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用于EUV的自由 电子 激光器 辐射源

阅读：586发布：2020-11-07

专利汇可以提供用于EUV的自由电子激光器辐射源专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且协调了在电子聚束的加速阶段电子聚束穿过线性加速器(LINAC)与在电子聚束的减速阶段电子聚束穿过所述LINAC。根据重复电子聚束序列而将每个连续电子聚束对在时间上间隔开相应的聚束间隔。电子源在所述电子聚束序列中提供清除间隙以允许在波荡器处的离子的清除。所述电子源根据清除间隙序列而提供所述清除间隙，使得对于多个能量恢复LINAC中的每个和对于实质上所有所述清除间隙：对于在加速阶段或减速阶段中的所述清除间隙的每次穿过所述LINAC，协调了所述清除间隙与在减速阶段或加速阶段中穿过所述LINAC的所述清除间隙中的另外一个清除间隙，由此维持所述LINAC的能量恢复操作。，下面是用于EUV的自由电子激光器辐射源专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种自由电子激光器(FEL)辐射源，包括：
电子源，用于产生电子聚束；
多个线性加速器(LINAC)，用于使所述电子聚束加速及减速；
波荡器，所述波荡器被配置成使得在操作中所述电子聚束穿过所述波荡器产生处于所需波长的辐射；
多个操控单元，用于沿着介于所述电子源、所述多个线性加速器和所述波荡器之间的所需电子聚束路径来引导所述电子聚束，
其中所述自由电子激光器辐射源被配置成操作使得在操作中：
每个电子聚束在加速阶段期间沿着所述电子聚束路径从所述电子源穿过所述多个线性加速器中的每个线性加速器至少一次，随后穿过所述波荡器，随后在减速阶段期间穿过所述多个线性加速器至少一次；
协调在电子聚束的加速阶段中电子聚束穿过所述线性加速器与在电子聚束的减速阶段中电子聚束穿过所述线性加速器，以提供所述线性加速器的能量恢复操作；和根据重复电子聚束序列，每个连续电子聚束对在时间上间隔开相应的聚束间隔，所述电子源被配置用以在所述电子聚束序列中提供清除间隙，以用于允许在所述波荡器处的离子清除；和
所述电子源被配置用以根据清除间隙序列而提供所述清除间隙，使得对于所述多个能量恢复线性加速器中的每个和对于实质上所有所述清除间隙：
对于在加速阶段或减速阶段中所述清除间隙的每次穿过所述线性加速器，协调所述清除间隙与在减速阶段或加速阶段中穿过所述线性加速器的所述清除间隙中的另外一个清除间隙，由此维持所述线性加速器的能量恢复操作。
2.根据权利要求1所述的辐射源，其被配置成使得在操作中，每个电子聚束在加速阶段期间穿过每个线性加速器至少两次、并且在减速阶段期间穿过每个线性加速器至少两次。
3.根据权利要求1或2所述的辐射源，其中所述清除间隙和所述清除间隙中的所述另外一个清除间隙被协调，使得所述清除间隙的先前和/或之后的电子聚束在它们穿过所述线性加速器期间大致异相。
4.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源，其中所述电子聚束序列包括周期性电子聚束序列，并且所述清除间隙是通过提供来自所述周期性电子聚束序列中的遗漏电子聚束而提供。
5.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源，其中所述清除间隙序列使得以取决于所述电子聚束路径的长度的选定周期性速率来提供所述清除间隙，所述电子聚束路径包括多个回路，并且所述回路中的包括所述波荡器的回路的长度具有与所述回路中的至少一个其它回路的长度的选定关系，其中所述选定周期性速率和在回路长度之间的所述选定关系用以提供在操作中所述清除间隙的所述协调。
6.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源，其中所述多个线性加速器包括第一线性加速器和第二线性加速器，所述第一线性加速器和所述第二线性加速器被布置成使得在操作中每个电子聚束在加速阶段期间穿过所述第一线性加速器和所述第二线性加速器中的每个至少两次、且在减速阶段期间穿过所述第一线性加速器及所述第二线性加速器中的每个至少两次，且在所述电子聚束的路径中存在一点(Z)使得：
电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从所述点(Z)至通往所述第二线性加速器的入口(K)以使所述电子聚束在其减速阶段中第一次穿过所述第二线性加速器的距离(ZK)大致等于电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从所述第一线性加速器的出口(B)至通往所述第二线性加速器的入口(C)以使所述电子聚束在其加速阶段中第一次穿过所述第二线性加速器的距离(BC)；
电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从所述第二线性加速器的出口(D)至通往所述第一线性加速器的入口(E)以使所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过所述第一线性加速器的距离(DE)大致等于电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从所述第二线性加速器的出口(L)至通往所述第一线性加速器的入口(M)以使所述电子聚束在其减速阶段中第一次穿过所述第一线性加速器的距离(LM)；
电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从所述第一线性加速器的出口(F)至通往所述第二线性加速器的入口(G)以使所述电子聚束在其加速阶段中第一次穿过所述第二线性加速器的距离(FG)大致等于电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从所述第一线性加速器的出口(N)至通往所述第二线性加速器的入口(O)以使所述电子聚束在其减速阶段中第二次穿过所述第二线性加速器的距离(NO)；
电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从所述第二线性加速器的出口(H)至所述波荡器中的所述点(Z)的距离(HZ)大致等于电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从所述第二线性加速器的出口(P)至通往所述第一线性加速器的入口(Q)以使所述电子聚束在其减速阶段中第二次穿过所述第一线性加速器的距离(PQ)。
7.根据权利要求6所述的辐射源，其中所述清除间隙是以重复率R设置，且R或R*n(n是整数)大致等于每AZ/c一次，其中AZ是电子聚束沿着所述电子聚束路径从通往所述第一线性加速器的用于在所述电子聚束加速阶段期间使其第一次穿过所述第一线性加速器的入口至所述点(Z)的距离，且c是所述电子聚束沿着所述电子聚束路径的平均速度。
8.根据权利要求6或7所述的辐射源，其中对于沿着所述电子聚束路径的被描述为大致相等的每对距离(ZK＝BC、DE＝LM、FG＝NO、HZ＝PQ)，电子聚束沿着所述对的那些距离之一(ZK、DE、FG或HZ)的行进时间与电子聚束沿着所述对的那些距离的所述另一个(BC、LM、NO、PQ)的所述行进时间大致相同，视情况相差小于+/-ΔL/4，其中ΔL是清除间隙持续时间，其中c是所述电子聚束沿着所述电子聚束路径的所述平均速度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源，所述辐射源被配置用以操作使得两个或三个清除间隙同时存在于所述电子聚束路径上。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的辐射源，其中所述多个线性加速器包括第一线性加速器和第二线性加速器，所述第一线性加速器和所述第二线性加速器被布置成使得在操作中每个电子聚束在加速阶段期间穿过所述第一线性加速器和所述第二线性加速器中的每个至少两次，且在减速阶段期间穿过所述第一线性加速器和所述第二线性加速器中的每个至少两次，且在所述电子聚束的所述路径中存在一点(Z)使得：
所述距离AC、CE、EG、GZ、ZK、KM、MO及OQ大致相等，其中：
AC是电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第一线性加速器的入口(A)至通往所述第二线性加速器的所述入口(C)以使所述电子聚束在其加速阶段中第一次穿过所述第一线性加速器和所述第二线性加速器的距离；
CE是电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第二线性加速器的所述入口(C)至通往所述第一线性加速器的所述入口(E)以使所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过所述第一线性加速器的距离；
EG是电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第一线性加速器的所述入口(E)至通往所述第二线性加速器的所述入口(G)以使所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过所述第一线性加速器和所述第二线性加速器的距离；
GZ是电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第二线性加速器的所述入口(G)至所述波荡器中的一点(Z)以使所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过所述第二线性加速器的距离；
KM是电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第二线性加速器的所述入口(K)至通往所述第一线性加速器的所述入口(M)以使所述电子聚束在其减速阶段中第一次穿过所述第一线性加速器和所述第二线性加速器的距离；
MO是电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第一线性加速器的所述入口(M)至通往所述第二线性加速器的所述入口(O)以使所述电子聚束在其减速阶段中第一次穿过所述第一线性加速器的距离；
OQ是电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第二线性加速器的所述入口(O)至通往所述第一线性加速器的所述入口(Q)以使所述电子聚束在其减速阶段中第二次穿过所述第一线性加速器和所述第二线性加速器的距离。
11.根据权利要求10所述的辐射源，其中所述清除间隙是以重复率R设置，且R或R*n(n是整数)大致等于每AC/c一次，其中c是所述电子聚束沿着所述电子聚束路径的平均速度。
12.根据权利要求10或11所述的辐射源，所述辐射源被配置成操作使得八个或九个清除间隙同时存在于所述电子聚束路径上。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的辐射源，其中电子聚束沿着所述距离AC、CE、EG、GZ、ZK、KM、MO和OQ中的每个的行进时间大致相同，视情况相差小于+/-ΔL/4，其中ΔL是清除间隙持续时间。
14.根据权利要求1至5中任一项所述的辐射源，其中所述多个线性加速器包括第一线性加速器和第二线性加速器，所述第一线性加速器和所述第二线性加速器被布置成使得在操作中每个电子聚束在加速阶段期间穿过所述第一线性加速器和所述第二线性加速器中的每个至少两次且在减速阶段期间穿过所述第一线性加速器和所述第二线性加速器中的每个至少两次，且在所述电子聚束的所述路径中存在一点(Z)使得：
所述距离AC、EG、ZK和MO大致相等；和
所述距离CE、GZ、KM和OQ大致相等，其中：
AC是电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第一线性加速器的所述入口(A)至通往所述第二线性加速器的所述入口(C)以使所述电子聚束在其加速阶段中第一次穿过所述第一线性加速器和所述第二线性加速器的距离；
CE是电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第二线性加速器的所述入口(C)至通往所述第一线性加速器的所述入口(E)以使所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过所述第一线性加速器的距离；
EG是电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第一线性加速器的所述入口(E)至通往所述第二线性加速器的所述入口(G)以使所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过所述第一线性加速器和所述第二线性加速器的距离；
GZ是电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第二线性加速器的所述入口(G)至所述波荡器中的一点(Z)以使所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过所述第二线性加速器的距离；
KM是电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第二线性加速器的所述入口(K)至通往所述第一线性加速器的所述入口(M)以使所述电子聚束在其减速阶段中第一次穿过所述第一线性加速器和所述第二线性加速器的距离；
MO是电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第一线性加速器的所述入口(M)至通往所述第二线性加速器的所述入口(O)以使所述电子聚束在其减速阶段中第一次穿过所述第一线性加速器的距离；
OQ是电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第二线性加速器的所述入口(O)至通往所述第一线性加速器的所述入口(Q)以使所述电子聚束在其减速阶段中第二次穿过所述第一线性加速器和所述第二线性加速器的距离。
15.根据权利要求14所述的辐射源，其中所述清除间隙是以重复率R设置，且R或R*n(n是整数)大致等于c/AE，其中c是所述电子聚束沿着所述电子聚束路径的平均速度。
16.根据权利要求14或15所述的辐射源，其中：
电子聚束沿着所述距离AC、EG、ZK和MO中的每个的行进时间大致相同，视情况相差小于+/-ΔL/4，其中ΔL是清除间隙持续时间；和
电子聚束沿着所述距离CE、GZ、KM和OQ中的每个的行进时间大致相同，视情况相差小于+/-ΔL/4，其中AL是清除间隙持续时间。
17.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源，其中每个清除间隙与所述聚束序列中的下一清除间隙分离开清除间隙重复周期，每个清除间隙具有清除间隙持续时间，且所述清除间隙持续时间对清除间隙重复周期的比率是在5％与20％之间，视情况大致等于10％。
18.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源，其中所述清除间隙是以清除间隙重复率设置，且所述重复率是在0.5MHz至5MHz的范围内，视情况大致等于1.5MHz。
19.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源，其中所述清除间隙中的每个具有大于
10ns、视情况大于100ns的持续时间。
20.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源，其中所述电子聚束具有在10fs至10ps的范围内的电子聚束持续时间。
21.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源，其中所述电子聚束是以在100MHz至
1GHz的范围内的聚束重复率而被提供。
22.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源，其中所述电子聚束沿循聚束路径，且所述聚束中的每个聚束的在所述电子源与最后一次所述聚束射出所述线性加速器中的最后一个线性加速器之间的所述聚束路径的长度是在500米至1500米的范围内，视情况是大约
800米。
23.根据前述权利要求中任一项所述的辐射源，其中所述波荡器被配置成使得在操作中所述电子聚束穿过所述波荡器会产生处于在4nm至25nm的范围内的波长的辐射。
24.一种光刻系统，包括：
根据权利要求1至23中任一项所述的辐射源；
光刻设备，所述光刻设备被布置用以从所述辐射源接收辐射且用以使用所述辐射将图案从图案形成装置投影至衬底上。
25.一种操作自由电子激光器(FEL)辐射源的方法，所述自由电子激光器辐射源包括：
电子源，用于产生电子聚束；
多个线性加速器(LINAC)，用于使所述电子聚束加速和减速；
波荡器，所述波荡器被配置成使得在操作中所述电子聚束穿过所述波荡器会产生处于所需波长的辐射；和
多个操控单元，用于沿着介于所述电子源、所述多个线性加速器和所述波荡器之间的所需电子聚束路径来引导所述电子聚束，
其中所述方法包括操作所述自由电子激光器辐射源使得在操作中：
每个电子聚束在加速阶段期间沿着所述电子聚束路径从所述电子源穿过所述多个线性加速器中的每个至少一次，随后穿过所述波荡器，之后在减速阶段期间穿过所述多个线性加速器至少一次；
协调在电子聚束加速阶段中电子聚束穿过所述线性加速器与在电子聚束减速阶段中电子聚束穿过所述线性加速器，以提供所述线性加速器的能量恢复操作；和根据重复电子聚束序列而将连续的电子聚束对在时间上间隔开相应的聚束间隔，在所述电子聚束序列中提供清除间隙以允许在所述波荡器处的离子清除；和所述方法包括根据清除间隙序列而提供所述清除间隙，使得对于所述多个能量恢复线性加速器中的每个、和对于实质上所有所述清除间隙：
对于在加速阶段或减速阶段中的所述清除间隙的每次穿过所述线性加速器，协调所述清除间隙与在减速阶段或加速阶段中穿过所述线性加速器的所述清除间隙中的另外一个清除间隙，由此维持所述线性加速器的能量恢复操作。
26.一种使用自由电子激光器(FEL)来产生极紫外(EUV)辐射的方法，所述方法包括：
将驱动激光器束引导至阴极上以产生电子聚束；
将所述电子聚束传递至线性加速器(LINAC)以使所述电子聚束加速；
使所述电子聚束沿着电子聚束路径穿过波荡器，所述波荡器被配置以产生EUV辐射；
所述方法还包括：
通过施加在预定范围内的所述电子聚束的电荷或发射度的变化而从所述电子聚束路径移除带正电荷的离子；
其中电荷或发射度变化的所述预定范围被选择以限制所述线性加速器中的加速梯度的变化。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述电子聚束的电荷或发射度的所述变化的所述预定范围是所述电子聚束的所述电荷或发射度的10％或小于10％。
28.根据权利要求26或27所述的方法，其中将变化施加至所述电子聚束的所述电荷和所述发射度两者。
29.根据权利要求26至28中任一项所述的方法，其中通过变更入射于所述阴极上的所述驱动激光器束的激光脉冲的能量而实施所述被施加的变化。
30.根据权利要求29所述的方法，其中变更所述驱动激光器束的激光脉冲的所述能量包括与所述驱动激光器相关联的噪声的放大。
31.根据权利要求29或30所述的方法，其中普克尔斯盒用以变更所述驱动激光器的脉冲的所述能量。
32.根据权利要求26-28中任一项所述的方法，其中由所述驱动激光器产生的脉冲的波前被改变。
33.根据权利要求32所述的方法，其中普克尔斯盒用以改变由所述驱动激光器产生的脉冲的所述波前。
34.根据权利要求26-28中任一项所述的方法，其中所述阴极的温度被改变以施加所述电子聚束的发射度的变化。
35.根据权利要求34所述的方法，其中入射于所述阴极上的激光被用来改变所述阴极的所述温度。
36.一种自由电子激光器(FEL)极紫外(EUV)辐射源，包括：
驱动激光器，所述驱动激光器被配置成用以发射激光脉冲；
阴极，所述阴极被配置成用以接收所述激光脉冲且产生电子聚束；
线性加速器(LINAC)，所述线性加速器被配置成用以使所述电子聚束加速；和波荡器，所述波荡器被配置成用以接收所述电子聚束且输出EUV辐射束；其中所述自由电子激光器还包括离子移除设备，所述离子移除设备包括电子聚束电荷或发射度变化设备，所述电子聚束电荷或发射度变化设备受到控制单元控制以在预定范围内改变所述电子聚束的电荷或发射度，所述预定范围被选择用来从所述自由电子激光器移除离子、但限制所述线性加速器中的加速梯度的变化。
37.一种自由电子激光器(FEL)极紫外(EUV)辐射源，包括：
线性加速器(LINAC)，所述线性加速器被配置成用以使电子聚束加速；和
波荡器，所述波荡器被配置成用以接收所述电子聚束且输出EUV辐射束；其中所述自由电子激光器还包括RF 电磁波发射器，所述RF电磁波发射器被配置成用以提供延伸至所述自由电子激光器的束管内的RF渐消型电磁波或拍频RF电磁波。
38.根据权利要求37所述的自由电子激光器，其中所述RF电磁波发射器在所述波荡器的波荡器模块的一侧上连接至所述束管。
39.根据权利要求38所述的自由电子激光器，其中提取电极被设置于所述波荡器模块的相反侧上。
40.一种使用自由电子激光器(FEL)来产生极紫外(EUV)辐射的方法，所述方法包括：
使电子聚束穿过至线性加速器(LINAC)以使所述电子聚束加速，随后使所述电子聚束沿着电子聚束路径穿过波荡器，所述波荡器被配置成用以产生EUV辐射；
所述方法还包括产生延伸至所述自由电子激光器的束管内且沿着所述束管推动离子的RF渐消型电磁波或拍频RF电磁波。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述RF渐消型电磁波或所述拍频RF电磁波延伸进入的所述束管位于波荡器模块中。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述RF渐消型电磁波或拍频RF电磁波提供将离子朝向所述波荡器模块的相反端推动的电位。
43.根据权利要求42所述的方法，其中提取电极被设置于所述波荡器模块的相反侧上。
44.根据权利要求43所述的方法，其中所述电位具有足够高的梯度以在大约1ms内从所述自由电子激光器移除离子。
45.根据权利要求1至4中任一项所述的辐射源，其中所述电子聚束序列包括周期性电子聚束序列，且所述清除间隙是通过提供具有减少的电荷的电子聚束来提供。
46.根据权利要求45所述的辐射源，其中所述清除间隙是通过提供具有减少至少10倍的电荷的电子聚束来提供。

