DE102005023060A1

DE102005023060A1 - Gasentladungsquelle, insbesondere für EUV-Strahlung

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Publication number: DE102005023060A1
Application number: DE102005023060A
Authority: DE
Inventors: Willi Dr. Neff; Ralf Dipl.-Ing. Prümmer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2025-05-20
Also published as: WO2006123270A3; EP1886542A2; JP2008541472A; DE102005023060B4; CN101180923B; WO2006123270A2; KR101214136B1; JP4879974B2; US7630475B2; US20080187105A1; KR20080043740A; EP1886542B1; CN101180923A; ATE464776T1; DE602006013621D1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasentladungsquelle, insbesondere für EUV-Strahlung und/oder weiche Röntgenstrahlung, bei der in einer Vakuumkammer zumindest zwei Elektroden mit einem zumindest annähernd kreisförmigen Umfang für eine Rotation drehbar gelagert sind, wobei die Elektroden an einer Raumposition einen geringen Abstand für die Zündung einer Gasentladung aufweisen und jeweils mit einem Reservoir für ein flüssiges, elektrisch leitfähiges Material derart in Verbindung stehen, dass sich während der Rotation über den kreisförmigen Umfang der Elektroden ein Flüssigkeitsfilm des elektrisch leitfähigen Materials bilden kann und über die Reservoirs ein Stromfluss zu den Elektroden ermöglicht wird. Die Elektroden sind bei der vorliegenden Gasentladungsquelle jeweils über ein Verbindungselement mit den Reservoirs verbunden, durch das über einen Teilabschnitt des kreisförmigen Umfangs jeder Elektrode ein Spalt zwischen der Elektrode und dem Verbindungselement entsteht, in dem das flüssige Material bei der Rotation der Elektrode über einen im Verbindungselement ausgebildeten Zulaufkanal aus dem Reservoir eindringen kann.

Description

Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasentladungsquelle, insbesondere für EUV-Strahlung und/oder weiche Röntgenstrahlung, bei der in einer Vakuumkammer zumindest zwei Elektroden mit einem zumindest annähernd kreisförmigen Umfang für eine Rotation drehbar gelagert sind, wobei die Elektroden an einer Raumposition einen geringen Abstand für die Zündung einer Gasentladung aufweisen und jeweils mit einem Reservoir für ein flüssiges, elektrisch leitfähiges Material derart in Verbindung stehen, dass sich während der Rotation über den kreisförmigen Umfang der Elektroden ein Flüssigkeitsfilm des elektrisch leitfähigen Materials bilden kann und über die Reservoirs ein Stromfluss zu den Elektroden ermöglicht wird.
Die beschriebene Gasentladungsquelle kommt bevorzugt bei Anwendungen zum Einsatz, bei denen extrem ultraviolette Strahlung (EUV-Strahlung) oder weiche Röntgenstrahlung im Bereich von ca. 1 nm bis 20 nm Wellenlänge benötigt wird, wie beispielsweise bei der EUV-Lithographie oder in der Messtechnik.

