WO2013122505A1 - Device and method for generating radiation from discharge plasma - Google Patents

Device and method for generating radiation from discharge plasma Download PDF

Info

Publication number
WO2013122505A1
WO2013122505A1 PCT/RU2012/000701 RU2012000701W WO2013122505A1 WO 2013122505 A1 WO2013122505 A1 WO 2013122505A1 RU 2012000701 W RU2012000701 W RU 2012000701W WO 2013122505 A1 WO2013122505 A1 WO 2013122505A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
discharge
plasma
radiation
electrodes
electrode
Prior art date
Application number
PCT/RU2012/000701
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Владимир Витальевич ИВАНОВ
Константин Николаевич КОШЕЛЕВ
Владимир Михайлович КРИВЦУН
Олег Феликсович ЯКУШЕВ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Эуф Лабс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Эуф Лабс" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Эуф Лабс"
Publication of WO2013122505A1 publication Critical patent/WO2013122505A1/en

Links

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—Production of X-ray radiation generated from plasma
    • H05G2/008—Production of X-ray radiation generated from plasma involving an energy-carrying beam in the process of plasma generation
    • 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—Production of X-ray radiation generated from plasma
    • H05G2/003—Production of X-ray radiation generated from plasma the plasma being generated from a material in a liquid or gas state

Definitions

  • the invention relates to a device and method for generating high-power optical radiation, in particular in the field of extreme ultraviolet or soft x-ray radiation in the wavelength range from about 1 nm to 30 nm.
  • the radiation source is a discharge plasma with a high pulse repetition rate.
  • undesirable contaminant particles are generated in the discharge that can be deposited on the surfaces of the optical system located in the path of the used radiation, which requires suppressing the flow of polluting particles in the direction of radiation output to the optical collector and / or protecting the optical collector from the flow of polluting particles.
  • Applications include extreme ultraviolet (EUV) lithography in integrated circuit manufacturing or metrology.
  • extreme ultraviolet radiation which corresponds to the range of effective reflection of mirror optics
  • EUV extreme ultraviolet
  • To generate extreme ultraviolet radiation can be used dense high-temperature plasma of a number of elements, in particular tin (Sn).
  • Plasma efficiently emitting extreme ultraviolet or soft X-rays can be obtained both by focusing the radiation of high-power lasers on a target and in a discharge.
  • Discharged radiation sources are more efficient because the electrical energy stored in the capacitor bank is directly converted to the energy of the emitting plasma.
  • a stream of unwanted charged and neutral particles (debris), polluting the optical collection system of the short-wave is generated as a by-product from the discharge.
  • radiation including collector optics, which may consist of one or several mirrors located near a radiation source.
  • the flow of charged contaminants mainly consists of plasma scattering from the discharge region after the next discharge pulse. If the particles have a high speed, they can damage the collector optics and, possibly, other parts of the lighting system, located after the radiation collection system.
  • the most effective sources of extreme ultraviolet or soft X-ray radiation use a discharge like a vacuum spark. They also use laser radiation, but of low energy — only to initiate a discharge, and plasma is heated to the necessary ionization state by introducing into the discharge the main energy from a pulsed power source and magnetic compression of the plasma. A small region of the discharge channel in the region of its constriction is a pinch formed as a result of magnetic compression and is an effective source of short-wave radiation used by the optical system. To obtain a high radiation power, the discharge is carried out with a high repetition rate.
  • An optical collector as a rule, is designed to use an axisymmetric diverging optical beam with a center (apex) in the region of the discharge pinch.
  • the collector angle can reach ⁇ cf.
  • the part of the beam adjacent to the axis is not used.
  • An optical radiation collection system may include a system for protecting it from polluting particles placed between the radiation source and the optical collector.
  • a device and method are known for generating radiation from a discharge plasma with an optical collector protection system including rotating and stationary foil traps separated by an intermediate space into which buffer gas is supplied, according to the application US20110002569. Due to this design, the plasma generation volume and the collector containing volume can be maintained at low pressure, while the buffer gas in the intermediate space can be supplied at a higher pressure, which can effectively slow down the contaminants.
  • Foil traps include structures with passages through which radiation directly passes_ to the _ optical _ collector, _ at ⁇ about time, jKaj ⁇
  • optical radiation collection system provides for the use of other methods for reducing corpuscular radiation in its direction.
  • a discharge is carried out between two disk electrodes, each of which has a shaft with a rotation drive.
  • disk electrodes rotating around horizontal axes are partially immersed in molten metal baths used to cool electrodes subjected to extremely high thermal loads in the discharge zone with a high pulse repetition rate.
  • baths with liquid metal serve as sliding contacts for connecting a power source to rotating disk electrodes, as well as for supplying liquid metal, in particular tin (Sn), which serves as a plasma-forming substance, to the discharge zone.
  • the movement of polluting particles from the discharge zone occurs in directions that substantially coincide with the direction of the output of optical radiation.
  • a laser-initiated discharge " ⁇ is performed between the first and second electrodes, in particular, rotating, with the introduction of the energy of a pulsed power source into the discharge plasma, generation of radiation from the discharge plasma and deriving it into a spherical angle determined by the location and configuration of the electrodes while serving ⁇ protective screen, preventing movement direction V_ O pollutant emission particles produced in prielektro
  • the indicated method and device achieves an effective decrease in the particle flux in the direction of the optical collector, since a significant part of the discharge, with the exception of the region in the pinch region, is in a zone blocked by electrodes that is not optically connected to the collector.
  • these devices and methods do not suppress the flow of polluting particles, in particular plasma, from the discharge region in the pinch region, which is an effective radiation source and is in direct line of sight of the optical collector.
  • the value of the velocity of the liquid metal in the jets serving as electrodes determines the component of the flow rate of polluting particles, in particular, micro particles and droplets, in the direction of the jets, which avoids their contact with the optical collector.
  • this device and method also do not provide for suppressing the flow of polluting particles from the discharge region, which is an effective source of radiation.
  • the objective of the invention is to provide a device and method for generating extreme ultraviolet or soft x-ray radiation from a discharge plasma, which effectively suppresses a plasma stream in a radiation beam from the most efficiently emitting discharge region, typically used by a radiation collection system and in direct line of sight of the optical collector.
  • the proposed device for generating radiation from a discharge plasma comprises a switching power supply, a first electrode, a second electrode, connected to said power source, a focused laser beam irradiating the second electrode and initiating a discharge producing radiation between the first and second electrodes.
  • the laser beam is directed to the site of irradiation of the second electrode so that the discharge initiated by the laser beam has an asymmetric, mainly curved, banana-like shape, whose intrinsic magnetic field directly near the discharge has a gradient that determines the predominant movement of the discharge plasma flow from the electrodes to a region of less strong magnetic field in a direction substantially different from the direction of exit from the plasma of the discharge of optical radiation in the form of a diverging beam.
  • the normal to the surface of the second electrode which determines the direction of the predominant propagation of the laser-induced plasma, differs significantly from the direction to the nearest point of the first electrode.
  • the first and second electrodes are made in the form of rotating disks coated with a liquid plasma-forming metal.
