CN101965757A - 高压电连接线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别用于把气体放电源(10)电连接到高压电源(9)的高压电连接线(11)。所述连接线由通过电绝缘层(1)分隔开的两个导电板(2)的层叠形成。在所述绝缘层(1)与所述导电板(2)之间设置导电层(8)，所述导电层(8)的材料的电阻率高于所述导电板(2)的材料的电阻率。所提出的连接线在被用于连接高压电源与脉冲放电灯时可以提供更长的使用寿命。

Description

高压电连接线

技术领域

本发明涉及一种高压电连接线，其特别用于把气体放电源电连接到高压电源(例如连接到电容器)，所述连接线由通过电绝缘层分隔开的两个导电板的层叠形成。

背景技术

例如在EUV光刻或度量衡等领域内需要发出EUV辐射和/或软X射线的气体放电源。例如在WO 2005/025280A2中公开的气体放电源包括至少两个电极，所述电极被设置在放电空间内并且形成一个间隙，所述间隙允许点燃所述电极之间的气体介质内的等离子体。对于这种放电灯的脉冲操作，可以通过一个电容器设置来提供所需的电能，首先将能量存储在所述电容器设置中，随后通过所述电极放电。另一种可能性是通过一个脉冲压缩级直接为所述电极提供电能。灯的效率在很大程度上依赖于所述电容器设置或脉冲压缩级与所述等离子体的电匹配。在这种情境中，所述电容器设置或脉冲压缩级与放电灯之间的电连接线非常重要。连接线的介电常数越低，所得到的电匹配就越好，并且从而使得所述灯具有更高的峰值性能。

放电灯的连接线的介电常数主要由该连接线的两条电导线之间的距离决定。已知绝缘材料的绝缘属性在理论上允许非常小的距离。举例来说，聚酰亚胺材料

具有40kV/mm的DC绝缘电压。对于5到10kV的最大电源电压，在使用该绝缘材料时有可能使得导线之间的距离小至0.25mm。但是在实际应用中，由于导线边缘处的电场高度升高，因此无法实现这么小的距离。放电灯的脉冲操作还会导致诸如表面放电之类的附加效应。电场在放电灯的脉冲操作期间的快速改变在绝缘的表面上感生出电流。这一效应被电场在电连接线的气隙、边缘或拐角处的不均匀分布所强化。如果该电流变得过大，则绝缘可能会被破坏或损坏。这是一种随着时间削弱电介质的缓慢效应。在一定次数的放电之后，受到削弱的绝缘的绝缘电压就会变得过低。这将导致击穿所述绝缘，从而导致灯发生故障。

为了避免电场对绝缘的损坏，有可能用SF₆之类的气体交换周围空气，或者把连接线嵌入到油、清漆或树脂中。在这种应用中用SF₆来交换空气的做法是大范围的，这是因为必须把空气从整个设备中去除，并且必须把连接线完全重新安置在真空容器内。当把放电灯用于光刻时，不可能使用油。当用清漆或树脂密封连接线时，以后将很难甚至不可能对部件进行检查。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于把放电灯与高压电源相连的高压连接线，所述连接线在无需任何耗时的附加措施的情况下延长了脉冲操作期间的使用寿命。

所述目的是通过根据权利要求1的连接线实现的。所述连接线的各有利实施例是从属权利要求的主题内容，或者在说明书的后续部分中做了描述。权利要求10到12涉及到使用这种连接线把气体放电源与高压电源相连。

所提出的高压电连接线由通过电绝缘层分隔开的两个导电板的层叠形成。为了避免在所述绝缘层处发生表面放电，为所述绝缘层涂覆导电层，其中所述导电层材料的电阻率高于所述导电板材料的电阻率。该导电层被设置在绝缘层与导电板之间，在绝缘层与导电层之间没有任何气隙。

由于这一具有适当电导率的附加导电层，绝缘层与导电板之间的气隙或气孔内的电场得以减小。此外，从导电板边缘与绝缘层表面之间的放电所导致的带电粒子被分布在绝缘层的更大表面积上，从而避免了局部损坏。该导电层的电导率必须低于导电板的电导率。该导电层的表面电阻的典型值处于100Ω/平方到100kΩ/平方之间。该导电层的厚度优选地处在100nm到1000nm之间，更为优选地小于500nm。表面电阻被选择成使得由导电层所导致的局部损耗不会对该层造成损坏。