Eine gattungsgemäße Gasentladungsquelle ist aus der DE 103 42 239 bekannt. Es handelt sich dabei wie bei der vorliegenden Erfindung um eine mittels Gasentladung betriebene Strahlungsquelle, bei der durch einen gepulsten Strom in einem Elektrodensystem ein heißes Plasma erzeugt wird, das Quelle der EUV- oder weichen Röntgenstrahlung ist. Die Gasentladungsquelle dieser Druckschrift umfasst zwei drehbar gelagerte, scheibenförmige Elektroden, die teilweise in je ein temperiertes Bad mit flüssigem Metall eingetaucht sind. Durch eine Eigendrehung der Elektroden wird der kreisförmige Umfang der Elektroden mit dem flüssigen Metall benetzt, so dass sich beim Herausdrehen aus der Schmelze ein flüssiger Metallfilm auf der umlaufenden Oberfläche der Elektroden bildet. Dieser Prozess ist ähnlich dem Produktionsprozess beim Verzinnen von Drähten. Die Schichtdicke des flüssigen Metalls auf der Oberfläche der Elektroden, die typischerweise im Bereich zwischen 0,5 bis 40 μm liegt, kann durch Parameter wie Temperatur des flüssigen Metalls, Drehgeschwindigkeit der Elektroden und Materialeigenschaften der Elektroden und des flüssigen Metalls beeinflusst werden. Die Schichtdicke kann auch zusätzlich mechanisch durch einen Abstreifmechanismus definiert eingestellt werden. Die beiden Elektroden sind so angeordnet, dass sie an einer Raumposition einen geringen Abstand für die Zündung einer Gasentladung aufweisen. Im Bereich dieser Position wird durch Einwirkung eines gepulsten Energiestrahls das auf dem Umfang der Elektroden befindliche flüssige Metall abgedampft, um eine Gasentladung zu zünden. Durch die Drehung der Elektroden wird die durch die Gasentladung beanspruchte Elektrodenfläche ständig regeneriert, so dass vorteilhafterweise kein Verschleiß am Grundmaterial der Elektroden auftritt. Weiterhin wird durch die Rotation der Elektroden durch die Metallschmelze ein inniger Wärmekontakt mit der Schmelze hergestellt, über den die durch die Gasentladung erhitzten Elektroden ihre Wärmeenergie effizient an die Schmelze abgeben können. Die drehenden Elektroden benötigen daher keine separate Kühlung. Lediglich die Schmelze muss durch geeignete Maßnahmen auf der gewünschten Temperatur, oberhalb der Schmelztemperatur des Metalls, gehalten werden. Ein weiterer Vorteil dieser gattungsgemäßen Gasentladungsquelle besteht darin, dass zwischen den Elektroden und der Metallschmelze ein sehr niedriger elektrischer Widerstand besteht. Dadurch ist es ohne weiteres möglich, sehr hohe Ströme zu den Elektroden zu übertragen, wie sie bei der Gasentladung zur Erzeugung des sehr heißen, für die Strahlungserzeugung geeigneten Plasmas, erforderlich sind. Auf diese Weise kann auf eine mitdrehende Kondensatorbank, die den Strom liefert, verzichtet werden. Der Strom kann vielmehr stationär über einen oder mehrere Durchführungen von außen der Metallschmelze und damit den Elektroden zugeführt werden. Durch diese Ausgestaltung der Gasentladungsquelle werden eine hohe Lebensdauer der Elektroden, eine einfache Kühlung der Elektroden sowie eine hohe Effizienz der Strahlungserzeugung erreicht.

Aufgrund der Notwendigkeit, die sich drehenden Elektroden während des Betriebs der Gasentladungsquelle in die beiden Bäder mit flüssigem Metall eintauchen zu müssen, schirmen die Reservoirs für diese Bäder stets einen großen Teil des Raumwinkels senkrecht nach unten ab. Daher kann eine derartige Strahlungsquelle nicht für eine Strahlungsemission nach unten genutzt werden. Außerdem müssen die beiden Reservoirs stets sehr nahe zusammen angeordnet werden, damit sich die Elektroden außerhalb der Bäder an einer Stelle ausreichend nahe kommen, um an dieser Stelle ein Plasma zünden zu können. Hierbei kann es vorkommen, dass selbst eine geringe Menge an metallischem Material, das bei jeder Entladung freigesetzt wird, bereits ausreicht, um nach einer gewissen Zeit einen Kurzschluss zwischen den Bädern zu verursachen. Weiterhin bewirken die in den Bädern drehenden Elektroden Wellen im flüssigen Material, die durch Aufschwappen des Materials ebenfalls einen Kurzschluss verursachen können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Gasentladungsquelle derart weiterzubilden, dass die obigen Nachteile vermieden werden.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe wird mit der Gasentladungsquelle gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Gasentladungsquelle sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.

