping)"을 제공하는 것이다. 소프트 클리핑은 뚜렷한 전이를 갖기보다는 점진적으로 클리핑되는 방사선 빔을 유도한다. 일 실시예에서, EUV 방사선-흡수 재료가 빔 전달 시스템 내의 1 이상의 거울의 외측 에지들에 제공된다. 방사선-흡수 재료는 최대 반사율로부터 최소 반사율까지, 방사선-흡수 재료의 가장 안쪽 부분으로부터 거울의 외측 에지까지의 점진적인 전이가 존재하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 방사선-흡수 재료는 변화하는 두께로 증착될 수 있으며, 두께는 내부 부분으로부터 외측 부분까지 증가한다. 대안적으로, 상이한 방사선-흡수 품질들을 갖는 상이한 재료들 또는 재료들의 조성물들이 거울의 상이한 부분들에 적용될 수 있다.
방사선-흡수 재료의 두께는 방사선-흡수 재료에 의해 야기될 수 있는 파면 시프트를 감소시키도록 선택될 수 있다. 특히, 방사선 흡수 재료의 두께(tab)에 대해, 파면 시프트(ΔWf)는 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00015
(14)
이때, α는 라디안 단위의 스침각이다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에 대해, α는 약 0.035 rad의 값을 가질 수 있다.
방사선-흡수 재료에 의해 흡수되는 EUV 방사선은 열 부하의 증가를 유도할 것이다. 거울의 에지들에서의 증가된 열 부하들에 의해 야기되는 온도 구배들로 인한 거울의 변형을 제한하기 위해, 몇몇 실시예들에서 (방사선-흡수 재료를 지니는) 거울들의 외측 에지들이 거울의 내측 부분으로부터 열적으로 절연된다. 도 71은 앞서 설명된 빔 전달 시스템의 1 이상의 구성요소에서 사용될 수 있는 거울(3800)의 단면을 개략적으로 예시한다. 거울(3800)은 방사선 소스로부터 제공되는 방사선 빔의 경로에 위치되는 반사 표면(3801)을 포함한다. 방사선 소스는 앞서 설명된 바와 같은 여하한의 방사선 소스일 수 있다.
또한, 거울(3800)은 거울(3800)의 에지에 적용되는 방사선-흡수 재료(3802)를 포함한다. 방사선-흡수 코팅은 거울(3800)의 에지 더 가까이에서 증가하는 두께를 갖도록 적용된다. 방사선-흡수 코팅은 여하한의 적절한 재료로부터 만들어질 수 있다. 예시에 의해, 방사선 코팅은 알루미늄, 금, 니켈 또는 레늄일 수 있다. 알루미늄은 특히, EUV 방사선에 대한 진공의 굴절률과 실질적으로 유사한 굴절률 및 이에 따른 스침 입사 각도들에서의 작은 반사를 갖는 한편, 여전히 EUV 방사선의 흡수를 제공하기 때문에 유리할 수 있다.
거울(3800)은 반사 표면(3801)을 포함하는 최상부(3803) 및 저부(3804)를 포함한다. 최상부(3803) 및 저부(3804)는 각각 절연 갭(3805)을 형성하도록 상호작동하는 홈들을 포함한다. 절연 갭(3805)은 진공을 제공할 수 있고, 또는 기체로 채워질 수 있다. 절연 갭(3805)은 거울(3800)의 에지 부분을 절연시켜, 방사선-흡수 재료(3802)에 의한 EUV 방사선의 흡수에 의해 야기되는 국부적 열 부하들이 거울(3800)의 중심부에 걸쳐 온도 구배들을 야기하지 않게(또는 감소된 온도 구배들을 야기하게) 하도록 작용한다.
거울(3800)은 추가적으로 냉각 유체를 운반하는 냉각 채널(3806)들을 포함한다.
거울(3900)의 대안적인 예시가 도 72에 개략적으로 예시된다. 거울(3900)은 방사선 빔의 경로에 배치되는 반사 표면(3901)을 포함한다. 복수의 스폿(3902)들의 형태인 방사선-흡수 재료가 변화하는 표면 영역 밀도로 반사 표면(3901) 상에 증착된다. 즉, 거울(3900)의 외측 에지를 향해, 스폿(3902)들은 반사 표면(3901)의 증가하는 부분을 덮는다. 스폿들은 바람직하게는 스폿(3902)들의 에지들로부터의 회절로 하여금 방사선 빔의 전파에 부정적 영향을 미치거나 다른 부정적 결과들을 야기하지 않도록 충분히 확산되게 하도록 충분히 작다. 예를 들어, 스폿들은 약 0.25 mm의 직경을 가질 수 있다.
또 다른 실시예에서, 스폿(3902)들은 흡수성이기보다는 반사성일 수 있고, 주 방사선 빔의 방향과 상이한 방향으로 입사하는 방사선을 반사시키도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 반사 스폿들은 반사 표면으로 적절한 웰들을 밀링(mill)하고 루테늄과 같은 반사 코팅으로 웰들을 코팅함으로써 제공될 수 있다.
앞선 내용으로부터, 빔 전달 시스템은 복수의 거울들(예를 들어, 2 개의 방사선 소스들로부터의 방사선 빔들을 조합하는 구성들, 다수 툴들로의 제공을 위해 방사선 빔들을 분할하는 구성들, 등)을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일 실시예에서, 방사선 빔의 원하는 클리핑이 복수의 후속한 거울들에 걸쳐 방사선 빔을 소프트 클리핑함으로써 달성된다. 이는 단일 거울의 소프트-클리핑 수단이 겪는 열 부하를 감소시키기 위해 유리할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 일 실시예에서, 제 1 거울이 4 개의 에지들 중 2 개의 제 1 에지를 따라 소프트-클리핑을 제공하고, 후속한(예를 들어, 다음) 거울이 4 개의 에지들 중 2 개의 제 2 에지를 따라 소프트-클리핑을 제공할 수 있다. 이 방식으로, 2 개의 거울들이 함께 모두 4 개의 에지들을 따라 소프트-클리핑 수단을 제공한다. 열 부하를 확산시키는 것에 추가하여, 후속한 거울들의 상이한 에지들에 소프트-클리핑 수단을 제공하는 것은 "소프트 어퍼처(soft aperture)"의 직경으로 하여금 방사선 빔의 직경이 변화하거나 미리 알려지지 않은 경우에 변화되게 한다.
리소그래피 시스템(LS11)의 다양한 실시예들을 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 리소그래피 장치[예를 들어, 리소그래피 장치(LA1)]에 브랜치 방사선 빔(B1)이 제공된다. 브랜치 방사선 빔(B1)은 적어도 하나의 자유 전자 레이저(FEL)를 포함하는 방사선 소스(SO)로부터 방출되는 주 방사선 빔(B)으로부터 형성된다. 리소그래피 시스템(LS11)의 몇몇 실시예들에 대해, 리소그래피 장치(LA1)에 원하는 편광 상태를 갖는 브랜치 방사선 빔(B1)을 제공하는 것이 유리하다. 예를 들어, 리소그래피 장치에 원형 편광되는 브랜치 방사선 빔을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
일반적으로, 리소그래피 장치(LA1)에 의해 수용되는 브랜치 방사선 빔(B1)의 편광은, 출력이 브랜치 방사선 빔(B1)의 일부분을 형성하는 1 이상의 자유 전자 레이저들로부터 방출되는 방사선의 편광 및 1 이상의 자유 전자 레이저들(FEL)과 리소그래피 장치(LA1) 사이의 방사선의 광학 경로를 따라 발생하는 편광에 대한 여하한의 변화들에 의존한다.
자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선은 통상적으로 리소그래피 장치(LA1)에 의해 수용되기 전에 반사 요소들(예를 들어, 거울들)에서 수 개의 반사들을 거친다. 자유 전자 레이저로부터의 방사선이 반사 요소에서 반사를 거치는 경우, 방사선의 편광은 변경될 수 있다. 그러므로, 리소그래피 장치(LA1)에 의해 수용되는 브랜치 방사선 빔(B1)의 편광은 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선의 편광과 상이할 수 있다.
자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선의 편광은 자유 전자 레이저(FEL)의 일부분을 형성하는 언듈레이터(24)의 지오메트리에 의존한다. 특히, 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선의 편광은 언듈레이터(24)에서의 인자 A(수학식 1에 나타남)에 의존한다. 몇몇 실시예들에서, 언듈레이터(24)는 나선형 언듈레이터이다. 언듈레이터(24)가 나선형 언듈레이터인 경우, 인자 A는 대략 1일 수 있고, 언듈레이터는 원형 편광되는 방사선을 방출할 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA1)에 원형 편광되는 브랜치 방사선 빔(B1)을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 하지만, 자유 전자 레이저(FEL)가 원형 편광된 방사선을 방출하는 실시예에서, 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치(LA1)로의 브랜치 방사선 빔(B1)의 광학 경로를 따라 반사 요소들에 의해 야기되는 방사선의 편광의 변화들이 원형 편광되지 않고 리소그래피 장치(LA1)에 제공되는 브랜치 방사선 빔(B1)을 유도할 수 있다. 예를 들어, 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치(LA1)로의 광학 경로를 따르는 브랜치 방사선 빔(B1)의 편광에 대한 변화들이 리소그래피 장치(LA1)에 제공되는 경우에 타원 편광되는 브랜치 방사선 빔(B1)을 유도할 수 있다.
그러므로, 리소그래피 장치(LA1)에 제공되는 브랜치 방사선 빔(B1)이 실질적으로 원형 편광되도록 리소그래피 시스템(LS11)을 구성하는 것이 바람직할 수 있다.
도 97a 및 도 97b는 리소그래피 시스템(LS11")의 일 실시예의 일부분을 개략적으로 예시한다. 리소그래피 시스템(LS11")은 자유 전자 레이저(FEL)를 포함하는 방사선 소스(SO), 빔 전달 시스템(BDS) 및 리소그래피 장치(LA1)를 포함한다. 도 97a 및 도 97b에서는, 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치(LA1)로 전파하는 단일 브랜치 방사선 빔(B1)을 형성하는 방사선의 광학 경로가 도시된다. 하지만, 리소그래피 시스템(LS11")은 도 97a 및 도 97b에 나타낸 것보다 더 많은 리소그래피 장치들을 포함할 수 있고, 더 많은 브랜치 방사선 빔들을 생성할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 방사선 소스(SO)로부터 방출되는 주 방사선 빔(B)의 부분들이 다른 광학 경로들(도시되지 않음)을 따라 다른 리소그래피 장치들(도시되지 않음)로 지향될 수 있는 다른 브랜치 방사선 빔들을 형성하도록 분할될 수 있다.
도 97a 및 도 97b는 각각 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치(LA1)로의 브랜치 방사선 빔(B1)의 동일한 광학 경로를 도시한다. 일관된 직교 좌표계가 도 97a 및 도 97b에 걸쳐 사용되고, 도면들 각각에서 라벨링된 축선들로 나타내어진다. 도 97a는 y-z 평면으로 투영되는 바와 같은 리소그래피 시스템(LS11")의 부분을 나타내고, 도 97b는 x-y 평면으로 투영되는 바와 같은 리소그래피 시스템(LS11")의 부분을 나타낸다.
브랜치 방사선 빔(B1)은 4 개의 반사 요소들(M1 내지 M4) 및 굽힘 광학기(bending optics: 4005)를 통해 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치(LA1)로 지향된다. 도 97a 및 도 97b에 도시되는 실시예에서, 굽힘 광학기(4005)는 4 개의 반사 요소들(4005a 내지 4005d)을 포함한다. 그러므로, 브랜치 방사선 빔(B1)은 리소그래피 장치(LA1)에 수용되기 전에 8 개의 반사들을 거친다. 다른 실시예들에서, 브랜치 방사선 빔은 자유 전자 레이저(FEL)와 리소그래피 장치(LA1) 사이의 광학 경로에서 8 개보다 많거나 적은 반사들을 거칠 수 있다.
편광된 방사선이 반사 요소에서 반사를 거치는 경우, 이는 p-편광 성분 및 s-편광 성분으로부터 형성되는 것으로 간주될 수 있다. p-편광 성분은 입사 평면에 평행한 편광 방향을 갖는 방사선 빔의 성분이고, s-편광 성분은 입사 평면에 수직인 편광 방향을 갖는 방사선 빔의 성분이다. 입사 평면은 반사 요소에 입사하는 방사선 빔 및 반사 요소로부터 반사되는 방사선 빔이 둘 다 놓이는 평면이다.
도 97a 및 도 97b에 도시되는 실시예에서, 자유 전자 레이저(FEL)는 평면형 언듈레이터를 포함한다. 평면형 언듈레이터에서, 인자 A는 대략 2일 수 있고, 선형 편광된 방사선이 방출된다. 평면형 언듈레이터로부터 방출되는 방사선의 선형 편광의 방위는 언듈레이터에서 주기적인 자기장을 발생시키는 언듈레이터 자석들(4003)의 방위에 의존한다. 도 97b에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 언듈레이터 자석들(4003)은 x-축과 편광 각도(αp)를 형성하는 편광 평면(4004) 내에 놓인다. 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선 빔(B)의 선형 편광의 평면은 편광 평면(4004)이다. 그러므로, 방사선 빔(B)의 선형 편광은 x-축과 편광 각도(αp)를 형성한다. 실제로, 자유 전자 레이저(FEL)는 도 97a 및 도 97b에 나타낸 것보다 더 많은 자석들(4003)을 포함할 수 있다.
방사선 빔(B)은 초기에 제 1 반사 요소(M1) 상에 입사한다. 제 1 반사 요소(M1)는 제 1 반사 요소에서의 입사 평면이 x-축과 각도(β1)를 형성하도록 방위된다. 도 97b로부터, 편광 평면(4004)과 제 1 반사 요소(M1)에서의 입사 평면 사이의 각도가 αp+β1이라는 것을 알 수 있다. 편광 평면(4004)과 제 1 반사 요소(M1)에서의 입사 평면 사이의 각도(αp+β1)는 약 45 °일 수 있다. 도 97a 및 도 97b에 도시된 실시예에서, 편광 각도(αp)는 약 15 °이고, 각도(β1)는 약 30 °이다. 그러므로, 각도(αp+β1)는 약 45 °이다. 편광 평면(4004)과 제 1 반사 요소(M1)에서의 입사 평면 사이의 각도(αp+β1)가 45 °이기 때문에, 제 1 반사 요소(M1) 상에 입사하는 s 및 p-편광 성분들은 동일한 매그니튜드를 갖는다. 제 1 반사 요소(M1) 상에 입사하는 방사선이 선형 편광되기 때문에, s 및 p-편광 성분들은 서로 같은 위상에 있다.
반사 요소에서의 반사 동안, s 및 p-편광 성분들 간의 위상 차이는 변화할 수 있다. 반사 요소에서의 반사 동안 발생하는 s 및 p-편광 성분들 간의 위상 차이의 변화는 위상 지연(ε)이라고 칭해질 수 있다. 반사 요소에서의 반사 동안 발생하는 위상 지연(ε)은 반사 요소의 복소 굴절률, 및 반사 요소 및 입사하는 방사선의 상대 방위에 의존한다. 도 98은 반사 요소(4011)에서의 방사선 빔의 반사의 일 예시를 개략적으로 나타낸다. 입사 방사선 빔(Bi)이 반사 요소(4011) 상에 입사하고, 이는 반사 요소(4011)로부터 반사되는 반사 방사선 빔(Br)을 유도한다. 입사 방사선 빔(Bi)은 반사 요소(4011)의 표면과 스침각(Ω)을 형성한다. 또한, 도 98에는 입사 방사선 빔(Bi) 및 반사 방사선 빔(Br)이 둘 다 놓이는 입사 평면(4013)이 나타내어진다. s 및 p-편광 성분들은 각각 입사 평면(4013)에 수직이고 평행한 것으로서 도시된다.
도 99는 반사 요소(4011)에 입사하는 방사선의 스침각(Ω)의 함수로서 반사 요소(4011)에서 발생하는 s 및 p-편광 성분들 간의 (도 단위에서의) 위상 지연(ε)을 나타낸다. 위상 지연(ε)은 도 99에서 4021로 표시된 실선으로 도시된다. 또한, 도 99에서, 반사 요소(4011)에서의 흡수로 인한 방사선의 백분율 손실이 나타내어진다. p-편광 성분에 대한 흡수 손실은 4023으로 표시된 파선으로 도시된다. s-편광 성분에 대한 흡수 손실은 4025로 표시된 점선으로 도시된다. 도 99에서의 값들은 0.87-0.017i의 복소 굴절률을 갖는 반사 요소(4011)에 대해 계산되었다. 복소 굴절률의 이 값은 스침 입사 각도에서 EUV 방사선을 반사시키도록 구성되는 거울을 대표한다. 일 실시예에서, 반사 요소는 루테늄으로 코팅되는 EUV 방사선의 반사를 위해 구성된 거울일 수 있다. 약 13.5 nm의 파장에서의 이러한 거울의 굴절률은 도 99에서 나타낸 계산들을 수행하기 위해 사용되는 바와 같이 대략 0.87-0.017i일 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 반사 요소는 루테늄 외의 재료로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 반사 요소는 몰리브덴으로 코팅될 수 있다. 몰리브덴으로 코팅되는 반사 요소는 도 99에 나타낸 것과 유사한 위상 지연을 야기할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 반사 요소는 백금, 오스뮴, 이리듐, 금, 지르코늄, 니오븀 또는 니켈로 코팅될 수 있다. 하지만, 백금, 오스뮴, 이리듐, 금, 지르코늄, 니오븀 또는 니켈로 코팅되는 반사 요소는 도 99에 나타낸 위상 지연보다 적은 위상 지연을 야기할 수 있다.
도 99로부터, s 및 p-편광 성분들 모두의 흡수 손실이 증가하는 스침각(Ω)에 따라 증가한다는 것을 알 수 있다. 그러므로, 몇몇 상황들에서, 스침각(Ω)이 비교적 작도록 반사 요소를 배치하는 것이 유리하다. 또한, 도 99로부터, 비교적 작은 스침각들(Ω)(예를 들어, 약 10 °미만인 스침각들)에서 위상 지연(ε)이 스침각(Ω)에 거의 비례한다는 것을 알 수 있다. 도 99에 나타낸 예시에서, 위상 지연(ε)은 약 10 °미만의 스침각들에 대해 대략 0.92 Ω[도당 도의 단위에서(in units of degrees per degrees)]와 같다.
도 97a 및 도 97b를 다시 참조하면, 선형 편광된 방사선 빔(B)은 s 및 p-편광 성분들이 동일한 매그니튜드를 갖도록 제 1 반사 요소(M1) 상에 입사한다. 도 98 및 도 99를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 제 1 반사 요소(M1)로부터의 반사가 s 및 p-편광 성분들 간의 위상 시프트를 야기할 것이다. 예를 들어, 제 1 반사 요소(M1)에서의 반사는 제 1 반사 요소(M1)에서의 스침각(Ω)과 거의 같은 s 및 p-편광 성분들 간의 위상 차이를 도입할 수 있다. 제 1 반사 요소(M1)로부터 반사되는 방사선이 서로 같은 위상이 아닌 수직 선형 편광 성분들을 갖기 때문에, 반사된 방사선은 더 이상 선형 편광되지 않는다. 그 대신, 제 1 반사 요소(M1)로부터 반사되는 방사선은 타원 편광된다.
타원 편광은 방사선의 전기장 벡터에 의해 그려지는 타원을 특징으로 한다. 도 100은 방사선 빔의 수 개의 상이한 편광 상태들을 나타낸다. 도 100의 수평 및 수직 축선들은 방사선 빔의 전파 방향에 수직으로 연장되는 방향들을 나타낸다. 도 100에 구성되는 형상들은 상이한 편광 상태들에서 방사선 빔의 전기장 벡터가 그리는 형상을 나타낸다. 예를 들어, 도 100에 나타낸 점선(4030)은 전기장 벡터가 평면에 한정되는 선형 편광 상태를 나타낸다. 점선(4032) 및 파선(4034)은 전기장 벡터가 타원의 형적을 그리는 2 개의 타원 편광 상태들을 나타낸다. 실선(4036)은 전기장 벡터가 원의 형적을 그리는 원형 편광 상태를 나타낸다.
편광 상태는 다음과 같이 주어지는 편광 콘트라스트(C)로 정량될 수 있다:
Figure pct00016
(15)
이때, Imax는 방사선 빔의 중심축에 대한 상이한 각도들에서의 전기장 벡터의 최대 세기이고, Imin은 방사선 빔의 중심축에 대한 상이한 각도들에서의 전기장 벡터의 최소 세기이다. 즉, 방사선 빔이 이상적인 편광판(polarizer)에 입사하고, 이상적인 편광판이 360 °에 걸쳐 회전되는 경우, Imax 및 Imin은 그 회전 동안 편광판에 의해 투과되는 방사선의 최대 및 최소 세기들이다. 타원 편광 상태(4032)에 대한 전기장 벡터의 최대 세기(Imax) 및 전기장 벡터의 최소 세기(Imin)가 도 100에 도시된다.
도 100에 도시되는 선형 편광 상태(4030)에 대해, Imin = 0이고, 이에 따라 편광 콘트라스트(C)는 1이다. 도 100에 도시되는 원형 편광 상태(4036)에 대해, Imin = Imax이고, 이에 따라 편광 콘트라스트(C)는 0이다. 앞서 설명된 바와 같이, 선형 편광 상태는 s 및 p-편광 성분들 간의 위상 지연이 존재하지 않는 경우에 발생한다. 원형 편광 상태는 s 및 p-편광 성분들 사이에 90 °의 위상 지연(ε)이 존재하는 경우에 발생한다. 타원 편광 상태는 s 및 p-편광 성분들 사이에 1보다 큰 지연(ε)이 존재하는 경우에 발생한다. 도 100에 나타낸 타원 편광 상태(4032)는 s 및 p-편광 성분들 사이에 45 °의 위상 지연(ε)이 존재하는 경우에 발생한다. 도 100에 나타낸 타원 편광 상태(4034)는 s 및 p-편광 성분들 사이에 75 °의 위상 지연(ε)이 존재하는 경우에 발생한다.
일반적으로, 편광된 방사선 빔의 s 및 p-편광 성분들이 동일한 매그니튜드를 갖는 경우, 편광 콘트라스트(C)는 수학식 16에 의해 s 및 p-편광 성분들 간의 위상 지연(ε)과 관련된다.
Figure pct00017
(16)
도 97a 및 도 97b를 다시 참조하면, 제 1 반사 요소(M1)로부터 반사되는 방사선은 타원 편광되며, 이에 따라 1 미만인 편광 콘트라스트(C)를 갖는다. 그러므로, 제 1 반사 요소(M1)는 제 1 반사 요소(M1)에서 반사되는 방사선의 편광 콘트라스트(C)를 감소시키는 역할을 한다.
