DE102005041567A1 - EUV-Strahlungsquelle mit hoher Strahlungsleistung auf Basis einer Gasentladung - Google Patents

EUV-Strahlungsquelle mit hoher Strahlungsleistung auf Basis einer Gasentladung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von EUV-Strahlung auf Basis eines Gasentladungsplasmas mit hoher Strahlungsemission im Bereich zwischen 12 und 14 nm. DOLLAR A Die Aufgabe, eine neue Möglichkeit zur plasmabasierten Strahlungserzeugung mit hoher Strahlungsleistung im EUV-Spektralbereich (zwischen 12 nm und 14 nm) zu finden, die den Einsatz von Zinn als Arbeitsmedium in EUV-Gasentladungsquellen für industrielle Anwendungen ermöglicht, wird erfindungsgemäß gelöst, indem eine Gasbereitstellungseinheit (8) zur definierten Steuerung von Temperatur und Druck eines zinnhaltigen Arbeitsmediums und dessen gasförmiger Einströmung in die Vakuumkammer (4) vorhanden ist, wobei wenigstens ein thermisch isoliertes Vorratsgefäß (83) und eine thermisch isolierte Zuleitung (81) zur Überführung des gasförmigen zinnhaltigen Arbeitsmediums von der Gasbereitstellungseinheit (8) zur innerhalb der Elektrodengehäuse (1, 2) befindlichen Vorionisationseinheit (7) vorhanden sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von EUV-Strahlung auf Basis eines Gasentladungsplasmas mit hoher Strahlungsemission im Bereich zwischen 12 nm und 14 nm. Sie findet Anwendung in der industriellen Halbleiterfertigung und ist insbesondere für den Prozess der EUV-Lithographie unter Produktionsbedingungen konzipiert.
  • Auf dem Gebiet der plasmabasierten EUV-Strahlungsquellen hat sich als eine erfolgversprechende Anregungstechnologie die Strahlungserzeugung aus einem Gasentladungsplasma durchgesetzt. Dabei sind im Wesentlichen folgende Gasentladungskonzepte bekannt geworden:
  • Weiterhin existieren Variationen der genannten Entladungstypen (z.B. die sogenannte Hypercycloidal-Pinch-Entladung) und Anordnungen, die Elemente verschiedener dieser Entladungstypen vereinen.
  • Allen Anordnungen ist gemeinsam, dass eine gepulste Hochstromentladung von > 10 kA in einem Arbeitsgas bestimmter Dichte gezündet wird und als Folge der magnetischen Kräfte und der im ionisierten Arbeitsgas dissipierten Leistung lokal ein sehr heißes (kT > 30 eV) und dichtes Plasma erzeugt wird.
  • Für den Einsatz unter Produktionsbedingungen in der Halbleiterlithographie müssen die Strahlungsquellen derzeit zusätzlich folgenden speziellen Anforderungen genügen:
    • 1. Wellenlänge 13,5 nm ± 1
    • 2. Strahlungsleistung im Zwischenfokus 115W
    • 3. Folgefrequenz 7-10 kHz
    • 4. Dosisstabilität 0,3 % (gemittelt über 50 Impulse)
    • 5. Lebensdauer der Kollektoroptik 6 Monate
    • 6. Lebensdauer des Elektrodensystems 6 Monate
  • Aus zum Teil unterschiedlichen Gründen erfüllen die oben genannten Anordnungen diese Anforderungen nur in einzelnen Punkten, wobei vor allem die Strahlungsleistung, deren Stabilität sowie die Lebensdauer des Elektrodensystems allgemein unzureichend sind.
  • Es hat sich vor allem gezeigt, dass die erforderlichen Strahlungsleistungen nur durch eine effektive Emittersubstanz erreicht werden können. Solche Substanzen, die im gewünschten Spektralbereich zwischen 13 nm und 14 nm besonders intensiv emittieren, sind Xenon, Lithium und Zinn.
