(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内のプラズマ媒体をプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持する放電環境保持装置と、各同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加する電圧印加装置と、を備え、１対の同軸状電極間に管状放電を形成してプラズマを軸方向に封じ込めるプラズマ光源であって、
前記各同軸状電極は、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極と、該中心電極の対応する先端部を一定の間隔を隔てて囲むガイド電極と、前記中心電極とガイド電極との間を絶縁する絶縁部材とからなり、
対向するガイド電極の先端を互いに電気的に接続する接続部材を有し、該接続部材はその一点において接地され、各同軸状電極にそれぞれ対応する電圧印加装置は前記一点を介して接地される、ことを特徴とするプラズマ光源。
【請求項２】
前記接続部材における一点は、対向するガイド電極の先端を結ぶ中点である、ことを特徴とする請求項１記載のプラズマ光源。
【請求項３】
前記接続部材は、１対の同軸状電極の軸線に対称に複数設けられる、ことを特徴とする請求項１記載のプラズマ光源。
【請求項４】
前記放電環境保持装置は、前記１対の同軸状電極を保持するチャンバーを含み、１対の同軸状電極と前記チャンバーの間に絶縁部材が設けられている、ことを特徴とする請求項１記載のプラズマ光源。
【請求項５】
前記１対の同軸状電極は、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極と、該中心電極を一定の間隔を隔てて囲む管状のガイド電極と、中心電極とガイド電極の間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体とからなり、
前記１対の同軸状電極の各中心電極は、前記単一の軸線上に位置し、かつ互いに一定の間隔を隔てて対称に位置する、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６】
前記電圧印加装置は、前記１対の同軸状電極の一方の中心電極にそのガイド電極より高い正の放電電圧を印加する正電圧源と、前記１対の同軸状電極の他方の中心電極にそのガイド電極より低い負の放電電圧を印加する負電圧源と、前記正電圧源と負電圧源をそれぞれの同軸状電極に同時に印加するトリガスイッチとを有する、ことを特徴とする請求項１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、ＥＵＶ放射のためのプラズマ光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代半導体の微細加工のために極端紫外光源を用いるリソグラフィが期待されている。リソグラフィとは回路パターンの描かれたマスクを通して光やビームをシリコン基盤上に縮小投影し、レジスト材料を感光させることで電子回路を形成する技術である。光リソグラフィで形成される回路の最小加工寸法は基本的には光源の波長に依存している。従って、次世代の半導体開発には光源の短波長化が必須であり、この光源開発に向けた研究が進められている。
【０００３】
次世代リソグラフィ光源として最も有力視されているのが、極端紫外光源（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）であり、およそ１〜１００ｎｍの波長領域の光を意味する。この領域の光はあらゆる物質に対し吸収率が高く、レンズ等の透過型光学系を利用することができないので、反射型光学系を用いることになる。また極端紫外光領域の光学系は非常に開発が困難で、限られた波長にしか反射特性を示さない。
【０００４】
現在、１３．５ｎｍに感度を有するＭｏ／Ｓｉ多層膜反射鏡が開発されており、この波長の光と反射鏡を組み合わせたリソグラフィ技術が開発されれば３０ｎｍ以下の加工寸法を実現できると予測されている。さらなる微細加工技術の実現のために、波長１３．５ｎｍのリソグラフィ光源の開発が急務であり、高エネルギー密度プラズマからの輻射光が注目されている。なお、プラズマ光源については、特許文献１に記載されている。
【０００５】
光源プラズマ生成はレーザー照射（ＬＰＰ：Ｌａｓｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式とパルスパワー技術によって駆動されるガス放電（ＤＰＰ：Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式に大別できる。ＬＰＰ方式のＥＵＶ光源については、特許文献２に記載されている。
【０００６】
