(57)【要約】【課題】プラズマ媒体の過度な消耗を抑制して適切な量のプラズマ媒体を供給することが可能なプラズマ光源を提供する。【解決手段】プラズマ光源は、互いに対向配置され、その間に極端紫外光を放射するプラズマ３を発生すると共にプラズマ３を閉じ込める一対の同軸状電極１０、１０と、リザーバ２０とを備える。各同軸状電極１０は、単一の軸線Ｚ−Ｚ上に延びる棒状の中心電極１２と、中心電極１２の外周を囲むように設けられた外部電極１４とを有する。中心電極１２の基部１２ｂおよびリザーバ２０は、媒体保持部（プラズマ媒体領域）１８の熱を吸収する熱吸収部として機能する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の軸線上に延びる棒状の中心電極、前記中心電極の外周を囲むように設けられた外部電極、前記中心電極及び前記外部電極の間を絶縁する絶縁体を有し、対称面を挟んで互いに対向配置され、極端紫外光を放射するプラズマを発生すると共に前記プラズマを閉じ込める一対の同軸状電極と、
前記中心電極の側面に設けられ、前記プラズマのプラズマ媒体を含むプラズマ媒体領域と、
各前記同軸状電極に対して放電電圧を印加する電圧印加装置と、
前記プラズマ媒体領域に前記プラズマ媒体のアブレーションを行うと共に前記放電電圧によるプラズマシートを発生させるためのレーザー光を照射するレーザー装置と、
前記中心電極と一体的に設けられ、前記プラズマ媒体を貯留し、且つ、前記プラズマ媒体を前記プラズマ媒体領域に供給するリザーバと、
前記プラズマ媒体領域を挟んで前記対称面と反対側に設けられ、前記プラズマ媒体領域の熱を吸収する熱吸収部と
を備えることを特徴とするプラズマ光源。
【請求項２】
前記中心電極の直径は、前記対称面に向けて小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ光源。
【請求項３】
前記熱吸収部は、前記中心電極よりも熱伝導率の高い材料を用いて前記中心電極と一体的に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ光源。
【請求項４】
前記熱吸収部は、前記中心電極よりも熱伝導率の高い材料を用いて前記リザーバと一体的に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のプラズマ光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極端紫外光を生成するプラズマ光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体回路の更なる微細化を図るため、極端紫外光がフォトリソグラフィにおける次世代の照射光として注目されている。極端紫外光の生成方式としては、高エネルギー密度プラズマを利用したものが知られている。この方式では、プラズマ光源において高温プラズマが生成され、その輻射光として極端紫外光が放射される。高温プラズマは主に、パルスレーザーの照射を用いるレーザー生成プラズマ（ＬＰＰ：Ｌａｓｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式、又はパルス放電を用いる放電プラズマ（ＤＰＰ：Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式によって生成される。特許文献１は、放電プラズマ方式による極端紫外光源を示している。なお、上記方式の何れにおいても、生成される光はパルス光である。
【０００３】
ＤＰＰ方式では、放電電極を用いてプラズマを生成するための初期放電を発生し、さらにプラズマ生成後は当該プラズマを成長させる（加熱する）ための電気エネルギーを投入する。この放電電極は、必然的にプラズマに近接するため、プラズマの輻射熱による損傷を受けやすい。この問題は、ＬＰＰ方式でも同様であり、特許文献２に示す極端紫外光源用のノズルには、当該ノズルの熱的損傷を防止するための熱交換器が取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２６２４４号公報