  • the first and second electrodes are liquid metal jets formed, respectively, by the first and second nozzles to which a switching power supply is connected.
  • a method for generating radiation from a discharge plasma, in particular extreme ultraviolet or soft X-ray radiation from a discharge plasma is that,
  • the laser beam is directed to the site of irradiation of the second electrode in such a way as to form an asymmetric discharge initiated by the laser beam of a predominantly curved, banana-shaped shape, whose intrinsic magnetic field directly near the discharge had a gradient that determines the predominant movement of the discharge plasma flow from the electrodes to the region of a less strong magnetic field in a direction substantially different from the direction of exit from the plasma of the discharge of optical radiation in the form of a diverging beam.
  • the first and second electrodes are made in the form of disks with a rotation drive, and a plasma-forming liquid metal is supplied to the working surface of the electrodes.
  • the first and second electrodes are formed in the form of two jets of liquid metal.
  • the proposed device and method for generating radiation from a discharge plasma by selecting the location of the laser beam on the electrode, the geometry of the electrodes and the discharge circuit and provide the creation of the own magnetic field of the discharge, which has the selected direction of the magnetic field gradient near the discharge. In turn, this determines the directional motion of the discharge plasma, including the most efficiently emitting region of the discharge plasma, intended for use by the radiation collection system and located in the line of sight of the optical collector.
  • the creation of a plasma flow in the direction from the electrodes contributes to the rapid restoration of the dielectric strength of the discharge gap, making it possible to increase the repetition rate of discharge pulses and increase the radiation power from the discharge plasma.
  • the embodiment of the proposed method and device of the first and second electrodes in the form of rotating disks coated with a liquid plasma-forming metal allows, along with highly effective suppression of the plasma flow in the radiation beam, to obtain high-power EUV / MRI radiation.
  • the implementation of the first and second electrodes in the form of two jets of liquid metal is another embodiment of the invention, in which, along with highly efficient suppression of the flow of charged and neutral polluting particles in the radiation beam, it is possible to achieve high power of extreme ultraviolet or soft x-ray radiation.
  • FIG. 1 schematically shows a device for generating radiation from a discharge plasma between rotating electrodes.
  • FIG. Figure 2 schematically shows the cross section in the region of the discharge of devices for the generation of ' radiation from a plasma of a discharge ' between electrodes in the form of jets of liquid metal.
  • FIG. 3 is a diagram of a ring collector device for visualizing plasma flows from a discharge.
  • FIG. 4 shows in an expanded form an annular collector for visualizing plasma flows after exposure to a radiation source with electrodes in the form of jets of liquid metal.
  • a device for generating radiation from a discharge plasma, in particular extreme ultraviolet or soft X-ray radiation comprises a switching power supply 1, a first electrode 2, a second electrode 3, irradiated with a focused laser beam 4, initiating between the first and second electrodes 2, 3 discharge 5, producing, along with radiation, charged and neutral pollutants (debris) as a by-product.
  • the discharge 5 initiated by the laser beam is asymmetric, having a predominantly curved, banana shape.
  • skin layers 2a, 3a of electrodes 2, 3, located mainly on the concave side of the discharge serve as current-carrying parts of the discharge circuit.
  • the gradient of the intrinsic magnetic field b of the current of discharge 5 near it has a distinguished direction: the region of a strong magnetic field is located on the concave side of the discharge.
  • the gradient of the intrinsic magnetic field b of the discharge current determines the direction 7 of the predominant motion of the stream 8 of the discharge plasma and the neutral polluting particles carried away by it from the electrodes 2, 3 to the region of a weak magnetic field located on the curved side of the discharge.
  • the direction of the discharge from the plasma of the discharge 5 of optical radiation in the form of a diverging beam 9 with a vertex in the region of the pinch 5a and the optical axis 10 differs significantly from the direction b of the predominant motion of the plasma flow 7 from the region of the discharge.
  • the first and second electrodes 2, 3 are made in the form of rotating disks coated with a thin layer of liquid plasma-forming metal.
  • the current supply to the electrodes 2, 3 is carried out using the sliding contacts 13a, 13b.
  • the electrodes are coated with a thin layer of liquid plasma-forming metal and supplied to the discharge region during the rotation of the electrodes, for example, by partially immersing the electrodes in baths with liquid metal, which are not shown in FIG. 1. Baths with liquid metal, when a power source 1 is connected to them, also serve as sliding contacts 13a, 13b.
  • the first and second electrodes 2 and 3 are jets of liquid metal, formed, respectively, by the first and second nozzles 14, 15, to which a switching power supply is connected (Fig. 3).
  • an annular collector 16 is installed in the device for visualizing plasma flows, made in the form of a strip of metal foil surrounding the discharge (Fig. 3).
  • a method for generating radiation, in particular, extreme ultraviolet or soft X-ray radiation from a discharge plasma is implemented as follows.
  • the first and second electrodes 2, 3 are made in the form of disks with a rotation drive, and a plasma-forming liquid metal is supplied to the working surface of the electrodes.
  • the focused beam 4 of the pulsed laser irradiates the electrode 3, evaporating and ionizing a small portion of the material on the surface of the electrode 3. It is preferable that at the site of irradiation with the laser beam 4 normal 11 to the surface of the second electrode, which determines the direction of the preferred propagation of the plasma induced by the laser. ray,.
  • an asymmetric discharge 5 of a predominantly curved, banana-shaped form whose intrinsic magnetic field b directly near the discharge region 5 has a gradient that determines the preferred direction 7 of the flow of the discharge plasma stream 8 from the electrodes 2, 3 to the region of a less strong magnetic field b.
  • the directed action of electromagnetic forces on the discharge plasma 5 is due to the shape of the discharge, in which the magnetic field is higher on the concave side of the discharge channel.
  • the current leads to the discharge which are skin layers 2a, 3a of the electrodes 2, 3, are located mainly on the concave side of the discharge channel. All this increases the difference in the magnitude of the magnetic field b on opposite sides of the discharge channel, which increases the strength of the action of electromagnetic forces on the discharge plasma in the selected direction 7.
  • the energy of the switching power supply 1 is introduced into the discharge plasma 5.
  • the plasma-forming material of the electrode 2 in particular, tin, whose ion emission lines are in the desired region of the short-wave range of the spectrum, produce highly efficient generation of extreme ultraviolet or soft X-ray of the radiation from a small region of the discharge channel in the region of its peretyazhki- pinch 5a formed as a result of magnetic compression of the plasma.
  • the output of radiation in the form of a diverging beam 9, having a vertex in the region of the pinch 5a and characterized by an optical axis 10, is carried out in the direction 9, significantly different from the direction 7 of the predominant plasma movement from the discharge region 5.
  • the discharge is carried out with a high repetition rate pulses.
  • FIG. 3 is a diagram of a device with an annular collector 16 for visualizing plasma flows from a discharge
  • FIG. 4 the annular collector 16 is shown in expanded form after prolonged exposure to plasma flows and polluting particles generated in the discharge along with radiation.
  • zone 17 a heating trace is visible in the form of discoloration of the steel foil from which the annular collector 16 is made.
  • the image in FIG. 4 illustrates the positive result achieved by applying the proposed device and method in which the plasma exit from the discharge region is concentrated in a relatively narrow solid angle (zone 17), about 2 sr.
  • the proposed device and method provide for the generation of powerful radiation from a discharge plasma with highly efficient suppression of plasma flows from a discharge in a radiation beam, including from its most efficiently emitting region.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