제 1 반사 요소(M1)로부터 반사되는 방사선은 제 2 반사 요소(M2) 상에 입사한다. 제 2 반사 요소(M2)는 (제 1 반사 요소 상에 입사하는 방사선과 유사하게) 제 2 반사 요소(M2)에서의 입사 평면이 x-축과 각도(β1)를 형성하도록 방위된다. 그러므로, 제 2 반사 요소(M2)에서의 입사 평면이 제 1 반사 요소(M1)에서의 입사 평면과 동일한 평면 내에 있다. 제 1 및 제 2 반사 요소들(M1, M2)에서의 입사 평면 간의 이 일치는, 제 1 반사 요소(M1)에서의 s 및 p-편광 성분들이 제 2 반사 요소(M2)에서의 s 및 p-편광 성분들과 대응한다는 것을 의미한다. 그러므로, 제 2 반사 요소(M2) 상에 입사하는 s 및 p-편광 성분들은 이들 사이에 위상 차이를 갖고, 이는 제 1 반사 요소(M1)에서의 s 및 p-편광 성분들 사이에 도입된 위상 차이와 같다.
제 2 반사 요소(M2)에서의 방사선의 반사 동안, s 및 p-편광 성분들 간의 추가 위상 지연(ε)이 발생한다. 제 2 반사 요소(M2)에서 야기되는 위상 지연(ε)은 방사선이 제 2 반사 요소(M2) 상에 입사하는 스침각(Ω)에 의존한다. 제 2 반사 요소(M2)의 복소 굴절률은 제 2 반사 요소(M2)에서 야기되는 위상 지연(ε)이 제 2 반사 요소(M2)에서의 스침각(Ω)과 거의 같도록 이루어질 수 있다. 제 2 반사 요소(M2)에서의 s 및 p-편광 성분들이 제 1 반사 요소(M1)에서의 s 및 p-편광 성분들과 대응하기 때문에, 제 2 반사 요소(M2)에서 발생하는 위상 지연(ε)은 s 및 p-편광 성분들 간의 위상 차이를 더 증가시킨다. 그러므로, 제 2 반사 요소(M2)는 이에 의해 반사되는 방사선의 편광 콘트라스트(C)를 더 감소시키는 역할을 한다.
제 2 반사 요소(M2)로부터 반사되는 방사선은 제 3 반사 요소(M3) 상에 입사한다. 제 3 반사 요소(M3)는 제 3 반사 요소(M3)에서의 입사 평면이 x-축과 각도(β2)를 형성하도록 방위된다. 도 97a 및 도 97b에 나타낸 실시예에서, 제 3 반사 요소(M3)에서의 입사 평면은 제 1 반사 요소(M1)에서의 입사 평면에 수직이고, 제 2 반사 요소(M2)에서의 입사 평면에 수직이다. 그러므로, 각도들(β1 및 β2)의 합은 약 90 °이다. 앞서 설명된 바와 같이, 각도(β1)는 약 30 °이고, 편광 각도(αp)는 약 15 °이다. 그러므로, 각도(β2)는 약 60 °이고, 제 3 반사 요소(M3)에서의 입사 평면과 편광 각도(αp) 사이의 각도(β2-αp)는 약 45 °이다.
제 3 반사 요소(M3)에서의 입사 평면이 제 1 및 제 2 반사 요소들(M1, M2)에서의 입사 평면에 수직이기 때문에, 제 3 반사 요소(M3)에서의 s 및 p-편광 성분들이 제 1 및 제 2 반사 요소들(M1, M2)에서의 s 및 p-편광 성분들에 대해 스왑(swap)된다. 즉, 제 3 반사 요소(M3)에서의 s-편광 성분은 제 1 및 제 2 반사 요소들(M1, M2)에서의 p-편광 성분에 대응하고, 제 3 반사 요소(M3)에서의 p-편광 성분은 제 1 및 제 2 반사 요소들(M1, M2)에서의 s-편광 성분에 대응한다. 그러므로, 제 3 반사 요소(M3)에서 발생하는 위상 지연(ε)은 제 1 및 제 2 반사 요소들(M1, M2)에서 발생하는 위상 지연(ε)과 반대 방향으로 작용한다. 그러므로, 제 3 반사 요소(M3)에서의 반사는 제 1 및 제 2 반사 요소들(M1, M2)에서 도입된 s 및 p-편광 성분들 간의 위상 차이를 감소시키는 역할을 한다. 그러므로, 제 3 반사 요소(M3)에서의 반사는 이에 의해 반사되는 방사선의 편광 콘트라스트(C)를 증가시키는 역할을 한다.
제 3 반사 요소(M3)로부터 반사되는 방사선은 제 4 반사 요소(M4) 상에 입사한다. 제 4 반사 요소(M4)는 제 4 반사 요소에서의 입사 평면이 제 3 반사 요소(M3)에서의 입사 평면과 동일한 평면 내에 놓이도록 방위된다. 그러므로, 제 4 반사 요소(M4)에서의 입사 평면은 x-축과 각도(β2)를 형성한다. 제 4 반사 요소(M4)에서의 입사 평면이 제 3 반사 요소(M3)에서의 입사 평면과 동일한 평면 내에 놓이기 때문에, 제 3 반사 요소(M3)에서의 s 및 p-편광 성분들이 제 4 반사 요소(M4)에서의 s 및 p-편광 성분들과 대응한다. 그러므로, 제 4 반사 요소(M4)에서 발생하는 위상 지연(ε)은 제 3 반사 요소(M3)에서와 동일한 방향으로, 및 제 1 및 제 2 반사 요소들(M1, M2)에서와 반대 방향으로 작용한다.
도 97a 및 도 97b의 실시예에서, 제 1 및 제 2 반사 요소들(M1, M2)에서의 스침각들(Ω)의 합은 제 3 및 제 4 반사 요소들(M3, M4)에서의 스침각들(Ω)의 합과 거의 같다. 앞서 설명된 바와 같이, 작은 스침각들(Ω)에서의 반사들에 대해, 반사 동안 발생하는 위상 지연(ε)은 스침각(Ω)에 거의 비례한다. 그러므로, 제 1 및 제 2 반사 요소들(M1, M2)에서 발생하는 조합된 위상 지연(ε)은 제 3 및 제 4 반사 요소들(M3, M4)에서 발생하는 조합된 위상 지연(ε)과 거의 같고 반대이다. 즉, 제 1 및 제 2 반사 요소들(M1, M2)에서의 반사들은 방사선의 편광 콘트라스트(C)를 감소시키는 역할을 하고, 제 3 및 제 4 반사 요소들(M3, M4)에서의 반사들은 거의 동일한 양만큼 방사선의 편광 콘트라스트(C)를 증가시키는 역할을 한다. 그러므로, 제 4 반사 요소(M4)로부터 반사되는 방사선의 편광은 제 1 반사 요소(M1) 상에 입사하는 방사선의 편광과 거의 동일하다.
제 4 반사 요소(M4)로부터 반사되는 방사선은 굽힘 광학기(4005) 상에 입사한다. 굽힘 광학기(4005)는 4 개의 반사 요소들(4005a 내지 4005d)을 포함하며, 이들은 함께 브랜치 방사선 빔(B1)을 구부리고 이를 리소그래피 장치(LA1)로 지향하는 역할을 한다. 굽힘 광학기(4005)를 형성하는 반사 요소들(4005a 내지 4005d) 각각에서의 스침각들(Ω)의 합은 약 45 °이고, 이는 브랜치 방사선 빔(B1)이 굽힘 광학기(4005)에 의해 약 90 °의 각도에 걸쳐 구부러지도록 한다.
도 97b로부터, 굽힘 광학기(4005)를 형성하는 반사 요소들(4005a 내지 4005d) 각각에서의 입사 평면이 x-축과 각도(β2)를 형성하고, 제 3 및 제 4 반사 요소들(M3, M4)에서의 입사 평면들과 동일한 평면 내에 놓인다는 것을 알 수 있다. 그러므로, 굽힘 광학기(4005)를 형성하는 반사 요소들(4005a 내지 4005d)에서의 s 및 p-편광 성분들은 제 3 및 제 4 반사 요소들(M3 및 M4)에서의 s 및 p-편광 성분들과 대응한다. 그러므로, 반사 요소들(4005a 내지 4005d)에서의 각각의 반사가 제 3 및 제 4 반사 요소들(M3 및 M4)에서의 반사들에 의해 야기되는 위상 지연(ε)과 동일한 방향으로 작용하는 위상 지연(ε)을 야기한다. 반사 요소들(4005a 내지 4005d) 각각에서의 반사들에 의해 야기되는 위상 지연(ε)은, 예를 들어 방사선이 각각의 반사 요소(4005a 내지 4005d) 상에 입사하는 스침각들(Ω)과 거의 같을 수 있다. 굽힘 광학기(4005)를 형성하는 반사 요소들(4005a 내지 4005d) 각각에서의 스침각들(Ω)의 합이 약 45 °이기 때문에, 굽힘 광학기에 의해 야기되는 위상 지연(ε)은 약 45 °일 수 있다. 그러므로, 굽힘 광학기(4005)로부터 출력되고 리소그래피 장치(LA1)에 제공되는 브랜치 방사선 빔(B1)은 서로 약 45 °위상이 다른 수직 편광 성분들을 갖는다. 그러므로, 굽힘 광학기(4005)는 브랜치 방사선 빔(B1)의 편광 콘트라스트(C)를 감소시키는 역할을 하고, 리소그래피 장치(LA1)에 제공되는 타원 편광된 방사선을 유도한다.
앞서 설명된 바와 같이, 자유 전자 레이저(FEL)는 약 1의 편광 콘트라스트(C)를 갖는 선형 편광된 방사선을 방출한다. 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선의 적어도 일부가 제 1 및 제 2 반사 요소들(M1, M2)에 의해 반사되고, 이들은 이들에 의해 반사되는 방사선의 편광 콘트라스트(C)를 감소시키는 역할을 하는 위상 지연(ε)을 야기한다. 제 1 및 제 2 반사 요소들(M1, M2)에 의해 반사되는 방사선이 제 3 및 제 4 반사 요소들(M3, M4) 상에 입사하고, 이들은 이들에 의해 반사되는 방사선의 편광 콘트라스트(C)를 증가시키는 역할을 하는 위상 지연(ε)을 야기한다. 제 1 및 제 2 반사 요소들(M1, M2)에 의한 반사로부터 발생하는 편광 콘트라스트(C)의 감소는 제 3 및 제 4 반사 요소들(M3, M4)에 의한 반사로부터 발생하는 편광 콘트라스트(C)의 증가와 거의 같아서, 제 4 반사 요소(M4)로부터 반사되는 방사선이 실질적으로 선형 편광되고 약 1의 편광 콘트라스트(C)를 갖도록 한다. 굽힘 광학기(4005)는 이에 의해 반사되는 방사선의 편광 콘트라스트(C)를 감소시키는 역할을 하는 약 45 °의 위상 지연(ε)을 야기한다. 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 반사 요소들(M1, M2, M3, M4) 및 굽힘 광학기(4005)는 함께 빔 전달 시스템(BDS)을 형성하고, 이는 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치(LA1)로 방사선을 지향한다. 빔 전달 시스템(BDS)을 형성하는 반사 요소들은, 리소그래피 장치(LA1)에 제공되는 브랜치 방사선 빔(B1)의 편광 콘트라스트(C)가 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선 빔(B)의 편광 콘트라스트(C)보다 작도록 방사선의 편광 상태를 변경한다.
도 97a 및 도 97b에 도시되는 실시예에서, 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치(LA1)로의 광학 경로에서 방사선이 반사되는 반사 요소들은, 반사 요소들에서의 입사 평면이 x-축과 β1 또는 β2의 각도를 형성하도록 배치된다. 제 1 및 제 2 반사 요소들(M1, M2)을 포함하는 반사 요소들의 제 1 그룹은, 반사 요소들의 제 1 그룹에서의 입사 평면이 x-축과 각도(β1)를 형성하도록 배치된다. 제 3 및 제 4 반사 요소들(M3, M4) 및 굽힘 광학기(4005)를 형성하는 반사 요소들(4005a 내지 4005d)을 포함하는 반사 요소들의 제 2 그룹은, 반사 요소들의 제 2 그룹에서의 입사 평면이 x-축과 각도(β2)를 형성하도록 배치된다. 편광 평면(4004)은 반사 요소들 각각에서의 입사 평면들 간의 각도가 약 45°이도록 x-축에 대해 [편광 각도(αp)에서] 배치된다. 반사 요소들의 제 1 그룹은 각각의 반사 요소에서의 입사 평면이 편광 평면(4004)에 대해 +45 °기울어지도록 방위되고, 반사 요소들의 제 2 그룹은 각각의 반사 요소에서의 입사 평면이 편광 평면(4004)에 대해 -45 °기울어지도록 방위된다.
입사 평면들이 편광 평면(4004)에 대해 +45 °또는 -45 °의 각도를 형성하도록 반사 요소들 각각을 배치하는 것은, 반사 요소들 각각에 입사하는 s 및 p-편광 성분들이 반사 요소들 각각에서 거의 동일한 매그니튜드를 갖는다는 것을 의미한다. 앞서 설명된 바와 같이, 반사 요소들의 제 1 그룹은 제 1 방향으로 위상 지연(ε)을 야기하고, 반사 요소들의 제 2 그룹은 반대인 제 2 방향으로 위상 지연을 야기한다. 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치로의 방사선의 광학 경로 상의 반사 요소들 각각에서의 반사의 결과로서 발생하는 총 위상 지연(ε)은, 광학 요소들의 제 1 그룹에서의 반사들에 의해 야기되는 위상 지연(ε)과 광학 요소들의 제 2 그룹에서의 반사들에 의해 야기되는 위상 지연(ε) 간의 차이와 같다.
도 97a 및 도 97b를 참조하여 앞서 설명된 예시에서, 반사 요소들의 제 1 그룹에서의 위상 지연(ε)과 반사 요소들의 제 2 그룹에서의 위상 지연(ε) 간의 차이는 약 45 °이다. 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선이 선형 편광되기 때문에, 이는 리소그래피 장치(LA1)에 제공되는 타원 편광된 방사선을 유도한다. 몇몇 적용예들에 대해, 실질적으로 원형 편광되는 브랜치 방사선 빔(B1)을 리소그래피 장치(LA1)에 제공하는 것이 바람직하다. 이는, 예를 들어 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치로 지향되는 방사선이 편광 평면(4004)에 대해 약 -45 °로 배치되는 입사 평면들을 갖는 반사 요소들에서 더 많은 반사들을 거치도록 반사 요소들의 제 2 그룹에 더 많은 반사 요소들을 제공함으로써 달성될 수 있다. 편광 평면(4004)에 대해 약 -45 °로 배치되는 입사 평면들을 갖는 반사 요소들에서 방사선이 거치는 반사들의 수를 증가시키는 것이, 방사선의 광학 경로를 따라 발생하는 총 위상 지연(ε)을 증가시킬 것이다. 예를 들어, 편광 평면(4004)에 대해 약 -45 °로 배치되는 입사 평면들을 갖는 반사 요소들에서 방사선이 거치는 반사들의 수는, 방사선의 광학 경로를 따라 발생하는 총 위상 지연(ε)이 90 °에 접근하도록 증가될 수 있다. 이러한 실시예에서, 리소그래피 장치에 의해 수용되는 방사선은 실질적으로 원형 편광된다.
추가적으로 또는 대안적으로, 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치(LA1)로의 방사선의 광학 경로를 따라 발생하는 총 위상 지연(ε)은 반사 요소들의 제 2 그룹을 형성하는 반사 요소들에서 스침각들(Ω)을 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 도 99를 참조하여 설명된 바와 같이, 작은 스침각들에서 위상 지연(ε)은 스침각(Ω)에 거의 비례한다. 그러므로, 반사 요소에서의 스침각(Ω)을 증가시키는 것이 반사 요소에서 발생하는 위상 지연(ε)을 증가시킬 수 있다. 하지만, 도 99로부터, 위상 지연(ε)이 단지 제한된 범위의 스침각들(예를 들어, 약 20 °미만의 스침각들)에 걸친 스침각(Ω)의 증가들에 따라서만 증가하고, 제한된 범위를 넘은 스침각(Ω)의 증가들은 위상 지연(ε)의 감소를 야기한다는 것을 알 수 있다. 그러므로, 스침각(Ω)을 증가시킴으로써 위상 지연(ε)이 증가될 수 있는 양에 관한 한계가 존재할 수 있다. 또한, 도 99로부터, 스침각(Ω)의 증가들에 따라 반사 요소에서의 방사선의 백분율 흡수가 증가한다는 것을 알 수 있다. 그러므로, 위상 지연(ε)을 증가시키기 위해 스침각(Ω)을 증가시키는 것은 반사 요소에서의 방사선의 흡수를 증가시키고, 이에 따라 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치(LA1)로의 방사선의 광학 경로를 따라 흡수에서 손실되는 방사선의 양을 증가시킬 것이다.
도 97a 및 도 97b에서 도시되는 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치(LA1)로의 방사선의 광학 경로는 일련의 반사 요소들로부터의 반사에 의해 초래되는 편광의 변화의 이해를 돕기 위해 단지 예시로서 제시된다. 실제로, 리소그래피 시스템(LS11)은 도 97a 및 도 97b에 나타낸 것보다 많거나 적은 반사 요소들을 포함할 수 있으며, 반사 요소들은 도 97a 및 도 97b에 나타낸 것과 상이하게 방위될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서 전체에 걸쳐 설명되고 도면들에 도시된 여하한의 반사 요소들 및 반사 요소들의 구성부들이 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치로의 방사선의 광학 경로의 일부분을 형성할 수 있다.
일반적으로, 복수의 반사 요소들을 포함하는 빔 전달 시스템은 자유 전자 레이저로부터 방사선을 수용하고, 방사선의 적어도 일부를 리소그래피 장치로 지향하도록 배치된다. 반사 요소들은 반사 요소들로부터의 반사의 결과로서 발생하는 방사선의 편광의 변경이, 리소그래피 장치(LA1)에 의해 수용되는 방사선의 편광 콘트라스트(C)가 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선의 편광 콘트라스트(C)보다 작도록, 편광 콘트라스트(C)를 감소시키는 역할을 하도록 배치된다. 몇몇 실시예들에서, 반사 요소들은 리소그래피 장치에 제공되는 브랜치 방사선 빔(B1)이 실질적으로 원형 편광되도록 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선의 편광 및 빔 전달 시스템의 반사 요소들로부터의 반사의 결과로서 발생하는 편광의 변화가 이루어지도록 배치될 수 있다.
빔 전달 시스템을 형성하는 반사 요소들 중 1 이상이 1 이상의 반사 요소로부터 반사되는 방사선의 편광 콘트라스트(C)를 증가시키도록 작용할 수 있는 한편, 빔 전달 시스템의 순 효과는 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치(LA1)로의 경로 상의 방사선의 편광 콘트라스트(C)를 감소시켜야 함을 이해할 것이다.
몇몇 실시예들에서, 자유 전자 레이저(FEL)는 편광이 편광 평면(4004)에 놓이는 선형 편광되는 방사선을 방출한다. 자유 전자 레이저(FEL)에 의해 방출되는 방사선의 적어도 일부를 리소그래피 장치(LA1)로 지향하도록 구성되는 빔 전달 시스템은 반사 요소들의 제 1 그룹 및 반사 요소들의 제 2 그룹을 포함할 수 있다. 반사 요소들의 제 1 그룹은 각각, 각각의 반사 요소에서의 방사선의 반사가 편광 평면(4004)과 약 +45 °의 각도를 형성하는 입사 평면을 정의하도록 방위된다. 반사 요소들의 제 2 그룹은 각각, 각각의 반사 요소에서의 방사선의 반사가 편광 평면(4004)과 약 -45 °의 각도를 형성하는 입사 평면을 정의하도록 방위된다. 반사 요소들의 제 1 그룹을 형성하는 반사 요소들에서의 방사선의 반사는 제 1 방향으로 작용하는 위상 지연(ε)을 야기한다. 반사 요소들의 제 2 그룹을 형성하는 반사 요소들에서의 방사선의 반사는 반대인 제 2 방향으로 작용하는 위상 지연(ε)을 야기한다. 빔 전달 시스템에 의해 야기되는 총 위상 지연(ε)은, 반사 요소들의 제 1 그룹에서 발생하는 위상 지연(ε)과 반사 요소들의 제 2 그룹에서 발생하는 위상 지연(ε) 간의 차이와 같다. 반사 요소들의 제 1 그룹 및 반사 요소들의 제 2 그룹은 빔 전달 시스템에 의해 야기되는 총 위상 지연(ε)이 원하는 편광을 갖는 브랜치 방사선 빔(B1)을 유도하도록 방위될 수 있다. 예를 들어, 빔 전달 시스템에 의해 야기되는 총 위상 지연(ε)은 약 90 °일 수 있으며, 이로 인해 원형 편광되는 브랜치 방사선 빔(B1)을 유도한다.
다른 실시예들에서, 빔 전달 시스템에 의해 야기되는 총 위상 지연(ε)은 90 °미만일 수 있다. 예를 들어, 빔 전달 시스템에 의해 야기되는 총 위상 지연(ε)은 타원 편광된 방사선이 리소그래피 장치(LA1)에 제공되도록 이루어질 수 있다. 리소그래피 장치(LA1)에 제공되는 타원 편광된 방사선은 비교적 낮은 편광 콘트라스트(C)를 가질 수 있고, 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선보다 낮은 편광 콘트라스트(C)를 갖는다.
앞서 설명된 실시예들에서, 빔 전달 시스템의 반사 요소들에서의 방사선의 반사는 자유 전자 레이저(FEL)와 리소그래피 장치(LA1) 사이의 경로 상의 방사선의 편광 콘트라스트(C)의 감소를 야기한다. 이는, 예를 들어 실질적으로 원형 편광되거나 타원 편광되는 브랜치 방사선 빔(B1)으로 하여금 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 선형 편광된 방사선 빔으로부터 형성되게 할 수 있다. 그러므로, 선형 편광된 방사선을 방출하는 평면형 언듈레이터를 갖는 자유 전자 레이저(FEL)가 리소그래피 시스템(LS11)에 대한 방사선 소스(SO)의 일부분으로서 사용될 수 있고, 이때 리소그래피 시스템(LS11) 내의 1 이상의 리소그래피 장치에 원형 또는 타원 편광된 방사선이 제공된다.
