用于产生远紫外线和软X射线的装置
专利汇可以提供用于产生远紫外线和软X射线的装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种气体放电源，尤其是用于产生远紫外线和/或软 X射线 ，其中气体填充中间 电极 间隙(3)位于两个电极(1、2)之间，其中具有用于气体进入和排空的装置，以及其中一个电极(1)具有限定对称轴线(4)且被用于射线释放的开口(5)。提出的改进在于隔膜(6)，该隔膜(6)在对称轴(4)上具有至少一个开口(7)且在两个电极(1、2)之间作为差动 泵 级工作。，下面是用于产生远紫外线和软X射线的装置专利的具体信息内容。
1、一种气体放电源，具体用于产生远紫外线和/或软X射线，其中气 体填充中间电极间隙(3)位于两个电极(1、2)之间，其中具有用于气 体进入和排空的装置，以及其中一个电极(1)具有限定对称轴线(4)且 被用于射线释放的开口(5)，其特征在于，设一隔膜(6)于所述两个电 极(1、2)之间，所述隔膜(6)在对称轴线(4)上具有至少一个开口( 7)且作为差动泵级工作。
2、如权利要求1所述的气体放电源，特征在于，在由所述隔膜(6) 和背离射线释放侧的电极(2)所限定的所述气体填充中间电极间隙(3) 的部分区域中的气体压力大于由所述隔膜(6)和面向射线释放侧的电极 (1)所限定的所述气体填充中间电极间隙(3)的部分区域中的气体压力。
3、如权利要求1或2所述的气体放电源，其特征在于，所述隔膜(6) 的至少部分包括可加工的材料和/或具有高导热性的材料。
4、如权利要求1或2所述的气体放电源，其特征在于，所述隔膜(6) 的至少部分包括陶瓷。
5、如权利要求1或2所述的气体放电源，其特征在于，所述隔膜(6) 至少在靠近其开口(7)的区域(10)包括抗放电材料。
6、如权利要求1或2所述的气体放电源，其特征在于，具有多个互 相由绝缘体(11)隔离的金属隔膜(6、6′、6″)。
7、如权利要求1或2所述的气体放电源，其特征在于，在对称轴线 (4)的方向，所述隔膜(6)在1mm至20mm的范围内延伸。
8、如权利要求1或2所述的气体放电源，其特征在于，所述隔膜(6) 的所述开口(7)具有在4mm和20mm之间的直径。
9、如权利要求1或2所述的气体放电源，其特征在于，设置气体入 口，这些入口具有面向所述气体填充中间电极间隙(3)的部分区域的开 口，所述气体填充中间电极间隙(3)的部分区域由所述隔膜(6)和背离 射线释放侧的电极(2)限定。
10、如权利要求1或2所述的气体放电源，其特征在于，设置气体入 口，这些入口具有面向所述气体填充中间电极间隙(3)的部分区域的开 口，所述气体填充中间电极间隙(3)的部分区域由所述隔膜(6)和面向 射线释放侧的电极(1)限定。
11、如权利要求1或2所述的气体放电源，其特征在于，背离射线释 放侧的电极(2)具有空腔(8)，所述空腔(8)具有通向所述气体填充中 间电极间隙(3)的至少一个开口(9)。
12、如权利要求1或2所述的气体放电源，其特征在于，设置气体入 口，所述入口具有通向电极(2)中的空腔(8)的开口，所述电极(2) 背离射线释放侧。
13、如权利要求12所述的气体放电源，其特征在于，设置触发装置， 该装置可位于电极(2)的空腔(8)中，所述电极(2)背离射线释放侧。
14、如权利要求1或2所述的气体放电源，其特征在于，中间电极间 隙(3)中的气体混合物包括用于气体放电的工作气体，以及除此之外， 还包括至少一种与工作气体相比较具有较低射线损耗的填充气体。
15、如权利要求14所述的气体放电源，其特征在于，所述工作气体 主要被包含在由所述隔膜(6)和面向射线释放侧的电极(1)限定的气体 填充中间电极间隙(3)的部分区域中的气体混合物中，以及所述工作气 体主要被包含在由所述隔膜(6)和背离射线释放侧的电极(2)限定的气 体填充中间电极间隙(3)的部分区域中的气体混合物中。
