DE10134033A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Extrem-Ultraviolettstrahlung/weicher Röntgenstrahlung - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Erzeugen von Extrem-Ultraviolettstrahlung/weicher Röntgenstrahlung, mittels einer Gasentladung, insbesondere für die EUV-Lithographie, bei dem in einem Entladungsgefäß (11) zwei Elektroden an Hochspannung gelegt werden, zwischen denen in einem Bereich zweier gleichachsiger Elektrodenausnehmungen (12, 13) eine Gasfüllung mit vorbestimmtem Gasdruck entsprechend eines auf dem linken Zweig der Paschen-Kurve erfolgenden Entladungsbetriebs bereitgestellt wird, in der ein die Strahlung abgebendes Plasma (10) unter Energiezufuhr ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma (10) im Bereich der Elektrodenausnehmungen (12, 13) mittels einer Druckänderung der Gasfüllung verlagert wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeu­ gen von Extrem-Ultraviolettstrahlung/weicher Röntgenstrahlung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bevorzugte Anwendungsgebiete für die Extrem-Ultraviolet­ te (EUV) Strahlung oder die weiche Röntgenstrahlung im Be­ reich von ca. 1 nm bis 20 nm Wellenlänge sind insbesondere die EUV-Lithographie. Aus der WO 99/29125 ist ein Verfahren mit den eingangs angesprochenen Merkmalen bekannt. Die bei diesem Verfahren eingesetzte Vorrichtung besteht aus einer Anode mit einer zentralen Bohrungsausnehmung und einer dieser gegenüberliegenden hohlen Kathode. Die Vorrichtung arbeitet in einer Umgebung konstanten Gasdrucks. Für die Erzeugung von EUV-Strahlung werden Gase mit Elementen der Atomnummer Z < 3 bevorzugt, zum Beispiel Xe mit breitbandiger Emissionscharak­ teristik. Wenn Hochspannung angewendet wird, gibt es einen Gasdurchbruch, der von dem Druck und dem Elektrodenabstand abhängt. Der Druck des Gases und der Elektrodenabstand sind so gewählt, daß das System auf dem linken Zweig der Paschen- Kurve arbeitet und infolgedessen kein dielektrischer Durch­ bruch zwischen den Elektroden auftritt. Nur in der Nachbar­ schaft der Hohlkathode sind die Feldlinien genügend ge­ streckt, so daß der Durchbruchbedingung oberhalb einer be­ stimmten Spannung entsprochen wird. Dann bildet sich ein stromführender Plasmakanal axialsymmetrischer Form ent­ sprechend der Elektrodenausnehmung zwischen den Elektroden aus. Der mit der Vorrichtung verbundene elektrische Kreis ist so ausgebildet, daß ein sehr hoher Entladungsstrom auftritt, wenn der stromleitende Kanal aufgebaut wird. Dieser Strom baut um den Strompfad ein magnetisches Feld auf. Die resul­ tierende Lorentz-Kraft schnürt das Plasma ein. Es ist seit langem bekannt, daß dieser Einschnürungseffekt das Plasma auf sehr hohe Temperaturen erhitzen und Strahlung sehr kurzer Wellenlänge erzeugen kann. Für die Vorrichtung ist nachgewie­ sen, daß sie EUV-Licht (10 bis 20 nm) sehr wirkungsvoll er­ zeugen kann, hohe Wiederholfrequenzen erlaubt und einen mode­ raten Elektrodenverschleiß hat.

Das im kurzwelligen Bereich emittierende Plasma entsteht entlang einer Symmetrieachse im Bereich der Hohlkathode bis über die Ausnehmung der Anode hinaus, je nach den vorhandenen Bedingungen. Relevante Parameter für eine Geometrie des Plas­ mas sind bedingt durch die Formen der Elektroden, wie Parame­ ter eines angelegten elektrischen Stromes, wie dessen Dauer, dessen Form und dessen Amplitude, sowie die Gasdruckverhält­ nisse und die Zusammensetzung des Gases der Gasfüllung im Entladungsgefäß bzw. im Bereich der Elektroden.

