KR101505827B1 - 특히 ｅｕｖ 방사선용의 가스 방전 소스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 EUV 방사선 및/또는 소프트 X선을 생성하기 위한 가스 방전 소스에 관한 것으로서, 가스 방전 소스는 적어도 2개의 전극 본체(110, 120)를 포함하고, 이들 중 제1 전극 본체(110)는 회전 가능하게 장착된 전극 디스크(100)를 포함한다. 소스는 전극 디스크용의 회전 구동기(130), 전극 디스크(100)의 방사상 외측 표면 상에 타겟 물질(140)의 액체 막을 도포하기 위한 장치, 및 방전 영역(240) 내에서 전극 디스크(100)의 방사상 외측 표면 상에 집속되어 타겟 물질을 증발시키기 위한 레이저를 더 포함한다. 소스는 전극 본체들 사이에 중간 공간(160)이 형성되고, 중간 공간은 방전 영역 내에서의 중간 공간보다 작은 방전 영역(240) 밖에서의 < 5 mm의 감소된 폭을 갖는 것을 특징으로 한다. 소스는 생성된 방사선이 전극들에 의해 가려지지 않고 보다 큰 입체각을 통해 간단한 방식으로 방출되는 것을 가능하게 한다.

Description

특히 ＥＵＶ 방사선용의 가스 방전 소스{GAS DISCHARGE SOURCE, IN PARTICULAR FOR EUV-RADIATION}

본 발명은 특히 극자외선(EUV) 및/또는 소프트 X선을 생성하기 위한 가스 방전 소스에 관한 것으로서, 가스 방전 소스는 적어도 2개의 전극 본체를 포함하고, 이들 중 제1 전극 본체는 회전 가능하게 장착된 전극 디스크를 포함하며, 가스 방전 소스는 전극 디스크용의 회전 구동기, 전극 디스크의 방사상 외측 표면 상에 타겟 물질의 액체 막을 도포하기 위한 장치, 및 방전 영역 내에서 전극 디스크의 방사상 외측 표면 상에 집속되는 레이저 빔을 방출하여, 액체 막으로부터 타겟 물질을 증발시키기 위한 레이저를 더 포함한다.

본 발명에 따른 가스 방전 소스가 그 일부를 구성하는 가스 방전 기반 방사선 소스들의 경우에, 펄스 전류에 의해 전극 시스템 내에 플라즈마가 생성되며, 이 플라즈마는 방전 영역 내의 타겟 물질의 적절한 선택 시에 EUV 방사선 또는 소프트 X선의 소스일 수 있다.

DE 103 42 239A1은 특수한 구조의 전극들, 전류 공급원 및 냉각 시스템을 구비하고, 타겟 물질을 제공하기 위해 특수한 기술을 이용하는 가스 방전 소스를 설명하고 있다. 도 1은 진공 챔버(2) 내에 회전 가능하게 장착된 2개의 디스크 형상의 전극(1)을 보여주는 그러한 방사선 소스의 단면도를 도시한다. 전극들은 이들이 회전을 생성하기 위한 구동기에 각각 접속되는 이들의 회전축들에 대한 자동 회전시에 액체 금속(5), 예를 들어 주석을 포함하는 2개의 저장소(4) 내에 잠기도록 배열된다. 이러한 회전은 전극들(1)의 원주 상의 금속 박막의 형성을 유발한다. 공간 위치에서, 2개의 전극(1)은 매우 작은 틈을 형성하며, 그 영역에서 가스 방전(6)이 점화된다. 이러한 점화는 전극들(1)의 원주면 상에 집속되는 커플드-인(coupled-in) 레이저 펄스(7)를 이용하여 이루어진다. 도면은 파편을 줄이기 위한 장치(8), 전극들(1) 사이의 금속 스크린(9) 및 진공 챔버(2)의 벽에 위치하는 외측 스크린(10)을 더 도시한다. 또한, 전극들 상의 액체 막의 두께를 조정할 수 있는 스크랩퍼들이 도시된다. 커패시터 뱅크(12) 및 적절히 절연된 금속 배스들(baths)로의 전기 리드스루들(leadthroughs)(13)을 통해 전류 공급이 이루어진다.

