专利名称：用于以高功率操作的包括轮盖的气体放电源的转轮式电极装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于气体放电源的电极装置，其包括可绕旋转轴线旋转的至少一个电极轮，所述电极轮具有在两个侧表面之间的外周向表面。本发明还涉及包括这种电极装置的气体放电源和操作带有这种电极装置的气体放电源的方法。
背景技术：
使用气体放电源作为例如EUV辐射(EUV极端紫外线)或软x射线的光源。特别地在EUV光刻领域中需要发出EUV辐射和/或软X射线的辐射源。从脉动电流所产生的热等离子体发出辐射。已知强EUV辐射源通过金属蒸汽来操作以产生所需的等离子体。这种EUV辐射源的实例在WO 2006/123270 A2中示出。在这种已知辐射源中，从金属熔体产生金属蒸汽，金属熔体被施加到放电空间中的表面上且由能量束(特别是由激光束)至少部分地蒸发。为此目的，两个电极可旋转地安装以形成各个电极轮，各个电极轮在辐射源操作期间旋转。金属熔体经由连接元件施加到每个电极轮的周向表面，连接元件布置于包含金属熔体的贮存器与电极轮之间。连接元件被设计成在电极轮的圆形外围的部分部段上在外周向表面与电极轮之间形成间隙。在电极轮旋转期间，金属熔体从贮存器渗透到间隙内，从而在电极的外周向表面上形成所希望的液态金属薄膜。脉冲激光束被导向至放电区域中电极之一的表面以蒸发部分金属熔体，产生金属蒸汽并点燃(ignite)电气放电。金属蒸汽由数kA直至数十kA的电流加热从而激发所希望的电离阶段和发出所希望波长的光。形成于电极轮的外周向表面上的液态金属膜实现若干功能。这种液态金属膜在放电中用作辐射介质且作为再生膜来保护轮防止侵蚀。液态金属膜也将电极轮与电源电连接，电源连接到导电连接元件。而且，液态金属耗散由于气体放电而引入到电极内的热。
对于半导体装置的未来大量制造(high volume manufacturing，HVM)所需的这种气体放电源或灯的高功率操作而言，必须施加高电输入功率。为了保证大约每小时100个晶片的所需晶片处理量，大量制造的EUV源必须以50kW或更高的输入电功率操作。大约50％的这个输入功率由旋转电极吸收。关于上文描述的已知气体放电源，从电极轮的散热并不够高，这导致处在较高功率的电极过热。因此，已知气体放电源不能以大量制造EUV源所需的电输入功率进行操作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于气体放电源的电极装置和相对应的气体放电源，其允许气体放电源以高输入功率操作而不会使电极轮过热。
利用根据权利要求1和15的电极装置和气体放电源实现这个目的。电极装置和气体放电源的有利实施例是附属权利要求书的主题内容或在随后的说明书部分中进行描述。权利要求16是指操作这种气体放电源的优选方法。
所提出的电极装置至少包括可绕旋转轴线旋转的电极轮，所述电极轮具有在两个侧表面之间的外周向表面；电极轮盖，其在周向覆盖所述外周向表面和所述侧表面的部分部段。所提出的盖被设计成在盖、外周向表面与侧表面的径向外部之间沿所述周向形成冷却通道，用于由液体材料，特别是金属熔体来冷却电极轮。盖包括冷却通道的入口孔与出口孔以允许液体材料流经冷却通道。在一个替代方案中，盖还被设计成沿周向在冷却通道的延伸范围中在盖与外周向表面和部分侧表面之间形成间隙，所述间隙在电极轮旋转期间限制形成于外周向表面和侧表面上的液体材料膜的厚度。在另一替代方案中，盖还被设计成沿周向在所述冷却通道的延伸范围中抑制流经冷却通道的液体材料形成这种膜。优选地，出口孔布置于冷却通道与间隙之间以在冷却通道与间隙之间的过渡处排出过量液体材料，该间隙具有显著小于冷却通道的液体材料流动截面。
