DE102006015641A1

DE102006015641A1 - Vorrichtung zur Erzeugung von extrem ultravioletter Strahlung mittels einer elektrisch betriebenen Gasentladung

Info

Publication number: DE102006015641A1
Application number: DE102006015641A
Authority: DE
Inventors: Guido Dr. Hergenhan; Christian Dr. Ziener
Original assignee: Xtreme Technologies GmbH
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2026-04-01
Also published as: JP2007273454A; NL1033568C2; JP5379953B2; US8008595B2; US20070230531A1; NL1033568A1; DE102006015641B4

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Erzeugung von extrem ultravioletter Strahlung mittels einer elektrisch betriebenen Gasentladung besteht die Aufgabe, eine Verbesserung der Schichtdickeneinstellung beim Aufbringen einer metallischen Schmelze auf die Elektrodenoberflächen zu erreichen und die mit einer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit der Elektroden verbundene unkontrollierte Ausbreitung der metallischen Schmelze in der Umgebung besser zu verhindern. Die Rotationsgeschwindigkeit soll insbesondere so weit erhöht werden können, dass bei Repetitionsfrequenzen von mehreren Kilohertz stets unverbrauchte Entladungsgebiete der Elektroden sich im Entladungsbereich befinden. Ein zu bedeckender Randbereich mindestens einer Elektrode weist mindestens einen entlang des Elektrodenrandes auf der Elektrodenoberfläche geschlossen umlaufenden und für die metallische Schmelze benetzend ausgebildeten Aufnahmebereich auf, auf den eine Fluidabgabedüse zum regenerativen Auftragen der metallischen Schmelze gerichtet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von extrem ultravioletter Strahlung mittels einer elektrisch betriebenen Gasentladung mit einer Entladungskammer, die einen Entladungsbereich für eine Gasentladung zur Ausbildung eines die Strahlung abgebenden Plasmas aufweist, einer ersten und einer zweiten scheibenförmige Elektrode, wobei mindestens eine der Elektroden drehbar gelagert ist und einen mit einer metallischen Schmelze zu bedeckenden Randbereich aufweist, einer Energiestrahlquelle zur Bereitstellung eines Vorionisationsstrahls und mit einem, mit den Elektroden verbundenen Entladungsschaltkreis zur Erzeugung von Hochspannungsimpulsen.
Untersuchungen an einer Vielzahl von Elektrodenformen für Gasentladungsquellen, wie z-Pinch-, Hohlkathoden-, Plasmafokus- oder Starpinchelektroden haben gezeigt, dass die Lebensdauer von derartig ausgebildeten Elektroden für die EUV-Projektionslithographie nicht ausreichend ist.
Dagegen haben sich so genannte Drehelektroden als viel versprechende Lösung zur deutlichen Steigerung der Lebensdauer von Gasentladungsquellen herausgestellt. Vorteile bestehen darin, dass diese insbesondere scheibenförmig ausgebildeten Elektroden zum einen besser gekühlt werden können. Zum anderen kann die Limitation der Lebensdauer aufgrund der unvermeidbaren Elektrodenerosion mittels einer ständig erneuerten Elektrodenoberfläche aufgehoben werden.
Eine vorbekannte Vorrichtung gemäß der WO 2005/025280 A2 nutzt rotierende Elektroden, die in einen Behälter mit einer Metallschmelze, wie z. B. Zinn, eintauchen. Das auf die Elektrodenoberfläche aufgetragene Metall wird mittels Laserstrahlung verdampft, wonach der Dampf durch eine Gasentladung zu einem Plasma gezündet wird.
Von Nachteil an dieser technischen Lösung ist vor allem, dass sich eine gewünschte Schichtdicke des aufgetragenen Materials nur schwer einstellen lässt und dass einerseits ab gewissen Drehzahlen beim teilweisen Eintauchen der scheibenförmig ausgebildeten Elektroden in die Metallschmelze Spritzer und Materialtransport aus dem Bad auftreten.
Andererseits führt eine zu geringe Rotationsgeschwindigkeit zu einer zu langsamen Nachführung eines unverbrauchten Elektrodenabschnittes in den Entladungsbereich und damit zu Instabilitäten der Plasmaerzeugung. Besonders gravierend tritt dieses Problem bei anwendungstechnisch geforderten Repetitionsfrequenzen von mehreren Kilohertz auf.