Das bekannte Verfahren führt zu einem Pinch, also zu ei­ nem Plasmakanal, dessen Strahlung aus dem Elektrodensystem jedoch besser auskoppelbar sein sollte und der auch kürzer sein sollte.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen so zu verbes­ sern, daß die Auskoppelbarkeit der Strahlung aus den Elektro­ den verbessert wird, und daß sich eine optimierte Plasmageo­ metrie ergibt, nämlich ein axial kürzeres Emissionsgebiet.

Die vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Anspruchs 1 gelöst.

Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß ein Druckgra­ dient der Gasfüllung dazu benutzt wird, um den Pinch bzw. das Plasma zu verlagern und/oder zu verformen. Diese Maßnahmen führen zu einer Verbesserung der Auskoppelbarkeit der Strah­ lung aus den Elektroden, zum Beispiel in einen Kollektor einer EUV-Lithographie-Station. Die Verlagerung des Plasmas kann so durchgeführt werden, daß es optisch gut zugänglich ist, also möglichst wenig Abschattung erfolgt, auch nicht bei Betrachtung aus großen Beobachtungswinkeln, bezogen auf die Symmetrieachse. Auch kann eine optimale Anpassung des Licht­ leitwerts der Strahlungsquelle, also des Plasmas, an das op­ tische System erreicht werden. Der Lichtleitwert wird be­ stimmt durch das Produkt aus der effektiven Fläche des Plas­ mas und dem Öffnungswinkel. Grundsätzlich ist ein möglichst geringer Lichtleitwert anzustreben, also eine Punktquelle, so daß eine Nutzung eines möglichst großen Anteils des in einen Halbraum abgestrahlten Lichts gewährleistet ist. Bei der hier vorliegenden Quellgeometrie einer Elektrodenentladung redu­ ziert sich das Problem im wesentlichen auf ein axial mög­ lichst kurzes emittierendes Plasma, für das möglichst keine Strahlungsabschattungsverluste auftreten sollen.

Das Verfahren kann am Beispiel einer Anpassung der EUV- Lichtquelle an eine Optik einer EUV-Lithographie-Station nä­ her beschrieben werden: Die EUV-Lichtquelle kann in einer Halbleiter-Lithographie-Einrichtung der nächsten Generation angewendet werden, für die eine Lichtquelle mit einer Haupt­ wellenlänge von etwa 13,5 nm erforderlich ist. Außer der An­ forderung an die Wellenlängen gibt es jedoch strenge Anforde­ rungen an das Lichtquellenformat des lichtemittierenden Be­ reichs und an die Gesamtleistung, die die Quelle zur Verfü­ gung stellen muß. In beiden Hinsichten ist das bekannte Ver­ fahren in seiner Leistung beschränkt. Zum einen, weil die Geometrie der Elektroden nur einen begrenzten Zugang zu dem lichtemittierenden Bereich erlaubt und der Rest des Lichts an die umgebenden Wände verschwendet wird. Zum Zweiten bildet eine axialsymmetrische Geometrie immer ein gestrecktes Plas­ ma, das nicht wirkungsvoll konzentriert werden kann. Typische Längen sind zur Zeit 3 bis 10 mm, während die Sammeloptik le­ diglich Lichtquellenformate von etwa 2 mm und darunter verar­ beiten kann.