  • Die beiden letztgenannten Materialien sind jedoch, wie zum Beispiel in WO 03/087867 A2 beschrieben, bei der Plasmaerzeugung schwierig zu handhaben, da sie unter Normalbedingungen fest sind und zusätzlich erhebliche Debrisemission zeigen. Die Nachteile einer erfolgreichen Handhabung von Lithium und Zinn bestehen weiterhin in folgenden Schwierigkeiten:
    • – bei festem Target: Entladungsinstabilitäten aufgrund von Kraterbildung an der Katode;
    • – Bildung von Ablagerungen an den Elektroden (führen nach längerem Betrieb zum Kurzschluss des Elektrodensystems);
    • – bei Laserverdampfung: schlechte Dosierbarkeit des (vorzugsweise verflüssigten) Targets;
    • – bei gasförmigem Target: Erfordernis eines Hochleistungsofens zur Erzeugung des notwendigen Dampfdrucks (bei reinem Zinn: Temperaturen T > 1000 °C).
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Möglichkeit zur plasmabasierten Strahlungserzeugung mit hoher Strahlungsleistung im EUV-Spektralbereich (insbesondere zwischen 12 nm und 14 nm) zu finden, die den Einsatz von Zinn als Arbeitsmedium in EUV-Gasentladungsquellen für die industrielle Anwendung ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Anordnung zur Erzeugung von EUV-Strahlung auf Basis eines Gasentladungsplasmas mit hoher Strahlungsemission im Bereich zwischen 12 nm und 14 nm, mit zwei koaxialen, eine Vakuumkammer umschließenden Elektrodengehäusen, von denen ein erstes als eine Entladungskammer für die Gasentladung zur Plasmaerzeugung vorgesehen ist und ein zweites Elektrodengehäuse eine Vorionisationseinrichtung zur Erzeugung einer Anfangsionisierung eines in die Vakuumkammer eingeströmten Arbeitsgases aufweist, wobei ein verengter Elektrodenkragen des zweiten in das erste Elektrodengehäuse hineinragt, dadurch gelöst, dass eine Gasbereitstellungseinheit zur definierten Steuerung von Temperatur und Druck eines zinnhaltigen Arbeitsmediums und dessen gasförmiger Einströmung in die Vakuumkammer vorhanden ist, wobei wenigstens ein thermisch isoliertes Vorratsgefäß und eine thermisch isolierte Zuleitung zur Überführung des gasförmigen zinnhaltigen Arbeitsmediums von der Gasbereitstellungseinheit zur innerhalb der Elektrodengehäuse befindlichen Vorionisationseinheit vorhanden sind.
  • Vorteilhaft weist die Gasbereitstellungseinheit in einer ersten Variante ein Thermogefäß zur gekühlten Bereithaltung eines verflüssigten Arbeitsmediums mit einer unter Normalbedingungen gasförmigen Zinnverbindung auf.
  • Vorzugsweise ist die dabei verwendete gasförmige Zinnverbindung Zinnwasserstoff (SnH4). Das Thermogefäß wird in diesem Fall auf eine Innentemperatur von unter – 52,5 °C, vorzugsweise auf bis zu – 100 °C, gekühlt.
  • Zweckmäßig wird zur kontinuierlichen Bereitstellung der EUV-emittierenden gasförmigen Zinnverbindung ein Reaktor zur Herstellung der Zinnverbindung eingesetzt, der mit dem gekühlten Thermogefäß verbunden ist, wobei das gekühlte Thermogefäß sowohl zur Verflüssigung der gasförmigen Zinnverbindung als auch als Pufferspeicher dient.
  • Vorteilhaft weist die Gasbereitstellungseinheit zusätzlich ein Inertgasreservoir auf, um ein Inertgas als Initiator für eine homogene Gasentladung der gasförmigen Zinnverbindung beizumischen. Dabei enthält das Inertgasreservoir zweckmäßig mindestens ein Edelgas oder Stickstoff, um ein Gasgemisch aus gasförmiger Zinnverbindung und Inertgas zu erzeugen.