16、如权利要求1或2所述的气体放电源，其特征在于，通过面向射 线释放侧的电极(1)的开口(5)发生中间电极间隙(3)的排空。
17、如权利要求1或2所述的气体放电源，其特征在于，背离射线释 放侧的电极(2)被用作阴极。
18、如权利要求1或2所述的气体放电源，其特征在于，电极之间的 电极间隙和气体压力被选择成使在帕邢曲线的左分支发生气体放电。
技术领域
本发明涉及一种气体放电源。优选应用领域是要求在从大约1nm至 20nm的波长范围内的远紫外(EUV)和/或软X射线的那些领域，譬如具 体为半导体光刻。
背景技术
对于EUV光刻中的应用，等离子应当展示1至2mm的轴向扩散和1 至2mm的直径，并且在45至60度的观察角处是可以看到的。一般公知 的是，对于这种应用，这种等离子优先在几焦耳范围内的脉冲能量、大约 100ns的电流脉冲持续时间和10至30KA间的电流幅度的放电中产生。最 优的中性气体压力典型地在几Pa至几十Pa的范围内。压缩等离子体的初 始半径在几个mm范围内，所述半径主要由电极系统中的开口确定。电极 间间隙在3和10mm之间。
WO01/01736公开了一种同样类型的装置，在其中，另外地，在对称 轴上具有开口的辅助电极位于主电极之间，作为增加转换效率的机构。
DE10134033公开了一种同样类型的装置，在其中填充的气体的气压 在靠近作为阴极的电极处比离开电极的放电容器的区域中是更高的。
然而，作为现有技术部分的说明的装置不能够供给许多应用所需要的 高输出，尤其用于半导体光刻中。因此，需要改进，以获得最高的可能的 射线密度。然而，应该注意到，对于必需的高电流幅度和电流密度，经阴 极的电流传输必定与阴极材料的蒸发有关。这种电极侵蚀导致阴极的几何 形状改变，这最终对等离子体的发射性能产生负面影响。这样，箍缩等离 子体被定位于越靠近阴极表面、阴极侵蚀的就越急剧。然而，对于这种装 置的实用性，足够长的使用寿命是本质的。
发明内容
使用本发明的气体放电源实现这个目的。通过本申请的描述还可以得 知有益的实施例和另外的实施例。
本发明认识到，使用尤其用于产生远紫外和/或软X射线的气体放电源 解决了上述技术问题，在所述气体放电源中气体填充中间电极间隙(3) 位于两个电极(1、2)之间，其中具有用于气体进入和排空的装置，其中 一个电极(1)具有限定对称轴线(4)且被用于射线释放的开口(5)，以 及在对称轴线(4)上具有至少一个开口(7)且作为差动泵级工作的隔膜 (6)位于两个电极(1、2)之间。
本发明基于这样的认识：因为引入在对称轴线(4)上具有开口(7) 的隔膜(6)和作为差动泵级使用的这个隔膜，以一种简单的方式，可在 中间电极间隙(3)中设定某一理想的压力状况。除了得到的有益效果之 外，由于结合这种隔膜，其上耗散热量的较大表面位于中间电极间隙(3) 中。以这种方式，电极(1、2)上的热载荷可被减少，它们的使用寿命 和可被注入所述系统的平均输出或脉冲能量可与可获得的射线功率一起 增加。
中间电极间隙(3)被用于设计在两个电极(1、2)之间的整个间隙。 它被隔膜(6)分割为两部分，每一部分由电极(包括其开口)之一和隔 膜(包括其开口)限定。
这具体在于在由隔膜(6)和背离射线释放侧的电极(2)限定的气体 填充中间电极间隙(3)的部分区域中提供的气体压力大于在由隔膜(6) 和面向射线释放侧的电极(1)限定的气体填充中间电极间隙(3)的部 分区域中提供的气体压力。这种措施确保压缩或向等离子体输入能量以 及与之相关的高阻抗区域的位置，出现在靠近电极(1)的理想点上，所 述电极(1)面向射线的放电侧。这具有的优点在于，在大观察角处从可 得到的观点来看，有最优的射线利用率。因此，从阴极向这点的电流传 递以弥散、低阻抗等离子体出现。当与出现较短的等离子体通道的现有 技术相比较时，这导致实质上没有损耗。同样因这种理由，可获得射线 功率的增加。