利用纯金属层无法获得该导电层的所需表面电阻，这是因为纯金属层的电阻率过低。另一方面，完全氧化层的表面电阻率过高。因此，导电层优选地是部分氧化的金属层。

在一个优选实施例中，通过溅射工艺把导电层施加到绝缘层上。利用溅射工艺，例如通过溅射金属，可以在确切控制其氧化的情况下施加一个几百纳米的薄层。通过在包含氧气的气氛(其例如由氧气与氩气之类的惰性气体的混合物构成)中进行溅射来实现对氧化的控制并从而实现对所施加层的表面电阻的控制，其中可以经由所述气氛中的氧气的浓度来进行控制。利用这一程序，可以把具有对于所提出的连接线所需的表面电阻率的部分氧化金属层施加到绝缘层。

在连接线的一个优选实施例中，绝缘层在至少两个相对侧越过导电板伸出一定的确切距离，该距离在下面被称作第一距离。该绝缘层的上述伸出可以由绝缘箔的层叠形成，从而降低在两个导电板的边缘之间发生放电的风险。在该实施例的进一步改进中，导电层也在所述两个相对侧越过所述导电板伸出第二距离，其中所述第二距离小于所述第一距离。这一方面降低了伸出的绝缘层在导电板的边缘处受到损坏的风险，另一方面降低了在两个导电板的外边缘之间发生放电的风险。

连接线的两个导电板优选地由铜之类的适当金属制成，并且可能具有几毫米的厚度。导电板优选地平行间隔开并且是平面的，但是在具体应用需要的情况下也可以具有小的曲率。被用于所述导电层的材料例如可以是部分氧化的镍或钽。

参照下文中描述的实施例，本发明的上述和其他方面将变得显而易见。

附图说明

下面通过举例的方式描述所提出的高压连接线而不限制由权利要求书所限定的保护范围。在附图中：

图1是根据现有技术的高压连接线的横截面示意图；

图2是图1中的区域A的放大视图；

图3是根据本发明的示例性高压连接线的横截面示意图；

图4是利用了根据本发明的连接线的电容器组与放电灯之间的连接的横截面示意图；以及

图5是图4的设置的顶视图。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的高压连接线的横截面示意图。该连接线包括通过电绝缘箔1的层叠分隔开的两个导电板2。在使用这样的连接线把高压电源与气体放电灯相连时，导电板2被设置成彼此尽可能靠近，以便实现用于所述放电灯的脉冲操作的低介电常数。从图1中可以看出，绝缘箔1在全部两个相对侧伸出导电板2，以避免在这些板的边缘之间发生任何放电。然而由于导电板2边缘处的较高电场，在周围的空气中可能会发生放电。这种放电终止于伸出的绝缘箔1的表面处。所述放电在该表面上移动达几毫米，其可能会随着时间在所述表面上收缩并灼烧出小的沟槽，从而损坏绝缘箔1。在图1中示意性地示出了表面放电和损坏的这些区域3。

虽然导电板2被直接连接到绝缘箔1，但是在制造过程中，导电板2与绝缘箔1之间的气孔是无法避免的。这在图2中示意性地示出，该图示出了图1的区域A的放大视图。气孔导致在导电板2与绝缘箔1之间出现小的气隙4。正如前面参照图1所解释的那样，在导电板2的边缘处，终止于绝缘箔1的表面上的周围空气中的放电5以及直接处在绝缘箔1的表面上的表面放电6可能会随着时间损坏绝缘箔1。此外，小气隙4内部的电场可能已经达到足以在这些位置处生成放电的幅度。所有这些效应都会导致缩短连接线的使用寿命。

为了获得这种高压连接线的较长使用寿命，为绝缘箔1的层叠的外表面涂覆适当的导电层8，正如图3中示意性地示出的那样。在该例中，层叠的上和下绝缘箔涂覆有部分氧化金属的薄层，从而使得该层把绝缘箔1与导电板2分隔开。通过溅射工艺来施加该导电层8，其中在包含氩气和氧气的受控气氛中溅射金属原子。通过在溅射过程中控制该气氛中的氧气的浓度，可以获得100Ω/平方到100kΩ/平方之间的所施加层的限定表面电阻率。在本例中，导电板2是厚度为3mm并且横向延伸为30cmx30cm的铜板。绝缘层叠包含4到5片聚酰亚胺箔，所述层叠的总厚度为近似100μm。绝缘箔1在所有相对侧超出导电板2近似1cm。所施加的导电层8也超出导电板2几毫米，在本例中是超出5mm。这在图3中示意性地示出。