  • Vorzugsweise ist mindestens eine Mengenfluss-Steuereinheit (Mass-Flow-Controller) zur Steuerung der zugeführten Mengenverhältnisse des Gasgemisches aus gasförmiger Zinnverbindung und Inertgas vor dem Gaseinlass in die Elektrodengehäuse angeordnet. Die thermisch isolierte Zuleitung für das gasförmige Arbeitsmedium ist zweckmäßig über einen Gaseinlass mit dem zweiten Elektrodengehäuse verbunden.
  • Um die Ausströmung von Debris aus der Entladungskammer in Richtung der ersten Kollektoroptik zu minimieren, ist es aber auch vorteilhaft, die thermisch isolierte Zuleitung für das gasförmige Arbeitsmedium über einen ringförmigen Gaseinlass mit dem ersten Elektrodengehäuse zu verbinden.
  • In einer zweiten Variante weist die Gasbereitstellungseinheit vorteilhaft ein Thermogefäß in Form eines thermisch isolierten Ofens auf, der vorzugsweise zum Verdampfen einer flüssigen Zinnverbindung vorgesehen ist. In einer weiteren Ausführung wird der Ofen zum flüssigen Bereithalten und Verdampfen einer unter Normalbedingungen festen Zinnverbindung verwendet.
  • Zweckmäßig ist der Ofen elektrisch beheizbar und weist einen Thermostat zur Einstellung einer (an die Vakuumbedingung der Entladungskammer angepassten) Verdampfungstemperatur der verwendeten Zinnverbindung für einen Temperaturbereich zwischen 247 und 1400 °C auf.
  • Der Ofen für das Verdampfen des Arbeitsmediums ist dabei zweckmäßig in unmittelbarer Nähe des zweiten Elektrodengehäuses angeordnet und der Gaseinlass direkt mit der Vorionisationseinheit verbunden. Vorzugsweise ist der Gaseinlass der Vorionisationseinheit dazu so gestaltet, dass das verdampfte zinnhaltige Arbeitsgas zwischen einem die Vorionisationselektrode ummantelnden Isolatorröhrchen und einer äußeren Isolatorröhre der Vorionisationseinheit in die Vorionisationskammer des zweiten Elektrodengehäuses eingeleitet wird. Dabei wird zur Vermeidung einer Kondensation des zinnhaltigen Arbeitsgases im Gaseinlass zweckmäßig mindestens im Anfangsbereich der äußeren Isolatorröhre eine wärmeleitende Schicht, vorzugsweise aus Kupfer, aufgebracht. Zusätzlich kann im Gaseinlass auch auf dem Isolatorröhrchen eine wärmeleitende Schicht aufgebracht sein.
  • Eine für die vorstehende Anordnung der Gasbereitstellungseinheit geeignete die Zinnverbindung ist Zinnchlorid (SnCl2). Dafür ist der Ofen vorteilhaft auf eine Temperatur zwischen 247 und 623 °C aufheizbar, um verdampftes SnCl2 in die Vakuumkammer einzuströmen.
  • Die Grundidee der Erfindung basiert auf der Überlegung, dass Zinn aus Gründen seiner intensiven Spektrallinien zwischen 12 nm und 14 nm bestens geeignet ist, die Ausbeute an EUV-Strahlung wesentlich zu erhöhen. Andererseits gibt es jedoch eine Zurückhaltung beim Einsatz von Zinn vor allem deshalb, weil elementares Zinn als Target in fester Form (wegen Kraterbildung) keine stabile Plasmaerzeugung gestattet, flüssiges Zinn ein ständiges Hochtemperaturbad erfordert, um einen ausreichenden Dampfdruck zu erzeugen, und eine Laserverdampfung aus flüssiger Phase ebenfalls technisch sehr aufwendig ist.
  • Die Erfindung überwindet diese Nachteile im Zusammenwirken mit einer der Vorionisation des Arbeitsmediums vorgeordneten temperierten und isolierten Bereitstellung von Zinnverbindungen, die jeweils mit einfachen Mitteln in die gasförmige Phase überführbar sind.