The invention relates to a device and a method for generating powerful extreme ultraviolet or soft x-ray radiation. The field of use includes EUV lithography in the production of integrated circuits, and also metrology. The device comprises a switched-mode power supply connected to a first electrode and a second electrode, and a focused laser beam that initiates a discharge between the first and second electrodes, producing radiation. The laser beam is directed at an irradiation site on the second electrode such that the discharge initiated by the laser beam has an asymmetrical, substantially curved banana-like shape. In the implementation of the method the voltage of the switched-mode power supply is applied between the first and second electrodes, and the laser beam is directed at an irradiation site on the second electrode such as to form an asymmetrical discharge having a substantially curved banana-like shape, the self-magnetic field of which has, in direct proximity to the discharge, a gradient which determines the substantial movement of the flow of discharge plasma from the electrodes to the region of a less powerful magnetic field in a direction substantially different from the direction in which optical radiation in the form of a divergent beam exits from the discharge plasma. The invention enables the highly effective suppression, in the beam of radiation, of the flow of plasma from the discharge, including from the most effective emission region thereof.

Description

Устройство и способ генерации излучения из разрядной плазмы  Device and method for generating radiation from a discharge plasma
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ FIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к устройству и способу генерации мощного оптического излучения, в частности, в области экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения в диапазоне длин волн примерно от 1 нм до 30 нм. Источником излучения служит плазма разряда с высокой частотой повторения импульсов. В разряде наряду с используемым излучением генерируются нежелательные загрязняющие частицы, способные осаждаться на поверхностях оптической системы, расположенной на пути используемого излучения, что требует подавления потока загрязняющих частиц в направлении вывода излучения к оптическому коллектору и/или защиты оптического коллектора от потока загрязняющих частиц. Область применения включает экстремальную ультрафиолетовую (ЭУФ) литографию при производстве интегральных схем или метрологию.  The invention relates to a device and method for generating high-power optical radiation, in particular in the field of extreme ultraviolet or soft x-ray radiation in the wavelength range from about 1 nm to 30 nm. The radiation source is a discharge plasma with a high pulse repetition rate. In addition to the radiation used, undesirable contaminant particles are generated in the discharge that can be deposited on the surfaces of the optical system located in the path of the used radiation, which requires suppressing the flow of polluting particles in the direction of radiation output to the optical collector and / or protecting the optical collector from the flow of polluting particles. Applications include extreme ultraviolet (EUV) lithography in integrated circuit manufacturing or metrology.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ BACKGROUND OF THE INVENTION
Разработка источников коротковолнового излучения, в частности, экстремального ультрафиолетового (ЭУФ) излучения, отвечающей диапазону эффективного отражения зеркальной оптики, стимулируется созданием технологии производства интегральных схем с размерами структур, имеющих размеры лишь в несколько нм. Для генерации экстремального ультрафиолетового излучения может использоваться плотная высокотемпературная плазма ряда элементов, в частности олова (Sn).  The development of sources of short-wave radiation, in particular, extreme ultraviolet (EUV) radiation, which corresponds to the range of effective reflection of mirror optics, is stimulated by the creation of a technology for the production of integrated circuits with dimensions of structures measuring only a few nm. To generate extreme ultraviolet radiation can be used dense high-temperature plasma of a number of elements, in particular tin (Sn).
Плазма, эффективно излучающая экстремальное ультрафиолетовое или мягкое рентгеновское излучение, может быть получена, как при фокусировке излучения мощных лазеров на мишень, так и в разряде. Разрядные источники излучения обладают более высокой эффективностью, поскольку электрическая энергия, запасенная в конденсаторной батарее, непосредственно преобразуется в энергию излучающей плазмыг Наряду с эмиссией коротковолнового излучения в качестве побочного продукта из разряда генерируется поток нежелательных заряженных и нейтральных частиц (debris), загрязняющих оптическую систему сбора коротковолнового излучения, включающую в себя коллекторную оптику, которая может состоять из одного или из нескольких зеркал, расположенных вблизи источника излучения. Поток заряженных загрязняющих частиц, главным образом, состоит из плазмы, разлетающейся из области разряда после очередного разрядного импульса. Если частицы обладают высокой скоростью, они могут приводить к повреждению коллекторной оптики и, возможно, других частей системы освещения, расположенных вслед за системой сбора излучения. Plasma efficiently emitting extreme ultraviolet or soft X-rays can be obtained both by focusing the radiation of high-power lasers on a target and in a discharge. Discharged radiation sources are more efficient because the electrical energy stored in the capacitor bank is directly converted to the energy of the emitting plasma. Along with the emission of short-wave radiation, a stream of unwanted charged and neutral particles (debris), polluting the optical collection system of the short-wave, is generated as a by-product from the discharge. radiation, including collector optics, which may consist of one or several mirrors located near a radiation source. The flow of charged contaminants mainly consists of plasma scattering from the discharge region after the next discharge pulse. If the particles have a high speed, they can damage the collector optics and, possibly, other parts of the lighting system, located after the radiation collection system.
В наиболее эффективных источниках экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения применяют разряд типа вакуумной искры. В них используется и лазерное излучение, но малой энергии- только для инициирования разряда, а нагрев плазмы до необходимого ионизационного состояния производится за счет ввода в разряд основной энергии от импульсного источника питания и магнитного сжатия плазмы. Малая область разрядного канала в районе его перетяжки - пинч, образуемый в результате магнитного сжатия, и является эффективным источником коротковолнового излучения, используемым оптической системой. Для получения высокой мощности излучения разряд осуществляют с высокой частотой повторения.  The most effective sources of extreme ultraviolet or soft X-ray radiation use a discharge like a vacuum spark. They also use laser radiation, but of low energy — only to initiate a discharge, and plasma is heated to the necessary ionization state by introducing into the discharge the main energy from a pulsed power source and magnetic compression of the plasma. A small region of the discharge channel in the region of its constriction is a pinch formed as a result of magnetic compression and is an effective source of short-wave radiation used by the optical system. To obtain a high radiation power, the discharge is carried out with a high repetition rate.
Оптический коллектор, как правило, предназначен для использования осесимметричного расходящегося оптического пучка с центром (вершиной) в области разрядного пинча. Коллекторный угол может достигать π ср. Прилегающая к оси часть пучка не используется. Оптическая система сбора излучения может включать в себя размещаемую между источником излучения и оптическим коллектором систему его защиты от загрязняющих частиц.  An optical collector, as a rule, is designed to use an axisymmetric diverging optical beam with a center (apex) in the region of the discharge pinch. The collector angle can reach π cf. The part of the beam adjacent to the axis is not used. An optical radiation collection system may include a system for protecting it from polluting particles placed between the radiation source and the optical collector.
Известны устройство и способ для генерации излучения из плазмы разряда с системой защиты оптического коллектора, включающей в себя вращающуюся и стационарную фольговые ловушки, отделенные промежуточным пространством, в которое подается буферный газ, по заявке US20110002569. Благодаря указанной конструкции объем для генерации плазмы и объем, содержащий коллектор, могут поддерживаться при низком давлении, в то время как буферный газ в промежуточном пространстве может подаваться при более высоком давлении, позволяющем эффективно замедлять загрязняющие частицы. Фольговые ловушки включают в себя структуры с проходами, через которые излучение напрямую проходит_ в _ оптический _ коллектор, _ в^о время, jKaj< ^^^  A device and method are known for generating radiation from a discharge plasma with an optical collector protection system including rotating and stationary foil traps separated by an intermediate space into which buffer gas is supplied, according to the application US20110002569. Due to this design, the plasma generation volume and the collector containing volume can be maintained at low pressure, while the buffer gas in the intermediate space can be supplied at a higher pressure, which can effectively slow down the contaminants. Foil traps include structures with passages through which radiation directly passes_ to the _ optical _ collector, _ at ^ about time, jKaj <^^^
преимущественно конденсируются на стенках этой структуры, не достигая коллектора. При наличии вращающейся ловушки медленно движущиеся, но относительно большие и тяжелые капли, почти не отклоняемые при столкновениях с атомами буферного газа и, следовательно, проходящие через фольговую ловушку, сталкиваются с фольгами вращающейся фольговой ловушки и преимущественно осаждаются на поверхности этих фольговых ловушек. predominantly condense on the walls of this structure without reaching the collector. In the presence of a rotating trap, slowly moving, but relatively large and heavy droplets, which are almost not deflected in collisions with buffer gas atoms and, therefore, pass through foil trap, collide with foils of a rotating foil trap and are predominantly deposited on the surface of these foil traps.
Использование системы сбора оптического излучения предусматривает применение и других методов уменьшения корпускулярного излучения в ее направлении.  The use of an optical radiation collection system provides for the use of other methods for reducing corpuscular radiation in its direction.