리소그래피 시스템(LS11)에 대한 방사선 소스(SO) 내에 평면형 언듈레이터를 갖는 자유 전자 레이저(FEL)를 이용하는 것이, 예를 들어 나선형 언듈레이터를 갖는 자유 전자 레이저(FEL)를 이용하는 것에 비해 유리할 수 있다. 나선형 언듈레이터의 디자인은 통상적으로 평면형 언듈레이터의 디자인보다 더 복잡하다. 예를 들어, 나선형 언듈레이터에서는, 자석들이 전자 빔이 전파하는 빔 파이프의 외주의 대부분 주위에 위치될 수 있다. 이는 언듈레이터의 다른 구성요소들이 위치될 수 있는 제한된 공간을 제공할 수 있다. 예를 들어, 언듈레이터는 빔 파이프 내에 진공을 유지하는 진공 펌프들과 같은 구성요소들 및/또는 언듈레이터 내의 열적 조건들을 관리하도록 구성되는 구성요소들을 포함할 수 있다. 그러므로, 나선형 언듈레이터 내의 구성요소들의 위치설정은 상당한 공학적 과제들을 제공할 수 있다. 나선형 언듈레이터와 비교하여, 평면형 언듈레이터 내의 자석들은 예를 들어 도 97b에 나타낸 바와 같이 단일 편광 평면(4003)에 위치될 수 있다. 이는 언듈레이터의 다른 구성요소들이 위치될 수 있는 빔 파이프의 나머지 외주 주위의 공간을 제공할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 언듈레이터 내의 자석들의 위치 및 간격은 평면형 언듈레이터보다 나선형 언듈레이터에서 더 임계적 및/또는 문제적일 수 있다. 그러므로, 평면형 언듈레이터의 디자인 및 셋업이 나선형 언듈레이터에 비해 간소화될 수 있다. 그러므로, 반사 요소들이 자유 전자 레이저로부터 리소그래피 장치로의 광학 경로 상의 방사선의 편광 콘트라스트(C)를 감소시키도록 구성되는 빔 전달 시스템이 평면형 언듈레이터로 하여금 사용되게 하는 한편, 여전히 리소그래피 장치에 원형 편광 또는 타원 편광된 방사선을 제공한다는 점에서 특히 유리할 수 있다.
리소그래피 시스템(LS11)의 다양한 실시예들을 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA1)에 의해 수용되는 브랜치 방사선 빔(B1)은 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치(LA1)로의 광학 경로 상의 반사 요소들에서의 수 개의 반사들을 거칠 수 있으며, 도 97a 및 도 97b에 도시된 실시예에 나타낸 것보다 많은 반사들을 거칠 수 있다. 이제, 리소그래피 시스템(LS11)의 일 실시예에서의 리소그래피 장치와 자유 전자 레이저(FEL) 사이에서 방사선이 전파할 수 있는 예시적인 광학 경로가 단지 예시의 방식으로만 설명될 것이다.
일 실시예에서, 자유 전자 레이저(FEL)는 편광 평면(4004)에서 선형 편광되는 주 방사선 빔(B)을 방출한다. 주 방사선 빔(B)은 초기에 분리 거울(separation mirror)[예를 들어, 도 47에 나타낸 제 1 반사 광학 요소(1520)]에 입사하고, 이는 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출될 수 있는 감마 방사선 및/또는 중성자들로부터 주 방사선 빔(B)을 분리하도록 구성된다. 주 방사선 빔(B)은 약 2 °의 스침각(Ω)에서 분리 거울 상에 입사한다.
분리 거울로부터 반사되는 주 방사선 빔(B)은 2 개의 반사 격자들[예를 들어, 도 10에 나타낸 거울(90), 도 11에 나타낸 거울(100) 및/또는 도 13에 나타낸 거울(110)] 상에 입사하고, 이들은 주 방사선 빔(B)을 복수의 브랜치 방사선 빔들로 분할하도록 구성된다. 반사 격자들은 이들이 편광 평면에 수직으로 또는 편광 평면에 평행하게 놓이도록 방위되어, 격자들 상에 입사하는 방사선이 p-편광 성분 또는 s-편광 성분만으로 구성되도록 한다. 이러한 반사 격자의 방위는 실질적으로 격자들에 도입되는 위상 지연(ε)을 유도하지 않을 수 있다. 반사 격자의 대안적인 방위들이 사용될 수 있지만, 편광 평면에 수직이거나 평행한 방위가 격자로부터 반사되는 방사선의 편광에 대한 반사 격자의 영향을 감소시킬 수 있다. 그러므로, 이러한 구성은 빔 전달 시스템의 디자인을 간소화할 수 있다.
격자들로부터 반사되는 브랜치 방사선 빔은 2 개의 성형 거울들 상에 입사한다. 성형 거울들 중 하나는 오목한 형상을 갖고, 성형 거울들 중 다른 하나는 볼록한 형상을 갖는다. 성형 거울들은 격자들로부터 반사되는 브랜치 방사선 빔의 단면 형상을 변경하도록 구성된다. 예를 들어, 격자들로부터 수용되는 브랜치 방사선 빔은 타원 단면을 가질 수 있다. 성형 거울들은, 성형 거울들로부터의 반사 후 브랜치 방사선 빔이 실질적으로 원형 단면을 갖도록 브랜치 방사선 빔의 단면 형상을 변경할 수 있다. 성형 거울들은, 예를 들어 도 74에 나타낸 제 1 광학 요소(2632) 및 제 2 광학 요소(2633)와 유사할 수 있다. 제 1 광학 요소(2632) 및 제 2 광학 요소(2633)는 도 74에서 주 방사선 빔(B)을 브랜치 방사선 빔들로 분할하기에 앞서 주 방사선 빔(B)을 성형하는 것으로서 나타내지만, 유사한 광학 요소들이 주 방사선 빔으로부터 분할된 후의 브랜치 방사선 빔을 성형하기 위해 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 브랜치 방사선 빔은 약 3 °의 스침각(Ω)에서 성형 거울들 각각에 입사할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 성형 거울들은 (두 방향들로 굴곡되는 오목 또는 볼록 거울들과 대조적으로) 단일 방향으로만 굴곡되도록 원통형 형상일 수 있다. 이러한 실시예에서, 브랜치 방사선 빔은 4 개의 성형 거울들에서 반사될 수 있다. 하지만, 4 개의 성형 거울들에서 브랜치 방사선 빔을 반사시키는 것은 2 개의 성형 거울들에서 브랜치 방사선 빔을 반사시키는 것보다 흡수로 인한 방사선의 더 큰 손실을 유도할 수 있다. 추가적으로, 4 개의 성형 거울들에서 브랜치 방사선 빔을 반사시키는 것은 0과 같은 성형 거울들에서의 총 위상 지연(ε)을 유도할 수 있는 반면, 2 개의 성형 거울들에서 브랜치 방사선 빔을 반사시키는 것은 0보다 큰 성형 거울들에서의 총 위상 지연(ε)을 유도할 수 있다.
성형 거울들로부터 반사되는 브랜치 방사선 빔은 2 개의 조향 거울들 상에 입사하고, 이들은 조향 거울들로부터 반사되는 브랜치 방사선 빔의 위치 및 방향을 제어하도록 작동가능하다. 조향 거울들은, 예를 들어 도 88에 나타낸 스침 입사 조향 거울(3311)과 유사할 수 있다. 브랜치 방사선 빔은 약 3 °의 스침각(Ω)에서 조향 거울들 각각에 입사할 수 있다.
조향 거울들로부터 반사되는 브랜치 방사선 빔은 굽힘 광학기[예를 들어, 도 97a 및 도 97b에 나타낸 굽힘 광학기(4005)] 상에 입사한다. 굽힘 광학기는 약 90 °에 걸쳐 브랜치 방사선 빔을 구부리도록 구성되는 복수의 반사 요소들을 포함한다. 브랜치 방사선 빔이 굽힘 광학기의 반사 요소들 각각에 입사하는 스침각(Ω)은 굽힘 광학기를 형성하는 반사 요소들의 수에 의존한다. 예를 들어, 굽힘 광학기를 형성하는 반사 요소들의 수가 감소되는 경우, 각각의 반사 요소가 브랜치 방사선 빔을 편향시키는 각도는 90 °에 걸쳐 브랜치 방사선 빔을 구부리기 위해 증가된다.
도 99를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 반사 동안 발생하는 방사선의 흡수 손실은 스침각(Ω)이 증가함에 따라 증가한다. 그러므로, 각각의 반사 요소에서의 방사선의 흡수 손실을 감소시키기 위해 각각의 반사 요소에서의 스침각(Ω)을 감소시키는 것이 유리할 수 있다. 하지만, 각각의 반사 요소에서의 스침각(Ω)이 감소되는 경우, 90 °에 걸쳐 브랜치 방사선 빔을 구부리기 위해 필요한 반사 요소들의 수가 증가된다.
굽힘 광학기가 90 °에 걸쳐 브랜치 방사선 빔을 구부리기 때문에, 굽힘 광학기의 각각의 반사 요소에서의 스침각들(Ω)의 합은 약 45 °이다.
굽힘 광학기로부터 반사되는 브랜치 방사선 빔은 2 개의 가변 감쇠 거울들 상에 입사한다. 예를 들어, 브랜치 방사선 빔은 도 70a에 나타낸 감쇠 장치(2519)의 제 1 거울(2520) 및 제 2 거울(2521) 상에 입사할 수 있다. 가변 감쇠 거울들은 브랜치 방사선 빔의 세기가 제어될 수 있도록 브랜치 방사선 빔을 제어가능하게 감쇠시키도록 구성된다. 브랜치 방사선 빔은 약 5 °의 스침각(Ω)에서 가변 감쇠 거울들 각각에 입사할 수 있다.
가변 감쇠 거울들로부터 반사되는 브랜치 방사선 빔은 볼터 컬렉터[예를 들어, 도 88 및 도 89에 나타낸 볼터 컬렉터(3310 또는 3320)] 상에 입사한다. 브랜치 방사선 빔은 볼터 컬렉터에서 2 개의 반사들을 거친다. 각각의 반사에서의 스침각들(Ω)의 합은 약 14 °일 수 있다. 볼터 컬렉터로부터 출력되는 방사선은 리소그래피 장치에 제공된다.
앞서 설명된 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치로의 방사선의 예시적인 광학 경로 동안, 방사선이 거치는 각각의 반사에서의 스침각들(Ω)의 합은 약 72 °이다. 도 99를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 작은 스침각(Ω)에서의 반사 동안 발생하는 위상 지연(ε)은 스침각(Ω)과 거의 같을 수 있다. 일 실시예에서, 방사선의 광학 경로를 따르는 반사 요소들 각각은 반사 요소들 각각에서의 입사 평면이 편광 평면(4004)과 약 45 °의 각도를 형성하도록 방위될 수 있다. 이 실시예에서, 자유 전자 레이저(FEL)로부터 리소그래피 장치로의 방사선의 광학 경로를 따라 야기되는 위상 지연(ε)은 약 72 °이고, 리소그래피 장치에서 수용되는 방사선은 타원 편광된다. 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선이 선형 편광되기 때문에[또한, 이에 따라 1의 편광 콘트라스트(C)를 갖기 때문에], 리소그래피 장치로의 광학 경로를 따르는 방사선의 반사들은 방사선의 편광 콘트라스트(C)를 감소시키도록 작용한다. 리소그래피 장치에 제공되는 브랜치 방사선 빔의 편광 콘트라스트(C)는 약 0.3이다.
몇몇 실시예들에서, 리소그래피 장치에 콘트라스트 임계치보다 작은 편광 콘트라스트(C)를 갖는 브랜치 방사선 빔을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 리소그래피 장치에 약 0.1보다 작은 편광 콘트라스트(C)를 갖는 브랜치 방사선 빔을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 약 0.1보다 작은 편광 콘트라스트(C)는 약 84 ° 내지 96 °인 위상 지연(ε)을 갖는 방사선 빔에 대응한다. 다른 실시예들에서, 콘트라스트 임계치는 0.1보다 크거나 작을 수 있다(more or less than 0.1).
앞서 설명된 실시예에서, 리소그래피 장치에 제공되는 브랜치 방사선 빔의 편광 콘트라스트(C)는 약 0.3이다. 앞서 설명된 바와 같이, 몇몇 적용예들에 대해 0.3 미만의 편광 콘트라스트(C)를 갖는 브랜치 방사선 빔을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 0.1 미만의 편광 콘트라스트(C)를 갖는 브랜치 방사선 빔을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 브랜치 방사선 빔의 편광 콘트라스트(C)를 더 감소시키기 위해, 브랜치 방사선 빔이 반사되는 반사 요소들의 수가 증가될 수 있고, 추가적인 반사 요소들이 브랜치 방사선 빔의 위상 지연을 증가시키도록 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 반사 요소들 중 1 이상에서의 스침각(Ω)이 1 이상의 반사 요소들에서 발생하는 위상 지연을 증가시키기 위해 증가될 수 있다. 하지만, 브랜치 방사선 빔이 반사되는 반사 요소들의 수를 증가시키는 것 및/또는 반사 요소들 중 1 이상에서의 스침각(Ω)을 증가시키는 것은 반사 요소들에서 흡수되는 방사선의 양을 증가시킬 수 있다. 또한, 브랜치 방사선 빔이 반사되는 반사 요소들의 수 및/또는 방위를 변화시키는 것은 브랜치 방사선 빔의 전파 방향 및/또는 브랜치 방사선 빔이 지향되는 위치를 변경할 수 있다. 그러므로, 반사 요소들의 수 및/또는 방위를 변화시키는 것은 리소그래피 장치의 위치 및/또는 방위가 브랜치 방사선 빔을 수용하도록 변화되어야 할 수 있다. 복수의 리소그래피 장치들을 포함하는 리소그래피 시스템에서, 리소그래피 장치들의 위치 및/또는 방위를 변화시키는 것은 문제가 될 수 있음을 이해할 것이다.
대안적인 실시예에서, 리소그래피 장치에 제공되는 브랜치 방사선 빔의 편광은 자유 전자 레이저(FEL)로부터 출력되는 주 방사선 빔의 편광을 제어함으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 자유 전자 레이저(FEL)는 타원 편광되고 약 18 °의 위상 지연을 갖는 주 방사선 빔을 출력할 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 반사 요소들에서의 방사선 빔의 반사는 72 °의 위상 지연을 야기한다. 그러므로, 자유 전자 레이저로부터 출력되는 주 방사선 빔의 위상 지연 및 반사 요소들에서의 반사에 의해 야기되는 위상 지연의 조합은 약 90 °의 위상 지연을 갖는 실질적으로 원형 편광된 브랜치 방사선 빔을 유도한다.
일반적으로, 복수의 반사 요소들을 포함하는 빔 전달 시스템은 빔 전달 시스템에 의해 야기되는 편광의 변화에 관하여 특징지어진다. 빔 전달 시스템에 의해 야기되는 편광의 변화는, 빔 전달 시스템으로 입력되는 경우에 원하는 편광 상태를 갖는 빔 전달 시스템으로부터 출력되는 브랜치 방사선 빔을 유도하는 편광 상태를 결정하는 데 사용될 수 있다.
도 101은 리소그래피 시스템(LS11)을 개략적으로 도시한다. 자유 전자 레이저(FEL)가 주 방사선 빔(B)을 방출한다. 빔 전달 시스템(BDS)이 자유 전자 레이저(FEL)로부터 주 방사선 빔(B)을 수용하고, 리소그래피 장치(LA1)로 브랜치 방사선 빔(B1)을 지향한다. 브랜치 방사선 빔(B1)은 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 방사선 빔(B)의 적어도 일부를 포함한다. 실제로, 리소그래피 시스템(LS11)은 복수의 리소그래피 장치들을 포함할 수 있으며, 빔 전달 시스템(BDS)은 주 방사선 빔(B)을 복수의 브랜치 방사선 빔들로 분할하고 이들을 복수의 리소그래피 장치들로 지향하도록 구성될 수 있다. 하지만, 다음 설명을 위해서는, 단일 리소그래피 장치(LA1)로의 단일 브랜치 방사선 빔(B1)의 경로만이 고려된다.
몇몇 실시예들에서, 리소그래피 시스템(LS11)은 복수의 자유 전자 레이저들(FEL)을 포함할 수 있으며, 그 출력들이 주 방사선 빔(B)을 형성하도록 조합된다. 하지만, 다음 설명을 위해서는, 단일 자유 전자 레이저(FEL)만이 고려된다.
방사선 빔의 편광 상태는 존스 벡터(J)에 관하여 설명될 수 있다. 존스 벡터(J)는 방사선 빔의 전기장 벡터의 수직 성분들의 상대 진폭 및 상대 위상을 설명하는 2 성분 복소 벡터(two component complex vector)이다. 예를 들어, z-방향으로 전파하는 방사선 빔에 대해, 존스 벡터(J)는 방사선 빔의 전기장 벡터의 x 및 y-성분들의 상대 진폭 및 상대 위상을 설명할 수 있다. 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되고 빔 전달 시스템(BDS)으로 입력되는 주 방사선 빔(B)의 편광은 입력 존스 벡터(Jin)로 특징지어질 수 있다. 빔 전달 시스템(BDS)에 의해 야기되는 [주 방사선 빔(B)에 대한] 브랜치 방사선 빔(B1)의 편광의 변화는 존스 행렬(M)로 특징지어질 수 있다. 빔 전달 시스템(BDS)으로부터 출력되는 브랜치 방사선 빔(B1)의 편광은 출력 존스 행렬(Jout)로 특징지어질 수 있다. 출력 존스 행렬(Jout)은 수학식 16에 의해 주어진다.
Figure pct00018
(16)
브랜치 방사선 빔(B1)의 편광 상태를 제어하기 위해, 존스 행렬(M)이 결정될 수 있다. 도 102a는 주 방사선 빔(B)과 브랜치 방사선 빔(B1)의 편광 상태들을 나타낸다. 주 방사선 빔(B)은 우선회(right-handed) 원형 편광 상태를 갖는다. 빔 전달 시스템은 이를 통해 전파하는 방사선의 편광을 변화시켜, 도 102a에 나타낸 바와 같이 방위되는 좌선회(left-handed) 타원 편광 상태를 갖는 브랜치 방사선 빔(B1)을 제공한다. 이 예시에서, 빔 전달 시스템(BDS)을 통해 전파하는 방사선의 편광 콘트라스트(C)는 빔 전달 시스템(BDS)에 의해 바람직하지 않게 증가된다.
빔 전달 시스템에 의해 야기되는 편광의 변화는 빔 전달 시스템(BDS)의 존스 행렬(M)을 결정하는 데 사용될 수 있다. 그 후, 빔 전달 시스템(BDS)의 결정된 존스 행렬(M)은 원하는 편광 상태를 갖는 브랜치 방사선 빔(B1)을 유도하는 주 방사선 빔(B)의 편광 상태를 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 우선회 원형 편광 상태를 갖는 브랜치 방사선 빔(B1)을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 우선회 원형 편광 상태를 갖는 브랜치 방사선 빔(B1)을 유도하는 주 방사선 빔(B)의 존스 벡터(Jin)는 다음 수학식으로부터 결정될 수 있다:
Figure pct00019
(17)
이때, M-1은 빔 전달 시스템(BDS)의 존스 행렬(M)의 역이고, Jout은 원하는 편광 상태를 갖는 브랜치 방사선 빔의 존스 벡터이다. 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 주 방사선 빔(B)의 편광 상태는, 빔 전달 시스템(BDS)으로부터 원하는 편광 상태를 갖는 브랜치 방사선 빔(B1)이 출력되도록 수학식 17에 의해 결정되는 존스 벡터(Jin)에 의해 설명되는 바와 같이 제어될 수 있다.
도 102a에 나타낸 예시에서, 주 방사선 빔(B)의 우선회 원형 편광 상태가 브랜치 방사선 빔(B1)의 좌선회 타원 편광 상태로 변화되었다. 브랜치 방사선 빔(B1)의 원하는 편광 상태는, 예를 들어 우선회 원형 편광 상태일 수 있다. 도 102a의 빔 전달 시스템(BDS)의 존스 행렬(M)을 결정함으로써, 빔 전달 시스템(BDS)에 대한 특정 방위와 함께 좌선회 타원 편광 상태를 갖는 주 방사선 빔(B)을 입력하는 것이 원하는 우선회 원형 편광 상태를 갖는 브랜치 방사선 빔을 유도한다는 것을 발견할 수 있다. 도 102b는 특정 방위로 좌선회 타원 편광 상태를 갖는 주 방사선이 빔 전달 시스템(BDS)으로 입력되어 우선회 원형 편광 상태를 갖는 브랜치 방사선 빔(B1)을 유도하는 경우의 주 방사선 빔(B) 및 브랜치 방사선 빔(B1)의 편광 상태들을 나타낸다. 도 102b에 나타낸 예시에서, 빔 전달 시스템(BDS)을 통해 전파하는 방사선의 편광 콘트라스트(C)는 빔 전달 시스템(BDS)에 의해 유리하게 감소된다.
평면형 및 나선형 언듈레이터 섹션들의 조합으로부터 자유 전자 레이저(FEL)의 언듈레이터를 형성함으로써 도 102b에 나타낸 바와 같이 자유 전자 레이저(FEL)로부터 타원 편광 상태가 출력될 수 있다. 도 103은 타원 편광 상태를 갖는 주 방사선 빔(B)을 제공하기 위해 사용될 수 있는 언듈레이터(24)를 개략적으로 나타낸다. 언듈레이터(24)는 전자 빔(B)이 전파하는 복수의 언듈레이터 섹션들(4024a 내지 4024d)을 포함한다. 언듈레이터 섹션들(4024a 내지 4024d) 중 적어도 하나는 나선형 언듈레이터 섹션이고, 언듈레이터 섹션들(4024a 내지 4024d) 중 적어도 하나는 평면형 언듈레이터 섹션이다.
일 실시예에서, 제 1, 제 2 및 제 3 언듈레이터 섹션들(4024a 내지 4024c)이 나선형 언듈레이터 섹션들이고, 이로부터 원형 편광된 방사선이 방출된다. 제 4 언듈레이터 섹션(4024d)이 평면형 언듈레이터 섹션이고, 이로부터 선형 편광된 방사선이 방출된다. 제 1, 제 2 및 제 3 언듈레이터 섹션들(4024a 내지 4024c)로부터 방출되는 원형 편광된 방사선은 평면형 언듈레이터 섹션(4024d)을 통과한다. 원형 편광된 방사선의 일부가 평면형 언듈레이터 섹션(4024d) 내의 전자들에 의해 흡수되고, 선형 편광된 방사선으로서 다시 방출될 수 있다. 나선형 언듈레이터 섹션들(4024a 내지 4024c) 및 평면형 언듈레이터 섹션(4024d)의 조합은 타원 편광되는 언듈레이터(24)로부터의 방사선 빔(B)의 방출을 유도한다.
평면형 언듈레이터 섹션(4024d)은 편광 평면에 놓이는 자석들을 포함한다(도 103에 도시되지 않음). 평면형 언듈레이터 섹션(4024d)에서의 편광 평면은 방사선 빔(B)의 타원 편광의 방위를 결정한다. 특히, 방사선 빔(B)의 전기장 벡터에 의해 그려지는 타원의 장축은 평면형 언듈레이터 섹션(4024d)에서의 편광 평면과 정렬된다.