中间电极间隙(3)中的气体压力和两个电极之间的间隙选择成使等 离子体的点火发生在帕邢曲线的左分支，即离子化过程沿长电场线开始， 这优先发生在阳极和阴极的开口区域。因此，点火发生在气体体积内， 进而因此引起特别低的磨损率。此外，在帕邢曲线的左分支上操作的情 况下，射线发生器和电源之间开关部件不是必需的，使得低感应成为可 能，进而因此能实现特别有效率的能量输入。
采用背离射线释放侧的电极(2)或面向射线释放侧的电极(1)用作 阴极是可行的。第一可选择的方案具有的优点在于，压缩的等离子体， 在这种情况下因依据本发明的装置可靠近阳极(1)出现，离阴极(2) 较远。因此，对阴极有较少的侵蚀。然而，首要的，箍缩等离子体的发 生还几乎不依赖于阴极几何形状的改变。因此，较高的侵蚀可被允许。 一般地，这导致电极系统的相当长的使用寿命，且提供引入较高电功率 的机会，从而获得更大射线功率。
没有太多的热载荷在面向射线释放侧的电极(1)上，譬如阳极上， 因为隔膜(6)能够耗散相当多的能量。因此，由于所述隔膜(6)的存 在，只有被注入箍缩等离子体区域的部分能量需要考虑，其会发射短波 射线。由于这部分仅仅等于总能量的五分之一到四分之一，所以可引入 的功率还有脉冲能量可因此增加4至5倍。
将背离射线释放侧的电极(2)设计为具有空腔(8)的中空电极，尤 其为中空阴极特别有益处。在其中，在放电的第一相中，气体的预先离 子化发生，之后形成在密集的中空阴极等离子体。这种等离子体尤其适 用于供给所需的电荷载体(电子)，以在中间电极间隙(3)中产生低阻 抗通道。所述中空电极(2)具有通向中间电极间隙(3)的一个或多个 开口(9)。因为作为后者的选择方案，全部电流在多个电极开口(9)上 分布，电极(2)上的局部载荷可以这种方式被减少，进而电极系统的使 用寿命和可引入的电极功率可因此被增加。在设计为中空阴极的电极(2) 的空腔(8)中，可存在额外的触发设备。以这种方式，放电的启动可如 要求的被精确触发。这尤其在具有多个开口的中空阴极的情况下有益处。 触发装置可被设计为，例如在中空阴极中的辅助电极，使用所述辅助电 极，可在从相对阴极为正的电位向较低电位譬如阴极电位切换辅助电极 时触发放电。另一个触发选择在于在中空阴极中电荷载体的喷射或产生， 这通过辉光放电触发、高介电触发或通过光脉冲或激光脉冲的光电子或 金属蒸气的触发来进行。
如果隔膜(6)被设计成有助于电流传递至最多仅仅一小范围的方式 是有利的。从而，从阴极至阳极的整个或至少主要部分的电流传递大部 分仅仅经等离子通道发生。以这种方式，电流可被尽可能完整地和有效 地用于箍缩等离子体的产生。此外，在隔膜上阴极点的产生和因此在那 里出现的侵蚀可被很大程度地避免。
对于隔膜(6)的制造，有益之处在于，如果隔膜(6)或至少部分隔 膜(6)包括好加工的材料。同样有益之处在于，至少部分隔膜(6)的 材料具有高度的导热性。这能够实现有效的冷却或热耗散。
可被用于至少部分隔膜(6)的材料的例子是陶瓷，特别是氧化铝或 六硼化镧(lanthanum hexaboride)。
对于靠近开口(7)的隔膜(6)的部分，对于这个部分，由于其临近 等离子通道，所以对隔膜(6)的侵蚀风险是最大的，由特殊的抗放电材 料制造这个部分是有好处的，所述材料譬如具体地是钼、钨、氮化钛或 六硼化镧。结果是，在隔膜(6)上出现侵蚀的机会极大地减少，因此， 增加了所述装置的使用寿命。
将多隔膜引入中间电极间隙(3)还是可行的，各个隔膜在对称轴线 (4)上具有开口(7)。在具体有益实施例中，它们采用金属隔膜(6、6＇、 6″)的形式，其互相由绝缘体(11)隔开。以这种方式，有效地抑制了 阴极热点的多级点火进而抑制电流传输。这具有与使用单一绝缘体相同 的优点。此外，与纯陶瓷体相比较，因结合金属，可实现电极系统的理 想的低感应结构。再者，可能导致一个陶瓷隔膜上金属蒸气沉积的问题 在本隔膜实质上没有作用。