  • Mit den erfindungsgemäßen Anordnungen ist es möglich, eine plasmabasierte Strahlungserzeugung auf Basis einer Gasentladung mit hoher Strahlungsleistung im EUV-Spektralbereich (zwischen 12 und 14 nm) zu erreichen, die den Einsatz von Zinn als Arbeitsmedium in Gasentladungsquellen für die Halbleiter-Lithographie gestattet.
    •
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen:
  • 1: eine Gasentladungsquelle mit einer Gasbereitstellungseinheit für zinnhaltiges Arbeitsgas bei katodenseitigem Gaseinlass und gekühlten Elektrodengehäusen,
  • 2: eine Gestaltung der erfindungsgemäßen Gasentladungsquelle für zinnhaltiges Arbeitsgas mit katodenseitigem Gaseinlass, „Porous Metal"-Kühlung und Vakuumisolation zwischen den Elektrodengehäusen,
  • 3: eine weitere Gestaltung der erfindungsgemäßen Gasentladungsquelle für zinnhaltiges Arbeitsgas mit anodenseitigem Gaseinlass, „Porous Metal"-Kühlung und Keramikisolation der Elektroden,
  • 4: eine Ausführungsvariante der Erfindung mit einer Gasbereitstellungseinheit für flüssige bzw. verflüssigte zinnhaltige Substanzen, insbesondere Zinnwasserstoff (SnH4),
  • 5: eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Gasentladungsquelle mit einer Gasbereitstellungseinheit in Form eines katodenseitigen Hochtemperatur-Gaseinlasses für feste zinnhaltige Substanzen, insbesondere Zinnchlorid (SnCl2).
  • Die 1 zeigt den Grundaufbau der erfindungsgemäßen Anordnung. Genutzt wird – ohne Beschränkung der Allgemeinheit – eine Z-Pinch-Gasentladung mit Vorionisation, wobei zwischen Katode und Anode eine gepulste Gasentladung stattfindet. Dabei ist – wie in allen weiteren Figuren – die z-Achse identisch mit der vertikal in der Papierebene verlaufenden Symmetrieachse 6 des Entladungssystems, gebildet aus einem ersten Elektrodengehäuse 1 (z.B. Anode) und einem zweiten Elektrodengehäuse 2 (z.B. Katode).
  • In 1 sind die Elektrodengehäuse 1 und 2 zur vereinfachten Darstellung stilisiert mit einer Rippenkühlung darstellt. Diese Kühlungsart ist für die hier beschriebenen Hochleistungs-EUV-Gasentladungsquellen nur bedingt einsetzbar. Die Elektrodengehäuse 1 und 2 weisen im Zentrum rotationssymmetrische Hohlräume auf, wobei sich im zweiten Elektrodengehäuse 2 die Vorionisationskammer 71 für die Vorionisation des Arbeitsgases und im ersten Elektrodengehäuse 1 die Entladungskammer für die Hauptgasentladung befinden. Beide Hohlräume sind Teil einer gesamten Vakuumkammer 4, da die Erzeugung eines Plasmas 5, das die gewünschte EUV-Strahlung 51 emittiert, an ein Vakuum im Druckbereich von einigen Pascal (z.B. 5 bis 30 Pa) gebunden ist.
  • Da in den meisten Fällen das erste Elektrodengehäuse 1 für die Hauptentladung und Erzeugung des Plasmas 5 als Anode und das zweite Elektrodengehäuse 2 für die Vorionisation als Katode geschaltet ist, werden – ohne Beschränkung der Allgemeinheit – bei der weiteren Beschreibung der Ausführungsbeispiele verkürzt die Begriffe Anode 1 und Katode 2 verwendet.