언듈레이터(24)로부터 방출되는 방사선 빔(B)의 편광 콘트라스트(C)는 나선형 및 평면형 언듈레이터 섹션들에서의 방사선의 상대 이득들에 의존한다. 통상적으로, 언듈레이터 섹션에서의 방사선의 이득은 언듈레이터 섹션의 길이의 증가에 따라 증가한다. 그러므로, 방사선 빔(B)의 편광 콘트라스트(C)는 평면형 및 나선형 언듈레이터 섹션들의 상대 길이들을 제어함으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 평면형 언듈레이터 섹션(4024d)의 길이에 대한 나선형 언듈레이터 섹션들(4024a 내지 4024c)의 총 길이를 증가시키는 것은 언듈레이터(24)로부터 방출되는 방사선 빔(B)의 편광 콘트라스트(C)의 감소를 초래한다. 나선형 언듈레이터 섹션들(4024a 내지 4024c)의 총 길이에 대한 평면형 언듈레이터 섹션(4024d)의 길이를 증가시키는 것은 언듈레이터(24)로부터 방출되는 방사선 빔(B)의 편광 콘트라스트(C)의 증가를 초래한다.
언듈레이터(24)의 대안적인 실시예들이 도 103에 나타낸 언듈레이터(24)보다 더 많거나 적은 나선형 및/또는 평면형 언듈레이터 섹션들을 포함할 수 있다.
도 101에 도시되는 리소그래피 시스템(LS11)은 앞서 단일 리소그래피 장치(LA1)에 제공되는 단일 브랜치 방사선 빔(B1)에 관련하여 설명되었다. 하지만, 빔 전달 시스템(BDS)은 주 방사선 빔(B)을 복수의 브랜치 방사선 빔들로 분할할 수 있고, 이들은 복수의 리소그래피 장치들로 지향된다는 것을 이해할 것이다. 몇몇 실시예들에서, 복수의 리소그래피 장치들에 실질적으로 동일한 편광 상태를 갖는 브랜치 방사선 빔들을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 그러므로, 이러한 실시예들에서, 빔 전달 시스템(BDS)은 실질적으로 동일한 방식으로 브랜치 방사선 빔들 각각의 편광 상태를 변화시키도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 각각의 브랜치 방사선 빔에 대한 존스 행렬(M)은 실질적으로 동일하다. 이는 제 1 편광 상태를 갖는 단일 주 방사선 빔(B)으로 하여금, 복수의 리소그래피 장치들에 제공되고 각각 제 2 편광 상태를 갖는 복수의 브랜치 방사선 빔들로 분할되게 한다. 일반적으로, 제 2 편광 상태의 편광 콘트라스트(C)는 제 1 편광 상태의 편광 콘트라스트(C)보다 작다.
리소그래피 시스템(LS11)의 실시예들은 앞서 주 방사선 빔(B)이 단일 자유 전자 레이저(FEL)로부터 방출되는 것으로 설명되었다. 다른 실시예들에서, 주 방사선 빔(B)은 주 방사선 빔(B)을 형성하도록 조합되는 복수의 자유 전자 레이저(FEL)들로부터 방출되는 방사선을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 시스템(40)[예를 들어, 도 4 및 도 5에 나타낸 광학 시스템(40)]이 복수의 자유 전자 레이저(FEL)들로부터 수용되는 복수의 방사선 빔들을 조합하여 주 방사선 빔(B)을 형성할 수 있다. 이러한 실시예에서, 빔 전달 시스템(BDS)에 제공되는 주 방사선 빔(B)의 편광 상태는 자유 전자 레이저(FEL)들 각각으로부터 방출되는 방사선의 편광 상태, 및 주 방사선 빔(B)으로의 방사선의 조합 시 발생할 수 있는 방사선의 편광에 대한 여하한의 변화들에 의존한다.
앞서 설명된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA1)에 제공되는 브랜치 방사선 빔(B1)의 편광 상태는 주 방사선 빔(B)의 편광 상태, 및 빔 전달 시스템(BDS)을 통해 전파함에 따른 방사선의 편광 상태에 대한 여하한의 변화들에 의존한다. 리소그래피 시스템(LS11)의 다양한 실시예들을 참조하여 앞서 설명된 원리들은, 원하는 편광 상태를 갖는 브랜치 방사선 빔이 리소그래피 장치에 제공되도록 리소그래피 시스템(LS11)을 설계하기 위해 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 104는 리소그래피 시스템(LS11)을 구성하는 제 1 방법의 흐름도이다. 단계 1에서, 브랜치 방사선 빔(B1)의 원하는 편광 상태가 결정된다. 예를 들어, 원형 편광되는 브랜치 방사선 빔(B1)을 제공하는 것이 바람직하다고 결정될 수 있다.
단계 2에서, 방사선 소스로부터 출력되는 주 방사선 빔(B)의 편광 상태가 결정된다. 방사선 소스는 적어도 하나의 자유 전자 레이저(FEL)를 포함한다. 예를 들어, 방사선 소스는 방사선 빔(B)을 방출하는 단일 자유 전자 레이저를 포함할 수 있다. 대안적으로, 방사선 소스는 복수의 자유 전자 레이저들을 포함하고, 그 출력들이 주 방사선 빔(B)을 형성하도록 조합될 수 있다. 주 방사선 빔(B)은, 예를 들어 선형 편광될 수 있다. 대안적으로, 주 방사선 빔(B)은 타원 편광될 수 있다.
단계 3에서, 브랜치 방사선 빔(B1)의 원하는 편광 상태를 유도하는 주 방사선 빔(B)의 편광 상태의 변화가 결정된다. 예를 들어, 주 방사선 빔(B)에 적용되는 경우에 원하는 위상 지연을 갖는 브랜치 방사선 빔(B1)을 유도하는 위상 지연이 결정될 수 있다.
단계 4에서, 브랜치 방사선 빔(B1)을 형성하도록 주 방사선 빔의 방사선의 적어도 일부를 전달하는 빔 전달 시스템(BDS)은, 빔 전달 시스템(BDS)이 단계 3에서 결정된 편광의 변화를 야기하도록 구성된다. 예를 들어, 빔 전달 시스템(BDS)의 반사 요소들은 주 방사선 빔(B)의 편광 평면에 대해 약 +45°의 각도로 방위되는 입사 평면들을 갖는 반사 요소들의 제 1 그룹, 및 편광 평면에 대해 약 -45°의 각도로 방위되는 입사 평면들을 갖는 반사 요소들의 제 2 그룹을 포함하여, 각각의 반사 요소에서 s 및 p-편광 성분들이 실질적으로 동일한 매그니튜드를 갖도록 할 수 있다. 반사 요소들의 제 1 및 제 2 그룹은, 빔 전달 시스템(BDS)을 통해 방사선의 광학 경로를 따라 발생하는 순 위상 지연이 단계 3에서 결정된 위상 지연이도록 각각의 반사 요소에서의 스침각들(Ω)이 이루어지도록 방위될 수 있다.
그러므로, 리소그래피 시스템(LS11)을 구성하는 제 1 방법은 원하는 편광을 갖는 브랜치 방사선 빔(B1)을 제공하기 위해 주 방사선 빔의 편광 상태를 변화시키도록 구성되는 빔 전달 시스템(BDS)을 유도한다.
도 105는 리소그래피 시스템(LS11)을 구성하는 제 2 방법의 흐름도이며, 빔 전달 시스템에 의해 변화되는 경우에 원하는 편광을 갖는 브랜치 방사선 빔(B1)을 유도하는 편광 상태를 갖는 주 방사선 빔을 제공하도록 방사선 소스가 구성된다.
단계 5에서, 브랜치 방사선 빔(B1)의 원하는 편광 상태가 결정된다. 예를 들어, 원형 편광되는 브랜치 방사선 빔(B1)을 제공하는 것이 바람직하다고 결정될 수 있다.
단계 6에서, 빔 전달 시스템(BDS)에 의해 야기되는 편광의 변화가 결정된다. 예를 들어, 빔 전달 시스템(BDS)에 의해 야기되는 위상 지연이 결정될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 빔 전달 시스템(BDS)에 의해 야기되는 편광의 변화가 결정될 수 있다. 빔 전달 시스템(BDS)에 의해 야기되는 편광의 변화는, 예를 들어 빔 전달 시스템(BDS)의 각각의 반사 요소에 의해 야기되는 편광의 변화를 계산함으로써 이론적으로 결정될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 빔 전달 시스템(BDS)에 의해 야기되는 편광의 변화는 실험적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 알려진 편광의 방사선 빔이 빔 전달 시스템(BDS)으로 입력될 수 있고, 빔 전달 시스템(BDS)으로부터 출력되는 방사선 빔의 편광이 측정될 수 있다. 입력 및 출력 빔들의 편광들이 비교되어, 빔 전달 시스템(BDS)에 의해 야기되는 편광의 변화를 결정할 수 있다.
단계 7에서, 단계 6에서 결정된 편광 변화와 조합하여 단계 5에서 결정된 원하는 편광을 갖는 브랜치 방사선 빔(B1)을 유도하는 입력 편광 상태가 결정된다. 예를 들어, 수학식 17에 따라 입력 존스 벡터(Jin)를 결정하기 위해, 단계 6에서 결정된 빔 전달 시스템의 존스 행렬(M)이 역변환되고, 단계 5에서 결정된 원하는 편광 상태에 대응하는 출력 존스 벡터(Jout)가 곱해지고 조합될 수 있다.
단계 8에서, 단계 7에서 결정된 입력 편광 상태를 갖는 주 방사선 빔(B)을 방출하도록 방사선 소스가 구성된다. 방사선 소스는 적어도 하나의 자유 전자 레이저(FEL)를 포함한다. 적어도 하나의 자유 전자 레이저(FEL)는 복수의 언듈레이터 섹션들을 포함할 수 있으며, 이들은 함께 결정된 입력 편광 상태를 갖는 방사선 빔을 출력한다. 예를 들어, 결정된 입력 편광 상태가 타원 편광 상태인 경우, 자유 전자 레이저(FEL)가 결정된 타원 편광 상태를 방출하도록 1 이상의 나선형 언듈레이터 섹션들이 1 이상의 평면형 언듈레이터 섹션들과 조합될 수 있다.
일 실시예에서, 리소그래피 시스템(LS11)을 구성하는 제 1 방법은 리소그래피 시스템(LS11)을 구성하는 제 2 방법과 조합될 수 있다. 즉, 방사선 소스 및 빔 전달 시스템(BDS)이 둘 다 원하는 편광 상태를 갖는 브랜치 방사선 빔(B1)을 제공하기 위해 구성될 수 있다.
이상, 브랜치 방사선 빔(B1)이 리소그래피 장치(LA1)에 제공되는 실시예들이 설명되었지만, 브랜치 방사선 빔(B1)은 여하한의 툴에 제공될 수 있다. 예를 들어, 브랜치 방사선 빔이 리소그래피 장치, 마스크 검사 장치, 또는 또 다른 형태의 리소그래피 툴을 포함할 수 있는 여하한의 리소그래피 툴에 제공될 수 있다. 그러므로, 리소그래피 장치에 브랜치 방사선 빔을 제공하는 것에 관하여 앞서 설명된 여하한의 방법들 및 장치는 여하한의 툴(예를 들어, 리소그래피 장치)에 브랜치 방사선 빔을 제공하기 위해 균등하게 사용될 수 있다.
예시적인 일 실시예를 참조하여 앞서 설명된 특징들은 또 다른 예시적인 실시예를 참조하여 설명된 특징들과 조합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 다수 리소그래피 시스템들(LS 내지 LS11)이 앞서 설명되었지만, 하나의 리소그래피 시스템의 구성요소들은 이러한 조합이 앞서 명백히 설명되지 않은 경우에도 다른 리소그래피 시스템들과 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 몇몇 리소그래피 시스템들이 하나의 빔 전달 시스템(BDS 내지 BDS5)을 포함하지만, 다른 빔 전달 시스템들이 각각의 리소그래피 시스템과 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 더 일반적으로는, 특정 예시적인 실시예에서 설명된 구성요소들 및 구성들이 다른 예시적인 실시예들에서 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
또한, 리소그래피 시스템의 실시예들은 1 이상의 마스크 검사 장치(MIA) 및/또는 1 이상의 에어리얼 이미지 측정 시스템(AIMS)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 리소그래피 시스템은 몇몇 중복을 허용하기 위해 2 개의 마스크 검사 장치들을 포함할 수 있다. 이는 하나의 마스크 검사 장치로 하여금, 다른 마스크 검사 장치가 수리 중이거나 유지보수를 받고 있을 때 사용되게 할 수 있다. 따라서, 하나의 마스크 검사 장치는 사용을 위해 항상 이용가능하다. 마스크 검사 장치가 리소그래피 장치보다 낮은 파워의 방사선 빔을 사용할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명된 타입의 자유 전자 레이저를 이용하여 발생되는 방사선은 리소그래피 또는 리소그래피 관련 적용예들 외의 적용예들에 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
"상대론적 전자들"이라는 용어는 입자 가속기에 의한 가속을 통해 상대론적 에너지들을 갖는 전자들을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 전자는 그 운동 에너지가 그 정지 질량 에너지(511 keV)보다 크거나 이와 비슷한 경우에 상대론적 에너지를 갖는 것으로 간주될 수 있다. 실제로, 자유 전자 레이저의 일부분을 형성하는 입자 가속기는 그 정지 질량 에너지보다 훨씬 더 큰 에너지들로 전자들을 가속할 수 있다. 예를 들어, 입자 가속기는 > 10 MeV, > 100 MeV, > 1 GeV 또는 그 이상의 에너지들로 전자들을 가속할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 EUV 방사선 빔을 출력하는 자유 전자 레이저들에 관련하여 설명되었다. 하지만, 자유 전자 레이저는 여하한의 파장을 갖는 방사선을 출력하도록 구성될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 몇몇 실시예들은 EUV 방사선 빔이 아닌 방사선 빔을 출력하는 자유 전자 레이저를 포함할 수 있다.
"EUV 방사선"이라는 용어는 4 내지 20 nm 범위, 예를 들어 13 내지 14 nm 범위 내의 파장을 갖는 전자기 방사선을 포괄하는 것으로 간주될 수 있다. EUV 방사선은 10 nm 미만, 예를 들어 6.7 nm 또는 6.8 nm와 같은 4 내지 10 nm 범위 내의 파장을 가질 수 있다.
본 명세서에 설명된 리소그래피 장치들은 IC의 제조 시에 사용될 수 있다. 대안적으로, 본 명세서에 설명된 리소그래피 장치들은 다른 적용예들을 가질 수 있다. 가능한 다른 적용예들은 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조를 포함한다.
이상, 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 앞선 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수 있다는 것을 분명히 알 것이다.

Claims (322)

  1. 리소그래피 시스템 내에서 사용되는 빔 분할 장치(beam splitting apparatus)에 있어서,
    방사선 소스로부터 제 1 방사선 빔의 상이한 부분을 수용하고, 복수의 방향들 중 하나를 따라 방사선의 각 부분을 반사하여 복수의 툴들로의 제공을 위한 복수의 브랜치 방사선 빔(branch radiation beam)들을 형성하도록 각각 배치되는 복수의 정적 거울(static mirror)들을 포함하는 빔 분할 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 방향들 각각은 각 브랜치 광학 경로를 제공하고, 각각의 브랜치 광학 경로는 상기 복수의 툴들 중 각 하나와 연계되는 빔 분할 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 브랜치 방사선 빔이 복수의 반사된 부분들을 포함하도록 적어도 하나의 브랜치 광학 경로가 상기 복수의 정적 거울들과 연계되는 빔 분할 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    각각의 브랜치 방사선 빔이 복수의 반사된 부분들을 포함하도록 상기 브랜치 광학 경로들 각각은 각 복수의 정적 거울들과 연계되는 빔 분할 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 정적 거울은 부분적으로 상기 제 1 방사선 빔을 가로질러 연장되도록 배치되는 빔 분할 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 정적 거울들 중 적어도 일부는 상기 제 1 방사선 빔의 온전한 영역(solid area)을 반사시키도록 구성되는 빔 분할 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 정적 거울들 중 적어도 일부는 반사 격자(reflective grating)에 의해 제공되고, 상기 격자의 복수의 면(face)들 각각이 상기 복수의 정적 거울들 중 각 하나를 제공하는 빔 분할 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 방향들 중 동일한 방향과 연계되는 상기 격자의 각각의 반사 면은 단일 실리콘 결정면에 실질적으로 평행하게 연장되는 빔 분할 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 격자는 매크로(macro)-규모 격자인 빔 분할 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    제 2 항을 인용하는 제 9 항으로서,
    반사 면들은, 각각의 반사된 부분의 확대가 하나의 브랜치 광학 경로와 연계된 상기 복수의 툴들 중 하나에서 하나의 브랜치 광학 경로와 연계된 적어도 2 개의 반사된 부분들의 부분적 오버랩(partial overlap)을 야기하도록 배치되는 빔 분할 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 반사 면들은, 오버랩되는 반사된 부분들이 상기 제 1 방사선 빔의 세기 프로파일과 실질적으로 동일한 세기 프로파일을 갖는 브랜치 방사선 빔을 제공하도록 배치되는 빔 분할 장치.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 항을 인용하는 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항으로서,
    상기 격자는 제 1 브랜치 광학 경로와 연계되는 제 1 복수의 면들을 포함하여 제 1 브랜치 방사선 빔을 제공하고,
    상기 제 1 복수의 면들의 각각의 면은 상기 제 1 방사선 빔의 각 부분을 반사하여 상기 제 1 브랜치 방사선 빔의 각 서브-빔을 형성하도록 배치되며,
    상기 제 1 복수의 면들은, 상기 제 1 방사선 빔의 위치가 상기 제 1 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면에서 변화하는 경우, 상기 제 1 복수의 면들 중 적어도 하나에 의해 수용되는 파워가 증가하고 상기 제 1 복수의 면들 중 적어도 하나에 의해 수용되는 파워가 감소하는 빔 분할 장치.
  13. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 격자는 마이크로(micro)-규모 격자인 빔 분할 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 격자의 반사 면들은, 상기 격자로부터 반사되는 방사선의 부분들이 회절하여 상기 복수의 브랜치 방사선 빔들을 제공하도록 배치되는 빔 분할 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 격자의 반사 면들은, 각각의 브랜치 방사선 빔이 상기 제 1 방사선 빔의 세기 프로파일과 실질적으로 유사한 세기 프로파일을 갖도록 배치되는 빔 분할 장치.
  16. 제 7 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 격자의 면들은 상기 제 1 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 적어도 한 방향으로 병진 대칭(translational symmetry)을 갖는 빔 분할 장치.
  17. 제 7 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 분할 장치는 확대 및/또는 플랫-톱 형성 광학기(expansion and/or flat-top forming optics)를 포함하고, 상기 반사 격자는 상기 확대 및/또는 플랫-톱 형성 광학기의 상류에 배치되는 빔 분할 장치.
  18. 제 7 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 격자는 상기 반사 격자와 상기 방사선 소스 사이에 배치된 평탄한 거울(flat mirror)로부터 상기 방사선 빔을 수용하도록 배치되는 빔 분할 장치.
  19. 제 7 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 격자는 에칭된 실리콘으로부터 형성되는 빔 분할 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 격자는 반사 코팅을 포함하고, 상기 반사 코팅은 원하는 파장의 스침 입사 반사율(grazing incidence reflectivity)을 위해 선택되는 재료 또는 조성물을 포함하는 빔 분할 장치.
  21. 제 7 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 격자에 의해 제공되는 상기 브랜치 방사선 빔들 중 적어도 하나를 더 분할하도록 배치되는 추가 반사 격자를 더 포함하는 빔 분할 장치.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정적 거울들 중 적어도 하나에 1 이상의 어퍼처(aperture)가 제공되고, 상기 어퍼처는 적어도 하나의 정적 거울에 의해 반사되지 않은 상기 제 1 방사선 빔의 일부분을 상기 어퍼처를 통해 상기 복수의 정적 거울들 중 또 다른 하나를 향하여 허용하도록 배치되는 빔 분할 장치.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정적 거울들 중 적어도 하나는 링-형 반사 표면을 포함하고, 상기 링-형 반사 표면은 연계된 브랜치 광학 경로를 따라 방사선의 일부분을 반사하고 상기 제 1 방사선 빔의 일부분을 링에 의해 정의된 어퍼처를 통해 상기 복수의 정적 거울들 중 또 다른 하나를 향하여 허용하도록 배치되는 빔 분할 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 링-형 반사 표면은, 상기 제 1 방사선 빔의 위치가 상기 제 1 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면에서 변화하는 경우, 상기 링-기반 반사 표면의 적어도 일부분에 의해 수용되는 파워가 증가하고 상기 링-기반 반사 표면의 적어도 또 다른 일부분에 의해 수용되는 파워가 감소하도록 배치되는 빔 분할 장치.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정적 거울들 중 적어도 하나는 에지를 따라 연결(join)되는 제 1 반사 표면 및 제 2 반사 표면을 포함하고, 상기 에지는 방사선 빔 내에 놓이도록 배치되는 빔 분할 장치.
  26. 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정적 거울들 중 적어도 하나에는 능동 냉각(active cooling)이 제공되는 빔 분할 장치.
  27. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    방사선 빔의 발산을 증가시키도록 배치되는 적어도 하나의 발산 광학 요소(diverging optical element)를 더 포함하는 빔 분할 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 브랜치 방사선 빔들 중 각 하나의 발산을 증가시키도록 각각 배치되는 복수의 발산 광학 요소들을 포함하는 빔 분할 장치.
  29. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 소스는 1 이상의 자유 전자 레이저를 포함하는 빔 분할 장치.
  30. 시스템에 있어서:
    제 1 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 방사선 소스;
    각 브랜치 방사선 빔들을 수용하도록 배치되는 복수의 툴들; 및
    상기 제 1 방사선 빔을 복수의 브랜치 방사선 빔들로 분할하고, 각 브랜치 방사선 빔들을 상기 복수의 툴들 각각에 제공하도록 배치되는 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 따른 빔 분할 장치
    를 포함하는 시스템.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 복수의 툴들 각각을 위한 발산 광학 요소를 더 포함하는 시스템.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 빔 분할 장치가 제 7 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따라 배치되고, 각각의 발산 광학 요소는 격자의 하류에 있는 시스템.
  33. 제 30 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    발산 광학 요소는 볼록형, 오목형 및/또는 새들(saddle)형 스침 입사 거울을 포함하는 시스템.
  34. 제 30 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    브랜치 방사선 빔의 단면 형상을 변경하도록 구성되는 광학기를 더 포함하는 시스템.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 광학기는 상기 브랜치 방사선 빔을 복수의 서브-빔들로 분할하고 상기 서브-빔들을 함께 조합하도록 배치되는 거울들의 어레이를 포함하는 시스템.
  36. 제 30 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 방사선 빔은 EUV 방사선을 포함하는 시스템.
  37. 제 30 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 툴들은 상기 브랜치 방사선 빔들 중 상이한 하나를 수용하도록 각각 배치되는 리소그래피 장치 및 마스크 검사 장치를 포함하는 시스템.
  38. 제 30 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 소스는 1 이상의 자유 전자 레이저를 포함하는 시스템.