隔膜(6)的厚度可在大约1和20mm之间的范围内。根据冷却的观 点来看，应该提供尽可能厚的隔膜。隔膜(6)的直径应当大概在4和20mm 之间。
还可这样布置气体入口(12)，以使它们的开口面向气体填充中间电 极间隙(3)的部分区域，所述气体填充中间电极间隙(3)由隔膜(6) 和背离射线释放侧的电极(2)限定。在这个部分区域中的气体压力可因 此具体设定。在与隔膜(6)相互作用中，尤其比中间电极间隙(3)的 部分区域中的气压高的气压可因此被提供在那里，所述中间电极间隙(3) 由隔膜(6)和面向射线释放侧的电极(1)限定，或者可设定具体想要 的压力差异。
此外，可具有气体入口(12＇)，所述气体入口(12＇)配置有朝向气体 填充中间电极间隙(3)的开口，所述气体填充中间电极间隙(3)由隔 膜(6)和面向射线释放侧的电极(1)限定。
在气体入口(12、12＇)结合进中间电极间隙(3)的两个部分区域中 的情况下，获得尤其大的用于调整在中间电极间隙(3)中的气体压力分 布的容限。此外，由于隔膜(6)的存在，因而提供了在中间电极间隙(3) 中产生气体混合物的不均匀分布的机会。尤其是，在本发明的具体有益 实施例中，经那里存在的气体入口(12)，额外被引入由隔膜(6)和背 离射线释放侧的电极(2)限定的中间电极间隙(3)的部分区域中的为 一种填充气体，譬如氦或氢，所述填充气体与工作气体相比较具有在使 用脉冲电流的情况下非常低的射线损耗。以这种方式，与EUV发射区相 比较，等离子体的阻抗被保持在低值上，从而能量输入更有效。经那里 所设的气体入口(12＇)，在由隔膜(6)和面向射线释放侧的电极(1) 限定的中间电极间隙(3)部分区域中引入工作气体，譬如氙或氖，所述 工作气体用于产生箍缩等离子体和得到的EUV射线的发射。
通过面向射线释放侧的电极(1)的开口，使用位于中间电极间隙外 面的排放装置尤其容易实现气体的排空。然而，还可能直接在中间电极 间隙(3)中提供排空装置，具体在由隔膜(6)和面向射线释放侧的电 极(1)限定的中间电极间隙(3)部分区域中。其特别益处在于，如上 所述，如果不同气体成分存在于中间电极间隙(3)的两个部分区域中， 在排空期间，可获得所述两种气体混合物的相对低的混合。
附图说明
参考附图中示出的实施例的例子，将进一步说明本发明，但是本发 明不限于此。
图1示出从WO99/29145中抽取的图，说明现有技术。
图2示出依据本发明的装置的示意图示。
图3示出一个实施例的示意图示，其中膜片的一部分包括抗放电材 料。
图4示出一个实施例的示意图示，其中具有多金属膜片。
图5示出一个实施例的示意图示，其中中空电极具有多个开口。
具体实施方式
图3示出依据本发明的装置的实施例，其中在靠近开口(7)的区域 (10)中，隔膜(6)包括抗放电材料，譬如钼、钨、氮化钛或六硼化镧。 隔膜(6)的其余部分包括可加工的材料和/或具有高导热性的材料。
图4示出依据本发明的装置的实施例，其中多个金属隔膜(6、6＇、 6″)被设置在电极(1、2)之间，各个隔膜由绝缘体(11)分离。
图5示出另一实施例，其中阴极(2)具有三个开口(9、9＇、9″)。 因此，居中地位于对称轴线上的所述开口(9)采用盲孔的形式。其余两 个开口(9＇、9″)是贯通孔，处在阴极(2)的空腔(8)和中间电极间 隙(3)之间。
参考标记列表：
1.面向射线的放电侧的电极
2.背离射线的放电侧的电极
3.(气体填充的)中间电极间隙
4.对称轴
5.面向射线的放电侧的电极(1)中的开口
6.隔膜
7.隔膜中的开口
8.中空电极(2)中的空腔
9、9＇、9″.背离射线的放电侧的电极中的开口
10.包括抗放电材料的隔膜部分区域
11.绝缘体
12、12＇.气体入口
13.箍缩等离子体
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