EP1654914A2 - Extreme uv and soft x ray generator - Google Patents

Extreme uv and soft x ray generator

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EP1654914A2
EP1654914A2 EP04744676A EP04744676A EP1654914A2 EP 1654914 A2 EP1654914 A2 EP 1654914A2 EP 04744676 A EP04744676 A EP 04744676A EP 04744676 A EP04744676 A EP 04744676A EP 1654914 A2 EP1654914 A2 EP 1654914A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
electrode
radiation
source according
gas discharge
Prior art date
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Granted
Application number
EP04744676A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1654914B1 (en
EP1654914B8 (en
Inventor
Klaus Philips Intellectual Property & BERGMANN
Willi c/o Philips Intellectual Property & NEFF
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
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Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of EP1654914A2 publication Critical patent/EP1654914A2/en
Publication of EP1654914B1 publication Critical patent/EP1654914B1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1654914B8 publication Critical patent/EP1654914B8/en
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G2/00—Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma
    • H05G2/001—X-ray radiation generated from plasma
    • H05G2/003—X-ray radiation generated from plasma being produced from a liquid or gas
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G2/00—Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps

Definitions

  • the invention relates to a gas discharge source according to the preamble of claim 1.
  • Preferred fields of application are those which require extreme ultraviolet and / or soft X-rays in the wavelength range from approximately 1 nm to 20 nm, in particular semiconductor lithography.
  • a device of the generic type is disclosed in WO 99/29145. 1 shows an electrode arrangement in which there is a gas-filled interelectrode space between two electrodes.
  • the two electrodes each have an opening through which an axis of symmetry is defined.
  • the device operates in an environment of constant gas pressure. When high voltage is applied to the electrodes, there is a gas breakdown that depends on the pressure and the electrode spacing. The pressure of the gas and the electrode spacing are chosen so that the system works on the left branch of the Paschen curve and as a result there is no electrical breakdown between the electrodes.
  • Gas discharge cannot spread between the electrodes, because in this case the mean free path of the charge carriers is greater than the distance between the electrodes. Instead, the gas discharge seeks a longer path, since a sufficient number of ionizing impacts are only possible to trigger the discharge if the discharge gap is sufficiently large.
  • This longer path can be specified through the electrode openings, via which the axis of symmetry is defined.
  • a current-carrying plasma channel of axially symmetrical shape is formed corresponding to the electrode openings.
  • the very high discharge current builds up a magnetic field around the current path.
  • the resulting Lorentz force constricts the plasma, the plasma being heated to very high temperatures, whereby it emits radiation of a very short wavelength, in particular in the EUV and soft X-ray wavelength range.
  • the decoupling of the Radiation occurs in the axial direction along the axis of symmetry through the opening of one of the electrodes.
  • the plasmas should have an axial extent between 1 to 2 mm and a diameter of likewise 1 to 2 mm and should be optically accessible at an observation angle of 45 to 60 degrees. It is generally known that such plasmas are optimally generated for this application in electrical discharges with pulse energies in the range of a few joules, a current pulse duration around 100 ns and current amplitudes between 10 and 30 kA.
  • the optimal neutral gas pressure is typically in the range of a few Pa to a few 10 Pa.
  • the starting radius for the compression of the plasma which is essentially determined by the openings in the electrode system, is in the range of a few mm.
  • the distance between the electrodes is between 3 and 10 mm.
  • WO 01/01736 AI discloses a generic device in which an auxiliary electrode is additionally provided between the main electrodes as a means of increasing the conversion efficiency and has an opening on the axis of symmetry.
  • DE 101 34 033 AI discloses a generic device in which the gas pressure of the gas filling near an electrode designed as a cathode is higher than in a region of the discharge vessel distant therefrom.
  • the devices described in the prior art are unable to provide the high powers required for many applications, in particular for semiconductor lithography. Improvements are therefore necessary in order to achieve the highest possible radiation intensity.
  • a gas discharge source in particular for generating extreme ultraviolet and / or soft X-rays, in which there is a gas-filled electrode interspace 3 between two electrodes 1, 2 in the devices for admission and pumping off gas are present in which an electrode 1 has an opening 5 defining an axis of symmetry 4 and intended for the exit of radiation and in which between the two electrodes 1, 2 there is at least one opening 7 on the axis of symmetry 4 and as differential Pump stage acting aperture 6 is present.
  • the invention is based on the knowledge that by introducing an aperture 6 having an opening 7 on the axis of symmetry 4 and by using this aperture as a differential pumping stage, certain desired pressure conditions in the electrode interspace 3 can be set in a simple manner.
  • the installation of such an aperture 6 in the electrode interspace 3 provides a larger area through which heat can be dissipated. In this way, the thermal load on the electrodes 1, 2 can be reduced, their lifespan can thus be increased and the mean power or pulse energy that can be coupled into the system and thus also the radiation power that can be achieved can be increased.
  • the electrode gap 3 is intended to denote the entire space between the two electrodes 1, 2.
  • the screen 6 It is divided into two sub-areas by the screen 6, which are each delimited by one of the electrodes (including their opening) and the screen (including their opening).
  • the electrode 2 which is limited by the diaphragm 6 and the electrode 2 facing away from the exit side of the radiation
  • the localization of the high impedance region takes place at the desired location near the electrode 1 facing the exit side of the radiation. This has the advantage that the radiation can be used optimally from the point of view of accessibility under large observation angles.
  • the current is transported from the cathode to this point in a diffuse low-impedance plasma.
  • This hardly leads to any losses. For this reason too, an increase in radiation power can be achieved.
  • the gas pressure in the electrode gap 3 and the distance between the two electrodes are selected such that the plasma is ignited on the left branch of the Paschen curve, ie the ionization processes start along the long electrical field lines, which preferably occur in the area of the openings of the anode and cathode , The ignition therefore takes place in the gas volume and is therefore particularly low in wear.
  • the first alternative has the advantage that the compressed plasma, which can be generated in this case near the anode 1 by the device according to the invention, is thus comparatively far from the cathode 2. This leads to less erosion of the cathode. Above all, the generation of the pinch plasma is less dependent on geometric changes in the cathode. Thus higher erosion can be tolerated.
  • the electrode 2 facing away from the exit side of the radiation is a hollow electrode having a cavity 8, in particular as a hollow cathode.
  • the gas is pre-ionized, followed by the formation of a dense hollow cathode plasma.
  • Such is particularly well suited to the necessary charge carriers (electrons) to build up a low-resistance channel in the
  • the hollow electrode 2 can have one or more openings 9 to the electrode interspace 3. Since the latter alternative distributes the total current to a plurality of electrode openings 9, the local load on the electrode 2 can be reduced in this way and the service life of the electrode system or the electrical power that can be coupled in can be increased. Trigger devices may additionally be present in the cavity 8 of the electrode 2 designed as a hollow cathode. In this way, the ignition of the discharge can be triggered precisely as required. This is particularly advantageous in the case of a hollow cathode with several openings.
  • the trigger device can be configured, for example, as an auxiliary electrode in the hollow cathode, with which the discharge can be triggered by switching the auxiliary electrode from a potential which is positive with respect to the cathode to a lower potential, for example cathode potential.