ＥＵＶリソグラフィ光源には、高い平均出力、微小な光源サイズ、飛散粒子（デブリ）が少ないこと等が要求される。現状では、ＥＵＶ発光量が要求出力に対して極めて低く、高出力化が大きな課題の一つであるが、一方で高出力化のために入力エネルギーを大きくすると熱負荷によるダメージがプラズマ生成装置や光学系の寿命の低下を招いてしまう。従って、高ＥＵＶ出力と低い熱負荷の双方を満たすためには、高いエネルギー変換効率が必要不可欠である。
【０００７】
プラズマ形成初期には加熱や電離に多くのエネルギーを消費するうえに、ＥＵＶを放射するような高温高密度状態のプラズマは一般的に急速に膨張してしまうため、放射持続時間τが極端に短い。従って、変換効率を改善するためには、プラズマをＥＵＶ放射のために適した高温高密度状態で長時間（μｓｅｃオーダーで）維持することが重要になる。
【０００８】
ＳｎやＬｉ等の常温固体の媒体はスペクトル変換効率が高い反面、プラズマ生成に溶融、蒸発等の相変化を伴うため、中性粒子等のデブリ（放電に伴う派生物）による装置内汚染の影響が大きくなる。そのため、ターゲット供給、回収システム強化も同様に要求される。
【０００９】
現在の一般的なＥＵＶプラズマ光源の放射時間は１００ｎｓｅｃ程度であり出力が極端に足りない。産業応用のため高変換効率と高平均出力を両立させる為には１ショットで数μｓｅｃのＥＵＶ放射時間を達成する必要がある。つまり、高い変換効率を持つプラズマ光源を開発するためには、それぞれのターゲットに適した温度密度状態のプラズマを数μｓｅｃ（少なくとも１μｓｅｃ以上）拘束し、安定したＥＵＶ放射を達成する必要がある。
【００１０】
さらに、従来のキャピラリー放電では、プラズマがキャピラリー内に閉じ込められてしまうため、有効な放射立体角が小さいという欠点もあった。
【００１１】
そこで、本願の発明者らは、ＥＵＶ放射のためのプラズマ光を長時間（μｓｅｃオーダーで）安定して発生させることができ、構成機器の熱負荷によるダメージが小さく、発生したプラズマ光の有効な放射立体角を大きくでき、プラズマ媒体を連続して供給することができることを目的として、「プラズマ光源とプラズマ光発生方法」（特許文献３）を創案した。
【００１２】
図１は、上記プラズマ光源の実施形態図であり、対称面５１に対して対向配置された１対の同軸状電極５０を備え、１対の同軸状電極５０にそれぞれ面状の放電電流（面状放電）を発生させ、この面状放電により各同軸状電極５０の対向する中間位置に単一のプラズマを形成し、次いで面状放電を１対の同軸状電極間の管状放電に繋ぎ換えてプラズマを封じ込める磁場（磁気ビン）を形成することにより、ＥＵＶ放射のためのプラズマ光を長時間（μｓｅｃオーダーで）安定して発生させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−２２６２４４号公報、「極端紫外光源及び半導体露光装置」
【特許文献２】特開２０１１−５４３７６号公報、「ＬＰＰ方式のＥＵＶ光源とその発生方法」
【特許文献３】特開２０１０−１４７２３１号公報、「プラズマ光源とプラズマ光発生方法」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上記プラズマ光源においては、同軸状電極における電位の制御が困難であり、したがって各同軸状電極５０間の面状放電の管状放電への繋ぎ換えの制御も困難であった。
【００１５】
本発明は、上述した問題を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、１対の同軸状電極において面状放電を発生させ、この面状放電を各同軸状電極の対向する中間位置に単一のプラズマを形成し、次いで面状放電を１対の同軸状電極間の管状放電に繋ぎ換えてプラズマを封じ込める磁場（磁気ビン）を形成するプラズマ光源において、面状放電から管状放電への繋ぎ換えを容易にするようなプラズマ光源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内のプラズマ媒体をプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持する放電環境保持装置と、各同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加する電圧印加装置と、を備え、１対の同軸状電極間に管状放電を形成してプラズマを軸方向に封じ込めるプラズマ光源であって、
前記各同軸状電極は、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極と、該中心電極の対応する先端部を一定の間隔を隔てて囲むガイド電極と、前記中心電極とガイド電極との間を絶縁する絶縁部材とからなり、
対向するガイド電極の先端を互いに電気的に接続する接続部材を有し、該接続部材は、その一点において、接地されるとともに、各同軸状電極にそれぞれ対応する電圧印加装置の経路を介して接続される、ことを特徴とするプラズマ光源が提供される。
【００１７】
前記接続部材における一点は、対向するガイド電極の先端を結ぶ中点である、ことが好ましい。