Die vorliegende Gasentladungsquelle, insbesondere für EUV-Strahlung und/oder weiche Röntgenstrahlung, weist in einer Vakuumkammer zumindest zwei Elektroden mit einem zumindest annähernd kreisförmigen Umfang auf, die für eine Rotation drehbar gelagert sind. Die Elektroden haben an einer Raumposition einen geringen Abstand, der die Zündung einer Gasentladung ermöglicht, und stehen jeweils mit einem Reservoir für ein flüssiges, elektrisch leitfähiges Material derart in Verbindung, dass sich während der Rotation über den kreisförmigen Umfang der Elektroden ein Flüssigkeitsfilm des elektrisch leitfähigen Materials bilden kann und über die Reservoirs ein Stromfluss zu den Elektroden ermöglicht wird. Die Gasentladungsquelle zeichnet sich dadurch aus, dass die Elektroden jeweils über ein Verbindungselement mit den Reservoirs in Verbindung stehen, durch das über einen Teilabschnitt des kreisförmigen Umfangs jeder Elektrode ein Spalt zwischen der Elektrode und dem Verbindungselement gebildet wird, in den das flüssige, elektrisch leitfähige Material bei der Rotation der Elektrode über zumindest einen in dem Verbindungselement ausgebildeten Zulaufkanal aus dem Reservoir eindringen kann.

Die Elektroden sind bei der vorliegenden Gasentladungsquelle vorzugsweise annähernd scheibenförmig ausgebildet. Sie können jedoch auch eine andere Form aufweisen, solange sie einen annähernd kreis- oder ringförmigen Querschnitt in einer Querschnittsebene senkrecht zu ihrer Rotationsachse aufweisen, durch den sie vergleichbar einem Rad durch die jeweiligen Reservoirs bewegt werden können. Das Reservoir für das flüssige, elektrisch leitfähige Material ist vorzugsweise temperierbar, so dass ein bevorzugt eingesetztes metallisches Material wie Zinn auf einer geeigneten Betriebstemperatur oberhalb der Schmelztemperatur des metallischen Materials gehalten werden kann. Für die Temperierung können beispielsweise geeignete Heizelemente oder Heizdrähte in die Wandung des Reservoirs integriert sein.

Durch das Verbindungselement zwischen der jeweiligen Elektrode und dem zugehörigen Reservoir wird erreicht, dass sich die jeweiligen Elektroden nicht mehr frei in dem Bad des flüssigen Materials drehen. Der Kontakt wird auf den Spalt zwischen dem Teilabschnitt des kreisförmigen Umfangs jeder Elektrode und dem Verbindungselement, vorzugsweise einem Metallblock, als Gegenform beschränkt.

Vorzugsweise weist das Verbindungselement auch zumindest einen Rücklaufkanal für das flüssige, elektrisch leitfähige Material auf, der in den Spalt mündet. Auf diese Weise kann überflüssiges Material durch diesen Rücklaufkanal in das Reservoir zurückfließen.

Das Reservoir kann Bestandteil des Verbindungselementes sein, wobei das Verbindungselement entsprechend zur Bildung des Reservoirs geformt sein muss. Weiterhin ist es möglich, dass das Verbindungselement bzw. dessen Zu- und gegebenenfalls Rücklaufkanal über gesonderte Rohre mit einem separat angeordneten Reservoir verbunden sind. Bei der Rotation der Elektroden wird das flüssige Material durch die Drehung der Elektroden in dem Spalt nach oben transportiert, wobei es auf dem kreisförmigen Umfang der jeweiligen Elektrode einen dünnen Flüssigkeitsfilm bildet. Der Spalt und/oder die Form des Spaltes sind dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass dieser Flüssigkeitsfilm am Ort der Gasentladung eine optimale Dicke aufweist, bei der die Menge an abgedampftem flüssigem Material nicht die für die Gasentladung gerade erforderliche Menge übersteigt. Dies kann beispielsweise durch die Breite des Spaltes, d.h. den Abstand zwischen dem Verbindungselement und der Elektrode eingestellt werden. Der Spalt kann sich dabei in Rotationsrichtung der Elektrode auch verjüngen, wobei überflüssiges Material über den Rücklaufkanal in das Reservoir zurückfließen kann. Durch eine bei einer Ausgestaltung der Gasentladungsquelle ausgebildeten Verjüngung bzw. Verengung der Breite des Spaltes an beiden Spaltenden kann zusätzlich vermieden werden, dass das flüssige Material in der Gegenrichtung, d.h. entgegen der Rotationsrichtung der Elektrode, aus dem Spalt herauslaufen kann. Vorzugsweise hat der Spalt in diesem Fall zwischen den beiden verjüngten Enden eine größere Breite von beispielsweise 1 mm, um Reibungskräfte zwischen der Elektrode und dem Verbindungselement zu minimieren. Der Spalt kann auch so bemessen sein, dass das flüssige Material durch Kapillarkräfte über den Zulaufkanal in den Spalt gezogen wird und/oder in dem Spalt gehalten wird.