说明书全文

用于EUV的自由电子 激光器 辐射源

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请主张于2014年8月15日提交的欧洲申请14181152.1和于2015年6月4日提交的欧洲申请15170640.5的权益，并且它们通过引用而全文并入到本发明中。

技术领域

[0003] 本发明涉及到自由电子激光器(FEL)辐射源，例如，被配置成产生具有在4nm至25nm的范围内的波长的辐射的FEL辐射源。辐射源可例如被配置成向光刻设备提供辐射以用于将图案从图案形成装置投影到衬底上。

背景技术

[0004] 使用自由电子激光器(FEL)辐射源以产生所需波长的辐射是已知的，其中包括周期性序列的电子聚束的电子束被传递通过波荡器以产生辐射。这些源可用以产生在4nm至25nm的范围内的辐射，例如，极紫外(EUV)辐射。

[0005] 在已知的FEL辐射源中，离子是从电子束中的残余气体通过碰撞电离而产生的。在具有数百MeV的束能量及数十mA的束电流的EUV FEL源中的离子产生的预期速率是使得在不存在对抗措施的情况下，电子束能在少于10秒内被完全中和(例如，对于每米电子束离子电荷与电子电荷匹配)。结果，波荡器处的电子聚束的发射度能够显著超过10mm mRad，且转换效率将会预期下降多于10倍，因而不能有效地使EUV FEL操作。

[0006] 为了抵消离子浓度积聚，已建议若干策略，包括沿着电子束置放引出电极、或以选定的成对电子聚束之间具有短的额外间隙(也被称作清除间隙)来实施束电流图案。短的额外间隙也可被认为表示电子聚束序列中的遗漏聚束。清除间隙的使用旨在对于以其它方式在聚束式电子束的电位中被捕获的离子给予一定时间来漂移离开。根据已知建议清除间隙的使用可能不完全地移除所捕获的离子，但可允许减轻对FEL操作可能有害的快速离子不稳定性。

[0007] 已知FEL源包括用于使电子聚束在它们穿过波荡器之前(和之后)加速(和减速)的LINAC。能够使用能量恢复LINAC，其通常被设计成以接近于零的平衡空腔负荷(例如，加速束与减速束中的电流匹配，且在加速及减速时所引出和存放的能量几乎匹配)而工作。

[0008] 在电子聚束之间清除间隙的使用可使能量恢复LINAC的操作失真。在单通LINAC系统的情况下，G.H.Hoffstaetter等人已在Physics Research A，557(2006年)，205至212的Nuclear Instruments&Methods中提出在单通LINAC中的LINAC模块内在使电子束加速和减速时的清除间隙(例如，遗漏聚束的串列)匹配。在每个电子聚束绕回路循环一次并且在加速时仅穿过所述单通LINAC一次、以及在其减速时仅穿过所述单通LINAC一次的情况下，则在单通LINAC中的清除间隙的匹配式相对地直接明了的，且可由以合适的规则速率来提供遗漏聚束的要求来实现。

[0009] 本发明的目的是提供一种能够提供离子积聚的减少的改善型的、或至少替代的FEL辐射源及这种源的操作方法。

发明内容

[0010] 根据本发明的一方面，提供用于电子源的定时图案设计规则和用于FEL辐射源内的路径长度的设计规则，使得来自所述源的束电流被周期性地中断，且由此形成于所述束中的间隙在加速及减速阶段期间在共同传播通过多个LINAC段时实质上交叠。

[0011] 根据本发明的另一方面，提供一种自由电子激光器(FEL)辐射源，包括：电子源，用于产生电子聚束；多个线性加速器(LINAC)，用于使所述电子聚束加速及减速；波荡器，所述波荡器被配置成使得在操作中所述电子聚束穿过所述波荡器的过程或动作产生处于所需波长的辐射；和多个操控单元，用于沿着介于所述电子源、所述多个LINAC和所述波荡器之间的所需电子聚束路径来引导所述电子聚束。所述FEL辐射源被配置成操作使得在操作中：每个电子聚束在加速阶段期间沿着所述电子聚束路径从所述电子源穿过所述多个LINAC中的每个LINAC至少一次，随后穿过所述波荡器，之后在减速阶段期间穿过所述多个LINAC至少一次；协调在电子聚束的加速阶段中电子聚束穿过所述LINAC(的过程或动作)与在电子聚束的减速阶段中电子聚束穿过所述LINAC(的过程或动作)，以提供所述LINAC的能量恢复操作；和根据重复电子聚束序列，每个连续的电子聚束对在时间上间隔开相应的聚束间隔。
所述电子源被配置用以在所述电子聚束序列中提供清除间隙以用于允许在所述波荡器处的离子清除；和所述电子源被配置用以根据清除间隙序列而提供所述清除间隙，使得对于所述多个能量恢复LINAC中的每个和对于实质上所有所述清除间隙：对于在加速阶段或减速阶段中所述清除间隙的每次穿过所述LINAC，协调所述清除间隙与在减速阶段或加速阶段中穿过所述LINAC的所述清除间隙中的另外一个清除间隙，由此维持所述LINAC的能量恢复操作。所述电子聚束序列中的所述清除间隙也可提供在所述电子束路径的其它部分处以及在所述波荡器中(例如，在所述路径中的所述电子束相比于在其它部分中更多地聚焦的部分中)的离子清除。所述电子束更多地聚焦的所述路径的这些部分可包括所述路径的实质上笔直的段，例如，LINAC、在弯曲或拐弯之前或之后的匹配段、以及所述波荡器中的一个或更多个。

[0012] 在操作中，每个电子聚束在加速阶段期间穿过每个LINAC至少两次、并且在减速阶段期间穿过每个LINAC至少两次。

[0013] 所述清除间隙及所述清除间隙中的所述另外一个清除间隙可被协调，使得所述清除间隙的之前和/或之后的电子聚束在它们穿过所述LINAC期间可具有不同相位，差可以是大约180度。

[0014] 所述电子聚束序列可包括周期性电子聚束序列，且所述清除间隙可通过提供来自所述周期性电子聚束序列中的遗漏电子聚束和/或比所述序列的正常聚束携载实质上更低电荷的聚束来提供。例如，携载实质上更低电荷的聚束可携载小于序列的正常聚束的电荷的50％，视情况小于序列的正常聚束的电荷的20％、视情况小于序列的电荷的10％。携载实质上更低电荷的聚束可实质上不携载电荷。

[0015] 所述清除间隙序列可使得以取决于所述电子聚束路径的长度的选定周期性速率来提供所述清除间隙，所述电子聚束路径包括多个回路，并且所述回路中的包括所述波荡器的一个回路的长度具有与所述回路中的至少一个其它回路的长度的选定关系，其中所述选定周期性速率和在回路长度之间的所述选定关系用以提供在操作中所述清除间隙的所述协调。

[0016] 所述多个LINAC包括第一LINAC和第二LINAC，所述第一LINAC和所述第二LINAC被布置成使得在操作中每个电子聚束在加速阶段期间穿过所述第一LINAC和所述第二LINAC中的每个至少两次、且在减速阶段期间穿过所述第一LINAC及所述第二LINAC中的每个至少两次，且在所述电子聚束的路径中存在一点(Z)使得：

[0017] 电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从所述点(Z)至通往所述第二LINAC的入口(K)以使所述电子聚束在其减速阶段中第一次穿过所述第二LINAC的距离(ZK)大致等于电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从所述第一LINAC的出口(B)至通往所述第二LINAC的入口(C)以使所述电子聚束在其加速阶段中第一次穿过所述第二LINAC的距离(BC)；

[0018] 电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从所述第二LINAC的出口(D)至通往所述第一LINAC的入口(E)以使所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过所述第一LINAC的距离(DE)大致等于电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从所述第二LINAC的出口(L)至通往所述第一LINAC的入口(M)以使所述电子聚束在其减速阶段中第一次穿过所述第一LINAC的距离(LM)；

[0019] 电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从所述第一LINAC的出口(F)至通往所述第二LINAC的入口(G)以使所述电子聚束在其加速阶段中第一次穿过所述第二LINAC的距离(FG)大致等于电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从所述第一LINAC的出口(N)至通往所述第二LINAC的入口(O)以使所述电子聚束在其减速阶段中第二次穿过所述第二LINAC的距离(NO)；

[0020] 电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从所述第二LINAC的出口(H)至所述波荡器中的所述点(Z)的距离(HZ)大致等于电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从所述第二LINAC的出口(P)至通往所述第一LINAC的入口(Q)以使所述电子聚束在其减速阶段中第二次穿过所述第一LINAC的距离(PQ)。

[0021] 所述清除间隙可以按重复率R设置，且R或R*n(n是整数)大致等于每AZ/c一次，其中AZ是电子聚束沿着所述电子聚束路径从通往所述第一线性加速器的用于在所述电子聚束加速阶段期间使其第一次穿过所述第一线性加速器的入口至所述点(Z)的距离，且c是所述电子聚束沿着所述电子聚束路径的平均速度。

[0022] 对于沿着所述电子聚束路径的被描述为大致相等的每对距离(ZK＝BC、DE＝LM、FG＝NO、HZ＝PQ)，电子聚束沿着所述对的那些距离之一(ZK、DE、FG或HZ)的行进时间可与电子聚束沿着所述对的那些距离的所述另一个(BC、LM、NO、PQ)的所述行进时间大致相同，视情况相差小于+/-ΔL/4，其中ΔL是清除间隙持续时间。

[0023] 所述源可被配置用以操作使得两个或三个清除间隙同时存在于所述电子聚束路径上。

[0024] 所述多个LINAC可包括第一LINAC和第二LINAC，所述第一LINAC和所述第二LINAC可被布置成使得在操作中每个电子聚束在加速阶段期间穿过所述第一LINAC和所述第二LINAC中的每个至少两次，且在减速阶段期间穿过所述第一LINAC和所述第二LINAC中的每个至少两次，且在所述电子聚束的所述路径中存在一点(Z)使得：

[0025] 所述距离AC、CE、EG、GZ、ZK、KM、MO及OQ大致相等，其中：

[0026] AC是电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第一LINAC的入口(A)至通往所述第二LINAC的所述入口(C)以使所述电子聚束在其加速阶段中第一次穿过所述第一LINAC和所述第二LINAC的距离；

[0027] CE是电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第二LINAC的所述入口(C)至通往所述第一LINAC的所述入口(E)以使所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过所述第一LINAC的距离；

[0028] EG是电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第一LINAC的所述入口(E)至通往所述第二LINAC的所述入口(G)以使所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过所述第一LINAC和所述第二LINAC的距离；

[0029] GZ是电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第二LINAC的所述入口(G)至所述波荡器中的一点(Z)以使所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过所述第二LINAC的距离；

[0030] KM是电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第二LINAC的所述入口(K)至通往所述第一LINAC的所述入口(M)以使所述电子聚束在其减速阶段中第一次穿过所述第一LINAC和所述第二LINAC的距离；

[0031] MO是电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第一LINAC的所述入口(M)至通往所述第二LINAC的所述入口(O)以使所述电子聚束在其减速阶段中第一次穿过所述第一LINAC的距离；

[0032] OQ是电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第二LINAC的所述入口(O)至通往所述第一LINAC的所述入口(Q)以使所述电子聚束在其减速阶段中第二次穿过所述第一LINAC和所述第二LINAC的距离。

[0033] 所述清除间隙可以按重复率R设置，且R或R的整数倍(R*n，n是整数)大致等于每AC/c一次，其中c是所述电子聚束沿着所述电子聚束路径的平均速度。

[0034] 所述源可被配置成操作使得八个或九个清除间隙同时存在于所述电子聚束路径上。

[0035] 电子聚束沿着所述距离AC、CE、EG、GZ、ZK、KM、MO和OQ中的每个的行进时间可大致相同，视情况相差小于+/-AL/4，其中AL是清除间隙持续时间。

[0036] 所述多个LINAC可包括第一LINAC和第二LINAC，所述第一LINAC和所述第二LINAC可被布置成使得在操作中每个电子聚束在加速阶段期间穿过所述第一LINAC和所述第二LINAC中的每个至少两次且在减速阶段期间穿过所述第一LINAC和所述第二LINAC中的每个至少两次，且在所述电子聚束的所述路径中存在一点(Z)使得：

[0037] 所述距离AC、EG、ZK和MO大致相等；和

[0038] 所述距离CE、GZ、KM和OQ大致相等，其中：

[0039] AC是电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第一LINAC的所述入口(A)至通往所述第二LINAC的所述入口(C)以使所述电子聚束在其加速阶段中第一次穿过所述第一LINAC和所述第二LINAC的距离；

[0040] CE是电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第二LINAC的所述入口(C)至通往所述第一LINAC的所述入口(E)以使所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过所述第一LINAC的距离；

[0041] EG是电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第一LINAC的所述入口(E)至通往所述第二LINAC的所述入口(G)以使所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过所述第一LINAC和所述第二LINAC的距离；

[0042] GZ是电子聚束在其加速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第二LINAC的所述入口(G)至所述波荡器中的一点(Z)以使所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过所述第二LINAC的距离；

[0043] KM是电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第二LINAC的所述入口(K)至通往所述第一LINAC的所述入口(M)以使所述电子聚束在其减速阶段中第一次穿过所述第一LINAC和所述第二LINAC的距离；

[0044] MO是电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第一LINAC的所述入口(M)至通往所述第二LINAC的所述入口(O)以使所述电子聚束在其减速阶段中第一次穿过所述第一LINAC的距离；