【特許文献２】特開２００３−４３１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フォトリソグラフィでは露光時間の制御が極めて重要である。そのため、十分な強度及び輝度の光を確保するだけでなく、これらを安定に得る必要がある。つまり、ＤＰＰ方式のプラズマ光源においては毎回の放電を確実に行い、パルス状のプラズマを連続的に生成することが肝要である。また、極端紫外光を得るにはプラズマの高温化が必須である。上述の通り、ＤＰＰ方式のプラズマ光源では、放電電極がプラズマの近傍にあるため、連続運転によって高温になる。
【０００６】
ところで、極端紫外光を放出するプラズマを生成するためには、その媒体（以下、プラズマ媒体と称する）としてＬｉ等の低融点金属が想定される。Ｌｉをプラズマ媒体として用いた場合、得られる極端紫外光の波長は約１３．５ｎｍである。プラズマ媒体は、プラズマの初期放電を含め、プラズマの成長時に当該プラズマに供給される必要がある。従って、プラズマ媒体の供給場所（換言すると、初期放電の発生箇所）は、高温になる放電電極の近傍に自ずと位置することになり、プラズマ媒体はその低融点ゆえに過剰に蒸発する可能性がある。この場合、プラズマ媒体の密度が過剰に上昇するため、所望の強度の極端紫外光が得られるプラズマ媒体の価数分布を維持することが困難になる。
【０００７】
上記の事情を鑑み、本発明は、適切な量のプラズマ媒体を供給することで、所望の極端紫外光を安定に得ることが可能なプラズマ光源の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様はプラズマ光源であって、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極、前記中心電極の外周を囲むように設けられた外部電極、前記中心電極及び前記外部電極の間を絶縁する絶縁体を有し、対称面を挟んで互いに対向配置され、極端紫外光を放射するプラズマを発生すると共に前記プラズマを閉じ込める一対の同軸状電極と、前記中心電極の側面に設けられ、前記プラズマのプラズマ媒体を含むプラズマ媒体領域と、各前記同軸状電極に対して放電電圧を印加する電圧印加装置と、前記プラズマ媒体領域に前記プラズマ媒体のアブレーションを行うと共に前記放電電圧によるプラズマシートを発生させるためのレーザー光を照射するレーザー装置と、前記中心電極と一体的に設けられ、前記プラズマ媒体を貯留し、且つ、前記プラズマ媒体を前記プラズマ媒体領域に供給するリザーバと、前記プラズマ媒体領域を挟んで前記対称面と反対側に設けられ、前記プラズマ媒体領域の熱を吸収する熱吸収部とを備えることを要旨とする。
【０００９】
前記中心電極の直径は、前記対称面に向けて小さくなってもよい。
【００１０】
前記熱吸収部は、前記中心電極よりも熱伝導率の高い材料を用いて前記中心電極と一体的に形成されてもよい。
【００１１】
前記熱吸収部は、前記中心電極よりも熱伝導率の高い材料を用いて前記リザーバと一体的に形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、適切な量のプラズマ媒体を供給することで、所望の極端紫外光を安定に得ることが可能なプラズマ光源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラズマ光源の概略構成図（断面図）である。
【図２】本発明の第１および第２実施形態に係るプラズマ光源用の電気系統を示す図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す図である。
【図４】中心電極の直径に対する飽和温度の数値計算結果を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係るプラズマ光源の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係るプラズマ光源について添付図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態のプラズマ光源を示す概略構成図（断面図）であり、図２は当該プラズマ光源の電気系統を示す図である。これらの図に示すように、本実施形態のプラズマ光源は、一対の同軸状電極１０、１０と、各同軸状電極１０に対して個別に設けられるリザーバ２０と、電圧印加装置３０と、レーザー装置４０とを備える。なお、図１において右側の同軸状電極１０は、左側の同軸状電極１０と同一の構成であるため、詳細な図示を省略する。後述するように、中心電極１２の基部１２ｂ及びリザーバ２０は、中心電極１２に設けられたプラズマ媒体領域としての媒体保持部１８を挟んで対称面１と反対側に設けられ、媒体保持部１８の熱を吸収する熱吸収部として機能する。