Das Verbindungselement weist vorzugsweise weitere Kanäle auf, die mit einer Temperierflüssigkeit durchströmbar sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Heiz- oder Kühlflüssigkeit, beispielsweise ein Hochtemperaturöl, handeln. Mit dieser Flüssigkeit kann das Verbindungselement auf einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des elektrisch leitfähigen Materials gehalten werden. Selbstverständlich können auch andere Einrichtungen, beispielsweise elektrische Einrichtungen, zur Temperierung des Verbindungselementes eingesetzt werden.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der vorliegenden Gasentladungsquelle wird erreicht, dass die beiden Elektroden nicht mehr in die metallischen Bäder eintauchen müssen. Die Reservoirs für das elektrisch leitfähige, vorzugsweise metallische, flüssige Material, können vielmehr relativ frei positioniert werden, so dass sie die Strahlungsemission nach unten nicht mehr beeinträchtigen. Durch die hierdurch mögliche, deutliche räumliche Trennung der beiden Reservoirs kann auch kein Kurzschluss zwischen den Bädern mehr auftreten. Gleichzeitig werden weiterhin die Vorteile der gattungsgemäßen Gasentladungsquelle erreicht, da das flüssige Material während des Betriebs ständig das durch die Gasentladung von den Elektroden verdampfte Material ersetzt, die für die Gasentladung erforderliche elektrischen Strompulse auf die Elektroden überträgt und die durch die Gasentladung in die Elektroden eingebrachte Wärme über das Verbindungselement abführt.

Die Vakuumkammer der Gasentladungsquelle ist vorzugsweise so ausgebildet, dass darin zumindest ein Grundvakuum von 10^–4 hPa erreicht wird. Dadurch kann an die Elektroden eine hohe Spannung von beispielsweise 2 bis 10 kV aus einer Kondensatorbank angelegt werden, ohne dass es zu einem unkontrollierten elektrischen Durchschlag kommt. Dieser elektrische Durchschlag wird mittels eines geeigneten Energiepulses, beispielsweise eines Laserpulses, ausgelöst. Der Laserpuls wird an der engsten Stelle zwischen den Elektroden auf eine der Elektroden fokussiert. Dadurch verdampft ein Teil des auf den Elektroden befindlichen Flüssigkeitsfilms und überbrückt den Elektrodenabstand. Es kommt zum elektrischen Durchschlag an dieser Stelle und zu einem sehr hohen Stromfluss aus der Kondensatorbank. Dieser Strom erhitzt den Dampf des elektrisch leitfähigen Materials, vorzugsweise ein Metalldampf, auf Temperaturen, bei denen dieser ionisiert wird und in einem Pinchplasma die gewünschte EUV-Strahlung emittiert. Während des Betriebs dieser Strahlungsquelle rotieren ständig die beiden Elektroden, um den Flüssigkeitsfilm kontinuierlich zu erneuern.