[0045] OQ是电子聚束在其减速阶段中沿着所述电子聚束路径从通往所述第二LINAC的所述入口(O)至通往所述第一LINAC的所述入口(Q)以使所述电子聚束在其减速阶段中第二次穿过所述第一LINAC和所述第二LINAC的距离。

[0046] 所述清除间隙可以按重复率R设置，且R或R的整数倍(R*n，n是整数)可大致等于每c/AE一次，其中c是所述电子聚束沿着所述电子聚束路径的平均速度。

[0047] 电子聚束沿着所述距离AC、EG、ZK和MO中的每个的行进时间可大致相同，视情况相差小于+/-ΔL/4，其中ΔL是清除间隙持续时间；且电子聚束沿着所述距离CE、GZ、KM和OQ中的每个的行进时间可大致相同，视情况相差小于+/-ΔL/4，其中ΔL是清除间隙持续时间。

[0048] 每个清除间隙可与所述聚束序列中的下一清除间隙分离开清除间隙重复周期，每个清除间隙具有清除间隙持续时间，且所述清除间隙持续时间对清除间隙重复周期的比率可在5％与20％之间，视情况大致等于10％。

[0049] 所述清除间隙可以按清除间隙重复率设置，且所述重复率是在0.5MHz至1.5MHz的范围内，视情况大致等于1MHz。

[0050] 所述清除间隙中的每个可具有大于10ns、视情况大于100ns的持续时间。

[0051] 所述电子聚束可具有在10rs至10ps的范围内的电子聚束持续时间。

[0052] 所述电子聚束可以按在100MHz至1GHz的范围内的聚束重复率而被提供。

[0053] 所述电子聚束可沿循聚束路径，且所述聚束中的每个聚束的在所述电子源与最后一次所述聚束射出所述LINAC中的最后一个LINAC之间的所述聚束路径的长度可以是在500米至1500米的范围内，视情况是大约800米。

[0054] 所述波荡器可被配置成使得在操作中所述电子聚束穿过所述波荡器(的过程或动作)会产生处于在4nm至25nm的范围内的波长的辐射。

[0055] 在可独立地提供的本发明的一个另外的方面中，提供一种光刻系统，包括：根据本文中所主张的或描述的辐射源；和光刻设备，所述光刻设备被布置用以从所述辐射源接收辐射且用以使用所述辐射将图案从图案形成装置投影至衬底上。

[0056] 在可独立地提供的本发明的一个另外的方面中，提供一种操作自由电子激光器(FEL)辐射源的方法，所述自由电子激光器辐射源包括：电子源，用于产生电子聚束；多个线性加速器(LINAC)，用于使所述电子聚束加速和减速；波荡器，所述波荡器被配置成使得在操作中所述电子聚束穿过所述波荡器(的过程或动作)会产生处于所需波长的辐射；和多个操控单元，用于沿着介于所述电子源、所述多个LINAC和所述波荡器之间的所需电子聚束路径来引导所述电子聚束。所述方法包括操作所述FEL辐射源使得在操作中：每个电子聚束在加速阶段期间沿着所述电子聚束路径从所述电子源穿过所述多个LINAC中的每个至少一次，随后穿过所述波荡器，之后在减速阶段期间穿过所述多个LINAC至少一次。协调在电子聚束加速阶段中电子聚束穿过所述LINAC(的过程或动作)与在电子聚束减速阶段中电子聚束穿过所述LINAC(的过程或动作)，以提供所述LINAC的能量恢复操作。根据重复电子聚束序列而将连续的电子聚束对在时间上间隔开相应的聚束间隔。在所述电子聚束序列中提供清除间隙以允许在所述波荡器处的离子清除。所述方法包括根据清除间隙序列而提供所述清除间隙，使得对于所述多个能量恢复LINAC中的每个和对于实质上所有所述清除间隙：对于在加速阶段或减速阶段中的所述清除间隙的每次穿过所述LINAC，协调所述清除间隙与在减速阶段或加速阶段中穿过所述LINAC的所述清除间隙中的另外一个清除间隙，由此维持所述LINAC的能量恢复操作。

[0057] 在本发明的一个另外的方面中，提供一种使用自由电子激光器(FEL)来产生极紫外(EUV)辐射的方法，所述方法包括：将驱动激光器束引导至阴极上以产生电子聚束；使所述电子聚束穿过至线性加速器(LINAC)以使所述电子聚束加速；使所述电子聚束沿着电子聚束路径穿过波荡器，所述波荡器被配置以产生EUV辐射；所述方法还包括：通过施加在预定范围内的所述电子聚束的电荷或发射度的变化而从所述电子聚束路径移除带正电荷的离子；其中电荷或发射度变化的所述预定范围被选择以限制所述LINAC中的加速梯度的变化。

[0058] 所述方法是有利的，这是因为其在例如无需使用提取电极的情况下从所述FEL移除离子。

[0059] 所述电子聚束的电荷或发射度的所述变化的所述预定范围可以是所述电子聚束的所述电荷或发射度的10％或小于10％。

[0060] 所述变化可被施加至所述电子聚束的所述电荷和所述发射度两者。

[0061] 可通过变更入射于所述阴极上的所述驱动激光器束的激光脉冲的能量而实施所述被施加的变化。

[0062] 变更所述驱动激光器束的激光脉冲的所述能量可包括与所述驱动激光器相关联的噪声的放大。

[0063] 普克尔斯盒可用以变更所述驱动激光器的脉冲的所述能量。

[0064] 由所述驱动激光器产生的脉冲的波前可被改变。

[0065] 普克尔斯盒可用以改变由所述驱动激光器产生的脉冲的所述波前。

[0066] 所述阴极的温度可被改变以施加所述电子聚束的发射度的变化。

[0067] 入射于所述阴极上的激光可被用来改变所述阴极的所述温度。

[0068] 在本发明的一个另外的方面中，提供一种自由电子激光器(FEL)极紫外(EUV)辐射源，包括：驱动激光器，所述驱动激光器被配置成用以发射激光脉冲；阴极，所述阴极被配置成用以接收所述激光脉冲且产生电子聚束；线性加速器(LINAC)，所述LINAC被配置成用以使所述电子聚束加速；和波荡器，所述波荡器被配置成用以接收所述电子聚束且输出EUV辐射束；其中所述FEL还包括离子移除设备，所述离子移除设备包括电子聚束电荷或发射度变化设备，所述电子聚束电荷或发射度变化设备受到控制单元控制以在预定范围内改变所述电子聚束的电荷或发射度，所述预定范围被选择用来从所述FEL移除离子但限制所述LINAC中的加速梯度的变化。

[0069] 这是有利的，因为其在无需例如使用提取电极的情况下从所述FEL移除离子。

[0070] 所述电子聚束的电荷或发射度的所述变化的所述预定范围可以是所述电子聚束的所述电荷或发射度的10％或小于10％。

[0071] 所述变化可施加至所述电子聚束的所述电荷及所述发射度两者。

[0072] 可通过变更入射于所述阴极上的所述驱动激光器束的激光脉冲的能量而实施所施加的变化。

[0073] 变更所述驱动激光器束的激光脉冲的所述能量可包括与所述驱动激光器相关联的噪声的放大。

[0074] 普克尔斯盒可用以变更所述驱动激光器的脉冲的所述能量。

[0075] 可改变由所述驱动激光器产生的脉冲的波前。

[0076] 普克尔斯盒可用以改变由所述驱动激光器产生的脉冲的所述波前。

[0077] 可改变所述阴极的温度以施加所述电子聚束的发射度的所述变化。

[0078] 入射于所述阴极上的激光可用来改变所述阴极的所述温度。

[0079] 在本发明的一个另外的方面中，提供一种自由电子激光器(FEL)极紫外(EUV)辐射源，包括：线性加速器(LINAC)，所述LINAC被配置成用以使电子聚束加速；和波荡器，所述波荡器被配置成用以接收所述电子聚束且输出EUV辐射束；其中所述FEL还包括RF 电磁波发射器，所述RF 电磁波发射器被配置成用以提供延伸至所述FEL的束管内的RF渐消型电磁波或拍频RF电磁波。

[0080] 这是有利的，因为其允许沿着束管将离子推动至可提取所述离子的点，且结果离子在束管中耗费较少时间。

[0081] 所述RF电磁波发射器可在所述波荡器的波荡器模块的一侧上连接至所述束管。

[0082] 提取电极可被设置于所述波荡器模块的相反侧上。

[0083] 在本发明的一个另外的方面中，提供一种使用自由电子激光器(FEL)来产生极紫外(EUV)辐射的方法，所述方法包括：

[0084] 使电子聚束穿过至线性加速器(LINAC)以使所述电子聚束加速，随后将所述电子聚束沿着电子聚束路径穿过波荡器，所述波荡器被配置成用以产生EUV辐射；所述方法还包括产生延伸至所述FEL的束管内且沿着所述束管推动离子的RF渐消型电磁波或拍频RF电磁波。

[0085] 这是有利的，因为其允许沿着束管将离子推动至可提取所述离子的点，且结果离子在束管中耗费较少时间。

[0086] 所述RF渐消型电磁波或所述拍频RF电磁波延伸进入的所述束管位于波荡器模块中。

[0087] 所述RF渐消型电磁波或拍频RF电磁波可提供将离子朝向所述波荡器模块的相反端推动的电位。

[0088] 提取电极可被设置于所述波荡器模块的相反侧上。

[0089] 所述电位可具有足够高的梯度以在大约1ms内从所述自由电子激光器移除离子。

[0090] 如本领域普通技术人员将明自的，上文或下文所阐明的本发明的方面和/或特征可与本发明的其它方面和/或特征相组合。附图说明

[0091] 仅作为示例，现在将参看随附的示意性附图来描述本发明的实施例，在所述附图中：

[0092] -图1是包括辐射源和多个光刻设备的光刻系统的示意性图示；

[0093] -图2是形成图1的光刻系统的部分的光刻设备的示意性图示；

[0094] -图3是自由电子激光器的示意性图示；

[0095] -图4是包括辐射源的光刻系统的示意性图示，该辐射源包括两个自由电子激光器；

[0096] -图5是光学系统的示意性图示；

[0097] -图6是另一自由电子激光器的示意性图示；

[0098] -图7是根据一实施例的包括两个能量恢复多通LINAC的自由电子激光器辐射源的示意性图示；

[0099] -图8至图11是示出根据图7的自由电子激光器辐射源的第一操作模式的成对清除间隙沿着电子聚束路径的进程的示意性图示；

[0100] -图9至图15是示出根据图7的自由电子激光器辐射源的第二操作模式的成对清除间隙沿着电子聚束路径的进程的示意性图示；

[0101] -图16是示出根据图7的自由电子激光器辐射源的第二操作模式，在一时间点沿着电子聚束路径的多个清除间隙的位置的示意性图示；

[0102] -图17及图18是示出根据图7的自由电子激光器辐射源的第三操作模式的清除间隙沿着电子聚束路径的进程的示意性图示；

[0103] -图19是在清除间隙的通过没有与其它清除间隙协调的情况下在所述清除间隙的穿过期间在LINAC模块中的相对r.m.s.振幅梯度变化的曲线图；

[0104] -图20是不规则电子聚束对电子束路径中的正离子的轨迹的影响的示意性图示；

[0105] -图21是电子注入器的实施例的示意性图示；

[0106] -图22是由驱动激光器产生的一组激光脉冲随着它们行进通过快速调制单元和间隙引入单元时的能量的改变的曲线图；

[0107] -图23是最佳电荷调制功能的示例的曲线图；

[0108] -图24是最佳电荷调制功能的另一示例的曲线图；

[0109] -图25是次佳电荷调制功能的示例的曲线图；

[0110] -图26是RF电磁波注入设备的示意性图示；和

[0111] -图27是图示出使用电磁波注入设备而产生的渐消型电磁波的场强的曲线图。

具体实施方式

[0112] 图1示出光刻系统LS，包括：辐射源SO、分束设备20和多个光刻设备LA1-LA20。辐射源SO包括至少一个自由电子激光器且被配置用以产生极紫外(EUV)辐射束B(其可被称作主束)。主辐射束B被分成多个辐射束B1-B20(其可被称作分支束)，所述辐射束B1-B20中的每个由分束设备20引导至光刻设备LA1-LA20中的不同光刻设备。分支辐射束B1-B20可从所述主辐射束B连续地分出，其中每个分支辐射束从所述主辐射束B在先前分支辐射束下游而被分出。分束设备可例如包括一系列反射镜(未示出)，所述反射镜中的每个被配置成将主辐射束B的一部分分成分支辐射束B1-B20。

[0113] 分支辐射束B1-B20在图1中被描绘成从所述主辐射束B分出，使得所述分支辐射束B1-B20在大约垂直于所述主辐射束B的传播方向的方向上传播。然而，在一些实施例中，所述分支辐射束B1-B20可替代地被从所述主辐射束B分出，使得每个分支辐射束B1-B20的传播方向与所述主辐射束的传播方向之间的角度实质上小于90度。这可允许所述分束设备的反射镜被布置成使得所述主辐射束B以小于直角的入射角而入射到反射镜上。这可有利地减少由反射镜吸收的辐射的量，且因此增加从所述反射镜反射且经由所述分支辐射束B1-B20提供至光刻设备LA1-LA20的辐射的量。

[0114] 光刻设备LA1-LA20可都被定位于同一竖直高度上。光刻设备LA1-LA20所定位于的竖直高度可以是与所述分束设备20所定位于的、且从所述辐射源SO接收主束B的竖直高度实质上相同的竖直高度。替代地，分束设备20可将分支辐射束B1-B20中的至少一些引导至所述光刻设备LA1-LA20中的至少一些所定位于的一个或更多个不同的竖直高度。例如，主辐射束B可由在地下室或底层竖直高度上的分束设备接收。分束设备20可将至少一些分支辐射束B1-B20引导至位于所述分束设备上方且所述光刻设备LA1-LA20中的至少一些所定位于的竖直高度。光刻设备LA1-LA20可定位于多个竖直高度上，且如此，分束设备20可将分支辐射束B1-B20引导至不同竖直高度以便由光刻设备LA1-LA20接收。

[0115] 辐射源SO、分束设备20及光刻设备LA1-LA20可全部被构造和布置成使得它们能够与外部环境隔离。真空可被提供于辐射源SO、分束设备20及光刻设备LA1-LA20中的至少部分中，以便最小化EUV辐射的吸收。光刻系统LS的不同部分可设置成具备处于不同压力的真空(即，被保持处于低于大气压力的不同压力)。

[0116] 图2是图1所示出的光刻系统LS的光刻设备LA1的示意性图示。光刻设备LA1包括照射系统IL、被配置用以支撑图案形成装置MA(例如，掩膜)的支撑结构MT、投影系统PS，及被配置用以支撑衬底W的衬底台WT。照射系统IL被配置用以在所述分支辐射束B1入射于图案形成装置MA上之前调节由光刻设备LA1接收的分支辐射束B1，。投影系统PS被配置用以将分支辐射束B1(现在由掩膜MA而图案化/形成图案)投影至衬底W上。衬底W可包括先前形成的图案。在此种情况下，光刻设备将图案化的辐射束B1与先前形成于衬底W上的图案对准。

[0117] 由光刻设备LA1接收的分支辐射束B1从分束设备20通过照射系统IL的围封结构中的开口8而穿过到照射系统IL内。可选地，分支辐射束B1可被聚焦以在开口8处或附近形成中间焦点。

[0118] 照射系统IL可包括琢面场反射镜装置10及琢面光瞳反射镜装置11。琢面场反射镜装置10及琢面光瞳反射镜装置11一起提供具有所需横截面形状及所需角分布的辐射束B1。辐射束B1从照射系统IL穿过且入射于由支撑结构MT保持的图案形成装置MA上。图案形成装置MA反射且图案化所述辐射束以形成图案化束B11。作为琢面场反射镜装置10及琢面光瞳反射镜装置11的补充或替代，照射系统IL也可包括其它反射镜或装置。例如，照射系统IL可包括独立地可移动的反射镜的阵列。独立地可移动的反射镜可例如测量为宽度小于1毫米。独立地可移动的反射镜可以例如是MEMS器件。