Wünschenswert ist eine Einstellung eines Abstandes zwischen zwei nacheinander als Entladungsgebiete dienenden Bereichen auf der Elektrode, der größer als der Radius des als Entladungsgebiet dienenden Bereiches auf der Elektrodenoberfläche ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Verbesserung der Schichtdickeneinstellung beim Aufbringen einer metallischen Schmelze auf die Elektrodenoberflächen zu erreichen und die mit einer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit der Elektroden verbundene unkontrollierte Ausbreitung der metallischen Schmelze in der Umgebung besser zu verhindern. Die Rotationsgeschwindigkeit soll insbesondere soweit erhöht werden können, dass bei Repetitionsfrequenzen von mehreren Kilohertz stets unverbrauchte Entladungsgebiete der Elektroden sich im Entladungsbereich befinden.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Erzeugung von extrem ultravioletter Strahlung mittels einer elektrisch betriebenen Gasentladung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der zu bedeckende Randbereich mindestens einen entlang des Elektrodenrandes auf der Elektrodenoberfläche geschlossen umlaufenden und für die metallische Schmelze benetzend ausgebildeten Aufnahmebereich aufweist, auf den eine Fluidabgabedüse zum regenerativen Auftragen der metallischen Schmelze gerichtet ist.
Besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Da das Material der metallischen Schmelze im Entladungsbereich in festem Zustand vorliegen sollte, wird die Fluidabgabedüse bevorzugt in einem zu dem Entladungsbereich gegenüber liegenden und für die Aufbringung der metallischen Schmelze vorgesehenen Elektrodenbereich auf die Elektrodenoberfläche gerichtet.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Elektroden als Kreisscheiben ausgebildet, mit gegenseitigem Abstand starr miteinander verbunden und um eine gemeinsame, mit deren mittleren Symmetrieachsen zusammenfallende Rotationsachse drehbar gelagert sind, wobei jede der Elektroden auf einander zugewandten Elektrodenoberflächen den mindestens einen, für die metallische Schmelze benetzend ausgebildeten Aufnahmebereich enthält, auf den eine Fluidabgabedüse gerichtet ist.
Zur Vermeidung von elektrischen Kurzschlüssen ist es von Vorteil, wenn in dem für die Aufbringung der metallischen Schmelze vorgesehenen Elektrodenbereich ein scheibenförmiger Isolationskörper vorgesehen ist, der in den Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden eintaucht. Die auf die Elektrodenoberflächen der beiden Elektroden gerichteten Fluidabgabedüsen können bei dieser Ausführung von entgegengesetzten Seiten durch den scheibenförmigen Isolationskörper hindurchgeführt sein.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die erste Elektrode um eine mit ihrer mittleren Symmetrieachse zusammenfallenden Rotationsachse drehbar gelagert und die zweite Elektrode feststehend ausgebildet ist. Die drehbar gelagerte erste Elektrode weist einen kleineren Durchmesser als die feststehende zweite Elektrode auf und ist außeraxial in eine Aussparung der zweiten Elektrode eingelassen, wobei die Fluidabgabedüse durch eine Öffnung in der Aussparung auf den mindestens einen, für das Emittermaterial benetzend ausgebildeten Aufnahmebereich auf der Elektrodenoberfläche der ersten Elektrode gerichtet ist. Von einer in der Aussparung eingearbeiteten und den Umfang der drehbar gelagerten ersten Elektrode umschließenden Ringnut führt ein Ableitungskanal zu einem Reservoir für die metallische Schmelze, wodurch abgeschleudertes flüssiges Metall in das Reservoir abläuft und zur Wiederverwendung zur Verfügung steht.
Für das Zünden des Plasmas ist eine Vorionisation des Emittermaterials von Vorteil, insbesondere das Verdampfen eines zwischen die Elektroden injizierten Tropfens aus vorteilhaftem Emittermaterial.
Dafür ist auf den Entladungsbereich einerseits eine Injektionseinrichtung gerichtet, die eine Folge von Einzelvolumina eines der Strahlungserzeugung dienenden Emittermaterials mit einer der Frequenz der Gasentladung entsprechenden Folgefrequenz und einer Mengenbegrenzung des Einzelvolumens bereitstellt, wodurch das mit Abstand zu den Elektroden in den Entladungsbereich injizierte Emittermaterial nach der Entladung vollständig in der Gasphase vorliegt.