Vorzugsweise weisen die Elektroden am kreisförmigen Umfang im Querschnitt senkrecht zur Rotationsrichtung eine stufenförmige Kontur auf, wobei die Konturen der beiden Elektroden komplementär ausgebildet sind, so dass sie im Bereich des geringsten Abstandes ineinander greifen. Durch diese Verschachtelung wird erreicht, dass Tröpfchen des elektrisch leitfähigen, flüssigen Materials, die bei der Gasentladung entstehen, von den Elektroden selbst zum Teil wieder aufgefangen werden und damit nicht die Wände des Vakuumgefäßes oder optische Komponenten der Gasentladungsquelle erreichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Gasentladungsquelle wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen ohne Beschränkung des durch die Patentansprüche vorgegebenen Schutzbereichs nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer gattungsgemäßen Gasentladungsquelle;
2 ein Beispiel einer Elektrodenanordnung mit den Verbindungselementen und Reservoirs bei einer Gasentladungsquelle der vorliegenden Erfindung im Querschnitt; und
3 zwei Beispiele für die Kontur des kreisförmigen Umfangs der Elektroden bei der vorliegenden Gasentladungsquelle.
Wege zur Ausführung der Erfindung
1 zeigt hierbei die Ausgestaltung einer gattungsgemäßen Gasentladungsquelle mit zwei drehbar gelagerten, scheibenförmigen Elektroden 1 in einer Vakuumkammer 2. Die Elektroden 1 sind derart angeordnet, dass sie bei einer Eigenrotation um ihre Rotationsachsen 3, die jeweils mit einem Antrieb zur Erzeugung der Rotation verbunden sind, in zwei Reservoirs 4 mit flüssigem Zinn 5 tauchen. Durch diese Rotation bildet sich ein dünner Zinnfilm auf dem kreisförmigen Umfang der Elektroden 1. Die beiden Elektroden 1 bilden an einer Raumposition einen kürzesten Abstand, im Bereich dessen die Gasentladung 6 gezündet wird. Diese Zündung erfolgt über einen eingekoppelten Laserpuls 7, der auf eine Oberfläche des kreisförmigen Umfangs der Elektroden 1 fokussiert wird. Die Figur zeigt weiterhin eine Einrichtung 8 zur Debris-Verringerung, eine metallische Abschirmung 9 zwischen den Elektroden 1 sowie eine äußere Abschirmung 10 zur Wandung der Vakuumkammer 2. Weiterhin sind Abstreifer 11 zu erkennen, mit denen die Dicke des Flüssigkeitsfilms auf den Elektroden 1 einstellbar ist. Die Stromzufuhr erfolgt über eine Kondensatorbank 12 und geeignet isolierte, elektrische Durchführungen 13 zu den Zinnbädern.
Aufgrund der Anordnung der beiden Reservoirs 4 für das flüssige Zinn 5 kann bei einer derartigen Gasentladungsquelle keine Strahlungsemission nach unten stattfinden. Die vorliegende Gasentladungsquelle, wie sie in den nachfolgenden Beispielen beschrieben ist, ermöglicht hingegen eine nahezu freie Anordnung der Reservoirs innerhalb der Gasentladungsquelle, so dass dieser Nachteil vermieden werden kann.
2 zeigt hierzu schematisch eine Querschnittsdarstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Gasentladungsquelle, wobei in der Figur lediglich die beiden Elektroden 1, die Verbindungselemente, die Reservoirs 15 sowie die Kondensatorbank 12 mit den elektrischen Zuführungen 13 erkennbar sind. Die Verbindungselemente sind als jeweils ein metallischer Block 14 mit nicht erkennbaren Heiz- oder Kühlkanälen ausgeführt. Die Vakuumkammer sowie eventuelle Abschirmungen sind nicht dargestellt und können in einer Weise ausgeführt sein, wie dies bereits aus der eingangs genannten Druckschrift bekannt ist.