이러한 가스 방전 소스에서, 가스 방전을 겪는 전극 표면은 계속하여 재생되며, 따라서 이롭게도 전극의 기반 물질은 마모되지 않는다. 또한, 용융된 금속을 통한 전극 디스크들의 회전의 결과로서, 밀접한 열 접촉이 존재하며, 따라서 가스 방전에 의해 가열된 디스크들은 에너지를 용융 금속으로 효율적으로 발산할 수 있다. 결과적으로, 회전 전극 디스크들은 별도의 냉각을 필요로 하지 않는다. 전극 디스크들과 용융 금속 사이의 전기적 저항이 매우 낮으므로, 용융 금속을 통해 전극 디스크들로 매우 높은 전류가 전달될 수 있으며, 이러한 매우 높은 전류는 방사선을 생성하는 데 적합한 고온 플라즈마를 생성하기 위한 가스 방전에 필요하다. 이와 같이, 용융 금속에 대한 하나 이상의 리드스루를 통해 정적인 방식으로 외부로부터 전극들로 전류가 공급될 수 있다.

이러한 가스 방전 소스에서, 전극 디스크들은 적어도 10^-2Pa의 기본 진공에 이르는 진공 시스템 내에 바람직하게 배열된다. 결과적으로, 커패시터 뱅크로부터 전극들에 예를 들어 2-10kV의 높은 전압이 인가될 수 있으며, 이는 제어되지 않는 전기적 방전을 일으키지 않는다. 전기적 방전은 전극 디스크들 중 하나의 방사상 외측 표면 상에 전극 디스크들 사이의 가장 좁은 위치에 집속되는 레이저 펄스에 의해 의도적으로 개시된다. 결과적으로, 전극들 상에 존재하는 금속 막의 일부가 증발하여 전극들 사이의 간격을 브리지한다. 전기적 방전은 이 위치에서 발생하며, 커패시터 뱅크로부터 매우 높은 전류 흐름이 발생한다. 이 전류는 금속 증기를, 증기가 이온화되어 핀치 플라즈마에서 원하는 방사선을 방출하는 온도로 가열한다.

이러한 가스 방전 소스의 추가적인 개발이 DE 10 2005 023 060 A1에 설명되어 있다. 이 공보에서, 2개의 전극 디스크는 용융 금속을 포함하는 그들 각각의 큰 배스들에서 자유롭게 회전하지 않는다. 오히려, 용융 금속과의 접촉이 디스크 원주의 일부와 반대 형태의 금속 블록(14) 사이의 갭(19)으로 제한된다. 이 갭이 충분히 좁은 경우, 모세관 힘이 액체 금속을 유지하며, 예를 들어 중력에 의해 유발되는 소정의 압력을 받을 때에도 액체 금속은 밖으로 흐르지 않을 것이다. 도 2는 그러한 전극 시스템의 배열을 예시적으로 도시한다. 이 예에서, 금속 블록은 액체 금속(5)의 공급원을 포함하는 저장소(15)를 포함한다. 전극 디스크들(1)의 그들의 회전축들(3)에 대한 회전의 결과로서, 갭(19) 내의 금속은 회전 방향으로 위로 운반되며, 갭(19)의 상단부의 임의의 잉여 금속은 복귀 채널(17)을 통해 저장소(15) 내로 다시 흐른다. 이러한 회전은 화살표들로 지시된다. 액체 금속(5)이 갭(19)의 밖으로 흐르는 것을 방지하기 위하여, 갭은 이 예에서는 입구(20) 및 출구(21)에서 특히 좁게 형성된다. 공급 채널(16)과 복귀 채널(17) 사이에서, 갭(19)은 전극(1)과 블록(14) 사이의 마찰력을 최소화하기 위해 1mm의 두께를 갖는 영역을 매우 양호하게 구비할 수 있다. 원칙적으로, 본 가스 방전 소스의 경우, 도전성 액체 물질의 순환은 펌프에 의해 더 지원될 수 있다. 액체 금속을 포함하는 저장소는 금속 블록(14) 내에 반드시 위치할 필요는 없다. 대안으로서, 이것은 적절한 공급 파이프에 의해 금속 블록(14)에 연결되는 개별 용기일 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 저장 커패시터들은 금속 블록(14)에 직접 접속된다. 이와 같이, 낮은 저항의 전기 접속이 액체 금속(5)을 통해 전극들에 대해 설정된다. 가스 방전을 위한 소스 포인트(18)는 본 예에서는 레이저 빔(도시되지 않음)의 초점에 의해 결정된다. 이것은 시작 단락에 설명된 가스 방전 소스와 관련하여 전술한 바와 같은 동작 모드에 따른다.