对于所提出的电极装置而言，取决于盖的设计可实现两种操作模式。在第一模式，所施加的用作具有这种电极装置的气体放电源中的气体放电的燃料的液体材料更有效地冷却热的电极轮。冷却通道被设计成使得包括外周向表面和侧表面径向外部的电极轮外部被足量液体材料包围以散热到这种液体材料内。在旋转方向中冷却通道合并入位于轮盖与电极轮的外周向表面和侧表面之间的小间隙通道中，以限制旋转电极轮的外周向表面和侧表面处的液体材料膜的厚度。优选地，至少一个擦拭器单元布置于旋转方向中间隙通道的后方和/或前方，以额外地将液体材料膜限制为在放电位置处蒸发所需的厚度和形状，而不会由于作用于这种液体材料膜上的离心力而造成液滴形成的风险。
在第二模式，将膜厚度限制成最小可能厚度或者通过盖的设计来完全抑制膜的形成。冷却通道也被设计成使得包括外周向表面和侧表面径向外部的电极轮外部由足量液体材料包围，以用于散热到这种液体材料内。这种操作模式需要单独的液体材料施加单元来施加用作气体放电燃料的液体材料。这种施加或注射单元被布置成在所述盖与气体放电发生位置之间向电极轮的外周向表面上施加所述液体材料且必须提供足够的液体材料覆盖以保护旋转电极防止因放电而侵蚀。例如，可使用一或多个喷嘴。
这种第二操作模式允许对放电位置处的液体膜厚度和/或液体膜材料量进行微调。由于液体材料施加或注射单元与冷却通道分开，与之前的操作模式相比，更容易控制放电位置处电极轮上的液体材料覆盖。举例而言，可通过改变流经施加单元的液体材料流在数微米到数百微米的范围内调整液体材料膜厚度。可通过在横向将薄膜限制到必须保护电极的位置来优化液体材料电极覆盖，而电极的其余部分保持不被覆盖。可通过使用例如液滴发生器来间歇地递送液体材料从而在电极上形成这种材料的分开的岛或区域来实现电极上液体材料量的进一步减少。这些措施允许最小化电极上的液体材料量并因此获得最高可能的电极周向速度。也最小化由放电产生的碎片(debris)量。
对于第二操作模式而言，盖优选地包括擦拭器单元以实现将薄膜厚度限制为最小可能厚度或者抑制这种膜的形成。一种理想的擦拭器应防止液体材料从冷却通道泄露。在实践中，残余液体材料膜厚度在经过擦拭器单元后应不超过5微米。这可例如通过使用精确地复制电极形态的成形部件来实现。这个部件可由弹性元件保持成与电极接触。在此情况下，液体材料充当成形部件与电极之间的润滑介质从而防止侵蚀擦拭器和/或旋转电极。但这种作用可取决于电极轮的周向速度。这种动力润滑的故障可导致轮和擦拭器的增强的侵蚀、不受控制的液体材料膜或甚至对旋转电极的阻挡。因此，擦拭器优选地由自润滑材料形成或者涂覆适合于进行干式运行操作的材料。此外，其必须具有对于液体材料而言的热稳定性和耐化学性。诸如石墨这样的材料满足这些要求。
为了在第二操作模式获得最高可能的电极周向速度，液体材料施加或注射系统应尽可能靠近放电位置进行放置。在旋转电极上的液体材料量应最小化，即，沉积量，表达为体积流量
优选地被选择成小于2σ/ρω，即，
其中ω表示轮角速度且ρ和σ表示液体材料的密度和表面张力。为了避免液体材料膜不稳定，电极宽度D应在D＊＜D＜10·D＊的范围，其中
R表示电极轮的半径。
由于具有所提出的轮盖设计的电极轮的较高的冷却效率，具有这种电极装置的气体放电源可以数十千瓦和更高范围的高电功率操作而不会使电极过热。这允许在使用适当液体材料，特别地如液态锡这样的金属熔体时，将气体放电源作为大量制造EUV源进行操作。