В одних из наиболее мощных и эффективных источниках экстремального ультрафиолетового излучения разряд осуществляют между двумя дисковыми электродами, каждый из которых имеет вал с приводом вращения. Вращающиеся, как правило, вокруг горизонтальных осей дисковые электроды частично погружены в ванны из жидкого металла, служащего для охлаждения электродов, подвергаемых в зоне разряда с высокой частотой следования импульсов экстремально высоким тепловым нагрузкам. Одновременно ванны с жидким металлом служат в качестве скользящих контактов для подсоединения к вращающимся дисковым электродам источника питания, а также для подачи к зоне разряда жидкого металла, в частности олова (Sn), служащего плазмообразующим веществом. В таких источниках движение загрязняющих частиц из зоны разряда происходит в направлениях, в значительной степени совпадающих с направлением выхода оптического излучения. Эффективное подавление потока загрязняющих частиц в направлении системы сбора излучения возможно за счет применения экранов, расположенных вблизи приэлектродных областей разряда и обеспечивающих прямую видимость оптического коллектора из малой части разрядной области в районе пинча. В мощных источниках излучения такие экраны должны подвергаться примерно столь же высоким тепловым нагрузкам, как и электроды.  In some of the most powerful and efficient sources of extreme ultraviolet radiation, a discharge is carried out between two disk electrodes, each of which has a shaft with a rotation drive. As a rule, disk electrodes rotating around horizontal axes are partially immersed in molten metal baths used to cool electrodes subjected to extremely high thermal loads in the discharge zone with a high pulse repetition rate. At the same time, baths with liquid metal serve as sliding contacts for connecting a power source to rotating disk electrodes, as well as for supplying liquid metal, in particular tin (Sn), which serves as a plasma-forming substance, to the discharge zone. In such sources, the movement of polluting particles from the discharge zone occurs in directions that substantially coincide with the direction of the output of optical radiation. Effective suppression of the flow of polluting particles in the direction of the radiation collection system is possible due to the use of screens located near the electrode regions of the discharge and providing direct visibility of the optical collector from a small part of the discharge region in the pinch region. In high-power radiation sources, such screens should be subjected to approximately the same high thermal loads as the electrodes.
В известных устройстве и способе для генерации излучения из разрядной плазмы, по патенту US7557366, осуществляют лазерно-инициируемый разряд "~ между первым и вторым электродами, в частности, вращающимися, с вводом энергии импульсного источника питания в плазму разряда, генерации из плазмы разряда излучения и его выводе в сферический угол, определяемый расположением и конфигурацией электродов, одновременно служащими защитными^ экранами, препятствующими движению в_ направлении вывода излучения загрязняющих частиц, производимых в приэлектродных областях разряда. В указанных способе и устройстве достигается эффективное уменьшение потока частиц в направлении оптического коллектора, поскольку значительная часть разряда, за исключением области в районе пинча, находится в загороженной электродами зоне, оптически не связанной с коллектором. Однако указанные устройство и способ не предусматривают подавления потока загрязняющих частиц, в частности плазмы, из области разряда в районе пинча, являющейся эффективным источником излучения и находящейся в прямой видимости оптического коллектора. In the known device and method for generating radiation from a discharge plasma, according to the patent US7557366, a laser-initiated discharge "~ is performed between the first and second electrodes, in particular, rotating, with the introduction of the energy of a pulsed power source into the discharge plasma, generation of radiation from the discharge plasma and deriving it into a spherical angle determined by the location and configuration of the electrodes while serving ^ protective screen, preventing movement direction V_ O pollutant emission particles produced in prielektro The indicated method and device achieves an effective decrease in the particle flux in the direction of the optical collector, since a significant part of the discharge, with the exception of the region in the pinch region, is in a zone blocked by electrodes that is not optically connected to the collector. However, these devices and methods do not suppress the flow of polluting particles, in particular plasma, from the discharge region in the pinch region, which is an effective radiation source and is in direct line of sight of the optical collector.
Также известны устройство и способ для генерации излучения из разрядной плазмы, в частности, экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения, в которых первый и второй электроды, представляют собой струи жидкого металла, формируемые, соответственно, первым и вторым соплами, к которым подсоединен импульсный источник питания, и один из электродов облучается сфокусированным лучом лазера, инициирующим между первым и вторым электродами разряд, в котором наряду с излучением в качестве побочного продукта производятся заряженные и нейтральные загрязняющие частицы, патент US7557366.  Also known is a device and method for generating radiation from a discharge plasma, in particular extreme ultraviolet or soft X-ray radiation, in which the first and second electrodes are jets of liquid metal formed, respectively, by the first and second nozzles to which a switching power supply is connected , and one of the electrodes is irradiated with a focused laser beam, initiating a discharge between the first and second electrodes, in which, along with radiation, produced as a by-product charged and neutral pollutants, patent US7557366.
Данные устройство и способ, позволяют высокоэффективно получать мощное экстремальное ультрафиолетовое или мягкое рентгеновское излучение в большом пространственном угле. При этом величина скорости жидкого металла в струях, служащих электродами, определяет составляющую скорости потока загрязняющих частиц,, в частности, микро частиц и капель, в направлении движения струй, что позволяет избежать их попадания на оптический коллектор.  These device and method, allow highly efficient to obtain powerful extreme ultraviolet or soft x-rays in large spatial angle. In this case, the value of the velocity of the liquid metal in the jets serving as electrodes determines the component of the flow rate of polluting particles, in particular, micro particles and droplets, in the direction of the jets, which avoids their contact with the optical collector.
Однако данное устройство и способ также не предусматривают подавления потока загрязняющих частиц из области разряда, являющейся эффективным источником излучения.  However, this device and method also do not provide for suppressing the flow of polluting particles from the discharge region, which is an effective source of radiation.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ SUMMARY OF THE INVENTION
Задачей изобретения является создание устройства и способа для генерации экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения из разрядной плазмы, обеспечивающих эффективное подавление в пучке излучения потока плазмы из наиболее эффективно излучающей области разряда, как правило, используемой системой сбора излучения и находящейся в прямой видимости оптического коллектора.  The objective of the invention is to provide a device and method for generating extreme ultraviolet or soft x-ray radiation from a discharge plasma, which effectively suppresses a plasma stream in a radiation beam from the most efficiently emitting discharge region, typically used by a radiation collection system and in direct line of sight of the optical collector.
- Выполнение поставленной- задачи -возможно- с -помощью предлагаемого устройства для генерации излучения из разрядной плазмы, в частности, экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения, содержит импульсный источник питания, первый электрод, второй электрод, подсоединенные к упомянутому источнику питания, сфокусированный луч лазера, облучающий второй электрод и инициирующий между первым и вторым электродами разряд, производящий излучение. При этом, луч лазера направлен на место облучения второго электрода таким образом, чтобы инициируемый лучом лазера разряд имел асимметричную, преимущественно изогнутую, бананообразную форму, собственное магнитное поле которого непосредственно вблизи разряда имело градиент, определяющий преимущественное движение потока разрядной плазмы от электродов в область менее сильного магнитного поля в направлении, существенно отличающемся от направления выхода из плазмы разряда оптического излучения в виде расходящегося пучка. - Fulfillment of the task — with the help of the proposed device for generating radiation from a discharge plasma, in particular extreme ultraviolet or soft X-ray radiation, comprises a switching power supply, a first electrode, a second electrode, connected to said power source, a focused laser beam irradiating the second electrode and initiating a discharge producing radiation between the first and second electrodes. In this case, the laser beam is directed to the site of irradiation of the second electrode so that the discharge initiated by the laser beam has an asymmetric, mainly curved, banana-like shape, whose intrinsic magnetic field directly near the discharge has a gradient that determines the predominant movement of the discharge plasma flow from the electrodes to a region of less strong magnetic field in a direction substantially different from the direction of exit from the plasma of the discharge of optical radiation in the form of a diverging beam.
Предпочтительно, что в месте облучения лазерным лучом нормаль к поверхности второго электрода, определяющая направление преимущественного распространения лазерно-индуцированной плазмы, существенно отличается от направления на ближайшую точку первого электрода.  It is preferable that at the site of irradiation with a laser beam, the normal to the surface of the second electrode, which determines the direction of the predominant propagation of the laser-induced plasma, differs significantly from the direction to the nearest point of the first electrode.
В варианте реализации устройства первый и второй электроды выполнены в виде вращающихся дисков, покрытых жидким плазмообразующим металлом.  In an embodiment of the device, the first and second electrodes are made in the form of rotating disks coated with a liquid plasma-forming metal.
В другом варианте реализации устройства первый и второй электроды, представляют собой струи жидкого металла, формируемые, соответственно, первым и вторым соплами, к которым подсоединен импульсный источник питания.  In another embodiment of the device, the first and second electrodes are liquid metal jets formed, respectively, by the first and second nozzles to which a switching power supply is connected.
Способ генерации излучения из разрядной плазмы, в частности, экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения из разрядной плазмы, состоит в том что,  A method for generating radiation from a discharge plasma, in particular extreme ultraviolet or soft X-ray radiation from a discharge plasma, is that,