  39. 방법에 있어서:
    방사선 소스에서 제 1 방사선 빔을 생성하는 단계; 및
    제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 따른 빔 분할 장치로 상기 제 1 방사선 빔을 지향하여 복수의 브랜치 방사선 빔들을 생성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    각각의 브랜치 방사선 빔을 각 툴로 지향하는 단계를 더 포함하는 방법.
  41. EUV 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 자유 전자 레이저, 및 상기 EUV 방사선 빔을 수용하도록 배치되는 마스크 검사 장치를 포함하는 시스템.
  42. 자유 전자 레이저를 이용하여 EUV 방사선 빔을 발생시키는 단계, 마스크 검사 장치로 상기 EUV 방사선 빔을 지향하는 단계, 및 마스크를 검사하기 위해 상기 EUV 방사선 빔을 이용하는 단계를 포함하는 방법.
  43. 리소그래피 시스템에서 사용되는 빔 분할 장치에 있어서,
    상기 빔 분할 장치는 주 방사선 빔을 수용하고, 적어도 하나의 브랜치 방사선 빔을 출력하도록 작동가능하며, 상기 빔 분할 장치는:
    제 1 브랜치 방사선 빔을 제공하기 위해 브랜치 광학 경로를 따라 상기 주 방사선 빔의 제 1 부분을 지향하도록 배치되는 제 1 추출 광학기(extraction optic)를 포함하고;
    상기 제 1 추출 광학기는 제 1 복수의 부분들을 포함하며, 상기 제 1 복수의 부분들의 각각의 부분은 상기 주 방사선 빔의 각 부분을 반사시켜 상기 제 1 브랜치 방사선 빔의 각 서브-빔을 형성하도록 배치되고;
    상기 제 1 복수의 부분들은, 상기 주 방사선 빔의 위치가 상기 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면에서 변화하는 경우, 상기 제 1 복수의 부분들 중 적어도 하나에 의해 수용되는 파워가 증가하고 상기 제 1 복수의 부분들 중 적어도 하나에 의해 수용되는 파워가 감소하도록 배치되는 빔 분할 장치.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 부분들은, 상기 제 1 브랜치 방사선 빔의 파워가 상기 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면에서의 상기 주 방사선 빔의 위치의 변화들에 대해 실질적으로 불변이도록 배치되는 빔 분할 장치.
  45. 제 43 항 또는 제 44 항에 있어서,
    상기 제 1 추출 광학기는, 상기 주 방사선 빔의 그 전파 방향에 수직인 평면에서의 위치 변화의 방향에 관계없이, 상기 제 1 복수의 부분들 중 적어도 하나에 의해 수용되는 파워가 증가하고 상기 제 1 복수의 부분들 중 적어도 하나에 의해 수용되는 파워가 감소하도록 형상화되는 빔 분할 장치.
  46. 제 43 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 상기 제 1 복수의 부분들 각각의 투영들은 일반적으로 상기 주 방사선 빔의 중심에 대해 균등하게 분포되는 빔 분할 장치.
  47. 제 43 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 부분들 각각은, 상기 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 상기 제 1 복수의 부분들 각각의 투영들이 실질적으로 동일한 크기 및 형상으로 이루어지도록 배치되는 빔 분할 장치.
  48. 제 43 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 부분들 각각은, 상기 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 상기 제 1 복수의 부분들 각각의 투영이 정사각형, 삼각형, 직사각형, 또는 육각형 단면 영역으로 이루어지도록 배치되는 빔 분할 장치.
  49. 제 43 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 부분들 각각은, 상기 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 상기 제 1 복수의 부분들 중 하나의 투영이 실질적으로 상기 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 상기 제 1 복수의 부분들 중 여하한의 다른 하나의 투영과 오버랩되지 않도록 배치되는 빔 분할 장치.
  50. 제 43 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 부분들 각각의 방위는, 각 서브-빔들이 실질적으로 인접하도록 이루어지는 빔 분할 장치.
  51. 제 43 항 내지 제 50 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 부분들은, 각 서브-빔들이 실질적으로 오버랩되지 않고 이들 사이의 여하한의 갭들이 최소이도록 배치되는 빔 분할 장치.
  52. 제 43 항 내지 제 50 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 부분들은, 각 서브-빔들이 실질적으로 완전히 오버랩되도록 배치되는 빔 분할 장치.
  53. 제 43 항 내지 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 브랜치 광학 경로는 이를 따라 전파하는 브랜치 방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 배치되는 리플 플레이트(ripple plate)를 포함하는 빔 분할 장치.
  54. 제 43 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 브랜치 광학 경로는 이를 따라 전파하는 브랜치 방사선 빔의 세기를 조정하는 메카니즘을 포함하는 빔 분할 장치.
  55. 제 43 항 내지 제 54 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 브랜치 방사선 빔은 상기 주 방사선 빔에 실질적으로 수직인 방향으로 전파하는 빔 분할 장치.
  56. 제 43 항 내지 제 55 항 중 어느 한 항에 있어서,
    1 이상의 추가적인 추출 광학기를 포함하고, 각각은 각 브랜치 방사선 빔을 제공하기 위해 각 브랜치 광학 경로를 따라 상기 주 방사선 빔의 각 부분을 지향하도록 배치되며;
    각각의 추가적인 추출 광학기는 각 복수의 부분들을 포함하고, 각각의 각 복수의 부분들의 각각의 부분은 상기 주 방사선 빔의 각 부분을 반사시켜 상기 각 브랜치 방사선 빔의 각 서브-빔을 형성하도록 배치되며;
    각각의 복수의 부분들은, 상기 주 방사선 빔의 위치가 상기 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면에서 변화하는 경우, 상기 추가적인 추출 광학기의 부분들 중 적어도 하나에 의해 수용되는 파워가 증가하고 상기 추가적인 추출 광학기의 복수의 부분들 중 적어도 하나에 의해 수용되는 파워가 감소하도록 배치되는 빔 분할 장치.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 제 1 추출 광학기의 부분들 및 상기 추가적인 추출 광학기들 각각의 부분들은, 상기 주 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 평면 상으로의 상기 제 1 추출 광학기 및 상기 추가적인 추출 광학기들의 모든 부분들의 투영이 상기 주 방사선 빔의 단면 영역과 실질적으로 일치하도록 배치되는 빔 분할 장치.
  58. 리소그래피 시스템에 있어서:
    주 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 방사선 소스;
    제 1 항 내지 제 57 항 중 어느 한 항에 따른 빔 분할 장치; 및
    적어도 하나의 리소그래피 장치
    를 포함하고, 상기 적어도 하나의 리소그래피 장치는 상기 빔 분할 장치로부터 브랜치 방사선 빔을 수용하도록 배치되는 리소그래피 시스템.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 주 방사선 빔은 그 중심에 대해 회전 대칭인 세기 분포를 갖는 리소그래피 시스템.
  60. 제 59 항에 있어서,
    상기 주 방사선 빔은 가우스(Gaussian)-형 세기 분포를 갖는 리소그래피 시스템.
  61. 제 58 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 소스는 1 이상의 자유 전자 레이저를 포함하는 리소그래피 시스템.
  62. 제 61 항에 있어서,
    상기 방사선 소스는 상기 1 이상의 자유 전자 레이저로부터 수용되는 방사선 빔들의 단면의 크기 및/또는 형상을 변경하도록 배치되는 광학기를 포함하는 리소그래피 시스템.
  63. 제 58 항 내지 제 62 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리소그래피 장치는 1 이상의 마스크 검사 장치를 포함하는 리소그래피 시스템.
  64. 제 58 항 내지 제 63 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 방사선 빔은 EUV 방사선을 포함하는 리소그래피 시스템.
  65. 빔 분할 장치에 있어서:
    방사선 빔을 수용하는 빔 스폿 구역(beam spot region);
    복수의 개별 반사 요소들에 의해 형성되는 주기적 어레이; 및
    상기 복수의 반사 요소들이 상기 빔 스폿 구역을 통해 이동하도록 상기 주기적 어레이를 이동시키는 메카니즘
    을 포함하고, 상기 반사 요소들은 상기 방사선 빔의 제 1 부분이 제 1 브랜치 방사선 빔을 형성하고 상기 방사선 빔의 제 2 부분이 제 2 브랜치 방사선 빔을 형성하도록 배치되는 빔 분할 장치.
  66. 제 65 항에 있어서,
    상기 빔 분할 장치는 일반적으로 디스크(disc)-형인 몸체를 포함하고, 상기 주기적 어레이를 이동시키는 메카니즘은 회전축을 중심으로 상기 몸체를 회전시키도록 작동가능한 빔 분할 장치.
  67. 제 66 항에 있어서,
    상기 복수의 개별 반사 요소들 각각은 일반적으로 반경방향으로 연장된 스포크(generally radially extending spoke)의 표면을 포함하는 빔 분할 장치.
  68. 제 65 항 내지 제 68 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 요소들은, 상기 방사선 빔의 제 1 부분이 상기 반사 요소들 상에 입사하고 이에 의해 반사되어 상기 제 1 브랜치 방사선 빔을 형성하고, 상기 방사선 빔의 제 2 부분이 상기 반사 요소들 사이의 1 이상의 갭을 통과하여 상기 제 2 브랜치 방사선 빔을 형성하도록 배치되는 빔 분할 장치.
  69. 제 68 항에 있어서,
    상기 반사 요소들 사이의 1 이상의 갭은 각각 상기 빔 분할 장치의 몸체의 에지로 연장되는 빔 분할 장치.
  70. 제 68 항 또는 제 69 항에 있어서,
    상기 1 이상의 갭 중 적어도 하나에 경사 램프(inclined ramp)를 더 포함하는 빔 분할 장치.
  71. 제 66 항 내지 제 70 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 스폿 구역은 상기 몸체의 축방향으로 향하는 표면(axially facing surface) 상에 배치되는 빔 분할 장치.
  72. 제 71 항에 있어서,
    상기 복수의 개별 반사 요소들은 반경이 증가하는 방향에서 안쪽으로 테이퍼링(taper)되는 빔 분할 장치.
  73. 제 71 항 또는 제 72 항에 있어서,
    상기 복수의 개별 반사 요소들은 상기 반사 요소들의 축방향으로 향하는 상부면으로부터 멀어지는 축 방향에서 안쪽으로 테이퍼링되는 빔 분할 장치.
  74. 제 71 항 내지 제 73 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 반사 요소들 각각은 반경 방향에 비스듬한 각도로 있는 방향으로 연장되는 빔 분할 장치.
  75. 제 66 항 내지 제 70 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 스폿 구역은 상기 몸체의 반경방향으로 향하는 표면 상에 배치되는 빔 분할 장치.
  76. 제 75 항에 있어서,
    상기 복수의 반사 요소들 각각의 반경방향으로 향하는 표면은 굴곡되는 빔 분할 장치.
  77. 제 75 항에 있어서,
    상기 복수의 반사 요소들 각각의 반경방향으로 향하는 표면은 평탄한 빔 분할 장치.
  78. 제 75 항 내지 제 77 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 개별 반사 요소들은 반경이 증가하는 방향에서 바깥쪽으로 테이퍼링되는 빔 분할 장치.
  79. 제 65 항 내지 제 78 항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉각 디바이스, 및 상기 반사 요소들로부터 상기 냉각 디바이스로 열을 전달하는 메카니즘을 더 포함하고, 상기 복수의 반사 요소들은 상기 냉각 디바이스에 대해 이동하는 빔 분할 장치.
  80. 제 79 항에 있어서,
    상기 냉각 디바이스는 상기 빔 분할 장치의 몸체의 표면에 가까이 배치되고, 갭에 의해 이로부터 분리되는 빔 분할 장치.
  81. 제 80 항에 있어서,
    상기 몸체 및 상기 냉각 디바이스의 대향 표면들에 고 방사율 재료의 코팅들이 제공되어, 상기 몸체에 의한 복사(radiation) 및 상기 냉각 디바이스에 의한 방출된 복사의 흡수를 촉진하는 빔 분할 장치.
  82. 제 80 항에 있어서,
    상기 몸체와 상기 냉각 디바이스 사이에 제공된 갭은 액체 금속 층으로 채워지고, 이는 모세관 힘에 의해 제자리에 유지되는 빔 분할 장치.
  83. 제 82 항에 있어서,
    상기 금속은 가융 합금을 포함하는 빔 분할 장치.
  84. 제 65 항 내지 제 83 항 중 어느 한 항에 따른 빔 분할 장치를 포함하는 리소그래피 시스템.
  85. 제 65 항 내지 제 83 항 중 어느 한 항에 따른 복수의 빔 분할 장치들을 포함하는 복합 빔 분할 장치.
  86. 제 85 항에 있어서,
    상기 복수의 빔 분할 장치들 중 적어도 2 개는, 상기 빔 분할 장치들 중 제 1 장치에 의해 생성되는 브랜치 방사선 빔들 중 하나가 상기 빔 분할 장치들 중 제 2 장치에 의해 수용되도록 직렬로 배치되는 복합 빔 분할 장치.
  87. 제 86 항에 있어서,
    상기 복수의 빔 분할 장치들 중 적어도 2 개의 주기적 어레이들의 이동의 상대 위상(relative phase)을 제어하도록 작동가능한 조정 메카니즘을 더 포함하는 복합 빔 분할 장치.
  88. 리소그래피 시스템에 있어서:
    각각 방사선 빔을 출력하도록 작동가능한 2 개의 방사선 소스들;
    복수의 리소그래피 장치들;
    2 개의 빔 전달 시스템들 -각각의 빔 전달 시스템은 방사선 빔을 수용하고 이를 상기 복수의 리소그래피 장치들의 상이한 세트로 분배하도록 배치됨- ; 및
    제 65 항 내지 제 83 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 빔 분할 장치 -상기 적어도 하나의 빔 분할 장치는 상기 2 개의 방사선 소스들에 의해 출력되는 방사선 빔들 모두의 경로 밖에 있는 비활성 위치와 상기 방사선 빔들 중 하나로부터의 방사선 빔의 경로 내에 배치되는 적어도 하나의 전개 위치(deployed position) 사이에서 이동가능함-
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 빔 분할 장치가 그 비활성 위치에 배치되는 경우, 상기 2 개의 빔 전달 시스템들 각각은 상기 2 개의 방사선 소스들 중 상이한 하나로부터 방사선 빔을 수용하며, 상기 적어도 하나의 빔 분할 장치가 그 전개 위치에 배치되는 경우, 이는 상기 방사선 소스들 중 하나에 의해 출력되는 방사선 빔을 2 개의 브랜치 방사선 빔들로 분할하도록 배치되고, 상기 2 개의 빔 전달 시스템들 각각은 상기 브랜치 방사선 빔들 중 상이한 하나를 수용하는 리소그래피 시스템.
  89. 리소그래피 시스템에 있어서:
    각각 방사선 빔을 출력하도록 작동가능한 제 1 및 제 2 방사선 소스들;
    복수의 리소그래피 장치들;
    2 개의 빔 전달 시스템들 -각각의 빔 전달 시스템은 상기 방사선 빔을 수용하고 이를 복수의 리소그래피 장치들의 상이한 세트로 분배하도록 배치됨- ; 및
    제 75 항을 직접적으로 또는 간접적으로 인용하는 제 1 항 내지 제 88 항 중 어느 한 항에 따른 제 1 및 제 2 빔 분할 장치들
    을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 빔 분할 장치들은:
    상기 제 1 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔이 상기 제 1 빔 분할 장치에 의해 수용되며, 상기 제 1 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔의 제 1 부분이 상기 제 1 빔 분할 장치의 반사 요소들 상에 입사하고 이에 의해 반사되어 제 1 브랜치 방사선 빔을 형성하며, 상기 제 1 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔의 제 2 부분이 상기 제 1 빔 분할 장치의 반사 요소들 사이의 갭들을 통과하여 제 2 브랜치 방사선 빔을 형성하도록; 및
    상기 제 2 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔이 상기 제 2 빔 분할 장치에 의해 수용되며, 상기 제 2 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔의 제 1 부분이 상기 제 2 빔 분할 장치의 반사 요소들 상에 입사하고 이에 의해 반사되어 제 3 브랜치 방사선 빔을 형성하며, 상기 제 2 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔의 제 2 부분이 상기 제 2 빔 분할 장치의 반사 요소들 사이의 갭들을 통과하여 제 4 브랜치 방사선 빔을 형성하도록 배치되며,
    상기 제 1 및 제 4 브랜치 방사선 빔들은 일반적으로 인접하고 동일 선상(collinear)에 있으며 상기 2 개의 빔 전달 시스템들 중 제 1 시스템을 향해 지향되고, 상기 제 2 및 제 3 브랜치 방사선 빔들은 일반적으로 인접하고 동일 선상에 있으며 상기 2 개의 빔 전달 시스템들 중 제 2 시스템을 향해 지향되는 리소그래피 시스템.
  90. 제 88 항 또는 제 89 항에 있어서,
    상기 2 개의 방사선 소스들 중 어느 하나 또는 둘 모두에 의해 출력되는 방사선 빔은 EUV 또는 x-선 방사선을 포함하는 리소그래피 시스템.
  91. 자유 전자 레이저를 위한 언듈레이터(undulator)에 있어서:
    주기적인 자기장을 생성하도록 작동가능하고, 주기적 경로를 따라 전자 빔을 안내하여 상기 전자 빔 내의 전자들이 방사선 빔을 제공하기 위해 가간섭성 방사선(coherent radiation)의 방출을 자극하도록 상기 언듈레이터에서 방사선과 상호작용하게 하도록 배치되는 적어도 하나의 언듈레이터 모듈;
    상기 적어도 하나의 언듈레이터 모듈 내에서 상기 전자 빔의 궤적을 변경하도록 배치되는 조향 유닛(steering unit); 및
    상기 조향 유닛을 제어하도록 배치되는 제어 유닛
    을 포함하는 언듈레이터.
  92. 제 91 항에 있어서,
    상기 조향 유닛은 상기 전자 빔의 전파 방향에 관하여 상기 언듈레이터의 입구보다 상기 언듈레이터의 출구에 더 가까운 위치에서 상기 언듈레이터 내에 위치되는 언듈레이터.
  93. 제 91 항에 있어서,
    상기 조향 유닛은 상기 전자 빔의 전파 방향에 대해 상기 언듈레이터의 최종 및 끝에서 두번째 모듈 사이에 위치되는 언듈레이터.
  94. 제 91 항 내지 제 93 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 빔의 궤적을 나타내는 신호를 상기 제어 유닛에 제공하는 센서 구성부를 더 포함하는 언듈레이터.
  95. 제 91 항 내지 제 94 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 구성부는 복수의 언듈레이터 모듈들, 및 상기 복수의 언듈레이터 모듈들 중 제 1 모듈 이후에 위치되는 제 1 센서, 및 상기 복수의 언듈레이터 모듈들 중 제 2 모듈 이후에 위치되는 제 2 센서를 포함하는 언듈레이터.
  96. 제 95 항에 있어서,
    상기 제 1 센서는 끝에서 두번째 모듈 이후에 위치되고, 상기 제 2 센서는 최종 모듈 이후에 위치되는 언듈레이터.
  97. 제 94 항 내지 제 96 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 이상적인 궤적으로부터의 상기 전자 빔의 궤적의 편차를 결정하도록 배치되는 언듈레이터.
  98. 제 97 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 이상적인 궤적과 상기 전자 빔의 궤적 간의 차이를 감소시키거나, 상기 전자 빔을 상기 이상적인 궤적에 평행한 궤적과 실질적으로 정렬시키기 위해 상기 조향 유닛을 제어하도록 배치되는 언듈레이터.
  99. 제 91 항 내지 제 98 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 사전설정된 위치에서의 상기 방사선 빔 내의 세기 분포의 표시를 수신하도록 배치되는 언듈레이터.
  100. 제 99 항에 있어서,
    상기 언듈레이터는 상기 사전설정된 위치에서의 상기 방사선 빔 내의 세기 분포와 상기 사전설정된 위치에서의 상기 방사선 빔 내의 이상적인 세기 분포 간의 차이를 결정하고;
    상기 사전설정된 위치에서의 상기 방사선 빔 내의 세기 분포와 상기 사전설정된 위치에서의 상기 방사선 빔 내의 이상적인 세기 분포 간의 차이를 감소시키기 위해 상기 조향 유닛을 제어하도록 배치되는 언듈레이터.
  101. 제 91 항 내지 제 100 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 사전설정된 양만큼 상기 전자 빔의 궤적을 주기적으로 변화시키기 위해 상기 조향 유닛을 제어하도록 배치되는 언듈레이터.
  102. 제 101 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 언듈레이터의 길이방향 축선에 대한 복수의 개별 각도들에서 상기 전자 빔을 순차적으로 지향하기 위해 상기 조향 유닛을 제어하도록 배치되는 언듈레이터.
  103. 제 102 항에 있어서,
    상기 복수의 개별 각도들은 복수의 공간적으로 분리된 방사선 빔들을 제공하도록 선택되는 언듈레이터.
  104. 제 101 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 언듈레이터의 길이방향 축선에 대한 사전설정된 각도 범위를 통해 상기 전자 빔을 스윕(sweep)하기 위해 상기 조향 유닛을 제어하도록 배치되는 언듈레이터.
  105. 제 102 항 또는 제 104 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 복수의 공간적으로 오버랩된 방사선 빔들을 제공하기 위해 상기 조향 유닛을 제어하도록 배치되는 언듈레이터.
  106. 제 104 항 또는 제 105 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 실질적으로 일정한 각속도로 상기 사전설정된 각도 범위를 통해 상기 전자 빔을 스윕하기 위해 상기 조향 유닛을 제어하도록 배치되는 언듈레이터.
  107. 제 101 항 내지 제 106 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 언듈레이터의 길이방향 축선에 수직인 방향에서 1000 μrad의 각도까지 상기 궤적을 변화시키기 위해 상기 조향 유닛을 제어하도록 배치되는 언듈레이터.
  108. 제 91 항 내지 제 107 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛에 의해 상기 전자 빔의 방향을 변경하도록 제어되는 복수의 조향 유닛들을 포함하는 언듈레이터.
  109. 제 91 항 내지 제 108 항 중 어느 한 항에 따른 언듈레이터를 포함하는 적어도 하나의 방사선 빔을 생성하도록 배치되는 자유 전자 레이저.
  110. 리소그래피 시스템에 있어서:
    제 109 항에 따른 적어도 하나의 방사선 빔을 생성하도록 배치되는 자유 전자 레이저; 및
    적어도 하나의 리소그래피 장치
    를 포함하고, 상기 적어도 하나의 리소그래피 장치 각각은 상기 적어도 하나의 방사선 빔 중 적어도 하나를 수용하도록 배치되는 리소그래피 시스템.
  111. 제 110 항에 있어서,
    상기 자유 전자 레이저로부터 수용되는 상기 적어도 하나의 방사선 빔의 단면의 크기 및/또는 형상을 변경하도록 배치되는 광학기를 더 포함하는 리소그래피 시스템.
  112. 제 110 항 또는 제 111 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방사선 빔 내의 세기 분포를 나타내는 신호들을 상기 언듈레이터의 제어 유닛에 제공하도록 배치되는 세기 분포 센서를 더 포함하는 리소그래피 시스템.
