(57)【要約】  ２つの異なる電子ビームの位置を制御する電子ビーム伝送システムは、主電子ビーム伝送モジュール、第１の入力電子ビーム伝送モジュール、第２の入力電子ビーム伝送モジュール、及びコントローラを備えている。コントローラはビームモニタリングデバイスから信号を受信して第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータに制御信号を送信するように動作可能である。コントローラは、第１及び第２の電子ビームの横位置の差を示す第１の量と、第１及び第２の電子ビームの平均横位置を示す第２の量とを決定するように動作可能である。コントローラはさらに、第１の制御ループと第２の制御ループとを実行することによって、第１及び第２の電子ビームの軌道を独立して制御するように動作可能である。【選択図】図４
2019535102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの異なる電子ビームの位置を制御する方法であって、前記２つの電子ビームは共通の主経路を共有する異なる軌道を辿り、前記方法は、少なくとも１つの制御方向について、
前記共通の主経路に沿った測定点における前記制御方向の前記２つの異なる電子ビームの横位置の差を示す第１の量を決定することと、
前記測定点における前記制御方向の前記２つの異なる電子ビームの平均横位置を示す第２の量を決定することと、
前記共通の主経路の外部に配置された第１の作動点において前記電子ビームのうち第１のものの横位置に摂動を与えることと、
（ａ）前記第１の量を決定するステップ、及び
（ｂ）前記第１の量が増大すると後続の摂動は前記第１の電子ビームの前記横位置に与えられた前回の摂動とは反対の方向になり、前記第１の量が減少すると後続の摂動は前記第１の電子ビームの前記横位置に与えられた前回の摂動と同じ方向になるところ、前記第１の作動点において前記制御方向で前記第１の電子ビームの前記横位置に前記後続の摂動を与えるステップ
を１回以上繰り返すことを含む第１の制御ループを実行することと、
（ａ）前記第２の量を決定するステップ、及び
（ｂ）前記第２の電子ビームの前記横位置に与えられる摂動は前記２つの異なる電子ビームの前記平均横位置が前記２つの異なる電子ビームの所望の横位置の方へ移動するようなものであるところ、前記共通の主経路の外部に配置された第２の作動点において前記制御方向で前記第２の電子ビームの前記横位置に前記摂動を与えるステップ
を１回以上繰り返すことを含む第２の制御ループ実行することと、
を備える、方法。
【請求項２】
前記第１及び／又は第２の量を決定する前記ステップは、前記測定点に配設されたビーム位置モニタの出力を監視することを備える、請求項１の方法。
【請求項３】
前記第１の量は、前記２つの電子ビームの各々の繰り返し周波数に対応する前記ビーム位置モニタからの信号の周波数成分から決定される、請求項２の方法。
【請求項４】
前記第２の量は、前記共通の主経路を通る電子ビームの総繰り返し周波数に対応する前記ビーム位置モニタからの信号の周波数成分から決定される、請求項２又は請求項３の方法。
【請求項５】
前記第１及び第２の制御ループは異なる周波数で動作する、請求項１から４のいずれか一項の方法。
【請求項６】
前記方法は２つの線形に独立した制御方向に適用される、請求項１から５のいずれか一項の方法。
【請求項７】
２つの異なる電子ビームの位置を制御する電子ビーム伝送システムであって、
主経路を定め、前記主経路に沿った測定位置に配設されたビームモニタリングデバイスを備える主電子ビーム伝送モジュールと、
第１の入力経路を定める第１の入力電子ビーム伝送モジュールであって、第１の電子ビームを前記主電子ビーム伝送モジュールに送るように配列されており、前記第１の入力経路に沿って配置された第１の作動点において前記第１の電子ビームの横位置に摂動を与えるための第１のアクチュエータを備える、第１の入力電子ビーム伝送モジュールと、
第２の入力経路を定める第２の入力電子ビーム伝送モジュールであって、第２の電子ビームを前記主電子ビーム伝送モジュールに送るように配列されており、前記第２の入力経路に沿って配置された第２の作動点において前記第２の電子ビームの横位置に摂動を与えるための第２のアクチュエータを備える、第２の入力電子ビーム伝送モジュールと、
前記ビームモニタリングデバイスから信号を受信して前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータに制御信号を送信するように動作可能なコントローラと、
を備えており、
前記電子ビーム伝送システムは少なくとも１つの制御方向について第１の量と第２の量とを決定するように動作可能であり、前記第１の量は前記測定点における制御方向の前記第１及び第２の電子ビームの横位置の差を示し、前記第２の量は前記測定点における制御方向の前記第１及び第２の電子ビームの平均横位置を示し、
前記コントローラはさらに、前記第１のアクチュエータを用いて前記第１の電子ビームの軌道に摂動を与えることによって前記第１の量を反復的に減少させようとする第１の制御ループと、前記２つの異なる電子ビームの前記平均横位置が前記制御方向で所望の横位置の方へ移動するように前記第２のアクチュエータを用いて前記第２の電子ビームの軌道に反復的に摂動を与える第２の制御ループとを実行することによって、前記制御方向で前記第１及び第２の電子ビームの軌道を独立して制御するように動作可能である、電子ビーム伝送システム。
【請求項８】
前記主電子ビーム伝送モジュールは線形加速器を備える、請求項７の電子ビーム伝送システム。
【請求項９】
前記電子ビーム伝送システムは、前記第１及び第２の電子ビームの各々の繰り返し周波数に対応する前記ビーム位置モニタからの信号の周波数成分から前記第１の量を決定するように動作可能である、請求項７又は請求項８の電子ビーム伝送システム。
【請求項１０】
前記電子ビーム伝送システムは、前記共通の主経路を通る電子ビームの総繰り返し周波数に対応する前記ビーム位置モニタからの信号の周波数成分から前記第２の量を決定するように動作可能である、請求項７から９のいずれか一項の電子ビーム伝送システム。
【請求項１１】
前記コントローラは前記第１及び第２の制御ループを異なる周波数で動作させるように配列される、請求項７から１０のいずれか一項の電子ビーム伝送システム。
【請求項１２】
前記電子ビーム伝送システムは２つの線形に独立した制御方向について第１の量及び第２の量を決定するように動作可能であり、前記コントローラは前記第１の制御ループ及び前記第２の制御ループを実行することによって前記２つの線形に独立した制御方向で前記第１及び第２の電子ビームの前記軌道を独立して制御するように動作可能である、請求項７から１１のいずれか一項の電子ビーム伝送システム。
【請求項１３】
請求項７から１２のいずれか一項の電子ビーム伝送システムを備える粒子加速器。
【請求項１４】
複数の電子バンチを備えるバンチ化電子ビームを生成するように動作可能なインジェクタと、
前記インジェクタから前記バンチ化電子ビームを受けてより高いエネルギーに加速するように配列された請求項１３の粒子加速器と、
前記粒子加速器から前記バンチ化電子ビームを受けるように配列されたアンジュレータであって、周期磁場を生成するように動作可能であり中心軸を中心とする揺動経路に沿って前記バンチ化電子ビームを誘導するように配列された周期的な磁石構造を備えるアンジュレータと、
を備える自由電子レーザ。
【請求項１５】
主放射ビームを生成するように動作可能な請求項１４の自由電子レーザと、
少なくとも１つのリソグラフィ装置と、
前記主放射ビームの少なくとも一部を前記少なくとも１つのリソグラフィ装置に送るように配列されたビームデリバリシステムと、
を備えるリソグラフィシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]  本願は２０１６年１０月５日に提出された欧州出願第１６１９２３３３．９号の優先権を主張するものであり、同出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
[0002]  本発明は、異なる軌道を辿るが共通の主経路を共有する２つの異なる電子ビームの位置を制御するための電子ビーム伝送システム及び関連する方法に関する。本発明は、エネルギー回収型線形加速器を通過する２つの電子ビームの制御に特に適用されるが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  リソグラフィ装置は、基板上に所望のパターンを適用するように構成された機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。リソグラフィ装置は、例えば、パターニングデバイス（例えばマスク）から基板上に提供された放射感応性材料（レジスト）層にパターンを投影し得る。
【０００４】
[0004]  パターンを基板上に投影するためにリソグラフィ装置によって使用される放射の波長は、その基板上に形成されることのできるフィーチャの最小寸法を決定する。（例えば１９３ｎｍの波長を有する電磁放射を使用し得る）従来のリソグラフィ装置よりも小さなフィーチャを基板上に形成するためには、４〜２０ｎｍの範囲内の波長を有する電磁放射であるＥＵＶ放射を使用するリソグラフィ装置が用いられ得る。
【０００５】
[0005]  リソグラフィシステムは、１つ以上の放射源と、ビームデリバリシステムと、１つ以上のリソグラフィ装置とを備え得る。１つ以上の放射源は自由電子レーザを備えていてもよい。
【０００６】
[0006]  本発明の目的は、従来技術の少なくとも１つの問題を除去又は軽減することである。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、２つの異なる電子ビームの位置を制御する方法が提供され、これらの２つの電子ビームは共通の主経路を共有する異なる軌道を辿り、この方法は、少なくとも１つの制御方向について、共通の主経路に沿った測定点における制御方向の２つの異なる電子ビームの横位置の差を示す第１の量を決定することと、測定点における制御方向の２つの異なる電子ビームの平均横位置を示す第２の量を決定することと、共通の主経路の外部に配置された第１の作動点において電子ビームのうち第１のものの横位置に摂動を与えることと、（ａ）第１の量を決定するステップ及び（ｂ）第１の量が増大すると後続の摂動は第１の電子ビームの横位置に与えられた前回の摂動とは反対の方向になり、第１の量が減少すると後続の摂動は第１の電子ビームの横位置に与えられた前回の摂動と同じ方向になるところ、第１の作動点において制御方向で第１の電子ビームの横位置に後続の摂動を与えるステップを１回以上繰り返すことを含む第１の制御ループを実行することと、（ａ）第２の量を決定するステップ及び（ｂ）第２の電子ビームの横位置に与えられる摂動は、２つの異なる電子ビームの平均横位置が２つの異なる電子ビームの所望の横位置の方へ移動するようなものであるところ、共通の主経路の外部に配置された第２の作動点において制御方向で第２の電子ビームの横位置に摂動を与えるステップを１回以上繰り返すことを含む第２の制御ループ実行することと、を備える。
【０００８】
[0007]  第１の態様による方法は、次に説明する多数の理由により有利である。この方法は、第１及び第２の電子ビームの軌道が独立して制御されることを可能にする。第１の制御ループは、反復的に第１の量を減少させようとする。特に、第１の制御ループは、第１の電子ビームの横位置が第２の電子ビームのそれにより近くなるように、第１の電子ビームを移動させようとする。第２の制御ループは、反復的に第２の電子ビームを所望の横位置の方へ移動させようとする。
【０００９】
[0008]  ２つの異なる電子ビームの絶対横位置を用いるのではなく、この方法は、（２つの異なる電子ビームの横位置の差を示す）第１の量と、（２つの異なる電子ビームの平均横位置を示す）第２の量とを用いる。この方法は、２つの異なる電子ビームの絶対横位置を制御ループへの入力として用いないので、有利なことに、本発明の第１の態様による方法は、第１及び第２の電子ビームの位置が時間的に分解され得ない配列において適用されることが可能である。
【００１０】
[0009]  この方法は、エネルギー回収型線形加速器（ＥＲＬ）内で２つの異なる電子ビームの位置を制御するのに特に適しているであろう。共通の主経路は線形加速器を備えていてもよく、２つの電子ビームは、線形加速器によって加速されている第１の電子ビームと線形加速器によって減速されている第２の電子ビームとを備えていてもよい。
【００１１】
[0010]  第１及び／又は第２の量を決定するステップは、測定点に配設されたビーム位置モニタの出力を監視することを備えていてもよい。
【００１２】