  • Further possibilities for triggering are the injection or generation of charge carriers in the hollow cathode via a glow discharge trigger, a high-dielectric trigger or the triggering of photoelectrons or metal vapor via light or laser pulses. It is expedient to design the diaphragm 6 in such a way that it contributes at most to a small extent to the transport of electricity. Instead, all or at least the major part of the current transport is largely transmitted only from the cathode to the anode via the plasma channel.
  • the diaphragm 6 or at least part of the diaphragm 6 consists of a material that can be machined well. It is also advantageous if the material of at least part of the screen 6 has a high thermal conductivity. This enables effective cooling or heat dissipation.
  • ceramic in particular aluminum oxide or lanthanum hexaboride, can be used as the material for at least part of the diaphragm 6.
  • the part of the screen 6 near the opening 7, for which the risk of erosion of the screen 6 is greatest due to the proximity to the plasma channel it is advantageous to make this part from a particularly discharge-resistant material, in particular, for example, from molybdenum, tungsten, Titanium nitride or lanthanum hexaboride.
  • a particularly discharge-resistant material in particular, for example, from molybdenum, tungsten, Titanium nitride or lanthanum hexaboride.
  • the occurrence of erosion on the diaphragm 6 is greatly restricted and the service life of the device is increased.
  • these are designed as metal screens 6, 6 ', 6 "spaced apart from one another by insulators the multi-stage ignition of cathode spots and thus the current transport is effectively suppressed.
  • This provides the advantage as when using a pure insulator.
  • the installation of metal enables a desired low-inductance structure of the electrode system in comparison to a pure ceramic plate.
  • deposits of metal vapor build up the thickness of the screen 6 can be in a range between approximately 1 to 20 mm. Considering the cooling aspect, the thickest possible screens should be provided The diameter of the aperture 6 should be approximately between 4 and 20 mm.
  • gas inlets 12 it is possible to arrange gas inlets 12 in such a way that their openings point to the partial region of the gas-filled electrode interspace 3 which is delimited by the diaphragm 6 and by the electrode 2 facing away from the exit side of the radiation.
  • This allows the gas pressure to be set specifically in this area.
  • a higher gas pressure can be provided there than in the partial area of the electrode space 3 delimited by the orifice 6 and the electrode 1 facing the exit side of the radiation, or a certain desired pressure difference can be set.
  • Electrode gap 3 additionally introduced a filling gas by means of the gas inlets 12 present there, which, compared to the working gas, has very low radiation losses, such as helium or hydrogen, for the pulsed currents used. In this way, the impedance of the plasma is kept low in comparison to the EUV-emitting area and the energy coupling is more effective.
  • the working gas intended for the generation of the pinch plasma and the resulting emission of EUV radiation such as xenon or, for example, is provided in the partial area of the electrode interspace 3 delimited by the diaphragm 6 and by the electrode 1 facing the exit side of the radiation Neon embedded.
  • the gas can be pumped off particularly easily from a pumping device located outside the electrode gap through the opening of the through the exit side of the radiation facing electrode 1.
  • FIG.1 A drawing taken from WO 99/29145, which represents the prior art.
  • Fig.2 Schematic representation of the device according to the invention
  • FIG 3 shows a schematic representation of an embodiment in which part of the diaphragm consists of a discharge-resistant material.
  • FIG. 4 Schematic representation of an embodiment in which several metal panels are present.
  • 5 shows a schematic representation of an embodiment in which the hollow electrode has a plurality of openings.
  • An electrode 2 shows an embodiment of the electrode system of the device according to the invention.
  • An electrode 2 is designed as a hollow electrode 8 having a cavity and is used as a cathode.
  • the other electrode 1 functions as an anode. The decoupling of the gas-filled inside
  • the anode opening 5 widens in the coupling-out direction.
  • a diaphragm 6 is arranged between the electrodes 1, 2 and has a continuous opening 7 on the axis of symmetry 4 defined by the anode opening 5.
  • the hollow cathode has an opening 9 to the electrode interspace 3, which is also located on the axis of symmetry 4.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the device according to the invention, in which a plurality of metal screens 6, 6 ', 6 "are arranged between the electrodes 1, 2, each spaced apart by insulators 11.
  • FIG. 5 shows a further embodiment, in which the Cathode 2 has three openings 9,9 ', 9 ".
  • the central opening 9 lying on the axis of symmetry is designed as a blind hole.
  • the two other openings 9 ′, 9 ′′ are continuous openings between the cavity 8 of the cathode 2 and the electrode interspace 3.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

A gas discharge source, in particular, for generating extreme ultraviolet and/or soft X-radiation, has a gas-filled intermediate electrode space located between two electrodes, devices for the admission and evacuation of gas, and one electrode that has an opening that defines an axis of symmetry and is provided for the discharge of radiation. A diaphragm exhibits at least one opening on the axis of symmetry and operates as a differential pump stage, between the two electrodes.

Description

Vorrichtung zur Erzeugung von EUN- und weicher RöntgenstrahlungDevice for generating EUN and soft X-rays
Die Erfindung betrifft eine Gasentladungsquelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bevorzugte Anwendungsgebiete sind solche, die Extrem-Ul raviolett- und/oder weiche Röntgenstrahlung im Wellenlängenbereich von ca. 1 nm bis 20 nm benötigen, wie insbesondere die Halbleiter-Lithographie.The invention relates to a gas discharge source according to the preamble of claim 1. Preferred fields of application are those which require extreme ultraviolet and / or soft X-rays in the wavelength range from approximately 1 nm to 20 nm, in particular semiconductor lithography.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung offenbart die WO 99/29145. Die daraus entnommene Fig.1 zeigt eine Elektrodenanordnung, bei der sich zwischen zwei Elektroden ein gasgefüllter Elektrodenzwischenraum befindet. Die beiden Elektroden weisen je eine Öffnung auf, durch welche eine Symmetrieachse defimert wird. Die Vorrichtung arbeitet in einer Umgebung konstanten Gasdrucks. Wenn Hochspannung an die Elektroden angelegt wird, gibt es einen Gasdurchbruch, der vom Druck und dem Elektrodenabstand abhängt. Der Druck des Gases und der Elektrodenabstand sind so gewählt, dass das System auf dem linken Zweig der Paschen-Kurve arbeitet und infolgedessen kein elektrischer Durchbruch zwischen den Elektroden auftritt. DieA device of the generic type is disclosed in WO 99/29145. 1 shows an electrode arrangement in which there is a gas-filled interelectrode space between two electrodes. The two electrodes each have an opening through which an axis of symmetry is defined. The device operates in an environment of constant gas pressure. When high voltage is applied to the electrodes, there is a gas breakdown that depends on the pressure and the electrode spacing. The pressure of the gas and the electrode spacing are chosen so that the system works on the left branch of the Paschen curve and as a result there is no electrical breakdown between the electrodes. The