Andererseits ist der von der Energiestrahlquelle bereitgestellte Vorionisationsstrahl zeitsynchron zur Frequenz der Gasentladung auf einen beabstandet zu den Elektroden vorgesehenen Ort der Plasmaerzeugung im Entladungsbereich gerichtet, zu dem die Einzelvolumina gelangen, um von dem Vorionisationsstrahl nacheinander ionisiert zu werden.
Alternativ kann die Zündung des Plasmas auch dadurch initiiert werden, dass die regenerativ aufgetragene metallische Schmelze zur Strahlungserzeugung dienendes Emittermaterial ist, auf das der von der Energiestrahlquelle bereitgestellte Vorionisationsstrahl zeitsynchron zur Frequenz der Gasentladung im Entladungsbereich gerichtet ist.
Durch den Entladungsvorgang, bei dem ein im EUV-Bereich strahlendes Plasma entsteht, wird im Einflussbereich des Plasmas ein Teil der aufgetragenen Schicht auf der Elektrodenoberfläche verdampft oder als Schmelze ausgetrieben. Das sind pro Puls einige 10-7 bis einige 10-6 Gramm. Dieser Massenverlust wird durch die ständige Zufuhr der metallischen Schmelze kompensiert, so dass auch unter Entladungsbedingungen mit Repetitionsfrequenzen von mehreren Kilohertz eine konstante Schutzschicht auf der Elektrodenoberfläche verbleibt.
Besonders vorteilhaft wirkt sich das erfindungsgemäße Aufbringen der metallischen Schmelze auch deshalb aus, weil durch eine horizontale Anordnung der beiden Drehelektroden diese besonders niederinduktiv an den Entladungsschaltkreis kontaktiert werden können.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht deshalb vor, dass die Elektroden in elektrischem Kontakt zu koaxial zur Rotationsachse ausgerichteten Kontaktelementen stehen, die in elektrisch voneinander getrennte und mit einem Entladungsschaltkreis der Hochspannungsversorgung in Verbindung stehende ringförmig ausgebildete, elektrisch getrennte Schmelzbäder metallischer Schmelzen eintauchen.
In einer anderen Ausgestaltung kann die elektrische Kontaktierung auch über die Fluidabgabedüse und den Fluidstrahl erfolgen.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
1 das erfindungsgemäße Prinzip des Aufbringens einer definierten dünnen Schicht einer metallischen Schmelze entlang einer Spur auf einer rotierenden Elektrodenoberfläche
2 eine Anordnung zum Aufbringen einer metallischen Schmelze auf gegenüberliegende Elektrodenoberflächen zweier starr miteinander verbundener und um eine gemeinsame Achse drehbar gelagerter Elektroden
3 eine Anordnung zum Aufbringen einer metallischen Schmelze auf eine drehbar gelagerte Elektrode, die in eine feststehende Elektrode eingebettet ist
4 eine erste Ausführung einer Strahlungsquelle mit einer erfindungsgemäßen Drehelektroden-Anordnung
5 eine zweite Ausführung einer Strahlungsquelle mit einer erfindungsgemäßen Drehelektroden-Anordnung
In der zur Prinzipdarstellung dienenden 1 ist eine scheibenförmige Elektrode 1 starr mit einer drehbaren Welle 2 derart verbunden, dass die mittlere Symmetrieachse der Elektrode mit der Rotationsachse R-R zusammenfällt. Eine umlaufende Randspur auf der Elektrodenoberfläche dient als Aufnahmebereich 3 für eine metallische Schmelze, wie z. B. Zinn oder eine Zinnlegierung und ist für dieses Material benetzend ausgebildet. Benetzend wirkende Oberflächen für die Randspur können beispielsweise aus Kupfer, Chrom, Nickel, oder Gold beschaffen sein.
Der Rest der Elektrodenoberfläche oder wenigstens ein an den Aufnahmebereich angrenzender Teil der Elektrodenoberfläche sollte für das Emittermaterial nicht benetzend sein, da ein Aufbringen der metallischen Schmelze hier nicht gewünscht ist. Geeignete nicht benetzende Oberflächen können beispielsweise aus PTFE, Edelstahl, Glas oder Keramik bestehen.