방사선 방출 플라즈마가 회전 전극 디스크들 사이의 가장 좁은 위치의 영역에 생성되는 그러한 가스 방전 소스들의 전극 시스템의 구조의 결과로서, 방출 방사선의 확산이 전극들 자체에 의해 적어도 부분적으로 방해된다. 음영 효과로 인해, 방사선은 다양한 응용들에 대해 바람직할 것인 2π sr의 입체각으로 확산될 수 없다.

본 발명의 목적은 덜 복잡한 구성을 가지면서, 비교적 적은 마모도에서, 또한 2π sr의 입체각으로, 가스 방전에 의해 생성되는 방사선을 방출하는 것이 가능한 가스 방전 소스를 제공하는 것이다.

<발명의 개시>

이러한 목적은 청구항 1에 청구되는 바와 같은 가스 방전 소스에 의해 달성된다. 가스 방전 소스의 유리한 실시예들은 종속항들에 개시되거나, 아래의 설명 및 실시예들로부터 추정될 수 있다.

제안되는 가스 방전 소스는 적어도 2개의 전극 본체를 포함하며, 이들 중 제1 전극 본체는 회전 가능하게 장착된 전극 디스크를 포함한다. 또한, 가스 방전 소스는 전극 디스크용의 회전 구동기, 전극 디스크의 방사상 외측 표면 상에 타겟 물질의 액체 막을 도포하기 위한 장치, 및 방전 영역 내에서 전극 디스크의 방사상 외측 표면 상에 집속되는 레이저 빔을 방출하여, 액체 막으로부터 타겟 물질을 증발시키기 위한 레이저를 포함한다. 가스 방전 소스는, 전극 본체들(110, 120) 사이에 중간 공간(160)이 형성되며, 방전 영역(240) 밖에서의 상기 공간의 폭은 방전 영역(240) 내에서의 간격에 비해 < 5 mm로 감소되는 것을 특징으로 한다. 중간 공간은 바람직하게는 전극 본체들 사이의 자유 갭의 형태를 갖지만, 절연성 물질, 예컨대 세라믹 물질로 부분적으로 또는 완전히 채워질 수도 있다.

이러한 전극 본체들의 실시예 및 배열에 의해, 가스 방전 프로세스에서 파선 곡선(Paschen curve)의 좌측 분기 상에서 동작이 이루어질 수 있으며, 이러한 동작에서 예를 들어 전극 본체들을 둘러싼 가스는 적어도 1 Pa의 압력을 나타낸다. 가스 방전 프로세스 동안, 전극 본체들 사이의 좁은 갭 내의 이온화된 가스는 빠르게 중화되는 반면, 2개의 방전 펄스 사이에서 방전 영역 내의 그리고 방전 영역 위의 이온화된 가스는 중화될 충분한 확률을 갖지 않으며, 따라서 적어도 부분적으로는 이온화된 상태로 유지된다. 결과적으로, 이러한 방전 영역에서, 사전 이온화는 방전을 보증하는 반면, 좁은 갭 내의 플래시오버 또는 가스 방전은 배제된다. 갭이 절연 물질로 채워지는 경우, 이 영역에서의 플래시오버는 절대 불가능하다. 따라서, 종래 기술과 달리, 전극들은 방전 영역이 전극 디스크들 사이의 매우 작은 틈의 영역에 의해 형성되도록 배열되는 것이 아니라, 모든 다른 위치들에서 더 이격되어야 한다. 따라서, 제안되는 가스 방전 소스는 전극 본체들로 인한 음영 효과가 종래 기술에 비해 감소되는 가스 방전 프로세스가 달성되는 것을 가능하게 한다.

바람직한 실시예에서, 2개의 전극 본체는 제2 전극 본체가 방전 영역에서 전극 디스크의 방사상 외측면에 수직인 방향으로 전극 디스크 위로 돌출하지 않도록 설계되고 배열된다. 전극 디스크는 방전 영역에서 그의 방사상 외측면에 수직인 방향으로 제2 전극 본체 위로 돌출하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 방식으로, 방사선 생성 플라즈마는 2π sr 이상의 입체각으로 방사선을 방출할 수 있는 것이 유리하게 달성된다.