所提出的电极轮盖的设计也允许增加电极轮的旋转速度，如在下文中所解释。高输入功率需要10kHz或更高的高放电重复率。对于气体放电源或灯的稳定光输出，特别是EUV辐射的输出而言，需要连续放电脉冲总是撞击旋转电极表面的新鲜平滑部分(fresh smoothportion)。在移动的电极表面上连续放电脉冲的距离须为大约数十毫米至数毫米。因此，必须相应地增加电极旋转速度，导致大约10m/s的所需周向速度。在实践中，电极轮的这种高周向速度可造成液体材料表面波且因此造成在放电位置处具有不稳定的液体材料膜。这导致不稳定的EUV输出且在最差的情况下，由于液体材料扩展和液滴形成而导致灯故障。利用根据本发明设计的电极轮盖避免这个问题。利用这种轮盖，最小化电极轮上的自由液体材料表面。通过这种措施，防止干扰液体材料表面波和液滴形成。在冷却通道和形成间隙通道的轮的被覆盖部分中，液体材料流变得更稳定，这在放电位置导致更好的液体材料膜稳定性。
在优选实施例中，轮盖的冷却通道的出口孔经由进给管线和冷却装置连接到入口孔以形成冷却回路，其中可为热交换器的冷却装置的尺寸适于冷却供应到盖的入口孔的所述液体材料。在此实施例的进一步改进中，泵布置于所述冷却回路中，泵在该冷却回路中有源地循环液体材料。在不提供这种泵的情况下，可使用转轮自身的抽运作用来实现液体材料通过冷却通道的充分循环或流动。但是，通过利用泵有源地驱动液体材料，实现改进的且更可靠的冷却。特别地，可调整泵功率以每次精确地施加最佳冷却和放电发生所需的液体材料量。
在冷却通道的延伸范围中形成的间隙通道的尺寸优选为使得间隙的宽度并不超过电极轮的外周向表面的宽度。在这些实施例之一中，这个间隙通道在为冷却通道长度的至少四分之一的周向长度上延伸。整个盖优选地在电极轮的主要周向部分上沿周向延伸，覆盖周向表面的主要周向部分。主要部分表示覆盖电极轮周向长度的超过一半。优选地，由电极轮盖来覆盖超过四分之三的电极轮周向长度。
为了防止液体材料从轮盖泄露，在不位于冷却通道区域内的部分中，盖应复制轮的形态，具有到轮的外周向表面和侧表面的最小可能距离。在实验中发现在轮的外周向表面与轮盖之间的间隙在被覆盖部分中(即，在间隙通道中)应不超过0.5mm。优选地，间隙高度应为数十微米直至100微米。此外，为了避免液体材料泄露，可向轮的侧表面和盖的内表面施加非湿润材料或涂层。
对于第一操作模式而言，轮盖可包括一对擦拭器，其以受控距离h(距外部轮表面的距离为h)从伴随有固体擦拭器的相当大的侧表面移除所有液体材料。为了避免旋转电极出现液体材料液滴，必须满足条件h＜2σ/(ρω2RD)，其中ω表示轮角速度，R和D表示电极的半径和宽度，且ρ和
表示液体材料的密度和表面张力。必需利用固体擦拭器从外表面移除过量液体材料使得并无液态金属能避免回到轮侧部。
为了最大化冷却效率，盖的液体材料入口应尽可能靠近放电位置放置。如果通过入口孔供应到冷却通道的冷液体材料以尽可能靠近放电位置的位置来撞击轮的发热部分，那么冷却效果会更好。如果冷却流通过冷却通道沿着轮旋转(即沿旋转方向)进行导向，这就会得以实现。而且，对于沿轮旋转方向流动的液体材料流而言，在冷却通道中的压力梯度较低，因此这种实现方式优于沿相反方向的流动。
应优先调整液态金属通过量以确保冷却通道几乎完全充满液体材料。这通过使用上文所述的具有可调整的泵功率的外部泵来实现。为了减小局部液体材料压力最大值和相关联的液体材料泄露，在冷却通道的设计中应避免扭折。在优选设计中，冷却通道的入口孔和出口孔几乎沿轮外围的切向导向。
优选地，对于第一操作模式而言，擦拭器单元被布置于间隙通道的出口处，间隙通道形成于盖与外周向表面之间。这种擦拭器单元在本专利描述中也被称作最终擦拭器，其被设计成在电极轮旋转期间进一步限制在外周向表面上的液体材料膜的厚度，以在放电位置实现所希望的膜厚度和形状。选择这种所希望的膜厚度和形状来在放电位置实现最佳蒸发和放电发生。
优选地，可由一个单擦拭器元件或者一起作用的若干擦拭器元件来形成最终擦拭器，最终擦拭器被设计成在电极轮旋转期间抑制或至少减少液体材料从侧表面到周向表面的迁移。这可通过使用例如具有类似叉形状的擦拭器单元来实现，其在电极轮旋转期间剥落留在邻近周向表面的所述侧表面上的液体材料。在关于提供这种最终擦拭器的优选实施例中，在盖中形成溢流通道以接纳由所述最终擦拭器的作用所产生的过量液体材料。这种溢流通道防止在最终擦拭器处具有过高的液体材料压力。