[0119] 在从图案形成装置MA反射之后，经图案化的辐射束B11进入投影系统PS。投影系统包括多个反射镜13、14，所述多个反射镜13、14被配置成将辐射束B11投影至由衬底台WT保持的衬底W上。投影系统PS可将缩小因子应用于辐射束，从而形成特征小于图案形成装置MA上的对应特征的图像。例如，可应用值为4的缩小因子。尽管投影系统PS在图2中具有两个反射镜13、14，但投影系统可包括任何数目的反射镜(例如，六个反射镜)。

[0120] 在一些实施例中，光刻系统LS可包括一个或更多个掩膜检查设备(未示出)。掩膜检查设备可包括被配置用以接收来自分束设备20的分支辐射束B1-B20且引导分支辐射束到掩膜MA处的光学器件(例如，反射镜)。掩膜检查设备可进一步包括被配置用以收集从掩膜所反射的辐射且在成像传感器处形成掩膜的图像的光学器件(例如，反射镜)。成像传感器处所接收的图像可被用来判定掩膜MA的一个或更多个属性。掩膜检查设备可例如类似于图2所示出的光刻设备LA1，其利用成像传感器来替换衬底台WT。

[0121] 在一些实施例中，光刻系统LS可包括可用来测量掩膜MA的一个或更多个属性的一个或更多个空间像测量系统(AIMS)。例如，AIMS可被配置用以接收来自分束设备20的分支辐射束B1-B20，且使用分支辐射束B1-B20来判定掩膜MA的一个或更多个属性。

[0122] 辐射源SO包括可操作以产生EUV辐射束的自由电子激光器FEL。视情况，辐射源SO可包括一个以上自由电子激光器FEL。

[0123] 自由电子激光器包括电子源，所述电子源可操作以产生聚束式相对论电子束，且相对论电子的聚束被引导通过周期性磁场。周期性磁场是由波荡器产生的且使电子遵循围绕中心轴线的振荡路径。由于由磁场造成的加速度，则电子大体上在中心轴线的方向上自发地辐射电磁辐射。所述相对论电子与波荡器内的辐射相互作用。在某些条件下，此相互作用导致电子一起聚束成微聚束，在波荡器内所述微聚束的辐射波长被调制，且激发了辐射沿着中心轴线的相干发射。

[0124] 图3是自由电子激光器FEL的示意性图示，所述自由电子激光器FEL包括电子源21、线性加速器22、操控单元23和波荡器24。电子源21可替代地被称作注入器。

[0125] 电子源21可操作以产生电子束E。例如，电子源21可包括光阴极或热离子阴极和加速电场。电子束E是包括一系列电子聚束的聚束式电子束E。电子束E被线性加速器22加速至相对论能量。在示例中，线性加速器22可包括：多个射频空腔，所述多个射频空腔沿着共同轴线而轴向地间隔开；和一个或更多个射频电源，所述一个或更多个射频电源可操作以在电子聚束在电磁场之间穿过时沿着共同轴线控制所述电磁场以便加速每个电子聚束。所述空腔可以是超导射频空腔。有利地，这允许：以高占空比施加相对大的电磁场；较大的束孔径，从而引起较少的由于尾流场/伴流场(wakefield)引起的损耗；且允许增加传输至束(不同于通过空腔壁而耗散的)的射频能量的分数。替代地，空腔通常可导电(即，不超导)，且可由例如铜形成。也可使用其它类型的线性加速器。例如，线性加速器22可包括激光加速器，其中电子束E穿过穿过经聚焦的激光束并且所述激光束的电场使电子加速。

[0126] 射出线性加速器22的相对论电子束E进入操控单元23。操控单元23可操作以变更所述相对论电子束E的轨迹以便将电子束E从线性加速器22引导至波荡器24。操控单元23可例如包括被配置用以在操控单元23中产生磁场的一个或更多个电磁体和/或永磁体。磁场对电子束E施加力，所述力起作用以变更电子束E的轨迹。在离开线性加速器22时，电子束E的轨迹被操控单元23变更，以便将电子引导至波荡器24。

[0127] 在操控单元23包括一个或更多个电磁体和/或永磁体的实施例中，磁体可被布置用以形成磁偶极、磁四极、磁六极和/或被配置用以将力施加至电子束E的任何其它种类的多极磁场配置中的一个或更多个。另外地或替代地，操控单元23可包括一个或更多个带电板，所述一个或更多个带电板被配置用以在操控单元23中产生电场，使得将力施加至电子束E。一般而言，操控单元23可包括可操作以将力施加至电子束E来变更电子束轨迹的任何设备。

[0128] 操控单元23将相对论电子束E引导至波荡器24。波荡器24可操作以沿着周期性路径来引导相对论电子，使得电子束E与波荡器24内的辐射相互作用以便激发相干辐射的发射。通常，波荡器24包括多个磁体，所述多个磁体可操作以产生造成电子束E遵循周期性路径的周期性磁场。结果，电子大体上在波荡器24的中心轴线的方向上发射电磁辐射。波荡器24可包括多个段(未示出)，每个段包括周期性磁体结构。电磁辐射可在每个波荡器段的开始处形成聚束。波荡器24还可包括用于重新聚焦电子束E的机构，诸如，介于一对或更多对邻近段之间的四极磁体。用于重新聚焦电子束E的机构可减小电子聚束的大小，这可改善在电子与波荡器24内的辐射之间的耦合，从而增加对于辐射发射的激发。

[0129] 在电子移动通过波荡器24时，所述电子与波荡器24中的电磁辐射的电场相互作用，从而与辐射交换能量。一般而言，除非条件接近于谐振条件，否则在电子与辐射之间交换的所述数量的能量将快速振荡，所述谐振条件是由如下式给出：

[0130]

[0131] 其中λem是辐射的波长、λu是波荡器周期、γ是电子的洛伦兹因子，且K是波荡器参数。A取决于波荡器24的几何形状：对于螺旋状波荡器，A＝1，而对于平面波荡器，A＝2。实际上，每个电子聚束将具有能量扩展度(spread of energy)，但可尽可能大地最小化这一扩展度(通过以低发射度产生电子束E)。波荡器参数K通常是大约1且是由如下给出：

[0132]

[0133] 其中q和m分别是电荷和电子质量，B0是周期性磁场的振幅，且c是光速。

[0134] 谐振波长λem等于由移动通过波荡器24的电子自发地辐射的第一谐波波长。自由电子激光器FEL可在自放大的自发发射(SASE)模式中操作。在SASE模式中的操作可需要在电子束E进入波荡器24之前所述电子束E中的电子聚束具有低能量扩展度。替代地，自由电子激光器FEL可包括可由波荡器24内的受激发的发射来放大的种子辐射源。

[0135] 移动通过波荡器24的电子可导致辐射的振幅增加，即，自由电子激光器FEL可具有非零增益。可在符合谐振条件时或在条件接近于但略微偏离谐振时实现最大增益。.[0136] 符合谐振条件的电子在进入波荡器24时将在其发射(或吸收)辐射时损耗(或取得)能量，使得不再满足谐振条件。因此，在一些实施例中，波荡器24可逐渐变弱。即，周期性磁场的振幅和/或波荡器周期λu可沿着波荡器24的长度而变化，以便在电子聚束受引导通过波荡器24时保持所述电子聚束处于或接近于谐振。应注意，电子与波荡器24内的辐射之间的相互作用产生电子聚束内的能量扩展度。波荡器24的逐渐变弱可被布置用以最大化处于或接近于谐振的电子的数目。例如，电子聚束可具有峰值处于峰值能量的能量分布，并且所述逐渐变弱可被布置用以在具有此峰值能量的电子被引导通过波荡器24时保持所述电子处于或接近于谐振。有利的是，波荡器的逐渐变弱具有用以显著地增加转换效率的能力。使用逐渐变弱的波荡器可将转换效率(即，电子束E的转换成辐射束B中的辐射的能量的部分)增加超过2倍。波荡器的逐渐变弱可通过沿着波荡器的长度减少波荡器参数K来实现。这可通过使沿着波荡器的轴线的波荡器周期λu和/或磁场强度B0和/或限定所产生辐射的偏振且被波荡器几何形状所限定的参数(常常被表示是A)与电子聚束能量匹配以确保它们处于或接近于谐振条件来实现。以此方式满足谐振条件增加了所发射辐射的带宽。

[0137] 在离开波荡器24之后，电磁辐射作为辐射束B’而被发射。辐射束B’包括EUV辐射，且可形成辐射束B的全部或部分(辐射束B的全部或部分被提供至分束设备20(图1中所描绘)的、并形成被提供至光刻设备LA1-20的分支辐射束B1-20)。

[0138] 在图3所描绘的自由电子激光的实施例中，离开波荡器24的电子束E’进入第二操控单元25。第二操控单元25变更离开波荡器24的电子束E’的轨迹，以便将所述电子束E’往回引导通过线性加速器22。第二操控单元25可类似于操控单元23，且可例如包括一个或更多个电磁体和/或永磁体。第二操控单元25不影响离开波荡器24的辐射束B’的轨迹。因此，操控单元25从辐射束B’解耦电子束E’的轨迹。在一些实施例中，可在到达第二操控单元25之前从辐射束B’的轨迹解耦电子束E’的轨迹(例如，使用一个或更多个磁体)。

[0139] 第二操控单元25在电子束E′离开波荡器24之后将电子束E′引导至线性加速器22。已穿过波荡器24的电子聚束可以相对于线性加速器22中的加速场(例如，射频场)以大约
180度的相位差进入线性加速器22。电子聚束与线性加速器22中的加速场之间的相位差造成电子由所述场减速。减速的电子E’将它们的能量中的一些能量往回传递至线性加速器22中的场，由此增加对从电子源21抵达的电子束E进行加速的场的强度。因此，这种布置恢复了被提供至线性加速器22中的电子聚束的一些能量(当所述电子聚束曾被线性加速器加速时)，以便使从电子源21抵达的后续电子聚束加速。这种配置可被称为能量恢复LINAC。

[0140] 由线性加速器22减速的电子E′被束收集器26吸收。操控单元23可操作以从已由线性加速器22加速的电子束E的轨迹解耦已由线性加速器22减速的电子束E′的轨迹。这可允许在经加速的电子束E被引导至波荡器24时由束收集器26吸收经减速的电子束E’。

[0141] 替代地，自由电子激光器FEL可包括分束单元(未示出)，所述分束单元是与操控单元23分离且被配置用以在操控单元23的上游从经减速的电子束E’的轨迹解耦经加速的电子束E的轨迹。

[0142] 替代地，可通过产生实质上恒定的磁场而从经减速的电子束E’的轨迹解耦经加速的电子束E的轨迹。经加速的电子束E与经减速的电子束E’之间的能量的差导致所述两个电子束的轨迹被恒定磁场变更不同量。因此，所述两个电子束的轨迹将变得彼此解耦。

[0143] 束收集器26可例如包括大量水或具有用于受高能量电子冲击而进行放射性同位素产生的高阈值的材料。例如，束收集器26可包括具有大约15MeV的用于放射性同位素产生的阈值的铝。通过使线性加速器22中的电子束E’在其入射于束收集器26上之前减速，当电子由束收集器26吸收时所述电子所具有的能量的量被减小。这减少了束收集器26中所产生的感应辐射及次级粒子的等级/层级。这移除了、或至少减少从束收集器26移除和处置放射性废料的需要。此情形是有利的，因为放射性废料的移除需要周期性地关闭自由电子激光器FEL且放射性废料的处置可能是昂贵的且可能具有严重环境后果。

[0144] 当作为减速器而操作时，线性加速器22可操作以将电子E’的能量减少至低于阈值能量。低于此阈值能量的电子可能不在束收集器26中引起任何显著等级的放射性。

[0145] 在一些实施例中，与线性加速器22分离的减速器(未示出)可被用来使已穿过波荡器24的电子束E’减速。电子束E’可除了由线性加速器22减速以外或代替由线性加速器22减速，电子束E’也可由减速器减速。例如，第二操控单元25可在电子束E’被线性加速器22减速之前引导电子束E’通过减速器。另外或替代地，电子束E’可在已由线性加速器22减速之后且在由束收集器26吸收之前穿过减速器。替代地，电子束E’可在离开波荡器24之后不穿过线性加速器22且可在由束收集器26吸收之前由一个或更多个减速器减速。

[0146] 视情况，自由电子激光器FEL可包括一个或更多个聚束压缩机(未示出)。聚束压缩机可被安置于线性加速器22下游或上游。聚束压缩机被配置用以聚束所述电子束E中的电子，且在空间上压缩所述电子束E中的已有的电子聚束。一种类型的聚束压缩机包括平行于电子束E而引导的加速场。电子束E中的电子与所提供的场相互作用且与附近的其它电子进行聚束。对于聚束中的电子的强加的能量差转变成对非相对论情况的不同传播时间。因而，在与此聚束压缩机相距的某一距离处，可纵向地压缩束。另一类型的聚束压缩机包括磁性弯道(magnetic chicane)，其中在电子穿过弯道时所述电子所遵循的路径的长度取决于所述电子的能量。这类型的聚束压缩机可被用来压缩已在线性加速器22中由电位在例如射频下振荡的多个导体加速的电子聚束。

[0147] 波荡器的增益长度限定了光放大的特性尺度。增益长度随着经过波荡器而发送的聚束中的较高电荷密度而缩短。因而，可能有益的是径向地和纵向地压缩所述聚束。同时，对于经压缩的聚束而言，聚束发射降级速率增加。即，归一化的发射度在束线中随着传播每米而增加，且由于尾流场及相干同步加速器辐射而导致的较高损耗是与较短聚束相关联的。因而，最有益的是将聚束压缩机置放于操控单元23与波荡器24之间。

[0148] 图3所示出的自由电子激光器FEL被容纳于构造31内。构造31可包括壁，所述壁在自由电子激光器FEL在操作中时实质上不透射产生于所述自由电子激光器FEL中的辐射。例如，所述构造31可包括厚混凝土壁(例如，大约4米厚的壁)。所述构造31的壁可进一步设置有辐射屏蔽材料，诸如，导线和/或被配置用以吸收中子和/或其它辐射类型的其它材料。向构造31的壁提供辐射吸收材料可有利地允许减少所述构造31的壁的厚度。然而，将辐射吸收材料增设至壁可增加建造所述构造31的成本。可增设至构造31的壁以便吸收辐射的相对便宜材料可例如是土层。

[0149] 除了设置构造31的的壁具有辐射屏蔽属性以外，构造31也可被配置用以防止由自由电子激光器FEL所产生的辐射污染所述构造31下方的地下水。例如，构造31的基部和/或地基可设置有辐射屏蔽材料或可足够厚以防止辐射污染构造31下方的地下水。在实施例中，构造31可被定位成至少部分地在地下。在这样的实施例中，地下水可环绕构造31的外部的部分以及在所述构造31下方的部分。因此，可围绕构造31的外部提供辐射屏蔽，以便防止辐射污染环绕所述构造31的地下水。

[0150] 除了在构造31的外部处屏蔽辐射以外、或作为对在构造31的外部处屏蔽辐射的替代，也可在构造31的内部提供辐射屏蔽。例如，辐射屏蔽件可被设置在所述构造31内部、在与发射大量辐射的自由电子激光器FEL的部分接近的部位处。

[0151] 构造31具有宽度W及长度L。由电子束E通过自由电子激光器FEL所遵循的回路32的大小来部分地决定构造31的宽度W及长度L。回路32具有长度33及宽度35。

[0152] 回路32的长度33是由线性加速器22的长度及波荡器24的长度来确定的。为了使电子束E加速至足够高能量使得电子在波荡器24中发射EUV辐射，可例如需要给定长度的线性加速器22。例如，线性加速器22可具有大于约40米的长度。在一些实施例中，线性加速器22可具有高达约80米的长度。另外，为了激发波荡器24中相干辐射的发射，可需要给定长度的波荡器24。例如，波荡器24可具有大于约40m的长度。在一些实施例中，波荡器24可具有高达约60米的长度。

[0153] 回路的宽度是由操控单元23调整电子束E的轨迹的曲率半径来确定的。操控单元23中的电子束E的曲率半径可例如取决于电子束E中的电子的速度和产生于操控单元23中的磁场的强度。产生于操控单元23中的磁场的强度的增加将减少电子束E的曲率半径，而电子的速度增加将增加电子束E的曲率半径。经过所述操控单元23的电子束E的曲率半径可例如是大约12m。在一些实施例中，经过操控单元23的电子束E的曲率半径可小于12m。例如，经过操控单元23的电子束E的曲率半径可以是大约7m。