그러한 전극 시스템의 실시예에서는 가스 방전 소스의 동작을 위해 2개의 전극 본체 중 하나를 통해 타겟 물질을 공급하는 것이 완전히 충분하다는 것이 밝혀졌다. 본 가스 방전 소스의 경우, 이러한 공급은 액체 타겟 물질을 집어올리는 회전하는 전극 디스크를 통해 이루어진다. 이 경우, 제2 전극 본체는 완전히 정지하도록 설계될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 제2 전극 본체는 제1 전극 본체를 옆으로 둘러싼다. 예컨대, 제2 전극 본체는 전극 디스크의 통행을 허가하기 위해 방전 영역에 부분적으로 대면하는 갭을 포함하거나, 바람직하게는 제1 전극 본체에 대해 회전 대칭이도록 설계될 수 있다. 제2 전극 본체는 예를 들어 돔 형상일 수 있다.

전술한 실시예들은 타겟 물질을 집어올리기 위한 회전 전극 디스크가 그의 방사상 외측면에 배열되는 내측 제1 전극 본체의 형성을 가능하게 하며, 제1 전극 본체는 외측 제2 전극 본체에 의해 옆으로 둘러싸이며, 따라서 상기 틈, 예를 들어 상기 작은 갭 치수를 갖는 갭이 형성된다. 내측 제1 전극은 예를 들어 전극 시스템의 캐소드로서 사용될 수 있으며, 외측 제2 전극은 애노드로서 사용될 수 있다. 2개의 전극 본체 사이의 갭의 작은 치수는 방전 영역의 위치에서 증가하는 것이 유리할 수 있다.

제안되는 가스 방전 소스에서, 회전 전극 디스크는 물론, 전극 디스크의 방사상 외측면 상에 타겟 물질의 액체 막을 도포하기 위한 장치는 시작 단락에서 언급된 2개의 출원 DE 103 42 239 A1 및 DE 10 2005 023 060 A1에 설명된 바와 같이 설계될 수 있다. 그 안에 언급된 하나의 예에서, 전극 디스크는 액체 타겟 물질을 포함하는 리셉터클 내에 부분적으로 잠기어, 이 타겟 물질의 박막에 의해 적셔진다. 다른 예에서는, 전극 디스크의 원주의 일부가 금속 블록에 의해 둘러싸이며, 그 원주 부분을 통해 액체 타겟 물질이 금속 블록과 전극 디스크 사이의 갭 내에 공급되어, 동일 방식으로 액체 금속 막으로 전극 디스크를 적실 수 있다. 전극 디스크는 제1 전극 본체로서 금속 블록 내에 회전 가능하게 장착되는 것이 바람직하다. 양 실시예에서, 전극 디스크의 방사상 외측면 상의 박막의 두께를 제한하기 위하여 전술한 공개 공보들에서와 동일한 방식으로 하나 이상의 스크랩퍼가 제공될 수 있다. 또한, 액체 타겟 물질의 공급은 냉각 장치에 의해 타겟 물질의 용융점 위의 원하는 온도로 유지될 수 있다. 또한, 전극 디스크의 전기적 접촉은 용융 금속을 통해 동일 방식으로 이루어질 수 있으며, 따라서 에너지 공급을 위한 이동 부품들은 필요하지 않다. 물론, 전술한 공개 공보들에 설명된 바와 같이, 전극 물질의 방사상 외측면에 타겟 물질을 공급하기 위한 다른 실시예들도 이용될 수 있다. 또한, 전극들은 예를 들어 냉각 시스템에 의해 타겟 물질의 용융점 바로 위의 온도로 유지되는 것도 바람직하다.

2개의 전극 본체는 가스 방전 소스의 동작에 적합한 불활성 또는 작업 가스의 압력이 유지되는 진공 용기 내에 위치한다. 압력은 가스 방전 소스의 동작이 파센 곡선의 좌측 분기에서 이루어지도록 선택된다. 이러한 방식으로, 2개의 전극 본체 사이의 좁은 갭 내의 가스 방전이 배제된다. 전극 디스크의 회전 구동을 위한 모터가 진공 용기의 외부에 바람직하게 배열되며, 적절한 무윤활(lubrication free) 벨트를 통해 바람직하게 전극 디스크를 구동한다. 이러한 벨트는 250℃를 넘는 온도에 대해 설계되어야 하며, 예를 들어 금속으로 제조될 수 있다.