Das Verfahren kann dahingehend modifiziert werden, daß eine der Elektroden als Hohlkathode ausgebildet wird, in der und/oder vor der in Bezug auf deren Umgebung ein Überdruck der Gasfüllung ausgebildet wird. Mit einer Hohlkathode kann Einfluß auf die Ausbildung des elektrischen Feldes genommen werden, das sich im Bereich der Elektrodenausnehmungen zwi­ schen den Elektroden ausbildet. Mit dem Bohrlochbereich der Hohlkathode können die Feldlinien hinreichend gestreckt aus­ gebildet werden, um für eine vorbestimmte Spannung den Durch­ bruchsbedingungen zu genügen, so daß das System im Bereich des linken Zweigs der Paschen-Kurve arbeitet. Da die sich ausbildende elektrische Entladung außer von dem Elektroden­ abstand und der Form der Elektroden auch vom Gasdruck der Gasfüllung abhängt, ist es vorteilhaft, vor der Elektrode im Bezug auf deren Umgebung einen Überdruck der Gasfüllung aus­ zubilden. Der Überdruck hat zur Folge, daß sich die langen Feldlinien in Bereiche geringeren Gasdrucks erstrecken, so daß sich höhere Feldstärken für den elektrischen Durchbruch ergeben. Infolgedessen wird das sich im Falle eines Durch­ bruchs ausbildende Plasma als Folge des Druckgradienten ver­ lagert. Die Verlagerung kann dabei in einen Bereich einer verbesserten Zugänglichkeit mit verringerter Abschattung er­ folgen.

Es ist zu bevorzugen, wenn das Gas der Gasfüllung über die Hohlkathode eingelassen wird, von deren Elektrodenausneh­ mung ausgehend ein Druckgefälle aufgebaut wird. Ausgangspunkt des Druckgefälles und damit des angestrebten Druckgradienten ist infolgedessen der der Anode benachbarte Bereich der Elek­ trodenausnehmung der Hohlkathode. Entsprechend erfolgt eine Verlagerung des Plasmas von der Elektrodenausnehmung der Hohlkathode weg.

Eine weitere Verbesserung insbesondere der vorbeschrie­ benen Ausführungsform läßt sich dadurch erreichen, daß eine Düse verwendet wird, mit der Gas der Gasfüllung mit hoher Ge­ schwindigkeit unter Verlagerung des Plasmas in das Entla­ dungsgefäß geblasen wird. Bei dieser Ausführung ergibt sich ein zusätzlicher Steuerungsparameter, der die Formung der Isobarlinien vor der Elektrodenausnehmung der Kathode zu steuern erlaubt. Insbesondere ist es möglich, den Pinchbe­ reich des Plasmas noch weiter auswärts zu verlagern, was Vor­ teile für die Kühlung der Einrichtung hat, mit der das Ver­ fahren durchgeführt wird, insbesondere im Bereich der Elek­ troden.

Das Verfahren kann dahingehend verbessert werden, daß außer dem das Plasma ausbildenden Gas ein prozeßbeeinflussen­ des Füllgas in das Entladungsgefäß eingebracht wird. Mit dem Füllgas kann nicht nur eine Gradientenbildung bezüglich der Gasfüllung des Entladungsgefäßes erreicht werden, sondern es sind auch weitere Prozeßeinwirkungen möglich. Beispielsweise kann die Reabsorption von EUV-Strahlung durch das für die Gasentladung benutzte Primärgas minimiert werden. Dieses Pro­ blem ist besonders schwerwiegend, wenn Xenon als Entladungs­ gas benutzt wird, weil Xenon EUV-Strahlung stark reabsor­ biert. Ein weiterer Vorteil kann sein, daß das Füllgas be­ nutzt wird, die Entladung schneller zu löschen, als das Ent­ ladungsgas, um damit höhere Wiederholungsraten zu erreichen.

Besonders vorteilhafterweise wird so verfahren, daß das Füllgas rohrförmig um das das Plasma ausbildende Gas herum in das Entladungsgefäß hineinströmt. Mit Hilfe des Füllgases kann auf diese Weise eine sehr wirkungsvolle umfassende For­ mung des Entladungsgases erreicht werden.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7. Die Vorrich­ tung unterliegt den oben bezüglich des Verfahrens beschriebe­ nen Nachteilen, so daß sich für die Vorrichtung eine der oben beschriebenen Aufgabe entsprechende Aufgabe ergibt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des An­ spruchs 1 gelöst.