  • In 1 wird durch einen Gaseinlass 82 in der Katode 2 das für die Gasentladung erforderliche Arbeitsgas in die Vorionisationskammer 71 der Vakuumkammer 4 eingeströmt, der von der Katode 2 nahezu umschlossen ist und über einen verengten Ausgang 21 in das Innere der Anode 1 verfügt. Der verengte Ausgang 21 wird durch einen Elektrodenkragen 22 gebildet, der gegenüber der zylindrischen Innenwand der Anode 1 durch einen rohrförmigen Isolator 13 abgeschirmt ist, so dass die Gasentladung zwischen dem Elektrodenkragen 22 der Katode 2 und einem am konischen Ausgang 11 nach innen gerichteten Elektrodenkragen 12 der Anode 1 erfolgen kann. Durch die starken magnetischen Kräfte wird das bei der Gasentladung erzeugte Vorplasma in der Symmetrieachse 6 zu einem dichten, heißen Plasma 5 (Z-Pinch) kontrahiert.
  • In der Katode 2 ist eine Vorionisationseinheit 7 vorzugsweise für eine Gleitentladung 75 ausgelegt worden, um das durch einen Gaseinlass 82 eingeströmte Arbeitsgas zu ionisieren. Die Gleitentladung 75 findet dabei über den Endbereich eines Isolatorröhrchens 73 statt, das die Vorionisationselektrode 72 ummantelt. Zur gepulsten Erzeugung der Gleitentladung 75 steht einerseits die Vorionisationselektrode 72 und andererseits die Katode 2 mit einem Vorionisationsimpulsgenerator 74 in Verbindung. Die Katode 2 ist des Weiteren mit einem Hochspannungsimpulsgenerator 14 verbunden, der im Zusammenwirken mit der Anode 1 die Hauptgasentladung auslöst.
  • Die Zufuhr des erfindungsgemäßen Arbeitsmediums besteht nun darin, dass eine zinnhaltige Substanz in gasförmigem Zustand unter definiertem Druck über einen geeignet angebrachten Gaseinlass 82 in die Vorionisationskammer 71 eingeströmt wird. Das zinnhaltige Arbeitsgas wird von einer Gasbereitstellungseinheit 8 zur Verfügung gestellt, indem in einem Thermogefäß eine zinnhaltige Substanz in flüssiger Phase in der Nähe des Verdampfungspunktes gehalten und so durch gesteuerte Temperierung und Druckregelung ein Dampfdruck erzeugt wird, der eine ausreichende Einströmung zinnhaltigen Arbeitsgases über eine thermisch und elektrisch isolierte Zuleitung 81 durch den Gaseinlass 82 in die Vakuumkammer 4 ermöglicht.
  • Die Vakuumkammer 4 wird mittels eines Vakuumpumpsystems 41 trotz des zuströmenden Arbeitsmediums auf einem stationären Vakuumniveau gehalten. Zur Gewährleistung eines Dauerbetriebes der gepulsten Plasmaerzeugung werden die Elektrodengehäuse 1 und 2 mittels Wärmetauscherstrukturen 91 (hier vereinfachte Darstellung als Rippen) gekühlt, indem die beiden Elektrodengehäuse 1 und 2 in Kühlkreisläufe eines Wärmeableitungssystems 9 eingebunden sind.
  • Die Ausführung gemäß 2 zeigt eine gegenüber 1 modifizierte Anordnung für eine EUV-Gasentladungsquelle, bei der die Konfiguration der Elektrodengehäuse 1 und 2 derart geändert ist, dass die Anode 1 nicht mehr einen fast vollständig geschlossenen Innenraum aufweist, sondern die Vakuumkammer 4 diese vollständig umgibt und zwischen Anode 1 und Katode 2 eine Vakuumisolationsschicht 31 bildet. Die Gasbereitstellung und die Zuleitung des zinnhaltigen Arbeitsgases bleibt zunächst unverändert, es können jedoch alle der nachfolgend detailliert beschriebenen Gasbereitstellungsvarianten gemäß den 3 bis 5 eingesetzt werden.