가스 방전 소스의 동작의 결과로서, 금속 물질이 전극 디스크로부터 연속적으로 제거되어, 예를 들어 제2 전극 본체의 표면 상에도 배치된다. 이러한 물질의 제거는 예를 들어 가스 방전 자체의 스퍼터 효과에 의해, 물질을 액체로서 배출함으로써 또는 충분히 높은 표면 온도의 결과인 증발에 의해 이루어질 수 있다. 추가 실시예에서, 제2 전극 본체는 방전 영역까지 멀리 연장하는 하나 이상의 회전 가능 컴포넌트를 포함한다. 또한, 이러한 회전 가능 컴포넌트들 상에 배치되는 임의의 물질은 이러한 컴포넌트들의 회전에 의해 방전 영역으로부터 제거되고, 예를 들어 적절한 스크랩퍼들에 의해 다른 위치로 운반될 수 있다.

이하, 제안되는 가스 방전 소스는 특허 청구항들에 의해 주어지는 보호 범위를 제한하지 않고 실시예들을 통해 그리고 첨부 도면들을 참조하여 설명된다.
도면에서:
도 1은 최신 기술에 따른 공지된 가스 방전 소스의 도면.
도 2는 최신 기술에 따른 추가의 공지된 가스 방전 소스의 도면.
도 3은 제안되는 가스 방전 소스의 일 실시예의 일례의 2개 도면.
도 4는 제안되는 가스 방전 소스의 일 실시예의 추가 예의 도면.
도 5는 제안되는 가스 방전 소스의 가능한 실시예의 추가 예의 도면.

도 1 및 2에 도시된 종래 기술에 따른 가스 방전 소스들은 시작 단락에서 이미 설명되었다. 상기 가스 방전 소스들의 전극 시스템들의 구조 및 동작은 생성되는 방사선이 방출되는 입체각을 명백히 줄인다. 제안되는 가스 방전 소스에 의해 이 입체각은 명백히 확대될 수 있다.

예를 들어, 도 3은 제안되는 가스 방전 소스의 가능한 실시예의 제1 예를 전극 시스템을 통해 90도로 취해진 2개의 단면도로 나타내고 있다. 액체 타겟 물질의 핸들링, 커패시터 뱅크 또는 이하에서 캐소드 휠이라고도 하는 전극 디스크의 구동기와 같은 외부 컴포넌트들은 각각 도식적으로 한 번만 지시된다. 이러한 매우 이로운 가스 방전 소스의 실시예에서는, 캐소드만이 캐소드 본체(110) 내에 회전 가능하게 장착되는 회전 가능한 캐소드 휠(100)로서 구성된다. 회전 구동기(130)에 의해 구동되는 캐소드 휠(100)은 액체 주석을 공급하기 위한 장치(140)에 의해 공급되는 주석 박막으로 항상 적셔진다.

이러한 액체 주석을 공급하기 위한 장치(140)는 캐소드 본체(110) 내에 형성된 주석 저장소일 수 있으며, 이 저장소 내에 캐소드 휠(100)이 부분적으로 잠긴다. 또한, 캐소드 본체(110)는 대안으로서 DE 10 2005 023 060 A1에 설명된 바와 같이 금속 블록의 형태를 취할 수 있으며, 이는 캐소드 휠의 원주의 일부를 둘러싸서, 중간 갭을 형성하며, 중간 갭을 통해 캐소드 휠(100)의 방사상 외측면에 액체를 공급하기 위해 중간 갭으로의 공급 채널을 적어도 포함한다.

캐소드 본체(110)는 이 예에서는 돔 형상으로 설계되는 애노드 본체(120)에 의해 옆으로 둘러싸인다. 상측에서, 애노드 본체(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 캐소드 휠(100)의 통행을 허가하기 위한 갭을 형성한다. 위로 돌출하는 캐소드 휠(100)의 영역을 제외하고, 애노드 본체(120) 및 캐소드 본체(110)는 축(150)에 대해 회전 대칭으로 설계되며, 따라서 이 예에서는 2 nm 폭의 좁은 갭(160)이 애노드 본체(120)와 캐소드 본체(110) 사이에 형성된다.