[0154] 电子束E通过自由电子激光器FEL所遵循的回路32可具有大于约60米的长度33。在一些实施例中，回路32可具有高达约120米的长度33。回路32可具有大于约12米的宽度35。在一些实施例中，回路32可具有高达约25米的宽度35。

[0155] 构造31也可容纳其它部件。例如，包含将电力供应至例如波荡器24、操控单元23、25、和/或自由电子激光器FEL的其它部件的电力部件的电气柜37可被容纳于构造31内。可有利的是将电气柜37设置成紧邻波荡器24，如图3所示出。然而，电气柜37可被定位在相对于自由电子激光器FEL的部件而言的其它位置。

[0156] 另外，包含被配置用以将低温冷却提供至自由电子激光器FEL的部件的装置的低温冷却柜39可被容纳于构造31内。低温冷却可例如被提供给线性加速器22且可使线性加速器22的超导空腔冷却。可有利的是将低温冷却柜39设置成紧邻线性加速器22。这可减少低温冷却柜39与线性加速器22之间的任何能量损耗。

[0157] 期望将电气柜37及低温冷却柜39设置在电子束E经过自由电子激光器FEL所沿循或遵循的回路32的外部上(如图3所示出)。将柜37、39设置于回路32的外部上可允许容易接近所述柜，例如来监视、控制、维持和/或维修被容纳于所述柜37、39内的部件。如从图3了解的，将柜37、39定位于回路32的外部上可增加在构造31内的用以容纳自由电子激光器FEL的部件所需的构造31的最小宽度W。构造31也可容纳图3中未图示的、也可确定所述构造31的尺寸的其它部件。

[0158] 如图3所示出，壁47被定位于电子束经过自由电子激光FEL所沿循的回路32与电气柜37之间。壁47也被定位于回路32与低温冷却柜39之间。壁47可屏蔽电气柜37和低温柜39使它们不受由自由电子激光FEL中的电子束E所产生的辐射影响。这保护了柜37、39中的部件不受辐射损害，且可允许维修工人当自由电子激光FEL在操作中时访问或接近所述柜37、39，而维修工人不会被曝露至危险的辐射等级。

[0159] 在图3所描绘的实施例中，柜37、39被示出成容纳于与电子束经过自由电子激光FEL所沿循的回路32是在同一个的构造31中，但通过壁47与回路32屏蔽开。容纳于柜39内的低温冷却部件可产生振动，所述振动可被传递至自由电子激光FEL的部件且可不利地影响自由电子激光FEL的对振动敏感的部件。为了防止由低温冷却部件产生的振动传递至所述自由电子激光器的敏感部件，则可将所述构造31的容纳有低温冷却柜39的一部分与所述构造的容纳有敏感部件的部分机械地隔离开。例如，低温冷却柜39可与线性加速器22、操控单元23和波荡器24机械地隔离开。为了提供机械隔离，所述构造31的容纳有低温冷却柜39的部分可例如具有与所述构造的容纳有线性加速器22、操控单元23及波荡器24的一部分分离的底座。

[0160] 替代地，低温冷却柜39和/或电气柜37可被容纳于与构造31分离的一个或更多个构造中。这可确保柜37、39被屏蔽而免受由电子束E所产生的辐射影响，且自由电子激光器FEL的敏感部件与低温冷却柜39机械地隔离开。

[0161] 光刻系统LS可包括单个自由电子激光器FEL。自由电子激光器FEL可将EUV辐射束供应至分束设备20，所述分束设备20将分支辐射束提供至多个光刻设备。辐射源SO可包括一种包括专用光学元件的光学系统，所述专用光学元件被配置用以将从自由电子激光器FEL输出的辐射束B’引导至光刻系统LS的分束器20。因为EUV辐射通常被所有物质很好地吸收，所以通常使用反射光学元件(而非透射部件)以便最小化损耗。光学系统的专用光学元件可适应由自由电子激光器FEL产生的辐射束的属性，使得所述辐射束适于由光刻设备LA1-LA20的照射系统IL和/或掩膜检查设备接受。

[0162] 替代地，辐射源SO可包括多个自由电子激光器(例如，两个自由电子激光器)，所述多个自由电子激光器可各自提供EUV辐射束至电形成所述辐射源SO的一部分的光学系统。所述光学系统可从多个自由电子激光中的每个接收辐射束且可将所述辐射束组合成复合的辐射束，所述复合辐射束被提供至分束设备20以便将所述分支辐射束B1-B20提供至光刻设备LA1-LA20。

[0163] 图4是包括辐射源SO的光刻系统LS的示意性图示，所述辐射源SO包括第一自由电子激光器FEL′及第二自由电子激光器FEL”。第一自由电子激光器FEL′输出第一EUV辐射束B′且第二自由电子激光器FEL”输出第二EUV辐射束B″。第一自由电子激光器FEL’被容纳于第一构造31′内。第二自由电子激光器FEL”容纳于第二构造31″内。

[0164] 第一辐射束B′及第二辐射束B″被光学系统40接收。光学系统40包括多个光学元件(例如，反射镜)，所述多个光学元件被布置用以接收第一辐射束B’及第二辐射束B”且输出主辐射束B。在第一自由电子激光及第二自由电子激光两者正在操作时，主辐射束B是包括来自第一辐射束B’及第二辐射束B”两者的辐射的复合辐射束。将复合辐射束B提供至分束设备20，所述分束设备20将分支辐射束B1-B20提供至光刻设备LA1-LA20。

[0165] 图4中所描绘的两个自由电子激光器被布置用以提供辐射束B’、B”以形成主辐射束B的布置可允许在辐射被连续地提供至光刻设备LA1-LA20的同时关断所述自由电子激光器中之一。例如，可使得所述自由电子激光器之一停止/脱离工作以便例如允许修理所述自由电子激光器或使所述自由电子激光器经历维修。在此情况下，另一自由电子激光器可继续提供辐射束，所述辐射束被光学系统40接收。在仅一个自由电子激光器将辐射提供至光学系统40的情况下，光学系统40可操作以形成主辐射束B，所述主辐射束B包括来自自由电子激光器的辐射，该自由电子激光器将辐射提供至光学系统40。这允许即使在所述自由电子激光器之一停止/脱离工作时光刻设备LA1-LA20连续操作。

[0166] 图5是根据本发明的实施例的光学系统40的实施例的示意性图示，所述光学系统40被布置用以从自由电子激光器FEL’、FEL”中的每个接收辐射束B’、B″且将输出辐射束B输出。由光学系统40输出的辐射束B被分束设备20(参见图1)接收。

[0167] 光学系统40包括四个光学元件：与自由电子激光器中的第一自由电子激光器FEL′相关联的第一光学元件132及第二光学元件134；和与自由电子激光器中的第二自由电子激光器FEL”相关联的第一光学元件136及第二光学元件138。所述光学元件132、134、136、138被布置用以变更来自所述自由电子激光器FEL′、FEL”的辐射束B′、B”的横截面的大小和形状。

[0168] 特别地，第一光学元件132、136是凸反射镜，其用来增加来自所述自由电子激光器FEL′、FEL”的辐射束B’、B″的横截面面积。尽管在图5中所述第一光学元件132、136看上去在x-y平面中是实质上扁平的，但它们可在此平面中及在z方向上都是凸出的。因为第一光学元件132、136是凸出的，所以它们将增加EUV辐射束B’、B”的发散度，由此减少它们的下游的反射镜上的热负荷。因此，第一光学元件132是被布置用以增加从第一自由电子激光器FEL′接收的辐射束B’的横截面面积的发散光学元件。第一光学元件136是被布置用以增加从第二自由电子激光器FEL接收的辐射束B”的横截面面积的发散光学元件。这可允许下游的反射镜具有较低规格、具有较小冷却，且因此较不昂贵。另外或替代地，其可允许下游反射镜较接近于垂直或正入射。实际上，由辐射源SO输出的辐射束B可由在束B的路径中串联地布置的多个连贯的、静态的、刀刃反射镜来分开。增加束B的大小(通过例如使用如第一光学元件132、136的凸反射镜)减少了必须在束B的路径中定位所述反射镜的准确度。因此，这允许由分束设备20更准确地分开所述输出束B。

[0169] 第二光学元件134、138是凹入的且在形状方面与第一光学元件互补从而使得离开第二光学元件134、138的束具有实质上零发散度。因此，在第二光学元件134、138下游，束实质上被准直。还有，尽管在图5中第二光学元件134、138看上去在x-y平面中是实质上扁平的，但实际上它们在此平面中和在z方向上都是凹入的。

[0170] 可能优选的是，使由分束设备20所接收的输出束B具有与由所述自由电子激光器FEL′、FEL”输出的输出束不同的形状和/或强度分布。例如，对于分束设备20内的连续刀刃提取反射镜的圆形束，矩形形状可能是优选的。因此，除了增加辐射束B′、B″的横截面面积以外，光学元件132、134、136、138也可用来变更辐射束B’、B”的横截面形状。特别地，光学元件132、134、136、138可以是散光的或非球面的、且可被成形以便确保离开第二光学元件134、138的辐射束B′、B”的形状相比于由所述自由电子激光器FEL′、FEL″产生的辐射束B’、B″的形状更像矩形。例如，所述光学元件可被成形使得离开第二光学元件134、138的束B′、B″是大体上矩形的，但具有圆形拐角部，尽管其它形状也是可能的。这样的矩形形状的两个尺寸可与在两个垂直方向上(诸如，在x-y平面中和在z方向上)的光学元件的曲率半径相关。有利的是，这允许用以将输出辐射束B分成分支辐射束B1-B20(参见图1)(在所述分支辐射束B1-B20进入光刻设备LA1-LA20之前)的反射镜相同或至少非常相似。这从制造角度而言是尤其有益的。

[0171] 当所述自由电子激光器FEL′、FEL″两者接通时，光学系统40可操作以组合所述自由电子激光器FEL’、FEL”的辐射束B′、B”来形成复合辐射束B。在此实施例中，这是通过使第一自由电子激光器FEL′的第一光学元件132及第二光学元件134在x方向上从第二自由电子激光器FEL”的第一光学元件136及第二光学元件138偏移从而使得离开第二光学元件134、138的束B′、B″两者彼此邻近且相互平行来实现。特别地，第一自由电子激光器FEL’的第一光学元件132及第二光学元件134安置于第二自由电子激光器FEL”的第一光学元件136及第二光学元件138的“下游”(相对于激光束B′、B”的传播方向)。

[0172] 在这样的布置中，光学系统40可操作以组合两个辐射束B’、B”来形成复合辐射束。所述复合束是由光学系统40输出的输出辐射束B。将认识到，图5仅仅是示例性的且可以按照与图5所示出方式不同的方式来实施光学系统40。

[0173] 再次参看图4，构造31’、31″被配置成实质上防止通过操作所述自由电子激光器而产生的辐射(除了辐射束B’、B”以外)从所述构造31’、31”传播出去。因此，在分离构造内部容纳第一自由电子激光器及第二自由电子激光器会允许对所述自由电子激光器之一安全地进行维修和/或修复，而同时另一自由电子激光器继续操作。例如，可使得第一电子激光器FEL′脱离/停止工作以便允许修复所述第一自由电子激光器FEL′或使所述第一自由电子激光器FEL′经历维修。在这段时间期间，所述第二自由电子激光器FEL”可继续操作以便将辐射提供至光学系统40且提供至光刻设备LA1-LA20。因此，将在第二构造31”中由于第二自由电子激光器FEL″的操作而产生辐射。然而，危险等级的辐射由于由第二构造31”的壁提供的辐射屏蔽而没有离开所述第二构造31″且没有进入第一构造31’。因此，维修工人可安全地进入第一构造以便修复第一自由电子激光器FEL′或对第一自由电子激光器FEL’执行维修。

[0174] 实施例的一特征是：设置多LINAC多通FEL辐射源，其中清除间隙被设置于电子聚束的序列中以使得能够从电子束清除离子，这是因为由这些离子的云进行的聚焦可使聚束属性降级/劣化并且减少波荡器中的转换效率。在描述了提供有经协调的清除间隙的根据实施例的双通FEL激光器之前，参看图6简要地描述了单通FEL辐射源的另一示例。

[0175] 图6的单通FEL辐射源类似于图3的单通FEL辐射源，且包括呈注入器221的形式的电子源，用于将来自注入器221的电子聚束合并成电子聚束串流的合并器部件219，包括一系列LINAC模块的LINAC 222，波荡器224、及用于提取经减速电子聚束且将所述经减速电子聚束引导朝向束收集器226的去合并器部件225。辐射源也包括图6未图示的操控单元，所述操控单元可操作以沿着电子聚束路径227引导电子聚束，所述电子聚束路径227从注入器221穿过LINAC 222(其中使电子聚束加速)、穿过波荡器224、往回穿过LINAC 222(其中使所述电子聚束减速)且接着引导至收集器226。

[0176] 图6的单通FEL辐射源220的部件中的每一个类似于或相同于图3的辐射源的对应部件，且辐射源两者以相似方式操作。

[0177] 在FEL辐射源220的操作中，每个电子聚束在加速阶段期间穿过LINAC 222-次，且在减速阶段期间穿过LINAC 222-次，且因此，FEL辐射源可被称作单通FEL辐射源。

[0178] 在此情况下的电子聚束的加速阶段可被认为包括电子聚束首次从通往LINAC 222的入口穿过直至电子聚束进入波荡器224中为止，尽管将认识到，主要在电子聚束穿过LINAC期间发生电子聚束在加速阶段期间的能量的增加。在此情况下的电子聚束的减速阶段可被认为包括电子聚束从波荡器224的出口穿过直至电子聚束最后一次从LINAC 222射出，即使将认识到，主要在电子聚束穿过LINAC 222期间发生电子聚束在减速阶段期间的能量的减少。

[0179] 图6的辐射源的特征是：由源产生电子聚束受控制以包括介于电子聚束之间的周期性的较长间隙，且那些周期性的较长间隙也能够被称作清除间隙。在不存在清除间隙的情况下的电子聚束也周期性地被间隔开，其中周期小于清除间隙周期的周期。

[0180] 图6的辐射源220能够被配置成进行操作从而使得处于加速阶段的电子聚束之间的每个清除间隙与处于减速阶段的电子聚束之间的清除间隙同时地穿过LINAC 222，使得清除间隙的存在不会显著破坏LINAC 222的能量恢复操作。对于单通FEL辐射源(诸如，图6的单通FEL辐射源)，为了使LINAC 222处的清除间隙交叠，足以要求以规则速率提供清除间隙且使清除间隙的重复率实质上等于N/t，其中N是整数，t是电子行进单一回路的时间(例如从合并器部件219返回至合并器部件219)，且t＝L/c，其中L是回路的长度且c是电子聚束的平均速度，其接近于光速。

[0181] 转向至一种双通而非单通配置，图7中示意性地图示了根据实施例的双通FEL辐射源240。

[0182] 图7的双通式分裂加速FEL辐射源240包括：呈注入器241形式的电子源；用于将来自注入器241的电子聚束合并成电子聚束串流的合并器部件239；各自包括一系列LINAC模块的一对LINAC 242a、242b；波荡器244；以及用于提取经减速的电子聚束且将它们引导朝向束收集器246的去合并器(demerger)部件245。辐射源也包括图6中未图示的操控单元，所述操控单元可操作以沿着电子聚束路径247引导电子聚束。

[0183] 图7的单通FEL辐射源240的部件中的每个类似于或相同于图3或图6的FEL辐射源的对应部件。辐射源242被配置用以按照如下方式操作：对于LINAC 242a、242b中的每个，加速电子聚束及减速电子聚束实质上同时地但相对于射频场180度异相地穿过LINAC，使得在加速聚束与减速聚束之间有效地交换能量且LINAC作为能量恢复LINAC而操作。

[0184] 在FEL辐射源240的操作中，每个电子聚束在加速阶段期间穿过LINAC 242a、242b中的每个两次且在减速阶段期间穿过LINAC 242a、242b中的每个两次，且因此所述FEL辐射源可被称作双通FEL辐射源。

