CN1390360A - 带有改进脉冲功率系统的等离子聚集光源 - Google Patents

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Abstract

一种高能量光子源。一对等离子箍缩电极(8)位于等离子箍缩单元(2)的真空室内。该真空室容纳含惰性缓冲气体和活性气体的工作气体,选择活性气体,以产生期望的谱线。脉冲功率源10提供电压足够高的电脉冲,以便在电极之间产生放电。该放电在工作气体中产生高温、高密度等离子箍缩,在该源的谱线提供辐射。这些电极在轴上与阳极同轴配置。通过中空阳极引入活性气体。这使得谱线源可优化,并且缓冲气体可独立优化。

Description

带有改进脉冲功率系统的等离子聚集光源
本申请是美国专利序列号09/590,962(2000年6月9日提出)、09/442,582(1999年11月18日提出)和09/324,526(1999年6月2日提出)的部分继续申请(CIP)，美国专利序列号09/324,526是美国专利序列号09/268,243(1999年3月15日提出，现美国专利号6,064,072)和09/093,416(1998年6月8日提出，现美国专利号6,051,841)的CIP，美国专利序列号09/093,416是序列号08/854,507(现美国专利号5,763,930)的CIP。本发明涉及高能量光子源，尤其涉及高可靠性X射线源和高能量紫外线源。
                       发明背景
半导体业不断开发能印制尺寸越来越小的集成电路的光刻制版技术。这些系统必须具有高可靠性、节省成本的吞吐量和可行的处理范围。集成电路制造业近来已从汞G线(436nm)和I线(365nm)曝光源变化到248nm和193nm受激准分子激光源。需要高光刻制版分辨率且聚集深度损耗最小，加速这种过渡。
集成电路业的需求很快会超过193nm曝光源的分辨能力，因而形成需要波长显著短于193nm的可靠曝光源。157nm处存在受激准分子线，但此波长上充分透射且光质量足够高的光材料难以取得。因此，会需要全反射成像系统。全反射光系统要求数值孔径(NA)小于透射系统。小NA造成的分辨率损失仅能通过大比例减小波长加以补偿。因此，如果光刻制版分辨率要提高到超过193nm或157nm达到的程度，就需要10nm范围的光源。
高能量紫外线和X射线源技术领域现在利用以激光束、电子或其他粒子轰击各种靶材料而产生的等离子体。已采用固体靶，但固体靶烧蚀产生的碎片对要在生产线工作的系统的各元件有不利影响。一种解决碎片问题的建议方案是采用冷冻液体靶或冷冻气体靶，使碎片不会铺落在光设备上。然而，这些系统未证明对生产线操作实用。
许多年来已公知等离子箍缩动作中会产生X射线和高能量紫外线辐射。等离子箍缩中，电流以若干配置中的一种通过等离子体，使电流流通产生的磁场加速等离子体中的电子和离子进入具有足够能量的微小容积，导致外部电子大量剥离离子，从而产生X射线和高能量紫外线辐射。下列专利说明从聚焦或箍缩等离子体产生高能量辐射的各种已有技术：
J.M.Dawson，“X-RayGenerator”，美国专利号3,961,197，1976年6月1日。
T.G.Roberts等人，“Intense，Energertic Electron Beam Assisted X-RayGenerator，”美国专利号3,969,628，1976年7月13日。
J.H.Lee，“Hypocycloidal Pinch Device，”美国专利号4,042,848，1977年8月16日。
L.Cartz等人，“Laser Beam Plasma Pinch X-Ray System，”美国专利号4,504,964，1985年3月12日。
A.Weiss等人，“Plasma Pinch X-Ray Apparatus，”美国专利号4,536,884，1985年8月20日。
S.Iwamatsu，“X-Ray Source，”美国专利号4,538,291，1985年8月27日。
G.Herziger和W.Neff，“Apparatus for Generating a Source of Plasma withHigh Radiation Intensity in the X-Ray Region，”美国专利号4,596,030，1986年6月17日。
A.Weiss等人，“X-Ray Lithography System，”美国专利号4,618,971，1986年10月21日。
A.Weiss等人，“Plasma Pinch X-Ray Method，”美国专利号4,633,492，1986年12月30日。
I.Okada，Y.Saitoh，“X-Ray Source and X-Ray Lithography Method，”美国专利号4,635,282，1987年1月6日。
R.P.Gupta等人，“Multiple Vacuum Arc Derived Plasma Pinch X-RaySource，”美国专利号4,751,723，1988年6月14日。
R.P.Gupta等人，“Gas Discharge Derived Annular Plasma Pinch X-RaySource，”美国专利号4,752,946，1988年6月21日。
J.C.Riordan，J.S.Peariman，“Filter Apparatus for use with an X-RaySource，”美国专利号4,837,794，1989年6月6日。
W.Neff等人，“Device for Generating X-radiation with a Plasma Source”，美国专利号5,023,897，1991年6月11日。
D.A.Hammer，D.H.Kalantar，“Method and Apparatus for MicrolithographyUsing X-pinch X-Ray Soure，”美国专利号5,102,776，1992年4月7日。
M.W.McGeoch，“Plasma X-Ray Source，”美国专利号5,504,795，1996年4月2日。
G.Schriever等人，“Laser-produced Lithium Palsma as a Narrow-bandExtended Ultraviolet radiation Source for Photoelectron Spectroscopy”，Applied Optics，Vol.37，No.7，1243-1248页，1998年3月。