在与第一操作模式相关的另一优选实施例中，另一擦拭器单元布置于冷却通道与间隙通道之间，其中这种擦拭器单元，在本专利描述中也被称作预擦拭器，被设计成在电极轮旋转期间限制外周向表面上液体材料膜的厚度且从侧表面剥落液体材料。这种预擦拭器控制液体材料从冷却通道到由电极轮盖形成的间隙通道内的传递。
为了允许向电极轮供应电流，电极轮盖的至少一部分或者为所述盖的一部分的擦拭器单元由导电材料制成。然后，高电压可施加到电极轮盖的这个导电部分，通过所施加的液体材料产生与电极轮的电连接，所施加的液体材料也是导电的，优选地，如液态锡的金属熔体。
在离心力、粘性力和表面张力作用下，在电极轮的外周向表面的未覆盖部分上的液体材料分布的进展可导致在特定时段τ后液态金属液滴从轮释放。这个时段随着旋转速度的增加而缩短。因此，为了实现更高的旋转速度，在第一操作模式，在最终擦拭器与盖入口(即盖的相对端部)之间的距离应被最小化。这表示最终擦拭器和盖入口应尽可能靠近放电位置定位。但必须允许由气体放电源所发出的辐射自由发射成大的立体角。因此，优选靠近放电位置的轮盖为纤细设计。
在电极轮处于高旋转速度时，由于强离心力，轮的侧表面变得几乎无液体材料，避免了液体材料在轮的中央区域通过位于盖与轮的侧表面之间的间隙而泄露。从轮侧表面移除液体材料可通过使预擦拭器和最终擦拭器或任何其它擦拭器相对于径向进行倾斜而得到改进。由于这些原因，轮的侧表面几乎无液体材料，因此可增加轮旋转速度而不会有轮外表面上液体材料膜厚度不可接受地增加的风险。这个概念的另一益处在于在冷却通道中显著的液体材料压力可由中央区域中的离心力补偿，允许通过冷却通道的液体材料的高通过量而不会在中央区域出现液体材料的流出。同时，与电极装置技术设计的先前状态相比，可增加液体材料与轮之间的接触区域。这导致电极轮在很大程度上更佳的冷却。
如果轮的旋转速度被设置成足够高，那么离心力会超过重力。因此，轮盖的操作性能变得独立于重力。作为标准，给定为ω2·R(ω＝角频率，R＝轮半径)的离心加速度应大于重力加速度g＝9.81m/s2。特别地，以此方式可实现轮的任意方位和甚至水平位置。
参考在下文中描述的实施例，本发明的这些和其它方面将显然并被阐明。
结合附图在下文中以举例说明的方式描述所提出的电极装置和气体放电源，但不限制本发明的保护范畴，本发明的保护范畴由权利要求书限定。在附图中示出了 图1是根据本发明的第一实施例的带有电极装置的气体放电源的示意图； 图2是根据本发明的电极装置的第一实例的截面图。
图3是根据本发明的另外的实施例的带有电极装置的气体放电源的示意图； 图4是根据本发明的电极装置的第二实例的截面图；以及 图5是示出液体材料可能施加模式的示意图。
具体实施例方式 图1示出根据本发明具有两个电极装置1、2的示范性气体放电源的示意图。电极装置1、2的特征在于旋转电极轮7的特殊设计的封装或盖8和在这个气体放电源中用于发生气体放电的液态金属的强制流动。
这种改进的气体放电源包括两个旋转电极装置1、2，这两个旋转电极装置1、2连接到由电源4充电的电容器组3。在气体放电源操作期间，液态金属被施加到电极轮7的外周向表面上以在放电位置6处在这个表面上形成薄液态金属膜。能量束5，例如激光束，被导向到旋转电极轮7之一的外周向表面以在放电位置6处蒸发部分液态金属且在电极装置1、2之间诱导产生电气放电。当在电极轮7上施加如液态锡这样的适当金属熔体作为液态金属时，放电产生EUV辐射，即，根据图1的气体放电源充当EUV灯。
电极装置1、2中的每一个包括绕旋转轴线22旋转且由盖结构(即，轮盖8)所封装的电极轮7、液态金属泵9和冷却装置10。轮盖8的设计是所提出的电极装置和气体放电的关键部分。这种轮盖8的主要特点在下文中参看图2进行解释。