Die Ausbildung eines höheren Gasdrucks nahe einer als Kathode ausgebildeten Elektrode in Bezug auf einen von dieser Elektrode entfernten Bereich führt zu einem entsprechenden Druckgradienten und insbesondere zu einem Druckgefälle. Eine Folge dieses Druckgefälles ist eine Verlagerung des sich aus­ bildenden Plasmas im Sinne einer guten Zugänglichkeit bzw. einer verringerten optischen Abschattung bezüglich einer das Licht verarbeitenden Optik.

In Ausgestaltung der vorbeschriebenen Vorrichtung ist es zweckmäßig, diese so auszubilden, daß die Kathode als Hohlka­ thode ausgebildet ist, durch die das Gas der Gasfüllung in das Entladungsgefäß einbracht ist. Bei der Hohlkathode sind die oben beschriebenen gestreckten Feldlinien vorhanden, de­ ren Ausbildung eine Voraussetzung ist, um zu annehmbaren Be­ dingungen für den linken Zweig der Paschen-Kurve kommen zu können. Zugleich wird durch die Hohlkathode das Gas der Gas­ füllung in das Entladungsgefäß eingespeist, also das Entla­ dungs- bzw. Primärgas. Hierdurch ergibt sich eine einfache konstruktive Ausgestaltung, da in diesem Fall des Einsatzes des Hohlraums der Hohlkathode zum Zwecke der Gaszuleitung ei­ ne besondere Ausbildung von einer Gaszuleitung dienenden Räumlichkeiten entfällt.

Die Düse kann in unterschiedlicher Weise eingesetzt werden. Vorteilhaft ist es, die Vorrichtung so auszubilden, daß die Elektrodenausnehmung und/oder die Mittelbohrung als Düse ausgebildet sind und/oder daß mit der Düse ein zur Hohl­ kathode gerichteter Gasfluß erzeugbar ist. Die vorbeschriebe­ nen Ausgestaltungen können insbesondere auch in Kombination miteinander eingesetzt werden.

Eine weitere Spezifizierung der Vorrichtung kann dahin­ gehend erfolgen, daß die Elektrodenausnehmung der Kathode ei­ ne die Einspeisegeschwindigkeit des das Plasma ausbildenden Gases und/oder die Gasverteilung beeinflussende Düse auf­ weist. Die Düse kann so ausgebildet werden, daß eine erhebli­ che Verlagerung des Plasmas in einen Bereich guter optischer Zugänglichkeit ermöglicht wird.

Des weiteren kann es von Vorteil sein, wenn die Kathode von der als Anode wirkenden Elektrode unter Bildung eines Ringraums mit Abstand umgeben ist, und daß die Elektrodenaus­ nehmung der Anode konisch öffnend ausgebildet ist. In diesem Fall wird eine konzentrische Elektrodenanordnung ermöglicht, die sich durch eine besondere Freizügigkeit bezüglich der Zu­ gänglichkeit des Raums auszeichnet, in die das Plasma verla­ gert wird. Die optische Zugänglichkeit kann weiter verbessert werden, wozu insbesondere die konische Öffnung der Elektro­ denausnehmung der Anode beiträgt. Auch bei in Bezug auf die gemeinsame Elektrodenachse größeren Betrachtungswinkeln er­ gibt sich eine geringe Abschattung und im Falle eines kurzen Plasmas erscheint dieses auch bei größeren Betrachtungs­ winkeln eher dem Ideal einer Punktquelle angenähert.

Die Vorrichtung kann so ausgebildet werden, daß mittels des zwischen der Kathode und der Anode vorhandenen Ringraums ein Füllgas in das Entladungsgefäß einleitbar ist. Das Füll­ gas kann die Druckausbildung des Entladungsgases beeinflussen und mithin zu einer Verlagerung und einer Formung des Plasmas beitragen. Der zwischen der Kathode und der Anode vorhandene Ringraum führt zu einer entsprechend symmetrischen Ausbildung des mit Füllgas beschickten Bereichs des Entladungsgefäßes. Im Falle einer Rotationssymmetrie der Elektroden ist dieser Füllgasbereich entsprechend rotationssymmetrisch.