Eine auf den Aufnahmebereich 3 gerichtete Fluidabgabedüse 4 eines Fluidgenerators ist vorgesehen, um die metallische Schmelze während der Rotation der Elektrode 1 als Fluidstrahl 5 regenerativ auf den Aufnahmebereich 3 aufzutragen. Da durch die Fliehkraft das aufgetragene flüssige Metall zum Elektrodenrand getrieben wird, ist es erforderlich, einen Spritzschutz 6 vorzusehen, um zu verhindern, dass sich ablösendes flüssiges Metall unkontrolliert und unbegrenzt ausbreitet.
Je nach der Menge des Zuflusses an flüssigem Metall, der Umdrehungsgeschwindigkeit der Elektrode, des Elektrodendurchmessers und der Temperatur des flüssigen Metalls sowie der Elektrode stellt sich eine Emitterschichtdicke zwischen 0,1 μm und 100 μm ein. Auf die entsprechend notwendigen Regeleinrichtungen braucht hier nicht näher eingegangen zu werden, da der Fachmann dem Stand der Technik hierzu geeignete Lösungen entnehmen kann.
Ein als Vorionisationsstrahl 7 dienender Energiestrahl, wie z. B. ein Laserstrahl, wird in einem Entladungsbereich 8 auf einen injizierten Tropfen aus vorteilhaftem Emittermaterial gerichtet, um diesen zu verdampfen.
Bei der in 2 gezeigten Ausführung sind eine erste und eine zweite scheibenförmige Elektrode 1, 9 mit gegenseitigem Abstand starr mit der drehbar gelagerten Welle 2 derart verbunden, dass die mittleren Symmetrieachsen der Elektroden 1, 9 mit der Rotationsachse (R-R) der Welle 2 zusammenfallen. Jede der Elektroden 1, 9 enthält auf einander zugewandten Elektrodenoberflächen einen als Randspur ausgebildeten und für die metallische Schmelze benetzend wirkenden Aufnahmebereich 3, 10, auf den eine Fluidabgabedüse 4, 11 gerichtet ist. Die Aufnahmebereiche 3, 10 sind auf den Elektrodenoberflächen derart angeordnet, dass sie sich gegenüberliegen.
Zur Vermeidung von elektrischen Kurzschlüssen zwischen den Elektroden 1, 9 über die Fluidstrahlen 5, 12 der metallischen Schmelze ist ein scheibenförmiger Isolationskörper 13, insbesondere eine elektrisch isolierende Keramikplatte vorgesehen, die in einem für die Aufbringung der metallischen Schmelze vorgesehenen Elektrodenbereich in den Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden 1, 9 eintaucht.
Wie 2 verdeutlicht, sind die beiden Fluidabgabedüsen 4, 11 von entgegengesetzten Seiten durch die elektrisch isolierende Keramikplatte hindurchgeführt, wobei die eine Fluidabgabedüse 4 in und die andere Fluidabgabedüse 11 entgegen der Schwerkraftrichtung wirkt.
Gemäß 3 umfasst eine weitere Ausführung der Erfindung ein Elektrodenpaar, bei dem nur eine Elektrode, die Kathodenelektrode 14, drehbar gelagert ist. Diese weist einen kleineren Durchmesser als die andere feststehende Elektrode (Anodenelektrode 15) auf; in welche die Kathodenelektrode 14 außeraxial in eine Aussparung 16 eingelassen ist, so dass deren Rotationsachse R'-R' außermittig parallel zur Symmetrieachse S-S der Anodenelektrode 15 ausgerichtet ist. Die Kathodenelektrode 14 ist starr an einer Welle 17 befestigt, die von geeigneten Lagern aufgenommen wird und deren Antrieb außerhalb der Entladungskammer liegt.
Beide Elektroden 14, 15 sind gegeneinander elektrisch durchschlagfest isoliert, indem zueinander ein Abstand besteht, der so dimensioniert ist, dass durch Vakuumisolation ein Durchschlag einer Entladung bis auf eine gewünschte Position der Plasmaerzeugung (Pinch-Position) verhindert wird. Diese Position liegt innerhalb des Entladungsbereiches im Bereich einer, in der Anodenelektrode 15 vorgesehenen Austrittsöffnung 18 für die erzeugte Strahlung. Über eine Öffnung 19 in der Aussparung 16 ist eine Fluidabgabedüse 20 auf einen benetzend ausgebildeten Aufnahmebereich auf einer Randspur auf der Elektrodenoberfläche der Kathodenelektrode 14 gerichtet.