[0011]  第１の量は、２つの電子ビームの各々の繰り返し周波数に対応するビーム位置モニタからの信号の周波数成分から決定されてもよい。
【００１３】
[0012]  第２の量は、共通の主経路を通る電子ビームの総繰り返し周波数に対応するビーム位置モニタからの信号の周波数成分から決定されてもよい。
【００１４】
[0013]  第１及び第２の制御ループは、異なる周波数で動作してもよい。このことは、２つの制御ループが安定的であることを保証し得る。この文脈において、制御ループ（すなわち第１の制御ループ又は第２の制御ループ）の周波数は、制御ループの連続する反復の間での時間遅延に反比例することがわかるであろう。これは代替的には更新レート、あるいはアナログのコントローラに関しては帯域幅と称され得る。
【００１５】
[0014]  第１の電子ビーム又は第２の電子ビームの横位置に摂動を与えるステップは、任意の適当なタイプ種類のアクチュエータ（例えば磁気コイル）を必要とし得る。
【００１６】
[0015]  第１の電子ビーム又は第２の電子ビームの横位置に与えられる摂動は、任意の適当な寸法刻みであってもよい。
【００１７】
[0016]  ２つの異なる電子ビームの横位置とは、２つの異なる電子ビームの伝搬方向に概ね垂直な方向の位置を意味することが意図されていることがわかるであろう。この方法はさらに、第１及び第２の電子ビームの第２の横位置の対応するフィードバックループを備え得ることがわかるであろう。
【００１８】
[0017]  この方法は、２つの線形に独立した制御方向に適用され得る。２つの線形に独立した制御方向は相互に垂直であってもよく、ｘ方向及びｙ方向と称され得る。
【００１９】
[0018]  本発明の第２の態様によれば、２つの異なる電子ビームの位置を制御する電子ビーム伝送システムが提供され、この電子ビーム伝送システムは、主経路を定義し、その主経路に沿った測定位置に配設されたビームモニタリングデバイスを備える主電子ビーム伝送モジュールと、第１の入力経路を定義する第１の入力電子ビーム伝送モジュールであって、第１の電子ビームを主電子ビーム伝送モジュールに届けるように配列されており、第１の入力経路に沿って配置された第１の作動点において第１の電子ビームの横位置に摂動を与えるための第１のアクチュエータを備える、第１の入力電子ビーム伝送モジュールと、第２の入力経路を定義する第２の入力電子ビーム伝送モジュールであって、第２の電子ビームを主電子ビーム伝送モジュールに届けるように配列されており、第２の入力経路に沿って配置された第２の作動点において第２の電子ビームの横位置に摂動を与えるための第２のアクチュエータを備える、第２の入力電子ビーム伝送モジュールと、ビームモニタリングデバイスから信号を受信して第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータに制御信号を送信するように動作可能なコントローラと、を備えており、ここで、電子ビーム伝送システムは、少なくとも１つの制御方向について第１の量と第２の量とを決定するように動作可能であり、第１の量は測定点における制御方向の第１及び第２の電子ビームの横位置の差を示し、第２の量は測定点における制御方向の第１及び第２の電子ビームの平均横位置を示し、コントローラはさらに、第１のアクチュエータを用いて第１の電子ビームの軌道に摂動を与えることによって第１の量を反復的に減少させようとする第１の制御ループと、２つの異なる電子ビームの平均横位置が制御方向で所望の横位置の方へ移動するように第２のアクチュエータを用いて第２の電子ビームの軌道に反復的に摂動を与える第２の制御ループとを実行することによって、制御方向で第１及び第２の電子ビームの軌道を独立して制御するように動作可能である。
【００２０】
[0019]  第２の態様による電子ビーム伝送システムは、次に説明する多数の理由により有利である。この電子ビーム伝送システムは、第１及び第２の電子ビームの軌道が独立して制御されることを可能にする。
【００２１】
[0020]  この電子ビーム伝送システムのコントローラは、２つの異なる電子ビームの絶対横位置を制御ループへの入力として用いないので、有利なことに、本発明の第２の態様による電子ビーム伝送システムは、第１及び第２の電子ビームの位置が時間的に分解され得ない配列において適用可能である。
【００２２】
[0021]  電子ビーム伝送システムは、エネルギー回収型線形加速器（ＥＲＬ）内で２つの異なる電子ビームの位置を制御するのに特に適している。
【００２３】
[0022]  主電子ビーム伝送モジュールは、線形加速器を備えていてもよい。
【００２４】
[0023]  ２つの電子ビームは、線形加速器によって加速されている第１の電子ビームと線形加速器によって減速されている第２の電子ビームとを備えていてもよい。
【００２５】
[0024]  電子ビーム伝送システムは、第１及び第２の電子ビームの各々の繰り返し周波数に対応するビーム位置モニタからの信号の周波数成分から第１の量を決定するように動作可能であってもよい。
【００２６】
[0025]  電子ビーム伝送システムは、共通の主経路を通る電子ビームの総繰り返し周波数に対応するビーム位置モニタからの信号の周波数成分から第２の量を決定するように動作可能であってもよい。
【００２７】
[0026]  コントローラは、第１及び第２の制御ループを異なる周波数で動作させるように配列されていてもよい。このことは、２つの制御ループが安定的であることを保証し得る。
【００２８】
[0027]  コントローラは、本明細書に記載された機能性を提供することのできるアナログ又はデジタルコンポーネントの任意の組み合わせを備え得ることがわかるであろう。一実施形態においては、コントローラはマイクロプロセッサを備え得る。
【００２９】
[0028]  電子ビーム伝送システムは、２つの線形に独立した制御方向について第１の量及び第２の量を決定するように動作可能であってもよい。コントローラは、第１の制御ループ及び第２の制御ループを実行することによって、２つの線形に独立した制御方向で第１及び第２の電子ビームの軌道を制御するように動作可能である。２つの線形に独立した制御方向は相互に垂直であってもよく、ｘ方向及びｙ方向と称され得る。
【００３０】
[0029]  本発明の第３の態様によれば、本発明の第２の態様の電子ビーム伝送システムを備える粒子加速器が提供される。
【００３１】
[0030]  主電子ビーム伝送モジュールは加速器モジュールを備えていてもよい。
【００３２】
[0031]  本発明の第４の態様によれば、複数の電子バンチを備えるバンチ化電子ビームを生成するように動作可能なインジェクタと、インジェクタからバンチ化電子ビームを受けてより高いエネルギーに加速するように配列された本発明の第３の態様の粒子加速器と、粒子加速器からバンチ化電子ビームを受けるように配列されたアンジュレータであって、周期磁場を生成するように動作可能であり中心軸を中心とする揺動経路に沿ってバンチ化電子ビームを誘導するように配列された周期的な磁石構造を備えるアンジュレータと、を備える自由電子レーザが提供される。
【００３３】
[0032]  本発明の第５の態様によれば、主放射ビームを生成するように動作可能な第４の本発明の態様の自由電子レーザと、少なくとも１つのリソグラフィ装置と、主放射ビームの少なくとも一部を少なくとも１つのリソグラフィ装置に届けるように配列されたビームデリバリシステムと、を備えるリソグラフィシステムが提供される。
【００３４】
[0033]  上記又は下記で述べる本発明の様々な態様及び特徴は、当業者には容易にわかるように、本発明の様々な他の態様及び特徴と組み合わせられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
[0034]  次に本発明の実施形態を、単なる例として、添付の概略的な図面を参照して説明する。
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態によるリソグラフィシステムの概略図である。
【図２】図１のリソグラフィシステムの一部を形成し得るリソグラフィ装置の概略図である。
【図３】図１のリソグラフィシステムの一部を形成し得る自由電子レーザの概略図である。
【図４】図１のリソグラフィシステムの一部を形成し得るエネルギー回収型線形加速器を組み込んだ自由電子レーザの概略図である。
【図５】本発明の一実施形態による、２つの異なる電子ビームの位置を制御するための電子ビーム伝送システムの図式表現である。
【図６】ビームパイプの断面ならびに第１及び第２の電子ビームの横位置を示す。
【図７】図５に示される電子ビーム伝送システムの一部を形成し得るデータ収集システムを含むビームモニタリングデバイスを概略的に示す。
【図８】２つの電子ビームが互いに対して配置され得る、１１の異なる構成を示す。
【図９】図５に示される電子ビーム伝送システムのコントローラによって実行される第１の制御ループのフローチャートである。
【図１０】図５に示される電子ビーム伝送システムのコントローラによって実行される第２の制御ループのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
[0035]  図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィシステムＬＳを示す。リソグラフィシステムＬＳは、放射源ＳＯと、ビームデリバリシステムＢＤＳと、複数のリソグラフィ装置ＬＡ１〜ＬＡｎ（例えば８つのリソグラフィ装置）とを備えている。放射源ＳＯは、放射ビームＲＢ（主ビームと称され得る）を生成するように構成されている。主ビームＲＢは、例えば、極端紫外線（ＥＵＶ）放射又は深紫外線（ＤＵＶ）を含み得る。
【００３８】
[0036]  ビームデリバリシステムＢＤＳはビーム分割光学部品を備えており、任意選択的には、追加的なビーム拡張光学部品及び／又はビーム整形光学部品も備え得る。主放射ビームＲＢは複数の放射ビームＢ１〜Ｂｎ（分岐ビームと称され得る）に分割され、その各々が、ビームデリバリシステムＢＤＳによって、リソグラフィ装置ＬＡ１〜ＬＡｎのうちの異なる１つへと誘導される。
【００３９】
[0037]  ビームデリバリシステムＢＤＳは、主放射ビームＲＢ及び／又は分岐放射ビームＢ１〜Ｂｎの断面を増大させるように配列されたビーム拡張光学部品を備えていてもよい。有利なことには、これは、ビーム拡張光学部品の下流のミラー、例えばリソグラフィ装置ＬＡ１〜ＬＡｎ内のミラーに対する熱負荷を低減する。これにより、これらのミラーは、低スペックで、より少ない冷却を伴い、したがってより安価となることができる。追加的又は代替的には、下流のミラーを法線入射に近付けることができる。
【００４０】
[0038]一実施形態においては、分岐放射ビームＢ１〜Ｂｎは、それぞれが各アテニュエータ（図示しない）を通じて誘導される。各アテニュエータは、分岐放射ビームＢ１〜Ｂｎが対応するリソグラフィ装置ＬＡ１〜ＬＡｎに進入する前に各分岐放射ビームＢ１〜Ｂｎの強度を調節するように配列されていてもよい。
【００４１】
[0039]  放射源ＳＯ、ビームデリバリシステムＢＤＳ、及びリソグラフィ装置ＬＡ１〜ＬＡｎはすべて、外部環境から隔離され得るように構築及び配置されていてもよい。放射源ＳＯ、ビームデリバリシステムＢＤＳ、及びリソグラフィ装置ＬＡ１〜ＬＡｎのうち少なくとも一部には、ＥＵＶ放射の吸収を最小化するように、真空が提供されてもよい。リソグラフィシステムＬＳの異なる部分は、異なる圧力の真空を備えていてもよい（すなわち、大気圧を下回る異なる圧力に保たれてもよい）。
【００４２】
[0040]  図２を参照すると、リソグラフィ装置ＬＡ１は、照明システムＩＬと、パターニングデバイスＭＡ（例えばマスク）を支持するように構成された支持構造ＭＴと、投影システムＰＳと、基板Ｗを支持するように構成された基板テーブルＷＴとを備える。照明システムＩＬは、リソグラフィ装置ＬＡ１によって受光された分岐放射ビームＢ１を、パターニングデバイスＭＡに入射する前に調整するように構成されている。投影システムＰＳは、（今やパターニングデバイスＭＡによってパターン付与された）放射ビームＢ１’を基板Ｗ上に投影するように構成されている。基板Ｗは先に形成されたパターンを含んでいてもよい。その場合、リソグラフィ装置は、パターン付与された放射ビームＢ１’を先に基板Ｗ上に形成されたパターンと整列させる。
【００４３】
[0041]  リソグラフィ装置ＬＡ１によって受光された分岐放射ビームＢ１は、照明システムＩＬの内包構造体の開口８を通って、ビームデリバリシステムＢＤＳから照明システムＩＬ内に進入する。任意選択的には、分岐放射ビームＢ１は、開口８又はその付近に合焦されて中間焦点を形成してもよい。
【００４４】