Gasentladung kann sich nicht zwischen den Elektroden ausbreiten, weil in diesem Fall die mittlere freie Weglänge der Ladungsträger größer ist als der Elektrodenabstand. Die Gasentladung sucht sich stattdessen einen längeren Weg, da nur bei ausreichend großer Entladungsstrecke genügend viele ionisierende Stöße zur Auslösung der Entladung möglich sind. Dieser längere Weg ist durch die Elektrodenöffiiungen vorgebbar, über welche die Symmetrieachse definiert ist. Es bildet sich ein stromführender Plasmakanal axialsymmetrischer Form entsprechend der Elektrodenöffnungen aus. Der sehr hohe Entladungsstrom baut um den Strompfad ein magnetisches Feld auf. Die resultierende Lorentz-Kraft schnürt das Plasma ein, dabei wird das Plasma auf sehr hohe Temperaturen erhitzt, wobei es Strahlung sehr kurzer Wellenlänge, insbesondere im EUV- und weichen Röntgenwellenlängenbereich, abgibt. Die Auskopplung der Strahlung erfolgt in axialer Richtung entlang der Symmetrieachse durch die Öffnung einer der Elektroden. Für die Anwendung in der EUV-Lithographie sollten die Plasmen eine axiale Ausdehnung zwischen 1 bis 2 mm und einen Durchmesser von ebenfalls 1 bis 2 mm aufweisen und unter einem Beobachtungswinkel von 45 bis 60 Grad optisch zugänglich sein. Allgemein bekannt ist, dass solche Plasmen für diese Anwendung optimal erzeugt werden in elektrischen Entladungen mit Pulsenergien im Bereich einiger Joule , einer Strompulsdauer um 100 ns und Stromamplituden zwischen 10 und 30 kA. Der optimale Neutralgasdruck liegt typischerweise im Bereich einiger Pa bis einigen 10 Pa. Der Startradius für die Kompression des Plasmas, welcher im wesentlichen durch die Öffnungen im Elektrodensystem bestimmt wird, liegt im Bereich einiger mm. Der Abstand zwischen den Elektroden liegt zwischen 3 und 10 mm. Die WO 01/01736 AI offenbart eine gattungsgemäße Vorrichtung, bei der als Mittel zur Erhöhung der Konversionseffizienz zusätzlich eine Hilfselektrode zwischen den Hauptelektroden vorhanden ist, welche eine Öffnung auf der Symmetrieachse aufweist. Die DE 101 34 033 AI offenbart eine gattungsgemäße Vorrichtung, bei der der Gasdruck der Gasfüllung nahe einer als Kathode ausgebildeten Elektrode höher ist als in einem davon entfernten Bereich des Entladungsgefäßes. Die im Stand der Technik beschriebenen Vorrichtungen sind jedoch nicht in der Lage, die für viele Anwendungen, insbesondere für die Halbleiterlithographie, notwendigen hohen Leistungen bereitzustellen. Es sind somit Verbesserungen nötig, um eine möglichst hohe Strahlungsintensität zu erzielen. Zu beachten ist allerdings auch, dass der Stromtransport über die Kathode für die notwendigen hohen Stromamplituden und Stromdichten zwangsläufig mit Verdampfung von Kathodenmaterial verbunden ist. Eine derartige Elektrodenerosion führt zu einer geometrischen Veränderung der Kathode, welche sich letztlich negativ auf die Emissionseigenschaften des Plasmas auswirkt. Dies ist um so schneller der Fall, je näher das Pinchplasma zur Kathodenfläche orientiert ist. Für die Nutzbarkeit derartiger Vorrichtungen ist aber eine hinreichend hohe Lebensdauer unabdingbar. Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Strahlungsemittierenden Plasmas bereitzustellen, mit der eine hohe Strahlungsintensität im Wellenlängenbereich zwischen λ = 1 bis 20 nm, also im EUV- Bereich und im weichen Röntgenwellenlängenbereich, erzielt und möglichst effektiv ausgekoppelt werden kann und welche eine möglichst hohe Lebensdauer aufweist. Die Lösung dieses technischen Problems erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen werden durch die abhängigen Ansprüche angegeben. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das oben genannte technische Problem gelöst wird durch eine Gasentladungsquelle, insbesondere zur Erzeugung von Extrem-Ultraviolett- und/oder weicher Röntgenstrahlung, bei der sich zwischen zwei Elektroden 1,2 ein gasgefüllter Elektrodenzwischenraum 3 befindet, bei der Vorrichtungen zum Einlassen und Abpumpen von Gas vorhanden sind, bei der eine Elektrode 1 eine eine Symmetrieachse 4 definierende und für den Austritt von Strahlung vorgesehene Öffnung 5 aufweist und bei der zwischen den beiden Elektroden 1,2 eine zumindest eine Öffnung 7 auf der Symmetrieachse 4 aufweisende und als differentielle Pumpstufe wirkende Blende 6 vorhanden ist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass man durch das Einbringen einer eine Öffnung 7 auf der Symmetrieachse 4 aufweisende Blende 6 und durch die Benutzung dieser Blende als diffentielle Pumpstufe auf einfache Weise bestimmte gewünschte Druckverhältnisse im Elektrodenzwischenraum 3 einstellen kann. Neben den daraus resultierenden Vorteilen ist durch den Einbau einer derartigen Blende 6 im Elektrodenzwischenraum 3 eine größere Fläche vorhanden, über die Wärme abgeführt werden kann. Auf diese Weise lässt sich die thermische Belastung der Elektroden 1,2 verringern, ihre Lebensdauer damit erhöhen und die in das System einkoppelbare mittlere Leistung bzw. Pulsenergie und damit auch die erzielbare Strahlungsleistung steigern. Der Elektrodenzwischenraum 3 soll den gesamten Raum zwischen den beiden Elektroden 1,2 bezeichnen. Er wird durch die Blende 6 in zwei Teilbereiche unterteilt, die jeweils begrenzt werden durch eine der Elektroden (inklusive ihrer Öffnung) und die Blende (inklusive ihrer Öffnung). Es besteht insbesondere die Möglichkeit, für den im von der Blende 6 und der von der Austrittsseite der Strahlung abgewandten Elektrode 2 begrenzten Teilbereich des gasgefüllten Elektrodenzwischenraums 3 einen größeren Gasdruck vorzusehen als im von der Blende 6 und der der Austrittsseite der Strahlung zugewandten Elektrode 2 begrenzten Teilbereich des gasgefüllten Elekrodenzwischemaums 3. Diese Maßnahme bewirkt, dass die Kompression bzw. die Einkopplung der Energie in das stromdurchflossene Plasma und damit verbunden die Lokalisierung des Bereichs hoher Impedanz an der gewünschten Stelle nahe der der Austrittsseite der Strahlung zugewandten Elektrode 1 erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass eine optimale Nutzbarkeit der Strahlung unter dem Aspekt der Zugänglichkeit unter großen Beobachtungswinkeln gegeben ist. Der Stromtransport von der Kathode zu dieser Stelle erfolgt dabei in einem diffusen niederimpedanten Plasma. Dies führt im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem ein insgesamt kürzerer Plasmakanal entsteht, kaum zu Verlusten. Auch deswegen ist eine Steigerung der Strahlungsleistung erzielbar. Der Gasdruck im Elektrodenzwischenraum 3 und der Abstand zwischen den beiden Elektroden werden so gewählt, dass die Zündung des Plasmas auf dem linken Ast der Paschenkurve erfolgt, d.h. die Ionisationsprozesse starten entlang der langen elektrischen Feldlinien, welche bevorzugt im Bereich der Öffnungen von Anode und Kathode auftreten. Die Zündung erfolgt somit im Gasvolumen und damit besonders verschleißarm. Außerdem kann bei einem Betrieb auf dem linken Ast der Paschenkurve ohne Schaltelement zwischen Strahlungsgenerator und Spannungsversorgung gearbeitet werden, was eine niederinduktive und damit sehr effektive Energieeinkopplung möglich macht. Es ist möglich, entweder die von der Austrittsseite der Strahlung abgewandte Elektrode 2 oder die der Austrittsseite der Strahlung zugewandte Elektrode 1 als Kathode zu verwenden. Die erste Alternative hat den Vorteil, dass das komprimierte Plasma, welches durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in diesem Fall nahe der Anode 1 entstehen kann, somit vergleichsweise weit von der Kathode 2 entfernt ist. Dadurch kommt es zu einer geringeren Erosion der Kathode. Vor allem aber hängt die Erzeugung des Pinchplasmas auch weniger stark von geometrischen Veränderungen der Kathode ab. Somit kann eine höhere Erosion toleriert werden.Gas discharge cannot spread between the electrodes, because in this case the mean free path of the charge carriers is greater than the distance between the electrodes. Instead, the gas discharge seeks a longer path, since a sufficient number of ionizing impacts are only possible to trigger the discharge if the discharge gap is sufficiently large. This longer path can be specified through the electrode openings, via which the axis of symmetry is defined. A current-carrying plasma channel of axially symmetrical shape is formed corresponding to the electrode openings. The very high discharge current builds up a magnetic field around the current path. The resulting Lorentz force constricts the plasma, the plasma being heated to very high temperatures, whereby it emits radiation of a very short wavelength, in particular in the EUV and soft X-ray wavelength range. The decoupling of the Radiation occurs in the axial direction along the axis of symmetry through the opening of one of the electrodes. For use in EUV lithography, the plasmas should have an axial extent between 1 to 2 mm and a diameter of likewise 1 to 2 mm and should be optically accessible at an observation angle of 45 to 60 degrees. It is generally known that such plasmas are optimally generated for this application in electrical discharges with pulse energies in the range of a few joules, a current pulse duration around 100 ns and current amplitudes between 10 and 30 kA. The optimal neutral gas pressure is typically in the range of a few Pa to a few 10 Pa. The starting radius for the compression of the plasma, which is essentially determined by the openings in the electrode system, is in the range of a few mm. The distance between the electrodes is between 3 and 10 mm. WO 01/01736 AI discloses a generic device in which an auxiliary electrode is additionally provided between the main electrodes as a means of increasing the conversion efficiency and has an opening on the axis of symmetry. DE 101 34 033 AI discloses a generic device in which the gas pressure of the gas filling near an electrode designed as a cathode is higher than in a region of the discharge vessel distant therefrom. However, the devices described in the prior art are unable to provide the high powers required for many applications, in particular for semiconductor lithography. Improvements are therefore necessary in order to achieve the highest possible radiation intensity. However, it should also be noted that the transport of electricity via the cathode is inevitably associated with evaporation of cathode material for the high current amplitudes and current densities required. Such electrode erosion leads to a geometric change in the cathode, which ultimately has a negative effect on the emission properties of the plasma. The closer the pinch plasma is oriented to the cathode surface, the faster this is the case. However, a sufficiently long service life is essential for the usability of such devices. The invention is therefore based on the object of a device for To provide generation of a radiation-emitting plasma with which a high radiation intensity in the wavelength range between λ = 1 to 20 nm, i.e. in the EUV range and in the soft X-ray wavelength range, can be achieved and coupled out as effectively as possible and which has the longest possible service life. This technical problem is solved by the features of independent claim 1. Advantageous refinements and developments are specified by the dependent claims. According to the invention, it was recognized that the technical problem mentioned above is solved by a gas discharge source, in particular for generating extreme ultraviolet and / or soft X-rays, in which there is a gas-filled electrode interspace 3 between two electrodes 1, 2 in the devices for admission and pumping off gas are present in which an electrode 1 has an opening 5 defining an axis of symmetry 4 and intended for the exit of radiation and in which between the two electrodes 1, 2 there is at least one opening 7 on the axis of symmetry 4 and as differential Pump stage acting aperture 6 is present. The invention is based on the knowledge that by introducing an aperture 6 having an opening 7 on the axis of symmetry 4 and by using this aperture as a differential pumping stage, certain desired pressure conditions in the electrode interspace 3 can be set in a simple manner. In addition to the resulting advantages, the installation of such an aperture 6 in the electrode interspace 3 provides a larger area through which heat can be dissipated. In this way, the thermal load on the electrodes 1, 2 can be reduced, their lifespan can thus be increased and the mean power or pulse energy that can be coupled into the system and thus also the radiation power that can be achieved can be increased. The electrode gap 3 is intended to denote the entire space between the two electrodes 1, 2. It is divided into two sub-areas by the screen 6, which are each delimited by one of the electrodes (including their opening) and the screen (including their opening). In particular, there is the possibility for the electrode 2 which is limited by the diaphragm 6 and the electrode 2 facing away from the exit side of the radiation To provide a greater gas pressure in the partial area of the gas-filled electrode interspace 3 than in the partial area of the gas-filled intermediate electrode space 3 delimited by the diaphragm 6 and the electrode 2 facing the exit side of the radiation connected the localization of the high impedance region takes place at the desired location near the electrode 1 facing the exit side of the radiation. This has the advantage that the radiation can be used optimally from the point of view of accessibility under large observation angles. The current is transported from the cathode to this point in a diffuse low-impedance plasma. In comparison to the prior art, in which an overall shorter plasma channel is created, this hardly leads to any losses. For this reason too, an increase in radiation power can be achieved. The gas pressure in the electrode gap 3 and the distance between the two electrodes are selected such that the plasma is ignited on the left branch of the Paschen curve, ie the ionization processes start along the long electrical field lines, which preferably occur in the area of the openings of the anode and cathode , The ignition therefore takes place in the gas volume and is therefore particularly low in wear. In addition, when operating on the left branch of the Paschen curve, it is possible to work without a switching element between the radiation generator and the voltage supply, which enables a low-inductance and therefore very effective energy coupling. It is possible to use either the electrode 2 facing away from the exit side of the radiation or the electrode 1 facing the exit side of the radiation as the cathode. The first alternative has the advantage that the compressed plasma, which can be generated in this case near the anode 1 by the device according to the invention, is thus comparatively far from the cathode 2. This leads to less erosion of the cathode. Above all, the generation of the pinch plasma is less dependent on geometric changes in the cathode. Thus higher erosion can be tolerated.