Wenn das Füllgas ein Extrem-Ultraviolettstrahlung reab­ sorbierendes Gas und/oder ein Plasma löschendes Gas ist, kann entsprechender Einfluß auf die Reabsorption von Extrem-Ultra­ violettstrahlung und/oder auf die Wiederholfrequenzen genom­ men werden. Bei Pulsbetrieb ist mithin ein schnellerer Ablauf sich wiederholender Entladungsvorgänge möglich, was zu einer verbesserten Lichtausbeute führt.

Eine Minimierung des Verbrauchs von Entladungsgas ergibt sich, wenn die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß das Entla­ dungsgefäß außen im Bereich der Elektroden hauptsächlich mit Füllgas gefüllt ist.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, die Vorrichtung so auszubilden, das daß das Aspektverhältnis von Durchmesser zu Tiefe der Ausnehmung der Kathode kleiner als eins ist. Hier­ durch wird nicht nur der Gasverbrauch minimiert und die Gas­ strömung ausgerichtet, so daß sich eine entsprechend große Verlagerung des Plasmas in Strömungsrichtung des Entladungs­ gases ergibt, sondern es wird auch dazu beigetragen, daß ein Stromtransport über die Wand der Ausnehmung der Kathode und die Wand der Hohlkathode und damit eine Schwächung des Plas­ mas möglichst unterdrückt wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm der Abhängigkeit der Zündspannung von dem Produkt aus Gasdruck und Elektrodenabstand,

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine erste Elektro­ denanordnung, und

Fig. 3 in schematischer Darstellung die Elektrodenanord­ nung der Fig. 2 in abweichender Betriebsweise.

Fig. 1 veranschaulicht das Paschensche Gesetz, nämlich eine Abhängigkeit der für Gasentladungen maßgeblichen Zünd­ spannung u₀ vom Produkt aus dem Gasdruck p und dem Elektro­ denabstand d. Dabei ist U₀ diejenige Spannung, bei der eine selbständige Gasentladung in einer zwischen zwei Elektroden ausgebildeten Gasentladungsstrecke auftritt. Die Gesetzmäßig­ keit gilt für eine bestimmte Elektrodengeometrie und ein be­ stimmtes Gas. Fig. 1 stellt klar, daß das strahlungserzeugende Verfahren entsprechend dem linken Ast der Paschen-Kurve durchgeführt werden soll, also mit einer Gasentladung, bei der die Erzeugung des Plasmas mehrstufig über Sekundärionisa­ tionsprozesse im Selbstdurchbruch erfolgt und die Plasmaver­ teilung bereits in der Startphase in hohem Maße zydersymme­ trisch ist. In das Plasma kann Energie eingekoppelt werden, nämlich mittels eines gepulsten Stromes, der von einer Strom­ quelle zur Verfügung gestellt werden muß. Durch geeignete Wahl der Amplitude und der Periodendauer der Strompulse kann die für die Lichtemission geeignete Temperatur des Plasmas eingestellt werden. Es kommt zu Periodendauern im zwei- bis dreistelligen Nanosekundenbereich. Während eines Pulses wird das Plasma infolge der sich aufbauenden Lorentz-Kraft einge­ schnürt und es kommt zu einem sogenannten Pinch.