[0042]  照明システムＩＬは、ファセット視野ミラーデバイス１０及びファセット瞳ミラーデバイス１１を含んでいてもよい。ファセット視野ミラーデバイス１０及びファセット瞳ミラーデバイス１１は併せて放射ビームＢ１に所望の断面形状及び所望の角度分布を与える。放射ビームＢ１は照明システムＩＬを通過し、支持構造ＭＴによって保持されるパターニングデバイスＭＡに入射する。パターニングデバイスＭＡは、放射ビームを反射及びパターニングして、パターン付与されたビームＢ１’を形成する。照明システムＩＬは、ファセット視野ミラーデバイス１０及びファセット瞳ミラーデバイス１１に加えて又は代えて、他のミラー又はデバイスを含んでいてもよい。照明システムＩＬは、例えば、独立して移動可能なミラーのアレイを含んでいてもよい。独立して移動可能なミラーは、例えば幅１ｍｍ未満の寸法をとり得る。独立して移動可能なミラーは、例えばＭＥＭＳ（microelectromechanical system）デバイスであってもよい。
【００４５】
[0043]  パターニングデバイスＭＡからの方向転換（例えば反射）に続き、パターン付与された放射ビームＢ１’は投影システムＰＳに入る。投影システムＰＳは、基板テーブルＷＴによって保持される基板Ｗに放射ビームＢ１’を投影するように構成された複数のミラー１３，１４を備える。投影システムＰＳはある縮小率を放射ビームに適用することができ、パターニングデバイスＭＡ上の対応するフィーチャよりも小さなフィーチャを有する像を形成する。例えば、４という縮小率が適用されてもよい。図２の投影システムＰＳは２つのミラーを有しているが、投影システムは任意の数のミラー（例えば６つのミラー）を含んでいてもよい。
【００４６】
[0044]  リソグラフィ装置ＬＡ１は、放射ビームＢ１の断面にパターンを付与し、パターン付与された放射ビームを基板のターゲット部分に投影することによって、基板のターゲット部分をパターン付与された放射に曝露するように動作可能である。リソグラフィ装置ＬＡ１は、例えばスキャンモードにおいて用いられてもよく、その場合、支持構造ＭＴと基板テーブルＷＴとは同期してスキャンされ、それと同時に、放射ビームＢ１’に付与されたパターンが基板Ｗ上に投影される（すなわち動的露光）。支持構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの縮小及び画像反転特性によって決定され得る。基板Ｗ上に入射するパターン付与された放射ビームＢ１’は、一筋の放射線を含んでいてもよい。その一筋の放射線は、露光スリットとも称され得る。スキャン露光の間、基板テーブルＷＴ及び支持構造ＭＴの移動は、露光スリットが基板Ｗのターゲット部分上をスキャン方向で走行するようなものであり、それによって基板Ｗのターゲット部分をパターン付与された放射に曝露する。
【００４７】
[0045]  再び図１を参照すると、放射源ＳＯは、リソグラフィ装置ＬＡ１〜ＬＡｎの各々に供給するのに十分な電力を有する放射ビームＲＢ（ＥＵＶ放射を含み得る）を生成するように構成されている。上述のように、放射源ＳＯは自由電子レーザを備えていてもよい。
【００４８】
[0046]  図３は、インジェクタ２１と、粒子加速器２５と、アンジュレータ２４と、電子減速器２６と、ビームダンプ２７とを備える自由電子レーザＦＥＬの概略図である。
【００４９】
[0047]  インジェクタ２１は、バンチ化電子ビームＥを生成するように配列されており、電子源を備えていてもよい。電子源は、例えば、電子を放出するように配列された熱カソード又はフォトカソードと、その電子を加速して電子ビームを形成するように配列された加速電場とを備える。この電場は、静電場、交番電磁場、又はこれらの組み合わせを備え得る。一実施形態においては、電子は当初はカソードから遠ざかるように静電場を通って加速され、その後続いて、交番場を用いるブースタによってさらに加速されてもよい。電子源は、（例えばカソードから電子のバーストを放出することによって）バンチ化電子ビームＥを生成するように動作可能であってもよい。代替的には、電子源は連続的な電子ビームを生成するように動作可能であってもよく、インジェクタ２１はさらに、その連続的な電子ビームをバンチ化電子ビームに変換するように配列された電子ビームチョッパを備えていてもよい。
【００５０】
[0048]  電子ビームＥの電子は、粒子加速器２５によってさらに加速される。粒子加速器２５は、１つ以上の加速器モジュール２２と、任意選択的にはバンチ圧縮機２３とを備えている。
【００５１】
[0049]  加速器モジュール２２の各々は、線形加速器を備えていてもよい。一例においては、各加速器モジュールは、共通の軸に沿って軸方向に離間した複数の無線周波数空洞と、１つ以上の無線周波数電源であってその間を電子のバンチが通過する際に各電子のバンチを加速するように共通の軸に沿って電磁場を制御するように動作可能な無線周波数電源とを備えていてもよい。空洞は、超伝導無線周波数空洞であってもよい。有利なことには、これによって、比較的大きな電磁場を高デューティサイクルで印加すること、ビーム開口をより大きくしてウェイク場によるエネルギー損失をより少なくすること、及び、無線周波数エネルギーのうち（空洞壁を通じて放散されるのではなく）ビームに伝達される部分を増加させることが可能になる。（例えば熱によって）空洞壁を通じて放散されるエネルギーの量を減少させることは有益である。なぜなら、この熱は加速器の部品に物理的なダメージを引き起こし得るからである。より大きなビーム開口によって達成されるウェイク場生成の減少も、電子ビームが加速器を通過する際の電子ビームの質の劣化を低減する。代替的には、空洞は従来通り電導性（すなわち超電導性ではない）であってもよく、例えば銅から形成されていてもよい。例えばレーザウェイク場加速器又は逆自由電子レーザ加速器など、他のタイプの線形加速器が用いられてもよい。
【００５２】
[0050]  電子ビームＥは、アンジュレータ２４に進入する前に、バンチ圧縮機２３を通過する。図３に概略的に示されるように、１つ以上の加速器モジュール２２はバンチ圧縮機２３とは分離していてもよく、バンチ圧縮機２３は１つ以上の加速器モジュール２２とアンジュレータ２４との間に配設されてもよい。バンチ圧縮機２３は、電子ビームＥ中の既存の電子のバンチを空間的に圧縮するように構成されている。
いくつかの実施形態においては、バンチ圧縮機２３によって行われる圧縮は、複数の段階で行われてもよい。例えば、バンチ圧縮機２３は、複数の異なるエネルギーで（例えば各加速器モジュールによる加速後に）電子ビームＥ中の既存の電子のバンチを空間的に圧縮するように構成されていてもよい。
【００５３】
[0051]  バンチ圧縮機２３は、バンチ化電子ビームＥを受け、電子バンチを分散させ、続いて電子バンチを再結合するように配列されていてもよく、したがって、所与の電子バンチ内で電子が移動する距離は電子のエネルギーに依存し、それによって電子バンチの長手方向電子密度分布が変更される。バンチ圧縮機２３はアーク又は磁気シケインを備えていてもよく、ここで、電子がシケインを通過する際に辿る経路の長さは電子のエネルギーに依存する。
【００５４】
[0052]  電子ビームＥは次いで、アンジュレータ２４を通過する。一般に、アンジュレータ２４は複数のモジュールを備える。各モジュールは周期的な磁石構造を備えており、これは、周期磁場を生成するように動作可能であるとともに、インジェクタ２１及び粒子加速器２５によって生成される相対論的電子ビームＥをそのモジュール内の周期経路に沿って誘導するように配列される。各アンジュレータモジュールによって生成された周期磁場は、電子に中心軸周りの揺動経路を辿らせる。その結果、各アンジュレータモジュール内で、電子は、概ねそのアンジュレータモジュールの中心軸の方向で、電磁放射を放射する。
【００５５】
[0053]  電子が辿る経路は正弦曲線状及び平らであってもよく、電子は中心軸を周期的に横断する。代替的には、経路は螺旋状であってもよく、電子は中心軸周りを回転する。揺動経路のタイプは、自由電子レーザによって放出される放射の偏光に影響を及ぼし得る。例えば、電子を螺旋状の経路に沿って伝搬させる自由電子レーザは楕円形に偏光した放射を放出し得る。これは、何らかのリソグラフィ装置による基板Ｗの露光のために望ましいであろう。
【００５６】
[0054]  電子は、各アンジュレータモジュールを通って移動するにつれ、放射の電場と相互作用し、放射とエネルギーを交換する。概して、電子と放射との間で交換されるエネルギー量は、条件が共振条件に近くなければ、急速に変動する（oscillate）であろう。共振条件の下では、電子と放射との間の相互作用は、電子をバンチ化してマイクロバンチにさせ、アンジュレータ内で放射の波長で変調させて、中心軸に沿った放射のコヒーレントな放出が誘発される。共振条件は次の方程式によって求められるであろう。
【数１】
2019535102.tif 000003
ただし、λｅｍは放射の波長、λｕは電子が内部を伝搬しているアンジュレータモジュールのアンジュレータ周期、γは電子のローレンツ因子、Ｋはアンジュレータパラメータである。Ａはアンジュレータ２４のジオメトリに依存する。円形偏光放射を生成する螺旋状のアンジュレータであればＡ＝１、平らなアンジュレータであればＡ＝２、そして、楕円形偏光放射（つまり円形偏光でも線形偏光でもない）を生成する螺旋状のアンジュレータであれば１＜Ａ＜２である。実用では、各電子バンチはエネルギーの広がりを有するであろうが、この広がりは（エミッタンスの低い電子ビームＥを生成することによって）可能な限り最小化され得る。アンジュレータパラメータＫは、典型的にはおよそ１であり、次の方程式によって求められる。
【数２】
2019535102.tif 000004
ただし、ｑ及びｍはそれぞれ電子の電荷及び質量であり、Ｂ０は周期磁場の振幅であり、ｃは光の速さである。
【００５７】
[0055]  共振波長λｅｍは、各アンジュレータモジュールを通って移動する電子によって自発的に放射された第１の調和波長に等しい。自由電子レーザＦＥＬは自己増幅自発放出（ＳＡＳＥ）モードで動作し得る。ＳＡＳＥモードでの動作は、各アンジュレータモジュールに進入する前の電子ビームＥの電子バンチの低エネルギー拡散を必要とし得る。代替的には、自由電子レーザＦＥＬはシード放射源を備えていてもよく、これがアンジュレータ２４内で誘導放出によって増幅されてもよい。自由電子レーザＦＥＬは、例えば再循環増幅器自由電子レーザ（ＲＡＦＥＬ）などにおいて光学空洞を用いて動作し得るものであり、ここで、自由電子レーザＦＥＬによって生成された放射の一部は、放射のさらなる生成をシードするために用いられる。
【００５８】
[0056]  アンジュレータ２４を通って移動する電子は放射の振幅を増大させ得る。すなわち、自由電子レーザＦＥＬは非ゼロ利得を有していてもよい。最大利得は、共振条件が満たされるとき、又は条件が共振に近いがわずかに外れているときに実現され得る。
【００５９】
[0057]  アンジュレータ２４に進入する際に共振条件を満たす電子は、放射を放出（又は吸収）するにつれてエネルギーを失う（又は得る）であろうから、共振条件はもはや満足されなくなる。よって、いくつかの実施形態においては、アンジュレータ２４をテーパリングしてもよい。すなわち、周期磁場の振幅及び／又はアンジュレータ周期λｕは、電子のバンチがアンジュレータ２４を通って誘導される際に電子のバンチを共振又はその付近に維持するために、アンジュレータ２４の長さに沿って変化してもよい。このテーパリングは、各アンジュレータモジュール内で及び／又はモジュールからモジュールへと周期磁場の振幅及び／又はアンジュレータ周期λｕを変化させることによって行われ得る。追加的又は代替的には、テーパリングは、各アンジュレータモジュール内で及び／又はモジュールからモジュールへとアンジュレータ２４の螺旋度を変化させることによって（パラメータＡを変化させることによって）行われてもよい。
【００６０】
[0058]  各アンジュレータモジュールの中心軸の周りの領域は「有効磁場領域」であると考えられ得る。有効磁場領域は中心軸の周りの体積であってもよく、アンジュレータモジュールの中心軸に沿った所与の位置に関して、その体積内の磁場の大きさ及び方向は実質的に均一である。有効磁場領域内を伝搬する電子バンチは、方程式（１）の共振条件を満足するであろうから、放射を増幅するであろう。また、有効磁場領域内を伝搬する電子ビームＥは、補償されない磁場による有意な予期せぬ混乱を経験するべきではない。つまり、有効磁場領域を伝搬する電子は、有効磁場領域内に留まるべきである。
【００６１】
[0059]  各アンジュレータモジュールは、許容可能な初期軌道の範囲を有し得る。この許容可能な初期軌道の範囲内の初期軌道をもってアンジュレータモジュールに進入する電子は、方程式（１）の共振条件を満足し、そのアンジュレータモジュールにおいて放射と相互作用してコヒーレントな放射の放出を誘発するであろう。対照的に、他の軌道をもってアンジュレータモジュールに進入する電子は、コヒーレントな放射の有意な放出を誘発しないであろう。