[0185] 在此情况下的电子聚束的加速阶段可被认为包括电子聚束首次从通往LINAC 242a的入口穿过直至电子聚束进入波荡器244中为止，尽管应了解，主要在电子聚束穿过LINAC 242a、242b期间发生电子聚束在加速阶段期间的能量的增加。在此情况下的电子聚束的减速阶段可被认为包括电子聚束从波荡器244的出口穿过直至电子聚束最后一次从LINAC 244a射出，尽管应了解，主要在电子聚束穿过LINAC 242a、242b期间发生电子聚束在减速阶段期间的能量的减少。

[0186] 图7中示意性地示出电子聚束路径247，且用于离开注入器241的电子聚束的电子聚束路径247上的某些顺序点是由附图标记/参考数字al、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8所指示。电子聚束在点al至a8之间穿过，也穿过LINAC 242a、242b和波荡器244，如能够通过沿循经由点al至a8的图7的路径247而理解的。电子聚束路径包括一定数目的回路从而使得每个电子聚束穿过相同点多于一次，如从图7能够看到。

[0187] 也能够参看图8来理解电子聚束通过图7的设备而进行的顺序穿过，图8示出电子聚束从指示首次通往第一LINAC 242a的入口的点A穿过至指示最后一次从第一LINAC 242a射出的点J。电子聚束从点A至点I(通往波荡器244的入口)的穿过可被称为用于电子聚束的加速阶段，且电子聚束从点J(从波荡器的出口)至点R的穿过可被称为用于电子聚束的减速阶段。

[0188] 图7的实施例的特征是：所述清除间隙被设置于电子聚束序列中，且清除间隙的定时或时间安排受到电子源控制使得在操作期间，对于多个LINAC 242a、242b中的每个，具有处于加速阶段中的周围电子聚束的聚束序列中的清除间隙、和具有处于减速阶段中的周围电子聚束的聚束序列中的另一清除间隙在它们穿过LINAC期间被协调。可以按照周期性序列提供电子聚束，且清除间隙可被认为表示在一些情况下来自周期性序列的遗漏聚束。当电子聚束由脉冲式激光器的闪光照射时，则从电子源的光阴极提取每个电子聚束。可通过暂时抑制激光照射而中断电子束来获得清除间隙或遗漏聚束。该情形可例如由结合偏振滤光器的激光器的一个或若干普克尔斯盒(Pockels cells)旋转偏振和/或通过适当地致动所述激光器的放大来进行。实际上，遗漏聚束仍可包括一些电子，这是因为在许多实施例中，在使用光部件和电部件的情况下不可能在连贯的聚束之间的时间中从全电荷聚束切换至确切地为零的电荷状态。因此，清除间隙或遗漏聚束可以是相比于足以允许离子清除的序列的正常聚束而言电荷已被减少的聚束。

[0189] 图7的实施例被配置用以操作从而使得每当所述清除间隙之一(在用于该间隙的周围聚束的加速阶段或减速阶段之一中)存在于LINAC中时，则对应清除间隙(在用于所述间隙的周围聚束的加速阶段或减速阶段的另一者中)也存在于LINAC中，且所述清除间隙被协调以便将对应加速电子聚束及减速电子聚束(例如，至少紧接地在限定所述清除间隙的边界的电子聚束之前及之后)维持异相，由此以最小电场梯度变化维持LINAC的能量恢复操作，而不管所述清除间隙的存在。清除间隙可在它们穿过或通过LINAC期间完全地或部分地交叠。

[0190] 用于具有波荡器的双通能量恢复LINAC系统(诸如，图7的双通能量恢复LINAC系统)的合适的经协调的清除间隙序列的设计是复杂的。现在参看图8至图18描述用于根据实施例的图7的设备的操作模式的合适的清除间隙序列。

[0191] 在参看图8至图11所描述的第一操作模式中，两个或三个清除间隙在设备240中在任一时间存在于沿着介于A与J之间的点之间的电子聚束路径的点处。图8示出在减速阶段的结束时存在于第一LINAC 242a中的清除间隙250，和在加速阶段的开始时也存在于第一LINAC 242a中的清除间隙252，以及同时存在于波荡器244中的另一清除间隙254。对处于加速阶段的清除间隙的表示可被理解成是指，使周围电子聚束中的至少一个处于加速阶段的清除间隙；且相似地，对处于减速阶段的清除间隙的表示可被理解成是指，使周围电子聚束中的至少一个处于减速阶段的清除间隙。

[0192] 图9至图11示出在稍后时间点位于电子聚束路径257上的它们的相应同时位置处的清除间隙252、254中的每个。可看到，每当清除间隙之一252穿过LINAC 242a、242b之一时，则清除间隙中的另一个254就同时存在于该LINAC中。

[0193] 在如下条件下提供了用来提供图8至图11(未按比例绘制)所图示的清除间隙的协调的清除间隙序列：即，若在包括波荡器244的束路径247中存在有点Z(例如，如针对一种情况在图8中所指示的)从而使得实质上满足以下条件：

[0194] ZK＝BC

[0195] DE＝LM

[0196] FG＝NO

[0197] HZ＝PQ

[0198] 并且若以实质上等于每AZ/c有一个清除间隙的规则速率来供应清除间隙的情况下(其中c是沿着聚束路径的电子聚束的平均速度)，且其中：

[0199] A是供所述电子聚束在其加速阶段中第一次穿过第一LINAC 242a的、通往第一LINAC 242a的入口；

[0200] B是供所述电子聚束在其加速阶段中第一次穿过第一LINAC 242a的、第一LINAC 242a的出口；

[0201] C是供所述电子聚束在其加速阶段中第一次穿过第二LINAC 242b的、通往第二LINAC 242b的入口；

[0202] D是供所述电子聚束在其加速阶段中第一次穿过第二LINAC 242b的、第二LINAC 242a的出口；

[0203] E是供所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过第一LINAC 242a的、通往第一LINAC 242a的入口；

[0204] F是供所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过第一LINAC 242a的、第一LINAC 242a的出口；

[0205] G是供所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过第二LINAC 242b的、通往第二LINAC 242b的入口；

[0206] H是供所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过第二LINAC 242b的、第二LINAC 242a的出口；

[0207] I是通往波荡器的入口；

[0208] J是波荡器的出口；

[0209] K是供所述电子聚束在其减速阶段中第一次穿过第一LINAC 242b的、通往第二LINAC 242b的入口；

[0210] L是供所述电子聚束在其减速阶段中第一次穿过第一LINAC 242b的、第二LINAC 242b的出口；

[0211] M是供所述电子聚束在其减速阶段中第一次穿过第一LINAC 242a的、通往第一LINAC 242a的入口；

[0212] N是供所述电子聚束在其减速阶段中第一次穿过第一LINAC 242a的、第一LINAC 242a的出口；

[0213] O是供所述电子聚束在其减速阶段中第二次穿过第二LINAC 242b的、通往第二LINAC 242b的入口；

[0214] P是供所述电子聚束在其减速阶段中第二次穿过第二LINAC 242a的、第二LINAC 242b的出口；

[0215] Q是供所述电子聚束在其减速阶段中第二次穿过第一LINAC 242a的、通往第一LINAC 242a的入口；

[0216] R是供所述电子聚束在其加速阶段中第二次穿过第一LINAC 242a的、第一LINAC 242a的出口；

[0217] 且ZK是沿着电子聚束路径的介于点Z与K之间的距离，BC是沿着电子聚束路径的介于点B与C之间的距离，等等。

[0218] 在此情况下，路径等式(例如，ZK＝BC)可意思为：电子聚束从Z至K的行进时间与从B至C的行进时间在约+/-ΔL/4的准确度内匹配，其中ΔL是清除间隙持续时间。在此准确度内，优值(加速梯度与此偏差的标称或名义持续时间相距的偏差)比在未经协调的清除间隙的情况下小约10倍，这在间隙持续时间小于500ns的情况下则在此实施例中是足够的。同时，路径长度应是准确的以将加速聚束与减速聚束的相位差保持为约180度。在替代实施例中，条件相同，但以较高速率供应清除间隙，其中间隙的重复率实质上等于每AZ/nc一个间隙，其中c是电子聚束沿着聚束路径的平均速度，且其中n是整数。

[0219] 如果精确地遵照先前段中所阐明的用于提供根据第一操作模式的清除间隙的协调的条件，则实际上在经受实际部件的公差和变化的影响的情况下，在加速阶段和减速阶段中匹配清除间隙被协调，从而使得所述清除间隙的先前(和之后的)电子聚束在它们穿过LINAC期间相对于射频场呈精确地180度异相，因而最小化LINAC的射频空腔中的电场梯度的变化且维持LINAC的最佳能量恢复操作。

[0220] 如果条件偏离，则在加速阶段及减速阶段中匹配清除间隙可造成所述清除间隙的先前(和之后的)电子聚束从精确180度异相而移位，但该情形相比于在清除间隙根本未经协调的情况而言仍可提供LINAC的射频空腔中的电场梯度的变化的减少。

[0221] 点A至R和Z仅被示出于图8上且未被示出于图9至图16上，但应理解，那些点在图9至16上处于与在图8上所示出的位置相同的位置。

[0222] 在图12至图16中示意性地图示的第二操作模式中，以比针对图8至图11中所图示的第一操作模式的重复率更高的重复率来提供清除间隙，且八个或九个清除间隙在任一时间沿着介于A与J之间的点之间的电子聚束路径而存在于设备240中。

[0223] 为了清楚起见，图12至图15示出仅一对清除间隙260、262的进程，其中另一清除间隙264与图14中的序列接合。可看到，如同第一操作模式，每当清除间隙之一260穿过LINAC 242a、242b之一时，则清除间隙中的另一个262或264就同时存在于该LINAC中。上述情况也适用于沿着根据第二操作模式的电子聚束路径而同时存在的其它对清除间隙(为了清楚起见，在图12至图15中未示出)。图16示出针对第二操作模式在某一时刻沿着电子聚束路径而同时存在的所有九个清除间隙。

[0224] 在如下条件下提供了用以提供在图12至图16中所图示的根据第二操作模式的对于清除间隙的协调的清除间隙序列：即，若在包括波荡器244的束路径247中存在点Z从而使得实质上满足以下条件：

[0225] AC＝CE＝EG＝GZ＝ZK＝KM＝MO＝OQ

[0226] 并且若以实质上等于AC/c的规则速率来供应清除间隙。在一些情况下也可以是BC＝NO和DE＝PQ。在此情况下，路径等式(例如，AC＝CE)可意思为：电子聚束从A至C的行进时间与从C至E的行进时间是在约+/-ΔL/4的准确度内匹配，其中ΔL是清除间隙持续时间。在替代实施例中，条件相同，但以较高速率供应清除间隙，其中间隙的重复率是实质上等于每AC/nc一个间隙的速率，其中c是电子聚束沿着聚束路径的平均速度，且其中n是整数。

[0227] 正如针对第一操作模式的情况一样，如果精确地遵照先前段中所阐明的用以提供根据第二操作模式的清除间隙的协调的条件，则实际上在经受实际部件的公差和变化的影响的情况下，在加速及减速阶段中的匹配清除间隙被协调从而使得先前(和之后的)电子聚束在它们穿过LINAC期间相对于射频场呈精确地180度异相，因而最小化了LINAC的射频空腔中的电场梯度的变化并且维持了LINAC的最佳能量恢复操作。

[0228] 如果条件偏离，则在加速阶段及减速阶段中的匹配清除间隙可造成所述清除间隙的先前(和之后的)电子聚束从精确180度异相而移位，但该情形相比于清除间隙根本未经协调的情况而言仍可提供LINAC的射频空腔中的电场梯度的变化的减少。

[0229] 图17及图18中示意性地图示了第三操作模式，其示出清除间隙270、272、274、276、278的进程。经填充的圆圈指示了存在于加速聚束之间的清除间隙，空白圆圈指示了存在于减速聚束之间的清除间隙，且阴影线圆圈指示了存在于既不加速也不减速的聚束之间的清除间隙。

[0230] 在如下条件下提供了用以提供在图17及图18中所图示的根据第三操作模式的清除间隙的协调的清除间隙序列：即，若在包括波荡器244的束路径247中存在点Z从而使得实质上满足以下条件：

[0231] AC＝EG＝ZK＝MO；和

[0232] CE＝GZ＝KM-OQ

[0233] 并且聚束重复率是每AE/c有一个聚束，其中c是电子聚束的平均速度。在此情况下，针对两个路径的路径等式(例如，AC＝EG)意思可以是：用于所述路径之一(例如，A至C)的电子聚束的行进时间与所述路径中的(例如)另一个路径的电子聚束的行进时间在约+/-ΔL/4的准确度内相同，其中ΔL是清除间隙持续时间。在替代实施例中，条件相同，但以较高速率供应清除间隙，其中间隙的重复率是实质上等于每AC/nc个有一个间隙的速率，其中c是电子聚束沿着聚束路径的平均速度，且其中n是整数。

[0234] 每个所描述的操作模式能够(例如)通过使清除间隙的重复率加倍、增至三倍、或乘以任何其它合适整数而延展至在自由电子激光器辐射源内行进的较高数目的聚束。还有，包括波荡器的回路可包含一个以上聚束(如之前所描述)，但随后所述回路的长度(从第二LINAC开始穿过波荡器而再次至第二LINAC的开始来测量)应比在所描述情况中的回路的长度长N倍，其中N是整数。

[0235] 第一操作模式、第二操作模式和第三操作模式中的每个提供在第一LINAC和第二LINAC的LINAC模块内的清除间隙交叠的所需图案。它们之间的差异在于清除间隙的重复率，且因而在于同时存在于设备的能量恢复LINAC中的清除间隙的数目。

[0236] 在针对不同的清除间隙重复率的离子稳定度的调查之后，已发现，在能够足够充分地补偿响应于交替负荷的所述注入器241的升压器部件的加速梯度变化的情况下，较低重复率能够是有益的。从观测能够理解到的益处在于：在具有相同占空比及清除间隙的较低重复率的情况下，离子必须清除束的漂移时间会增加。

[0237] 应理解，在替代实施例中可能存在提供在图7的设备的能量恢复LINAC中在加速和减速阶段中的清除间隙的同时存在的其它清除间隙序列。然而，关于图8至图18所描述的操作模式的清除间隙序列具有比至少一些其它合适清除间隙序列更低的重复率。其它序列(具有在包括波荡器244的回路中行进的较高数目的聚束)是可能的，但可并非最佳。

[0238] 已阐明用于上文关于图8至图16所描述的操作模式的条件。其它操作参数(例如，电子聚束的长度和重复频率、电子聚束的能量、清除间隙的长度)可根据那些条件而变化。

[0239] 在根据图7和图8至图18的一个实施例中的操作模式中，平均束电流是数十毫安，且波荡器处的束能量是数百MeV。电子聚束的重复率是数百MHz，且在由波荡器发射的EUV辐射束中递送了数十kW功率。所述LINAC在这些实施例中提供大约5MV/m至10MV/m的加速度，其中所需最终能量是约1GeV，这导致大约100至200m的加速长度，继而导致大约200至400m的加速加减速长度。连接LINAC和波荡器的弧的长度是由最小弯曲半径(约10m，其受到相干同步加速器辐射损耗的限制)而限定的，因而，总弯曲长度是约100至200m。具有额外注入器长度的波荡器长度也是约100m。因而，电子聚束路径的长度因此是大约800m，且在此情况下的最佳清除间隙重复周期是大约1μs(例如，1.3μs)，这对应于具有在系统中行进的三个清除间隙的情况(2*c*T＝800m)。因而在此情况下最佳清除间隙重复率是大约1MHz，这是因为其以给定占空比提供了最长清除间隙，以及至束图案持续时间的至少10％的清除间隙占空比(例如，清除间隙的长度在此情况下是清除间隙重复周期的至少10％)，其对应于每个清除间隙的大约100ns最小值的长度。发现了具有重复率约1MHz的占空比(5％至25％)最有效率地导致由离子运动稳定度仿真而从电子束进行离子移除。