  113. 제 108 항 내지 제 112 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리소그래피 장치는 1 이상의 마스크 검사 장치를 포함하는 리소그래피 시스템.
  114. 제 108 항 내지 제 113 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방사선 빔은 EUV 방사선을 포함하는 리소그래피 시스템.
  115. 언듈레이터 내에서 전자 빔의 방향을 변화시키는 컴퓨터 구현 방법에 있어서,
    상기 언듈레이터는 주기적인 자기장을 생성하도록 작동가능하고, 주기적 경로를 따라 상기 전자 빔을 안내하여 상기 전자 빔 내의 전자들이 방사선 빔을 제공하기 위해 가간섭성 방사선의 방출을 자극하도록 상기 언듈레이터에서 방사선과 상호작용하게 하도록 배치되며, 상기 방법은:
    상기 전자 빔의 궤적을 나타내는 신호를 수신하고, 및/또는 사전설정된 위치에서의 상기 방사선 빔 내의 세기 분포를 나타내는 신호를 수신하는 단계;
    이상적인 궤적으로부터의 상기 전자 빔의 궤적의 편차를 결정하고, 및/또는 상기 사전설정된 위치에서의 상기 방사선 빔 내의 세기 분포와 상기 사전설정된 위치에서의 상기 방사선 빔 내의 이상적인 세기 분포 간의 차이를 결정하는 단계; 및
    상기 언듈레이터의 모듈 내에서 상기 전자 빔을 조종하도록 상기 언듈레이터 내의 조향 유닛을 제어하여, 결정된 편차를 감소시키고, 및/또는 결정된 차이를 감소시키는 단계
    를 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
  116. 자유 전자 레이저를 위한 언듈레이터에 있어서:
    제 1 방사선 빔을 제공하도록 배치되는 제 1 언듈레이터 섹션 및 제 2 방사선 빔을 제공하도록 배치되는 제 2 언듈레이터 섹션 -각각의 언듈레이터 섹션은 주기적 경로를 따라 전자 빔을 안내하여, 상기 전자 빔이 가간섭성 방사선의 방출을 자극하고 상기 제 1 및 제 2 방사선 빔들을 각각 제공하기 위해 상기 제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들 내에서 방사선과 상호작용하게 하도록 배치되는 적어도 하나의 언듈레이터 모듈을 포함함- ; 및
    상기 제 1 언듈레이터 섹션과 상기 제 2 언듈레이터 섹션 사이에 배치되는 제 1 조향 유닛 -이는 상기 전자 빔의 궤적을 변경하여, 상기 전자 빔이 적어도 부분적으로 상기 제 1 방사선 빔과 분리되게 하고, 상기 전자 빔이 상기 제 2 언듈레이터 섹션을 통해 전파함에 따라 상기 제 1 방사선 빔의 적어도 제 1 부분이 상기 전자 빔으로부터 디커플링되도록 배치됨-
    을 포함하는 언듈레이터.
  117. 제 116 항에 있어서,
    2보다 많은 언듈레이터 섹션들 및 1보다 많은 조향 유닛을 포함하며, 각각의 조향 유닛은 상이한 쌍의 인접한 언듈레이터 섹션들 사이에 배치되는 언듈레이터.
  118. 제 116 항 또는 제 117 항에 있어서,
    상기 제 1 조향 유닛은 상기 제 1 언듈레이터 섹션의 중심축에 대한 각도만큼 상기 전자 빔을 구부리는 언듈레이터.
  119. 제 118 항에 있어서,
    상기 제 1 조향 유닛에 의해 상기 전자 빔이 구부러지는 각도는 상기 제 1 방사선 빔의 발산을 넘어서는 언듈레이터.
  120. 제 118 항 또는 제 119 항에 있어서,
    상기 전자 빔은 상기 언듈레이터 내에서 빔 라인 파이프(beam line pipe)를 통과하며, 상기 제 1 조향 유닛에 의해 상기 전자 빔이 구부러지는 각도는 상기 제 1 및 제 2 방사선 빔들이 둘 다 전자 빔 라인 내에 피팅되도록 충분히 작은 언듈레이터.
  121. 제 116 항 내지 제 120 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 언듈레이터 섹션은, 상기 전자 빔이 허용가능한 초기 궤적들의 범위 내의 초기 궤적을 갖는 경우에만 상기 제 2 언듈레이터 섹션 내에서의 가간섭성 방사선의 큰 자극 방출이 발생하도록 배치되며, 상기 제 1 조향 유닛은 상기 전자 빔이 허용가능한 초기 궤적들의 범위 내의 초기 궤적으로 상기 제 2 언듈레이터 섹션에 진입하도록 배치되는 언듈레이터.
  122. 제 116 항 내지 제 121 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및/또는 제 2 언듈레이터 섹션들은 나선형 언듈레이터 모듈들을 포함하는 언듈레이터.
  123. 제 116 항 내지 제 122 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 언듈레이터 섹션의 중심축은 상기 제 1 언듈레이터 섹션의 중심축과 정렬되지 않는 언듈레이터.
  124. 제 123 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들의 중심축들 간의 각도는 상기 제 1 조향 유닛에 의해 상기 전자 빔이 구부러지는 각도와 실질적으로 매칭(match)하는 언듈레이터.
  125. 제 116 항 내지 제 124 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 조향 유닛은 상기 제 1 언듈레이터 섹션의 중심축에 실질적으로 수직인 방향으로 상기 제 1 방사선 빔으로부터 상기 전자 빔을 분리하도록 배치되는 언듈레이터.
  126. 제 116 항 내지 제 125 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 조향 유닛은 상기 제 1 방사선 빔으로부터 상기 전자 빔을 완전히 분리하도록 배치되는 언듈레이터.
  127. 제 116 항 내지 제 126 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조향 유닛 또는 각각의 조향 유닛은, 상기 전자 빔이 상기 언듈레이터를 통해 이동함에 따라 상기 전자 빔 내에서 전개되는 에너지 확산으로 인한 수차들을 감소시키도록 배치되는 자석들을 포함하는 언듈레이터.
  128. 제 116 항 내지 제 127 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 언듈레이터는 상기 제 1 방사선 빔의 제 2 부분을 상기 제 2 언듈레이터 섹션으로 지향하여 상기 제 2 언듈레이터 섹션에서 시드 방사선(seed radiation)을 제공하도록 배치되는 언듈레이터.
  129. 제 116 항 내지 제 128 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 언듈레이터는 상기 제 1 또는 제 2 방사선 빔의 일부분을 시드 방사선 소스로서 제공하도록 배치되는 언듈레이터.
  130. 제 116 항 내지 제 129 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들 사이에 위상 조정 유닛(phase adjusting unit)을 더 포함하고, 상기 위상 조정 유닛은 시드 방사선과 상기 전자 빔 간의 최적 매칭을 제공하도록 배치되는 언듈레이터.
  131. 제 116 항 내지 제 130 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들은 테이퍼링되고, 상기 제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들의 테이퍼링은 독립적으로 제어가능한 언듈레이터.
  132. 제 116 항 내지 제 131 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조향 유닛 이전에 빔 익스팬더(beam expander)를, 및 상기 조향 유닛 이후에 빔 압축기(beam compressor)를 더 포함하는 언듈레이터.
  133. 제 116 항 내지 제 132 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 언듈레이터 섹션들 사이에 1 이상의 전자 빔 시프팅 요소(electron beam shifting element)를 더 포함하고, 이는 상기 전자 빔의 전파 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 상기 전자 빔을 시프트하도록 작동가능한 언듈레이터.
  134. 제 116 항 내지 제 133 항 중 어느 한 항에 따른 언듈레이터를 포함하는 자유 전자 레이저.
  135. 리소그래피 시스템에 있어서:
    제 134 항에 따른 자유 전자 레이저; 및
    적어도 하나의 리소그래피 장치
    를 포함하고, 상기 적어도 하나의 리소그래피 장치 각각은 상기 자유 전자 레이저에 의해 생성되는 적어도 하나의 방사선 빔의 적어도 일부분을 수용하도록 배치되는 리소그래피 시스템.
  136. 제 135 항에 있어서,
    상기 자유 전자 레이저에 의해 생성되는 상기 적어도 하나의 방사선 빔의 단면의 크기 및/또는 형상을 변경하도록 배치되는 광학기를 더 포함하는 리소그래피 시스템.
  137. 제 135 항 또는 제 136 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리소그래피 장치는 1 이상의 마스크 검사 장치를 포함하는 리소그래피 시스템.
  138. 제 135 항 내지 제 137 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방사선 빔은 EUV 방사선을 포함하는 리소그래피 시스템.
  139. 방사선을 발생시키는 방법에 있어서:
    상대론적 다발 전자 빔(relativistic bunched electron beam)을 생성하는 단계;
    상기 전자 빔이 언듈레이터 모듈에서 방사선과 상호작용하여 가간섭성 방사선의 방출을 자극하고 제 1 방사선 빔을 생성하도록 주기적 경로를 따라 상기 전자 빔을 안내하도록 배치되는 적어도 하나의 언듈레이터 모듈을 포함하는 제 1 언듈레이터 섹션을 통해 상기 전자 빔을 지향하는 단계;
    상기 전자 빔이 적어도 부분적으로 상기 제 1 방사선 빔으로부터 적어도 부분적으로 분리되도록 상기 제 1 언듈레이터 섹션을 나갈 때 상기 전자 빔의 궤적을 변경하는 단계; 및
    상기 전자 빔이 언듈레이터 모듈에서 방사선과 상호작용하여 가간섭성 방사선의 방출을 자극하고 제 2 방사선 빔을 생성하도록 주기적 경로를 따라 상기 전자 빔을 안내하도록 배치되는 적어도 하나의 언듈레이터 모듈을 포함하는 제 2 언듈레이터 섹션을 통해 상기 전자 빔을 지향하는 단계
    를 포함하며, 상기 전자 빔과 상기 제 1 방사선 빔 간의 적어도 부분적인 분리는 상기 전자 빔이 제 2 언듈레이터 섹션을 통해 전파할 때 상기 제 1 방사선 빔의 적어도 제 1 부분이 상기 전자 빔으로부터 디커플링되도록 이루어지는 방법.
  140. 광학 요소에 있어서:
    몸체;
    빔 스폿 구역 및 반사된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔을 수용하는 상기 몸체 상에 제공되는 반사 표면; 및
    상기 빔 스폿 구역이 주기적 경로를 따라 상기 반사 표면에 걸쳐 이동하고 상기 반사된 방사선 빔의 방향이 실질적으로 일정하게 유지되도록 상기 몸체를 이동시키도록 작동가능한 이동 메카니즘
    을 포함하는 광학 요소.
  141. 제 140 항에 있어서,
    상기 몸체는 일반적으로 디스크-형이고, 상기 이동 메카니즘은 회전축을 중심으로 상기 몸체를 회전시키도록 작동가능한 광학 요소.
  142. 제 140 항 또는 제 141 항에 있어서,
    상기 반사 표면의 곡률을 변경하는 왜곡 메카니즘을 더 포함하고, 상기 왜곡 메카니즘은 상기 반사 표면에 입사하는 방사선 빔에 의해 야기되는 상기 반사 표면의 곡률을 적어도 부분적으로 보정하기 위해 상기 반사 표면의 곡률을 변경하도록 배치되는 광학 요소.
  143. 제 142 항에 있어서,
    상기 반사 표면은 상기 몸체의 축방향으로 향하는 표면 상에 배치되는 광학 요소.
  144. 제 143 항에 있어서,
    상기 왜곡 메카니즘은 상기 반사 표면의 반경방향 곡률(radial curvature)을 변경하도록 작동가능한 광학 요소.
  145. 제 143 항 또는 제 144 항에 있어서,
    상기 왜곡 메카니즘은 상기 몸체의 반경방향 바깥쪽 에지에 일반적으로 축방향인 힘을 적용하도록 작동가능한 광학 요소.
  146. 제 145 항에 있어서,
    상기 왜곡 메카니즘은 일반적으로 디스크-형인 몸체로부터 연장되는 1 이상의 부재(member) -상기 부재는 자기 재료로부터 형성됨- , 및 1 이상의 전기 코일을 포함하고, 상기 일반적으로 축방향인 힘은 상기 1 이상의 부재에 작용하는 상기 1 이상의 전기 코일로부터의 자기력에 의해 상기 몸체의 반경방향 바깥쪽 에지에 적용되는 광학 요소.
  147. 제 143 항 또는 제 144 항에 있어서,
    상기 왜곡 메카니즘은 일반적으로 디스크-형인 몸체로부터 축방향으로 연장되는 1 이상의 질량체(mass)를 포함하고, 상기 몸체의 회전이 바깥쪽 반경 방향으로 복수의 질량체들에 작용하는 원심력을 야기하며, 상기 원심력은 상기 몸체의 반경방향 바깥쪽 에지에 작용하는 모멘트를 발생시켜 상기 반사 표면의 반경방향 곡률을 변경하는 광학 요소.
  148. 제 143 항 내지 제 147 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체의 축방향 두께가 반경 방향으로 변화하는 광학 요소.
  149. 제 148 항에 있어서,
    상기 몸체의 축방향 두께는 일반적으로, 상기 왜곡 메카니즘에 의해 비교적 높은 열 부하를 수용하는 반사 표면의 반경방향 위치들에 적용되는 곡률의 양이 일반적으로 상기 왜곡 메카니즘에 의해 비교적 낮은 열 부하를 수용하는 반사 표면의 반경방향 위치들에 적용되는 곡률의 양보다 높도록 방사선 빔에 의해 상기 빔 스폿 구역에 적용되는 열 부하를 매칭하는 광학 요소.
  150. 제 142 항 내지 제 149 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 왜곡 메카니즘은 상기 빔 스폿 구역 부근에서 상기 반사 표면 반대편인 상기 몸체의 표면에 열 부하를 적용하도록 배치되는 1 이상의 가열 요소를 포함하는 광학 요소.
  151. 제 150 항에 있어서,
    상기 열 부하는 일반적으로 상기 방사선 빔에 의해 상기 빔 스폿 구역에 적용되는 열 부하에 상보적(complimentary)인 광학 요소.
  152. 제 150 항에 있어서,
    상기 열 부하는 일반적으로 상기 방사선 빔에 의해 상기 빔 스폿 구역에 적용되는 열 부하와 유사한 광학 요소.
  153. 제 140 항 내지 제 152 항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉각 유체의 유동을 위해 상기 광학 요소의 몸체 내에 1 이상의 채널을 더 포함하고, 상기 1 이상의 채널은 적어도 부분적으로 상기 반사 표면이 배치되는 몸체의 일부분 내에 배치되는 광학 요소.
  154. 제 140 항 내지 제 153 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체는 상기 반사 표면에 입사하는 방사선 빔에 의해 야기되는 상기 반사 표면의 온도 변동을 적어도 부분적으로 감소시키기 위해 상기 반사 표면 아래에서 형상화되는 광학 요소.
  155. 제 154 항에 있어서,
    제 141 항을 직접적으로 또는 간접적으로 인용하는 제 154 항으로서,
    상기 반사 표면은 상기 몸체의 반경방향으로 향하는 표면 상에 배치되는 광학 요소.
  156. 방사선 시스템에 있어서:
    방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 방사선 소스; 및
    상기 방사선 빔이 반사 표면의 빔 스폿 구역에 입사하도록 배치되는 제 1 항 내지 제 155 항 중 어느 한 항에 따른 광학 요소
    를 포함하는 방사선 시스템.
  157. 제 156 항에 있어서,
    상기 방사선 소스 및 상기 광학 요소가 배치되는 방사선 벙커(radiation bunker)를 더 포함하는 방사선 시스템.
  158. 제 156 항 또는 제 157 항에 있어서,
    상기 방사선 소스는 자유 전자 레이저를 포함하는 방사선 시스템.
  159. 제 156 항 내지 제 158 항 중 어느 한 항에 따른 방사선 소스를 포함하는 리소그래피 시스템.
  160. 방사선 소스로부터 방사선을 수용하고, 적어도 하나의 리소그래피 장치로의 후속한 전달을 위해 장치의 유출 어퍼처(output aperture)로 방사선을 전달하는 장치에 있어서,
    상기 장치는:
    상기 방사선을 수용하는 유입 어퍼처(input aperture);
    상기 유출 어퍼처; 및
    복수의 챔버들을 포함하는 상기 유입 어퍼처와 상기 유출 어퍼처 사이의 통로
    를 포함하며,
    상기 챔버들 중 적어도 일부 각각은 적어도 하나의 진공 펌프로의 연결을 위한 각 펌핑 포트(pumping port)를 포함하고,
    상기 장치는 상기 유입 어퍼처와 상기 유출 어퍼처 사이의 통로에서 기체 원자들 또는 분자들을 이온화하는 전자들 또는 다른 이온화 입자들 또는 이온화 방사선의 소스를 더 포함하는 장치.
  161. 제 160 항에 있어서,
    상기 전자들 및/또는 다른 이온화 입자들과 기체 원자들 또는 분자들 간의 충돌 확률을 증가시키기 위해 상기 전자들 또는 다른 이온화 입자들의 궤적들을 변경하는 적어도 하나의 전기장 및/또는 자기장 소스를 더 포함하는 장치.
  162. 제 161 항에 있어서,
    상기 전자들 또는 다른 이온화 입자들의 궤적들을 변경하는 상기 적어도 하나의 전기장 및/또는 자기장 소스는 상기 전자들 또는 다른 이온화 입자들의 경로 길이들을 증가시키도록 구성되는 장치.
  163. 제 161 항 또는 제 162 항에 있어서,
    상기 전자들 또는 다른 이온화 입자들의 궤적들을 변경하는 상기 적어도 하나의 전기장 및/또는 자기장 소스는 상기 전자들 또는 다른 이온화 입자들 중 적어도 일부가 적어도 부분적으로 나선형 궤적들을 따르게 하도록 구성되는 장치.
  164. 제 161 항 내지 제 163 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전기장 및/또는 자기장 소스는, 상기 유입 어퍼처로 이어지는 볼리스틱 궤적을 갖는 기체 원자들 또는 분자들이 존재할 수 있는 상기 챔버들 중 적어도 하나의 일부분에서 전자들 또는 다른 이온화 입자들을 집중시키도록 구성되는 장치.
  165. 제 164 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전기장 및/또는 자기장 소스는 상기 챔버들 중 적어도 하나의 벽에 전위를 적용하는 회로를 포함하는 장치.
  166. 제 160 항 내지 제 165 항 중 어느 한 항에 있어서,
    이온화된 기체 원자들 또는 분자들의 궤적들을 변경하는 적어도 하나의 전기장 및/또는 자기장 소스를 더 포함하는 장치.
  167. 제 166 항에 있어서,
    상기 이온화된 기체 원자들 또는 분자들의 궤적들을 변경하는 전기장 및/또는 자기장 소스는 이온화를 거치는 기체 원자들 또는 분자들의 볼리스틱 궤적들을 방해하도록 구성되는 장치.
  168. 제 166 항 또는 제 167 항에 있어서,
    상기 이온화된 기체 원자들 또는 분자들의 궤적들을 변경하는 전기장 및/또는 자기장 소스는 상기 이온화된 기체 원자들 또는 분자들을 실질적으로 전부 상기 장치의 구성요소의 표면과 충돌하게 하도록 구성되는 장치.
  169. 제 168 항에 있어서,
    상기 이온화된 기체 원자들 또는 분자들의 궤적들을 변경하는 전기장 및/또는 자기장 소스는 상기 이온화된 기체 원자들 또는 분자들을 실질적으로 전부 상기 챔버들 중 적어도 하나의 표면 또는 한 쌍의 챔버들 사이의 어퍼처의 표면과 충돌하게 하도록 구성되는 장치.
  170. 제 166 항 내지 제 169 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항을 인용하는 제 166 항 내지 제 169 항 중 어느 한 항으로서,
    상기 이온화된 기체 원자들 또는 분자들의 궤적들을 변경하는 적어도 하나의 전기장 및/또는 자기장 소스, 및 상기 전자들의 궤적들을 변경하는 적어도 하나의 전기장 및/또는 자기장 소스는 공통인 적어도 하나의 전기장 또는 자기장 소스를 포함하는 장치.
  171. 제 160 항 내지 제 170 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 소스는 전자들을 생성하는 음극 구성부(cathode arrangement) 및 상기 음극 구성부에 의해 생성된 전자들을 수집하는 양극(anode)을 포함하고, 상기 음극 구성부 및 상기 양극은 상기 음극 구성부에 의해 생성되고 상기 양극에 의해 수집되는 전자들이 상기 적어도 하나의 챔버의 적어도 일부분을 통과하도록 배치되는 장치.
  172. 제 171 항에 있어서,
    상기 음극 구성부는 음극, 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 위치되는 추가 양극을 포함하는 장치.
  173. 제 171 항 또는 제 172 항에 있어서,
    상기 음극 구성부는 열이온 방출에 의해 전자들을 생성하도록 구성되는 장치.
  174. 제 160 항 내지 제 173 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 소스는, 상기 전자 소스에 의해 생성되는 전자들이 상기 적어도 하나의 챔버를 적어도 부분적으로 통과하는 동안 20 eV 내지 300 eV 범위, 선택적으로 60 eV 내지 100 eV 범위의, 더 선택적으로는 실질적으로 80 eV와 같은 운동 에너지를 갖도록 구성되는 장치.
  175. 제 174 항에 있어서,
    제 171 항 내지 제 173 항 중 어느 한 항을 인용하는 제 174 항으로서,
    상기 음극 구성부 및 양극은, 상기 음극 구성부에 의해 생성되는 전자들 중 적어도 일부가 상기 음극 구성부와 상기 양극 사이를 실질적으로 전부 통과하는 동안 20 eV 내지 300 eV 범위, 선택적으로 60 eV 내지 100 eV 범위의, 더 선택적으로는 실질적으로 80 eV와 같은 운동 에너지를 갖도록 구성되는 장치.
  176. 제 160 항 내지 제 175 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체 원자들 또는 분자들은 수소 분자들, 아르곤 분자들, 산소 분자들, 또는 질소 분자들 중 적어도 하나를 포함하는 장치.
  177. 제 160 항 내지 제 176 항 중 어느 한 항에 있어서,
    작동 시, 펌핑 포트들에 연결되고 이를 통해 펌핑하는 진공 펌프들을 이용하여:
    상기 유입 어퍼처에서의 압력이 10-7 Pa보다 작거나 같게, 선택적으로는 10-8 Pa보다 작거나 같게 유지되도록 구성되거나;
    상기 유출 어퍼처에서의 압력이 10-1 Pa보다 크거나 같게, 선택적으로는 1 Pa 정도에 유지되도록 구성되거나, 두 경우 모두인 장치.
  178. 제 160 항 내지 제 177 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선은 4 nm 내지 25 nm 범위 내의 파장을 갖는 장치.
  179. 제 160 항 내지 제 178 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 소스는 자유 전자 레이저 방사선 소스를 포함하는 장치.