R.Lebert等人，“A Gas Discharged Based Radiation Source for EUVLithogrphy”，Int.Conf.on Micro and Nano Engineering，1998年9月。
W.T.Silfast等人，“High-power Plasma Discharge Source at 13.5nm and11.4nm for EUV Lithography”，SPIE Proc.On Emerging LithographicTechologies III，Vol.3676，272-275页，1999年3月。
F.Wu等人，“The Vacuum Spark and Spherical Pinch X-ray/EUV PointSources”，SPIE Proc.On  Emerging  Lithographic TechnologiesIII，Vol.3676，410-420页，1999年3月。
I.Fomenkov，W.Partlo，D.Birx，“Characterization of a 13.5nm for EUVLithography based on a Dense Plasma Focus and Lithium Emission”，SematechInternational Workshop on EUV Lithography，1999年10月。
典型的已有技术等离子聚集器件能产生近X射线光刻制版适用的大量辐射，但每脉冲电能量要求大，内部元件工作寿命短，因而重复率有限。这些系统的存储电能要求范围为1kJ至100kJ。重复率通常不超过每秒几个脉冲。
需要一种产生高能量紫外线和X射线辐射的生产线上可靠且简单的系统，该系统以高重复率工作，并且避免已有技术中形成碎片所关联的问题。
                         发明内容
本发明提供一种高能量光子源。一对等离子箍缩电极位于真空室中。该室装有含惰性缓冲气体和活性气体的工作气体，选择这些气体，以提供希望谱线。脉冲功率源以高达足以产生电极间放电的电压提供电脉冲，在提供源谱线处辐射的工作气体或活性气体中形成甚高温度、高密度等离子箍缩。最好电极配置成与轴上的阳极同轴。阳极最好中空，从而通过阳极导入活性气体。这可使谱线源优化，并且缓冲气体可独立优化。较佳实施例提供电容值，阳极长度和形状的优化，并且揭示较佳活性气体输送系统。较佳实施例还包括脉冲功率系统，该系统包含充电电容器和含脉冲变压器的磁压缩电路。描述一种热管冷却系统，用于冷却中央电极。较佳实施例中，外部反射辐射收集器导向器收集等离子箍缩中产生的辐射，并按期望方向引导该辐射。描述一些实施例，用于产生聚焦束和并行束。这些较佳实施例中，活性气体是锂蒸气，缓冲气体是氦，辐射收集器镀覆具有高切线入射反射率的材料，或由该材料做成。优选的反射器材料有钼、钯、钉、铑、金和钨。
其他优化实施例中，缓冲气体是氩，并且通过蒸发位于沿同轴电极配置的中央电极轴的孔中的固态或液态锂，产生锂气体。一些较佳实施例中，在锥状嵌套碎片收集器上收集碎片，该收集器具有与从箍缩处展出并导向辐射收集器—导向器的光线对准的表面。将锥状嵌套收集器和辐射收集器—导向器保持在高于锂的溶点并且实质低于钨的熔点的约400摄氏度温度范围。钨和锂蒸气都收集在碎片收集器上，但锂会从碎片收集器和收集器—导向器蒸发掉，而钨永久留在碎片收集器上，因而未收集在辐射收集器—导向器上，使其反射性劣化。反射辐射收集器—导向器和锥状嵌套碎片收集器可作为一个部件制作在一起，或者可以是相互对准并且与箍缩处对准的独立部件。
如果需要可提供唯一的腔室窗，该窗设计成透射EUV光并反射含可见光的低能量光。此窗最好是诸如硅、锆或铍之类极簿材料构成的小直径窗口。
申请人在这里阐述申请人及其工作伙伴做的第3代密等离子体聚焦(DPF)原型器件，作为利用全固态脉冲功率驱动器的远紫外(EUV)光刻制版光源。利用与硅光电二极管测量组合的真空光栅光谱仪的结果，申请人发现用13.5nm双离子化锂辐射线能产生Mo/Si镜反射带内的大量辐射。此原型DPF将每脉冲25J的存储电能变换成射入4π球面度的约0.76J带内13.5nm辐射。查出此器件的脉冲重复率性能高达其DC电源极限的200Hz。高达此重复率仍未发现每脉冲EUV输出显著减小。在200Hz时，测量所得脉冲对脉冲的能量稳定度为σ＝6％，未发现脉冲丢失。提供此原型DPF器件的电路和操作，还一起描述要改善稳定性、效率和性能的若干较佳修改例。
还描述了第4代DPF器件，它能工作在2000Hz，可产生2π球面度的约每脉冲20mJ的有用EUV辐射。
本发明提供一种在可靠且高亮度EUV光源中实际实现的EUV光刻制版，该光源的辐射特性与Mo/Si或Mo/Be镜系统的反射带匹配良好。
                    附图说明
图1和图1A是代表本发明较佳实施例的高能量光子源的图。
图2是具有盘状电极的3维等离子箍缩器件的图。
图3是本发明第4较佳实施例的图。
图4是本发明一较佳实施例的较佳电路图。
图5A是申请人及其工作伙伴所做原型单元的图。
图5B是示出具有火花塞预离子化器的原型中各电极的剖视图。
图5B1-图5B6是示出等离子箍缩的建立的图。
图5C示出具有附加防爆屏的电极区的截面。
图5C1-图5C6是示出带防爆屏的等离子箍缩建立的图。
图6是原型单元产生的脉冲形状。
图7示出双曲线收集器产生的部分EUV束。
图7A是双曲线收集器的立体图。
图7B是出椭圆收集器产生的部分EUV束。
图8示出相对于MoSi镀覆的反射率的13.5nm锂光谱峰值。
图9示出嵌套锥状碎片收集器。
图10示出反射可见光和透射EUV光用的细Be窗。
图11是示出各种13.5nm紫外辐射材料反射率的曲线。
图12是示出引入源气体和工作气体的技术的图。
图13是示出阳极电压和EUV强度的时间图。
图14A、14B、14C和14D示出各种阳极设计对等离子箍缩的影响。
图15是示出用RF能量操作锂蒸发源气体的技术的图。
图16、16A、16B、16C、16D和16E示出第4代原型等离子箍缩器件的特性和测试结果。
图17示出较佳DPF器件中阳极的热管冷却法。
                      较佳实施例详细说明
基本设计
图1和图1A中示出说明高能量紫外线源基本设计的简图。主要的元件是等离子箍缩单元2、高能量光子收集器4和中空光管6。等离子箍缩源包含由低电感脉冲功率电路10供电的同轴电极8。本较佳实施例中的脉冲功率电路是一种能量高效的高压电路，它能以至少1000Hz的速率向同轴电极8提供1.4kv至2.5kv范围的甚快(约50ns)的上升时间脉冲。