- прикладывают напряжение импульсного источника питания между первым и вторым электродом,  - apply the voltage of the switching power supply between the first and second electrode,
- луч лазера направляют на место облучения второго электрода таким образом, чтобы сформировать инициируемый лучом лазера асимметричный разряд преимущественно изогнутой, бананообразной формы, собственное магнитное поле которого непосредственно вблизи разряда имело градиент, определяющий преимущественное движение потока разрядной плазмы от электродов в область менее сильного магнитного поля в направлении, существенно отличающемся от направления выхода из плазмы разряда оптического излучения в виде расходящегося пучка.  - the laser beam is directed to the site of irradiation of the second electrode in such a way as to form an asymmetric discharge initiated by the laser beam of a predominantly curved, banana-shaped shape, whose intrinsic magnetic field directly near the discharge had a gradient that determines the predominant movement of the discharge plasma flow from the electrodes to the region of a less strong magnetic field in a direction substantially different from the direction of exit from the plasma of the discharge of optical radiation in the form of a diverging beam.
В варианте реализации способа обеспечивают вращение первого и второго электродов, выполненных в виде дисков с приводом вращения, и подают плазмообразующий жидкий металл на рабочую поверхность электродов. В другом варианте реализации способа первый и второй электроды формируют в виде двух струй жидкого металла. In an embodiment of the method, the first and second electrodes are made in the form of disks with a rotation drive, and a plasma-forming liquid metal is supplied to the working surface of the electrodes. In another embodiment of the method, the first and second electrodes are formed in the form of two jets of liquid metal.
Предложенные устройство и способ генерации излучения из разрядной плазмы за счет выбора места воздействия лазерного луча на электрод, геометрии электродов и разрядного контура и обеспечивают создание собственного магнитного поля разряда, обладающего вблизи разряда выделенным направлением градиента магнитного поля. В свою очередь, это обусловливает направленное движение разрядной плазмы, включая наиболее эффективно излучающую область разрядной плазмы, предназначенную для использования системой сбора излучения и находящуюся в области прямой видимости оптического коллектора.  The proposed device and method for generating radiation from a discharge plasma by selecting the location of the laser beam on the electrode, the geometry of the electrodes and the discharge circuit and provide the creation of the own magnetic field of the discharge, which has the selected direction of the magnetic field gradient near the discharge. In turn, this determines the directional motion of the discharge plasma, including the most efficiently emitting region of the discharge plasma, intended for use by the radiation collection system and located in the line of sight of the optical collector.
В результате, при выводе из плазмы разряда оптического излучения в виде расходящегося пучка, характеризующегося оптической осью, в направлении, существенно отличающемся от преимущественного направления движения плазмы, достигается эффективное подавление в пучке излучения потока плазмы из наиболее эффективно излучающей области разряда. Поскольку поток плазмы увлекает за собой и нейтральные частицы, в пучке излучения подавляются заряженные и нейтральные загрязняющие частицы. Это является высокоэффективным решением одной из наиболее сложных задач проблемы подавления потока загрязняющих частиц при генерации излучения из разрядной плазмы.  As a result, when optical radiation is extracted from a discharge plasma in the form of a diverging beam characterized by an optical axis in a direction substantially different from the preferred direction of plasma motion, effective suppression of the plasma flow in the radiation beam from the most efficiently emitting region of the discharge is achieved. Since the plasma flow carries neutral particles along with it, charged and neutral polluting particles are suppressed in the radiation beam. This is a highly effective solution to one of the most complex problems of suppressing the flow of polluting particles during the generation of radiation from a discharge plasma.
Создание потока плазмы в направлении от электродов способствуют быстрому восстановлению электрической прочности разрядного промежутка, позволяя повысить частоту следования разрядных импульсов и увеличить мощность излучения из разрядной плазмы.  The creation of a plasma flow in the direction from the electrodes contributes to the rapid restoration of the dielectric strength of the discharge gap, making it possible to increase the repetition rate of discharge pulses and increase the radiation power from the discharge plasma.
Выбор места облучения лазерным лучом второго электрода указанным образом, при котором нормаль к поверхности второго электрода, определяющая направление преимущественного распространения лазерно-индуцированной плазмы существенно отличается от направления на ближайшую точку первого электрода, способствует формированию асимметричного разряда имеющего преимущественно изогнутую, бананообразную форму.  The choice of the place of irradiation of the second electrode with the laser beam in this way, in which the normal to the surface of the second electrode, which determines the direction of the predominant propagation of the laser-induced plasma, differs significantly from the direction to the nearest point of the first electrode, contributes to the formation of an asymmetric discharge having a predominantly curved, banana shape.
Применение в комплексе с предложенным способом генерации излучения из разрядной плазмы известных методов защиты оптического коллектора от загрязняющих частиц, таких, как экранировка приэлектродных областей разряда, применение стационарной и вращающейся фольговых ловушек, частично заполненных газом, позволяет наиболее полно решить проблему подавления потока загрязняющих частиц в пучке излучения из разрядной плазмы. The use in combination with the proposed method of generating radiation from a discharge plasma of known methods for protecting the optical collector from polluting particles, such as screening of the electrode regions of the discharge, the use of stationary and rotating foil traps, partially filled with gas, allows you to most fully solve the problem of suppressing the flow of polluting particles in the radiation beam from the discharge plasma.
Выполнение в варианте предложенных способа и устройства первого и второго электродов в виде вращающихся дисков, покрытых жидким плазмообразующим металлом, позволяет наряду с высокоэффективным подавлением потока плазмы в пучке излучения получать ЭУФ/МРИ излучение высокой мощности.  The embodiment of the proposed method and device of the first and second electrodes in the form of rotating disks coated with a liquid plasma-forming metal allows, along with highly effective suppression of the plasma flow in the radiation beam, to obtain high-power EUV / MRI radiation.
Выполнение первого и второго электродов в виде двух струй жидкого металла является другим вариантом реализации изобретения, в котором, наряду с высокоэффективным подавлением в пучке излучения потока заряженных и нейтральных загрязняющих частиц, возможно достижение высокой мощности экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения.  The implementation of the first and second electrodes in the form of two jets of liquid metal is another embodiment of the invention, in which, along with highly efficient suppression of the flow of charged and neutral polluting particles in the radiation beam, it is possible to achieve high power of extreme ultraviolet or soft x-ray radiation.
Все это позволяет наряду с получением мощного ЭУФ/МРИ излучения в большом, до π ср, телесном угле обеспечить выделенное направление движения загрязняющих частиц, генерируемых в плазме разряда как побочный продукт, и реализовать вывод излучения в направлении, существенно отличающемся от направления преимущественного распространения потока загрязняющих частиц.  All this allows, along with the receipt of powerful EUV / MRI radiation in large, up to π cf solid angle, to provide the selected direction of motion of the polluting particles generated in the discharge plasma as a by-product, and to realize the radiation output in a direction significantly different from the direction of the predominant distribution of the polluting particles.
Таким образом, наряду с возможностью генерации мощного экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения обеспечивается высокоэффективное подавление в пучке излучения потока загрязняющих частиц из разряда, в том числе из его наиболее эффективно излучающей области.  Thus, along with the possibility of generating powerful extreme ultraviolet or soft X-ray radiation, a highly efficient suppression of the flow of polluting particles from the discharge, including from its most efficiently emitting region, is provided in the radiation beam.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Рисунки в заявке представлены в виде, достаточном для понимания принципов изобретения, и ни в коей мере не ограничивают объем настоящего изобретения.  The drawings in the application are presented in a form sufficient to understand the principles of the invention, and in no way limit the scope of the present invention.
На чертежах совпадающие элементы устройства имеют одинаковые номера позиций.  In the drawings, matching device elements have the same item numbers.
На фиг. 1 схематично изображено устройство для генерации излучения из плазмы разряда между вращающимися электродами.  In FIG. 1 schematically shows a device for generating radiation from a discharge plasma between rotating electrodes.
На фиг. 2 схематично изображено поперечное сечение в области разряда устройствгРдля генерации 'излучения из плазмьГ разряда" между электродами в виде струй жидкого металла. In FIG. Figure 2 schematically shows the cross section in the region of the discharge of devices for the generation of ' radiation from a plasma of a discharge ' between electrodes in the form of jets of liquid metal.
На фиг. 3 представлена схема устройства с кольцевым коллектором для визуализации потоков плазмы из разряда. На фиг. 4 показан в развернутом виде кольцевой коллектор для визуализации потоков плазмы после экспозиции в источнике излучения с электродами в виде струй жидкого металла. In FIG. 3 is a diagram of a ring collector device for visualizing plasma flows from a discharge. In FIG. 4 shows in an expanded form an annular collector for visualizing plasma flows after exposure to a radiation source with electrodes in the form of jets of liquid metal.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ MODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Данное описание служит для иллюстрации осуществления изобретения, но не объема настоящего изобретения.  This description serves to illustrate the implementation of the invention, but not the scope of the present invention.