애노드 본체(120) 및 캐소드 본체(110)는 예를 들어 세라믹 링(170)에 의해 서로에 대해 절연될 수 있다. 이 링은 동시에 전극 시스템을 둘러싸는 진공 용기와의 인터페이스를 형성할 수 있으며, 진공 용기는 이 도면에는 도시되지 않는다. 또한, 2개의 전극 본체가 절연체 링(180)에 의해 진공 용기 자체에 대해 절연되는 경우에 이로울 수 있다. 따라서, 방전 전류의 일부가 전극들로부터 진공 용기의 벽들로 흐르는 것이 방지된다.

캐소드 휠(100)의 방사상 외측면으로부터 소량의 주석을 증발시키기 위한 레이저 펄스(190)는 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 위로부터 아래로 직접 방출될 수 있다. 캐소드로부터 애노드로의 전류 흐름은 전극 본체 위에 점들로 지시되는 플라즈마에 의해 발생하지만, 플라즈마는 주석 증기의 결과로서 전극 공간 내의 이온화된 가스에 의해서도 형성된다. 이 예에서 그렇듯이, 캐소드 휠(100)이 그의 최고 위치에서 애노드 본체(120)의 윤곽 위로 돌출하는 경우, 전체 상반 공간에서 생성되는 EUV 방사선은 전극들에 의해 가려지지 않는다.

물론, 이러한 전극 시스템은 상이하게 공간적으로 배열되거나 배향될 수도 있으며, 따라서 대응하는 절반 공간이 조사될 수도 있다. 전극들은 원칙적으로 임의의 방향으로 배열될 수 있으며, 따라서 방사선도 임의의 공간 방향에서 사용될 수 있다.

전극들에 약 10 내지 20kA의 펄스 전류를 공급하는 에너지 저장 장치는 예를 들어 커패시터 뱅크(200) 내의 복수의 커패시터의 병렬 배열로 구성될 수 있다. 이러한 커패시터들은 이롭게도 낮은 인덕턴스 전이를 달성하기 위하여 캐소드 및 애노드에 매우 가깝게 고리 형태로 배열된다.

캐소드 휠(100)은 이롭게도 진공 용기의 밖에 위치하는 모터에 의해 구동된다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같은 배열의 경우에, 회전 방향은 예를 들어 90도를 통해 전환되어야 한다. 진공 내의 무윤활 기어 휠들의 마모로 인해, 각진 기어는 부적합하다. 따라서, 구동기에 대해, 250℃ 이상의 온도에 견디도록 설계된 톱니 모양의 벨트 또는 유사한 구조가 유리하게 사용된다. 따라서, 예를 들어, 하나 또는 두 개의 디스크(220)가 캐소드 휠(100)의 축(210)에 부착될 수 있으며, 이 디스크들은 방사상 외측으로 연장하는 핀들의 열을 나타낸다. 구동기 벨트에 대해, 예를 들어 개구들을 구비하는 얇은 금속 벨트가 사용될 수 있으며, 이 벨트는 디스크(220) 상에서 동작하고, 핀들을 통해 디스크를 구동한다. 상기 벨트는 진공 용기의 밖에 위치하는 회전 구동기(130)의 모터에 연결된다. 회전축(210)의 베어링은 예를 들어 전극 본체의 영역 내에 진공 시일(seal)로서 구현될 수 있다. 이 경우, 구동기 벨트를 갖는 디스크(220)도 진공 밖에 위치한다.