[0240] 已对图7的设备执行仿真，其中提供了清除间隙但清除间隙未经协调从而使得在它们的加速及减速阶段中的清除间隙在它们穿过LINAC期间并不交叠(例如，使得并不根据关于图8至图18所描述的操作模式来提供清除间隙)。这些非匹配清除间隙的存在导致LINAC模块中的电场梯度的变化。发现了，从关于EUV波长变化的规格(针对1MHz的清除间隙重复频率，是大约100ns的清除间隙的长度、大约20mA的束电流，及LINAC的超导射频空腔中的大约10MV/m的电场梯度)，可接受LINAC模块中的全梯度的高达大约5x10-3的相对r.m.s.振幅变化。

[0241] 应注意，在一些实施例中，存在着与电子源相关联且被称作注入器的升压器的另一LINAC(将电子聚束能量带入至约10MeV且仅一个束从电子源穿过的加速器)。在该另外的LINAC中不能平衡所述电子束，这是因为所述另外LINAC用于电子聚束在注入至回路内之前的加速。施加清除间隙将导致显著的梯度变化，所述显著的梯度变化不能由现有技术的RF 放大器来补偿。针对这些情况的变化预算是严格的：由于在束线的分散段中的升压器之后滤出不希望的电子而造成的约10-4的相对能量变化。通常，这种滤光的能量接受度是约1％，且电子束需要用以穿过所述设备的准直器的余量，并且在标称或名义情况下不会损耗过多电子。因而，所选择的清除间隙图案取决于升压器中的梯度变化、以及取决于向若干束共同传播处的能量恢复LINAC的部分提供零电流矩的需要。

[0242] 图19是针对图7的实施例的LINAC模块的作为时间的函数的LINAC模块梯度的相对r.m.s振幅变化的曲线图，其中在大约8ns之后将非匹配清除间隙引入至LINAC模块，间隙重复率是1MHz。可看到，对于具有等于清除间隙重复周期10％的长度的清除间隙，LINAC模块梯度的相对r.m.s.振幅变化保持在大约5x10-4的可接受等级内。然而，对于相对于清除间隙重复周期的较长清除间隙(20％或30％的间隙)，可看到，电场梯度的变化变得不可接受地高，而且其与相对于间隙重复周期的间隙大小是大约线性地成比例的。

[0243] 尽管从图17能够理解到，甚至非匹配清除间隙可在一些特定情况下在若清除间隙长度相对于清除间隙重复周期保持足够短的情况下提供可接受的性能，但使用提供LINAC中的清除间隙的匹配的清除间隙序列(诸如，参看图8至图16所描述的那些清除间隙序列)能够提供减少的LINAC电场梯度变化，允许使用更长清除间隙，且能够提供可接受的性能等级，而不管其它操作参数的可能变化。

[0244] 实际上，电子聚束序列中的清除间隙也能够提供在电子束路径的其它部分处以及在波荡器中(例如，在所述路径的其中所述电子束相比于在其它部分中更多地聚焦的部分中)的离子的清除。电子束更多地聚焦且可发生离子清除的路径的这些部分，在一些情况下包括路径的实质上笔直的段，例如，LINAC、一个弯之前或之后的匹配段、以及波荡器中的一个或更多个。束通常由于分散而在弯曲段中并不如此聚焦，且如此聚焦可导致由于弯曲辐射引起的属性的劣化。

[0245] 可在FEL的波荡器24的输入处规定多种参数以便实现理想的转换效率和所产生EUV辐射的功率。电子聚束的峰值电流可以是500A的量级。平均电流可以是数十毫安的量级，诸如，30mA。电子束的横向发射度可被限于十分之一mm*mRad的量级，诸如例如小于0.6mm*mRad。电子束的纵向发射度可限于数十KeV*ps的量级，诸如例如小于100KeV*pS。

[0246] 可在波荡器24的输出处规定多个参数以便进一步限定转换效率和所产生EUV辐射的功率。这些波荡器输出参数也可被指定以支持从能量恢复线性加速器(LINAC)中的所使用电子聚束的能量恢复。电子束的横向发射度生长可限于波荡器24的全长内，以便维持波荡器中的理想增益长度。电子束的横向发射度生长可限于十分之一mm*mRad的量级，诸如例如，限于0.1mm*mRad。

[0247] 可在电子聚束被减速且被引导朝向束收集器26时限制电子束的横向发射度和纵向发射度，以便约束在接近束收集器时潜在损害性的电子损耗的数目。电子束的横向发射度可限于一个mm*mRad的量级，诸如例如1mm*mRad。电子束的峰至峰纵向发射度可被限于5％的量级。在波荡器24与束收集器26之间发生的任何额外散射所产生的发射度生长可被限于0.1mm*mRad至1mm*mRad量级的范围以便进一步约束任何相关联的电子损耗。

[0248] 在超高真空条件下操作已知的自由电子激光器。例如，可在大约1nTorr的残余压力下操作自由电子激光器。然而，残余气体在操作期间仍存在于电子束路径中。大部分残余气体是由氢构成。如上文进一步所解释，在FEL的操作期间，经加速的电子与残余氢气碰撞，而产生正离子。由经加速电子发射的同步加速器辐射也与残余氢气相互作用，从而导致另外正离子的产生。在不具有任何减轻努力的情况下，产生于电子束路径中的正离子的数目增加，且正离子电荷在大约10秒内与电子束电荷匹配。当正离子电荷与电子束电荷匹配时，则存在着由于下文所描述的效应的电子束发射度的很大增加。

[0249] 大多数正离子产生于电子束的中心附近。一旦产生，则正离子就由于与电子束的电磁相互作用而被迫使朝向电子束轴线行进。由正离子经历的力与介于正离子与电子束轴线之间的距离成比例。此比例性导致正离子围绕电子束轴线振荡。在具有接近均一电荷和/或发射度的规则电子聚束的集合中，正离子振荡是均一的且在围绕所述束轴线的小直径内发生。即，离子在电子束的静电电位内“被捕获”而振荡，而不具有振荡振幅或速度的任何显著改变。

[0250] 形成并且环绕电子束的振荡正离子的云将变更所述电子的动量。电子将由于与周围正离子的静电相互作用而被迫使朝向电子束轴线行进。由电子经历的动量的改变导致了电子束发射度的改变。

[0251] 电子束发射度可增加非常大从而使得FEL转换效率下降至零，这是因为电子束太扩散而不能在波荡器24(参见图3)中形成相干微聚束。电子束发射度的增加也可引起由于电子偏离预期束路径而造成的在FEL中相当大数目个电子损耗。在此情况下，能量恢复LINAC 22不能操作，这是因为太少电子到达LINAC的能量恢复段。

[0252] 正离子的浓度应比电子的浓度小大约4个或更多个量级，以便限制电子束发射度的劣化。为了实现电子束发射度劣化的此限制，应在大约1毫秒内从电子束移除所产生的距离子。

[0253] 可单独或以各种组合方式使用用以从电子束移除正离子的若干策略。一个策略涉及将离子提取电极置放于正离子积聚的部位中。离子提取电极提供迫使正离子离开电子束的电场。离子提取电极在移除重离子(例如，质荷比大于10的离子)时特别有效。如上文所提及的另一策略涉及引入允许正离子漂移出电子束的离子清除间隙。

[0254] 从电子束路径移除正离子的一个方法涉及引入诸如电荷和/或发射度的电子聚束属性的快速变化。可针对具有和不具有清除间隙的电子束引入这种变化。施加至具有清除间隙的电子束的这种变化相比于仅实践清除间隙而言可减少稳态离子浓度两个或更多个数量级。变更电子聚束的电荷和/或发射度可造成LINAC 22的能量恢复段中的加速梯度的不希望变化。电子聚束的电荷和/或发射度可在预定范围内变化以避免对LINAC的操作的有害影响。限定聚束电荷和/或发射度的变化的函数可被选择成：使得由每聚束串列(train)电子束所递送的平均电荷(平均发射度)保持恒定，或可允许所述平均电荷与，名义值或标称值偏离至多10％，视情况从标称值偏离至多1％。具有在电子束电荷和/或发射度的大约1％与10％之间的变化的这种函数可提供足够的正离子移除，而不会消极地影响LINAC 22的能量恢复段的操作。变化可以是电子束电荷和/或发射度的标称值的峰至峰变化。电子聚束的电荷及发射度可耦合，即，增加(减少)聚束电荷1％可增加(减少)聚束发射度1％。

[0255] 引入电子聚束属性的快速变化以从电子束移除正离子的方法可通过考虑不具有任何离子清除间隙的聚束式电子束来理解。横向电子聚束电荷分布可被近似成以电子束轴线为中心的高斯分布。因此，横向平面中的电子束的大小可被描述成此高斯分布(σ)的宽度。将在电子束大小的双西格玛内产生大部分正离子。在电子束的双西格玛区域内，作用于正离子的电子聚束的影响可被线性化。即，由正离子由于电子聚束而经历的力或速度改变是与正离子与电子束轴线相距的距离成比例的：

[0256]

[0257] 其中：

[0258] γp-经典质子半径；

[0259] -离子质量(以原子为单位)对离子电荷的比率；

[0260] c-光速；

[0261] σx，y-在x(或y)方向上的电子束大小(高斯横向束形状)；

[0262] Nb-电子聚束中的电子的数目；

[0263] β-电子聚束的速度对光速的比率；

[0264] (x，y)-离子相对于电子束轴线的x(或y)坐标。

[0265] 在由共享实质上相同属性的规则电子聚束构成的电子束的情况下，可由以下矩阵描述电子束内的正离子的振荡：

[0266]

[0267] 其中：

[0268] N-电子聚束的数目；

[0269] tb-离子可在双电子聚束的到达之间漂移的时间

[0270] 在早先描述的典型EUV FEL条件下的矩阵[A]的迹的模小于2。此结果意思是离子被有效地“捕获于”电子束内。即，在任意数目的规则电子聚束已穿过正离子之后，正离子的速度、振荡振幅都不会无限地增加。

[0271] 图20是图示不规则电子聚束450对电子束路径440中的正离子430的轨迹的影响的视图。引入电子聚束电荷和/或发射度的快速变化产生了一组不规则电子聚束450。每个电子聚束感应出作用于所述正离子的不同力。作用于正离子的不同感应力造成围绕电子束轴线440的非均一振荡430。

[0272] 由不规则电子聚束450对正离子施加的不同力能够增加正离子的振荡430的振幅，从而使得正离子射出电子束路径440。正离子振荡振幅D可增加非常多，从而使得正离子碰撞FEL的束管壁且重组以形成和产生中性或不带电物质，可随后从FEL经由超高真空泵来移除所述中性物质。正离子振荡振幅D可足够地增加，从而使得即使当大数目的正离子存在于FEL中时在电子束路径440中实质上并不存在正离子。

[0273] 由电子聚束变化进行正离子的移除可经由离子清除间隙的引入而被显著地加速。在典型FEL条件(束电流数十mA、束大小0.1至1mm、离子质荷比是1至30、清除间隙是约
0.1us、清除间隙重复率是约1MHz)中，离子围绕电子束的中心轴线以在0.1至10MHz的范围内的频率振荡。通过在相同频率范围内引入用于电荷和/或发射度的束调制函数，则有可能驱使离子发生谐振且因而将离子振荡振幅快速地增加至束管的范围(＜10ms)。通过从电子束路径移除正离子，减轻了电子束的发射度生长。正离子移除的这种方法可维持可接受的FEL转换效率，而同时避免对LINAC 22的操作的任何有害影响。图23及图24中给出最佳调制函数的示例。图25中给出次佳调制函数的示例。图23包含正弦调制函数，它经历了在采取
10％的振荡周期的清除间隙期间相位从0至2π的随机跳跃，因而在傅立叶光频中，将存在从零至十倍基频(在此示例中基频是约1MHz)的频率，这有效地驱使具有相同本征频率范围的离子发生谐振且因而移除所述离子。

[0274] 图21是电子注入器的实施例的示意性图示。所述注入器包括驱动激光器310、阴极340和电子升压器390。阴极340在电子枪腔室350内部。电子枪腔室350被布置用以从辐射源
300接收辐射束420。辐射源300可例如包括发射激光束400的驱动激光器310。驱动激光器可包括种子激光器和光学放大器(未示出)。激光束420被引导至电子枪腔室350内且入射于阴极340上。在图21中所示出的实施例中，激光光束420被反射镜(未示出)反射使得其入射于阴极340上。

[0275] 阴极340被保持处于高电压。例如，阴极340可被保持处于大约数百千伏特的电压。阴极340可通过使用可形成电子枪腔室350的部分或可与电子枪腔室分离的电压源而被保持处于高电压。激光束420中的光子被阴极340吸收且激励阴极中的电子。阴极340中的一些电子被激励至足够高能态，使得所述电子从阴极发射。阴极340的高电压为负，且因而用以加速从阴极发射的电子远离阴极，由此形成电子束。

[0276] 激光束400是脉冲式激光束。从阴极340以与激光束420的脉冲对应的聚束形式发射电子。因此，电子束包括一系列电子聚束360。激光器310可例如是皮秒激光器，且因而，激光束中的脉冲可具有大约数皮秒的持续时间。阴极340的电压可以是DC电压或AC电压。在阴极340的电压是AC电压的实施例中，阴极电压的频率和相位可与激光束400的脉冲匹配，从而使得激光束的脉冲与阴极的电压中的峰值重合。激光束400的脉冲可与电子升压器390中的加速场匹配，使得电子聚束360在加速场用以使电子聚束加速时到达电子升压器。类似地，也可使激光束脉冲400与LINAC22的加速场同步。

[0277] 在所述激光束420入射于阴极340上之前，驱动激光器310将脉冲式激光束发送通过快速调制单元320和间隙引入单元330。控制单元380被用来调整驱动激光器310的持续时间和定时。控制单元380也用来控制快速调制单元320和间隙引入单元330。控制回路存在于控制单元380和能量恢复LINAC 22以及升压器390之间，所述控制回路补偿LINAC中的加速梯度的变更。如果使用已知函数来调制电子聚束，则前馈回路可存在于控制单元380与LINAC 22之间。如果将要经由所述驱动激光器310的噪声放大来实施电子聚束调制，则快速调制单元和驱动激光器可被组合以形成单一单元。

[0278] 从阴极340发射的电子束被电子升压器390加速。电子升压器390用以使电子聚束沿着束路径且朝向能量恢复LINAC 22加速，所述能量恢复LINAC 22使电子聚束进一步加速至相对论速度。电子升压器390可例如使电子聚束360加速至超过大约5MeV的能量。在一些实施例中，电子升压器390可使电子聚束360加速至超过大约10MeV的能量。在一些实施例中，电子升压器390可使电子聚束360加速至高达大约20MeV的能量。

[0279] 电子升压器390可类似于能量恢复LINAC 22，且可例如包括多个射频空腔和一个或更多个射频电源。射频电源可操作以控制束路径中的电磁场。随着电子聚束360在所述空腔之间穿过，受到射频电源控制的电磁场造成每个电子聚束加速。空腔可以是超导射频空腔。替代地，空腔可以是通常导电的(即，不超导)，且可由例如铜形成。

[0280] 如上文所描述，入射于阴极340上的激光束420的每个脉冲造成对应电子聚束360从阴极340发射。电子束E中的每个电子聚束360被电子升压器390加速并且由能量恢复LINAC 22加速。经加速的电子聚束360传递至波荡器内，在波荡器内所述经加速的电子聚束360激发辐射的发射以形成辐射束。辐射束是脉冲式辐射束，其中波荡器中的每个电子聚束
360导致辐射束中的辐射脉冲的发射。因此，对于入射于阴极340上的激光束420中的每个脉冲，在电子束中存在对应的电子聚束360且在从自由电子激光器FEL发射的辐射束中存在对应脉冲。

[0281] 存在可变化电子聚束的电荷和/或发射度的多种方式以便从电子束路径移除正离子。本发明的一个实施例涉及变更所述驱动激光器束的激光脉冲的能量。

[0282] 可经过与驱动激光器310相关联的噪声(例如，散粒噪声)的放大而变更由驱动激光器310发射的脉冲的能量。例如，与驱动激光器310的种子激光器相关联的噪声可被施加至用以放大激光脉冲的光学放大器。这将引入由光学放大器提供的放大的变化，由此造成提供至阴极340的激光脉冲的功率的脉冲至脉冲变化。噪声放大导致产生于注入器处的电子聚束电荷的脉冲至脉冲变化。即，由于经过所述放大的散粒噪声效应的每个脉冲中的光子的不同数目而引起的在每个聚束中从阴极340发射的不同电子量。为了移除具有在σ＜100um的电子束中的具有M/Z＜10的离子(M/Z是以原子为单位的离子的质量对其电荷的比率，σ是电子束大小(高斯))，则高频(＞10MHz)调制是最佳的。