【００１６】
一対の同軸状電極１０、１０は、図示しない真空槽内において対称面１を挟んで対称な位置関係で設置される。即ち、各同軸状電極１０は対称面１を中心として、一定の間隔を隔てて互いに対向するよう設置される。一対の同軸状電極１０、１０は、極端紫外光を放射するプラズマ３を発生すると共に、両者の間に当該プラズマ３を閉じ込める。
【００１７】
各同軸状電極１０は、中心電極１２と、複数の外部電極１４と、絶縁体１６とを備える。中心電極１２と外部電極１４の間には、後述の媒体供給部１８から極端紫外光を放射するプラズマ媒体６が導入される。本実施形態のプラズマ媒体６は、液体の状態で中心電極１２の側面に露出可能な低融点金属（低融点合金）であり、その組成は、必要な紫外線の波長に応じて選択される。例えば、１３．５ｎｍの紫外光が必要な場合はＬｉやＳｎ等を含み、６．７ｎｍの紫外光が必要な場合はＢｉ等を含む。
【００１８】
図１および図３に示すように、中心電極１２は、各同軸状電極１０に共通する単一の軸線Ｚ−Ｚを中心軸（以下、この軸を中心軸Ｚと称する）として、この中心軸Ｚ上に延びる棒状の導電体である。中心電極１２は、対称面１に面する先端部１２ａと、先端部１２ａの後方（即ち、中心軸Ｚに添って対称面１から離れる方向）に設けられる媒体保持部１８と、媒体保持部１８の後方に設けられる基部１２ｂとから一体的に構成され、リザーバ２０から対称面１に向けて突出している。
【００１９】
先端部１２ａは、高温プラズマに対して耐熱性を有する材料を用いて形成される。このような材料は、例えばタングステンやモリブデン等の高融点金属である。対称面１に対向する先端部１２ａの端面は、半球状の曲面になっている。ただし、この形状は必須ではなく、端面に凹部（図示せず）を設けてもよく、或いは単なる平面でもよい。
【００２０】
媒体保持部１８は、プラズマ３のプラズマ媒体６を中心電極１２の側面に保持及び露出させるプラズマ媒体領域である。即ち、媒体保持部１８は、リザーバ２０から流路１２ｃを介して供給されるプラズマ媒体６を液体の状態で保持すると共に、このプラズマ媒体６を中心電極１２の側面に露出させる。このような機能を持たせるため、媒体保持部１８は穴径１０〜１００μｍ程度の多孔質部材で形成される。なお、この多孔質部材は高融点金属で形成されており、中心電極１２と同一の材料で構成してもよい。媒体保持部１８の表面には、レーザー装置４０のレーザー光４２が照射され、媒体保持部１８に保持されたプラズマ媒体６はアブレーションされる（図１参照）。なお、媒体保持部１８は、中心軸Ｚの周方向に亘って全体的に形成してもよく、レーザー光４２の照射位置のみに形成してもよい。
【００２１】
基部１２ｂは先端部１２ａおよび媒体保持部１８と一体的に形成され、リザーバ２０に固定されている。基部１２ｂは、中心電極１２の先端部１２ａおよび媒体保持部１８よりも熱伝導率の高い材料を用いて形成され、媒体保持部１８の熱を吸収する。換言すると、本発明に係る熱吸収部は基部１２ｂと一体的に形成される。基部１２ｂに吸収された熱は速やかにリザーバ２０に移動する。基部１２ｂの材料は、例えばＣｕなどの金属または合金である。また、基部１２ｂの内部にはプラズマ媒体６の流路１２ｃが形成されている。流路１２ｃは、リザーバ２０内の空間２０ａに連通し、媒体保持部１８に接続している。
【００２２】
引き続き、基部１２ｂについて詳述する。基部１２ｂは、この媒体保持部１８の温度上昇を抑制するために、媒体保持部１８の熱を吸収する。媒体保持部１８の表面は、レーザー光４２によるアブレーションのために、短い周期（例えば１ｍｓ程度）で断続的に加熱される。また、このアブレーションを起点として、環状の面状放電２が発生し、その後、極端紫外光を放出する最終的なプラズマ３が対称面１上に生成される（図１参照）。従って、先端部１２ａ及び媒体保持部１８は常に高温に晒される。特に、先端部１２ａは高温のプラズマ３に近接しているので加熱が著しい。その結果、媒体保持部１８は、先端部１２ａからの膨大な熱を受けて温度が上昇する。なお、面状放電とは、２次元的に広がる面状の放電電流のことであり、電流シート又はプラズマシートとも呼ばれる。