在图1的情况下，对电极8的基座附近提供少量工作气体，诸如氦和锂蒸气的混合气，如图1所示。在每一高压脉冲，同轴电极8的内外电极之间由于预离子化或本身击穿，出现雪崩击穿。缓冲气体中出现的雪崩过程使该气体离子化，并在电极基座的电极之间形成导电等离子区。一旦存在导电等离子区，电流即在内外电极间流通。本较佳实施例中，内电极处于高的正压，外电极处于低电位。电流从内电极流到外电极，因而电子流向中心，正离子流开中心。此电流产生磁场，作用在移动的电荷载体上，加速这些载体离开同轴电极8的基座。
等离子区达到中央电极的端部时，等离子区上的电磁力使等离子区箍缩到点11周围的“焦点”，点11沿中心电极的中心线并与该电极端部距离较短，并且等离子区的压力和温度快速上升到极高的温度，有些情况下比太阳表面温度高得多！电极尺寸和电路中的总电能最好加以优化，以便等离子区中产生期望的黑体温度。为了在13nm范围产生辐射，需要高达20-100eV的黑体温度。对特定的同轴结构而言，温度一般随电脉冲电压的增加而升高。辐射点的形状在轴向有些不规则，在径向大致为高斯分布。光源的典型径向尺寸为300微米，长度约为4mm。
技术文献内描述的多数已有技术等离子箍缩单元中，辐射点用接近黑体的频谱在全部方向辐射。工作气体中锂的目的在于缩小辐射点辐射的频谱。
图1A中示出第2基本设计。这种情况下，锂蒸气是活性气体，并且通过阳极的中心注入。缓冲气体是氦，在分开的位置注入。用真空泵在腔室中形成期望的真空。对锂线加热，使锂保持蒸气状态。
锂蒸气
双离子化锂在13.5nm处呈现电子跃迁，并且在氦缓冲器中起辐射源原子的作用。双离子化锂是优越的选择，其理由有二。第1是锂有低熔点和高蒸气压。从辐射点射出的锂能保持不铺到腔壁上和收集光学部件上，只要将这些表面加热到180摄低度以上。然后，用标准涡轮分子泵抽吸技术能从腔室将汽态锂和氦缓冲气一起抽出。仅通过冷却这两种气体就能方便地使锂与氦分开。
可获得在13.5nm处提供良好反射的镀覆材料。图8示出相对于公布的MoSi反射率的锂辐射峰值。
锂用作源原子的第3优点是非离子化锂具有对13.5nm辐射的低吸收截面。此外，从辐射点射出的任何离子化锂能用中等电场方便地扫除。剩余的非离子化锂对13.5nm辐射大致透明。目前最普遍建议的13nm范围光源利用激光熔化的氙冻结流。由于13nm处氙的吸收截面大，该系统必须在下一脉冲前捕获几乎全部射出的氙。
氙宽带发射
在13.5nm范围具有宽带辐射线的氙是另一较佳源原子。申请人在本说明书的下一节说明这种解决吸收问题的方法。
辐射收集器
辐射点产生的辐射均匀射入全部4π球面角。需要一些类型的收集光学部件，以捕获该辐射，并将其导向光刻制版工具。先前建议的13nm光源提出基于采用多层介电镀覆镜的收集光学部件。采用多层介电镜的应用，以达到大角度范围上的高收集效率。产生碎片的任何辐射源镀覆这些介电镜，降低其反射率，因而减少来自辐射源的收集输出。该较佳系统会遇到电极腐蚀，从而随时间使位于辐射点附近的介电镜劣化。
可获得在小切线入射角对13.5nmUV光具有高反射率的若干材料。图11中示出其中一些的特性曲线。优选材料包含钼、铑和钨。可从这些材料制作收集器，但最好将这些材料用作诸如镍之类衬底结构材料上的镀层。能在可移动芯棒上电镀镍，制备该锥状段。
为了形成能接纳大锥角的收集器，可将若干锥状段相互内部嵌套。每一锥状段可用一个以上的对辐射的反射，将其辐射锥状体的部分重新引导到期望的方向。设计工作在最接近切线入射的收集，可产生最能经受蚀落电极材料淀积的收集器。这样的切线入射角镜反射率强烈依赖于镜表面粗糙度。表面粗糙度的依赖性随着入射角接近切线入射而减小。我们估计能收集并引导在至少25度立体角上发出的13nm辐射。图1、图2和图3中示出将辐射导入光管的较佳收集器。
钨电极-收集器的钨镀层
选择外部反射收集器材料的较佳方法是使收集器上的镀覆材料与电极材料相同。钨呈现作为电极的性能并且在13nm处其折射率的实数部分为0.945，因而是有价值的候选材料。电极和镜镀层用相同的材料，使因蚀落电极材料铺在收集镜上引起的镜反射率劣化减至最小。
银电极和镀层
银在13nm也具有低折射率，并且具有允许较高重复率运转的高传热性，因而也是电极和镀层的较佳选择。
锥状嵌套碎片收集器
另一较佳实施例中，碎片收集器保护收集器-导向器免受蒸发电极材料的表面污染，碎片收集器在钨蒸气到达收集器导向器4之前将其全部收集。图9示出收集等离子箍缩所造成碎片的锥状嵌套碎片收集器5。该收集器5由嵌套的锥状段组成，这些锥状段的表面与从箍缩处中心展出并且导向收集器-导向器4的光线对准。
收集的碎片包括来自钨电极的蒸发钨和蒸发的锂。碎片收集器连接到收集器-导向器4，或者是后者的一部分。两种收集器都由镀镍衬底构成。辐射收集器-导向器4用钼或铑镀覆，以达到很高的反射率。最好两种收集器都加热到实质高于锂熔点且实质低于钨熔点的约400℃。锂和钨的蒸气都收集在碎片收集器5的表面上，但锂会蒸发掉，甚至锂收集在收集器-导向器4后，也会很快蒸发掉。钨一旦收集在碎片收集器5上，即永久保留。
图7示出申请人设计的收集器的光特性。该收集器由5个嵌套的切线入射抛物面反射器构成，但图中示出5个中的3个。未示出2个内部反射器。此设计中，收集角为约0.4球面度。如下文讨论那样，对收集器表面进行镀覆和加热，以防止锂淀积。本设计产生并行光束。诸如图1、图3和图10所示的其他设计则聚焦光束。用在13.5nm波长范围具有高切线入射反射率的材料镀覆收集器。两种这样的材料是钯和钉。
图7B中示出设计成聚焦光束的另一收集器-导向器。此收集器-导向器利用椭圆镜30聚焦EUV源。这种镜可从诸如在捷克共和国有工厂的Reflex S.V.O等供应商处购得，该镜还由在英国和科罗拉多的Englewood有办事处的BedeScientific Instruments Ltd.在美国销售。读者会注意到此镜仅按图7B中32所示的角度收集射线。然而，镜30内和镜30外可包含附加镜单元，以收集并聚焦附加射线。读者还要注意到，其他镜单元可以位于镜30的下游以收集窄角射线，或者可以位于镜30的上游以收集宽角射线。
光管
重要的是使淀积材料远离光刻制版工具的照明光学部件。因此，选取光管6进一步确保此隔离。光管6是利用其内表面上实质全外反射的中空光管。可设计初级收集光学部件，使收集辐射的锥角减小，以便与中空光管的接纳角匹配。图1中示出此概念。
于是，如图1所示，由于钨、银或锂原子与下行到中空光管的缓冲气体流相反向上游扩散，所以能很好保护光刻制版工具的介电镜不受电极碎片影响。
脉冲功率单元