Die Fig. 2, 3 zeigen Pinchanordnungen schematisch darge­ stellter Elektroden. Die Elektroden sind im Bezug auf eine Symmetrieachse 17 rotationssymmetrisch ausgebildet. Die An­ ordnung der Elektroden ist konzentrisch. Dies Symmetrieachse 17 ist zugleich Mittelachse einer als Hohlkathode 14 ausge­ bildeten Elektrode. Die Hohlkathode 14 hat eine Mittelbohrung 18 mit einer Elektrodenausnehmung 13 in einem Mündungsbereich 19 der Mittelbohrung 18, wobei dieser Mündungsbereich 19 Be­ standteil einer Elektrodenausnehmung 20 einer weiteren, als Anode 15 ausgebildeten Elektrode ist. Die Anode 15 ist eben­ falls rotationssymmetrisch und umgibt die Hohlkathode 14 mit einem Ringraum 16. Beide Elektroden sind in einem Entladungs­ gefäß 11 untergebracht, das mit Entladungsgas gefüllt ist, dessen Druck geringer ist, als der Atmosphärendruck.

Eine Besonderheit der Elektrodenausnehmung ist die Ge­ stalt der Hohlkathode 14, die einen den Durchmesser der Mit­ telbohrung 18 erheblich erweiternden Hohlraum 20 in der Nähe der Elektrodenausnehmung 13 aufweist. Dadurch wird eine spe­ zielle Ausbildung von Feldlinien 21 erreicht, von denen sich beispielsweise Feldlinien 21' bis in den Hohlraum 20 er­ strecken und damit ein Feld aufbauen, das in guter Näherung parallel zur Symmetrieachse 17 verläuft. Wird die Spannung genügend gesteigert, so kommt es bei einem Erreichen der Zündspannung U₀ entweder zum Selbstdurchbruch, der zur Aus­ bildung eines Plasmas führt, oder es wird kurz vorher eine getriggerte Gasentladung erzeugt. Die Gasentladung bildet sich in der Nähe der Hohlkathode 14 vor deren Stirnwand 14' bzw. vor der Elektrodenausnehmung 13 aus, da hier die Konzen­ tration des elektrischen Feldes am größten ist und die Feld­ stärke zur Anode 15 hin abnimmt, da sie eine sich konisch öffnende Elektrodenausnehmung 12 aufweist, bei der also die Ausnehmungswand 12' mit der Symmetrieachse 17 einen spitzen Winkel bis hin zu 90 Winkelgrad bildet. Die konische Ausneh­ mungswand 12' der Elektrodenausnehmung 12 ist dabei derart in Bezug auf die Hohlkathode 14 angeordnet, daß der kleinste Ausnehmungsdurchmesser der Anode 15, der gleich dem Außen­ durchmesser des zwischen den Elektroden vorhandenen Ringraums 16 ist, auf Höhe der Stirnwand 14' der Hohlkathode 14 ange­ ordnet ist.

Die Mittelbohrung 18 ist als Gaseinlass 22 ausgebildet. Über den Gaseinlass 22 wird Entladungsgas durch die Mittel­ bohrung 18 in den Hohlraum 20 eingelassen und kann von dort aus durch die Elektrodenausnehmung 13 der Hohlkathode 14 in die Elektrodenausnehmung 12 der Anode strömen bzw. in das Entladungsgefäß, in dem ein Unterdruck aufrechterhalten wird. Der Druck des Entladungsgases kann bereits innerhalb der Hohlkathode 14 sinken. Jedenfalls aber von der Elektrodenaus­ nehmung 13 an kann ein Druckgefälle aufgebaut werden. Die Fig. 2 zeigt Isobaren 23 abnehmenden Drucks. Infolge der sich daraus ergebenden Druckgradienten der Gasfüllung wird das Plasma 10 in Richtung von der Kathode weg verlagert. Die Ver­ lagerung erfolgt infolge der symmetrischen Ausbildung des elektrischen Feldes und der Gasdruckverteilung in Richtung der Symmetrieachse 17.