【００１８】
前記接続部材は、１対の同軸状電極の軸線に対称に複数設けられる、ことが好ましい。
【００１９】
前記放電環境保持装置は、前記１対の同軸状電極を保持するチャンバーを含み、１対の同軸状電極と前記チャンバーの間に絶縁部材が設けられている、ことが好ましい。
【００２０】
前記１対の同軸状電極は、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極と、該中心電極を一定の間隔を隔てて囲む管状のガイド電極と、中心電極とガイド電極の間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体とからなり、
前記１対の同軸状電極の各中心電極は、前記単一の軸線上に位置し、かつ互いに一定の間隔を隔てて対称に位置する、ことが好ましい。
【００２１】
前記電圧印加装置は、前記１対の同軸状電極の一方の中心電極にそのガイド電極より高い正の放電電圧を印加する正電圧源と、前記１対の同軸状電極の他方の中心電極にそのガイド電極より低い負の放電電圧を印加する負電圧源と、前記正電圧源と負電圧源をそれぞれの同軸状電極に同時に印加するトリガスイッチとを有する、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
上記本発明の装置によれば、対向配置された１対の同軸状電極を備え、１対の同軸状電極にそれぞれ面状の放電電流（面状放電）を発生させ、該面状放電により各同軸状電極の対向する中間位置に単一のプラズマを形成し、次いで前記面状放電を１対の同軸状電極間の管状放電に繋ぎ換えて前記プラズマを封じ込める磁場（磁気ビン）を形成するので、ＥＵＶ放射のためのプラズマ光を長時間（μｓｅｃオーダーで）安定して発生させることができる。
【００２３】
また、従来のキャピラリー放電や真空放電金属プラズマと比較すると、１対の同軸状電極の対向する中間位置に単一のプラズマが形成され、かつエネルギー変換効率を大幅に改善できるので、プラズマ形成中における各電極の熱負荷が小さくなり、構成機器の熱負荷によるダメージを大幅に低減できる。
【００２４】
また、１対の同軸状電極の対向する中間位置にプラズマ光の発光源であるプラズマが形成されるので、発生したプラズマ光の有効な放射立体角を大きくできる。
【００２５】
さらに、面状放電から管状放電への電流経路の繋ぎ替えを容易にすることにより、管状放電を確実に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来のプラズマ光源の実施形態図である。
【図２】本発明によるプラズマ光源の実施形態図である。
【図３】本発明によるプラズマ光源の動作説明図である。
【図４】本発明によるプラズマ光源における電流の分布を説明する図である。
【図５】第１比較例を示す図である。
【図６】第１比較例における電位分布を示す図である。
【図７】第２比較例を示す図である。
【図８】第２比較例における電位分布を示す図である。
【図９】第３比較例を示す図である。
【図１０】第３比較例における電位分布を示す図である。
【図１１】第３比較例における電流の分布を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。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。
【００２８】
図２は、本発明によるプラズマ光源の実施形態図である。
【００２９】
この図において、本発明のプラズマ光源は、１対の同軸状電極１０、チャンバー２０、及び電圧印加装置３０を備える。
【００３０】
１対の同軸状電極１０は、対称面１を中心として対向するように、チャンバー２０に配置されている。
【００３１】
１対の同軸状電極１０は、リング状の絶縁体１８を介してチャンバー２０に取り付けられ、チャンバー２０とは電気的に絶縁されている。
【００３２】
各同軸状電極１０は、棒状の中心電極１２、管状のガイド電極１４及びリング状の絶縁体１６からなる。
【００３３】
棒状の中心電極１２は、単一の軸線Ｚ−Ｚ上に延びる導電性の電極である。
【００３４】
この例において、中心電極１２の対称面１に対向する端面は円弧状になっている。なお、この構成は必須ではなく、端面に凹穴を設け、後述する面状放電２と管状放電４を安定化させるようにしてもよく、或いは平面でもよい。
【００３５】
管状のガイド電極１４は、中心電極１２を一定の間隔を隔てて囲み、その間にプラズマ媒体を保有するようになっている。プラズマ媒体は、Ｌｉのガスであることが好ましいが、Ｘｅ，Ｓｎのガスであってもよい。また、ガイド電極１４の対称面１に対向する端面は、円弧状でも平面でもよい。
【００３６】
リング状の絶縁体１６は、中心電極１２とガイド電極１４の間に位置する中空円筒形状の電気的絶縁体であり、中心電極１２とガイド電極１４の間を電気的に絶縁する。
【００３７】