【００２３】
媒体保持部１８の温度が上昇すると、媒体保持部１８に保持されていた液状のプラズマ媒体６の蒸発が促進される。従って、媒体保持部１８の温度が過度に上昇した場合は、プラズマ媒体６を必要以上に消耗してしまう。そこで、基部１２ｂは、媒体保持部１８の熱を速やかにリザーバ２０に移すことで、媒体保持部１８をプラズマ媒体６が過度に蒸発しない程度の温度以下に維持する。この温度は、プラズマ媒体６がＬｉの場合は例えば４００℃である。
【００２４】
基部１２ｂが上述の熱吸収（熱伝達）を達成するには、熱伝導率の高い材料で形成するだけでなく、基部１２ｂ全体の熱抵抗を下げる必要がある。そこで、本実施形態では、基部１２ｂの直径を上記の温度を維持できる程度の値以上に設定することで、基部１２ｂの熱抵抗を下げている。図４は中心電極１２の直径に対する飽和温度の数値計算結果を示すグラフである。具体的には、１ｋＨｚの周期で１回あたり数μｓ程度の高温プラズマを生成したときと同等の熱量を先端部１２ａに持続的に与えたときの、媒体保持部１８の飽和温度の計算結果を、基部１２ｂの直径毎に示している。なお、この数値計算では、先端部１２ａ及び媒体保持部１８の材料としてＷ（タングステン）を、基部１２ｂの材料としてＣｕを想定している。また、基部１２ｂは２００〜３００℃程度の熱浴（恒温槽）に接触しているものとする。
【００２５】
図４に示すように、Ｌｉの蒸発を抑制する観点からは、基部１２ｂの直径は大きいほどよいことが判る。例えば、基部１２ｂの直径が５ｍｍの場合、媒体保持部１８の飽和温度は１０００℃を超えてしまう。即ち、この場合、媒体保持部１８に保持されていたＬｉは容易に蒸発してしまう。一方、基部１２ｂの直径が増加するに連れて、媒体保持部１８の飽和温度は低下する。即ち、基部１２ｂの直径が増加すると基部１２ｂの熱抵抗が低下し、先端部１２ａから基部１２ｂ（熱浴）への熱の移動が容易になる。この数値計算では、基部１２ｂの直径が１２ｍｍ程度を超えると、媒体保持部１８の飽和温度が４００℃を下回っている。即ち、この結果からは、基部１２ｂの直径が１２ｍｍ以上に設定されることが望ましいことが判る。
【００２６】
図１に示すように、リザーバ２０は、各同軸状電極１０に対して個別に設けられ、プラズマ媒体６を貯留する。また、本実施形態のリザーバ２０は、中心電極１２（基部１２ｂ）からの熱を吸収する熱吸収部としても機能する。換言すると、本発明に係る熱吸収部はリザーバ２０と一体的に形成されている。図１に示すように、中心電極１２は、リザーバ２０の一側面に固定されている。
【００２７】
リザーバ２０は、その内部にプラズマ媒体６を貯留するための空間２０ａを有する。空間２０ａは、中心電極１２の流路１２ｃと連通している。リザーバ２０にはヒータ２２が設けられている。ヒータ２２は、プラズマ媒体６を溶解し、液体の状態で保持する。ヒータ２２は、例えば、熱媒体（油）循環式のヒータや電熱式のヒータで構成される。ヒータ２２によって空間２０ａ内で溶解したプラズマ媒体６は、流路１２ｃを介して媒体保持部１８に流出する。
【００２８】
リザーバ２０は、中心電極１２の基部１２ｂと同じく、中心電極１２の先端部１２ａ及び媒体保持部１８よりも熱伝導率の高い材料で形成される。このような材料は、例えばＣｕなどの金属または合金である。また、基部１２ｂからの熱の流入によるリザーバ２０自体の急激な温度上昇を抑制するため、リザーバ２０は、適度な熱の拡散が図れるだけの容積を有する。リザーバ２０の温度は、ヒータ２２によってプラズマ媒体６が溶解し、且つ、媒体保持部１８において過度の蒸発を生じさせない程度の温度に維持される。このような温度は例えば２００℃である。従って、プラズマ光源の稼働中、リザーバ２０は、１０００℃を超える中心電極１２の先端側の温度よりも十分低い温度に維持される。その結果、媒体保持部１８の熱は基部１２ｂを介して速やかに吸収され、吸収された熱は、輻射や真空槽（図示せず）へ固定部材を介した熱伝導によって拡散（解放）する。なお、ヒータ２２に熱媒体循環式のものを採用する場合は、その熱媒体を熱の拡散に利用することもできる。
【００２９】