【００６２】
[0060]  例えば、一般に、螺旋状のアンジュレータモジュールに関しては、電子ビームＥはアンジュレータモジュールの中心軸と実質的に整列されなければならない。電子ビームＥとアンジュレータモジュールの中心軸との間の傾斜又は角度（ラジアンで）は、ρがＦＥＬピアスパラメータであるところ、一般にρ／１０を超えてはならない。さもなければ、アンジュレータモジュールの変換効率（すなわち、電子ビームＥのエネルギーのうち、そのモジュールにおいて放射に変換される部分）が、所望の量よりも低くなるであろう（又はほとんどゼロにまで落ちるであろう）。一実施形態においては、ＥＵＶ螺旋アンジュレータモジュールのＦＥＬピアスパラメータは０．００１程度であってもよく、これはアンジュレータモジュールの中心軸に対する電子ビームＥの傾斜が１００μｒａｄ未満となるべきであることを示している。
【００６３】
[0061]  平らなアンジュレータモジュールに関しては、より広範囲な初期軌道が許容可能であろう。電子ビームＥが、平らなアンジュレータモジュールの磁場に対して実質的に垂直なままであり、且つ平らなアンジュレータモジュールの有効磁場領域内に留まる場合には、放射のコヒーレントな放出が誘発され得る。
【００６４】
[0062]  電子ビームＥの電子が各アンジュレータモジュールの間のドリフト空間を通って移動するとき、これらの電子は周期的な経路を辿らない。したがって、このドリフト空間においては、電子は、放射と空間的に重なるが、放射と有意なエネルギーを交換することはなく、よって、放射から事実上切り離される。バンチ化電子ビームＥは有限のエミッタンスを有するので、再合焦されない限りは直径が増大するであろう。したがって、アンジュレータ２４はさらに、１対以上の隣接するアンジュレータモジュールの間に、電子ビームＥを再合焦するための機構を備えていてもよい。例えば、隣接するモジュールの各対の間に、１つ以上の四極磁石が提供されてもよい。四極磁石は、電子ビームＥの軌道に垂直な平面内の電子バンチの寸法を減少させる。これは、次のアンジュレータモジュール内での電子と放射との結合を向上させて、放射の放出の誘発を高める。
【００６５】
[0063]  アンジュレータ２４はさらに、第１のアンジュレータモジュールの上流に電子ビームステアリングユニットを備えていてもよく、これは、電子ビームが、第１のアンジュレータモジュールに進入する際に第１のアンジュレータモジュールにとって許容可能な初期軌道の範囲の軌道を有すること、及び有効磁場領域内にあることを保証するために配列される。アンジュレータ２４はさらに、アンジュレータモジュールの隣接する各対の間に電子ビームステアリングユニットを備えていてもよく、これは、電子ビームＥがアンジュレータ２４を通過する際に電子ビームＥの微調節を提供するために配列される。例えば、各ビームステアリングユニットは、電子ビームが有効磁場領域内に留まり、次のアンジュレータモジュールに、そのアンジュレータモジュールの許容可能な初期軌道の範囲の軌道をもって進入することを保証するために配列されてもよい。
【００６６】
[0064]  アンジュレータ２４内で生成された放射は、放射ビームＢＦＥＬとして出力される（これは例えば、図１の放射ビームＲＢに対応し得る）。
【００６７】
[0065]  アンジュレータ２４を離れた後、電子ビームＥはダンプ２７によって吸収される。ダンプ２７は、電子ビームＥを吸収するのに十分な量の材料を備え得る。この材料は、放射能の誘導の閾値エネルギーを有し得る。放射能の誘導の閾値エネルギーは活性化エネルギーと称され得る。この閾値エネルギーを下回るエネルギーをもってダンプ２７に進入する電子は、ガンマ線シャワーを生じるのみで、有意なレベルの放射能は誘起しない。この材料は、電子衝撃による放射能の誘起に関しては高い閾値エネルギーを有していてもよい。例えば、ビームダンプはアルミニウム（Ａｌ）を備えていてもよく、これは約１７ＭｅＶの閾値エネルギーを有する。ダンプ２７に進入する前に、電子ビームＥの電子のエネルギーを低減させるのが望ましいであろう。これにより、ダンプ２７から放射性廃棄物を除去して捨てる必要が無くなるか又は少なくとも減少する。放射性廃棄物の除去には自由電子レーザＦＥＬが周期的にシャットダウンされることが必要であるし、放射性廃棄物の処分は費用が高くつくとともに深刻な環境への影響を有し得るから、これは有利である。
【００６８】
[0066]  電子ビームＥの電子のエネルギーは、ダンプ２７に進入する前に、アンジュレータ２４とビームダンプ２７との間に配設された減速器２６を通して電子ビームＥを誘導することによって、低減される。
【００６９】
[0067]  一実施形態においては、アンジュレータ２４を出る電子ビームＥは、粒子加速器２５の加速器モジュール２２を通じて、インジェクタ２１によって生成される電子ビームに対しておよそ１８０度の位相差をもって電子を戻すことによって、減速され得る。したがって、加速器モジュール２２のＲＦ場は、アンジュレータ２４から出力される電子を減速するのに役立つとともに、インジェクタ２１から出力される電子を加速するのに役立つ。粒子加速器２５において電子が減速するにつれ、電子のエネルギーのうちいくらかが、加速器モジュール２２のＲＦ場に伝達される。よって、減速電子のエネルギーは粒子加速器２５によって回収され、インジェクタ２１から出力される電子ビームＥを加速するために用いられ得る。このような構成は、エネルギー回収型線形加速器（ＥＲＬ）として知られている。減速電子のバンチが加速電子の位相とはおよそ１８０°ずれて粒子加速器２５の加速器モジュール２２に進入するように位相を構成することは、粒子加速器２５によって回収されたエネルギーが加速電子を加速するために必要なエネルギー量と概ね等しくなることを保証する。しかしながら、実用においては、加速電子バンチと減速電子バンチとの位相差は１８０°でなくてもよく、例えば、１８０°より最大で１０°程度上又は下（すなわち１７０°と１９０°との間）であってもよい。１８０°の位相差からのそのような小さなオフセットには、何らかの利点があるであろう。
【００７０】
[0068]  図４は、エネルギー回収型線形加速器を組み込んだ自由電子レーザＦＥＬを示す。図４に示される実施形態では、インジェクタ２１は、電子源２８と、ブースタ２９と、ドライバレーザ３０とを備えている。この実施形態において、ドライブレーザ３０は、電子源２８内のフォトカソードにパルスレーザビームを照射するように配列されている。これにより、時間的に間隔をあけた電子のバンチが規則的に生成され、電子のバンチはその後ブースタ２９によって相対論的速度まで加速される。ブースタ２９によって出力された電子のバンチは、粒子加速器の加速器モジュール２２の方に誘導される。この実施形態では、粒子加速器は単一の線形加速器モジュール２２を備えている。他の実施形態においては粒子加速器はより多くの加速器モジュール２２を備えていてもよいことがわかるであろう。また、この実施形態は、各バンチが加速器モジュール２２を加速のために１回及び（アンジュレータ２４の通過後に）減速のために１回通過する、単一パス構成である。代替的な実施形態は、各バンチが加速器モジュール２２のうち１つ以上を加速のために２回以上及び減速のために２回以上通過する、複数パス構成であり得ることがわかるであろう。一旦加速器モジュール２２によってより高いエネルギーに加速されると、バンチ化電子ビームは、電子光学部品３１を介してアンジュレータ２４へと誘導される。この実施形態においては、加速器モジュール２２及びアンジュレータ２４の軸は概ね平行であり、電子光学部品３１は、バンチ化電子ビームを、その方向が１８０°回転されるように、アーチ状の経路を通して進ませるように配列されている。そのような、加速器モジュール２２及びアンジュレータ２４の軸が概ね平行である配列は、比較的コンパクトな配列であり得るが、その一方で、自由電子レーザＦＥＬのレイアウトに関しては、他の配列が可能であることがわかるであろう。電子光学部品３１は、バンチ圧縮機２３としても作用し得る。代替的には、別個のバンチ圧縮機（図示しない）が、電子光学部品３１とアンジュレータ２４との間に提供されてもよい。
【００７１】
[0069]  バンチ化電子ビームは、アンジュレータ２４を出ると、第２の電子光学部品３２を介して加速器モジュール２２の方に戻るように誘導される。第２の電子光学部品３２も、バンチ化電子ビームを、その方向が１８０°回転されるように、アーチ状の経路を通して進ませるように配列されている。加速器モジュール２２は、（先にアンジュレータ２４を通過した）電子バンチを減速させるように作用しているときには、図３に示される減速器２６の機能性を提供しているものと考えられ得ることがわかるであろう。
【００７２】
[0070]  加速器モジュール２２の入口の直近には、マージャ３３が設けられる。マージャ３３は、インジェクタ２１からのバンチと第２の電子光学部品３２からのバンチとを交互に加速器モジュール２２への入口の方に誘導するために配列されている。マージャ３３は、インジェクタ２１及び第２の電子光学部品３２の両方からの電子のバンチを受けるように、且つそれらの軌道を曲げるように配列された、第１の双極磁石３３ａを備えている。インジェクタ２１及び第２の電子光学部品３２からの電子のバンチは、異なる軌道に沿って第１の双極磁石に接近する。インジェクタ２１からの電子のバンチは第１の入力経路に沿って加速器モジュール２２に接近するものと考えられてもよく、第２の電子光学部品３２からの電子のバンチは第２の入力経路に沿って加速器モジュール２２に接近するものと考えられてもよい。第２の電子光学部品３２からの電子はインジェクタ２１からの電子よりも高いエネルギーを有するので、第２の電子光学部品３２からの電子の軌道はインジェクタ２１からの電子の軌道よりも曲がりが少ない。電子バンチが第２の電子光学部品３２及びインジェクタ２１から第１の双極磁石３３ａに接近する軌道は、第２の電子光学部品３２及びインジェクタ２１の両方からの電子バンチが実質的に同一の軌道に沿って加速器モジュール２２に入るように配列されている。マージャ３３はさらに、第２及び第３の双極磁石３３ｂ，３３ｃを備えており、第２の電子光学部品３２からの電子がこれらを通過する。第１、第２、及び第３の双極磁石３３ａ，３３ｂ，及び３３ｃは併せて、第２の電子光学部品３２からの電子バンチを実質的に分散させずに加速器モジュール２２へ誘導するように配列された磁気シケインを形成する。マージャ３３はさらに、第４の双極磁石３３ｄを備えており、インジェクタ２１からの電子がこれを通過する。第１及び第４の双極磁石３３ａ及び３３ｄは併せてインジェクタ２１からの電子バンチを加速器モジュール２２へ誘導するように配列されている。代替的な実施形態は、図４に示され上述されたマージャ３３のものとは具体的な形が異なるマージャを備えていてもよいことがわかるであろう。例えば、異なる数又は配列の双極磁石が代替的に用いられてもよい。
【００７３】
[0071]  同様に、加速器モジュール２２の出口の直近には、スプリッタ３４が設けられる。スプリッタ３４は、加速器モジュール２２を出ていく電子のバンチを電子光学部品３１及びビームダンプ２７の方に交互に誘導するために配列されている。特に、スプリッタ３４は、加速器モジュール２２によって加速された（すなわち加速器モジュール２２によってエネルギーが増大された）バンチを電子光学部品３１の方に誘導し、加速器モジュール２２によって減速された（すなわち加速器モジュール２２によってエネルギーが減少された）電子バンチをビームダンプ２７の方に誘導するために配列されている。スプリッタ３４は、加速器モジュール２２からの電子のバンチを受けるように、且つそれらの軌道を曲げるように配列された、第１の双極磁石３４ａを備えている。加速器モジュール２２によって加速された電子は、加速器モジュール２２によって減速された電子よりも高いエネルギーを有する。したがって、加速器モジュール２２によって加速された電子の軌道は、加速器モジュール２２によって減速された電子の軌道よりも曲がりが少ない。スプリッタ３４はさらに、第２及び第３の双極磁石３４ｂ，３４ｃを備えている。加速器モジュール２２によって加速された電子は、順に第２及び第３の双極磁石３４ｂ，３４ｃの方に誘導される。第１、第２、及び第３の双極磁石３４ａ，３４ｂ，及び３４ｃは併せて、加速器モジュール２２からの電子バンチを実質的に分散させずに電子光学部品３１へ誘導するように配列された磁気シケインを形成する。スプリッタ３４はさらに、第４の双極磁石３４ｄを備えており、加速器モジュール２２によって減速された電子がこれを通過する。第１及び第４の双極磁石３４ａ及び３４ｄは併せて加速器モジュール２２によって減速された電子バンチをビームダンプ２７へ誘導するように配列されている。代替的な実施形態は、図４に示され上述されたスプリッタ３４のものとは具体的な形が異なるスプリッタを備えていてもよいことがわかるであろう。例えば、異なる数又は配列の双極磁石が代替的に用いられてもよい。