絶縁体１６において、中心電極１２とガイド電極１４の間の表面には、中心電極１２とガイド電極１４の間との間の面状放電２によってＬｉがガスを生成するようにＬｉまたはＬｉ化合物の薄膜１７が形成されている。
【００３８】
なお、絶縁体１６の形状はこの例に限定されず、中心電極１２とガイド電極１４の間を電気的に絶縁する限りで、その他の形状であってもよい。
【００３９】
リング状の絶縁体１８は、１対の同軸状電極１０のガイド電極１４とチャンバー２０間に位置する中空円筒形状の電気的絶縁体であり、ガイド電極１４とチャンバー２０の間を電気的に絶縁する。
【００４０】
なお、絶縁体１８の形状はこの例に限定されず、各同軸状電極１０のガイド電極１４とチャンバー２０の間を電気的に絶縁する限りで、その他の形状であってもよい。
【００４１】
上述した１対の同軸状電極１０は、各中心電極１２が同一の軸線Ｚ−Ｚ上に位置し、かつ互いに一定の間隔を隔てて対称に位置する。
【００４２】
この実施形態において、１対の同軸状電極１０は、各ガイド電極１４の先端が金属性の接続部材１９によって電気的に接続（結線）されている。
【００４３】
接続部材１９は、１対の同軸状電極１０の軸線Ｚ−Ｚ周囲に複数設けられている。接続部材１９は、軸線Ｚ−Ｚに回転対称に３方向、４方向などに取り付けることができる。図２においては、説明の便宜上、１個の接続部材１９のみを示している。
【００４４】
接続部材１９は、その中点Ｍにおいて接地されるとともに、後述する正電圧源３２及び負電圧源３３を介して対応する同軸状電極１０に接続している。中点Ｍと正電圧源３２及び負電圧源３３を結ぶ経路は、各同軸状電極１０からの電流を帰還させる経路であることから、便宜上、正電圧源電流帰還路３８、負電圧源電流帰還路３９と呼ぶことにする。
【００４５】
前記中点Ｍは、接続部材１９が対称面１と交わる中点Ｍである。なお、接続部材１９において、接地するとともに、正電圧源電流帰還路３８及び負電圧源電流帰還路３９に接続する位置は、接続部材１９上における中点Ｍ以外の一点とすることもできる。
【００４６】
また、接続部材１９は、１対の中心電極１２間で発生するプラズマ光８（ＥＵＶ）を取り出すことができるように、その形状と配置が定められる。
【００４７】
チャンバー２０は、放電環境保持装置を構成し、同軸状電極１０内にプラズマ媒体を供給し、かつプラズマ発生に適した温度及び圧力に同軸状電極１０を保持する。チャンバー２０は、排気管２２によって真空ポンプに接続され、所定の圧力に維持されている。
【００４８】
チャンバー２０は、金属からなることが好ましい。また、チャンバー２０には、プラズマ光８（ＥＵＶ）を取り出すために、所定の開口窓を設けることが好ましい。
【００４９】
チャンバー２０には、接続部材１９を接地するとともに、正電圧源３２及び負電圧源３３を介して対応する同軸状電極に１０に接続する配線を引き出す開口部が設けられている。この開口部は、配線をチャンバー２０と絶縁するとともにチャンバー２０内の真空環境を維持するようにセラミックなどで構成することができる。図２においては、便宜上、この開口部は破断線により示されている。
【００５０】
チャンバー２０は、リング状の絶縁体１８によって同軸状電極１０とは絶縁されている。
【００５１】
電圧印加装置３０は、各同軸状電極１０に極性を反転させた放電電圧を印加する。
【００５２】
電圧印加装置３０は、正電圧源３２、負電圧源３３及びトリガスイッチ３６からなる。
【００５３】
この例では、正電圧源３２及び負電圧源３３は、それぞれ高電圧充電器（ＨＶ  Ｃｈａｒｇｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）とコンデンサからなる。トリガスイッチ３６は、遅延パルス生成器（Ｄｅｌａｙ  Ｐｕｌｓｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、高圧パルス発生器（ＨＶ  Ｐｕｌｓｅｒ）及びギャップスイッチからなる。なお、この例では、遅延パルス生成器は、遅延のないトリガパルスを発生している。
【００５４】
正電圧源３２は、一方（この例では右側）の同軸状電極１０の中心電極１２にそのガイド電極１４より高い正の放電電圧を印加する。
【００５５】
負電圧源３３は、他方（この例では左側）の同軸状電極１０の中心電極１２にそのガイド電極１４より低い負の放電電圧を印加する。
【００５６】
なお、正電圧源３２及び負電圧源３３には、中心電極１２に供給される電流をオシロスコープ（Ｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅ）で観察するため、誘導結合された線路が設けられている。
【００５７】
トリガスイッチ３６は、正電圧源３２と負電圧源３３を同時に作動させて、それぞれの同軸状電極１２に同時に正負の放電電圧を印加する。
【００５８】
この構成により、本発明のプラズマ光源は、１対の同軸状電極１０間に管状放電（後述する）を形成してプラズマを軸方向に封じ込めるようになっている。