図１に示すように、外部電極１４は、中心電極１２の中心軸Ｚと平行に延びる棒状の導電体である。また、図３に示すように、中心電極１２と一定の間隔を隔てながら、中心電極１２の周方向に沿って角度θ毎に複数配置されている。換言すると、各外部電極１４は中心電極１２と平行に配置され、中心電極１２の周囲を囲んでいる。図３に示す例では、６本の外部電極１４が中心電極１２の周りで６０°毎に配置されている。
【００３０】
図３に示すように、各外部電極１４はその軸方向に垂直な面において、中心電極１２との距離が最短となる点Ｇを１点だけ含む断面を有する。このような形状の断面は、例えば円である。外部電極１４の断面形状は、この円形に限られず、少なくとも中心電極１２に対向する面が、中心電極１２に向かって突出する曲面を有していればよい。また、何れの場合も、点Ｇが中心電極１２の周りで角度θ毎に配置される。
【００３１】
各外部電極１４は中心電極１２の周方向に沿って等間隔に配列することが望ましい。例えば、加工や組み立ての観点から、各外部電極１４は中心電極１２に対して回転対称な位置に設置することが望ましい。しかしながら、本発明はこのような配列に限定されるものではない。また、外部電極１４の本数も６本に限定されず、中心電極１２及び外部電極１４の大きさや形状、両者の間隔などに応じて適宜設定される。
【００３２】
なお、外部電極１４は、中心電極１２と同じく、高温プラズマに対して耐熱性をもつ材料を用いて形成される。また、対称面１に対向する外部電極１４の端面は曲面、平面の何れでもよい。
【００３３】
中心電極１２の周りに複数の外部電極１４をこのように配置することで、図３に示す面状放電２に至る初期放電（例えば沿面放電）を、各外部電極１４と中心電極１２との間で発生させることができる。即ち、各点Ｇを放電経路に含む初期放電を優先的に発生させることで、当該初期放電を中心電極１２の全周に亘って発生させることが可能になり、環状の面状放電２の形成が容易になる。
【００３４】
絶縁体１６は例えばセラミックを用いて形成され、中心電極１２と外部電極１４の各基部を支持して両者の間隔を規定すると共にその間を電気的に絶縁する。絶縁体１６は例えば円盤状に形成され、中心電極１２及び外部電極１４が貫通する貫通孔を有する。
【００３５】
次に、本実施形態のプラズマ光源における電気系統について説明する。図２に示すように、プラズマ光源は各同軸状電極１０に接続する電圧印加装置３０を備える。電圧印加装置３０は、各同軸状電極１０に同極性の放電電圧を印加する。
【００３６】
電圧印加装置３０は、高圧電源３２を備える。高圧電源３２の出力側は、同軸状電極１０の中心電極１２に接続し、この中心電極１２に対応する外部電極１４よりも高い正の放電電圧を印加する。従って、外部電極１４が接地されている場合は、中心電極１２の電位は正になる。
【００３７】
上述の通り、各中心電極１２の周囲には複数の外部電極１４が設けられている。理想的な面状放電２を得るには、全ての外部電極１４と中心電極１２との間で、放電が発生する必要がある。しかも、これらの放電が、中心電極１２の周りで空間的に等間隔に分布していることが望ましい。このため本実施形態の各外部電極１４は、中心電極１２に対向する面を曲面にして、優先的に放電する箇所を規定している。しかしながら、放電箇所を固定し、後述するレーザー光４２を各中心電極１２の媒体保持部１８に同時に照射したとしても、各外部電極１４と中心電極１２との間の放電を厳密に同時に発生させることは困難であり、実際には各放電の発生タイミングに多少のずれが生じる。高圧電源３２から供給される放電エネルギーは最初に発生した放電に対して優先的に費やされる傾向があり、この場合は複数の放電を略同時に発生させることが困難になる。
【００３８】
そこで、本実施形態の電圧印加装置３０は、放電電圧の放電エネルギーを外部電極１４毎に蓄積するエネルギー蓄積回路３４を備えている。エネルギー蓄積回路３４は、例えば図２に示すように中心電極１２と各外部電極１４との間を個別に接続する複数のコンデンサＣで構成される。各コンデンサＣは、高圧電源３２の各出力側及び各コモン側に接続される。
【００３９】
このように、放電エネルギーを蓄積するコンデンサＣを外部電極１４毎に設けることで、全ての外部電極１４において放電を発生させることができる。即ち、最初に発生した放電によって多くの放電エネルギーが消費されることを防止でき、中心電極１２の全周に亘って発生する理想的な面状放電２を得ることができる。
【００４０】