Insgesamt führt dies zu einer deutlich längeren Lebensdauer des Elektrodensystems und bietet die Möglichkeit, eine höhere elektrische Leistung einzukoppeln und somit eine höhere Strahlungsleistung zu erzielen. Auch die thermische Belastung der der Austrittsseite der Strahlung zugewandten Elektrode 1, also z.B. der Anode, hält sich in Grenzen, da die Blende 6 in der Lage ist, einen beträchtlichen Teil der Energie abzuführen. Deswegen muss aufgrund des Vorhandenseins der Blende 6 nur der Anteil der Energie betrachtet werden, der in den Bereich des Pinchplasmas, der kurzwellige Strahlung emittiert, eingekoppelt wird. Da dieser Anteil nur ein Fünftel bis ein Viertel der Gesamtenergie beträgt, lässt sich damit die einkoppelbare Leistung und auch die Pulsenergie entsprechend um einen Faktor 4 bis 5 steigern. Besonders vorteilhaft ist es, die von der Austrittsseite der Strahlung abgewandte Elektrode 2 als einen Hohlraum 8 aufweisende Hohlelektrode, insbesondere als Hohlkathode, auszugestalten. Darin findet in einer ersten Phase der Entladung eine Vorionisation des Gases statt gefolgt von der Ausbildung eines dichten Hohlkathodenplasmas. Ein solches eignet sich besonders gut, die notwendigen Ladungsträger (Elektronen) zum Aufbau eines niederohmigen Kanals imOverall, this leads to a significantly longer service life of the electrode system and offers the possibility of coupling in a higher electrical power and thus one to achieve higher radiation power. The thermal load on the electrode 1 facing the exit side of the radiation, that is to say for example the anode, is also limited, since the diaphragm 6 is able to dissipate a considerable part of the energy. Therefore, due to the presence of the aperture 6, only the portion of the energy that has to be coupled into the area of the pinch plasma that emits short-wave radiation has to be considered. Since this share is only a fifth to a quarter of the total energy, the power that can be coupled in and also the pulse energy can be increased accordingly by a factor of 4 to 5. It is particularly advantageous to design the electrode 2 facing away from the exit side of the radiation as a hollow electrode having a cavity 8, in particular as a hollow cathode. In a first phase of the discharge, the gas is pre-ionized, followed by the formation of a dense hollow cathode plasma. Such is particularly well suited to the necessary charge carriers (electrons) to build up a low-resistance channel in the
Elektrodenzwischenraum 3 bereitzustellen. Die Hohlelektrode 2 kann eine oder mehrere Öffnungen 9 zum Elektrodenzwischenraum 3 aufweisen. Da durch letztere Alternative der Gesamtstrom auf mehrere Elektrodenöffnungen 9 verteilt wird, kann die lokale Belastung der Elektrode 2 auf diese Weise verringert und damit die Lebensdauer des Elektrodensystems bzw. die einkoppelbare elektrische Leistung erhöht werden. Im Hohlraum 8 der als Hohlkathode ausgebildeten Elektrode 2 können zusätzlich Triggervorrichtungen vorhanden sein. Auf diese Weise lässt sich die Zündung der Entladung präzise nach Bedarf auslösen. Dies ist besonders bei einer Hohlkathode mit mehreren Öffnungen vorteilhaft. Die Triggervorrichtung kann z.B. als Hilfselektrode in der Hohlkathode ausgestaltet sein, mit der die Entladung dadurch ausgelöst werden kann, dass die Hilfselektrode von einem gegenüber der Kathode positiven Potential auf ein niedrigeres Potential, z.B. Kathodenpotential geschaltet wird. Weitere Möglichkeiten zur Triggerung bestehen in der Injektion oder Erzeugung von Ladungsträgern in der Hohlkathode über einen Glimmentladungstrigger, einen hochdielektrischen Trigger oder dem Auslösen von Photoelektronen oder Metalldampf über Licht- oder Laserpulse. Es ist günstig, die Blende 6 so auszugestalten, dass sie zum Stromtransport höchstens in geringem Maße beiträgt. Der gesamte oder zumindest der wesentliche Anteil des Stromtransportes wird stattdessen weitgehend nur über den Plasmakanal von der Kathode zur Anode übertragen. Auf diese Weise kann der Strom möglichst vollständig und effektiv für die Erzeugung des Pinchplasmas genutzt werden. Außerdem lässt sich die Erzeugung von Kathodenflecken an der Blende und die dabei dort auftretende Erosion somit weitgehend vermeiden. Für die Herstellung der Blende 6 ist es von Vorteil, wenn die Blende 6 oder zumindest ein Teil der Blende 6 aus einem gut mechanisch bearbeitbaren Material besteht. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das Material mindestens eines Teils der Blende 6 eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Dadurch wird eine effektive Kühlung bzw. Wärmeabführung ermöglicht. Als Material für mindestens einen Teil der Blende 6 lässt sich zum Beispiel Keramik, insbesondere Aluminiumoxid oder Lanthanhexaborid, verwenden. Für den nahe der Öffnung 7 liegende Teil der Blende 6, für den aufgrund der Nähe zum Plasmakanal die Gefahr der Erosion der Blende 6 am größten ist, ist es günstig, diesen Teil aus einem besonders entladungsfesten Material, insbesondere zum Beispiel aus Molybdän, Wolfram, Titannitrid oder Lanthanhexaborid, auszubilden. Dadurch wird das Auftreten von Erosion an der Blende 6 stark eingeschränkt und damit die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht. Möglich ist auch die Einbringung mehrerer, jeweils eine Öffnung 7 auf der Symmetrieachse 4 aufweisender Blenden in den Elektrodenzwischenraum 3. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind diese als voneinander durch Isolatoren 11 beabstandete metallene Blenden 6,6',6" ausgestaltet. Auf diese Weise wird das mehrstufige Zünden von Kathodenflecken und damit der Stromtransport effektiv unterdrückt. Dies liefert den Vorteil wie bei Verwendung eines reinen Isolators. Zusätzlich wird durch den Einbau von Metall ein gewünscht niederinduktiver Aufbau des Elektrodensystems im Vergleich zu einer reinen Keramikplatte möglich. Ferner spielen Ablagerungen von Metalldampf auf der Blende, die z.B. bei einer Keramikblende zu Problemen führen könnten, nahezu keine Rolle. Die Dicke der Blende 6 kann in einem Bereich zwischen ca. 1 bis 20 mm liegen. Unter dem Aspekt der Kühlung sind möglichst dicke Blenden vorzusehen. Der Durchmesser der Blende 6 sollte ungefähr zwischen 4 und 20 mm liegen. Es ist möglich, Gaseinlässe 12 derart anzuordnen, dass ihre Öffnungen zum von der Blende 6 und von der von der Austrittsseite der Strahlung abgewandten Elektrode 2 begrenzten Teilbereich des gasgefüllten Elektrodenzwischenraums 3 weisen. Damit lässt sich der Gasdruck in diesem Teilbereich gezielt einstellen. In Zusammenwirken mit der Blende 6 kann dort insbesondere ein höherer Gasdruck vorgesehen werden als im von der Blende 6 und der der Austrittsseite der Strahlung zugewandten Elektrode 1 begrenzten Teilbereich des Elektrodenzwischenraums 3 bzw. es kann ein bestimmter gewünschter Druckunterschied eingestellt werden. Außerdem können Gaseinlässe 12' vorhanden sein, die Öffnungen zum von der Blende 6 und von der der Austrittsseite der Strahlung zugewandten Elektrode 2 begrenzten Teilbereich des gasgefüllten Elektrodenzwischenraums 3 haben. Mit dem Einbau von Gaseinlässen 12,12' in beiden Teilbereichen des Elektrodenzwischenraums 3 hat man einen besonders großen Spielraum bei der Regelung der Gasdruckverteilung im Elektrodenzwischenraum 3. Außerdem ist dadurch in Verbindung mit dem Vorhandensein der Blende 6 die Möglichkeit gegeben, eine inhomogene Verteilung der Gaszusammensetzung innerhalb des Elektrodenzwischenraums 3 zu generieren. Insbesondere wird in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung in den von der Blende 6 und von der von der Austrittsseite der Strahlung abgewandten Elektrode 2 begrenzten Teilbereich desTo provide electrode gap 3. The hollow electrode 2 can have one or more openings 9 to the electrode interspace 3. Since the latter alternative distributes the total current to a plurality of electrode openings 9, the local load on the electrode 2 can be reduced in this way and the service life of the electrode system or the electrical power that can be coupled in can be increased. Trigger devices may additionally be present in the