【００７４】
[0072]  図４に示される自由電子レーザＦＥＬは電子ビーム伝送システムを形成することがわかるであろう。さらに、２つの異なる電子ビームが交互に加速器モジュール２２を通過する。すなわち、インジェクタ２１によって提供される低エネルギー電子ビーム、及び第２の電子光学部品３２からの高エネルギービームである。加速器モジュール２２は、主経路を定義する主電子ビーム伝送モジュールであると考えられてもよい。自由電子レーザＦＥＬは第１及び第２の入力電子ビーム伝送モジュールを備えるものと考えられてもよく、第１及び第２の入力電子ビーム伝送モジュールの各々は、電子ビームを加速器モジュール２２（すなわち主電子ビーム伝送モジュール）に届けるように配列されている。
【００７５】
[0073]  インジェクタ２１と加速器モジュール２２との間に配設されたＦＥＬの要素の任意の組み合わせは、第１の入力電子ビーム伝送モジュールを形成するものと考えられ得る。第１の入力電子ビーム伝送モジュールを形成するものと考えられ得るインジェクタ２１と加速器モジュール２２との間に配設されたＦＥＬの要素は、単独でも組み合わせても、マージャ３３の第１の双極磁石３３ａと第４の双極磁石３３ｄとを含む。加速器モジュール２２の出口と加速器モジュール２２への入口との間に配設されたＦＥＬの要素の任意の組み合わせは、第２の入力電子ビーム伝送モジュールを形成するものと考えられ得る。第２の入力電子ビーム伝送モジュールを形成するものと考えられ得る加速器モジュール２２の出口と加速器モジュール２２への入口との間に配設されたＦＥＬの要素は、単独でも組み合わせても、スプリッタ３４の第１、第２、及び第３の双極磁石３４ａ，３４ｂ，及び３４ｃと、電子光学部品３１と、アンジュレータ２４と、第２の電子光学部品３２と、マージャ３３の第１、第２、及び第３の双極磁石３３ａ，３３ｂ，３３ｃとを含む。
【００７６】
[0074]  自由電子レーザによって生成された放射ビームは、典型的には比較的小さなエタンデュを有する。特に、自由電子レーザＦＥＬによって提供されるＥＵＶ放射ビームＢＦＥＬは、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源又は放電生成プラズマ（ＤＰＰ）源（いずれも従来技術において既知のものである）によって生成されるであろうＥＵＶ放射ビームよりも有意に小さいエタンデュを有する。例えば、自由電子レーザＦＥＬによって生成された放射ビームＢＦＥＬは、５００μｒａｄ未満、例えば１００μｒａｄ未満の発散度を有していてもよく、例えば約１００μｍの直径を有していてもよい。
【００７７】
[0075]  １つ以上のＥＵＶリソグラフィ装置の高いスループットを支えるために、自由電子レーザＦＥＬの出力電力は、数十キロワット程度であり得る。こうした電力では、自由電子レーザＦＥＬによって生成された放射ビームＢＦＥＬの初期直径が非常に小さいので、電力密度が重要になるであろう。したがって、ビームデリバリシステムＢＤＳは、自由電子レーザＦＥＬによって生成された放射ビームＢＦＥＬの断面積を増大するように配列された放射ビームエキスパンダ（図示しない）を備えていてもよい。放射ビームエキスパンダは、より許容できる電力密度を有する寸法までビームが拡張できるように、アンジュレータ２４から十分な距離を置いて配置され得る。自由電子レーザＦＥＬによって生成された放射ビームＢＦＥＬの発散度は非常に小さいので、アンジュレータ２４と放射ビームエキスパンダとの間の距離は数十メートル程度、又は数百メートル程度でさえあり得る。そのような距離の後では、放射ビームＢＦＥＬは１ｍｍ程度の直径を有するであろう。
【００７８】
[0076]  図５は、本発明の一実施形態による、２つの異なる電子ビームの位置を制御するための電子ビーム伝送システム４０の図式表現である。電子ビーム伝送システムは、主電子ビーム伝送モジュール４２、第１の入力電子ビーム伝送モジュール４４、第２の入力電子ビーム伝送モジュール４６、及びコントローラ４８を備えている。
【００７９】
[0077]  主電子ビーム伝送モジュール４２は主経路４３を定義する。主電子ビーム伝送モジュール４２は、主経路４３に沿った測定位置に配設されたビームモニタリングデバイス５０を備えている。
【００８０】
[0078]  第１の入力電子ビーム伝送モジュール４４は第１の入力経路４５を定義する。第１の入力電子ビーム伝送モジュール４４は、第１の電子ビームを主電子ビーム伝送モジュール４２に届けるように配列されている。第１の入力電子ビーム伝送モジュール４４は、第１の入力経路４５に沿って配設された第１の作動点で第１の電子ビームの横位置に摂動を与えるための第１のアクチュエータ５２を備える。
【００８１】
[0079]  第２の入力電子ビーム伝送モジュール４６は第２の入力経路４７を定義する。第２の入力電子ビーム伝送モジュール４６は、第２の電子ビームを主電子ビーム伝送モジュール４２に届けるように配列されている。第２の入力電子ビーム伝送モジュール４６は、第２の入力経路４７に沿って配設された第２の作動点で第２の電子ビームの横位置に摂動を与えるための第２のアクチュエータ５４を備える。
【００８２】
[0080]  第１及び第２の電子ビームはバンチ化電子ビームである。第１の入力電子ビーム伝送モジュール４４及び第２の入力電子ビーム伝送モジュール４６は、第１及び第２の電子ビームを、実質的に同一の反復率又はパルス周波数で主電子ビーム伝送モジュール４２に交互に届けるように配列されている。また、第１の入力電子ビーム伝送モジュール４４及び第２の入力電子ビーム伝送モジュール４６は、主電子ビーム伝送モジュール４２内で第１の電子ビームが第２の電子ビームからおよそ１８０度位相ずれするように配列され得る。実用においては、第１及び第２の電子ビームのバンチ間の位相差は１８０°でなくてもよく、例えば、１８０°より最大で１０°程度上又は下（すなわち１７０°と１９０°との間）であってもよいことがわかるであろう。
【００８３】
[0081]  コントローラ４８は、ビームモニタリングデバイス５０から信号５１を受けて、制御信号５３，５５を第１のアクチュエータ５２及び第２のアクチュエータ５４にそれぞれ送信するように動作可能である。
【００８４】
[0082]  主経路４３、第１の入力経路４５、及び第２の入力経路４７は、いずれも真空条件下にあることがわかるであろう。例えば、主経路４３、第１の入力経路４５、及び第２の入力経路４７の各々は、真空ビームパイプによって定義され得る。第１及び第２の電子ビームはビームパイプの中心にあるのが望ましいことがわかるであろう。これは例えば、ウェイク場に起因する損失を最小化する。
【００８５】
[0083]  図６は、主経路４３を定義するビームパイプ５６の断面を示す。図６に示されるビームパイプ５６は円形であるが、代替的な実施形態においては、ビームパイプは異なる形状を有していてもよく、例えばビームパイプは断面が楕円形であってもよいことがわかるであろう。第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置も示されている。
【００８６】
[0084]  第１及び第２の電子ビーム５８，６０の両方がビームパイプ５６の中心５７又はその付近に維持されるように、第１及び第２の電子ビームの各々の横位置を監視し、第１及び第２のアクチュエータ５３，５４を用いてフィードバックループを提供するのが望ましい。しかしながら、特定の動作条件下では、ビームモニタリングデバイス５０は、第１及び第２の電子ビームの位置を別個に時間的に分解することができないかもしれない。
【００８７】
[0085]  電子ビーム伝送システム４０は、図４に示されるもののようなエネルギー回収型線形加速器を組み込んだ自由電子レーザＦＥＬの一部を形成し得る。主電子ビーム伝送モジュール４２は、加速器モジュール２２又はその一部であってもよい。
【００８８】
[0086]  第１の入力電子ビーム伝送モジュール４４は、インジェクタ２１と加速器モジュール２２との間に配設されたＦＥＬの要素、すなわち、マージャ３３の第１の双極磁石３３ａと第４の双極磁石３３ｄとの任意の組み合わせであり得る。第１のアクチュエータ５２はこれらの要素の任意の組み合わせを備えていてもよく、その組み合わせは、例えばこの要素に供給される電流を変化させること又はその電流に摂動を与えることによって、第１の作動点における第１の電子ビームの横位置を変更するために用いることができる。追加的又は代替的には、第１のアクチュエータ５２は１つ以上の追加的な要素を備えていてもよく、それは、例えばこの要素に供給される電流を変化させること又はその電流に摂動を与えることによって、第１の作動点における第１の電子ビームの横位置を変更するために用いることができる。
【００８９】
[0087]  第２の入力電子ビーム伝送モジュール４６は、加速器モジュール２２の出口と加速器モジュール２２への入口との間に配設されたＦＥＬの要素、すなわち、スプリッタ３４の第１、第２、及び第３の双極磁石３４ａ，３４ｂ，及び３４ｃと、電子光学部品３１と、アンジュレータ２４と、第２の電子光学部品３２と、マージャ３３の第１、第２、及び第３の双極磁石３３ａ，３３ｂ，３３ｃとの任意の組み合わせであり得る。第２のアクチュエータ５４はこれらの要素の任意の組み合わせを備えていてもよく、その組み合わせは、例えばこの要素に供給される電流を変化させること又はその電流に摂動を与えることによって、第１の作動点における第１の電子ビームの横位置を変更するために用いることができる。追加的又は代替的には、第２のアクチュエータ５４は１つ以上の追加的な要素を備えていてもよく、それは、例えばこの要素に供給される電流を変化させること又はその電流に摂動を与えることによって、第１の作動点における第１の電子ビームの横位置を変更するために用いることができる。
【００９０】
[0088]  （加速器モジュール２２によって加速される）第１の電子ビーム及び（加速器モジュール２２によって減速される）第２の電子ビームの各々は、１００ＭＨｚ程度又はそれよりも高いパルス周波数ｆ０を有し得る。いくつかの配列においては、第１の電子ビーム及び第２の電子ビームは、１ＧＨｚ程度又はそれよりも高いパルス周波数ｆ０を有し得る。第１及び第２の電子ビームの各々の時間範囲ｔｐは、０．１から１０ｐｓ程度であり得る。ビームモニタリングデバイス５０において、第１及び第２の電子ビームの位置を別個に時間的に分解すること、すなわち各バンチの別個の横位置を決定することが望まれる場合には、ビームモニタリングデバイス５０は、２ｆ０のデータ取得周波数を有する必要があるであろう。これは、十分に高いパルス周波数ｆ０に関して、実施するのが複雑且つ高価になり得る。パルス周波数ｆ０が高くなるほど、第１及び第２の電子ビームの位置を時間的に分解することはより難しくなることがわかるであろう。従来のビーム位置測定システムは、各電子バンチエネルギーレベルの位置を別個に決定することができず、その代わりにすべてのバンチについて平均バンチ位置を伝達し得る。
【００９１】
[0089]  コントローラ４８又はビームモニタリングデバイス５０は、第１の量及び第２の量を決定するように動作可能である。次に説明するように、第１の量は測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の差を示し、第２の量は測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置を示す。特に、測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置は、測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均位置５９と、基準位置、例えばビームパイプ５６の中心５７との横位置の差であってもよい。
【００９２】
[0090]  以下において、制御方向という用語は、電子ビームの位置が制御されている、電子ビームの経路に対して横向きの平面内の方向（例えばｘ方向又はｙ方向）のことを指し得る。第１の量は制御方向の測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の差を示し、第２の量は制御方向第１の方向の測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置を示すことがわかるであろう。制御方向は、電子ビームの軌道に対して垂直な平面内の方向である。電子ビーム伝送システム４０内の任意の所与の点における電子ビームの伝搬方向はｚ方向と称され得る。この規定によれば、制御方向は、ｘ−ｙ平面内の方向である。例えば、制御方向は、ｘ方向又はｙ方向であり得る。以下で述べるとおり、第１の量及び第２の量は、制御方向の第１及び第２の電子ビームの横位置を調節するように、制御ループにおける制御パラメータとして用いられる。第１及び第２の電子ビームの横位置を完全に制御するために、２つの制御方向の各々において、独立の制御ループが実行される。通例では、これらの制御方向は相互に垂直であり、ｘ方向及びｙ方向と称され得る。