Das Ausmaß der Verlagerung des Plasmas 10 ist abhängig von den Abmessungen der Elektrodenausnehmung 13 und von der Strömungsgeschwindigkeit des Gases. Beispielsweise kann die Elektrodenausnehmung 13 als Düse ausgebildet sein, mit der Gas der Gasfüllung mit hoher Geschwindigkeit in das Entla­ dungsgefäß 11 geblasen wird. Die Anordnung des Plasmas 10 in der Elektrodenausnehmung 12 kann in großem Ausmaß dadurch verändert werden, daß die geeigneten elektrischen und aerody­ namischen Bedingungen gewählt werden. Insbesondere kann bei der beschriebenen Ausbildung der Anoden erreicht werden, daß das Plasma 10 nicht mehr eine zylindrische Geometrie hat, sondern entsprechend der Darstellung auf ein geringeres, mehr eiförmiges Volumen konzentriert ist. Zugleich mit der Verla­ gerung erfolgt also auch eine in optischer Hinsicht vorteil­ hafte Verformung des Plasmas 10.

Die vorstehenden Ausführungen gelten auch für die Aus­ führungsform der Fig. 3. Hier ist die Besonderheit darge­ stellt, daß der zwischen den Elektroden vorhandene Ringraum 16 als Gaseinlaß 24 genutzt wird. Es wird beispielsweise ein Füllgas 25 benutzt, das infolge der ringförmigen bzw. rohr­ förmigen Ausbildung des Ringraums 16 entsprechend rohrförmig um das das Plasma 10 ausbildende Gas herum in das Entladungs­ gefäß 11 strömt. Dieses Füllgas 25 hat eine formgebende Ein­ wirkung auf das das Plasma ausbildende Gas. Fig. 3 zeigt im Vergleich zu Fig. 2 die einengende Wirkung von strichpunktiert dargestelltem Füllgas 25 auf das das Plasma erzeugende Gas und damit auf dessen Isobaren 23. Auch mit Hilfe des Füllga­ ses kann also im plasmaerzeugenden Gas für Druckänderungen gesorgt werden, die wiederum zu Verlagerungen und/oder Ver­ formungen des Plasmas 10 führen.

In Fig. 3 ist eine Düse 26 dargestellt, mit der Gaseinlaß eines Entladungsgases an den Vorderseiten der Elektroden rea­ lisiert ist. Die Austrittsgeschwindigkeit des Gases muß hoch genug sein, um einen gemäß dem Pfeil 27 zur Hohlkathode 14 gerichteten Gasfluß zu erzeugen. Mit diesem wird vor der Stirnwand 14' der Hohlkathode 14 ein höherer Druck erzeugt, der zum Hintergrund entsprechend den Isobaren 23 abnehmenden Drucks stark abfällt.

Die vorbeschriebene Ausbildung der Elektroden zur Pinch­ formung über inhomogene Druckverhältnisse des im Entladungs­ gefäß 11 befindlichen Gases, insbesondere des vor der Stirn­ wand 14' der Hohlkathode befindlichen Gases, kann durch vor­ bestimmte Bemessungen der Elektrodenausnehmung 13 ergänzt werden. Insbesondere ist es von Vorteil, die Elektrodenaus­ nehmung 13 als Kathodenöffnung so auszubilden, daß das As­ pektverhältnis von Durchmesser d zu Tiefe b < 1 ist. Das führt nicht nur zur Vergleichmäßigung der Strömung des Gases, wenn dieses durch die Elektrodenausnehmung 13 in das Entla­ dungsgefäß 11 gespeist wird, sondern es läßt sich auch der Transport von für das Plasma bestimmten Ladungsträgern beein­ flussen. Insbesondere wird der Stromtransport über die Elek­ trodenausnehmung 13 und über die den Hohlraum 20 bildende Wand der Hohlkathode 14 weitgehend unterdrückt. Auch das be­ fördert die Ausbildung des Plasmas 10 in einen Bereich der Elektrodenausnehmung 12, in dem eine optisch gute Zugänglich­ keit gegeben ist, also ohne Abschattung des Plasmas, auch bei größeren Beobachtungswinkeln zur Symmetrieachse 18.