Außerdem ist in die Aussparung 16 eine den Umfang der Kathodenelektrode 14 umschließende Ringnut 21 eingearbeitet, von der ein Ableitungskanal 22 zu einem Reservoir 23 für die metallische Schmelze führt. Die Ringnut 21 ist vorteilhaft mit einer nicht benetzenden Oberfläche beschichtet.
Die in 4 dargestellte Strahlungsquelle enthält in einer mittels Vakuumpumpen 24, 25 evakuierbaren Entladungskammer 26 eine Drehelektroden-Anordnung gemäß 2. Elektrische Zuleitungen 1, 9 zu den Elektroden erfolgen bevorzugt über ringförmig ausgebildete, elektrisch getrennte Schmelzbäder 27, 28 metallischer Schmelzen, wie z. B. Zinn oder andere niedrigschmelzende metallische Bäder wie z.B. Gallium, in welche die Elektroden 1, 9 über Kontaktelemente 29, 30 eintauchen. Die Kontaktelemente 29, 30 bestehen entweder aus einer Vielzahl von Einzelkontakten (Kontaktelemente 29), die entlang eines Kreisringes auf der einen Elektrode 9 angeordnet und durch Öffnungen 31 in der anderen Elektrode 1 elektrisch isoliert hindurchgeführt sind oder sie sind als geschlossener Zylinderring (Kontaktelement 30) ausgebildet. Geeignete Teilabdeckungen der Schmelzbäder 27, 28 in Form von nach innen umgeschlagenen Außenwänden 32, 33 verhindern ein Austreten der nach außen gedrückten metallischen Schmelzen aus den Behältnissen für die Schmelzbäder 27, 28.
Da eine solche Anordnung horizontal gelegte scheibenförmige Elektroden 1, 9 bzw. eine vertikal gerichtete Rotationsachse R-R verlangt, ist eine Technologie zum Aufbringen einer metallischen Schmelze, wie sie die Erfindung vorsieht, von besonderem Vorteil, da die metallische Schmelze, anders als bisher bekannt, entgegen der Schwerkraft auf die Elektroden 1, 9 aufgetragen werden kann.
Die erfindungsgemäße Drehelektroden-Anordnung erlaubt eine verschleißfreie und vor allem niederinduktive Zuführung von Stromimpulsen auf die Elektroden 1, 9, wofür ferner aus der Entladungskammer 26 heraus über elektrische Vakuumdurchführungen 34 bis 37 eine elektrische Verbindung der Schmelzbäder 27, 28 zu Kondensatorelementen 38, 39 besteht. Die Kondensatorelemente 38, 39 sind Teil eines Entladungsschaltkreises, der durch die Erzeugung von Hochspannungsimpulsen mit einer Wiederholrate zwischen 1 Hz und 20 kHz und einer ausreichenden Impulsgröße dafür sorgt, dass in dem, mit einem Entladungsgas gefüllten Entladungsbereich 8 eine Entladung gezündet und eine hohe Stromdichte erzeugt wird, die vorionisiertes Emittermaterial aufheizt, so dass Strahlung einer gewünschten Wellenlänge (EUV-Strahlung) von einem entstehenden Plasma 40 abgegeben wird.
Die emittierte Strahlung gelangt nach dem Durchlaufen einer Debrischutzeinrichtung 41 auf eine Kollektoroptik 42, welche die Strahlung auf eine Strahlaustrittsöffnung 43 in der Entladungskammer 26 richtet. Durch Abbildung des Plasmas 40 mittels der Kollektoroptik 42 wird ein in oder in der Nähe der Strahlaustrittsöffnung 43 lokalisierter Zwischenfokus ZF generiert, der als Schnittstelle zu einer Belichtungsoptik in einer Halbleiterbelichtungsanlage dient, für welche die bevorzugt für den EUV-Wellenlängenbereich ausgebildete Strahlungsquelle vorgesehen sein kann.