[0283] 可使用快速调制单元320来变更由驱动激光器310产生的激光脉冲的能量。快速调制单元320可例如包括普克尔斯盒。普克尔斯盒连同偏振器一起可用来阻挡光，所阻挡的光的量是由跨越普克尔斯盒的电压来确定的。因此，跨越普克尔斯盒的电压的调制可用来在由驱动激光器310发射的脉冲入射于阴极340上之前调制所述脉冲的能量。驱动激光器310的能量脉冲的调制将会引起由注入器中的阴极340所产生的聚束电荷的调制。对于在σ＜1mm的电子束中的离子M/Z＜100，中等频率调制(0.1至10MHz)是有效率的。

[0284] 本发明的另一替代实施例包括了在由驱动激光器310所产生的脉冲入射于阴极340上之前诱发所述脉冲的波前的变化。可使用利用高模式拍频(beating)而操作的空腔放大普克尔斯盒来实现由驱动激光器产生的脉冲的波前的变化。变化到达阴极的驱动激光脉冲的波前会导致阴极340的经照射区域的轮廓改变。改变阴极340的经照射区域会造成所产生电子聚束的空间电荷支配的发射度的改变。

[0285] 本发明的又一替代实施例是由诱发阴极340的温度变化以施加所产生电子聚束的发射度的变化构成。变化介于脉冲之间的阴极温度会改变起始电子热能以产生在起始电子聚束发射度中的变化。与驱动激光器310不同的激光器也可入射于阴极上，且可被用来以随机或经调制方式改变所述阴极的温度。第二激光器可以是IR激光器，因此用以防止由光效应引起的电子发射。当阴极温度针对每个电子聚束而不同时，则每个电子聚束将具有不同起始发射度。

[0286] 图22是示出由驱动激光器产生的一组激光脉冲400在其行进经过图21所描绘的快速调制单元410和间隙引入单元420时的能量改变的示例性曲线图。图23及图24是电荷调制函数的示例性示例，它们对于在典型FEL条件(包含了在0.1至10MHz的范围内的所有频率与足够功率且保留每聚束串列的平均电荷)下的离子移除是最佳的。图23是在清除间隙期间的相位调制电荷(在一个聚束串列中的一个或整数个振荡周期拟合)、振荡跳跃[从0至2π]的相位的示例。图24是在清除间隙期间的振幅调制电荷(在一个聚束串列中的一个或整数个振荡周期拟合)、调制(在0至10％内)跳跃的振幅的示例。图25是仅针对有限数目的情况(M/Z＜10且σ＜0.1mm)而言有效率的高频调制(基于脉冲至脉冲)的示例。

[0287] 可使快速调制单元与间隙引入单元分离，这是因为每个单元在非常不同频率及振幅的情况下操作。

[0288] 电子聚束电荷和/或发射度的如上文所描述的相位和/或振幅的类噪声变化将增加离子清除间隙在从电子束路径移除正离子时的效率，而同时确保与LINAC/s相关联的加速梯度和电流负载的仅很小失真。相比于每个聚束相似且具有所施加的清除间隙的束的情况，稳态浓度的减少是至少两个数量级。

[0289] 使用控制单元而操作的前馈回路可被用来补偿可在LINAC中由于类函数的经调制的电子聚束电荷和/或发射度变化而发生的任何电流负载和加速梯度变化。

[0290] 调制单元320连同控制单元380一起可被认为是离子移除设备的示例，这是因为这些单元组合地施加对电子聚束的电荷或发射度的变化(这从束路径移除离子)。在变化被施加至驱动激光器310以改变从驱动激光器所输出的脉冲的电荷或发射度的实施例中，所述驱动激光器连同调制单元380一起可被认为是离子移除设备的示例。

[0291] 如早先所提及，这种正离子移除方法可单独使用，或与其它离子移除方法相结合而使用。其它正离子移除方法包括(但不限于)使用离子清除间隙和/或使用离子提取电极。使用电子聚束属性的快速变化以实质上从电子束移除正离子的方法可允许FEL的操作产生EUV辐射(在若其它方法不足以进行此操作的情况下)。

[0292] 随着电子聚束穿过FEL，它们在可设置的离子提取电极内诱发电磁尾流场。这些电磁尾流场的产生构成了电子束能量的损耗且减少了波荡器24处的电子聚束的亮度。电子聚束属性的快速变化可减少当组合使用时实质上从电子束移除正离子所需的离子提取电极的数目。具有存在于FEL系统中的减少数目的离子提取电极意思是将存在由电子聚束经历的较少电磁“尾流场”损耗，这将改善FEL的转换效率。

[0293] 使用变化的电子聚束属性的技术也可简化FEL LINAC系统的试运行。这是因为从电子束进行的正离子的移除可根除掉重新调节LINAC的元件以补偿由正离子造成的前述电子束聚焦效应的需要。电子束属性的快速变化也可减少FEL的真空要求，这是因为可以更加容易地从电子束移除较多正离子。例如，可减少所需的真空泵的数目和/或施加至FEL的内壁的气体吸收涂层的量。

[0294] 尽管离子提取电极可诱发如上文所提及的电磁尾流场，但仍可有利的是使用离子提取电极以便提供从FEL进行的离子的有效率提取。在典型的布置中，电极被设置于电子束传播的束管的相对侧上。跨越所述电极施加电压差，且电压差产生在所述电极之间延伸且横向于电子传播的方向的电场。产生于电场附近的正离子被朝向提取电极的阴极而吸引。离子从阴极或从束管的壁接收电子且形成中性分子。由真空泵从束管提取中性分子。

[0295] FEL的电子束自身可提供纵向电位，纵向电位将离子从它们产生的位置朝向提取电极推动。由此电位(其可被称作有效束电位)进行的正离子的加速将取决于正离子的质量。重离子(例如，具有大于10的原子质量)与较轻离子相比将被较不快速地加速。在电子束改变方向的自由电子激光器的一些部件(诸如，操控单元23、25(参见图3))中，有效束电位可相当大。这可造成离子足够快速地移动至提取电极，使得它们并不造成由所述自由电子激光器发射的EUV辐射束的显著劣化。可(例如)在1ms内从电子束路径提取所述离子。然而，在自由电子激光器的其它部件中(特别是在电子束以直线方式传播处)，有效束电位可相对小，且结果离子可不被足够快速地提取以避免EUV辐射束的劣化。波荡器24是这种位置的示例。尽管电子束的横向尺寸可随着电子束沿着波荡器24传播而改变，但X尺寸与Y尺寸的总和保持相对一致，且因此发生平坦的纵向电位。因此，在波荡器模块内存在极小或不存在有效束电位。

[0296] 在例如FEL的波荡器24的模块内提供提取电极可以是不切实际的。波荡器24可例如包括长度是大约2m的、且在内部被提供有具有1cm直径的束管的多个模块。在这种波荡器模块内提供提取电极可能难以实现，且存在所述提取电极将会折中束管的内部表面的平滑度的风险。此外，在波荡器模块内可不存在足够空间以提供开口用于连接至真空泵来用于提取形成于提取电极附近的分子。出于这些原因，提取电极可被设置于波荡器模块之间而非在波荡器模块内。

[0297] 然而，朝向波荡器模块的中心而产生的离子可花费相当多的时间以行进至位于波荡器模块的一个末端处的提取电极。例如，离子可花费10ms或更多时间以行进至提取电极。这是不理想的，因为正离子在电子束路径中的积聚将具有对电子束的发射度的有害影响，这继而将具有对由FEL发射的EUV辐射束的有害影响。可需要在已产生正离子之后在1ms内提取正离子。

[0298] 图26示意性地图示解决以上问题的本发明的实施例，所述图26示出RF电磁波注入设备。射频(RF)电磁波发射器500经由波导502而被连接至形成自由电子激光器FEL的部分的束管504。RF发射器500和波导502可例如被设置于波荡器的模块之间，或可被设置于任何其它合适部位处。耦合天线506(其也可被称作谐振腔室)被设置在波导502与束管504会合的部位处。进一步沿着束管504设置提取电极508。例如，提取电极可位于波荡器模块24的与耦合天线506相对的侧上。并未描绘波荡器模块24，但波荡器模块24位于所标注的间隙中。

[0299] 在实施例中，从RF发射器500发射的RF电磁波沿着波导502传播且传播至耦合天线506内，但并不沿着束管504传播。替代地，由RF电磁波产生的渐消型波或消逝波延伸至束管
504内。渐消型波提供具有沿着束路径504延伸的梯度的电场。正离子经历由于电场引起的电位梯度，且将沿着该电位梯度行进。

[0300] 渐消型电磁波延伸至波荡器模块24内且提供将正离子推出波荡器模块外的电位。离子被推动朝向提取电极508，提取电极508随后从束路径移除离子。由渐消型电磁波提供的电位可足够强从而使得在1ms或小于1毫秒内从束路径移除离子。

[0301] 由渐消型电磁波所提供的电位Uw在所述受引导的RF电磁波与束管504会合的点处最大。在所图示实施例中，此点处于耦合天线506处。电位以Uw/λw的平均梯度下降，其中λw是束管504中的渐消型电磁波的波长。电位的梯度可例如是0.1至10V/m(这将取决于离子的电荷和电磁波的功率)的区域中。离子沿循电位的梯度，且加速度取决于离子的荷质比。可例如在大约1ms或更少时间内提取离子。

[0302] 在实施例中，可在TE模式中，即具有与电子束路径的轴线垂直的电场(电子束路径由图26中的虚线所指示)的情况下连续施加渐消型电磁波。在这种情况下，电子束与渐消型电磁波的磁场的相互相用是零(它们彼此平行)。由渐消型电磁波的电场造成的电子能量/动量改变是10eV的量级。这具有对电子束的可忽略影响，且具有对从FEL所发射的EUV辐射束的可忽略影响。

[0303] 在替代实施例中，可在TM模式中，即具有与电子束路径的轴线垂直的磁场的情况下连续施加渐消型电磁波。在这种情况下，由电场造成的电子的能量/动量改变可以是大约100KeV。磁场的影响可忽略。

[0304] 在实施例中，RF发射器500可在脉冲式模式中操作，其中RF发射器仅在离子清除间隙期间操作。在此种情况下，电子束完全不受渐消型电磁波影响，这是因为当电子束沿着束管504行进时不存在渐消型电磁波。

[0305] 在实施例中，可需要提供沿着束管504延伸达大约2m(这可对应于波荡器模块的长度)的渐消型波。可需要提供0.1V/m或更多的电位梯度。束管可例如具有大约5mm的半径。根据在此示例中的圆形波导公式，电磁波的截止频率是17.58GHz。这对应于2cm的波长。

[0306] 以下公式可用来确定应由RF发射器500提供的电磁波的频率：

[0307]

[0308] 其中f是截止频率，λ是对应于截止频率的波长，且λw是渐消型波的所需波长(在此示例中是2m)。在使用此方程式的情况下，可看到，低于17.58GHz截止频率的是大约8.8MHz的频率将提供所需渐消型波。

[0309] 图27是示出延伸至长度2m的具有5mm半径的束管内的渐消型波的场强度如何针对RF波的不同频率而变化的曲线图。束管的截止频率是17.58GHz。所述曲线图的左下角中所描绘的未经标注的曲线是17.00GHz曲线。如从所述曲线图可看到，对于显著低于17.58GHz的频率，渐消型波沿着2m长度的束管的仅小比例而延伸。在频率接近17.58GHz时，渐消型波沿着束管进一步延伸，例如，当频率是17.57GHz时延伸超过1m。此外，处于此频率的渐消型波具有一种具备相当大梯度的场强度(场强度从7,000kV/m下降至零)。当达到截止频率时，不再存在渐消型波，且代替地看到调制场。

[0310] 可调谐RF源可用来产生驱动所述RF发射器500的RF 信号。RF源可具有是1x10-5或更佳的频率稳定度以便确保可提供足够接近于截止频率以提供所需渐消型波的频率。稳定度优于1x10-5的RF源的示例是可购于美国Keysight Technologies的N5193A信号发生器。

[0311] 可需要大约300kV/m的电场强度以便提供足够强以在1ms或更少时间内从波荡器模块移除重离子(例如，具有10或更多的原子质量单位的离子)的电位。这又可需要从RF发射器500递送大约30kW的功率。电磁波恰好低于束管504的截止频率，且因此，可由于束管中的欧姆损耗而耗散大量功率。一些功率也可耗散于提取电极中。电极可被设计成使得在电极处或与电极邻近处不诱发将会将增加功率耗散的谐振。

[0312] 图26中标注了波导502的宽度D及束管504的宽度d两者。向波导502提供与束管504的宽度相比更大的宽度可允许在波导中产生RF电磁波，所述RF电磁波在束管中形成渐消型波。在波导或束管具有圆形横截面的实施例中，宽度对应于波导或束管的直径。

[0313] 在替代实施例中，作为将渐消型波布置成延伸至束管504内的替代，可在束管中提供具有两个不同频率的传播电磁波。传播波可在频率方面足够接近从而使得它们产生拍频电磁波。电磁波的相位可受控制以在注入点(例如，耦合天线506)处提供拍频电磁波的最大振幅且在提取电极508处提供最小振幅。拍频电磁波沿着束管504将离子朝向提取电极508推动。在实施例中，注入点可在波荡器模块24的一侧上，且提取电极可位于波荡器模块的相反侧上。

[0314] 在使用拍频电磁波的实施例中，RF发射器可以在充分低于束管504的截止频率的频率提供RF电磁辐射。例如，在实施例中，频率可以是9.75GHz。提供两个电磁波，且所述两个电磁波可在它们之间具有大约1％的失调去谐。束管504中的拍频电磁波的电场的强度可例如是大约30KV/m，以便向具有10个原子单位的质量的离子提供0.1V/m的势降/电位降落(在假定离子遗漏一个电子的情况下)。可通过产生具有大约300W功率的电磁波来提供此电场。

[0315] 一般而言，可使用以下方程式来确定电场强度与所得电位之间的关系：

[0316]

[0317] 其中Urf是电位，Z是离子的电荷，A是按原子质量单位的离子的质量，muc2是原子质量单位的能量当量或等效者(931.5MeV)，是电磁波的波长除以2π，e是电子的电荷，且E是电磁波中的电场振荡的振幅。

[0318] 控制单元(未图示)可用来控制提供驱动所述RF发射器500的RF信号的RF源。控制单元可用来调谐RF信号以在束管504中提供所需电磁波(例如，渐消型波或拍频波)。传感器可用以监视电磁波的强度。

[0319] 在上述示例中，由发射器500所提供的电磁波提供了将离子朝向提取电极508推动的电位。另外或替代地，离子可由电磁波推动至束路径中的一部位，在所述束路径中所述电子束被聚焦从而使得进入该部位的离子变得不稳定且被朝向束管504的壁反冲(例如，由于清除间隙，以及/或者清除间隙与束调制二者的组合的影响，或由于由电子束从离子剥离掉额外电子(这减少其质荷比))。

[0320] 自由电子激光器FEL可形成图1的光刻系统LS的部分，其中由所述自由电子激光器产生的辐射最终由一个或更多个光刻设备LA1-LA20内的一个或更多个衬底接收。这些衬底可被认为包括了被布置用来接收经图案化的辐射的目标部分。

[0321] 术语“EUV辐射”可被认为包含具有在4至20nm的范围内(例如，在13至14nm的范围内)的波长的电磁辐射。EUV辐射可具有小于10nm的波长，例如，在4至10nm的范围内的波长，诸如，6.7nm或6.8nm。

[0322] 虽然上文已描述本发明的特定实施例，但应了解，可以用与所描述不同的其它方式来实施本发明。以上描述旨在是说明性而非限制性的。因而，本领域技术人员将明白可在不背离下文所阐明的权利要求的范围的情况下对本发明进行修改。

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用于EUV的自由电子激光器辐射源

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