Die beiden Elektroden 1 stehen bei dieser Ausgestaltung mit den Reservoirs 15 über den metallischen Block 14 in Verbindung, der an den kreisförmigen Umfang der Elektroden 1 angepasst ist, um einen Spalt 19 zwischen dem Block 14 und den Elektroden 1 zu bilden. In den metallischen Block 14 ist im vorliegenden Beispiel das Reservoir 15 integriert. Das flüssige, elektrisch leitfähige Material, im vorliegenden Beispiel flüssiges Zinn 5, wird über einen Zulaufkanal 16 zum Spalt 19 transportiert. Das Zinn, das einen Schmelzpunkt von 230°C aufweist, wird in dem Reservoir 15 auf einer Betriebstemperatur von beispielsweise 300°C gehalten. Durch die Drehung der Elektroden 1 um ihre Rotationsachsen 3 wird das Zinn in dem Spalt 19 in Rotationsrichtung nach oben transportiert, wobei überflüssiges Zinn am oberen Ende des Spaltes 19 über einen Rücklaufkanal 17 wieder in das Reservoir 15 zurückfließt. Die Drehung der Elektroden 1 ist durch die Pfeile angedeutet.
Damit das flüssige Zinn 5 nicht aus dem Spalt 19 herauslaufen kann, ist dieser im vorliegenden Beispiel am Einlauf 20 und Auslauf 21 besonders verengt. Zwischen dem Zulaufkanal 16 und dem Rücklaufkanal 17 kann der Spalt 19 jedoch durchaus einen Bereich von 1 mm Dicke haben, um die Reibungskräfte zwischen der Elektrode 1 und dem Block 14 minimal zu halten. Grundsätzlich kann die Zirkulation des flüssigen, elektrisch leitfähigen Materials bei der vorliegenden Gasentladungsquelle zusätzlich auch durch eine Pumpe unterstützt werden. Weiterhin kann der Ein- oder Auslauf 20, 21 auch speziell geformt sein, damit eine möglichst gleichmäßige Dicke des Zinnfilmes 22 auf der Oberfläche der Elektroden erreicht wird und damit der Zinnfilm 22 beim Einlaufen nicht abgestreift wird und so verloren geht. Über die Gestaltung des Auslaufes 21 kann auf die Dicke des Zinnfilmes 22 Einfluss genommen werden, die für den Prozess der Strahlungserzeugung bei gleichzeitiger Minimierung der abgedampften Zinnmenge pro Puls wichtig ist. Sofern aus dem engen Spalt 19 zwischen der Elektrode 1 und dem Metallblock 14 doch etwas Zinn austritt, so kann dies aufgefangen und wieder zum Reservoir 15 zurücktransportiert werden.
Die Speicherkondensatoren werden direkt an den Metallblock 14 angeschlossen, wie dies aus der 2 ersichtlich ist. Auf diese Weise wird eine elektrische Verbindung mit niedrigem Widerstand über das flüssige Zinn 5 zu den Elektroden 1 sichergestellt. Der Quellpunkt 18 für die Gasentladung wird im vorliegenden Beispiel durch den Fokuspunkt eines nicht dargestellten Laserstrahls festgelegt. Dies entspricht der Betriebsweise, wie sie bereits im Zusammenhang mit der einleitend beschriebenen Gasentladungsquelle erläutert wurde.
Durch die Drehung der beiden Elektroden 1 wird das Zinn in Drehrichtung von der Oberfläche der Elektroden 1 mitgenommen und durch die Wirkung des engen Spalts 19 beim Herausdrehen wieder bis auf einen dünnen Film 22 abgestreift. Dieser Mitnahme- bzw. Abstreifeffekt kann beispielsweise zum gezielten Umwälzen des flüssigen Zinns im Reservoir 15 benutzt werden, wodurch die Wärmeabfuhr von den Elektroden 1 in das Zinn und vom Zinn an das Reservoir verbessert wird. Ohnehin ist die Wärmeabfuhr von den Elektroden 1 an das Zinnbad im Bereich, in dem der enge Spalt 19 vorliegt, wesentlich besser als bei der gattungsgemäßen Gasentladungsquelle der 1.