图4示出了将这种连接线用于连接作为高压电源的电容器组9与气体放电灯10的应用。在该例中，所提出的连接线11直接与电容器组9合并。连接线11的绝缘箔1的层叠还可以进一步在电容器12的电容器板之间延伸，这由图4中的虚线示出。在连接线11的另一端，连接线11的导电板2连接到放电灯10的电极13，所述放电灯10通过放电发射EUV辐射14。

图5示出了图4的设置的顶视图。在该顶视图中可以识别出电容器组9的电容器12的阵列以及具有其伸出的绝缘箔1的层叠的连接线11。连接线11的介电常数与其在电容器组9到气体放电灯10之间的长度成比例，与其导电板2之间的距离成比例(该距离由绝缘箔1的层叠的厚度给出)，并且与其宽度成反比例。因此，为了获得连接线11的低介电常数，必须把绝缘层叠的厚度选择得尽可能小。这可以通过使用几片例如由

制成的非常薄的绝缘箔来实现。

利用在绝缘箔1的层叠与导电板2之间具有适当导电层8的连接线11的所提出的构造，在导电板2的边缘处的空气中或者导电板2与绝缘箔1之间的小气隙4中的放电的形成以及在绝缘箔1的表面处的表面放电的形成可以大为减少。这样将导致降低所述箔受到这种放电损坏的风险，从而显著延长连接线的使用寿命。

虽然在附图和前面的描述中说明并详细描述了本发明，但是所述说明和描述应当被视为说明性或示例性而非限制性的，本发明不限于所公开的实施例。此外还可以组合在上面和权利要求书中所描述的不同实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求书，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解及实施所公开的实施例的其他变型。举例来说，所提出的连接线不限于把几片绝缘箔用作绝缘层。该绝缘层例如也可以由仅仅一片绝缘箔或者由其中一个导电板上的涂层形成。此外，连接线的导电板还可以具有除了在说明书和各实施例中所例示的之外的其他规格。

在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中引述某些措施并不意味着不能使用这些措施的组合来获益。权利要求中的任何附图标记不应被理解为限制该权利要求的范围。

附图标记列表

1-绝缘箔层叠

2-导电板

3-表面放电和损坏区域

4-气隙

5-板边缘与箔之间的放电

6-直接在箔上的表面放电

7-气隙中的放电

8-导电层

9-电容器组

10-放电灯

11-连接线

12-电容器

13-电极

14-EUV辐射

Claims (12)

1.一种特别用于把气体放电源电连接到高压电源的高压电连接线，所述连接线(11)由通过电绝缘层(1)分隔开的两个导电板(2)的层叠形成，

其中，在所述绝缘层(1)与所述导电板(2)之间设置导电层(8)，所述导电层(8)的材料的电阻率高于所述导电板(2)的材料的电阻率。

2.根据权利要求1的连接线，

其中，所述绝缘层(1)在至少两个相对侧上越过所述导电板(2)伸出第一距离。

3.根据权利要求2的连接线，

其中，所述导电层(8)在所述至少两个相对侧上越过所述导电板(2)伸出第二距离，所述第二距离小于所述第一距离。

4.根据权利要求1或3的连接线，

其中，所述导电层(8)被施加到所述绝缘层(1)。

5.根据权利要求1的连接线，

其中，所述导电层(8)的表面电阻处于100Ω/平方到100kΩ/平方之间。

6.根据权利要求1的连接线，

其中，所述导电层(8)是溅射层。

7.根据权利要求6的连接线，

其中，所述导电层(8)由部分氧化的金属层形成。

8.根据权利要求1的连接线，

其中，所述导电层(8)的厚度处于100到1000nm之间。

9.根据权利要求1的连接线，

其中，所述绝缘层(1)由绝缘箔的层叠形成。

10.一种特别用于生成EUV辐射和/或软X射线的气体放电源，其具有用于生成气体放电的至少两个相对电极(13)，所述电极(13)通过根据权利要求1的连接线(11)连接到高压电源。

11.根据权利要求10的气体放电源，

其中，所述高压电源包括电容器组(9)。

12.根据权利要求11的气体放电源，

其中，所述连接线(11)与所述电容器组(9)合并，所述导电板(2)连接到所述电容器组(9)的各电容器(12)的电容器板。

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