图2示出由轮盖8覆盖的电极轮7的截面图。旋转方向由电极轮7的中央区域21处的弯曲箭头表示。电极轮盖8在其周向外围的主要部分上封装电极轮7，电极轮盖8包括两个部段。在第一部段，冷却通道12形成于电极轮7的外周向表面24、侧表面25的径向外部与轮盖8之间。在第二部段(也被称作被覆盖部分16)中，在冷却通道12的延伸范围中，盖8遵循轮的形态，距外周向表面24较小距离以在外周向表面24与轮被覆盖部分16之间形成小的间隙23。
在冷却通道与这个小的间隙23之间的过渡处，预擦拭器15被放置成限制轮7的外周向表面24上的液态金属的膜厚度且从侧表面25剥落至少部分液态金属。冷却通道12的出口14布置于冷却通道12的这个端部处。供液体材料进入到冷却通道12内的入口13被布置成靠近轮盖入口11，如从图2中可以看出。
最终擦拭器17布置于间隙23的开口端处，以进一步限制电极轮7的外周向表面24上的液态金属膜并使该液态金属膜成形。在这个最终擦拭器17的位置处，在轮盖8中形成所谓的溢流通道18以排出这个位置处的过量液体材料。在最终擦拭器17的前方，盖8、16被制造成使得间隙通道23变得更宽以允许过量液态金属到溢流通道18内大致上不受限制的流动。
未覆盖电极轮的区域19以允许液态金属膜的脉动蒸发，在放电位置20处形成电气放电且能使EUV光自由辐射。
图2还示出沿着冷却通道12的线A-A、沿着包括预擦拭器15的间隙23的线B-B和沿着处于最终擦拭器位置的线C-C所截取的放大截面图。如从这些放大截面图所明晰的那样，在冷却通道12的延伸范围中形成于电极轮盖8与电极轮7的外周向表面24之间的间隙23的截面显著小于冷却通道12的截面。在沿着C-C所截取的放大截面图中还能识别出溢流通道18。
轮盖8的冷却通道12、液态金属泵9和冷却器10形成环路以允许循环液态金属流动，如图1所示。在这个环路中，实现从旋转电极轮7经由液态金属泵9到冷却装置10的连续传热。与使用液态金属浴槽(电极轮浸渍于其中)的技术理念的情形相比，冷却装置的几何形状并不限于任何浴槽尺寸且因此可任意选择冷却装置的几何形状以确保有效传热，即使是对于很高的耗散功率也是如此。因为由泵9强制液态金属流动，与其中仅轮的速度有作用的现有技术相比，冷却液态金属沿着轮表面的流动速度可在很大程度上增加。这导致显著更高的热传输，更有效的冷却和更低的平均轮温度。
轮盖8的工作原理在下文中描述。始于放电区域6、20，其中电极轮7由电气放电加热，热轮穿过轮盖入口11到冷却通道12内，冷却通道12由液态金属流冷却。液态金属流由泵9驱动且通过液态金属入口13注射到冷却通道12内。液态金属的流动由箭头表示。如在沿着图2中的线A-A的放大截面图中能清楚地看出的那样，冷却通道12允许冷却由液态金属所封闭的电极轮7的外周向表面24和侧表面25的外部。为了提高冷却效率，液态金属的流动速度优选地高于电极轮7的周向速度。在经过冷却通道12后，由预擦拭器15从轮表面移除大部分液态金属。液态金属的这个部分在出口14处离开冷却通道12，主要液态金属流被导向至外部热交换器(冷却装置10)，且仅小部分的液态金属留在轮表面上并进入被覆盖部分16的间隙区域23。为了避免压力累积，过渡必须被设计成不出现驻点(stagnation point)，在该过渡中，冷却通道离开外周向表面24和侧表面25的径向外部而朝向盖的出口14。在留在外周向表面24上的液态金属膜向最终擦拭器17行进期间，被覆盖部分16防止液态金属液滴从轮释放。最终擦拭器17在轮7的外周向表面24上形成液态金属膜以确保在放电位置20处所需的膜厚度。通过溢流通道18来移除过量液体材料以防止最终擦拭器17前方过高的液态金属压力。这允许控制最终擦拭器17后方的外周向轮表面上的液态金属量。为了最小化动压力，溢流通道18应被设计成或附连成避免流动方向的快速变化。在图2中，实现这种情况使得间隙通道23在擦拭器17前方变得更宽以允许过量液态金属大致上不受限制地流到溢流通道18内。