  • Das Wärmeableitungssystem 9 ist in diesem Beispiel optimiert, indem im Kühlkreislauf als Wärmetauscherstrukturen 91 in die Elektrodengehäuse 1 und 2 poröses Material 92 eingebracht ist, das einen schnelleren Wärmeübergang ermöglicht und somit die Elektrodentemperaturen im Dauerbetrieb deutlich erniedrigt.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 wird das zinnhaltige Arbeitsmedium für die Gasentladung als Gasgemisch aus Zinnverbindung und Inertgas bereitgestellt. Dazu enthält die Gasbereitstellungseinheit 8 ein Thermogefäß 83 mit der zinnhaltigen Verbindung und ein Inertgasreservoir 86, die über steuerbare Ventile das geeignete Gasgemisch als Arbeitsmedium erzeugen.
  • Von dem Gasgemisch stellt nur die zinnhaltige Komponente (z.B. das SnH4-Gas) die eigentliche EUV-Strahlung emittierende Substanz dar und das zusätzlich beigemischte Inertgas, das ein Edelgas (z.B. He, Ne, Ar) oder Stickstoff (N2) sein kann, dient als Initiator für eine homogenere Auslösung der Gasentladung.
  • Die zweite Besonderheit dieser Ausführungsvariante besteht darin, dass das so erzeugte Arbeitsmedium durch einen ringförmigen Gaseinlass 82 an der Anode 1 in Richtung Katode 2 eingeströmt wird, wobei ein zusätzlicher Ausgang zum Vakuumpumpsystem 41 an der Hinterseite der Katode 2 angebracht ist, der das am Ausgang 11 der Anode 1 eingeströmte Gasgemisch ansaugt, um es in die Vorionisationskammer 71 der Vorionisation zuzuführen. Das hat den Vorteil, dass bei erfindungsgemäßer Verwendung zinnhaltiger Arbeitsgase, z.B. SnH4 oder verdampftes SnCl2, diese nicht in Richtung der Kollektoroptik geblasen werden und somit dort nicht zu Ablagerungen führen können.
  • In der in 4 dargestellten Anordnung wird als Arbeitsmedium SnH4-Gas verwendet, wobei die Gasbereitstellungseinheit 8 dazu wie folgt ausgestaltet ist.
  • Das oben beschriebene Thermogefäß 83 wird in diesem Fall als Kühlbehälter betrieben und auf geeigneter Temperatur (für SnH4 auf ca. – 95° C) gehalten, um den nötigen Dampfdruck über dem verflüssigten SnH4 zu erzielen. Die Herstellung des SnH4-Gases kann dabei – wie durch gestrichelte Darstellung als optional angedeutet – in einem Reaktor 85 nach an sich bekannten Verfahren kontinuierlich erfolgen, um eine dauerhafte SnH4-Gasbereitstellung zu sichern. Das gekühlte Thermogefäß 83 dient dabei sowohl zur Verflüssigung als auch als geeignet temperiertes Reservoir zur Aufrechterhaltung des notwendigen Dampfdruckes für die zinnhaltige Arbeitsgaskomponente. Als zweite Komponente des Arbeitsmediums wird aus einem Inertgasreservoir 86 wiederum ein Inertgas, vorzugsweise Argon (oder aber Neon oder Stickstoff) beigemischt.
  • Über thermisch isolierte oder geeignete thermostatische Leitungen 81 und Mass-Flow-Controller 84 wird dabei das richtige Mengenverhältnis der Arbeitsgaskomponenten eingestellt. Die Mass-Flow-Controller 84 sind insbesondere dann von Vorteil, wenn – wie in 4 dargestellt – gleichzeitig aus dem Vakuumpumpsystem 41 eine Gasrückgewinnung erfolgt und ebenfalls mit eingespeist wird.
  • 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem SnCl2 als Arbeitsmedium genutzt wird. SnCl2 ist unter Standardbedingungen ein kristallines weißes Pulver. Dieses wird im Innern eines Ofens 87 nahe der Vorionisationseinheit 7 deponiert. Da sich materialabhängig erst bei definierten hohen Temperaturen ausreichend hohe Dampfdrücke von etwa 133 Pa einstellen, muss der Ofen 87 bis zu solchen Temperaturen heizbar und nach außen hinreichend thermisch isoliert sein. Für SnCl2 genügen etwa 623 °C und für SnCl4 reichen ca. 114 °C aus, während für metallisches Zinn etwa 1400 °C notwendig wären.