较佳脉冲功率单元10是利用固态触发器和磁开关电路的固态高频高压脉冲率单元，如美国专利5,936,988中阐述的脉冲功率单元。这些单元非常可靠，能连续工作几个月、几十亿个脉冲，无需实质性维修。美国专利5,936,988的原理按参考文献在此引入。
图4示出简化的脉冲功率提供电路。较佳实施例包括DC电源40，该电源是受激准分子激光器中所用的那种命令谐振充电电源。C0是具有65μF组合电容的成品电容器组，峰值电容C1也是具有65μF组合电容的成品电容器组。可饱和电感42具有约1.5nH的饱和驱动电感。触发器44是IGBT。二极管46和电感48构成与美国专利号5,729,562所述电路类似的能量恢复电路，使来自一个脉冲的反射电能量可在下一脉冲前存放到C0。
系统
因此，如图1所示，氦和锂蒸气混合的工作气体在同轴电极8内放电。来自脉冲功率单元10的电脉冲以足够高的温度和压力在11处产生深等离子聚焦，使工作气体中的锂原子双离子化，在约13.5nm波长处产生紫外辐射。
在全外反射收集器4中收集此光，并将其导入中空光管6，其中进一步将该光导至光刻制版工具(未示出)。用蜗轮真空泵12使放电室1保持约4 Torr的真空。在氦分离器14处分出工作气体中的一些氦，用于净化如图1中16所示的光管。光管中氦的压力最好与通常保持低压或真空的光刻制版工具的压力要求匹配。用热交换器20使工作气体的温度保持期望的温度，并且用静电过滤器22净化该气体。该气体向同轴电极空间放电，如图1所示。
原型单元
图5A中示出申请人及其工作伙伴建立并测试的原型等离子箍缩单元的图。主要的元件是C1电容器堆、C0电容器堆、IGBT开关、可饱和电感42、真空容器3和同轴电极8。
测试结果
图6示出申请人用图5A所示的单元测量所得的典型脉冲波形。申请人记录了8毫秒期间的C1电压、C1电流和13.5nm处的强度。此典型脉冲的综合能量为约0.8J。脉冲宽度(FWHM处)为约280ns。击穿前的C1电压略小于1KV。
此原型实施例能以高达200Hz的脉冲速率工作。200Hz时测得的平均带内13.5nm辐射在4π球面度中为152W。一西格马的能量稳定度为约6％。申请人估计能用图1所示的收集器4将3.2％的能量导入有用的13.5nm波束。
第二等离子箍缩单元
图2中示出第2等离子箍缩单元。此单元与美国专利号4,042,848阐述的等离子箍缩器件相似。此单元包含2个外部盘形电极30和32以及1个内部盘形电极36。如专利号4,042,848所述和图2所示那样，从3个方向产生箍缩。箍缩在电极周围附近开始后，向中心发展，并且沿对称轴在内电极的中心形成辐射点，如图2中34所示。如对图1中实施例所述那样，能收集辐射并加以导向。然而，如图2所示，能在单元两侧的2个输出方向捕获辐射。还可以通过放置38处的介电镜，把初始反射到左方的大部分辐射通过辐射点反射回来。这将促使辐射偏向右方。
第三等离子箍缩单元
可通过参考图3说明第3实施例。此实施例与第1较佳实施例类似。然而，此实施例中，缓冲气体是氩。氦具有对13nm辐射相对透明的期望性能，但也具有原子质量小的非所希望的性能。原子质量小迫使我们以2-4 Torr的背景压力运转该系统。He原子量小的另一缺点是加速距离与电驱动电路定时匹配所需的电极长度。由于氦轻，电极必须长于所希望的长度，以便氦在电极端部的跌落与通过驱动电路的电流峰值同时发生。
诸如Ar的较重原子对给定的压力具有小于He的透射，但由于质量较大，能以较低的压力产生稳定的箍缩。Ar的低工作压力补偿其吸收性增大，绰绰有余。此外由于原子质量大，所需电极长度减小。短电极有利，其理由有二。第1是用短电极时，使电路的电感减小。小的电感让驱动电路更有效，因而减小所需电泵能量。短电极的第2优点是缩短从电极尖端到基座的热传导路径长度。传给电极的大部分热能出现在其尖端，电极的传导冷却则主要出现在基座(也出现辐射冷却)。短电极使温度从发热尖端到冷却基座的电极长度上降落少。较小的每脉冲泵能量和改善的冷却路径都使此系统可用较高重复率运转。重复率的提高直接增大系统的平均输出光功率。与增大每脉冲能量相反，通过增大重复率放大输出功率，对光刻制版光源的平均输出功率而言，这是最理想的方法。
本较佳实施例中，锂不像第1和第2实施例那样以气体形式注入腔室。反之，如图3所示，在中央电极中心的一个孔中放置固体锂。然后，电极的热使锂升到其蒸发温度。通过调整锂相对于电极发热尖端的高度，能控制电极尖端附近锂的部分压力。图3A中示出这样做的一种较佳方法。提供一种机构，用于相对于电极尖端调整固体锂棒的尖端。最好将该系统排成垂直，使同轴电极8的开口侧为顶部，从而熔化的锂仅在中央电极顶部附近搅炼。射束在垂直方向向上直射，如图5A所示。(另一方法是将电极加热到超过锂熔点，从而将锂以液态加入。)可以获得流量极低的泵，以任何特定重复率所需的速率抽吸液体。可用钨芯将液态锂汲到中央电极尖部的区域。
电极中央通底的孔提供另一重要好处。由于在中央电极尖部中心附近形成符离子箍缩，该区域耗散许多能量。该点附近的电极材料会受到烧蚀，并且最后落在压力容器内部其他表面上。采用带中心孔的电极将大大减少蚀落材料的存在。此外，申请人的经验说明该区域有锂蒸气会进一步减小电极材料蚀落率。用风箱或其他适当密封方法将保持电极设备装入腔室时的良好密封。能方便且价廉地制作装满固体锂的替换电极，并且容易在腔室中替换。
小真空室窗
箍缩产生需要与EUV光分开的大量可见光。还希望有一个窗，以进一步确保光刻制版的光学部件不受锂或钨污染。固体中大量吸收本发明产生的远紫外光束。因此，提供该射束的窗是一种挑战。申请人优选的窗解决方案是利用透射EUV且反射可见光的极簿箔片。申请人优选的窗是与输入射束的轴成约10度入射角倾斜的铍箔(约0.2至0.5微米)。用这种装置，几乎全部可见光都受到的反射，并且透射约50％至80％的EUV。这样的簿窗，当然不很坚固。因此，申请人用直径很小的窗，通过该小窗将射束聚焦。最好簿铍窗的直径约为10mm。必须考虑对小窗加热，并且需要对该窗特殊冷却，以达到高重复率。
有些设计中可仅将此单元设计成射束分离器，由于该簿光学单元上无压差，这样会简化设计。
图10示出一实施例，其中通过收集器延伸段4A延伸辐射收集器4，经0.5微米后的1mm直径铍窗7将射束9聚焦。
预离子化
申请人的经验表明无预离子化能得到良好结果，但预离子化会改善性能。图5A所示原型单元包含DC驱动火花隙预离子化器，对电极间的气体进行预离子化。申请人用改进的预离子化技枚能使这些能量稳定性值大为改善，并且改善其他性能参数。预离子化是申请人等用于改善受激准分子激光器中性能的开发良好的技术。较佳预离子化技术包括：
(1)直流(DC)驱动火花隙
(2)RF驱动火花隙
(3)RF驱动表面放电
(4)电晕放电
(5)与预离子化组合的尖峰形成器电路