【００５９】
図３は、図２のプラズマ光源の作動説明図である。この図において、（Ａ）は面状放電の発生時、（Ｂ）は面状放電の移動中、（Ｃ）はプラズマの形成時、（Ｄ）は面状放電と管状方円の繋ぎ換え時、（Ｅ）はプラズマ封込み磁場の形成時を示している。
【００６０】
以下、この図を参照して、本発明のプラズマ光源の動作を説明する。
【００６１】
本発明のプラズマ光源は、上述した１対の同軸状電極１０を対向配置し、放電チャンバー２０により同軸状電極１０内にプラズマ媒体を供給しかつプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持し、電圧印加装置３０により各同軸状電極１０に極性を反転させた放電電圧を印加する。
【００６２】
図３（Ａ）に示すように、この電圧印加により、１対の同軸状電極１０に絶縁体１６の表面でそれぞれ面状の放電電流（以下、面状放電２と呼ぶ）が発生する。面状放電２は、２次元的に広がる面状の放電電流であり、後述する実施例では「電流シート」とも呼ぶ。
【００６３】
このような面状放電２により、各同軸状電極１０、１０において、絶縁体１６表面に形成されたＬｉまたはＬｉ化合物薄膜１７の表面が蒸発し、Ｌｉガスを発生する。
【００６４】
なおこの際、右側の同軸状電極１０の中心電極１２は正電圧（＋）、ガイド電極１４は負電圧（−）に印加され、左側の同軸状電極１０の中心電極１２は負電圧（−）、そのガイド電極１４は正電圧（＋）に印加されている。
【００６５】
図３（Ｂ）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（図で中心に向かう方向）に移動する。
【００６６】
図３（Ｃ）に示すように、面状放電２が１対の同軸状電極１０の先端に達すると、１対の面状放電２の間に挟まれたプラズマ媒体６が高密度、高温となり、各同軸状電極１０の対向する中間位置（中心電極１２の対称面１）に単一のプラズマ３が形成される。
【００６７】
図３（Ｄ）に示すように、面状放電２はさらに移動し、中心電極１２の先端と接続部材１９の中点の間Ｍに形成される。
【００６８】
単一のプラズマ３は、１対の同軸状電極１０の軸線Ｚ−Ｚ方向に複数設けられた接続部材１９の中点Ｍと中心電極１２の先端との間に形成された面状放電２０によって軸方向に囲まれ、保持されている。
【００６９】
さらに、この状態において、対向する１対の中心電極１２は、正電圧（＋）と負電圧（−）であり、対向する１対のガイド電極１４の接続点Ｍは同電位（接地電位）であるので、図３（Ｅ）に示すように、面状放電２は対向する１対の中心電極１２同士、及び対向する１対のガイド電極１４の間で放電する管状放電４に繋ぎ換えられる。ここで、管状放電４とは、軸線Ｚ−Ｚを囲む中空円筒状の放電電流を意味する。
【００７０】
この管状放電４が形成されると、図に符号５で示すプラズマ封込み磁場（磁気ビン）が形成され、プラズマ３を半径方向及び軸方向に封じ込むことができる。
【００７１】
すなわち、磁気ビン５はプラズマ３の圧力により中央部は大きくその両側が小さくなり、プラズマ３に向かう軸方向の磁気圧勾配が形成され、この磁気圧勾配によりプラズマ３は中間位置に拘束される。さらにプラズマ電流の自己磁場によって中心方向にプラズマ３は圧縮（Ｚピンチ）され、半径方向にも自己磁場による拘束が働く。
【００７２】
この状態において、プラズマ３の発光エネルギーに相当するエネルギーを電圧印加装置３０から供給し続ければ、高いエネルギー変換効率で、プラズマ光８（ＥＵＶ）を長時間安定して発生させることができる。
【００７３】
図４は、本発明のプラズマ光源における電流の分布を説明する図である。
【００７４】
この図は、図１のガイド電極１４及び接続部材１９の中点Ｍ付近を拡大して模式的に示すものである。
【００７５】
横方向に延びる線路はガイド電極１４及び接続部材１９を示し、中点ＭからＶ字状に延びる線路は正電圧源電流帰還路３８及び負電圧源電流帰還路３９を示す。中点Ｍを接地する経路は、省略されている。
【００７６】
図４（Ａ）は、１対の同軸状電極１０の中心電極１２とガイド電極１４または接続部材１９間に面状放電２が形成された状態である（図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）が相当する。）。
【００７７】
この状態においては、正電圧源３２から供給された電流Ｉ１は、図２の右側の同軸状電極１０において、中心電極１２、面状放電２、ガイド電極１４及び接続部材１９、中点Ｍ、正電圧源電流帰還路３８の経路（以下、正電源電流経路という。）を流れる。
【００７８】
一方、負電圧源３３から供給された電流Ｉ２は、図２の左側の同軸状電極１０において、中心電極１２、面状放電２、ガイド電極１４及び接続部材１９、中点Ｍ、負電圧源電流帰還路３９の経路（以下、負電源電流経路という。）を流れる。
【００７９】
この状態では、正電源電流経路と負電源電流経路は、接続部材１９の中点Ｍの一点で接するだけであるので、正電源電流経路を流れる電流Ｉ１と負電源電流経路を流れる電流Ｉ２は互いに干渉することはない。