Устройство для генерации из разрядной плазмы излучения, в частности, экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения, содержит импульсный источник питания 1, первый электрод 2, второй электрод 3, облучаемый сфокусированным лучом 4 лазера, инициирующим между первым и вторым электродами 2, 3 разряд 5, производящий наряду с излучением в качестве побочного продукта заряженные и нейтральные загрязняющие частицы (debris). В устройстве для получения излучения из разрядной плазмы за счет выбора геометрии электродов и места облучения лазерным лучом 4 электрода 3 инициируемый лучом лазера разряд 5 асимметричен, имея преимущественно изогнутую, бананообразную форму. В непосредственной близости от разряда 5 в качестве токоведущих частей разрядного контура служат скин- слои 2а, За электродов 2, 3, расположенные преимущественно с вогнутой стороны разряда. Определяемый геометрией разряда и разрядного контура градиент собственного магнитного поля б тока разряда 5 вблизи него имеет выделенное направление: область сильного магнитного поля расположена с вогнутой стороны разряда. Градиент собственного магнитного поля б тока разряда определяет направление 7 преимущественного движения потока 8 разрядной плазмы и увлекаемых ею нейтральных загрязняющих частиц от электродов 2, 3 в область слабого магнитного поля, расположенную с выгнутой стороны разряда. При этом направление вывода из плазмы разряда 5 оптического излучения в виде расходящегося пучка 9 с вершиной в области пинча 5а и оптической осью 10, существенно отличается от направления б преимущественного движения потока плазмы 7 из области разряда.  A device for generating radiation from a discharge plasma, in particular extreme ultraviolet or soft X-ray radiation, comprises a switching power supply 1, a first electrode 2, a second electrode 3, irradiated with a focused laser beam 4, initiating between the first and second electrodes 2, 3 discharge 5, producing, along with radiation, charged and neutral pollutants (debris) as a by-product. In the device for receiving radiation from the discharge plasma due to the choice of the geometry of the electrodes and the location of the laser beam 4 of the electrode 3, the discharge 5 initiated by the laser beam is asymmetric, having a predominantly curved, banana shape. In the immediate vicinity of discharge 5, skin layers 2a, 3a of electrodes 2, 3, located mainly on the concave side of the discharge, serve as current-carrying parts of the discharge circuit. Defined by the geometry of the discharge and the discharge circuit, the gradient of the intrinsic magnetic field b of the current of discharge 5 near it has a distinguished direction: the region of a strong magnetic field is located on the concave side of the discharge. The gradient of the intrinsic magnetic field b of the discharge current determines the direction 7 of the predominant motion of the stream 8 of the discharge plasma and the neutral polluting particles carried away by it from the electrodes 2, 3 to the region of a weak magnetic field located on the curved side of the discharge. In this case, the direction of the discharge from the plasma of the discharge 5 of optical radiation in the form of a diverging beam 9 with a vertex in the region of the pinch 5a and the optical axis 10 differs significantly from the direction b of the predominant motion of the plasma flow 7 from the region of the discharge.
Согласно предлагаемому изобретению предпочтительно, что в месте облучения - лазерным лучом - 4 нормаль к - поверхности второго электрода 3, определяющая направление преимущественного распространения лазерно- индуцированной плазмы, существенно отличается от направления 12 на ближайшую точку первого электрода 2. В варианте реализации устройства (фиг. 1) первый и второй электроды 2, 3 выполнены в виде вращающихся дисков, покрытых тонким слоем жидкого плазмообразующего металла. При этом токоподвод к электродам 2, 3 осуществляется с помощью скользящих контактов 13а, 13Ь. Покрытие электродов тонким слоем жидкого плазмообразующего металла и его подача к области разряда при вращении электродов осуществляется, например, за счет частичного погружения электродов в ванны с жидким металлом, которые для упрощения не показаны на фиг. 1. Ванны с жидким металлом при подключении к ним источника питания 1 служат и в качестве скользящих контактов 13а, 13Ь. According to the invention, it is preferable that at the site of irradiation with a laser beam - 4 normal to - the surface of the second electrode 3, which determines the direction of the predominant propagation of the laser-induced plasma, differs significantly from the direction 12 to the nearest point of the first electrode 2. In an embodiment of the device (Fig. 1), the first and second electrodes 2, 3 are made in the form of rotating disks coated with a thin layer of liquid plasma-forming metal. In this case, the current supply to the electrodes 2, 3 is carried out using the sliding contacts 13a, 13b. The electrodes are coated with a thin layer of liquid plasma-forming metal and supplied to the discharge region during the rotation of the electrodes, for example, by partially immersing the electrodes in baths with liquid metal, which are not shown in FIG. 1. Baths with liquid metal, when a power source 1 is connected to them, also serve as sliding contacts 13a, 13b.
В другом варианте реализации устройства (Фиг. 2, 3) первый и второй электроды 2 и 3 представляют собой струи жидкого металла, формируемые, соответственно, первым и вторым соплами 14, 15, к которым подсоединен импульсный источник питания (Фиг. 3). Для экспериментального определения характера распределения потока плазмы из области разряда 5 в устройстве установлен кольцевой коллектор 16 для визуализации потоков плазмы, выполненный в виде полоски металлической фольги, окружающей разряд (Фиг. 3).  In another embodiment of the device (Fig. 2, 3), the first and second electrodes 2 and 3 are jets of liquid metal, formed, respectively, by the first and second nozzles 14, 15, to which a switching power supply is connected (Fig. 3). To experimentally determine the nature of the distribution of the plasma flow from the discharge region 5, an annular collector 16 is installed in the device for visualizing plasma flows, made in the form of a strip of metal foil surrounding the discharge (Fig. 3).
Способ генерации излучения, в частности, экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения из разрядной плазмы реализуют следующим образом.  A method for generating radiation, in particular, extreme ultraviolet or soft X-ray radiation from a discharge plasma, is implemented as follows.
В варианте реализации способа (фиг. 1) обеспечивают вращение первого и второго электродов 2, 3, выполненных в виде дисков с приводом вращения, и подают плазмообразующий жидкий металл на рабочую поверхность электродов. Включают импульсный источник питания 1, подключенный на терминалах А, В к первому и второму электродам 2, 3, в результате на электродах 2, 3 и на вакуумном разрядном промежутке между ними нарастает напряжение. Сфокусированным лучом 4 импульсного лазера облучают электрод 3, испаряя и ионизируя малую порцию материала на поверхности электрода 3. Предпочтительно, что в месте облучения лазерным лучом 4 нормаль 11 к поверхности второго электрода, определяющая направление преимущественного распространения плазмы индуцированной лазерным . лучом, . существенно отличается от направления 12 на ближайшую точку первого электрода 2. Замыкают разрядный промежуток между электродами 2, 3 разлетающейся лазерно-индуцированной плазмой. За счет выбора геометрии электродов 2, 3 и места воздействия лазерного луча 4 на электрод 3 формируют асимметричный разряд 5 преимущественно изогнутой, бананообразной формы, собственное магнитное поле б которого непосредственно вблизи области разряда 5 имеет градиент, определяющий преимущественное направление 7 движения потока 8 разрядной плазмы от электродов 2, 3 в область менее сильного магнитного поля б. Направленное действие электромагнитных сил на плазму разряда 5 обусловлено формой разряда, при которой величина магнитного поля выше с вогнутой стороны разрядного канала. Кроме этого, за счет выбора геометрии разрядного контура токоподводы к разряду, в качестве которых служат скин- слои 2а, За электродов 2, 3, расположены преимущественно с вогнутой стороны разрядного канала. Все это увеличивает разницу величин магнитного поля б по разные стороны разрядного канала, что повышает силу действия электромагнитных сил на разрядную плазму в выделенном направлении 7. В процессе разряда вводят энергию импульсного источника питания 1 в плазму разряда 5. За счет выбора плазмообразующего материала электрода 2, в частности олова, линии излучения ионов которого находятся в нужной области коротковолнового диапазона спектра, производят высокоэффективную генерацию экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения из малой области разрядного канала в районе его перетяжки- пинча 5а, образованного в результате магнитного сжатия плазмы. Вывод излучения в виде расходящегося пучка 9, имеющего вершину в области пинча 5а и характеризующегося оптической осью 10, осуществляют в направлении 9, существенно отличающемся от направления 7 преимущественного движения плазмы из области разряда 5. Для получения высокой средней мощности излучения разряд осуществляют с высокой частотой повторения импульсов. In an embodiment of the method (Fig. 1), the first and second electrodes 2, 3 are made in the form of disks with a rotation drive, and a plasma-forming liquid metal is supplied to the working surface of the electrodes. Turn on the switching power supply 1, connected at terminals A, B to the first and second electrodes 2, 3, as a result, the voltage rises on the electrodes 2, 3 and on the vacuum discharge gap between them. The focused beam 4 of the pulsed laser irradiates the electrode 3, evaporating and ionizing a small portion of the material on the surface of the electrode 3. It is preferable that at the site of irradiation with the laser beam 4 normal 11 to the surface of the second electrode, which determines the direction of the preferred propagation of the plasma induced by the laser. ray,. differs significantly from the direction 12 to the nearest point of the first electrode 2. Close the discharge gap between the electrodes 2, 3 of the expanding laser-induced plasma. By choosing the geometry of the electrodes 2, 3 and the places where the laser beam 4 acts on the electrode 3, an asymmetric discharge 5 of a predominantly curved, banana-shaped form, whose intrinsic magnetic field b directly near the discharge region 5 has a gradient that determines the preferred direction 7 of the flow of the discharge plasma stream 8 from the electrodes 2, 3 to the region of a less strong magnetic field b. The directed action of electromagnetic forces on the discharge plasma 5 is due to the shape of the discharge, in which the magnetic field is higher on the concave side of the discharge channel. In addition, due to the choice of the geometry of the discharge circuit, the current leads to the discharge, which are skin layers 2a, 3a of the electrodes 2, 3, are located mainly on the concave side of the discharge channel. All this increases the difference in the magnitude of the magnetic field b on opposite sides of the discharge channel, which increases the strength of the action of electromagnetic forces on the discharge plasma in the selected direction 7. During the discharge, the energy of the switching power supply 1 is introduced into the discharge plasma 5. By choosing the plasma-forming material of the electrode 2, in particular, tin, whose ion emission lines are in the desired region of the short-wave range of the spectrum, produce highly efficient generation of extreme ultraviolet or soft X-ray of the radiation from a small region of the discharge channel in the region of its peretyazhki- pinch 5a formed as a result of magnetic compression of the plasma. The output of radiation in the form of a diverging beam 9, having a vertex in the region of the pinch 5a and characterized by an optical axis 10, is carried out in the direction 9, significantly different from the direction 7 of the predominant plasma movement from the discharge region 5. To obtain a high average radiation power, the discharge is carried out with a high repetition rate pulses.