Weiterhin kann ein Pumpeffekt, der durch die Mitnahme des Zinns in dem Spalt 19 entsteht, auch zum kontinuierlichen Reinigen des Zinnvorrats genutzt werden. So kann beispielsweise der in der 2 gezeigte Rücklaufkanal 17, durch den das Zinn aufgrund der Drehung der Elektroden 1 und der Stauwirkung durch die Verengung des Spaltes 19 am Auslauf 21 gepresst wird, auch über einen Umweg in das Reservoir 15 führen. Der Rücklaufkanal kann beispielsweise über einen Filter oder im einfachsten Fall eine Vorkammer führen, die beispielsweise Oxide, die auf dem Zinn schwimmen, zurückhalten.
3 zeigt im Schnitt zwei unterschiedlich ausgestaltete scheibenförmige Elektroden 1, wie sie bei der vorliegenden Gasentladungsquelle zum Einsatz kommen können. Die Figur zeigt einen Blick seitlich auf die Anordnung von Metallblock 14 und Elektrode 1 im Querschnitt. Die Kontur des kreisförmigen Umfangs der Elektrode 1 kann einerseits rechteckig sein, wie in der linken Abbildung gezeigt. Dies ist jedoch nur ein mögliches Beispiel. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn die Kontur abgestuft ist, wie dies aus der rechten Abbildung ersichtlich ist. Wird die gegenüberliegende Elektrode in diesem Fall spiegelverkehrt dazu gefertigt, so entsteht bei der in 2 gezeigten Anordnung ein verschachtelter Entladungsspalt. Durch diese Verschachtelung werden Zinntröpfchen, die bei der Gasentladung entstehen können, von den Elektroden 1 selbst wieder zum Teil aufgefangen und erreichen damit nicht die Wände oder andere Bereiche innerhalb der Vakuumkammer.
Bei der erfindungsgemäßen Gasentladungsquelle kann es aufgrund der Schwerkraft vorkommen, dass das flüssige Zinn 5 beispielsweise aus dem Spalt 19 zwischen der Elektrode 1 und dem Metallblock 14 ausfließt. Mit Magnetkräften kann dem berührungslos entgegengewirkt werden. Dazu wird ausgenutzt, dass durch elektromagnetische Wechselfelder aufgrund des Skineffekts Wirbelströme nur in der dünnen Zinnschicht erzeugt werden können. Diese erzeugen zusammen mit einem angelegten Magnetfeld B eine Lorentzkraft, die bei geeigneter geometrischer Ausgestaltung der Schwerkraft entgegenwirkt. Eine solche Magnetkraft kann ebenfalls dafür eingesetzt werden, um die Dicke des Zinnfilmes 22 auf der Oberfläche der Elektroden 1 zu kontrollieren und dadurch für die Plasmaerzeugung einen optimalen Wert einzustellen. Zur Verstärkung der magnetischen Kräfte, die das Ausfliesen des Zinns verhindern sollen, können ferromagnetische Materialien sowohl in bestimmten Bereichen der Elektroden als auch der Verbindungselemente bzw. Metallblöcke eingebracht werden. Das Magnetfeld selbst kann z.B. mittels Spulen und Wechselströmen erzeugt werden.
Eine weitere Möglichkeit, um das Ausfließen von Zinn aus dem Spalt 19 zu verhindern, besteht in der Anpassung der Füllstandshöhe des Zinns in den in 2 dargestellten Reservoirs 15. Hierbei liegt, wie es in 2 dargestellt ist, der Flüssigkeitsspiegel deutlich über dem unteren Bereich des Spaltes 19 im Bereich des Einlaufs 21 der Elektroden 1, so dass die Schwerkraft einen gewissen Druck ausübt. Der Füllstand kann prinzipiell jedoch beispielsweise auch bis auf die Höhe des Einlaufs 21 abgesenkt werden, so dass die Druckdifferenz verschwindet.
Eine weitere Möglichkeit, das Herausfließen des Zinns aus dem Spalt 19 zu verhindern, besteht darin, Materialien mit geeigneten Oberflächeneigenschaften zu verwenden. So muss die Oberfläche der Elektroden 1 dort gut benetzbar sein, wo die Gasentladung stattfindet. Ist die Oberfläche des Metallblocks 14 in dem Bereich, der die der Elektrode 1 gegenüberliegende Oberfläche des Spaltes 19 bildet, nicht benetzbar, so können die Kapillarkräfte das Ausfließen des Zinns aus dem Spalt 19 verhindern.
BEZUGSZEICHENLISTE