cavity 8 of the electrode 2 designed as a hollow cathode. In this way, the ignition of the discharge can be triggered precisely as required. This is particularly advantageous in the case of a hollow cathode with several openings. The trigger device can be configured, for example, as an auxiliary electrode in the hollow cathode, with which the discharge can be triggered by switching the auxiliary electrode from a potential which is positive with respect to the cathode to a lower potential, for example cathode potential. Further possibilities for triggering are the injection or generation of charge carriers in the hollow cathode via a glow discharge trigger, a high-dielectric trigger or the triggering of photoelectrons or metal vapor via light or laser pulses. It is expedient to design the diaphragm 6 in such a way that it contributes at most to a small extent to the transport of electricity. Instead, all or at least the major part of the current transport is largely transmitted only from the cathode to the anode via the plasma channel. In this way, the current can be used as completely and effectively as possible for the generation of the pinch plasma. In addition, the generation of cathode spots on the screen and the erosion occurring there can be largely avoided. For the manufacture of the diaphragm 6, it is advantageous if the diaphragm 6 or at least part of the diaphragm 6 consists of a material that can be machined well. It is also advantageous if the material of at least part of the screen 6 has a high thermal conductivity. This enables effective cooling or heat dissipation. For example, ceramic, in particular aluminum oxide or lanthanum hexaboride, can be used as the material for at least part of the diaphragm 6. For the part of the screen 6 near the opening 7, for which the risk of erosion of the screen 6 is greatest due to the proximity to the plasma channel, it is advantageous to make this part from a particularly discharge-resistant material, in particular, for example, from molybdenum, tungsten, Titanium nitride or lanthanum hexaboride. As a result, the occurrence of erosion on the diaphragm 6 is greatly restricted and the service life of the device is increased. It is also possible to introduce a plurality of screens, each having an opening 7 on the axis of symmetry 4, into the electrode interspace 3. In a particularly advantageous embodiment, these are designed as metal screens 6, 6 ', 6 "spaced apart from one another by insulators the multi-stage ignition of cathode spots and thus the current transport is effectively suppressed. This provides the advantage as when using a pure insulator. In addition, the installation of metal enables a desired low-inductance structure of the electrode system in comparison to a pure ceramic plate. Furthermore, deposits of metal vapor build up the thickness of the screen 6 can be in a range between approximately 1 to 20 mm. Considering the cooling aspect, the thickest possible screens should be provided The diameter of the aperture 6 should be approximately between 4 and 20 mm. It is possible to arrange gas inlets 12 in such a way that their openings point to the partial region of the gas-filled electrode interspace 3 which is delimited by the diaphragm 6 and by the electrode 2 facing away from the exit side of the radiation. This allows the gas pressure to be set specifically in this area. In cooperation with the orifice 6, in particular a higher gas pressure can be provided there than in the partial area of the electrode space 3 delimited by the orifice 6 and the electrode 1 facing the exit side of the radiation, or a certain desired pressure difference can be set. In addition, there may be gas inlets 12 ′ which have openings to the partial area of the gas-filled electrode interspace 3 delimited by the diaphragm 6 and by the electrode 2 facing the exit side of the radiation. With the installation of gas inlets 12, 12 'in both partial areas of the electrode space 3, there is a particularly large scope for regulating the gas pressure distribution in the electrode space 3. In addition, the possibility of an inhomogeneous distribution of the gas composition is given in connection with the presence of the orifice 6 to generate within the electrode gap 3. In particular, in an advantageous embodiment of the invention, the partial area of the area delimited by the diaphragm 6 and by the electrode 2 facing away from the exit side of the radiation
Elektrodenzwischenraums 3 mittels der dort vorhandenen Gaseinlässe 12 zusätzlich ein Füllgas eingebracht, welches im Vergleich zum Arbeitsgas bei den verwendeten gepulsten Strömen sehr geringe Strahlungsverluste aufweist, wie z.B. Helium oder Wasserstoff. Auf diese Weise wird die Impedanz des Plasmas dort im Vergleich zu dem EUV emittierenden Bereich gering gehalten und die Energieeinkopplung effektiver. In den von der Blende 6 und von der der Austrittsseite der Strahlung zugewandten Elektrode 1 begrenzten Teilbereich des Elektrodenzwischenraums 3 wird mittels der dort vorhandenen Gaseinlässe 12' das für die Erzeugung des Pinchplasma und die resultierende Aussendung von EUV-Strahlung vorgesehene Arbeitsgas, wie etwa Xenon oder Neon eingelassen. Das Abpumpen des Gases kann besonders einfach von einer außerhalb des Elektrodenzwischenraums gelegenen Abpumpvorrichtung durch die Öffnung der der Austrittsseite der Strahlung zugewandten Elektrode 1 hindurch erfolgen. Möglich ist es aber auch, eine Abpumpvorrichtung direkt im Elektrodenzwischenraum 3, insbesondere im von der Blende 6 und von der der Austrittsseite der Strahlung zugewandten Elektrode 1 begrenzten Teilbereich des Elektrodenzwischenraums 3, vorzusehen. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn in den beiden Teilbereichen des Elektrodenzwischenraums 3 wie oben beschrieben unterschiedliche Gaszusammensetzungen vorliegen, weil dann beim Abpumpen eine vergleichsweise niedrige Vermischung der beiden Gasgemische realisiert werden kann. Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:Electrode gap 3 additionally introduced a filling gas by means of the gas inlets 12 present there, which, compared to the working gas, has very low radiation losses, such as helium or hydrogen, for the pulsed currents used. In this way, the impedance of the plasma is kept low in comparison to the EUV-emitting area and the energy coupling is more effective. The working gas intended for the generation of the pinch plasma and the resulting emission of EUV radiation, such as xenon or, for example, is provided in the partial area of the electrode interspace 3 delimited by the diaphragm 6 and by the electrode 1 facing the exit side of the radiation Neon embedded. The gas can be pumped off particularly easily from a pumping device located outside the electrode gap through the opening of the through the exit side of the radiation facing electrode 1. However, it is also possible to provide a pump-out device directly in the electrode interspace 3, in particular in the partial area of the electrode interspace 3 delimited by the diaphragm 6 and by the electrode 1 facing the exit side of the radiation. This is particularly advantageous if, as described above, different gas compositions are present in the two partial areas of the electrode interspace 3, because a comparatively low mixing of the two gas mixtures can then be achieved during pumping. The invention is described below by way of example without limitation of the general inventive concept using exemplary embodiments with reference to the drawings. Show it:
Fig.1 Eine aus der WO 99/29145 entnommene Zeichnung, die den Stand der Technik wiedergibt. Fig.2 Schematische Darstellung der erfindungsgemäßen VorrichtungFig.1 A drawing taken from WO 99/29145, which represents the prior art. Fig.2 Schematic representation of the device according to the invention
Fig.3 Schematische Darstellung einer Ausführungsform, bei der ein Teil der Blende aus einem entladungsfesten Material besteht.3 shows a schematic representation of an embodiment in which part of the diaphragm consists of a discharge-resistant material.
