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Technisches Anwendungsgebiet
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Gasentladungsquelle derart
weiterzubilden, dass die obigen Nachteile vermieden werden.
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Darstellung der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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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:
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1 eine
schematische Querschnittsdarstellung einer gattungsgemäßen Gasentladungsquelle;
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2 ein
Beispiel einer Elektrodenanordnung mit den Verbindungselementen
und Reservoirs bei einer Gasentladungsquelle der vorliegenden Erfindung
im Querschnitt; und
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3 zwei
Beispiele für
die Kontur des kreisförmigen
Umfangs der Elektroden bei der vorliegenden Gasentladungsquelle.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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