Claims

Gasentladungsquelle, insbesondere für EUV-Strahlung und/oder weiche Röntgenstrahlung, bei der in einer Vakuumkammer (2) zumindest zwei Elektroden (1) mit einem zumindest annähernd kreisförmigen Umfang für eine Rotation drehbar gelagert sind, wobei die Elektroden (1) an einer Raumposition einen geringen Abstand für die Zündung einer Gasentladung (6) aufweisen und jeweils mit einem Reservoir (15) für ein flüssiges, elektrisch leitfähiges Material (5) derart in Verbindung stehen, dass sich während der Rotation über den kreisförmigen Umfang der Elektroden (1) ein Flüssigkeitsfilm (22) des elektrisch leitfähigen Materials (5) bilden kann und über die Reservoirs (15) ein Stromfluss zu den Elektroden (1) ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (1) jeweils über ein Verbindungselement (14) mit den Reservoirs (15) in Verbindung stehen, durch das über einen Teilabschnitt des kreisförmigen Umfangs jeder Elektrode (1) ein Spalt (19) zwischen der Elektrode (1) und dem Verbindungselement (14) gebildet wird, in den das flüssige, elektrisch leitfähige Material (5) bei der Rotation der Elektrode (1) über zumindest einen in dem Verbindungselement (14) ausgebildeten Zulaufkanal (16) aus dem Reservoir (15) eindringen kann.
Gasentladungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (14) so ausgebildet ist, dass sich der Spalt (19) in einer Rotationsrichtung der Elektrode (1) verjüngt.
Gasentladungsquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (14) auch zumindest einen Rücklaufkanal (17) für das flüssige, elektrisch leitfähige Material (5) aufweist, der in den Spalt (19) mündet.
Gasentladungsquelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklaufkanal (17) über einen Reinigungsfilter oder eine reinigende Vorkammer in das Reservoir (15) führt.
Gasentladungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (19) so bemessen ist, dass das flüssige elektrisch leitfähige Material (5) durch Kapillarkräfte in den Spalt (19) gezogen und/oder in dem Spalt (19) gehalten wird.
Gasentladungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (19) an den Spaltenden verjüngt ist.
Gasentladungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (19) so bemessen und geformt ist, dass der Flüssigkeitsfilm (22) des elektrisch leitfähigen Materials (5) im Bereich des geringen Abstandes der Elektroden (1) eine Dicke aufweist, bei der eine für die Gasentladung (6) erforderliche, abgedampfte Menge des elektrisch leitfähigen Materials (5) je Entladungspuls minimiert ist.
Gasentladungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir (15) im Verbindungselement (14) ausgebildet ist.
Gasentladungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir (15) über eine Zufuhrleitung mit dem Zulaufkanal (16) im Verbindungselement (14) verbunden ist.
Gasentladungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (14) weitere Kanäle aufweist, die mit einer Temperierflüssigkeit durchströmbar sind.
Gasentladungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (1) am kreisförmigen Umfang im Querschnitt senkrecht zur Rotationsrichtung eine stufenförmige Kontur aufweisen, wobei die Konturen der beiden Elektroden (1) komplementär ausgebildet sind, so dass sie im Bereich des geringen Abstandes ineinander greifen.
Gasentladungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine magnetische Einrichtung vorgesehen ist, die ein Auslaufen des elektrisch leitfähigen Materials (5) entgegen einer Rotationsrichtung der Elektrode (1) aus dem Spalt (19) verhindert.
Gasentladungsquelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Bereiche der Elektroden (1) und/oder Verbindungselemente (14) zur Verstärkung magnetischer Kräfte der magnetischen Einrichtung ferromagnetische Materialien eingebracht sind.
Gasentladungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkammer (2) ein Fenster aufweist, das die Einkopplung energetischer Strahlung zur Abdampfung von Material des Flüssigkeitsfilms (22) im Bereich des geringen Abstandes der Elektroden (1) ermöglicht.