Fig.4 Schematische Darstellung einer Ausf hrungsform, bei der mehrere metallene Blenden vorhanden sind. Fig.5 Schematische Darstellung einer Ausführungsform, bei der die Hohlelektrode mehrere Öffnungen aufweist.Fig. 4 Schematic representation of an embodiment in which several metal panels are present. 5 shows a schematic representation of an embodiment in which the hollow electrode has a plurality of openings.
Fig.2 zeigt eine Ausführungsform des Elektrodensystems der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei ist eine Elektrode 2 als einen Hohlraum 8 aufweisende Hohlelektrode ausgestaltet und wird als Kathode verwendet. Die andere Elektrode 1 fungiert als Anode. Die Auskopplung der vom innerhalb des gasgefüllten2 shows an embodiment of the electrode system of the device according to the invention. An electrode 2 is designed as a hollow electrode 8 having a cavity and is used as a cathode. The other electrode 1 functions as an anode. The decoupling of the gas-filled inside
Elektrodenzwischenraums 3 erzeugten Pinchplasmas 13 ausgehenden Strahlung erfolgt durch die Öffnung 5 der Anode 1. Um einen möglichst hohen Anteil der ausgesendeten Strahlung nutzbar machen zu können, verbreitert sich die Anodenöffnung 5 in Auskoppelrichtung. Zwischen den Elektroden 1,2 ist eine Blende 6 angeordnet, welche auf der durch die Anodenöffhung 5 definierte Symmetrieachse 4 eine durchgehende Öffnung 7 aufweist. Die Hohlkathode weist in dieser Ausführung eine Öffnung 9 zum Elektrodenzwischenraum 3 auf, diese befindet sich genauso auf der Symmetrieachse 4. Es sind Gaseinlässe 12 vorhanden mit Öffnungen zum von der Blende 6 und von der Kathode 2 begrenzten Teilbereich des gasgefüllten Zwischenraums 3. Die Zuleitungen dieser Gaseinlässe verlaufen in dieser Ausführung durch den Körper der Hohlkathode hindurch. Weitere Gaseinlässe 12' sind vorhanden sind mit Öffnungen zum von der Blende 6 und von der Anode 2 begrenzten Teilbereich des gasgefüllten Elektrodenzwischenraums 3. Fig.3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Blende 6 in einem Bereich 10 nahe ihrer Öffnung 7 aus einem entladungsfesten Material, zum Beispiel aus Molybdän, Wolfram, Titannitrid oder Lanthanhexaborid besteht. Der übrige Teil der Blende 6 besteht aus einem gut mechanisch bearbeitbaren Material und/oder einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit. In Fig.4 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei der mehrere metallene Blenden 6,6',6" zwischen den Elektroden 1 ,2 angeordnet sind, jeweils beabstandet durch Isolatoren 11. Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Kathode 2 drei Öffnungen 9,9',9" aufweist. Die zentrale auf der Symmetrieachse liegende Öffnung 9 ist dabei als Sackloch ausgebildet. Die beiden anderen Öffnungen 9 ',9" sind durchgehende Öffnungen zwischen dem Hohlraum 8 der Kathode 2 und dem Elektrodenzwischenraum 3. BezugszeichenlisteElectrode gap 3 generated pinch plasma 13 outgoing radiation through the opening 5 of the anode 1. In order to be able to make use of the highest possible proportion of the emitted radiation, the anode opening 5 widens in the coupling-out direction. A diaphragm 6 is arranged between the electrodes 1, 2 and has a continuous opening 7 on the axis of symmetry 4 defined by the anode opening 5. In this embodiment, the hollow cathode has an opening 9 to the electrode interspace 3, which is also located on the axis of symmetry 4. There are gas inlets 12 with openings to the partial area of the gas-filled interspace 3 delimited by the screen 6 and the cathode 2 In this version, gas inlets run through the body of the hollow cathode. Further gas inlets 12 ′ are provided with openings to the partial area of the gas-filled electrode interspace 3 delimited by the screen 6 and the anode 2. FIG a discharge-resistant material, for example made of molybdenum, tungsten, titanium nitride or lanthanum hexaboride. The remaining part of the panel 6 consists of a material that can be machined well and / or a material with high thermal conductivity. 4 shows an embodiment of the device according to the invention, in which a plurality of metal screens 6, 6 ', 6 "are arranged between the electrodes 1, 2, each spaced apart by insulators 11. FIG. 5 shows a further embodiment, in which the Cathode 2 has three openings 9,9 ', 9 ". The central opening 9 lying on the axis of symmetry is designed as a blind hole. The two other openings 9 ′, 9 ″ are continuous openings between the cavity 8 of the cathode 2 and the electrode interspace 3. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 der Austrittsseite der Strahlung zugewandte Elektrode1 electrode facing the exit side of the radiation
2 von der Austrittsseite der Strahlung abgewandte Elektrode 3 (Gasgefüllter) Elektrodenzwischenraum2 electrode facing away from the exit side of the radiation 3 (gas-filled) electrode gap
4 Symmetrieachse4 axis of symmetry
5 Öffnung der der Austrittsseite der Strahlung zugewandten Elektrode (1)5 opening of the electrode facing the exit side of the radiation (1)
6 Blende6 aperture
7 Öffnung der Blende 8 Hohlraum der Hohlelektrode (2)7 opening of the panel 8 cavity of the hollow electrode (2)
9,9',9' ' Öffnung der von der Austrittsseite der Strahlung abgewandten Elektrode9.9 ', 9' 'opening of the electrode facing away from the exit side of the radiation
10 Aus entladungsfestem Material bestehender Teilbereich der Blende10 Part of the panel made of discharge-resistant material
11 Isolator 12,12' Gaseinlässe 13 Pinchplasma 11 isolator 12, 12 'gas inlets 13 pinch plasma

Claims

PATENTANSPRÜCHE: CLAIMS:
1. Gasentladungsquelle, insbesondere zur Erzeugung von Extrem- Ultraviolett- und/oder weicher Röntgenstrahlung, bei der sich zwischen zwei Elektroden (1,2) ein gasgefüllter Elektrodenzwischenraum (3) befindet, bei der Vorrichtungen zum Einlassen und Abpumpen von Gas vorhanden sind und bei der eine Elektrode (1) eine eine Symmetrieachse (4) definierende und für den Austritt von Strahlung vorgesehene Öffnung (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Elektroden (1,2) eine zumindest eine Öffnung (7) auf der Symmetrieachse (4) aufweisende und als differentielle Pumpstufe wirkende Blende (6) vorhanden ist.1. Gas discharge source, in particular for generating extreme ultraviolet and / or soft X-rays, in which there is a gas-filled electrode gap (3) between two electrodes (1, 2), in which devices for introducing and pumping gas are present and at one electrode (1) has an opening (5) defining an axis of symmetry (4) and intended for the exit of radiation, characterized in that between the two electrodes (1, 2) there is at least one opening (7) on the axis of symmetry ( 4) has an aperture and acts as a differential pump stage.
2. Gasentladungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdruck im von der Blende (6) und der von der Austrittsseite der Strahlung abgewandten Elektrode (2) begrenzten Teilbereich des gasgefüllten2. Gas discharge source according to claim 1, characterized in that the gas pressure in the region of the gas-filled from the diaphragm (6) and the electrode (2) facing away from the exit side of the radiation is limited
Elektrodenzwischenraums (3) größer ist als im von der Blende (6) und der zur Austrittsseite der Strahlung zugewandten Elektrode (1) begrenzten Teilbereich des gasgefüllten Elektrodenzwischenraums (3).Electrode gap (3) is larger than in the partial area of the gas-filled electrode gap (3) delimited by the diaphragm (6) and the electrode (1) facing the exit side of the radiation.
3. Gasentladungsquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (6) so ausgestaltet ist, dass sie zum Stromtransport höchstens in geringem Maße beiträgt. 3. Gas discharge source according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm (6) is designed such that it contributes at most to a small extent to the electricity transport.
4. Gasentladungsquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Blende (6) aus einem gut mechanisch bearbeitbaren Material und/oder einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht.4. Gas discharge source according to one of the preceding claims, characterized in that at least part of the diaphragm (6) consists of a material that can be machined well and / or a material with high thermal conductivity.
5. Gasentladungsquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Blende (6) aus Keramik besteht.5. Gas discharge source according to one of the preceding claims, characterized in that at least part of the diaphragm (6) consists of ceramic.
6. Gasentladungsquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (6) mindestens in einem Bereich (10) nahe ihrer Öffnung (7) aus einem entladungsfesten Material besteht.6. Gas discharge source according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm (6) consists of a discharge-resistant material at least in an area (10) near its opening (7).
7. Gasentladungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere voneinander durch Isolatoren (11) beabstandete metallene Blenden (6,6 ',6") vorhanden sind.7. Gas discharge source according to one of claims 1 to 4, characterized in that a plurality of metal screens (6, 6 ', 6 ") spaced apart from one another by insulators (11) are present.
8. Gasentladungsquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Blende (6) in Richtung der Symmetrieachse (4) eine Ausdehnung zwischen 1 mm und 20 mm hat.8. Gas discharge source according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm (6) in the direction of the axis of symmetry (4) has an extent between 1 mm and 20 mm.
9. Gasentladungsquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (7) der Blende (6) einen Durchmesser zwischen 4 mm und 20 mm hat. 9. Gas discharge source according to one of the preceding claims, characterized in that the opening (7) of the diaphragm (6) has a diameter between 4 mm and 20 mm.
10. Gasentladungsquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gaseinlässe vorhanden sind mit Öffnungen zum von der Blende (6) und von der von der Austrittsseite der Strahlung abgewandten Elektrode (2) begrenzten Teilbereich des gasgefüllten Elektrodenzwischenraums (3).10. Gas discharge source according to one of the preceding claims, characterized in that gas inlets are provided with openings to the portion of the gas-filled electrode interspace (3) delimited by the diaphragm (6) and by the electrode (2) facing away from the exit side of the radiation.
11. Gasentladungsquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gaseinlässe vorhanden sind mit Öffnungen zum von der Blende (6) und von der der Austrittsseite der Strahlung zugewandten Elektrode (2) begrenzten Teilbereich des gasgefüllten Elektrodenzwischenraums (3).11. Gas discharge source according to one of the preceding claims, characterized in that gas inlets are provided with openings to the portion of the gas-filled electrode space (3) delimited by the diaphragm (6) and by the electrode (2) facing the exit side of the radiation.
12. Gasentladungsquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Austrittsseite der Strahlung abgewandte Elektrode (2) einen Hohlraum (8) aufweist, welcher mindestens eine Öffnung (9) zum gasgefüllten Elektrodenzwischenraum (3) aufweist.12. Gas discharge source according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode (2) facing away from the exit side of the radiation has a cavity (8) which has at least one opening (9) for the gas-filled electrode interspace (3).
13. Gasentladungsquelle nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gaseinlass vorhanden ist mit einer Öffnung zum Hohlraum (8) der von der Austrittsseite der Strahlung abgewandten Elektrode (2).13. Gas discharge source according to the preceding claim, characterized in that a gas inlet is provided with an opening to the cavity (8) of the electrode (2) facing away from the exit side of the radiation.
14. Gasentladungsquelle nach den Ansprüchen 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Triggereinrichtung im Hohlraum (8) der von der Austrittsseite der Strahlung abgewandten Elektrode (2) vorhanden ist. 14. Gas discharge source according to claims 12 or 13, characterized in that a trigger device is provided in the cavity (8) of the electrode (2) facing away from the exit side of the radiation.
15. Gasentladungsquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gasmischung im Elektrodenzwischenraum (3) ein für die Gasentladung verwendetes Arbeitsgas und zusätzlich mindestens ein weiteres Füllgas enthalten ist, welches im Vergleich zum Arbeitsgas geringere Strahlungsverluste aufweist.15. Gas discharge source according to one of the preceding claims, characterized in that in the gas mixture in the electrode gap (3) a working gas used for the gas discharge and in addition at least one further filling gas is contained, which has lower radiation losses compared to the working gas.
16. Gasentladungsquelle nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im von der Blende (6) und der zur Austrittsseite der Strahlung zugewandten Elektrode (2) begrenzten Teilbereich des gasgefüllten Elektrodenzwischenraums (3) in der Gasmischung hauptsächlich das Arbeitsgas enthalten ist und im von der Blende (6) und der von der Austrittsseite der Strahlung abgewandten Elektrode (2) begrenzten Teilbereich des gasgefüllten Elektrodenzwischenraums (3) in der Gasmischung hauptsächlich das Füllgas enthalten ist.16. Gas discharge source according to the preceding claim, characterized in that the working gas is contained in the gas mixture in the gas mixture from the diaphragm (6) and the electrode (2) facing the outlet side of the radiation (2) Diaphragm (6) and the subarea of the gas-filled electrode interspace (3) delimited by the electrode (2) facing away from the radiation, the filling gas mainly contains the filling gas.
17. Gasentladungsquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abpumpen des Elektrodenzwischenraums (3) durch die Öffnung (5) der zur Austrittsseite der Strahlung zugewandten Elektrode (2) hindurch erfolgt.17. Gas discharge source according to one of the preceding claims, characterized in that the pumping off of the electrode interspace (3) takes place through the opening (5) of the electrode (2) facing the radiation exit side.
18. Gasentladungsquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Austrittsseite der Strahlung abgewandte Elektrode (2) als Kathode verwendet wird.18. Gas discharge source according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode (2) facing away from the exit side of the radiation is used as the cathode.
19. Gasentladungsquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der beiden Elektroden und der Gasdruck zwischen den Elektroden so gewählt ist, dass die Gasentladung auf dem linken Ast der Paschen-Kurve erfolgt. 19. Gas discharge source according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between the two electrodes and the gas pressure between the electrodes is selected such that the gas discharge takes place on the left branch of the Paschen curve.
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