さらに、本実施形態の電圧印加装置３０は、放電電流が帰還することを阻止する放電電流阻止回路３６を備えてもよい。放電電流阻止回路３６は、例えば図２に示すように各外部電極１４と電圧印加装置３０（具体的には高圧電源３２のコモン側）との間を接続するインダクタＬで構成される。インダクタＬは、放電電流に対して十分に高いインピーダンスを有するため、中心電極１２及び外部電極１４を経由した放電電流を、その発生源であるエネルギー蓄積回路３４に戻すことができる。つまり、各コンデンサＣに蓄積された放電エネルギーが、当該コンデンサＣに直結した外部電極１４以外の外部電極１４に供給されることを防止するため、中心電極１２の周方向における放電の発生分布に偏りが生じることを防止できる。
【００４１】
上述したように、本実施形態のプラズマ光源は、各同軸状電極１０の中心電極１２の表面にレーザー光を照射することで、プラズマ３の媒体を放出させると共にプラズマ３の初期放電（即ち、面状放電２）を発生させるレーザー装置４０を備える。レーザー装置４０は例えばＹＡＧレーザーであり、アブレーションを行うために基本波の二倍波を短パルスのレーザー光４２として出力する。
【００４２】
レーザー光４２は、ビームスプリッタ（ハーフミラー）等の光学素子によって分岐し、各中心電極１２の媒体保持部（プラズマ媒体領域）１８に照射される。レーザー光４２が照射された媒体保持部１８の表面では、アブレーションによってプラズマ媒体６が中性ガス又はイオンとなって放出される。
【００４３】
一方、レーザー光４２の照射時には、既に電圧印加装置３０による放電電圧が各同軸状電極１０の中心電極１２と外部電極１４の間に印加されている。従って、上述のアブレーションが発生すると、中心電極１２と各外部電極１４間の放電が誘発され、この放電によって面状放電２（図１参照）が形成される。
【００４４】
なお、上記放電の発生箇所は、レーザー光４２の照射領域及びその近傍に制限される可能性がある。従って、レーザー光４２は中心軸Ｚの周方向に沿って間隔を置いて、複数且つ同時に照射することが好ましく、その数は少なくとも２箇所である。
【００４５】
これは、誘発された放電の領域が、中心電極１２の軸を基点に１８０度以上の開き角があった実験結果に基づいている。この結果を考慮すると、照射箇所の数が少ないほど中心電極１２に対して回転対称な位置にレーザー光４２を照射することが望ましい。なお、複数のレーザー光の同時照射は、ビームスプリッタ及びミラー等の光学素子を用いて光路長を合わせた複数の光路を形成することで容易に達成できる。
【００４６】
上述の通り、本実施形態のプラズマ光源では、真空槽（図示せず）内に一対の同軸状電極１０が設けられる。一対の同軸状電極１０は、対称面１を挟んで互いに対向配置される。一方、真空槽内は、プラズマ３の発生に適した温度及び圧力に保持される。また、放電前の各同軸状電極１０には、電圧印加装置３０により同極性の放電電圧が印加される。
【００４７】
図１に示すように、放電電圧が印加された状態で、各同軸状電極１０の媒体保持部１８には、レーザー光４２が同時に照射される。その直後、中心電極１２と各外部電極１４の間で初期放電が発生する。その後、中心電極１２の全周に亘って放電が分布する面状放電２が得られる。面状放電２の形成により、各同軸状電極１０において、媒体保持部１８からＬｉを含むガス又はイオンが放出される。
【００４８】
図１に示すように、面状放電２は、自己磁場によって電極から排出される方向（対称面１に向かう方向）に移動する。このときの面状放電２は、軸線Ｚ−Ｚから見て略環状に分布する。
【００４９】
面状放電２は同軸状電極１０の先端に達すると、面状放電２の放電電流の出発点は強制的に中心電極１２の円周側面から先端部１２ａに移行する。換言すれば、放電電流は先端部１２ａから集中的に流れ出す。この電流集中によるピンチ効果によって先端部１２ａ周辺の電流密度は急激に上昇し、一対の面状放電２の間に挟まれていた先端部１２ａ周辺のＬｉを含むプラズマ媒体６は高密度、高温になる。
【００５０】
さらに、この現象は対称面１を挟んだ各同軸状電極１０で進行するため、プラズマ媒体６は、一方の同軸状電極１０から他方の同軸状電極１０に向かって押し出される。その結果、プラズマ媒体６は、軸線Ｚ−Ｚ（中心軸Ｚ）沿う両方向からの電磁的圧力を受けて各同軸状電極１０が対向する中間位置（即ち、中心電極１２の対称面１）に移動し、プラズマ媒体６を成分とする単一のプラズマ３が形成される。