溢流通道18可连接到冷却环路内的额外端口以重新利用溢流液体材料和防止冷却回路中液态材料损失。在电极轮7的未覆盖部分19中，液态金属由于粘附力和表面张力而留在轮表面上。在经过放电区域20之后，轮再次进入冷却通道12，在冷却通道12中其被冷却且轮表面上的液态金属膜得以再生。从上文的描述中清楚地了解到电极轮7在固定安装的电极轮盖8内旋转。
在上面的图中，并未描绘用于液态金属的额外贮存器，但取决于冷却回路内液体材料的总量，这种贮存器可用于冷却环路中以确保放电源足够长的连续操作。而且，不言而喻，轮盖8和擦拭器15、17的材料对于液态金属而言必须在结构上稳定且具有耐化学性。为了能与电极轮7进行电接触，轮盖8的至少一部分必须是导电的。
图3示出根据本发明带有两个电极装置1、2的气体放电源的另一实施例的示意图。气体放电源包括连接到电容器组3的两个旋转电极装置1、2，电容器组3由电源4充电。施加能量束5(例如，激光束)以在放电位置6处从旋转电极蒸发某些液态金属，并且在电极装置1与电极装置2之间诱导产生电气放电和因此产生所希望的EUV辐射。
旋转电极装置1、2中的每一个包括由盖结构(在本专利描述中被称作轮盖8)所封装的旋转电极轮7、液态金属泵9、冷却装置10和液态金属注射单元26。轮盖8、液态金属泵9和冷却器10形成闭合环路以允许循环液态金属流动。在这个环路中，存在从旋转电极轮7经由液态金属泵9到冷却器10的连续传热。液态金属注射单元26在旋转电极轮7上提供液态金属材料，液态金属材料在两种情况下均可为液态锡。液态金属注射单元26可包含液态金属贮存器，其容量足以允许EUV源具有所需的正常运行时间(uptime)。
在下文中参看图4描述了旋转电极装置1、2的设计，为了简单起见，其仅示出电极装置之一。在此实施例中，图1和图2的实施例的有效电极冷却概念与单独的液态金属电极涂覆系统相结合。旋转电极装置包括以下元件 -轮盖入口11， -冷却通道12，其具有液态金属入口13和出口14， -擦拭器27，其放置成紧邻冷却通道12的后方， -液态金属注射单元26，以及 -液态金属覆盖部分28，其暴露于放电位置20。
在下文中描述这种旋转电极装置的工作原理。始于放电位置20，其中电极轮7由电气放电加热，热轮穿过轮盖入口11到达冷却通道12内，在冷却通道12中其由液态金属流冷却。在经过冷却通道且在出口14处离开冷却通道后，液态金属流被导向至外部热交换器，即冷却单元10。擦拭器27从轮表面完全移除液态金属。在轮盖8与放电位置20之间，液态金属注射单元26将液态金属递送到电极表面。因此，在放电前方的电极表面上形成对应于放电附着位置的连续薄液态金属膜或液态金属“岛”。电极表面上的液态金属随后用作放电位置20处电气放电的燃料。
由于液态金属注射单元26与冷却通道12分开，与上述第一实施例相比，更容易控制放电位置20处电极上的液态金属覆盖。举例而言，可通过改变液态金属流来在数微米至数百微米的范围内调整液态金属膜厚度。也可通过使液态金属压条(beading)29位于电极必须被保护的位置来优化的液态金属电极覆盖，而电极的其余部分可保持不被覆盖(未覆盖部分30)，如在图5中示意性地示出。这些措施允许最小化电极上的液态金属量从而获得最有可能的电极周向速度。也最小化由放电产生的碎片量。
可通过在注射单元26中使用例如液滴发生器或将液滴发生器用作注射单元26来间歇地递送液态金属(液态金属在电极表面上形成分离的区域或“岛”)，从而能够实现电极上的液态金属量的进一步减少。也可采用光学检测方法来将触发能量束5定靶到液态金属岛上。