Следует также отметить, что в отличие от известных аналогов, например заявки US20090168967, в предложенных устройстве и способе заряженные и нейтральные загрязняющие частицы не задерживаются в области электродов, а беспрепятственно покидают область разряда в выделенном направлении, что обеспечивает высокоэффективную очистку от них разрядной области и обеспечивает возможность повышения частоты разрядных импульсов. Это обеспечивает - возможность повышения _мощности. пучка экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения при высокоэффективном подавлении потока плазмы в направлении вывода пучка излучения. В другом варианте реализации способа генерации излучения из разрядной плазмы с помощью первого и второго сопел 14. 15, к которым подсоединен импульсный источник питания 1, формируют первый и второй электроды 2, 3 в виде двух струй жидкого металла (Фиг. 2, 3). В остальном данный вариант реализации способа генерации излучения из разрядной плазмы не отличается от вышеописанного. It should also be noted that, in contrast to the known analogues, for example, application US20090168967, in the proposed device and method, charged and neutral contaminating particles do not linger in the region of the electrodes, but freely leave the discharge region in the selected direction, which ensures high-efficiency cleaning of the discharge region from them and provides the possibility of increasing the frequency of discharge pulses. This provides an opportunity to increase _power. extreme ultraviolet or soft x-ray radiation with highly effective suppression of plasma flow in the direction of output of the radiation beam. In another embodiment of the method for generating radiation from a discharge plasma using the first and second nozzles 14. 15, to which a switching power supply 1 is connected, the first and second electrodes 2, 3 are formed in the form of two jets of liquid metal (Fig. 2, 3). Otherwise, this embodiment of the method for generating radiation from a discharge plasma does not differ from the above.
На Фиг. 3 представлена схема устройства с кольцевым коллектором 16 для визуализации потоков плазмы из разряда, а на Фиг. 4 кольцевой коллектор 16 показан в развернутом виде после длительного воздействия на него потоков плазмы и загрязняющих частиц, генерируемых в разряде наряду с излучением. На Фиг. 4 в зоне 17 виден след нагрева в виде цветов побежалости стальной фольги, из которой сделан кольцевой коллектор 16. Изображение на Фиг. 4 иллюстрирует положительный результат, достигаемый за счет применения предложенных устройства и способа, при которых выход плазмы из области разряда сосредоточен в сравнительно узком телесном угле (зона 17), около 2 ср.  In FIG. 3 is a diagram of a device with an annular collector 16 for visualizing plasma flows from a discharge, and FIG. 4, the annular collector 16 is shown in expanded form after prolonged exposure to plasma flows and polluting particles generated in the discharge along with radiation. In FIG. 4, in zone 17, a heating trace is visible in the form of discoloration of the steel foil from which the annular collector 16 is made. The image in FIG. 4 illustrates the positive result achieved by applying the proposed device and method in which the plasma exit from the discharge region is concentrated in a relatively narrow solid angle (zone 17), about 2 sr.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ INDUSTRIAL APPLICABILITY
Предложенные устройство и способ обеспечивают генерацию мощного излучения из разрядной плазмы при высокоэффективном подавлении в пучке излучения потоков плазмы из разряда, в том числе, из его наиболее эффективно излучающей области.  The proposed device and method provide for the generation of powerful radiation from a discharge plasma with highly efficient suppression of plasma flows from a discharge in a radiation beam, including from its most efficiently emitting region.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Устройство генерации излучения из разрядной плазмы, в частности, экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения,1. A device for generating radiation from a discharge plasma, in particular, extreme ultraviolet or soft x-ray radiation,
5 содержащее импульсный источник питания, первый электрод, второй электрод, подсоединенные к упомянутому источнику питания, сфокусированный луч лазера, облучающий второй электрод и инициирующий между первым и вторым электродами разряд, производящий излучение, при этом, упомянутый луч лазера направлен на место облучения второго электрода таким образом, чтобы0 инициируемый лучом лазера разряд имел асимметричную, преимущественно изогнутую, бананообразную форму, собственное магнитное поле которого непосредственно вблизи разряда имело градиент, определяющий преимущественное движение потока разрядной плазмы от электродов в область менее сильного магнитного поля в направлении, существенно отличающемся от5 направления выхода из плазмы разряда оптического излучения в виде расходящегося пучка. 5 comprising a switching power supply, a first electrode, a second electrode connected to said power source, a focused laser beam, irradiating the second electrode and initiating a discharge producing radiation between the first and second electrodes, wherein said laser beam is directed to the place of irradiation of the second electrode with so that 0 the discharge initiated by the laser beam has an asymmetric, mainly curved, banana-like shape, whose intrinsic magnetic field immediately near the discharge has a The component that determines the predominant movement of the discharge plasma flow from the electrodes to the region of a less strong magnetic field in a direction substantially different from the direction of the exit of the optical discharge from the plasma in the form of a diverging beam.
2. Устройство генерации излучения из разрядной плазмы по п. 1, в котором в месте облучения лазерным лучом нормаль к поверхности второго электрода, определяющая направление преимущественного распространения0 разрядной плазмы, существенно отличается от направления на ближайшую точку первого электрода.  2. The device for generating radiation from a discharge plasma according to claim 1, wherein in the place where the laser beam irradiates, the normal to the surface of the second electrode, which determines the direction of the preferred propagation of the 0 discharge plasma, differs significantly from the direction to the nearest point of the first electrode.
3. Устройство генерации излучения из разрядной плазмы по п. 1, в котором первый и второй электроды выполнены в виде вращающихся дисков, покрытых жидким плазмообразующим металлом. 3. The device for generating radiation from a discharge plasma according to claim 1, wherein the first and second electrodes are made in the form of rotating disks coated with a liquid plasma-forming metal.
5 4. Устройство генерации излучения из разрядной плазмы по п. 1, в котором первый и второй электроды, выполнены в виде струй жидкого металла, формируемых, соответственно, первым и вторым соплами, к которым подсоединен импульсный источник питания.  5 4. The device for generating radiation from a discharge plasma according to claim 1, in which the first and second electrodes are made in the form of jets of liquid metal formed, respectively, by the first and second nozzles to which a switching power supply is connected.
5. Способ генерации излучения из разрядной плазмы, в частности, 0 экстремального ультрафиолетового или мягкого рентгеновского излучения из разрядной плазмы, при котором, прикладывают напряжение импульсного 5. A method for generating radiation from a discharge plasma, in particular, 0 extreme ultraviolet or soft X-ray radiation from a discharge plasma, in which a pulse voltage is applied
- - -источника -питания между первым и вторым электродом, луч лазера направляют на место облучения второго электрода таким образом, чтобы сформировать инициируемый лучом лазера асимметричный разряд преимущественно изогнутой, 5 бананообразной формы, собственное магнитное поле которого непосредственно вблизи разряда имело градиент, определяющий преимущественное движение потока разрядной плазмы от электродов в область менее сильного магнитного поля в направлении, существенно отличающемся от направления выхода из плазмы разряда оптического излучения в виде расходящегося пучка. - - - a power source between the first and second electrode, the laser beam is directed to the place of irradiation of the second electrode so as to form an asymmetric discharge initiated by the laser beam of a predominantly curved, 5 banana-like shape, whose own magnetic field is directly near the discharge, there was a gradient that determined the predominant movement of the discharge plasma flow from the electrodes to the region of a less strong magnetic field in a direction significantly different from the direction of the exit of the optical discharge from the plasma in the form of a diverging beam.
6. Способ генерации излучения из разрядной плазмы по п. 5, при котором обеспечивают вращение первого и второго электродов, выполненных в виде дисков, и подают плазмообразующий жидкий металл на рабочую поверхность электродов.  6. The method of generating radiation from a discharge plasma according to claim 5, wherein the first and second electrodes are made in the form of discs and the plasma-forming liquid metal is supplied to the working surface of the electrodes.
7. Способ генерации излучения из разрядной плазмы по п. 6, при котором первый и второй электроды формируют в виде двух струй жидкого металла.  7. The method of generating radiation from a discharge plasma according to claim 6, wherein the first and second electrodes are formed in the form of two jets of liquid metal.
PCT/RU2012/000701 2012-02-15 2012-08-23 Device and method for generating radiation from discharge plasma WO2013122505A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012105067 2012-02-15
RU2012105067/07A RU2496282C1 (en) 2012-02-15 2012-02-15 Device and method for emission generation from discharge plasma