레이저 펄스(190)의 방사선에 대한 캐소드 휠(100)의 노출 및 관련된 주석의 제거 후에 애노드로의 전류 흐름이 발생하는 것을 달성하기 위하여, 도전성 플라즈마가 전극들 사이에 발생하거나, 전극들 사이에 이미 존재해야 한다. 진공 용기가 예를 들어 수 Pa의 낮은 압력의 가스를 포함하는 경우, 이 가스는 가스 방전 소스의 동작에 의해 자동으로 이온화된다. 예를 들어 2mm의 애노드 본체(120)와 캐소드 본체(110) 사이의 작은 간격으로 인해, 이러한 이온화된 가스는 이 갭 내에 서로 대향하여 위치하는 애노드 본체(120) 및 캐소드 본체(110)의 벽들에서 2개의 방전 펄스 사이에 재결합될 것이다. 전극들 위의 영역에서, 전극 본체들의 벽들까지의 거리는 증가하며, 따라서 적어도 > 1 kHz의 높은 펄스 반복 속도에서, 완전한 재결합은 발생하지 않는다. 이로 인해, 모든 후속 방전 펄스 또는 레이저 펄스의 시작으로부터 바로, 전류 운반을 위해 도전성 플라즈마가 이용될 수 있다. 설정될 수 있는 다른 적절한 파라미터들은 예를 들어 가스 방전 소스의 최적 동작을 위한 가스 압력, 가스 타입 또는 반복 주파수이다. 또한, 예를 들어 DC 방전 또는 고주파 방전을 이용하는 사전 이온화를 위한 장치에 의해 방전 영역(240) 내에 플라즈마를 계속 유지하는 것도 가능하다. 고주파 방전은 펄스 방식으로도 이루어질 수 있으며, 커패시터들의 충전 및 레이저 펄스와 일시적으로 적절히 동기화될 수도 있다. 이러한 방전은 또한, 스퍼터링의 결과로서, 정지 애노드 상에 배치된 주석이 다시 제거되어, 예를 들어 수십 마이크로미터의 일정한 두께의 "보호막"만이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

도 4는 제안되는 가스 방전 소스의 추가적인 가능한 실시예를 나타낸다. 이 도면에서도, 내부에 장착된 캐소드 휠(100)을 포함하는 캐소드 본체(110)가 도시되며, 이 캐소드 본체는 이 예에서 캐소드 휠(100)의 일부가 잠기는 주석 저장소(250)를 포함한다. 방전 영역(240) 아래의 영역에서, 캐소드 본체(110)가 애노드 본체(120)에 의해 옆으로 둘러싸인다. 캐소드 휠(100)은 도면에 도시된 바와 같이 방전이 발생하는 영역(240)에서 애노드 본체(120)의 위로, 그의 방사상 외측면에 수직인 방향으로 돌출한다. 이 예에서도, 애노드 본체 및 캐소드 본체는 캐소드 휠(100)의 영역을 제외하고는 회전 대칭으로 설계된다. 도면은 또한 고리 형상으로 배열된 커패시터 뱅크(200)를 도시한다. 이 예에서, 애노드 본체(120) 위에 중간 플레이트(260)가 배열된다. 이 중간 플레이트(260)는 캐소드 휠(100)의 통행을 허가하기 위한 중앙 갭, 및 적어도 하나의 구멍을 구비한다. 이러한 구멍은 캐소드와 애노드 사이의 전류 경로들을 위한 트랙들의 규정에 사용된다. 도면의 좌하 부분에는 중간 플레이트(260)의 평면도가 도시되어 있으며, 여기에는 개별 구멍들, 캐소드 휠(100)이 통과하는 갭 및 전류 경로들(270)이 도시되어 있다. 중간 플레이트(260)는 금속으로 제조될 수 있지만, 그 경우에는 다른 컴포넌트들에 대해 절연되어야 한다. 도면에서, 이것은 절연체 링(290)에 의해 달성된다.

도 5는 제안되는 가스 방전 소스의 추가적인 가능한 실시예를 나타낸다. 이 구조는 특히 캐소드의 형상과 관련하여 도 4에 도시된 구조와 유사하다. 그러나, 이 예에서, 애노드 본체(120)는 방전 영역(240) 근처의 상부 영역에 방전 영역(240)만큼 멀리 연장하는 2개의 애노드 휠(280)을 포함한다. 이러한 회전 애노드 휠(280)에 의해, 레이저 및 방전에 의해 캐소드로부터 제거되어 다른 표면들에 배치되는 주석이 멀리 운반될 수 있으며, 애노드의 효율적인 냉각이 달성될 수 있다. 애노드 휠들(280)로부터 주석을 제거하기 위한 구동 메커니즘 및 수단은 도면에 도시되지 않는다.