【００９３】
[0091]  制御方向のうち第１の制御方向の制御に関して、第１の量は第１の制御方向（ｘ方向と称され得る。図６を参照）の測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の第１の差Ｄ１を示し得るとともに、第２の量は第１の方向の測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の第１の平均横位置Ａ１を示し得る。制御方向のうち第１の制御方向の制御に関して、第１の量は第２の制御方向（ｙ方向と称され得る。図６を参照）の測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の第２の差Ｄ２を示し得るとともに、第２の量は第２の制御方向の測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の第２の平均横位置Ａ２を示し得る。
【００９４】
[0092]  主経路４３に沿った測定位置に配設されたビームモニタリングデバイス５０は、次に図７を参照して説明するようなビーム位置モニタを備えている。
【００９５】
[0093]  図７に示されるビームモニタリングデバイス５０は、第１の電極対７１，７２を備えており、この第１の電極対７１，７２の各々は導電材料から形成されている。第１の電極対７１，７２は概して互いに平行であり、第１の制御方向（図７ではｘ方向）で分離している。第１の電極対７１，７２は、ビームパイプ５６の中心５７の両側に、この中心から等距離に設けられている。第１の電極対７１，７２の各々は、一般に導電板の形であってもよく、第１の電極対７１，７２は概して互いに平行であってもよい。
【００９６】
[0094]  ビームモニタリングデバイス５０はさらに、第２の電極対７３，７４を備えており、この電極対７３，７４の各々は導電材料から形成されている。第２の電極対７３，７４は概して互いに平行であり、第２の制御方向（図７ではｙ方向）で分離していて、第２の制御方向は第１の制御方向に垂直である。第２の電極対７３，７４は、ビームパイプ５６の中心５７の両側に、この中心から等距離に設けられている。第２の電極対７３，７４の各々は、一般に導電板の形であってもよく、第２の電極対７３，７４は概して互いに平行であってもよい。
【００９７】
[0095]  電子ビームがビームモニタリングデバイス５０を通過するにつれ、第１及び第２の電極対７１，７２及び７３，７４には電荷が誘起される。
【００９８】
[0096]  従来のビーム位置モニタシステムでは、第１の方向の電子ビームの平均横位置は、第１の電極対７１，７２において差を測定することによって決定できる。同様に、第２の方向の電子ビームの平均横位置は、第２の電極対７３，７４において差を測定することによって決定できる。
【００９９】
[0097]  上記で説明したように、ビームモニタリングデバイス５０は、（第１の入力電子ビーム伝送モジュール４４からの）第１の入力電子ビーム及び（第２の入力電子ビーム伝送モジュール４６からの）第２の入力電子ビームの電子のバンチを交互に受ける、主電子ビーム伝送モジュール４２上の測定箇所に配設される。第１及び第２の入力電子ビームの各々は、ｆ０のパルス周波数を有する。また、第１の電子ビームは第２の電子ビームからおよそ１８０°位相ずれしている。つまり、測定点を通過する第１の電子ビームの各バンチから測定点を通過する第２の電子ビームの後続のバンチまでの時間間隔は、測定点を通過する第２の電子ビームの各バンチから測定点を通過する第１の電子ビームの後続のバンチまでの時間間隔に実質的に等しい。第１及び第２の電子バンチがｘ方向又はｙ方向のうち一方の同じ横位置にあるとき、第１又は第２の電極対７１，７２及び７３，７４によってそれぞれ受信された信号には、２ｆ０の周波数成分及びこの周波数の高調波が存在する。ｘ方向又はｙ方向の横位置に差があるときには、さらに、第１又は第２の電極対７１，７２及び７３，７４によってそれぞれ受信された信号において、ｆ０の周波数のスペクトル成分も生成されるであろう。
【０１００】
[0098]  したがって、第１及び第２の電極対７１，７２及び７３，７４によって出力された信号のｆ０及び２ｆ０スペクトル成分は、ビームモニタリングデバイス５０（又は代替的にはコントローラ４８）によって、第１及び第２の制御方向の第１の量及び第２の量をそれぞれ決定するために用いられ得る。
【０１０１】
[0099]  第１及び第２の電極対７１，７２及び７３，７４によって出力された信号のｆ０スペクトル成分は、測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の差を示す第１の量を決定するために用いることができる。特に、第１の電極対７１，７２によって出力された信号のｆ０スペクトル成分は、測定点における第１の制御方向（ｘ方向）の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の差Ｄ１を決定するために用いることができ、第２の電極対７３，７４によって出力された信号のｆ０スペクトル成分は、測定点における第２の制御方向（ｙ方向）の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の差Ｄ２を決定するために用いることができる。
【０１０２】
[00100]  第１及び第２の電極対７１，７２及び７３，７４によって出力された信号の２ｆ０スペクトル成分は、測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置を示す第２の量を決定するために用いることができる。特に、第１の電極対７１，７２によって出力された信号の２ｆ０スペクトル成分は、測定点における第１の制御方向（ｘ方向）の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置Ａ１を決定するために用いることができ、第２の電極対７３，７４によって出力された信号の２ｆ０スペクトル成分は、測定点における第２の制御方向（ｙ方向）の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置Ａ２を決定するために用いることができる。
【０１０３】
[00101]  ビームモニタリングデバイス５０はさらに、測定点におけるｘ方向及びｙ方向の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の差Ｄ１，Ｄ２とｘ方向及びｙ方向の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置Ａ１，Ａ２とを決定するように動作可能なデータ収集システム６１を備える。図７においては、明瞭にするために、データ収集システム６１のうち、ｘ方向の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の差Ｄ１と第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置Ａ１とを決定するために用いられる部分のみが示されている。図７には示されていないが、データ収集システム６１はさらに、ｙ方向の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の差Ｄ２と第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置Ａ２とを決定するために用いられる追加的なコンポーネントを備えることがわかるであろう。
【０１０４】
[00102]  本実施形態においては、データ収集システム６１は、次に説明する同期検波を用いて、第１及び第２の電極対７１，７２及び７３，７４によって出力された信号のｆ０及び２ｆ０スペクトル成分を決定するように動作可能である。代替的な実施形態では第１及び第２の電極対７１，７２及び７３，７４によって出力された信号のｆ０及び２ｆ０スペクトル成分が決定されることを可能にする任意の他の信号処理方法が用いられ得ることは、もちろんわかるであろう。そのような代替的な信号処理方法は、例えば、ロックイン増幅器を用いるであろう。
【０１０５】
[00103]  第１の電極対７１，７２の各々は信号７５，７６を出力し、これらの信号はデータ収集システム６１によって受信される。この信号対７５，７６は、その後、次に説明するように、測定点におけるｘ方向の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の差Ｄ１とｘ方向の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置Ａ１とを決定するべく処理される。同様に、第２の電極対７３，７４の各々は信号（図示しない）を出力し、これらの信号はデータ収集システム６１によって受信される。この信号対は、その後、測定点におけるｙ方向の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の差Ｄ２とｙ方向の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置Ａ２とを決定するべく、第１の電極対７１，７２によって出力された信号対７５，７６と同じ手法で処理される。簡潔にするため、以下では、第１の電極対７１，７２によって出力される信号対７５，７６の処理のみを説明する。
【０１０６】
[00104]  この実施形態においては、データ収集システム６１はビームモニタリングデバイス５０の一部を形成する。この実施形態においては、コントローラ４８によってビームモニタリングデバイス５０から受信された信号５１（図５を参照）は、測定点におけるｘ方向及びｙ方向の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の差Ｄ１，Ｄ２とｘ方向及びｙ方向の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置Ａ１，Ａ２とを含み得ることがわかるであろう。
【０１０７】
[00105]  代替的な実施形態においては、データ収集システム６１はコントローラ４８の一部を形成してもよい。そのような代替的な実施形態においては、コントローラ４８によってビームモニタリングデバイス５０から受信された信号５１（図５を参照）は、第１の電極対７１，７２によって出力された信号対７５，７６と第２の電極対７３，７４によって出力された信号対とを含み得ることがわかるであろう。
【０１０８】
[00106]  第１の電極対は、第１の電極７１と第２の電極７２とを備える。
【０１０９】
[00107]  第１の電極７１によって出力された信号７５は、第１及び第２の周波数ミキサ８１，８２に入力される。第１の周波数ミキサ８１は、ｆ０の基準周波数８３を受信する。第２の周波数ミキサ８２は、２ｆ０の基準周波数８４を受信する。第１の周波数ミキサ８１の出力は第１のローパスフィルタ８５に入力され、第２の周波数ミキサ８２の出力は第２のローパスフィルタ８６に入力される。
【０１１０】
[00108]  第１のローパスフィルタ８５は、第１のローパスフィルタ８５によって出力される信号８７が第１の電極７１によって出力される信号７５のｆ０スペクトル成分と比例するように、比較的狭い帯域の周波数を通過させるように配列される。第２のローパスフィルタ８６は、第２のローパスフィルタ８６によって出力される信号８８が第１の電極７１によって出力される信号７５の２ｆ０スペクトル成分と比例するように、比較的狭い帯域の周波数を通過させるように配列される。
【０１１１】
[00109]  第２の電極７２によって出力された信号７６は、第３及び第４の周波数ミキサ９１，９２に入力される。第３の周波数ミキサ９１は、ｆ０の基準周波数９３を受信する。第４の周波数ミキサ９２は、２ｆ０の基準周波数９４を受信する。第３の周波数ミキサ９１の出力は第３のローパスフィルタ９５に入力され、第４の周波数ミキサ９２の出力は第４のローパスフィルタ９６に入力される。
【０１１２】
[00110]  第３のローパスフィルタ９５は、第３のローパスフィルタ９５によって出力される信号９７が第２の電極７２によって出力される信号７６のｆ０スペクトル成分と比例するように、比較的狭い帯域の周波数を通過させるように配列される。第４のローパスフィルタ９６は、第４のローパスフィルタ９６によって出力される信号９８が第２の電極７２によって出力される信号７６の２ｆ０スペクトル成分と比例するように、比較的狭い帯域の周波数を通過させるように配列される。
【０１１３】