为了利用在正常室温下为固态的液态金属，例如锡，额外的加热元件可集成或应用于盖8和液态金属冷却回路(单元9、单元10和连接管)以允许在盖8和冷却回路中的熔化液态锡。利用这种手段可在系统静止(still-stand)后获得适当的操作条件。
对于低功率操作而言，也可通过热传导或集成冷却通道(例如使用油或另一液态金属进行)来利用例如油或另一液态金属直接冷却轮盖8。
虽然在前文的描述和附图中详细地说明和描述了本发明，但这些说明和描述被认为是说明性的或示范性而非限制性的，本发明并不限于所公开的实施例。也可组合在上文和权利要求书中描述的不同实施例。通过学习附图、公开内容和所附权利要求书，在实践所主张的本发明时，本领域技术人员能够理解和实行对所公开实施例的其它变化。举例而言，还能以不同于图1和图3所示角度的角度来布置电极轮。而且，只要维持所描述的冷却通道和位于冷却通道延伸范围中的间隙或擦拭器单元的功能，则电极轮盖的构造可在几何形状上不同于图示的构造。未参考第一操作模式或第二操作模式进行描述段落也可适用于两种模式。
在权利要求书中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一”并不排除为多个。在相互不同的从属权利要求中对措施进行陈述的简单事实并不表示不可使用这些措施的组合来取得益处。在权利要求书中的附图标记不应被认为限制权利要求书的范围。
附图标记列表 1电极装置 2电极装置 3电容器组 4电源 5能量束 6放电位置 7旋转电极轮 8轮盖 9液态金属泵 10冷却装置 11盖入口 12冷却通道 13液态金属入口 14液态金属出口 15预擦拭器 16被覆盖部分 17最终擦拭器 18溢流通道 19未覆盖部分 20放电位置 21中央区域 22旋转轴线 23间隙 24外周向表面 25侧表面 26液态金属注射单元 27擦拭器 28液态金属覆盖部分 29液态金属压条 30未覆盖部分
权利要求
1.一种用于气体放电源的电极装置，至少包括
-电极轮(7)，其可绕旋转轴线(22)沿旋转方向旋转，所述电极轮(7)具有在两个侧表面(25)之间的外周向表面(24)，以及
-电极轮盖(8)，其覆盖所述外周向表面(24)的一部分和所述侧表面(25)，所述盖(8)被设计成
-在所述盖(8)、所述外周向表面(24)与所述侧表面(25)的径向外部之间沿周向形成冷却通道(12)，所述冷却通道(12)包括在所述盖(8)中的入口孔和出口孔(13，14)以允许液体材料通过所述冷却通道(12)流动，从而由所述液态材料冷却所述电极轮(7)，
其中所述盖还被设计成
-沿周向在所述冷却通道(12)的延伸范围中在所述盖(8)与所述外周向表面(24)之间形成间隙(23)，所述间隙具有小于所述冷却通道(12)的流动截面且在所述电极轮(7)旋转期间限制形成于所述外周向表面(24)上的所述液体材料膜的厚度，或者
-沿所述周向在所述冷却通道(12)的延伸范围中抑制流经冷却通道(12)的液体材料形成这种膜。
2.根据权利要求1所述的装置，
其中所述电极轮盖(8)包括至少一个擦拭器单元(27)以抑制所述膜的形成或者将所述膜的厚度限制到最小可能厚度。
3.根据权利要求1或2所述的装置，
其还包括液体材料施加单元(26)，所述液体材料施加单元(26)被布置成在所述盖(8)与气体放电发生位置(20)之间在所述外周向表面(24)上施加液体材料。
4.根据权利要求3所述的装置，
其中所述液体材料施加单元(26)被设计成施加所述液体材料以使得形成于所述外周向表面(24)上的所述材料的薄压条(29)并不覆盖所述表面的整个宽度。
5.根据权利要求1所述的装置，
其中所述出口孔(14)经由进给管线和冷却装置(10)连接到所述入口孔(13)以形成冷却回路，所述冷却装置(10)被设计成冷却供应到所述盖(8)的所述入口孔(13)的所述液体材料。
6.根据权利要求5所述的装置，