Claims (15)

1. Verfahren zum Erzeugen von Extrem-Ultraviolettstrahlung/ weicher Röntgenstrahlung, mittels einer Gasentladung, insbesondere für die EUV-Lithographie, bei dem in einem Entladungsgefäß (11) zwei Elektroden an Hochspannung ge­ legt werden, zwischen denen in einem Bereich zweier gleichachsiger Elektrodenausnehmungen (12, 13) eine Gas­ füllung mit vorbestimmtem Gasdruck entsprechend eines auf dem linken Zweig der Paschen-Kurve erfolgenden Ent­ ladungsbetriebs bereitgestellt wird, in der ein die Strahlung abgebendes Plasma (10) unter Energiezufuhr ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma (10) im Bereich der Elektrodenausnehmungen (12, 13) mittels eines Druckgradienten der Gasfüllung verlagert und/oder verformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Elektroden als Hohlkathode (14) ausgebildet wird, in der und/oder vor der in Bezug auf deren Umge­ bung ein Überdruck der Gasfüllung ausgebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas der Gasfüllung über die Hohlkathode (14) eingelassen wird, von deren Elektrodenausnehmung (13) ausgehend ein Druckgefälle aufgebaut wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Düse (26) verwendet wird, mit der Gas der Gasfüllung mit hoher Geschwindigkeit unter Verlagerung des Plasmas (10) in das Entladungsgefäß (11) geblasen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß außer dem das Plasma ausbildenden Gas ein prozeßbeeinflussendes Füllgas (25) in das Entla­ dungsgefäß (11) eingebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllgas (25) rohrförmig um das das Plasma (10) ausbildende Gas herum in das Entladungsgefäß (11) hin­ einströmt.

7. Vorrichtung zum Erzeugen von Extrem-Ultraviolettstrah­ lung/Röntgenstrahlung mittels einer Gasentladung, insbe­ sondere für die EUV-Lithographie, mit zwei in einem Ent­ ladungsgefäß (11) an Hochspannung gelegten Elektroden, die in einem Bereich zweier gleichachsiger Elektroden­ ausnehmungen (12, 13) eine Gasfüllung vorbestimmten Gas­ drucks entsprechend eines auf dem linken Zweig der Paschen-Kurve erfolgenden Entladungsbetriebs aufweisen, in der ein die Strahlung abgebendes Plasma (10) unter Energiezufuhr ausgebildet ist, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gasdruck der Gasfüllung nahe einer als Kathode ausgebildeten Elektrode höher ist, als in einem davon entfernten Bereich des Entladungsgefäßes (11).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode als Hohlkathode (14) ausgebildet ist, durch die das Gas der Gasfüllung in das Entladungsgefäß (11) eingespeist ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elektrodenausnehmung (13) der Kathode eine die Einspeisegeschwindigkeit des das Plasma (10) ausbildenden Gases erhöhende und/oder die Gasverteilung beeinflussende Düse aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elektrodenausnehmung (13) und/oder die Mittelbohrung (18) als Düse ausgebildet sind und/oder daß mit der Düse (26) ein zur Hohlkathode (14) gerichteter Gasfluß erzeugbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode von der als Anode (15) wirkenden Elektrode unter Bildung eines Ringraums (16) mit Abstand umgeben ist, und daß die Elektrodenausneh­ mung (12) der Anode (15) konisch öffnend ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des zwischen der Kathode und der Anode (15) vorhandenen Ringraums (16) ein Füllgas (25) in das Ent­ ladungsgefäß (11) einleitbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllgas (25) ein Extrem-Ultraviolettstrahlung reabsorbierendes Gas und/oder ein Plasma (10) löschendes Gas ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß außen im Be­ reich der Elektroden hauptsächlich mit Füllgas (25) ge­ füllt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Aspektverhältnis von Durchmes­ ser (d) zu Tiefe (b) der Ausnehmung (13) der Kathode kleiner als eins ist.