1: 전극 디스크들
2: 진공 챔버
3: 회전축
4: 저장소
5: 액체 금속
6: 가스 방전
7: 레이저 펄스
8: 파편 저감 장치
9: 금속 스크린
10: 스크린
11: 스크랩퍼
12; 커패시터 뱅크
13: 전기 리드스루
14: 금속 블록
15: 저장소
16: 공급 채널
17: 복귀 채널
18: 소스 포인트
19: 갭
20: 입구
21: 출구
100: 캐소드 휠
110: 캐소드 본체
120: 애노드 본체
130: 회전 구동기
140: 액체 주석 공급 장치
150: 축
160: 갭
170: 세라믹 링
180: 절연체 링
190: 레이저 펄스
200: 커패시터 뱅크
210: 축
220: 디스크
240: 방전 영역
250: 주석 저장소
260: 중간 플레이트
270: 전류 경로들
280: 애노드 휠들
290: 절연체 링

Claims (14)

1. EUV 방사선 및/또는 소프트 X선(soft X-radiation)을 생성하기 위한 가스 방전 소스로서,
   2개의 전극 본체(110, 120) - 상기 본체들 중 제1 전극 본체(110)는 회전 가능하게 장착된 전극 디스크(100)를 포함함 -;
   상기 전극 디스크(100)용의 회전 구동기(130);
   상기 전극 디스크(100)의 방사상 외측 표면 상에 타겟 물질의 액체 막을 도포하기 위한 장치(140); 및
   상기 액체 막으로부터 타겟 물질을 증발시키기 위해서, 방전 영역(240)에서 상기 전극 디스크(100)의 방사상 외측 표면 상에 집속되는 레이저 빔(190)을 방출하기 위한 레이저
   를 적어도 포함하고,
   상기 전극 본체들(110, 120) 사이에 중간 공간(160)이 형성되며, 상기 방전 영역(240) 밖에서의 상기 중간 공간의 폭은 상기 방전 영역(240) 내에서의 간격에 비해 5 mm 보다 작게 감소되는 것을 특징으로 하는 가스 방전 소스.
2. 제1항에 있어서, 상기 2개의 전극 본체(110, 120) 중 제2 전극 본체(120)는 상기 방전 영역(240)에서 상기 디스크의 방사상 외측 표면에 수직인 방향으로 상기 전극 디스크(100) 위로 돌출하지 않는 것을 특징으로 하는 가스 방전 소스.
3. 제2항에 있어서, 상기 전극 디스크(100)는 상기 방전 영역(240)에서 상기 디스크의 방사상 외측 표면에 수직인 방향으로 상기 제2 전극 본체(120) 위로 돌출하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 소스.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 전극 본체(120)는 상기 제1 전극 본체(110)를 측방향으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 가스 방전 소스.
5. 제4항에 있어서, 상기 제2 전극 본체(120)는 상기 전극 디스크(100)의 통행을 허가하기 위해 상기 방전 영역(240)에 대면하는 부분에 갭을 포함하며, 또한 상기 제1 전극 본체(110)에 대해 회전 대칭이 되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 가스 방전 소스.
6. 제4항에 있어서, 상기 제2 전극 본체(120)는 돔(dome) 형상인 것을 특징으로 하는 가스 방전 소스.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 구동기(130)는 벨트를 포함하고, 상기 벨트를 통해 모터(230)가 상기 전극 디스크(100)를 구동하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 소스.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 본체들(110, 120)은 적어도 1 Pa의 가스 압력이 설정된 진공 용기 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 방전 소스.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간 공간(160)은 상기 전극 본체들(110, 120) 사이의 갭이 되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 가스 방전 소스.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간 공간(160)은 절연성 물질로 부분적으로 또는 완전히 채워지는 것을 특징으로 하는 가스 방전 소스.
11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방전 영역(240)의 위치에, 상기 전극 디스크(100)의 통행을 허가하기 위한 슬롯 및 상기 전극 본체들(110, 120) 사이에 전류 경로들(270)을 규정하기 위한 하나 이상의 개구를 구비하는 중간 플레이트(260)가 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 방전 소스.
12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 전극 본체(120)는 정지하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 가스 방전 소스.
13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 전극 본체(120)는 상기 방전 영역(240)까지 멀리 연장하는 하나 이상의 회전 가능 컴포넌트(280)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 소스.
14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방전 소스는 상기 방전 영역(240) 내에 존재하는 가스를 사전 이온화하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 소스.
    

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