Die Zündung des Plasmas 40 kann besonders vorteilhaft durch Verdampfen eines zwischen die Elektroden 1, 9 injizierten Tropfens aus vorteilhaftem Emittermaterial initiiert werden. Ein solches vorteilhaftes Emittermaterial kann dabei Xenon, Zinn, Zinnlegierungen, Zinnlösungen oder Lithium sein. Zur Vorionisation des Emittermaterials dient, wie in 1 bereits gezeigt, bevorzugt der Energiestrahl 7, der im Entladungsbereich 8 zeitsynchron zur Frequenz der Gasentladung auf einen injizierten Tropfen gerichtet wird.
Deshalb ist bei einer weiteren Ausführung gemäß 5 vorgesehen, dass das Emittermaterial in Form von Einzelvolumina 44 in den Entladungsbereich 8 eingebracht wird, insbesondere an einen beabstandet zu den Elektroden 1, 9 vorgesehenen Ort im Entladungsbereich 8, an dem die Plasmaerzeugung erfolgt. Bevorzugt werden die Einzelvolumina 44 als kontinuierlicher Tropfenstrom in dichter, d. h. in fester oder flüssiger Form durch eine auf den Entladungsbereich 8 gerichtete Injektionseinrichtung 45 mit einer der Frequenz der Gasentladung entsprechenden Folgefrequenz bereitgestellt. Jedes Einzelvolumen ist derart mengenbegrenzt, dass es nach der Entladung vollständig in der Gasphase vorliegt und leicht abgepumpt werden kann. Der von einer Energiestrahlquelle 46 bereitgestellte gepulste Vorionisationsstrahl 7, bevorzugt ein Laserstrahl einer Laserstrahlungsquelle, ist zeitsynchron zur Frequenz der Gasentladung auf den Ort der Plasmaerzeugung im Entladungsbereich 8 gerichtet, um einen der tropfenförmigen Einzelvolumina 44 zu verdampfen.
Besteht die regenerativ auf die Elektroden 1, 9 aufgebrachte metallische Schmelze aus Emittermaterial, kann der Energiestrahl 7 zur Vorionisation des Emittermaterials zeitsynchron zur Frequenz der Gasentladung auch darauf gerichtet sein und zwar entweder nur auf eine Elektrode 1 oder 9 oder gleichzeitig auf beide Elektroden 1, 9 oder wechselseitig auf die eine und die andere Elektrode 1 oder 9.

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung von extrem ultravioletter Strahlung mittels einer elektrisch betriebenen Gasentladung, enthaltend eine Entladungskammer, die einen Entladungsbereich für eine Gasentladung zur Ausbildung eines die Strahlung abgebenden Plasmas aufweist, eine erste und eine zweite scheibenförmige Elektrode, wobei mindestens eine der Elektroden drehbar gelagert ist und einen mit einer metallischen Schmelze zu bedeckenden Randbereich aufweist, eine Energiestrahlquelle zur Bereitstellung eines Vorionisationsstrahls und einen mit den Elektroden verbundenen Entladungsschaltkreis zur Erzeugung von Hochspannungsimpulsen, dadurch gekennzeichnet, dass der zu bedeckende Randbereich mindestens einen entlang des Elektrodenrandes auf der Elektrodenoberfläche geschlossen umlaufenden und für die metallische Schmelze benetzend ausgebildeten Aufnahmebereich (3) aufweist, auf den eine Fluidabgabedüse (4, 11, 20) zum regenerativen Auftragen der metallischen Schmelze gerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidabgabedüse (4, 11) in einem zu dem Entladungsbereich (8) gegenüber liegenden und für die Aufbringung der metallischen Schmelze vorgesehenen Elektrodenbereich auf die Elektrodenoberfläche gerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (1, 9) als Kreisscheiben ausgebildet, mit gegenseitigem Abstand starr miteinander verbunden und um eine gemeinsame, mit deren mittleren Symmetrieachsen zusammenfallende Rotationsachse (R-R) drehbar gelagert sind, wobei jede der Elektroden (1, 9) auf einander zugewandten Elektrodenoberflächen den mindestens einen, für die metallische Schmelze benetzend ausgebildeten Aufnahmebereich (3) enthält, auf den eine Fluidabgabedüse (4, 11) gerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem für die Aufbringung der metallischen Schmelze vorgesehenen Elektrodenbereich ein scheibenförmiger Isolationskörper (13) vorgesehen ist, der zur Vermeidung von elektrischen Kurzschlüssen in den Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden (1, 9) eintaucht.