  180. 방사선 소스로부터 방사선 빔을 수용하고, 적어도 하나의 리소그래피 장치로의 후속한 전달을 위해 장치를 통해 상기 장치의 유출 어퍼처로 상기 방사선 빔을 전달하는 방법에 있어서:
    상기 장치의 유입 어퍼처에서 상기 방사선 빔을 수용하는 단계;
    상기 유입 어퍼처와 상기 유출 어퍼처 사이의 상기 장치의 적어도 하나의 챔버를 펌핑하는 단계 -상기 적어도 하나의 챔버는 상기 유입 어퍼처와 상기 유출 어퍼처 사이의 통로의 일부분을 형성함- ; 및
    상기 유입 어퍼처와 상기 유출 어퍼처 사이의 통로에서 기체 원자들 또는 분자들을 이온화하기 위해 전자들 또는 다른 이온화 입자들 또는 이온화 방사선을 적용하는 단계
    를 포함하는 방법.
  181. 제 180 항에 있어서,
    상기 유입 어퍼처와 상기 유출 어퍼처 사이의 통로에서 이온화된 기체 원자들 또는 분자들의 궤적들을 변경하도록 적어도 하나의 전기장 및/또는 자기장을 적용하는 단계를 더 포함하는 방법.
  182. 방사선 소스, 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 투영하도록 배치되는 리소그래피 장치, 및 상기 방사선 소스로부터 상기 리소그래피 장치로 방사선을 전달하는 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템에 있어서,
    상기 방사선을 전달하는 시스템은 제 160 항 내지 179 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는 리소그래피 시스템.
  183. 제 1 감쇠 장치를 포함하는, 리소그래피 공정에서 사용되는 방사선의 세기를 조정하는 장치에 있어서:
    제 1 방사선 빔을 수용하고, 제 2 방사선 빔의 형태로 제 2 요소를 향해 상기 제 1 방사선 빔의 일부분을 반사시키도록 배치되는 제 1 요소 -상기 제 2 요소는 제 3 방사선 빔의 형태로 상기 제 2 요소로부터 멀리 상기 제 2 방사선 빔의 일부분을 반사시키도록 배치됨- ; 및
    상기 제 3 방사선 빔의 세기를 변화시키기 위해, 상기 제 1 방사선 빔과 상기 제 1 요소 및 상기 제 2 방사선 빔과 상기 제 2 요소 중 적어도 하나 간의 입사 각도를 조정하도록 배치되는 조정 수단
    을 포함하는 장치.
  184. 제 183 항에 있어서,
    상기 제 1 요소에서의 상기 제 1 방사선 빔의 입사 각도는 상기 제 2 요소에서의 상기 제 2 방사선 빔의 입사 각도와 동일한 장치.
  185. 제 183 항 또는 제 184 항에 있어서,
    상기 조정 수단은 약 1 도와 약 10 도 사이에서 상기 제 1 및 제 2 방사선 빔들의 입사 각도를 조정하도록 구성되는 장치.
  186. 제 183 항 내지 제 185 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 요소는 제 1 지점을 중심으로 회전하도록 배치되고, 및/또는 상기 제 2 요소는 제 2 지점을 중심으로 회전하도록 배치되며;
    상기 조정 수단은 상기 제 1 및 제 2 요소들 중 적어도 하나를 선택적으로 회전시켜, 상기 제 1 및 제 2 요소들과의 상기 제 1 또는 제 2 방사선 빔의 입사 각도들을 조정하도록 배치되는 장치.
  187. 제 186 항에 있어서,
    약 9 도의 각도에 걸쳐 상기 제 1 요소는 상기 제 1 지점을 중심으로 회전되도록 배치되고, 및/또는 상기 제 2 요소는 상기 제 2 지점을 중심으로 회전되도록 배치되는 장치.
  188. 제 183 항 내지 제 187 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 방사선 빔을 수용하고, 제 4 방사선 빔의 형태로 상기 제 3 방사선 빔의 일부분을 반사시키는 제 3 요소; 및
    상기 제 4 방사선 빔을 수용하고 제 5 방사선 빔의 형태로 상기 제 4 요소로부터 멀리 상기 제 4 방사선 빔의 일부분을 반사시키는 제 4 요소를 더 포함하는 장치.
  189. 제 188 항에 있어서,
    상기 조정 수단은 상기 제 3 방사선 빔과 상기 제 3 요소 및 상기 제 4 방사선 빔과 상기 제 4 요소 중 적어도 하나 간의 입사 각도를 조정하도록 구성되는 장치.
  190. 제 189 항에 있어서,
    상기 조정 수단은 약 1 도와 약 5 도 사이에서 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 방사선 빔들의 각 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 요소들과의 입사 각도를 조정하도록 구성되는 장치.
  191. 제 188 항 내지 제 190 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 요소는 제 1 지점을 중심으로 회전하도록 배치되고, 상기 제 2 요소는 제 2 지점을 중심으로 회전하도록 배치되며, 상기 제 3 요소는 제 3 지점을 중심으로 회전하도록 배치되고, 상기 제 4 요소는 제 4 지점을 중심으로 회전하도록 배치되며;
    상기 조정 수단은 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 요소들 중 적어도 하나를 선택적으로 회전시켜, 상기 제 1, 제 2, 제 3 또는 제 4 방사선 빔들의 각 제 1, 제 2, 제 3 또는 제 4 요소들과의 입사 각도들을 조정하도록 배치되는 장치.
  192. 제 181 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 요소들 각각은 약 4 도의 각도에 걸쳐 각 제 1, 제 2, 제 3 또는 제 4 지점을 중심으로 회전되도록 배치되는 장치.
  193. 제 192 항에 있어서,
    상기 조정 수단을 제어하도록 배치되는 제어기를 더 포함하는 장치.
  194. 제 193 항에 있어서,
    상기 제어기는 센서로부터 방사선 세기의 표시(indication)들을 수신하고, 상기 표시들에 응답하여 상기 조정 수단을 제어하도록 배치되는 장치.
  195. 제 183 항 내지 제 194 항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가 감쇠 장치를 더 포함하는 장치.
  196. 제 195 항에 있어서,
    상기 추가 감쇠 장치는 고정된 감쇠 장치를 포함하는 장치.
  197. 제 195 항 또는 제 196 항에 있어서,
    상기 추가 감쇠 장치는 조정가능한 감쇠 장치를 포함하는 장치.
  198. 제 195 항 내지 제 197 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추가 감쇠 장치는 EUV 흡수 매체를 포함한 챔버를 포함하고, 상기 챔버는 방사선 빔의 경로 내에 배치되는 장치.
  199. 제 198 항에 있어서,
    상기 추가 감쇠 장치는 상기 챔버 내에서 압력을 모니터링하도록 작동가능한 압력 센서를 포함하는 장치.
  200. 제 198 항 또는 제 199 항에 있어서,
    상기 추가 감쇠 장치는 가스 유입구 및 가스 유출구를 포함하는 장치.
  201. 제 200 항에 있어서,
    제 2 제어기를 더 포함하며, 상기 제 2 제어기는 압력 모니터와 통신하고, 상기 가스 유입구 및 가스 유출구를 제어하여 사전설정된 범위 내에 상기 챔버 내의 압력을 유지하도록 배치되는 장치.
  202. 제 183 항 내지 제 201 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 빔들 중 하나의 전파 방향에 대해 수직이 아닌 각도로 배치되는 반사 멤브레인(reflective membrane)을 더 포함하며;
    상기 반사 멤브레인은 상기 방사선 빔들 중 하나의 일부분을 투과시키고, 상기 방사선 빔들 중 하나의 일부분을 반사시키도록 배치되는 장치.
  203. 제 183 항 내지 제 202 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 방사선 빔의 전파 방향에 수직인 방향으로 상기 제 1 및/또는 제 2 요소를 병진시키도록 배치되는 위치설정 수단을 더 포함하는 장치.
  204. 리소그래피 시스템에 있어서:
    주 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 방사선 소스;
    상기 주 방사선 빔의 적어도 일부분을 수용하도록 배치되는 제 183 항 내지 제 203 항 중 어느 한 항에 따른 감쇠 장치; 및
    적어도 하나의 리소그래피 장치
    를 포함하고, 상기 적어도 하나의 리소그래피 장치는 상기 감쇠 장치로부터 감쇠된 방사선 빔을 수용하도록 배치되는 리소그래피 시스템.
  205. 제 204 항에 있어서,
    상기 주 방사선 빔을 수용하고, 적어도 하나의 브랜치 방사선 빔을 출력하도록 배치되는 빔 분할 장치를 더 포함하고,
    상기 감쇠 장치는 상기 적어도 하나의 브랜치 방사선 빔을 수용하도록 배치되는 리소그래피 시스템.
  206. 제 205 항에 있어서,
    상기 빔 분할 장치는 복수의 브랜치 방사선 빔들을 출력하도록 배치되고;
    상기 리소그래피 시스템은 상기 복수의 브랜치 방사선 빔들 각각에 대한 각 감쇠 장치를 포함하며, 각각의 감쇠 장치는 상기 복수의 브랜치 방사선 빔들 중 각 하나를 수용하도록 배치되는 리소그래피 시스템.
  207. 제 204 항 내지 제 206 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 소스는 1 이상의 자유 전자 레이저를 포함하는 리소그래피 시스템.
  208. 제 204 항 내지 제 207 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리소그래피 장치는 1 이상의 마스크 검사 장치를 포함하는 리소그래피 시스템.
  209. 제 204 항 내지 제 208 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 방사선 빔은 EUV 방사선을 포함하는 리소그래피 시스템.
  210. 리소그래피 시스템을 위한 방사선 소스에 있어서:
    방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 자유 전자 레이저;
    상기 자유 전자 레이저로부터 상기 방사선 빔을 수용하고, 그 단면 영역을 증가시키며, 출력 빔을 제공하도록 배치되는 1 이상의 이동가능한 광학 요소 및 조정 메카니즘이 제공되는 광학 시스템; 및
    상기 출력 빔의 방향을 결정하는 센서 장치
    를 포함하고, 상기 조정 메카니즘은 상기 자유 전자 레이저에 의해 생성된 방사선 빔의 방향 변화들을 보상하기 위해 상기 센서 장치에 의해 결정된 방향에 응답하여 상기 1 이상의 이동가능한 광학 요소를 이동시키도록 작동가능한 방사선 소스.
  211. 제 210 항에 있어서,
    상기 자유 전자 레이저에 의해 생성되는 방사선 빔은 EUV 방사선을 포함하는 방사선 소스.
  212. 제 210 항 또는 제 211 항에 있어서,
    상기 자유 전자 레이저에 의해 생성되는 방사선 빔은 1000 μrad 이하의 발산을 갖는 방사선 소스.
  213. 제 210 항 내지 제 212 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 시스템에 의해 출력되는 빔은 실질적으로 0인 발산을 갖는 방사선 소스.
  214. 제 210 항 내지 제 213 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1 이상의 이동가능한 광학 요소는 제 1 광학 요소 및 제 2 광학 요소를 포함하는 방사선 소스.
  215. 제 214 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 요소는 볼록 거울을 포함하고, 상기 제 2 광학 요소는 오목 거울을 포함하는 방사선 소스.
  216. 제 214 항 또는 제 215 항에 있어서,
    상기 조정 메카니즘은 상기 제 1 광학 요소를 회전시키도록 작동가능한 방사선 소스.
  217. 제 214 항 내지 제 216 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정 메카니즘은 상기 제 2 광학 요소를 회전시키도록 작동가능한 방사선 소스.
  218. 제 216 항 또는 제 217 항에 있어서,
    상기 조정 메카니즘은 2 개의 상이한 축선들을 중심으로 회전을 제공하도록 작동가능한 방사선 소스.
  219. 제 214 항 내지 제 218 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정 메카니즘은 상기 제 1 광학 요소를 선형으로 이동시키도록 작동가능한 방사선 소스.
  220. 제 214 항 내지 제 219 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정 메카니즘은 상기 제 2 광학 요소를 선형으로 이동시키도록 작동가능한 방사선 소스.
  221. 제 210 항 내지 제 220 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1 이상의 이동가능한 광학 요소는 스침 입사 거울들을 포함하는 방사선 소스.
  222. 제 210 항 내지 제 221 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 시스템의 제 1 광학 요소와 상기 자유 전자 레이저 간의 거리는 10 미터보다 먼 방사선 소스.
  223. 제 210 항 내지 제 222 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1 이상의 이동가능한 광학 요소는 상기 자유 전자 레이저에 의해 생성되는 방사선 빔의 형상 및/또는 세기 분포를 변경하도록 형상화되는 방사선 소스.
  224. 제 223 항에 있어서,
    상기 1 이상의 이동가능한 광학 요소는 구면, 비점수차(astigmatic), 또는 비구면 형상인 방사선 소스.
  225. 제 210 항 내지 제 224 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 제 2 자유 전자 레이저를 더 포함하며, 상기 1 이상의 이동가능한 광학 요소는 상기 자유 전자 레이저들 중 하나로부터 방사선 빔을 선택적으로 수용하고, 그 단면 영역을 증가시키며, 출력 빔을 제공하도록 배치되고, 상기 조정 메카니즘은 상기 자유 전자 레이저에 의해 생성된 방사선 빔의 방향 변화들을 보상하기 위해 상기 센서 장치에 의해 결정된 방향에 응답하여 상기 1 이상의 이동가능한 광학 요소를 이동시키도록 작동가능한 방사선 소스.
  226. 제 225 항에 있어서,
    2 개의 상이한 자유 전자 레이저들에 의해 생성되는 방사선 빔들은 상이한 방향들로 상기 광학 시스템에 들어가고, 상기 광학 시스템에 의해 출력되는 방사선 빔의 방향은 빔이 비롯되는 자유 전자 레이저에 독립적인 방사선 소스.
  227. 장치에 있어서:
    자유 전자 레이저로부터 방사선 빔을 수용하고, 그 단면 영역을 증가시키며, 출력 빔을 제공하도록 배치되는 1 이상의 이동가능한 광학 요소 및 조정 메카니즘이 제공되는 광학 시스템; 및
    상기 출력 빔의 방향을 결정하는 센서 장치
    를 포함하고, 상기 조정 메카니즘은 상기 자유 전자 레이저에 의해 생성된 방사선 빔의 방향 변화들을 보상하기 위해 상기 센서 장치에 의해 결정된 방향에 응답하여 상기 1 이상의 이동가능한 광학 요소를 이동시키도록 작동가능한 방사선 소스.
  228. 리소그래피 시스템에 있어서:
    제 210 항 내지 제 226 항 중 어느 한 항에 따른 방사선 소스; 및
    1 이상의 리소그래피 장치를 포함하는 리소그래피 시스템.
  229. 제 228 항에 있어서,
    마스크 검사 장치를 더 포함하는 리소그래피 시스템.
  230. 방사선 빔을 생성하는 방법에 있어서:
    자유 전자 레이저로 초기 방사선 빔을 생성하는 단계;
    상기 방사선 빔으로 하여금, 1 이상의 이동가능한 광학 요소를 포함한 광학 시스템에 들어가기 전에 일정 거리에 걸쳐(over a distance) 전파하게 하는 단계;
    출력 빔을 생성하기 위해 상기 1 이상의 이동가능한 광학 요소를 이용하여 상기 빔의 단면 영역을 증가시키는 단계;
    상기 1 이상의 이동가능한 광학 요소를 떠나는 상기 출력 빔의 방향을 결정하는 단계; 및
    상기 초기 방사선 빔의 방향 변화들을 보상하기 위해, 결정된 방향에 응답하여 상기 1 이상의 이동가능한 광학 요소를 이동시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  231. 제 230 항에 있어서,
    상기 1 이상의 이동가능한 광학 요소를 이동시키는 단계는, 상기 출력 빔의 방향이 실질적으로 안정적으로 유지될 것을 보장하기 위해 실질적으로 동시에 2 개의 광학 요소들을 이동시키는 단계를 수반하는 방법.
  232. 제 230 항 또는 제 231 항에 있어서,
    상기 1 이상의 이동가능한 광학 요소를 이동시키는 단계는, 상기 출력 빔의 방향이 실질적으로 안정적으로 유지될 것을 보장하기 위해 2 개의 광학 요소들을 회전 및/또는 병진 이동시키는 단계를 수반하는 방법.
  233. 리소그래피 시스템을 위한 방사선 소스에 있어서:
    2 개의 자유 전자 레이저들 -각각 방사선 빔을 생성하도록 작동가능하고, 방사선 빔을 생성하는 온 상태(on state)와 생성하지 않는 오프 상태(off state) 사이에서 스위칭가능함- ;
    상기 2 개의 자유 전자 레이저들 각각으로부터 방사선 빔을 수용하고 출력 방사선 빔을 출력하도록 배치되는, 복수의 광학 요소들을 포함하는 광학 시스템
    을 포함하며, 상기 광학 시스템은 상기 자유 전자 레이저들 둘 모두가 각 온 상태들인 경우에 상기 출력 방사선 빔이 상기 2 개의 자유 전자 레이저들 각각으로부터의 방사선을 포함한 복합 방사선 빔을 포함하고, 상기 자유 전자 레이저들 중 하나만이 온 상태인 경우에 상기 출력 방사선 빔이 그 자유 전자 레이저로부터의 방사선을 포함하도록 배치되는 방사선 소스.
  234. 제 233 항에 있어서,
    복수의 광학 요소들은 상기 자유 전자 레이저들로부터 수용되는 방사선 빔들의 단면의 크기 및/또는 형상을 변경하도록 배치되는 방사선 소스.
  235. 제 233 항에 있어서,
    복수의 광학 요소들은 상기 2 개의 자유 전자 레이저들 각각에 대한 발산 광학 요소를 포함하며, 각각의 발산 광학 요소는 상기 자유 전자 레이저들 중 각 하나로부터 수용되는 방사선 빔의 단면 영역을 증가시키도록 배치되는 방사선 소스.
  236. 제 235 항에 있어서,
    상기 복수의 광학 요소들은 상기 2 개의 자유 전자 레이저들 각각에 대한 수렴 광학 요소를 더 포함하며, 각각의 수렴 광학 요소는 상기 자유 전자 레이저들 중 각 하나로부터 수용되는 방사선 빔의 발산을 그 방사선 빔의 단면 영역이 증가된 후 실질적으로 0으로 감소시키도록 배치되는 방사선 소스.
  237. 제 234 항 내지 제 236 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 광학 요소들은 상기 자유 전자 레이저들로부터 수용되는 방사선 빔들의 단면 형상을 변경하도록 배치되는 1 이상의 비점수차 또는 비구면 요소를 포함하는 방사선 소스.
  238. 제 237 항에 있어서,
    상기 광학 요소들은 상기 자유 전자 레이저들로부터 수용되는 방사선 빔들이 형상에 있어서 더 직사각형으로 변경되도록 형상화되는 방사선 소스.
  239. 제 234 항 내지 제 238 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 시스템은 상기 방사선 빔들 각각에 부여되는 단면의 크기 및/또는 형상이 변화될 수 있도록 조정가능한 방사선 소스.
  240. 제 239 항에 있어서,
    제 3 항을 인용하는 제 239 항으로서,
    상기 발산 광학 요소들 중 적어도 하나의 발산은 상기 방사선 빔들 중 대응하는 하나에 부여되는 단면의 크기 및/또는 형상을 변화시키도록 변화될 수 있는 방사선 소스.
  241. 제 240 항에 있어서,
    상기 발산 광학 요소들 중 적어도 하나는 각각 상이한 곡률 반경을 갖는 2 개의 반사 표면들을 포함하고, 상기 자유 전자 레이저들 중 각 하나로부터 수용되는 방사선 빔의 경로 내에 상기 2 개의 반사 표면들 각각을 선택적으로 배치하도록 축선을 중심으로 회전가능한 방사선 소스.
  242. 제 240 항 또는 제 241 항에 있어서,
    상기 2 개의 자유 전자 레이저들 각각에 대해, 복수의 광학 요소들은 상이한 곡률 반경들을 갖는 복수의 발산 광학 요소들을 포함하고;
    각각의 복수의 발산 광학 요소들 내의 각각의 광학 요소는 각각 상기 자유 전자 레이저들 중 각 하나로부터 수용되는 방사선 빔의 경로 안과 밖으로 선택적으로 이동될 수 있도록 상기 광학 시스템 내에서 이동가능하게 장착되는 방사선 소스.
  243. 제 239 항 내지 제 242 항에 있어서,
    상기 2 개의 자유 전자 레이저들의 상태들에 의존하여, 상기 방사선 빔들 각각에 부여되는 단면의 크기 및/또는 형상을 조정하도록 작동가능한 제어기를 더 포함하는 방사선 소스.
  244. 제 243 항에 있어서,
    상기 제어기는:
    상기 자유 전자 레이저들 둘 모두가 각 온 상태들인 경우, 상기 광학 시스템이 상기 자유 전자 레이저들 각각으로부터의 방사선 빔들을 제 1 단면으로 변경하고, 상기 2 개의 자유 전자 레이저들로부터의 방사선 빔들이 조합되어 제 2 단면을 갖는 복합 방사선 빔을 형성하고;
    상기 2 개의 자유 전자 레이저들 중 하나만이 온 상태인 경우, 상기 광학 시스템이 그 자유 전자 레이저로부터의 방사선 빔을 제 3 단면으로 변경하도록
    상기 광학 시스템을 조정하도록 작동가능하며,
    상기 제 3 단면은 상기 제 1 단면이 상기 제 2 단면에 유사한 것보다 더 상기 제 2 단면에 유사한 방사선 소스.
  245. 제 224 항에 있어서,
    상기 제 3 단면은 상기 제 2 단면과 실질적으로 동일한 방사선 소스.
  246. 제 1 항 내지 제 245 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 시스템은 상기 자유 전자 레이저들로부터 수용되는 방사선 빔들을 인접하고 실질적으로 상호 평행하게 지향하도록 배치가능한 방사선 소스.
  247. 제 1 항 내지 제 246 항 중 어느 한 항에 있어서,
    출력 방사선 빔의 방향을 결정하는 센서 장치; 및
    상기 2 개의 자유 전자 레이저들에 의해 생성된 방사선 빔들의 방향 변화들을 보상하기 위해 상기 센서 장치에 의해 결정된 방향에 응답하여 상기 광학 시스템의 광학 요소들을 이동시키도록 작동가능한 조정 메카니즘을 더 포함하는 방사선 소스.
  248. 제 247 항에 있어서,
    상기 조정 메카니즘은 복수의 광학 요소들 중 1 이상을 2 개의 상이한 축선들을 중심으로 회전시키도록 작동가능한 방사선 소스.
  249. 제 247 항 또는 제 248 항에 있어서,
    상기 조정 메카니즘은 복수의 광학 요소들 중 1 이상을 2 개의 상이한 방향들에서 선형으로 이동시키도록 작동가능한 방사선 소스.
  250. 제 233 항 내지 제 249 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2 개의 자유 전자 레이저들에 의해 생성되는 방사선 빔들은 EUV 방사선을 포함하는 방사선 소스.