这些技术已在涉及受激准分子激光器的科学文献中详细说明，因而已公知。
防爆屏
图5B示出较佳实施例中提供预离子化的总共8个火花塞138中2个的位置。该图还示出阴极111和由不锈钢外部件和钨内部件构成的阳极123。绝缘器罩包围阳极123的下部，并且5密尔的厚膜绝缘器125完成阳极与阴极绝缘。图5B1-图5B6示出导致箍缩的典型脉冲发展过程，该箍缩在放电开始后约1.2μs时在图5B5中充分建立。
进行放电时，通过等离子区的电流所形成的离子和电子上作用的洛伦兹力使等离子区加速朝向阳极尖端。到达图5B中121所示的电极尖端时径向力矢量压缩等离子区，并将其加热到高温。
一压缩等离子区，作用在等离子区上的现有轴向力会使等离子柱延长，如图5B6特别示出。此延长导致不稳定。该等离子柱沿轴发展到一超过某点，压缩等离子区的电压降就会大到使阳极尖端附近周围区域中的低压气体不能保持。出现飞弧，大量或全部电流流过阳极尖端附近的短低密度气体区，如图5B6中的虚线所示。该飞弧产生脉冲不稳定性，造成电极蚀落较快，因而不利。
此问题的一种解决方案是提供等离子柱轴向移动的实际阻挡体。该阻挡体按照图5C中的元件号143表示，由于其作用类似抵抗DPF器件等离子耗蚀的屏障，申请人将其称为防爆屏。该防爆屏必须用机械性能和热性能牢靠的电绝缘材料制作。此外，配合诸如锂之类高活性元素工作时，还必须考虑防爆屏材料的化学兼容性。由于锂在13.5nm强发射，锂是建议用于本EUV源的发射元素。优越的候选元素是单晶氧化铝、兰宝石或非晶态兰宝石，诸如通用电气公司生产的注册商标材料Lucalux。
发现防爆屏的最佳形状是以阳极为中心的圆顶，其半径等于阳极的直径，如图5C所示。此形状与等离子区处于最大压缩下时自然出现的等离子流线匹配。如果防爆屏放得进一步远离阳极尖端，等离子柱就会太长，导致不能充分加热等离子区并且有飞弧的风险。如果防爆屏放得太靠近阳极尖端，则从中心轴流出并向下流到阴极的等离子流受到约束，也导致不能充分加热等离子区。
需要144处防爆屏143顶端中的孔，使EUV辐射可透出，并加以收集供使用。由于等离子流倾向通过该孔漏出，形成超过防爆屏的细长柱，所以该孔必须做得尽可能地小。该孔如144所示那样往内斜切允许增大等离子箍缩器件所产生EUV辐射的离轴收集。
图5C1-图5C6示出防爆屏如何容纳等离子箍缩并防止飞弧。
气体的类型和浓度的组合
申请人发现单一气体不能满足源气体和优化缓冲气体的各种要求。源气体必须是类似于在13.5nm窄带发射的锂或在13.5nm附近宽带发射的氙的某种气体。锂和氙的浓度、击穿性和吸收性对用作缓冲气体不是最佳。例如，氙的自吸收太强，锂用作缓冲气体则浓度不够。
为了解决与该要求相抵触的问题，如图12所示，申请人将工作气体分成源气体和缓冲气体，并且向阳极40的中心上方提供源气体馈源42，诸如5％Xe和95％He的混合物。然后，申请人对保持恒压的主容器区提供优化缓冲气体，诸如氦或氦与氩的混合物。于是，阳极内的源气体处于缓冲气体的压力下，并且源气体的流速决定主容器区域中混入缓冲气体的源气体的部分压力。最好源气体流速低，以便使主容器中源气体的部分压力最小。(由未示出的调压系统调整主容器中工作气体的压力。)缓冲气体在阳极40与阴极44之间循环，如46所示。
优化电容
申请人发现等离子箍缩事件与来自驱动电容器组的电流峰值同时发生时，存在最高等离子温度。对给定的阳极结构和缓冲气体浓度而言，等离子流前端以给定长短的时间沿阳极长度方向下行，以便达到给定大小的充电电压。通过调整电容值和充电电压，使等离子箍缩期间存在峰值电容电流，从而得到最大发射效率。
如果需要较高的输入能量级，因而充电电压也较高，则必须减小驱动电容，以便驱动波形的定时符合等离子流沿阳极长度方向下行的时间。由于电容器存储的能量与电压的平方成比例增减并且与电容值成线性关系，存储的能量在电容的减小与电压的增大成比例时，随电压线性增大。
图13是对较佳实施例示出测量的驱动电容电压、测量的阳极电压和EUV强度与时间的关系曲线图，其中适当选择电容，以便在箍缩时产生最大电容器电流。这时，对2cm长的阳极，He缓冲气体压力为2.5 Torr，C1的电容值为3μF。
最佳阳极形状
申请人发现用中空阳极结构可形成等离子箍缩，该箍缩即沿轴迅速发展，并向下延伸到中空阳极的开口处。随着箍缩在长度方向发展，最终使电压在长度方向下降太多，并跨阳极表面产生飞弧。防止此飞弧的一种方法是采用防爆屏，提供对离开阳极的箍缩长度伸展的实际阻挡物，如上文所述。另一种减小箍缩长度向下展入中空阳极的速率的解决方案是增大阳极狭窄区内的开口直径。这会减慢阳极长度增大速率，防止飞弧。
先前的所有文献都示出具有恒定尺寸中空部分的中空阳极。
图14A、14B、14C和14D示出各种中空阳极形状的箍缩形状的例子，图14D中所示的结构示出最短的箍缩形状。
阳极暴露长度
由于等离子流下行时间决定在驱动电压波形的何处产生箍缩，申请人通过改变阳极暴露量，因而也改变下行持续时间，能调整等离子聚焦器件箍缩部分的持续时间。
缓冲气体的浓度由等离子箍缩直径支配，驱动电容则实际上限制在某范围内。这两个参数，与驱动电压组合在一起，决定需要的下行时间。于是，可通过增大或减小阳极暴露长度调整下行时间。最好选择下行时间，使得在驱动电流波形峰值期间产生等离子箍缩事件。如果需要较长的等离子箍缩持续时间，就能减小阳极暴露长度，从而缩短下行时间，使等离子箍缩在驱动波形中较早发生。
锂输送法
上述锂输送方案取决于阳极温度升高得足以使锂蒸汽压力达到期望的程度。该温度在1000℃-1300℃的范围内。
另一方案是用诸如浸渍锂的多孔钨之类材料制作RF天线。此填锂的多孔钨天线50放在下方阳极内部，如图15所示。RF功率源52在天线上及其附近形成等离子层，这将驱除由气流54通过中空阳极中心卷升的原子和载送到阳极端部的锂原子。
锂离子产生速率不难由RF源的功率电平控制。此外，用此RF驱动器，使多孔钨阳极维持在足以从位于阳极底部的储液盒56吸上锂液的温度。
阳极冷却
本发明较佳实施例中，中央阳极具有约0.5cm至1.25cm的外径。由于放电时等离子区降落，又由于从等离子箍缩吸取辐射，预计阳极会吸收大量能量。需要约15KW的冷却。因为气体压力很低，缓冲气体对流造成的冷却不能很大。只有在阳极温度很高时，辐射冷才会有效。沿阳极长度方向往下传导会要求大量降温。
如果将锂蒸汽用作活性气体，并通过阳极中心注入，阳极温度就需维持在1000℃至1300℃或更高的范围。这样高的工作温度、大量排热要求、包壳考虑和高电压限制了冷却法的选择。然而，有一种技术，即锂(或其他碱金属)热管，提供较简单且牢靠解决问题的可能性。锂热管在约1000℃的温度下开始有效工作。该器件的具体设计通常将高熔点金属(钼和钨)用于外壳和内芯，因而能在很高的温度下工作。初步的研究表明；确信该热管能满足DPF的冷却要求。