[00111]  データ収集システム６１はさらに、２つの加算器１０１，１０２を備える。この文脈において、加算器（adder）（加算器（summer）とも称される）とは、２つの入力信号間の合計又は差を求めるように動作可能な回路であることがわかるであろう。
【０１１４】
[00112]  第１の電極対７１，７２において誘起された信号対７５，７６は、ｆ０の基準周波数８３，９３（共通の主経路４３を通る電子ビームの各々の繰り返し周波数）で動作する第１及び第３のミキサ８１，９１を用いてベースバンドにミックスダウンされる。第１の加算器１０１は、第１及び第２のローパスフィルタ８５，９５によってそれぞれ出力された２つの信号８７，９７の合計を決定するために配列される。第１の加算器１０１によって出力された信号Ｄ１は、測定点におけるｘ方向の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の差Ｄ１と比例する。
【０１１５】
[00113]  なお、第１の加算器１０１によって出力された信号Ｄ１は、ｘ方向の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の差Ｄ１の係数であり、したがって常に正である。その結果、信号Ｄ１は、第１及び第２の入力電子ビームが同じ横ｘ位置にあるときに最小となる。
【０１１６】
[00114]  第１の電極対７１，７２において誘起された信号対７５，７６は、２ｆ０の基準周波数８４，９４（すなわち、共通の主経路４３を通る電子ビームの総繰り返し周波数）で動作する第２及び第４のミキサ８２，９２を用いてベースバンドにミックスダウンされる。第２の加算器１０２は、第２及び第４のローパスフィルタ８６，９６によってそれぞれ出力された２つの信号８８，９８の差を決定するために配列される。この第２及び第４のローパスフィルタ８６，９６によって出力された２つの信号８８，９８の差は、測定点におけるｘ方向の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置Ａ１を示す。第１の電子ビームのバンチの総電荷が第２の電子ビームのバンチの総電荷と実質的に等しい場合には、第２及び第４のローパスフィルタ８６，９６によって出力された２つの信号８８，９８の差は、測定点におけるｘ方向の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置Ａ１と比例し、データ収集システム６１によって直接出力されるであろう。第１及び第２の電子ビームのバンチの総電荷に差がある場合には、測定点におけるｘ方向の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置Ａ１は、第２及び第４のローパスフィルタ８６，９６によって出力された２つの信号８８，９８の合計に正規化されたときの第２及び第４のローパスフィルタ８６，９６によって出力された２つの信号８８，９８の差に比例するであろう。したがって、任意選択的には、データ収集システム６１はさらに、第２及び第４のローパスフィルタ８６，９６によって出力された２つの信号８８，９８の合計を決定するために配列された第３の加算器（図示しない）と、第２の加算器１０２の出力を第３の加算器によって除算するために配列された除算器（図示しない）とを備えていてもよい。そのような実施形態に関しては、除算器の出力は、データ収集システム６１によって出力されてもよい。
【０１１７】
[00115]  結果として生じる信号Ａ１は、測定点におけるｘ方向の第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置Ａ１と比例する。Ａ１＝０は、（ｘ方向で）ビームパイプ５６の中心にある第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置に対応し、Ａ１＜０は、負のｘ位置（すなわち図６のビームパイプ５６の中心の左）にある第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置に対応し、Ａ１＞０は、正のｘ位置（すなわち図６のビームパイプ５６の中心の右）にある第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置に対応する。
【０１１８】
[00116]  コントローラ４８は、制御信号５３，５５を介し、第１及び第２のアクチュエータ５２，５４を用いて、第１及び第２の電子ビームの軌道を制御するように動作可能である。下記で説明するように、コントローラ４８は、（第１及び第２の制御方向の各々について）第１の制御ループ及び第２の制御ループを実行することによって、第１及び第２の電子ビームの軌道を独立して制御するように動作可能である。第１の制御ループは、第１のアクチュエータ５２を用いて第１の電子ビームの軌道に摂動を与えることにより、（共通の主経路４３に沿った測定点における２つの異なる電子ビームの横位置の差を示す）第１の量を反復的に減少させようとする。第２の制御ループは、２つの異なる電子ビームの平均横位置が所望の横位置（例えばビームパイプ５６の中心５７）の方へ移動するように第２のアクチュエータ５４を用いて第２の電子ビームの軌道に反復的に摂動を与える。
【０１１９】
[00117]  上記で説明したように、第１及び第２の電子ビームの横位置を完全に制御するためには、２つの制御方向、すなわちｘ方向及びｙ方向の各々において、独立の制御ループが実行される。ｘ方向の制御には、２つの制御パラメータが用いられる。すなわち、ｘ方向の測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の第１の差Ｄ１を示す第１の量、ならびに、ｘ方向の測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の第１の平均横位置Ａ１を示す第２の量である。ｙ方向の制御には、２つの制御パラメータが用いられる。すなわち、ｙ方向の測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の横位置の第２の差Ｄ２を示す第１の量、ならびに、ｙ方向の測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の第２の平均横位置Ａ２を示す第２の量である。
【０１２０】
[00118]  第１及び第２のアクチュエータ５２，５４は、ｘ方向及びｙ方向の両方で第１及び第２の電子ビームの横位置を独立して制御するように動作可能であってもよい。
【０１２１】
[00119]  コントローラ４８は、ｘ方向について第１及び第２の制御ループを実行し、それとは独立して、ｙ方向について第１及び第２の制御ループを実行するように動作可能である。ｘ方向の第１の制御ループは、ｘ方向の共通の主経路４３に沿った測定点における２つの異なる電子ビームの横位置の差Ｄ１を反復的に減少させようとする。ｘ方向の第２の制御ループは、ｘ方向の２つの異なる電子ビームの平均横位置が所望の横位置（例えばビームパイプ５６の中心５７）の方へ移動するように第２のアクチュエータ５４を用いてｘ方向の第２の電子ビームの軌道に反復的に摂動を与える。ｙ方向の第１の制御ループは、ｙ方向の共通の主経路４３に沿った測定点における２つの異なる電子ビームの横位置の差Ｄ２を反復的に減少させようとする。ｙ方向の第２の制御ループは、ｙ方向の２つの異なる電子ビームの平均横位置が所望の横位置（例えばビームパイプ５６の中心５７）の方へ移動するように第２のアクチュエータ５４を用いてｙ方向の第２の電子ビームの軌道に反復的に摂動を与える。
【０１２２】
[00120]  以降の記述においては、ｘ方向の第１及び第２の電子ビームの位置を制御するために用いられる制御ループを説明する。ｙ方向の第１及び第２の電子ビームの位置を制御するために用いられる制御ループは同じように動作することがわかるであろう。
【０１２３】
[00121]  ｘ方向では、２つの電子ビームは、次に図８を参照して説明するように、互いに対して１１の異なる構成で配置されることが可能である。
【０１２４】
[00122]  最初の３つの構成１１０，１１１，１１２では、第１及び第２の電子ビーム５８，６０は、同じｘ位置に配置される（すなわちＤ１＝０）。これらの構成のうち最初の１つである１１０においては、第１及び第２の電子ビーム５８，６０は、いずれもビームパイプ５６の中心５７に配置される（すなわちＡ１＝０）。これらの構成のうち２つ目の１１１においては、第１及び第２の電子ビーム５８，６０はいずれもビームパイプ５６の中心５７の第１の側に配置され、これらの構成のうち３つ目の１１２においては、第１及び第２の電子ビーム５８，６０はいずれもビームパイプ５６の中心５７の反対の第２の側に配置される。
【０１２５】
[00123]  残りの８つの構成１１３〜１２０では、第１及び第２の電子ビーム５８，６０は、異なるｘ位置に配置される（すなわちＤ１＞０）。
【０１２６】
[00124]  構成のうち、第１及び第２の電子ビーム５８，６０が異なるｘ位置に配置された４つである１１３，１１４，１１８，１１９においては、第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均ｘ位置Ａ１は、ビームパイプ５６の中心５７の第１の側にある。これらの構成のうちの２つである１１３，１１４においては、第１及び第２の電子ビーム５８，６０はビームパイプ５６の中心５７の同じ側にあり、それに対して、これらの構成のうちの２つである１１８，１１９においては、第１及び第２の電子ビーム５８，６０はビームパイプ５６の中心５７の両側にある。
【０１２７】
[00125]  構成のうち、第１及び第２の電子ビーム５８，６０が異なるｘ位置に配置された別の４つである１１５，１１６，１１７，１２０においては、第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均ｘ位置Ａ１は、ビームパイプ５６の中心５７の反対の第２の側にある。これらの構成のうちの２つである１１５，１１６においては、第１及び第２の電子ビーム５８，６０はビームパイプ５６の中心５７の同じ側にあり、それに対して、これらの構成のうちの２つである１１７，１２０においては、第１及び第２の電子ビーム５８，６０はビームパイプ５６の中心５７の両側にある。
【０１２８】
[00126]  次に、コントローラ４８によって実行される２つの制御ループを、図９及び１０を参照して説明する。
【０１２９】
[00127]  コントローラ４８によって実行される第１の制御ループのフローチャートが図９に示されている。
【０１３０】
[00128]  最初のステップ１３０として、Ｄ（ｎ）が決定される。以下では、Ｄ（ｎ）が制御ループの現在の反復での制御パラメータＤの値であることが意図され、Ｄ（ｎ−１）が制御ループの前回の反復での制御パラメータＤの値であることが意図されていることがわかるであろう。制御パラメータＤは、（制御方向がｘ方向であるときには）ｘ方向の共通の主経路４３に沿った測定点における２つの異なる電子ビームの横位置の差Ｄ１、又は（制御方向がｙ方向であるときには）ｙ方向の共通の主経路４３に沿った測定点における２つの異なる電子ビームの横位置の差Ｄ２を表し得ることがわかるであろう。
【０１３１】
[00129]  一旦Ｄ（ｎ）が決定されると、ステップ１３１において、Ｄ（ｎ−１）がこのＤ（ｎ）の初期値に等しく設定される。
【０１３２】
[00130]  次に、ステップ１３２において、第１のアクチュエータ５２を用いて第１の作動点における第１の電子ビームの横位置に摂動が与えられる。これは、適切な制御信号５３がコントローラ４８によって生成され第１のアクチュエータ５２に送信されることによって達成される。第１のアクチュエータ５２は、制御方向において１つ以上の不連続のステップを通じて第１の電子ビームの横位置を移動させることによって、第１の電子ビームの横位置を制御するように動作可能であってもよい。ステップ１３２においては、第１のアクチュエータ５２を用いて、第１の電子ビームを１ステップで、制御方向に沿った一方向、例えば正の制御方向で移動させる。制御方向に沿った一方向に沿った移動とは、正の制御方向又は負の制御方向のいずれかでの移動を意味することを意図されていることがわかるであろう。制御方向がｘ方向の場合には、正のｘ方向での移動はｘを増大させ、負の制御方向での移動はｘを減少させる。正の制御方向は、制御方向がｘ方向であるときには「右」と称されてもよく、又は制御方向がｙ方向であるときには「上」と称されてもよい。負の制御方向は、制御方向がｘ方向であるときには「左」と称されてもよく、又は制御方向がｙ方向であるときには「下」と称されてもよい。
【０１３３】
[00131]  この摂動に続き、ステップ１３３において、Ｄ（ｎ）が決定される。ステップ１３４では、制御パラメータのこの決定された値Ｄ（ｎ）が、制御パラメータの前回の値と比較される。