  • Der SnCl2-Dampf wird durch einen ringförmigen Gaseinlass 82 zwischen dem Isolatorröhrchen 73 der Vorionisationselektrode 72 und einer äußeren Isolatorröhre 76 in die Vorionisationskammer 71 in die Katode 2 eingeleitet. Die äußere Isolatorröhre 76 ist im oberen Teil ihrer Innenwand mit einer Wärmeleitungsschicht 88 belegt, damit der Dampf nicht schon vor Eintritt in die Vorionisationskammer 71 der Katode 2 kondensiert. Diese Wärmeleitungsschicht 88 ist beispielsweise eine Kupferschicht, die vorzugsweise auf die äußere Isolatorröhre 76 aufgedampft ist. Es kann auch einer weitere solche Wärmeleitungsschicht 88 an der Außenseite des inneren Isolatorröhrchens 73 aufgebracht werden, um den Abkühlungseffekt weiter zu verringern.
  • Alle anderen Elemente sind in dieser Ausführung der Erfindung in gleicher Weise wie im vorhergehenden Beispiel angeordnet und stimmen mit den zu 1 beschriebenen Grundfunktionen überein.
    • 1
    erstes Elektrodengehäuse
    11
    Austrittsöffnung
    12
    (erster) Elektrodenkragen
    13
    rohrförmiger Isolator
    14
    Hochspannungsimpulsgenerator
    2
    zweites Elektrodengehäuse
    21
    verengter Ausgang
    22
    (zweiter) Elektrodenkragen
    3
    elektrisch isolierende Schicht
    31
    Vakuumisolationsspalt
    4
    Vakuumkammer
    41
    Vakuumpumpsystem
    5
    Plasma
    51
    emittierte Strahlung
    6
    Symmetrieachse
    7
    Vorionisationseinheit
    71
    Vorionisationskammer
    72
    Vorionisationselektrode
    73
    Isolatorröhrchen
    74
    Vorionisationsimpulsgenerator
    75
    Gleitentladung
    76
    äußere Isolatorröhre
    8
    Gasbereitstellungseinheit
    81
    thermisch isolierte Zuleitungen
    82
    Gaseinlass
    83
    Thermogefäß
    84
    Mass-Flow-Controller
    85
    Gasreaktor
    86
    Inertgasreservoir
    87
    Ofen
    88
    Metallbeschichtung
    9
    Wärmeableitungssystem
    91
    Wärmetauscherstruktur (Rippen)
    92
    poröses Material

Claims (20)

  1. Anordnung zur Erzeugung von EUV-Strahlung auf Basis eines Gasentladungsplasmas mit hoher Strahlungsemission im Bereich zwischen 12 und 14 nm, mit zwei koaxialen, eine Entladungskammer umschließenden Elektrodengehäusen, von denen ein erstes als eine Entladungskammer für die Gasentladung zur Plasmaerzeugung vorgesehen ist und ein zweites Elektrodengehäuse eine Vorionisationseinrichtung zur Erzeugung einer Anfangsionisierung eines in die Vakuumkammer eingeströmten Arbeitsgases aufweist, wobei ein verengter Elektrodenkragen des zweiten in das erste Elektrodengehäuse hineinragt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gasbereitstellungseinheit (8) zur definierten Steuerung von Temperatur und Druck eines zinnhaltigen Arbeitsmediums und dessen gasförmiger Einströmung in die Vakuumkammer vorhanden ist, wobei wenigstens ein thermisch isoliertes Vorratsgefäß (83) und eine thermisch isolierte Zuleitung (81; 82) zur Überführung des gasförmigen zinnhaltigen Arbeitsmediums von der Gasbereitstellungseinheit (8) zur innerhalb der Elektrodengehäuse (1, 2) befindlichen Vorionisationseinheit (7) vorhanden sind.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasbereitstellungseinheit (8) ein Thermogefäß (83) zur gekühlten Bereithaltung eines verflüssigten Arbeitsmediums mit einer unter Normalbedingungen gasförmigen Zinnverbindung aufweist.