【００８０】
ここで、後述する管状放電４を形成して維持するためには、電流Ｉ１とＩ２は等しいことが望ましいので、以下では便宜上Ｉ１＝Ｉ２＝Ｉとして説明する。
【００８１】
図４（Ｂ）は、１対の同軸状電極１０間で面状放電２が衝突し（図３（Ｄ）が相当する。）、管状放電４が形成された状態である（図３（Ｅ）が相当する。）。
【００８２】
面状放電２が各同軸状電極１０の先端に向けて進展し、対称面１にある中点Ｍにおいて衝突すると、この中点Ｍ付近の面状放電２において、一方の中心電極１２から中点Ｍに向う電流と、中点Ｍから他方の中心電極１２に向う電流が互いにキャンセルすることになる。
【００８３】
これによって、中心電極１２と接続部材１９（及びガイド電極１４）間を流れる面状放電２による電流Ｉは消失する。代わって、対向する中心電極１２間を電流Ｉが流れるようになり、管状放電４が形成される。
【００８４】
これに対応して、ガイド電極１４及び接続部材１９に沿って流れる電流Ｉは消失し、負電圧源電流帰還路３９からの電流Ｉは、接続部材１９の中点Ｍを介して正電圧源電流帰還路３８に流れ込むようになる。
【００８５】
上述した本発明のプラズマ光源によれば、対向配置された１対の同軸状電極１０を備え、１対の同軸状電極１０にそれぞれ面状の放電電流（面状放電２）を発生させ、面状放電２により各同軸状電極１０の対向する中間位置に単一のプラズマ３を形成し、次いで面状放電２を１対の同軸状電極１０間の管状放電４に繋ぎ換えてプラズマ３を封じ込めるプラズマ封込み磁場５（磁気ビン５）を形成するので、ＥＵＶ放射のためのプラズマ光を長時間（μｓｅｃオーダーで）安定して発生させることができる。
【００８６】
また、従来のキャピラリー放電や真空光電金属プラズマと比較すると、１対の同軸状電極１０の対向する中間位置に単一のプラズマ３が形成され、かつエネルギー変換効率を大幅（１０倍以上）に改善できるので、プラズマ形成中における各電極の熱負荷が小さくなり、構成機器の熱負荷によるダメージを大幅に低減できる。
【００８７】
また、１対の同軸状電極１０の対向する中間位置にプラズマ光の発光源であるプラズマ３が形成されるので、発生したプラズマ光の有効な放射立体角を大きくできる。
【００８８】
さらに、本発明によると、正電源電流経路と負電源電流経路は、接続部材１９の中点Ｍの一点で接するだけであるので、面状放電２から管状放電４への繋ぎ換えは、この中点Ｍにおける電流経路の繋ぎ換えで足りる。また、この中点Ｍが接地されているので、中点Ｍが電位が変動することはなく、繋ぎ換えを確実に行うことができる。したがって、１対の同軸状電極１０間における面状放電２から管状放電４への繋ぎ換えが容易になり、管状放電４を確実に提供することができる。
【００８９】
〔比較例１〕
図５は、第１の比較例を示す。第１の比較例は、図２に示した実施形態において、絶縁体１８を除き、１対の同軸状電極１０を直接にチャンバー２０に取り付けた。さらに、接続部材１９、接続部材１９の中点Ｍの接地、正電圧源電流帰還路３８、負電圧源電流帰還路３９を除き、正電圧源３２及び負電圧源３３を、それぞれ正電圧源電流帰還路３８及び負電圧源電流帰還路３９に換えて１対の同軸状電極１０のガイド電極１４に接続されたチャンバー２０のフランジ部に接続するとともに、このチャンバー２０のフランジ部を接地したものである。
【００９０】
他の構成は、図１に示した実施形態と同様であるので、同一の指示符号を付して説明を省略する。
【００９１】
図中の面状放電２は、模式的に、中心電極１２からガイド電極１４へ電流が流れる方向を矢印で示したものである。
【００９２】
図６は、第１の比較例における、１対の同軸状電極１０に面状放電２が形成されている状態（図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）が相当する。）での電位分布を示す図である。
【００９３】
正電圧源３２の正側電位点Ｐ１における電位Ｖ１から、中心電極１２の放電発生位置Ｐ２における電位Ｖ２、ガイド電極１４の放電発生位置Ｐ３における電位Ｖ３を介して、チャンバー２０の接地点Ｐ４における電位Ｖ４に至るまで、電位Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は次第に低下している。
【００９４】
同様に、負電圧源３３の負側電位点Ｐ１´における電位Ｖ１´から、中心電極１２の放電発生位置Ｐ２における電位Ｖ２´、ガイド電極１４の放電発生位置Ｐ３´における電位Ｖ３´を介して、チャンバー２０の接地点Ｐ４´における電位Ｖ４´に至るまで、電位Ｖ１´、Ｖ２´、Ｖ３´、Ｖ４´は次第に上昇している。
【００９５】
チャンバー２０の接地点Ｐ４、Ｐ４´における電位Ｖ４、Ｖ４´は、接地電位となっている。
【００９６】