【０１３４】
[00132]  Ｄ（ｎ）−Ｄ（ｎ−１）＞０であれば、制御パラメータの値は増大している。制御パラメータＤ、又は第１の量は、共通の主経路４３に沿った測定点における２つの異なる電子ビームの横位置の差を示すことを思い出されたい。よって、制御パラメータＤは最小化するのが望ましい。したがって、Ｄ（ｎ）−Ｄ（ｎ−１）＞０であれば、ステップ１３５において、第１のアクチュエータ５２を用いて第１の作動点における第１の電子ビームの横位置に後続の摂動が与えられる。この後続の摂動は、第１の電子ビームの横位置に与えられた前回の摂動とは反対方向である。第１のアクチュエータ５２は、第１の電子ビームを１ステップで、制御方向に沿った前回の摂動とは反対の方向で移動させるために用いられる。例えば、与えられた前回の摂動が第１の電子ビームを正の制御方向で（例えば右又は上へ）移動させるものであったならば、後続の摂動は第１の電子ビームを負の制御方向で（例えば左又は下へ）移動させるものであろう。
【０１３５】
[00133]  Ｄ（ｎ）−Ｄ（ｎ−１）＜０であれば、制御パラメータの値は減少している。Ｄ（ｎ）−Ｄ（ｎ−１）＜０であれば、ステップ１３６において、第１のアクチュエータ５２を用いて第１の作動点における第１の電子ビームの横位置に後続の摂動が与えられる。この後続の摂動は、第１の電子ビームの横位置に与えられた前回の摂動と同じ方向である。第１のアクチュエータ５２は、第１の電子ビームを１ステップで、制御方向に沿った前回の摂動と同じ方向で移動させるために用いられる。例えば、与えられた前回の摂動が第１の電子ビームを正の制御方向で（例えば右又は上へ）移動させるものであったならば、後続の摂動は第１の電子ビームを別のステップで正の制御方向で移動させるものであろう。
【０１３６】
[00134]  ステップ１３７において、Ｄ（ｎ−１）がＤ（ｎ）の現在の値に等しく設定され、制御ループはステップ１３３に戻る。
【０１３７】
[00135]  コントローラ４８によって実行される第２の制御ループのフローチャートが図１０に示されている。
【０１３８】
[00136]  最初のステップ１４０として、制御パラメータＡが決定される。制御パラメータＡは、第１の方向（ｘ方向とも称され得る）の測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置Ａ１、又は第２の方向（ｙ方向とも称され得る）の測定点における第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置Ａ２を表し得ることがわかるであろう。
【０１３９】
[00137]  一旦Ａが決定されると、ステップ１４１では、制御パラメータＡのこの決定された値は、第１及び第２の電子ビームの所望の位置に対応する基準値と比較される。上記で説明したように、本実施形態において、Ａ１＝０は、第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置が（ｘ方向で）ビームパイプ５６の中心にあることに対応する。同様に、Ａ２＝０は、第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置が（ｙ方向で）ビームパイプ５６の中心にあることに対応する。したがって、図１０に示されるように、基準値は例えば０であり得る。
【０１４０】
[00138]  Ａが基準値よりも大きい（例えばＡ＞０）場合には、第１及び第２の電子ビームの平均横位置は、所望の位置（例えばビームパイプ５６の中心５７）の第１の側にある。したがって、Ａが基準値よりも大きい（例えばＡ＞０）場合には、ステップ１４２において、Ａを減少させるように第２の電子ビームを制御方向に沿った第１の方向で移動させるべく、第２のアクチュエータ５４を用いて第２の作動点で第２の電子ビームの横位置に摂動が与えられる。上記で説明したように、本実施形態において、Ａ１＞０は、正のｘ位置（すなわち、図６のビームパイプ５６の中心の右）にある第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置に対応する。よって、この実施形態においては、ステップ１４２において、第２のアクチュエータ５４を用いて第２の作動点で第２の電子ビームの横位置に与えられた摂動が、第２の電子ビームを負の制御方向で（例えば左又は下に）移動させる。
【０１４１】
[00139]  Ａが基準値よりも小さい（例えばＡ＜０）場合には、第１及び第２の電子ビームの平均横位置は、所望の位置（例えばビームパイプ５６の中心５７）の第２の側にある。したがって、Ａが基準値よりも小さい（例えばＡ＜０）場合には、ステップ１４３において、Ａを減少させるように第２の電子ビームを制御方向に沿った第２の方向で移動させるべく、第２のアクチュエータ５４を用いて第２の作動点で第２の電子ビームの横位置に摂動が与えられる。上記で説明したように、本実施形態において、Ａ１＜０は、負のｘ位置（すなわち、図６のビームパイプ５６の中心の左）にある第１及び第２の電子ビーム５８，６０の平均横位置に対応する。よって、この実施形態においては、ステップ１４２において、第２のアクチュエータ５４を用いて第２の作動点で第２の電子ビームの横位置に与えられた摂動が、第２の電子ビームを正の制御方向で（例えば右又は上に）移動させる。
【０１４２】
[00140]  ステップ１４２又は１４３に続き、制御ループはステップ１４０に戻る。
【０１４３】
[00141]  上述した第２の制御ループは、制御方向の２つの異なる電子ビームの平均横位置が所望の横位置（例えばビームパイプ５６の中心５７）の方へ移動するように、第２のアクチュエータ５４を用いて制御方向で第２の電子ビームの軌道に反復的に摂動を与える。
【０１４４】
[00142]  上記で説明した、コントローラ４８が実行するように動作可能な方法は、次に説明する多数の理由により有利である。この方法は、第１及び第２の電子ビームの軌道が独立して制御されることを可能にする。第１の制御ループは、反復的に第１の量を減少させようとする。特に、第１の制御ループは、第１の電子ビームの横位置が第２の電子ビームのそれにより近くなるように、第１の電子ビームを移動させようとする。第２の制御ループは、反復的に第２の電子ビームを所望の横位置の方へ移動させようとする。
【０１４５】
[00143]  ２つの異なる電子ビームの絶対横位置を用いるのではなく、電子ビーム伝送システム４０及び方法は、（２つの異なる電子ビームの横位置の差を示す）第１の量と、（２つの異なる電子ビームの平均横位置を示す）第２の量とを用いる。２つの異なる電子ビームの絶対横位置が制御ループに入力される制御パラメータとして用いられないので、有利なことに、電子ビーム伝送システム４０及び方法は、第１及び第２の電子ビームの位置が時間的に分解され得ない配列において適用されることが可能である。
【０１４６】
[00144]  電子ビーム伝送システム４０及び方法は、エネルギー回収型線形加速器（ＥＲＬ）内で２つの異なる電子ビームの位置を制御するのに特に適している。
【０１４７】
[00145]  いくつかの実施形態においては、上述した第１及び第２の制御ループは、異なる周波数で動作する。この文脈において、制御ループ（すなわち第１の制御ループ又は第２の制御ループ）の周波数は、制御ループの連続する反復の間での時間遅延に反比例することがわかるであろう。これは代替的には更新レート、あるいはアナログのコントローラ４８に関しては帯域幅と称され得る。例えば、第１の制御ループは比較的速い制御ループとして動作してもよく、第２の制御ループは比較的遅い制御ループとして動作してもよい。このことは、２つの制御ループが安定的であることを保証し得る。第１及び第２の制御ループは２つの異なる周波数で動作するのが望ましいであろう。ここで、２つの異なる周波数の比は整数ではない。このことは、２つの制御ループの安定性をより高めるであろう。
【０１４８】
[00146]  本発明による粒子加速器の実施形態を、自由電子レーザの一部を形成するものとして説明してきたが、これらの粒子加速器は任意の他の代替的な用途を有し得ることがわかるであろう。例えば、粒子加速器は、自由電子レーザ相互作用以外のメカニズムを通じた基本処理の研究又はシンクロトロン放射の生成に用いられてもよい。
【０１４９】
[00147]  放射源ＳＯの実施形態を、１つの自由電子レーザＦＥＬを備えるものとして説明及び図示してきたが、放射源は任意の数の自由電子レーザＦＥＬを備えていてもよいことが理解されなければならない。例えば、放射源は、１つよりも多くの自由電子レーザＦＥＬを備えていてもよい。例えば、２つの自由電子レーザが、ＥＵＶ放射を複数のリソグラフィ装置に提供するように配列されてもよい。これは、いくらかの冗長性を考慮するためである。これにより、一方の自由電子レーザが修理中又は保守作業中のときには、他方の自由電子レーザが用いられることが可能になり得る。
【０１５０】
[00148]  リソグラフィシステムＬＳは、任意の数のリソグラフィ装置を備えていてもよい。リソグラフィシステムＬＳを形成するリソグラフィ装置の数は、例えば、放射源ＳＯから出力される放射の量、及びビームデリバリシステムＢＤＳにおいて失われる放射の量によって決まる。リソグラフィシステムＬＳを形成するリソグラフィ装置の数は、追加的又は代替的には、１つのリソグラフィシステムＬＳのレイアウト及び／又は複数のリソグラフィシステムＬＳのレイアウトによって決まってもよい。
【０１５１】
[00149]  リソグラフィシステムＬＳの実施形態は、１つ以上のマスク検査装置ＭＩＡ及び／又は１つ以上の空中検査測定システム（ＡＩＭＳ）も備え得る。いくつかの実施形態においては、リソグラフィシステムＬＳは、いくらかの冗長性を見込んで、複数のマスク検査装置を備えていてもよい。これにより、１つのマスク検査装置が修理中又は保守作業中のときには、別のマスク検査装置が用いられることが可能になるであろう。よって、１つのマスク検査装置が常に使えるようになっている。マスク検査装置は、リソグラフィ装置よりも低電力の放射ビームを使用し得る。また、本明細書に記載されたタイプの自由電子レーザＦＥＬを用いて生成された放射は、リソグラフィ又はリソグラフィ関連の用途以外の用途に用いられてもよいことがわかるであろう。
【０１５２】
[00150]  「相対論的電子」という用語は、相対論的エネルギーを有する電子を意味するものと解釈されるべきである。電子は、その運動エネルギーが残りの質量エネルギー（自然単位で５１１ｋｅＶ）に匹敵するか又はそれよりも大きいときに、相対論的エネルギーを有するものと考えられ得る。実用では、自由電子レーザの一部を形成する粒子加速器が、残りの質量エネルギーよりもずっと大きいエネルギーまで電子を加速するであろう。例えば、粒子加速器は、＞１０ＭｅＶ、＞１００ＭｅＶ、＞１ＧｅＶ又はそれよりも大きいエネルギーまで電子を加速し得る。
【０１５３】
[00151]  本発明の実施形態を、ＥＵＶ放射ビームを出力する自由電子レーザＦＥＬの文脈で説明してきた。しかしながら、自由電子レーザＦＥＬは、任意の波長を有する放射を出力するように構成されていてもよい。よって、本発明のいくつかの実施形態は、ＥＵＶ放射ではない放射ビームを出力する自由電子を備えていてもよい。
【０１５４】
[00152]  「ＥＵＶ放射」という用語は、４〜２０ｎｍの範囲内、例えば１３〜１４ｎｍの範囲内の波長を有する電磁放射を包含するものと考えられてもよい。ＥＵＶ放射は、１０ｎｍ未満、例えば、６．７ｎｍ又は６．８ｎｍなど４〜１０ｎｍの範囲内の波長を有していてもよい。
【０１５５】
[00153]  リソグラフィ装置ＬＡ１からＬＡｎは、ＩＣの製造において用いられてもよい。代替的には、本明細書に記載のリソグラフィ装置ＬＡ１からＬＡｎには、他の用途があってもよい。考えられる他の用途は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンス及び検出パターン、フラットパネル表示器、液晶表示器（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造を含む。
【０１５６】
[00154]  様々な実施形態が互いに組み合わせられてもよい。ある実施形態の特徴が別の実施形態の特徴と組み合わせられてもよい。
【０１５７】
[00155]  上記では本発明の具体的な実施形態を記載したが、本発明は記載されたものとは異なって実施され得ることがわかるであろう。上記の説明は例示的なものであり、限定するものではない。したがって、当業者には、記載された本発明の変更が、下記の特許請求の範囲を逸脱することなく行われ得ることがわかるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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