【００５１】
上述の通り、面状放電２が発生している間は各中心電極１２の先端部１２ａに各面状放電２の電流が集中する。従って、先端部１２ａ周辺には、プラズマ３に対して軸線Ｚ−Ｚに向かうピンチ効果が働き、プラズマ３の高密度化及び高温化が進行する。即ち、プラズマ媒体６の電離が進行する。その結果、プラズマ３からは極端紫外光を含むプラズマ光８が放射される。この状態において、電圧印加装置３０は、プラズマ３の発光エネルギーに相当するエネルギーを供給し続ける。このエネルギー供給により、高いエネルギー変換効率でプラズマ光８を長時間に亘って発生させることができる。
【００５２】
本実施形態のプラズマ光源では、プラズマ３の発生時における各同軸状電極１０周囲の電場及び磁場は、対称面１に対して対称に分布する。従って、プラズマ３も対称面１に対して対称に分布し、各同軸状電極１０の一方への偏りが抑制される。また、各同軸状電極１０の中心電極１２は、対応する外部電極１４よりも常に高電位に設定されている。つまり、電子の供給源は常に中心電極１２の周囲にある複数の外部電極１４全てが担う。そのため、面状放電２及びプラズマ３の発生中は、これらに流れる電子の放出面積を十分に且つ定常的に確保することができ、面状放電２の安定的な維持、先端部１２ａへの円滑な移行、先端部１２ａでの十分な収束が可能になる。さらに、先端部１２ａ、１２ａ間のプラズマ３の収束も容易になる。つまり、極端紫外光への投入エネルギーの変換効率が高まるので、プラズマ３を効率良く高温・高密度化することができ、極端紫外光を長時間（例えばμｓｅｃオーダーで）安定に得ることができる。
【００５３】
また、中心電極１２の基部１２ｂ及びリザーバ２０が、媒体保持部１８の熱を吸収する。従って、媒体保持部１８の温度（少なくとも表面温度）は、プラズマ媒体６が過剰に蒸発しない程度の温度に維持される。即ち、プラズマ媒体６の過度な消耗を抑制して適切な量のプラズマ媒体６を供給し、且つ、所望の極端紫外光を長時間安定に得ることできる。
【００５４】
（第２実施形態）
本実施形態の第２実施形態について説明する。
図５に示すように、Ｌｉの蒸発を抑制する観点からは、基部１２ｂの直径が大きいほどよい。しかしながら、先端部１２ａの直径を大きくすると、プラズマ３を各同軸状電極１０の間に安定に閉じ込めることが困難になる。そこで、第２実施形態では、中心電極１２を、その直径が対称面１に向けて（即ち、基部１２ｂから先端部１２ａに向けて）小さくなるように形成する。例えば、図５に示すように、中心電極１２を頂角が対称面１に向いた略円錐状に形成する。ただし、基部１２ｂの最小直径は上述の熱抵抗が得られる値に設定される。そのため、図４に示す結果を参照すると、その具体的な値は１２ｍｍである。また、外部電極１４も中心電極１２の形状に合わせて傾斜する。具体的には、外部電極１４は、対称面１に近づくほど中心軸Ｚに近づくように傾斜する。なお、図５に示す例では、中心電極１２との間隔は一定である。しかしながら、この間隔は対称面１に近づくほど小さくてもよい。その他の構成は第１実施形態と同一であるため、説明を省略する。
【００５５】
第２実施形態では、面状放電２の直径を、その進行に合わせて小さくすることができる。従って、先端部１２ａにおけるプラズマ３の生成及び閉じ込めが容易になる。一方、基部１２ｂ及びリザーバ２０による熱吸収の能力は第１実施形態のものと変わらない。従って、第１実施形態と同じく、プラズマ媒体６の過度な消耗を抑制して適切な量のプラズマ媒体６を供給することができる。さらに、第１実施形態よりも所望の極端紫外光をより長時間安定に得ることできる。
【００５６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００５７】
１  対称面
２  面状放電
３  プラズマ
６  プラズマ媒体
８  プラズマ光
１０  同軸状電極
１２  中心電極
１２ａ  先端部
１２ｂ  基部
１２ｃ  流路
１４  外部電極
１６  絶縁体
１８  媒体保持部
２０  リザーバ
２２  ヒータ
３０  電圧印加装置
４０  レーザー装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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