  251. 제 233 항 내지 제 250 항 중 어느 한 항에 따른 방사선 소스에서 사용되는 빔 전달 시스템에 있어서:
    하나 또는 2 개의 방사선 빔을 수용하고, 출력 방사선 빔을 출력하도록 배치되는 복수의 광학 요소들을 포함한 광학 시스템을 포함하며,
    상기 광학 시스템은 2 개의 방사선 빔들이 수용되는 경우, 상기 출력 방사선 빔이 상기 2 개의 빔들 각각으로부터의 방사선을 포함한 복합 방사선 빔을 포함하고, 단 하나의 방사선 빔이 수용되는 경우, 상기 출력 방사선 빔이 그 방사선 빔으로부터의 방사선을 포함하도록 배치되는 빔 전달 시스템.
  252. 리소그래피 시스템에 있어서:
    제 233 항 내지 제 252 항 중 어느 한 항에 따른 방사선 소스;
    1 이상의 리소그래피 장치; 및
    상기 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔의 일부분을 상기 1 이상의 리소그래피 장치들 각각으로 지향하도록 작동가능한 빔 분할 장치
    를 포함하는 리소그래피 시스템.
  253. 제 252 항에 있어서,
    상기 빔 분할 장치는 상기 방사선 소스에 의해 출력되는 방사선 빔의 상이한 부분들을 반사시키도록 배치되는 복수의 정적 거울들을 포함하고, 각각의 정적 거울은 연계된 브랜치 광학 경로를 따라 상기 주 방사선 빔의 반사된 부분을 지향하여 브랜치 방사선 빔을 형성하는 리소그래피 시스템.
  254. 제 253 항에 있어서,
    각각의 정적 거울은 상기 주 방사선 빔을 가로질러 부분적으로 연장되도록 배치되고, 상기 주 방사선 빔의 온전한 영역을 반사시키도록 구성되는 리소그래피 시스템.
  255. 제 253 항 또는 제 254 항에 있어서,
    상기 정적 거울들은 실질적으로 동일한 리소그래피 시스템.
  256. 방사선 빔을 생성하는 방법에 있어서:
    2 개의 자유 전자 레이저들 -각각 방사선 빔을 생성하도록 작동가능하고, 방사선 빔을 생성하는 온 상태와 생성하지 않는 오프 상태 사이에서 스위칭가능함- 을 제공하는 단계;
    방사선을 생성하기 위해 상기 자유 전자 레이저들 중 하나 또는 2 개를 이용하는 단계;
    상기 2 개의 자유 전자 레이저들 각각이 방사선을 생성하고 있는지의 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 자유 전자 레이저들 둘 모두가 각 온 상태들인 경우에 상기 2 개의 자유 전자 레이저들 둘 모두로부터의 방사선을 포함한 복합 방사선 빔을 형성하고 이를 출력하는 단계; 또는 상기 자유 전자 레이저들 중 하나만이 온 상태인 경우에 그 자유 전자 레이저로부터의 방사선을 포함한 방사선 빔을 출력하는 단계
    를 포함하는 방법.
  257. 리소그래피 장치에 있어서:
    방사선을 수용하고, 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선의 단면에 패턴을 부여하고, 기판 상으로 상기 패터닝된 방사선을 투영하도록 작동가능한 광학 시스템; 및
    복수의 포커싱 요소들
    을 포함하며, 상기 복수의 포커싱 요소들 각각은 상이한 방사선 빔을 수용하고, 이를 복수의 중간 포커스들 중 상이한 하나에 포커스하고, 이를 상기 광학 시스템의 제 1 광학 요소로 지향하여, 상기 제 1 광학 요소에서 상기 상이한 방사선 빔들 각각으로부터의 방사선이 적어도 부분적으로 오버랩되게 하도록 배치되는 리소그래피 장치.
  258. 제 257 항에 있어서,
    상기 복수의 포커싱 요소들 각각은, 상기 상이한 방사선 빔들 각각에 의해 실질적으로 상기 제 1 광학 요소의 전체 필드가 조명되도록 배치되는 리소그래피 장치.
  259. 제 257 항 또는 제 258 항에 있어서,
    상기 복수의 포커싱 요소들의 복수의 중간 포커스들은 상기 제 1 광학 요소의 광학 축선 주위에 분포되는 리소그래피 장치.
  260. 제 257 항 내지 제 259 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 포커싱 요소들 각각은 볼터 컬렉터(Wolter collector)를 포함하는 리소그래피 장치.
  261. 제 257 항 내지 제 260 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 요소는 멀티패싯 거울(multifaceted mirror)을 포함하는 리소그래피 장치.
  262. 제 257 항 내지 제 261 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 포커싱 요소들 각각은 일반적으로 평행인 빔을 수용하고, 이를 상기 제 1 광학 요소의 개구수(numerical aperture)와 실질적으로 매칭하는 개구수로 포커스하도록 배치되는 리소그래피 장치.
  263. 리소그래피 시스템에 있어서:
    각각 주 방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 복수의 방사선 소스들;
    복수의 리소그래피 장치들; 및
    상기 복수의 방사선 소스들 각각에 의해 생성되는 상기 주 방사선 빔들을 수용하고 각각의 주 방사선 빔의 일부분을 상기 리소그래피 장치 또는 각각의 리소그래피 장치로 지향하도록 배치되는 빔 전달 시스템
    을 포함하는 리소그래피 시스템.
  264. 제 263 항에 있어서,
    상기 복수의 리소그래피 장치들 각각은 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 리소그래피 장치를 포함하고, 상기 복수의 리소그래피 장치들 각각으로 지향되는 각각의 주 방사선 빔의 일부분은 그 복수의 포커싱 요소들 중 상이한 하나에 의해 수용되는 리소그래피 시스템.
  265. 제 263 항 또는 제 264 항에 있어서,
    상기 복수의 방사선 소스들 각각은 자유 전자 레이저를 포함하는 리소그래피 시스템.
  266. 제 258 항 내지 제 265 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 리소그래피 장치들 각각의 개구수는 상기 복수의 방사선 소스들 각각의 개구수보다 큰 리소그래피 시스템.
  267. 제 263 항 내지 제 266 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 전달 시스템은 상기 방사선 소스들 각각으로부터 주 방사선 빔을 수용하고 복합 방사선 빔을 출력하도록 배치되는 빔 조합 광학기(beam combining optic)를 포함하는 리소그래피 시스템.
  268. 제 267 항에 있어서,
    상기 빔 전달 시스템은 상기 복합 방사선 빔을 수용하고 복수의 브랜치 방사선 빔들을 출력하여, 상기 복수의 브랜치 방사선 빔들 각각이 상기 복수의 리소그래피 장치들 중 상이한 하나에 의해 수용되게 하도록 배치되는 빔 분할 광학기를 더 포함하는 리소그래피 시스템.
  269. 제 263 항 내지 제 267 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 전달 시스템은 상기 복수의 방사선 소스들 각각에 대한 분리된 빔 분할 광학기들을 포함하고, 각각의 빔 분할 광학기는 단일의 주 방사선 빔을 수용하고 복수의 브랜치 방사선 빔들을 출력하여, 상기 복수의 브랜치 방사선 빔들 각각이 상기 복수의 리소그래피 장치들 중 상이한 하나에 의해 수용되게 하도록 배치되는 리소그래피 시스템.
  270. 제 263 항 내지 제 269 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 전달 시스템은 상기 주 방사선 빔들의 직경을 증가시키도록 배치되는 빔 확대 광학기(beam expanding optic)를 포함하는 리소그래피 시스템.
  271. 제 263 항 내지 제 270 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 전달 시스템은 상기 주 방사선 빔들의 단면 형상 및/또는 세기 프로파일을 변경하도록 배치되는 빔 성형 광학기(beam shaping optic)를 포함하는 리소그래피 시스템.
  272. 제 263 항 내지 제 271 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 방사선 빔들은 EUV 방사선을 포함하는 리소그래피 시스템.
  273. 방사선을 수용하고, 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 상기 방사선의 단면에 패턴을 부여하고, 기판 상으로 상기 패터닝된 방사선을 투영하도록 구성되는 광학 시스템을 포함하는 리소그래피 장치에 방사선을 제공하는 방법에 있어서,
    상기 방법은:
    복수의 인접한 방사선 빔들을 생성하는 단계;
    상기 복수의 인접한 방사선 빔들 각각을 상이한 중간 포커스에 포커스하는 단계; 및
    이를 상기 광학 시스템의 제 1 광학 요소로 지향하여, 상기 제 1 광학 요소에서 상기 복수의 인접한 방사선 빔들 각각으로부터의 방사선이 적어도 부분적으로 오버랩되도록 하는 단계
    를 포함하는 방법.
  274. 제 273 항에 있어서,
    상기 복수의 인접한 방사선 빔들 각각의 포커싱은, 상기 복수의 인접한 방사선 빔들 각각에 의해 실질적으로 상기 제 1 광학 요소의 전체 필드가 조명되도록 이루어지는 방법.
  275. 제 273 항 또는 제 274 항에 있어서,
    상기 복수의 인접한 방사선 빔들 각각은 자유 전자 레이저에 의해 생성되는 방법.
  276. 제 273 항 내지 제 275 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 인접한 방사선 빔들 각각은 EUV 방사선을 포함하는 방법.
  277. 제 273 항 내지 제 276 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 인접한 방사선 빔들 각각의 포커싱은 볼터 컬렉터를 이용하는 방법.
  278. 빔 전달 시스템에서 사용되는 거울에 있어서:
    방사선 빔을 수용하고, 제 1 방향으로 상기 방사선 빔을 반사시키고, 상기 방사선 빔을 클리핑(clip)하여 반사된 방사선 빔의 세기 프로파일이 상기 세기 프로파일의 클리핑된 에지를 향해 점진적으로 감소되게 하도록 배치되는 반사 표면을 포함하는 거울.
  279. 제 278 항에 있어서,
    상기 거울에는 소프트-클리핑 수단(soft-clipping means)이 제공되며, 상기 소프트-클리핑 수단은 상기 반사 표면의 중심부로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장되는 방향으로 증가하는 양의 방사선을 흡수하도록 배치되는 거울.
  280. 제 279 항에 있어서,
    상기 소프트-클리핑 수단은 상기 반사 표면의 중심부로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장되는 방향으로 증가하는 상기 반사 표면에 수직인 깊이를 갖는 방사선-흡수 재료를 포함하는 거울.
  281. 제 279 항에 있어서,
    상기 소프트-클리핑 수단은 상기 반사 표면의 중심부로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장되는 방향으로 상기 반사 표면의 증가하는 부분을 덮는 방사선-흡수 재료를 포함하는 거울.
  282. 제 279 항 내지 제 281 항 중 어느 한 항에 있어서,
    방사선-흡수 재료는 진공의 굴절률과 실질적으로 유사한 EUV 방사선에 대한 굴절률을 갖는 재료를 포함하는 거울.
  283. 제 280 항 내지 제 282 항 중 어느 한 항에 있어서,
    방사선-흡수 재료는 알루미늄, 금, 니켈 또는 레늄 중 적어도 하나를 포함한 코팅을 포함하는 거울.
  284. 제 278 항에 있어서,
    상기 거울에는 소프트-클리핑 수단이 제공되며, 상기 소프트-클리핑 수단은 상기 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 상기 방사선 빔의 일부분을 반사시키도록 배치되는 거울.
  285. 제 284 항에 있어서,
    상기 제 2 방향으로 반사되는 상기 방사선 빔의 부분은 상기 반사 표면의 중심부로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장되는 방향으로 증가하는 거울.
  286. 제 284 항 또는 제 285 항에 있어서,
    상기 소프트-클리핑 수단은 상기 반사 표면 내의 복수의 반사 웰(reflective well)들을 포함하는 거울.
  287. 제 278 항 내지 제 286 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소프트-클리핑 수단을 포함한 거울의 에지 부분을 상기 소프트-클리핑 수단을 포함하지 않은 거울의 내측 부분으로부터 절연시키도록 배치되는 절연부(insulation portion)를 더 포함하는 거울.
  288. 제 278 항 내지 제 287 항 중 어느 한 항에 따른 1 이상의 거울을 포함하는 리소그래피 시스템에 대한 빔 전달 시스템.
  289. 제 288 항에 있어서,
    제 278 항 내지 제 288 항 중 어느 한 항에 따른 제 1 거울, 및 제 278 항 내지 제 288 항 중 어느 한 항에 따른 제 2 거울을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 거울들은 상기 빔 전달 시스템에 의해 수용되는 방사선 빔을 소프트-클리핑하도록 상호작동적으로 배치되는 빔 전달 시스템.
  290. 제 289 항에 있어서,
    상기 소프트-클리핑 수단은 상기 제 1 거울의 반사 표면의 제 1 에지 부분을 따르지만 상기 제 1 거울의 반사 표면의 제 2 에지 부분을 따르지 않고 제공되며, 상기 소프트-클리핑 수단은 상기 제 2 거울의 반사 표면의 제 2 에지 부분을 따르지만 상기 제 2 거울의 반사 표면의 제 1 에지 부분을 따르지 않고 제공되는 빔 전달 시스템.
  291. 리소그래피 시스템에 있어서:
    방사선 빔을 생성하도록 작동가능한 방사선 소스;
    적어도 하나의 리소그래피 장치; 및
    상기 방사선 빔을 수용하고, 상기 적어도 하나의 리소그래피 장치로 상기 방사선 빔을 지향하도록 배치되는 제 288 항 내지 제 290 항 중 어느 한 항에 따른 빔 전달 시스템
    을 포함하는 리소그래피 시스템.
  292. 리소그래피 시스템에 있어서:
    자유 전자 레이저를 포함하는 방사선 소스 -상기 방사선 소스는 제 1 편광 상태(polarization state)를 갖는 제 1 방사선 빔을 방출하도록 구성됨- ; 및
    상기 방사선 소스로부터 상기 방사선 빔을 수용하고, 상기 방사선 빔의 적어도 일부를 리소그래피 툴로 지향하여, 상기 리소그래피 툴에 제 2 편광 상태를 갖는 제 2 방사선 빔을 제공하도록 배치되는 복수의 반사 요소들을 포함하는 빔 전달 시스템
    을 포함하고, 상기 반사 요소들은 상기 제 2 편광 상태의 편광 콘트라스트(polarization contrast)가 상기 제 1 편광 상태의 편광 콘트라스트보다 작도록 상기 반사 요소들에 의해 지향되는 방사선의 편광을 변경하도록 구성되는 리소그래피 시스템.
  293. 제 292 항에 있어서,
    상기 빔 전달 시스템은 상기 제 1 방사선 빔을 복수의 브랜치 방사선 빔들로 분할하도록 구성되고, 상기 제 2 방사선 빔은 상기 브랜치 방사선 빔들 중 하나인 리소그래피 시스템.
  294. 제 292 항에 있어서,
    상기 빔 전달 시스템은 실질적으로 상기 제 2 편광 상태를 갖는 복수의 브랜치 방사선 빔들을 출력하기 위해 상기 브랜치 방사선 빔들의 편광을 변화시키도록 구성되는 리소그래피 시스템.
  295. 제 292 항 내지 제 294 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 편광 상태는 실질적으로 원형 편광 상태인 리소그래피 시스템.
  296. 제 292 항 내지 제 295 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 소스는 복수의 자유 전자 레이저들, 및 상기 제 1 방사선 빔을 형성하기 위해 상기 자유 전자 레이저들 각각으로부터 출력된 방사선을 조합하도록 구성되는 광학 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템.
  297. 제 292 항 내지 제 296 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 전달 시스템의 반사 요소들은 상기 반사 요소들 각각에 입사하는 방사선이 실질적으로 동일한 매그니튜드(magnitude)를 갖는 s-편광 성분(polarized component) 및 p-편광 성분을 포함하도록 구성되는 리소그래피 시스템.
  298. 제 297 항에 있어서,
    상기 빔 전달 시스템의 반사 요소들은 각각의 반사 요소에서 상기 s-편광 성분과 상기 p-편광 성분 간의 위상 지연(phase retardance)을 야기하도록 구성되는 리소그래피 시스템.
  299. 제 292 항 내지 제 298 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 소스는 편광 평면에서 실질적으로 선형 편광되는 제 1 방사선 빔을 방출하도록 구성되는 리소그래피 시스템.
  300. 제 299 항에 있어서,
    상기 빔 전달 시스템은 상기 반사 요소들 각각에서의 입사 평면이 상기 편광 평면과 약 45 °의 각도를 형성하도록 방위되는 복수의 반사 요소들을 포함하는 리소그래피 시스템.
  301. 제 300 항에 있어서,
    상기 복수의 반사 요소들은 상기 반사 요소들 각각에서의 입사 평면이 상기편광 평면과 약 +45 °의 각도를 형성하도록 방위되는 반사 요소들의 제 1 그룹, 및 상기 반사 요소들 각각에서의 입사 평면이 상기 편광 평면과 약 -45 °의 각도를 형성하도록 방위되는 반사 요소들의 제 2 그룹을 포함하는 리소그래피 시스템.
  302. 제 301 항에 있어서,
    상기 반사 요소들의 제 1 그룹에서의 반사에 의해 야기되는 총 위상 지연과 상기 반사 요소들의 제 2 그룹에서의 반사에 의해 야기되는 총 위상 지연 간의 차이는 약 90 °인 리소그래피 시스템.
  303. 제 292 항 내지 제 298 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 소스는 실질적으로 타원 편광인 제 1 방사선 빔을 방출하도록 구성되는 리소그래피 시스템.
  304. 제 303 항에 있어서,
    상기 방사선 소스의 자유 전자 레이저는 복수의 언듈레이터 섹션들을 포함한 언듈레이터를 포함하며, 상기 언듈레이터 섹션들 중 적어도 하나는 나선형 언듈레이터 섹션이고, 상기 언듈레이터 섹션들 중 적어도 하나는 평면형 언듈레이터 섹션인 리소그래피 시스템.
  305. 제 292 항 내지 제 304 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 편광 상태의 편광 콘트라스트는 약 0.1보다 작은 리소그래피 시스템.
  306. 제 292 항 내지 제 305 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리소그래피 툴은 리소그래피 장치를 포함하는 리소그래피 시스템.
  307. 제 292 항 내지 제 306 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 방사선 빔은 EUV 방사선 빔인 리소그래피 시스템.
  308. 자유 전자 레이저 및 복수의 반사 요소들을 포함한 빔 전달 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템을 구성하는 방법에 있어서,
    상기 방법은:
    출력 편광 상태를 결정하는 단계 -상기 출력 편광 상태는 상기 빔 전달 시스템에 의해 출력되는 방사선 빔의 원하는 편광 상태임- ;
    상기 자유 전자 레이저로부터 방출되고, 상기 빔 전달 시스템으로 입력되는 방사선 빔의 입력 편광 상태를 결정하는 단계;
    상기 입력 편광 상태에 적용되는 경우에 상기 출력 편광 상태를 유도하는 편광의 변화를 결정하는 단계; 및
    상기 빔 전달 시스템의 상기 반사 요소들에서의 방사선의 반사가 결정된 편광의 변화를 유도하도록 상기 빔 전달 시스템의 반사 요소들을 구성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  309. 제 308 항에 있어서,
    상기 출력 편광 상태는 실질적으로 원형 편광 상태인 방법.
  310. 제 308 항 또는 제 309 항에 있어서,
    상기 입력 편광 상태는 실질적으로 선형 편광 상태인 방법.
  311. 제 308 항 내지 제 310 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편광의 변화를 결정하는 단계는 상기 입력 편광 상태에 적용되는 경우에 상기 출력 편광 상태를 유도하는 위상 지연을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  312. 제 308 항 내지 제 311 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 전달 시스템의 반사 요소들을 구성하는 단계는, 상기 반사 요소들 각각에 입사하는 방사선이 실질적으로 동일한 매그니튜드를 갖는 s-편광 성분 및 p-편광 성분을 포함하도록 상기 반사 요소들을 방위시키는 단계를 포함하는 방법.
  313. 제 308 항 내지 제 312 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 전달 시스템의 반사 요소들을 구성하는 단계는 각각의 반사 요소에서 상기 s-편광 성분과 상기 p-편광 성분 간의 위상 지연을 야기하도록 상기 빔 전달 시스템의 반사 요소들을 방위시키는 단계를 포함하는 방법.
  314. 제 311 항 내지 제 313 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 요소들에 의해 야기되는 총 위상 지연은 결정된 위상 지연인 방법.
  315. 자유 전자 레이저 및 복수의 반사 요소들을 포함한 빔 전달 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템을 구성하는 방법에 있어서,
    상기 방법은:
    출력 편광 상태를 결정하는 단계 -상기 출력 편광 상태는 상기 빔 전달 시스템에 의해 출력되는 방사선 빔의 원하는 편광 상태임- ;
    상기 빔 전달 시스템의 상기 반사 요소들에서의 방사선의 반사에 의해 야기되는 편광의 변화를 결정하는 단계;
    입력 편광 상태를 결정하는 단계 -결정된 편광의 변화가 상기 입력 편광 상태에 적용되는 경우에 상기 출력 편광 상태를 유도함- ; 및
    상기 자유 전자 레이저가 상기 입력 편광 상태를 갖는 방사선 빔을 출력하도록 상기 자유 전자 레이저를 구성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  316. 제 315 항에 있어서,
    상기 출력 편광 상태는 실질적으로 원형 편광 상태인 방법.
  317. 제 315 항 또는 제 316 항에 있어서,
    상기 편광의 변화를 결정하는 단계는 상기 빔 전달 시스템의 상기 반사 요소들에서의 방사선의 반사에 의해 야기되는 위상 지연을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  318. 제 315 항 내지 제 317 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편광의 변화를 결정하는 단계는 상기 빔 전달 시스템의 존스 행렬(Jones matrix)을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  319. 제 318 항에 있어서,
    상기 입력 편광 상태를 결정하는 단계는 상기 존스 행렬을 역변환(invert)하는 단계를 포함하는 방법.
  320. 제 319 항에 있어서,
    상기 입력 편광 상태를 결정하는 단계는 상기 출력 편광 상태를 나타내는 존스 벡터를 역변환된 존스 행렬에 곱하는 단계를 포함하는 방법.
  321. 제 315 항 내지 제 320 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자유 전자 레이저를 구성하는 단계는 복수의 언듈레이터 섹션들을 포함한 언듈레이터를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 언듈레이터 섹션들 중 적어도 하나는 나선형 언듈레이터 섹션이고, 언듈레이터 섹션들 중 적어도 하나는 평면형 언듈레이터 섹션인 방법.
  322. 제 321 항에 있어서,
    상기 자유 전자 레이저를 구성하는 단계는, 상기 자유 전자 레이저가 상기 입력 편광 상태를 갖는 방사선 빔을 출력하도록 적어도 하나의 평면형 언듈레이터 섹션의 길이에 대해 적어도 하나의 나선형 언듈레이터 섹션의 길이를 구성하는 단계를 포함하는 방법.
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