最简单的实施例取管状或环状热管的形式，该热管与DPF的阳极合为一体，以达到最佳热耦合。一类似实施例为环状，使液态锂或汽化锂能输送到DPF的等离子区。作为一个例子，直径0.5英寸且排热15KW的固体热管具有75KW/in2(11.8KW/cm2)的功率密度。外径1英寸、内径0.5英寸且排热15KW的环状热管具有25.4KW/in2(3.9KW/cm2)的功率密度。由于用锂热管已展示功率密度远大于15KW/cm2，这些例子说明此技术潜在可能性。工作中，热管沿其长度方向仅具有很小的温度梯度，为了实际目的可认为对长度具有恒定温度。因此，热管的“冷”端(凝汽端)也处于1000℃以上的某温度。为了使热管的凝汽端排热，较佳实施例对液体制冷剂(诸如水)套采用辐射冷却。辐射热传递按温度的4次幂增减，因而在建议的工作温度下可高速率传热。可用能在15KW下稳定工作的环形水热交换器包围热管。其他实施例可用诸如不锈钢等另一种材料使热管凝汽端绝缘，并且用液体制冷剂冷却该材料的外表面。无论用何种方法，重要的是热管不受凝汽端上的制冷剂“冲击”，即迫使热管比蒸发器端冷。这会严重影响性能。如果热管温度在沿其长度方向的任何点降低到工作液冻结温度(锂为约180℃)以下，就完全不能工作。
靠近中央电极(阳极)基座的元件，其工作温度的约束条件可要求传到该区的热最少。例如可通过在热管外部镀覆接近低温容限区的低发射率材料，以达到此条件。于是，可在热管与所需低温元件之间构成真空间隙。由于真空具有很低的热传导率，并且热管用低发射率材料镀覆，热管与冷却件之间会出现最小的热传递。另一种考虑是在各种不同功率负载程度下保持受控阳极温度。通过在热管与水冷外套之间放置一圆筒，可达到这点。该圆筒可加以镀覆或抛光，以达到内径上反射率高，而外径上发射率低。如果该圆筒在国辐射热管与水冷外套之间充分插入，则可将辐射反射回到热管，从而减少从热管流能到外套的功率。拉出作为“限制器”的圆筒时，热管中凝汽端的大部分能直接辐射到水管套热交换器上。因此，该“限制器”位置的调节控制功率流，该功率流设定热管的稳态工作温度，并且最终设定阳极的该温度。
图17中示出热管冷却用的较佳实施例，所示的图是阳极8A、阴极8B和绝缘器单元9。这种情况下，锂蒸气用作活性气体，通过阳极8A的中心输入放电室，如图中440所示。阳极8A用包含锂热管444的锂热管系统442进行冷却。热管444的热传递区446中的锂在靠近电极8A的热端处蒸发，其蒸气流向热管的冷端，其中热通过辐射冷却从热管传到散热单元446，该冷源具有用水盘管450冷却的散热表面448。锂蒸气的冷却使其状态变为液体，该液体按照公知的热管技术，利用毛细管抽运汲回到热端。此实施例中，作为限制器的圆筒452借助驱动器在散热片表面48内侧上下滑动，如图中454所示；该驱动器是未示出的温度反馈控制单元的一部分。阳极热管单元最好包含辅助加热系统，以便在等离子箍缩器件未产生充分的热时，使锂保持高于其冷冻点的温度。
第4代器件
图16是申请人制作并测试的第4代源型等离子箍缩器件400的剖视图。图16A是该器件的部分放大图，较详细地示出箍缩区401。图16B是电路图，示出此实施例的高压脉冲功率驱动系统的重要电部件。此单元以高达约2KHz的脉冲重复率产生等离子箍缩。电极间的放电电能为约每脉冲12J。申请人估计每一箍缩在关注的EUV范围产生的有用光能量射入2π球面度，并且在约20mJ的范围内。
图16中所示的实质上全部元件都是固态脉冲功率系统404的一部分，用于对电极提供放电电脉冲。此实施例中，给中央阳极8A施加约4-5KV正电压脉冲。阴极8B处于地电位。由8个火花塞138提供预离子化。这些火花塞在阴极和阳极之间的空间底部产生预离子化火花。这些火花塞以20KV进行工作，用30KV、10mHz的正弦波发生器(未示出)作为电源。
电路
下面参考图16B，有时也参考图16和图16A，阐述此较佳脉冲功率系统的电路图的说明。
等离子聚集功率系统
采用约700V的常规直流电源将208伏3相交流公电变换成约700V、50A的直流电。使电源400对谐振充电器单元402提供功率。电源400对1500μF的大滤波电容器组C-1充电。根据来自外部触发器信号的命令，谐振充电器通过闭合命令充电开关S1启动充电周期。该开关一闭合，C-1电容器，充电电感L1和C0电容器组就形成谐振电路，C0电容器组构成固态脉冲功率系统(SSPPS)404的一部分。因此，电流开始放电，从C-1通过L1电感进入C0，对该电容充电。由于C-1电容远远大于C0电容，在这谐振充电过程中，C0上的电压能达到C-1上初始电压约2倍。充电电流脉冲假设为半正弦波形，并且C0上的电压类似“全余弦”波形。
为了控制C0上的未期电压，可进行若干动作。首先，在常规充电周期的任何时间，使命令充电开关S1打开。这时，电流停止从C-1流出，但已经在充电电感中建立的电流继续通过续流二极管D3流入C0。其作用在于阻止来自C-1的能量进一步传入C0。只有留在充电电感L1的能量(会较大)继续传到C0，将其充电到较高的电压。
此外，跨接充电电感的降Q开关S2可闭合，将充电电感有效短路，使谐振电路“降Q”。这主要使电感离开谐振电路并防止电感中的电流进一步继续对C0充电。于是，电感中的电流与负载分路，陷入充电电感L1、降Q开关S2和降Q二极管D4构成的环路。由于IGBT具有该器件中包含的常规导通反向电流的反向抗并联二极管，此电路中含有二极管D4。结果，二极管D4阻断此反向电流，否则在充电周期该电流会将充电电感旁路。
最后，一旦充电周期完全完毕，可用“泄流”或旁路开关和串联电阻(本较佳实施例中均未示出)从C0放电，以达到C0上很精细的调压。
直流电源是输入208V、90A交流，输出800V、50A直流的稳压电源，由诸如Universal Voltronice、Lambda/EMI、Kaiser System、Sorensen等销售商提供。第2实施例可用串联和/或并联组合的多个低功率电源，以提供系统要求的总电压、电流和平均功率。
C-1电容器包含2个串联的450V(直流)、3100μF的电解电容器。其所得合成电容为1500μF，额定电压900V，提供超过700-800V工作范围的足够余量。可从诸如Sprague、Mallory、Aerovox等销售商购得这些电容。
本实施例中的命令充电开关S1和输出串联开关S3是1200V、300A的IGBT开关。该开关的实际部件号是CM300HA-24H，购自Powerex。降Q开关S2是1700V、400A的IGBT开关，也购自Powerex，部件号为CM400HA-34H。