其中泵(9)布置于所述冷却回路中，所述泵(9)被设计成在所述冷却回路中循环所述液体材料。
7.根据权利要求5或6所述的装置，
其中所述冷却回路被设计成通过所述冷却通道(12)沿所述电极轮(7)的旋转方向提供所述液体材料的流动。
8.根据权利要求1所述的装置，
其中所述入口孔和出口孔(13，14)被设计成大致上沿所述电极轮(7)的所述周向表面(24)的切向延伸。
9.根据权利要求1所述的装置，
其中所述盖(8)在所述电极轮(7)的主要周向部分上延伸。
10.根据权利要求1所述的装置，
其中擦拭器单元(17)布置于所述间隙(23)的开口端处，所述擦拭器单元(17)被设计成在所述电极轮(7)旋转期间进一步限制所述外周向表面(24)上的所述液体材料膜的厚度。
11.根据权利要求10所述的装置，
其中所述擦拭器单元(17)被设计成在所述电极轮(7)旋转期间剥落邻近所述周向表面(24)的位于所述侧表面(25)的部分处的液体材料。
12.根据权利要求10所述的装置，
其中溢流通道(18)形成于所述间隙(23)的所述开口端以排出过量液体材料。
13.根据权利要求1所述的装置，
其中擦拭器单元(15)布置于所述冷却通道(12)与所述间隙(23)之间，所述擦拭器单元(15)被设计成在所述电极轮(7)旋转期间限制所述外周向表面(24)上的所述液体材料膜的厚度并从所述侧表面(25)剥落液体材料。
14.根据权利要求1所述的装置，
其中所述盖(8)的至少一部分是导电的，以允许电流经由所述盖(8)和所述液体材料供应到所述电极轮(7)。
15.一种包括根据权利要求1的电极装置的气体放电源，所述电极装置(1，2)形成所述电极放电源中的至少第一组两个电极，该两个电极被布置成在放电区域(6，20)处具有最小距离。
16.一种操作根据权利要求15所述的气体放电源的方法，其中在所述冷却通道(12)中的所述液体材料的流动速度高于所述电极轮(7)的周向速度ω·R，其中ω＝2πf，ω是旋转角频率且R是电极轮(7)的半径。
17.一种操作根据权利要求15所述的气体放电源的方法，
其中以角频率ω驱动所述电极轮(7)，所述角频率ω确保在旋转期间作用于所述外周向表面(24)处的所述液体材料上的离心加速度ω2·R大于重力加速度g＝9.81m/s2，其中R是电极轮(7)的半径。
全文摘要
本发明涉及用于气体放电源的电极装置(1，2)和具有一个或两个所述电极装置(1，2)的气体放电源。该电极装置(1，2)包括可绕旋转轴线(22)沿旋转方向旋转的电极轮(7)，所述电极轮(7)具有在两个侧表面(25)之间的外周向表面(24)。提供电极轮盖(8)，电极轮盖(8)覆盖该电极轮(24)的外周向表面(24)的一部分和侧表面(25)的一部分。该盖(8)被设计成在该盖(8)、该外周向表面(24)与该侧表面(25)的径向外部之间沿周向形成冷却通道(12)，并且沿周向在该冷却通道(12)的延伸范围中在该盖(8)与该外周向表面(24)之间形成间隙(23)。该间隙(23)具有小于该冷却通道(12)的流动截面并在电极轮(7)旋转期间限制形成于该外周向表面(24)上的液体材料膜的厚度。作为间隙(23)的替代，该盖(8)可被设计成抑制流经该冷却通道(12)的液体材料形成这种膜。该冷却通道(12)同时允许通过该冷却通道(12)进行循环的液体材料来冷却电极轮(7)。利用所提出的盖(8)的设计，实现该电极轮(7)的有效冷却，允许以高电功率来操作带有这种电极装置的气体放电源。
文档编号H01J1/88GK101796892SQ200880105991
公开日2010年8月4日 申请日期2008年8月14日 优先权日2007年9月7日
发明者U·佐卡维茨, T·克鲁肯, G·H·德拉 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司