ここで、１対の同軸状電極１０のガイド電極１４先端の電位（１対のガイド電極１４の放電発生位置Ｐ３、Ｐ３´における電圧Ｖ３、Ｖ３´が相当する。）については、第１の同軸状電極１０のガイド電極１４先端の電位Ｖ３が第２の同軸状電極１０´のガイド電極１４先端の電位Ｖ３´より高くなっている。
【００９７】
このような１対の同軸状電極１０のガイド電極１４先端の電位配置は、管状放電４が形成された状態における、負電圧源３３側の同軸状電極１０のガイド電極１４から正電圧源３２側の同軸状電極１０のガイド電極１４へ電流が向う流れにおけるものとは逆方向である。
【００９８】
すなわち、管状放電４が形成された状態においては、正電圧源３２側の同軸状電極１０のガイド電極１４の先端の電位は、負電圧源３３側の同軸状電極１０のガイド電極１４の先端の電位より低くなる必要がある。
【００９９】
したがって、第１の比較例においては、面状放電２（図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）が相当する。）から管状放電４（図３（Ｅ）が相当する。）への繋ぎ換えは、このような逆方向の電位配置のため困難である。
【０１００】
〔比較例２〕
図７は、第２の比較例を示す。第２の比較例は、図２に示した実施形態において、絶縁体１８を除き、１対の同軸状電極１０を直接にチャンバー２０に取り付けた。さらに、接続部材１９の中点Ｍの接地、正電圧源電流帰還路３８、負電圧源電流帰還路３９を除き、正電圧源３２及び負電圧源３３を、正電圧源電流帰還路３８及び負電圧源電流帰還路３９に換えてそれぞれ１対の同軸状電極１０のガイド電極１４に接続されたチャンバー２０のフランジ部に接続するとともに、このチャンバー２０のフランジ部を接地したものである。
【０１０１】
他の構成は、図２に示した実施形態と同様であるので、同一の指示符号を付して説明を省略する。
【０１０２】
図中の面状放電２は、模式的に、中心電極１２からガイド電極１４へ電流が流れる方向を矢印で示したものである。
【０１０３】
図８は、第１の比較例における、１対の同軸状電極１０に面状放電２が形成されている状態（図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）が相当する。）での電位分布を示す図である。
【０１０４】
正電圧源３２の正側電位点Ｐ１における電位Ｖ１から、中心電極１２の放電発生位置Ｐ２における電位Ｖ２、ガイド電極１４の放電発生位置Ｐ３における電位Ｖ３を介して、チャンバー２０の接地点Ｐ４における電位Ｖ４に至るまで、電位Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は次第に低下している。
【０１０５】
同様に、負電圧源３３の負側電位点Ｐ１´における電位Ｖ１´から、中心電極１２の放電発生位置Ｐ２´における電位Ｖ２´、ガイド電極１４の放電発生位置Ｐ３´における電位Ｖ３´を介して、チャンバー２０の接地点Ｐ４における電位Ｖ４´に至るまで、電位Ｖ１´、Ｖ２´、Ｖ３´、Ｖ４´は次第に上昇している。
【０１０６】
第２の比較例では、チャンバー２０を接地点Ｐ４、Ｐ４´で接地したのみならず、１対の同軸状電極１０のガイド電極１４の先端を接続部材１９で接続したため、第１の比較例より電位配置は複雑になっている。
【０１０７】
すなわち、１対の同軸状電極１０のガイド電極１４における放電発生点Ｐ３、Ｐ３´間の電位差は第１の比較例よりも縮小したが、正電圧源３２側の同軸状電極１０を通る経路におけるチャンバー２０の接地点Ｐ４での電位Ｖ４は、負電圧源３３側の同軸状電極１０´を通る経路におけるチャンバー２０の接地点Ｐ４´での電位Ｖ４´より低下している。
【０１０８】
第２の比較例においても、１対の同軸状電極１０のガイド電極１４先端の電位（ガイド電極１４の放電発生位置Ｐ３、Ｐ３´における電圧Ｖ３、Ｖ３´が相当する。）については、第１の比較例よりも電位差は小さくなったものの、正電圧源３２側の同軸状電極１０のガイド電極１４先端の電位Ｖ３が負電圧源３３側の同軸状電極１０のガイド電極１４先端の電位Ｖ３´より高くなっている。
【０１０９】
このような１対の同軸状電極１０のガイド電極１４先端の電位配置は、管状放電４が形成された状態における、負電圧源３３側の同軸状電極１０のガイド電極１４から正電圧源３２側の同軸状電極１０のガイド電極１４へ電流が向う流れにおけるものとは逆方向である。
【０１１０】
すなわち、管状放電４が形成された状態においては、正電圧源３２側の同軸状電極１０のガイド電極１４の先端の電位は、負電圧源３３側の同軸状電極１０のガイド電極１４の先端の電位より低くなる必要がある。
【０１１１】
したがって、第２の比較例においても、第１の比較例と同様に、面状放電２（図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）が相当する。）から管状放電４（図３（Ｅ）が相当する。）への繋ぎ換えは、このような逆方向の電位配置のため困難である。
【０１１２】
〔比較例３〕