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013122505A1 true WO2013122505A1 (en) 2013-08-22

Family

ID=48984506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2012/000701 WO2013122505A1 (en) 2012-02-15 2012-08-23 Device and method for generating radiation from discharge plasma

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2496282C1 (en)
WO (1) WO2013122505A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023135322A1 (en) 2022-01-17 2023-07-20 Isteq B.V. Target material, high-brightness euv source and method for generating euv radiation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2253194C2 (en) * 2000-10-16 2005-05-27 Саймер, Инк. Radiation source built around plasma focus with improved switching-mode supply system
JP2007201438A (en) * 2005-12-29 2007-08-09 Asml Netherlands Bv Radiation source
US20090168967A1 (en) * 2004-11-29 2009-07-02 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Method and apparatus for generating radiation in the wavelength range from about 1 nm to about 30 nm, and use in a lithography device or in metrology
JP2009535839A (en) * 2006-05-04 2009-10-01 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． Radiation generating device, lithographic apparatus, device manufacturing method and device manufactured thereby
US7696492B2 (en) * 2006-12-13 2010-04-13 Asml Netherlands B.V. Radiation system and lithographic apparatus

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2210140C2 (en) * 1998-06-05 2003-08-10 ООО "Высокие технологии" Method and device for producing optical radiation
WO2009107063A1 (en) * 2008-02-28 2009-09-03 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Debris mitigation device with rotating foil trap and drive assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2253194C2 (en) * 2000-10-16 2005-05-27 Саймер, Инк. Radiation source built around plasma focus with improved switching-mode supply system
US20090168967A1 (en) * 2004-11-29 2009-07-02 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Method and apparatus for generating radiation in the wavelength range from about 1 nm to about 30 nm, and use in a lithography device or in metrology
JP2007201438A (en) * 2005-12-29 2007-08-09 Asml Netherlands Bv Radiation source
JP2009535839A (en) * 2006-05-04 2009-10-01 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． Radiation generating device, lithographic apparatus, device manufacturing method and device manufactured thereby
US7696492B2 (en) * 2006-12-13 2010-04-13 Asml Netherlands B.V. Radiation system and lithographic apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023135322A1 (en) 2022-01-17 2023-07-20 Isteq B.V. Target material, high-brightness euv source and method for generating euv radiation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012105067A (en) 2013-08-20
RU2496282C1 (en) 2013-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102597847B1 (en) High-brightness LPP sources and methods for radiation generation and debris mitigation
JP5454881B2 (en) Extreme ultraviolet light source device and method for generating extreme ultraviolet light
US6711233B2 (en) Method and apparatus for generating X-ray or EUV radiation
JP4881443B2 (en) Radiation system and lithographic apparatus
EP1305984B1 (en) Method and apparatus for generating x-ray radiation
KR100777414B1 (en) Radiation generating device, lithographic apparatus, device manufacturing method and device manufactured thereby
JP4440938B2 (en) Lithographic apparatus with debris mitigation system, EUV radiation source with debris mitigation system, and method for mitigating debris
US20100051831A1 (en) Light source employing laser-produced plasma
JP2001042098A (en) Plasma focused high energy photon source
JP2011082473A (en) Extreme ultraviolet light source apparatus
JP2010147231A (en) Plasma light source and plasma light generating method
JP4429302B2 (en) Electromagnetic radiation source, lithographic apparatus, device manufacturing method, and device manufactured by the manufacturing method
EP2170020B1 (en) Extreme ultraviolet light source device and method for generating extreme ultraviolet radiation
JP2000098098A (en) X-ray generator
Juha et al. Ablation of poly (methyl methacrylate) by a single pulse of soft X-rays emitted from Z-pinch and laser-produced plasmas
RU2496282C1 (en) Device and method for emission generation from discharge plasma
JP3790814B2 (en) Method and apparatus for removing scattered matter in X-ray irradiation apparatus
JP2010232150A (en) Extreme ultraviolet light source device
WO2020160929A1 (en) Radiation system
Tomie et al. Use of tin as a plasma source material for high conversion efficiency
JPH08236292A (en) Laser plasma x-ray generation device
US8426834B2 (en) Method and apparatus for the generation of EUV radiation from a gas discharge plasma
Borisov et al. EUV light source with high brightness at
Juha et al. Ablation of organic polymers and elemental solids induced by intense XUV radiation
JP2009049151A (en) Laser plasma light source

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12868507

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12868507

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1