充电电感L1是订制的电感，由两组并联绞合线线圈(每组20圈)构成，该线圈在绕50-50％镍铁带的环形芯上隔2个1/8英寸空气间隙形成，所得电感为约140μH。National Arnold提供这种线圈。其他实施例可对电感芯用不同的磁性材料，包括钼玻莫合金、MetglasTM等。
串联、降Q和续流二极管都是1400V、300A的二极管，购自Powerex，部件号为R6221430PS。
如上所述，SSPPS类似于已有技术中所述的系统。一旦谐振充电器402将C0充电，控制单元(未示出)即在谐振电荷中产生触发信号，促使IGBT开关S4闭合。虽然图中为了清楚仅示出一个IGBT，但S4包含8个并联的IGBT，用于使C0放电到C1。于是，来自电容C0的电流通过IGBT放电，并且进入第1磁开关LS1。该磁开关设计中提供足够的伏特-秒，使全部8个并联IGBT在放电电路中建立实质电流前，充分导通(即闭合)。闭合后，产生主电流脉冲，用于将能量从C0传入C1。从C0到C1的传递时间通常为约5μS，并且LS1的饱和电感为约230nH。C1上的电压建立到达全所需电压时，第2磁开关LS2的伏特-秒用完，并且该开关饱和，将C1上的能量传入以下详述的1∶4脉冲变压器406。该变压器基本上由3个并联的一圈初级“线圈”和一个次级“线圈”组成。次级导体接到初级线圈的高压端，从而配置比为1∶4，而不是自耦变压器结构中的1∶3。然后，次级“线圈”接到电容器组C2，由C1通过脉冲变压器传来的能量对其充电。从C1到C2的传递时间为约500nS，并且LS2的饱和电感为约2.3nH。C2上建立电压时，达到第3磁开关LS3的伏特-秒乘积，其电感也饱和，将C2上的电压传到阳极8a，如图14A和图14B所示。LS3的饱和电感为约1.5nH。
提供第4磁开关，作为DPF工作不正常时的防护装置。在不按正确时间(仅按主脉冲前)施加预离子化脉冲时，主脉冲电压不足以击穿阳极与阴极之间的绝缘。结果，进入开路状态的脉冲电压能基本上加倍，导致在机器中不是所需DPF电极的某部位产生不希望的击穿。这种情况下，多数能量反射回到SSPPS的“前端”。这样的大反向电压脉冲会使SSPPS中的串联二极管产生雪崩，导致器件的潜在损伤或破坏。设计第4磁开关，使主DPF电极未击穿时超过伏特-秒乘积。此例中，设计该磁开关，使电压加倍并造成显著破坏前将负载短路。第4磁开关LS4的饱和电感为约22nH，并且终接具有1.5欧电阻和约75μH电感的并联RL负载。
用14B中408所示的偏置电路也用于对4个磁开关进行适当偏置。来自偏置电源V1的电流通过磁开关LS4和LS3。然后，该电流分开，一部分电流通过偏置电感L5回到偏置电源V1。其余的电流通过脉冲变压器次级线圈后，经磁开关LS2和LS1以及偏置电感L3回到偏置电源V1。偏置电感L2提供从通过脉冲变压器初级到地的电流回到电源的路径。由于偏置电源V1工作接近地电位(与SSPS产生的电位相反，其中连接偏置)，SSPPS中产生脉冲时，偏置电感L3和L5也提供电压隔离。
电容C0、C1和C2用装在带有厚(6-10oz)铜镀层的印刷电路板上的一些并联聚丙烯膜电容构成。这些印刷电路板做成楔形，使4块板组成一个圆筒状电容器堆，由该堆给高压连接和地电接提供圆筒状总线。这样，就形成DPF中对脉冲压缩和等离子箍缩稳定性都重要的低电感连接。C0和C1的总电容分别为21.6μF，而C2的总电容为1.33μF。C0和C1的各电容是0.1μF、1600V的电容器，购自诸如德国的Wima或北卡罗林纳的Vishay Roederstein等销售商。由于脉冲变压器次级的电压为约5KV，电容C2由串行叠置的3级电容器组成，以达到总额定电压。C2的各电容器是0.01μF、2000V(直流)的元件，也购自Wima或Vishay Roederstein。
SSPPS的开关是1400V、1000A的IGBT开关。实际部件号为CM1000HA-28H，购自Powerex。如前文所述，用8个关联的IGBT开关使C0放电到C1。
SSPPS的串联二极管都是1400V、300A的二极管，购自Powerex，部件号为R6621430。每一IGBT开关用2个二极管，因而总共有16个并联的器件。
磁开关LS1是订制电感器，用16组并联绞合线线圈(每组6圈)构成，这些线圈在环形铁氧体芯上构成。该特定电感芯由新泽西的Ceramic Magnetics提供，用CN-20铁氧体材料制成。芯环厚0.5英寸，内径5.0英寸，外径8.0英寸。
磁开关LS2是1圈的环形电感器。磁芯是用0.7密尔厚、2英寸宽的2605-83A MetglasTM(购自Honeywell)绕在8.875英寸外径的铁心上，层间绕0.1密尔厚的Mylar，直到外径为10.94英寸。
磁开关LS3也是1圈的环形电感器。磁芯是用1英寸宽，0.7密尔厚的2605-S3AMethlasTM(购自Honeywell)绕在外径9.5英寸的铁心上，层间绕0.1密尔厚的Mylar，直到外径为10.94英寸。
脉冲变压器结构上类似于美国专利号5,936,988所述的结构。3个变压器芯都是用购自honeywell的1英寸宽、0.7密尔的2605-S3A MetglasTM绕在外径12.8英寸的铁心422上，层间绕0.1密尔厚的mylar，直到外径为14.65英寸。3个芯418分别做成环形，内径约12.8英寸，外径约14英寸，高度为1英寸。图14C中示出说明3个芯和初、次级“线圈”实际排列的轴向剖视图。每一初级线圈实际上由栓接到铁心422和棒状隔离物424的2个圆环420A和420B构成。次级“线圈”包含48个成圆圈隔开的线卷棒426。
变压器工作的主要原理与线性加速器中的类似。3个初级“线圈”中高压电流脉冲在次级“线圈”诱发约等于初级电压的升压。其结果是：次级“线圈”(即棒426)中产生的电压等于初级电压脉冲的3倍。但由于次级线圈的低电压侧接到初级线圈，提供4倍的变换。
偏置电感L3和L4是绕在钼玻莫合磁芯上的环形电感器。具体磁芯尺寸是：高0.8英寸，内径3.094英寸，外径5.218英寸。该磁芯的部件号为a-430026-2，购自Group Arnold。电感L3有90圈，用12AWG的线绕在圆环上，以获得约7.3mH的电感，而电感L4有140圈，也用12AWG的线绕在该环上，以得到约18mH的电感。
偏置电感L6仅16圈，用12AWG的线按直径6英寸绕制。偏置电感L4有30圈，用12AWG的线按直径6英寸绕制。偏置电感L2有8圈，用12AWG的线按直径6英寸绕制。
电阻R1是12个并联电阻的阵列，每一电阻是27欧，2W的碳素电阻。
能量恢复