図９は、第３の比較例を示す。第３の比較例は、図２に示した実施形態において、正電圧源電流帰還路３８、負電圧源電流帰還路３９を除き、正電圧源３２及び負電圧源３３を、正電圧源電流帰還路３８及び負電圧源電流帰還路３９に換えてそれぞれ１対の同軸状電極１０のガイド電極１４に接続されたチャンバー２０のフランジ部に接続したものである。
【０１１３】
他の構成は、図２に示した実施形態と同様であるので、同一の指示符号を付して説明を省略する。
【０１１４】
図中の面状放電２は、模式的に、中心電極１２からガイド電極１４へ電流が流れる方向を矢印で示したものである。
【０１１５】
図１０は、第１の比較例における、１対の同軸状電極１０に面状放電２が形成されている状態（図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）が相当する。）での電位分布を示す図である。
【０１１６】
正電圧源３２の正側電位点Ｐ１における電位Ｖ１から、中心電極１２の放電発生位置Ｐ２における電位Ｖ２、ガイド電極１４の放電発生位置Ｐ３における電位Ｖ３を介して、チャンバー２０の接地点Ｐ４における電位Ｖ４に至るまで、電位Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は次第に低下している。
【０１１７】
同様に、負電圧源３３の負側電位点Ｐ１´における電位Ｖ１´から、中心電極１２の放電発生位置Ｐ２´における電位Ｖ２´、ガイド電極１４の放電発生位置Ｐ３´における電位Ｖ３´を介して、チャンバー２０の接地点Ｐ４における電位Ｖ４´に至るまで、電位Ｖ１´、Ｖ２´、Ｖ３´、Ｖ４´は次第に上昇している。
【０１１８】
第３の比較例においては、１対の同軸状電極１０のガイド電極１４先端の電位（ガイド電極１４の放電発生位置Ｐ３、Ｐ３´における電圧Ｖ３、Ｖ３´が相当する。）は、等しいものとなっている。
【０１１９】
図１１は、第３の比較例における電流の分布を示す図である。
【０１２０】
図１１（Ａ）に示すように、面状放電２が形成された直後（図３（Ａ）が相当する。）に、ガイド電極１４及び接続部材１９を電流Ｉ１２が流れ始める。この電流Ｉ１２は、図３（Ｅ）に示すような管状放電４が形成されたときにガイド電極１４及び接続部材１９を流れる電流とは逆向きである（以下、逆方向という）。
【０１２１】
図１１（Ｂ）に示すように、面状放電２０が対称面１に向って進んだ状態（図３（Ｃ）が相当する。）においては、ガイド電極１４及び接続部材１９においては、逆方向の電流Ｉ１２が流れる領域と、管状放電４が形成されたときにガイド電極１４及び接続部材１９を流れる電流の向き（以下、順方向という。）の電流Ｉ−Ｉ１２が流れる領域が生じる。
【０１２２】
本来、管状放電４を形成するための電流Ｉのみを順方向に流すことが望ましいが、短パルス現象であるので、このような逆方向の電流Ｉ１２を抑制することは困難である。他方、このような逆方向の電流Ｉ１２の帰還電流がガイド電極１４及び接続部材１９の一部を順方向に流れる。これによって、ガイド電極１４及び接続部材１９における電流の分布は、不均一で複雑になる。
【０１２３】
このような不均一な電流分布により、面状放電２に及ぼす電位の影響も不均一なものとなる。これによって、面状放電２の対称面１に向けた加速均一性に影響を与え、フォーカス、衝突条件等の制御が困難になる。
【０１２４】
また、面状放電２を管状放電４に繋ぎ換える際には、ガイド電極１４及び接続部材１９において、逆方向の電流Ｉ１２を順方向の電流に切り換える必要がある。しかしながら、衝突時（図３（Ｄ）が相当する。）における逆方向の電流Ｉ１２が大きく、これを順方向に切り換えるには電流の時間変化値が大きくなり、逆方向の大きな誘導起電力が発生する。したがって、電流の繋ぎ換えは困難である。
【０１２５】
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】
【０１２６】
１ 対称面、２ 面状放電、３ プラズマ、
４ 管状放電、５ プラズマ閉込め磁場、６ プラズマ媒体、
７ レーザー光、８ プラズマ光（ＥＵＶ）、
１０ １対の同軸状電極
１２ 中心電極、
１４ ガイド電極
１６ 絶縁体、
２０ チャンバー、
３０ 電圧印加装置、３２ 正電圧源、
３３ 負電圧源、３６ トリガスイッチ、
【図１】
0005948810.tif 000002
【図２】
0005948810.tif 000003
【図３】
0005948810.tif 000004
【図４】
0005948810.tif 000005
【図５】
0005948810.tif 000006
【図６】
0005948810.tif 000007
【図７】
0005948810.tif 000008
【図８】
0005948810.tif 000009
【図９】
0005948810.tif 000010
【図１０】
0005948810.tif 000011
【図１１】
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