  3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnverbindung Zinnwasserstoff (SnH4) ist.
  4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermogefäß (83) auf eine Innentemperatur zwischen – 50 °C und – 100 °C einstellbar ist.
  5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reaktor (85) zur Herstellung der EUV-emittierenden gasförmigen Zinnverbindung vorhanden ist, der mit dem gekühlten Thermogefäß (83) verbunden ist, wobei das gekühlte Thermogefäß (83) zur Verflüssigung der gasförmigen Zinnverbindung und als Pufferspeicher vorgesehen ist.
  6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasbereitstellungseinheit (8) zusätzlich ein Inertgasreservoir (86) aufweist, um ein Inertgas als Initiator für eine homogene Gasentladung der gasförmigen Zinnverbindung beizumischen.
  7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgasreservoir (86) ein Edelgas enthält, um ein Gasgemisch aus gasförmiger Zinnverbindung und Edelgas zu erzeugen.
  8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgasreservoir (86) Stickstoff enthält, um ein Gasgemisch aus gasförmiger Zinnverbindung und Stickstoff zu erzeugen.
  9. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Mengenfluss-Steuereinheit (84) zur Steuerung der zugeführten Mengenverhältnisse des Gasgemisches aus gasförmiger Zinnverbindung und Inertgas vor dem Gaseinlass (82) in die Elektrodengehäuse (1, 2) angeordnet ist.
  10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch isolierte Zuleitung (81) für das gasförmige Arbeitsmedium über einen Gaseinlass (82) mit dem zweiten Elektrodengehäuse (2) verbunden ist.
  11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch isolierte Zuleitung (81) für das gasförmige zinnhaltige Arbeitsmedium über einen ringförmigen Gaseinlass (82) mit dem ersten Elektrodengehäuse (1) verbunden ist.
  12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasbereitstellungseinheit (8) ein Thermogefäß (83) in Form eines thermisch isolierten Ofens (87) zum Verdampfen einer flüssigen Zinnverbindung aufweist.
  13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen (87) zum flüssigen Bereithalten und Verdampfen einer unter Normalbedingungen festen Zinnverbindung aufweist.
  14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen (87) elektrisch beheizbar ist und einen Thermostat zur Einstellung einer Verdampfungstemperatur der Zinnverbindung unter Vakuumbedingungen zwischen 247 °C und 650 °C aufweist.
  15. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen (87) für das verdampfte Arbeitsmedium in unmittelbarer Nähe des zweiten Elektrodengehäuse (2) angeordnet ist und der Gaseinlass (82) direkt mit der Vorionisationseinheit (7) in Verbindung steht.
  16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaseinlass (82) der Vorionisationseinheit (7) so gestaltet ist, dass die verdampfte Zinnverbindung zwischen einem die Vorionisationselektrode (72) ummantelnden Isolatorröhrchen (73) und einer äußeren Isolatorröhre (76) der Vorionisationseinheit (7) in die Vorionisationskammer (71) des zweiten Elektrodengehäuses (2) eingeleitet wird.
  17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Gaseinlass (82) mindestens im Anfangsbereich der äußeren Isolatorröhre (76) eine wärmeleitende Schicht (88) aufgebracht ist.
  18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Gaseinlass (82) zusätzlich auf dem Isolatorröhrchen (73) eine wärmeleitende Schicht (88) aufgebracht ist.
  19. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnverbindung Zinnchlorid ist.
  20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen (87) auf eine Temperatur zwischen 247 °C und 623 °C zur Verdampfung des SnCl2 unter Vakuumbedingungen aufheizbar ist, wobei SnCl2 als kristallines Pulver dem Ofen zugeführt wird.
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