为了提高总效率，此第4代深等离子聚焦器件按照电路放电部分所反射电脉冲能量的脉冲对脉冲方式，提供能量恢复。这里用的能量恢复方法与美国专利号5,729,562中说明的类似，该专利按参考文献在此引入。按照以下通过参考图16B的说明，达到能量恢复。
放电后，将C2驱动到负电位。出现这点时，LS2对从C1到C2的电流已经饱和。因此，不是能量在器件中环绕(这会使电极蚀落)，而是代之以LS2的饱和状态促使C2上的反相电荷以谐振方式传回C1。通过电流经LS2继续前流完成此回传。电荷从C2传到C1后，C1与这时处于接近地电位的C0相比，具有负电位(与LS2的情况一样)，由于在刚出现的脉冲期间存在大电流，LS1继续前向导通。因而，电流从C0流到C1，使C1的电位升高到约为地电位，并且在C0上产生负电位。
读者会注意到只有在全部可饱和电感(LS1、LS2和LS3)保持前向导通，直到全部或大致全部能量在C0上得到恢复时，该反向能量才传回到C0。浪费的能量传播回到C0后，C0相对于其初始存储的电荷为负极性。这时，脉冲功率控制使开关54开放。由于二极管D3对电感L1中电流反向箍位时的谐振续流(即L1-C0电路的半周期振荡)，包含电感L1和接地固态二极管D3的反相电路使C0的极性反相，其结果是能量因C0的部分再充电而得到恢复。因此，恢复原本会造成电极失落的能量，减少后续脉冲的充电要求。
测试结果
图16D和图16E示出第4代原型器件的测试结果。图16D示出电容C2上和电极两端的脉冲波形，图16E示出用氙作为活性气体进行测量所得的光电二极管信号。
会理解，上述实施例仅说明能代表本发明主体应用的许多实施例的一小部分。例如，可优选仅收集锂并且使氦放电，以代替工作气体的反复循环。也可用其他电极镀覆组合，而不是钨和银。例如铜或铂的电极和镀层也可工作。其他产生等离子箍缩的方法能代替所述具体实施例。本说明书的背景部分中参考的专利文献阐述一些其他方法，这些说明均按参考资料在此引入。可提供并利用许多产生高频高压电脉冲的方法。一种替换方法是使光管处于室温，从而锂和钨要在沿光管长度方向下行时受到冻结。此冻结由于原子磁撞时会永久贴在光管壁上，还进一步减少到达光刻制版工具所用光学元件的碎片量。通过将收集器光学部件设计成通过初级放电室的小孔将辐射点重新成像，并且采用差分抽运装置，能防止电极材料淀积在光刻制版工具的光学部件上。可从第2室通过小孔将氦或氩供入第1室。此方案已展现对防止铜蒸气激光器输出窗口上淀积材料有效。可用锂混合物代替锂。此单元也可作为静态充填系统进行工作，无需工作气体流过电极。当然，可用各种重复率，从每秒一个脉冲到每秒约5个脉冲，甚至每秒几百个脉冲或几千个脉冲。如果需要，可修改调整固态锂位置的调整机构，以便考虑中央电极尖端的蚀落，使该尖端的位置也可调整。
除上文所述外，还可有许多其他电极布局。例如，外电极可为锥形，而不是所示那样对箍缩直径最大的圆筒形。还能通过使内电极可伸出外电极的端部，改善有些实施例的性能。借助火花塞或本领域公知的其他预离子化器，可达到这点。另一较佳替换例是外电极利用排成圆筒形或锥形的杆阵。此方法因为带来电感上平衡，有助于箍缩沿电极轴对称集中。
因此，请读者根据所附权利要求书及其合法等效件决定本发明范围，而不是根据给出的例子。

Claims (23)

1、一种高能量光子源，其特征在于，包含：
A、真空室；
B、至少2个电极，这些电极同轴装在所述真空室内，限定放电区，并且被安排成放电时在箍缩处产生高频等离子箍缩；
C、工作气体，其中包含活性气体和缓冲气体，所述缓冲气体是惰性气体，并且选择所述活性气体，在至少一个谱线提供光；
D、活性气体提供系统，用于对所述放电区提供活性气体；
E、脉冲功率系统，其中包含充电电容和磁压缩电路，所述磁压缩电路包含脉冲变压器，用于提供高到足以在所述至少一对电极之间产生放电的电脉冲和电压。
2、如权利要求1所述的高能量光子源，其特征在于，所述电极中的一个是中空的阳极，并且所述活性气体通过所述中空阳极导入所述真空室。
3、如权利要求2所述的高能量光子源，其特征在于，所述活性气体包含锂。
4、如权利要求3所述的高能量光子源，其特征在于，所述活性气体包含氙。
5、如权利要求2所述的高能量光子源，其特征在于，所述缓冲气体是惰性气体。
6、如权利要求2所述的高能量光子源，其特征在于，所述脉冲功率源包含至少一个优化成峰值电容电流与所述等离子箍缩同时发生的电容器。
7、如权利要求2所述的高能量光子源，其特征在于，所述中空阳极限定箍缩端和靠近所述箍缩端的第1内径以及比所述第1内径远离所述箍缩端的第2内径，其中所述第2内径大于所述第1内径。
8、如权利要求7所述的高能量光子源，其特征在于，所述第1内径从所述箍缩端沿伸一段距离，选择该距离以防止飞弧。
9、如权利要求2所述的高能量光子源，其特征在于，所述阳极限制阳极暴露长度，并且选择所述长度，使等离子箍缩与峰值驱动电流几乎同时发生。
10、如权利要求2所述的高能量光子源，其特征在于，还包含由用锂浸渍的多孔材料构成的锂源。
11、如权利要求10所述的高能量光子源，其特征在于，所述多孔材料是多孔钨。
12、如权利要求11所述的高能量光子源，其特征在于，所述源还包含配置成围绕至少一部分所述多孔材料产生等离子区的RF源。
13、如权利要求1所述的高能量光子源，其特征在于，所述脉冲功率系统包含对所述充电电容进行充电的谐振充电系统。
14、如权利要求1所述的高能量光子源，其特征在于，所述磁压缩电路包含至少2个可饱和电感和对所述至少2个可饱和电感进行偏置的偏置电路。
15、如权利要求1所述的高能量光子源，其特征在于，还包含能量恢复电路，用于在所述充电电容上恢复从所述电极反射的能量。
16、一种高能量光子源，其特征在于，所述充电电容由一组个体电容构成。
17、如权利要求1所述的高能量光子源，其特征在于，还包含对至少一个所述电极进行冷却的热管。
18、如权利要求2所述的高能量光子源，其特征在于，还包含对所述中空阳极进行冷却的热管冷却系统。
19、如权利要求18所述的高能量光子源，其特征在于，所述热管冷却系统和所述中空阴极包含冷却具有导入所述活性气体的中空阴极的热管。
20、如权利要求1所述的高能量光子源，其特征在于，所述脉冲变压器由磁性材料做成的多个环形芯和与每一所述芯电磁关联的初级线圈构成。
21、如权利要求20所述的高能量光子源，其特征在于，所述磁材料由绕在铁芯上的高导磁率膜构成。
22、如权利要求21所述的高能量光子源，其特征在于，所述脉冲变压器限定由多根杆构成的次级线圈。
23、如权利要求21所述的高能量光子源，其特征在于，对于每一初级线圈，所述铁芯形成所述初级线圈的一部分。
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