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Elektrodenoberflächen der beiden Elektroden (1, 9) gerichteten Fluidabgabedüsen (4, 11) von entgegengesetzten Seiten durch den scheibenförmiger Isolationskörper (13) hindurchgeführt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (1, 9) in elektrischem Kontakt zu koaxial zur Rotationsachse (R-R) ausgerichteten Kontaktelementen (32, 33) stehen, die in elektrisch voneinander getrennte und mit einem Entladungsschaltkreis der Hochspannungsversorgung in Verbindung stehende ringförmig ausgebildete, elektrisch getrennte Schmelzbäder (27, 28) metallischer Schmelzen eintauchen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung der Elektroden (1, 9) über die Fluidabgabedüse (4, 11) und einen von der Fluidabgabedüse (4, 11) abgegebenen Fluidstrahl (5, 12) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (14) um eine mit ihrer mittleren Symmetrieachse zusammenfallenden Rotationsachse (R'-R') drehbar gelagert und die zweite Elektrode (15) feststehend ausgebildet ist, und dass die drehbar gelagerte erste Elektrode (14) einen kleineren Durchmesser als die feststehende zweite Elektrode (15) aufweist und außeraxial in eine Aussparung (16) der zweiten Elektrode (15) eingelassen ist, wobei die Fluidabgabedüse (20) durch eine Öffnung (19) in der Aussparung auf den mindestens einen, für das Emittermaterial benetzend ausgebildeten Aufnahmebereich (3) auf der Elektrodenoberfläche der ersten Elektrode (14) gerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Aussparung (16) eine den Umfang der drehbar gelagerten ersten Elektrode (14) umschließende Ringnut (21) eingearbeitet ist, von der ein Ableitungskanal (22) zu einem Reservoir (23) für die metallische Schmelze führt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als benetzende Mittel für den Aufnahmebereich (3) Kupfer, Chrom, Nickel oder Gold vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein an den Aufnahmebereich (3) angrenzender Teil der Elektrodenoberfläche als für die metallische Schmelze nicht benetzend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der an den Aufnahmebereich (3) angrenzende Teil der Elektrodenoberfläche aus PTFE (Teflon), Edelstahl, Glas oder Keramik besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Entladungsbereich (8) eine Injektionseinrichtung (45) gerichtet ist, die eine Folge von Einzelvolumina (44) eines der Strahlungserzeugung dienenden Emittermaterials mit einer der Frequenz der Gasentladung entsprechenden Folgefrequenz und einer Mengenbegrenzung des Einzelvolumens bereitstellt, wodurch das mit Abstand zu den Elektroden (1, 9, 14, 15) in den Entladungsbereich (8) injizierte Emittermaterial nach der Entladung vollständig in der Gasphase vorliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Energiestrahlquelle (45) bereitgestellte Vorionisationsstrahl (7) zeitsynchron zur Frequenz der Gasentladung auf einen beabstandet zu den Elektroden (1, 9, 14, 15) vorgesehenen Ort der Plasmaerzeugung im Entladungsbereich (8) gerichtet ist, zu dem die Einzelvolumina (44) gelangen, um von dem Vorionisationsstrahl (7) nacheinander ionisiert zu werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die regenerativ aufgetragene metallische Schmelze zur Strahlungserzeugung dienendes Emittermaterial ist, auf das der von der Energiestrahlquelle (45) bereitgestellte Vorionisationsstrahl (7) zeitsynchron zur Frequenz der Gasentladung im Entladungsbereich (8) gerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorionisationsstrahl (7) wechselseitig auf das regenerativ aufgetragene Emittermaterial der ersten und der zweiten Elektrode (1, 9, 14, 15) gerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorionisationsstrahl (7) gleichzeitig auf das regenerativ aufgetragene Emittermaterial der ersten und der zweiten Elektrode (1, 9, 14, 15) gerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Emittermaterial Xenon, Zinn, Zinnlegierungen, Zinnlösungen oder Lithium vorgesehen sind.