(57)【要約】【課題】再利用される電力のばらつきを低減すること。【解決手段】パルス電源装置２１は、一次側回路５０と、複数の外部電極１２のそれぞれに対応して設けられた複数の二次側回路６０と、を備え、一次側回路５０は、コアＢに巻き付けられたコイル部５１を備え、複数の二次側回路６０のそれぞれは、複数の外部電極１２のうちの当該二次側回路６０に対応する外部電極１２と中心電極１１とに出力電力を供給するためのコンデンサＣ２と、コンデンサＣ２の一端とコンデンサＣ２の他端との間に設けられ、コアＢに巻き付けられたコイル部６１と、を備え、一次側回路５０は、コンデンサＣ２を充電し、複数の二次側回路６０のそれぞれは、一端から中心電極１１及び外部電極１２を介して他端に戻るように、コンデンサＣ２に蓄えられた電力を供給することによって出力電力を供給する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極と前記中心電極から離間するように配置された複数の外部電極のそれぞれとの間にパルス放電のための出力電力を供給するパルス電源装置であって、
一次側回路と、
前記複数の外部電極のそれぞれに対応して設けられた複数の二次側回路と、
を備え、
前記一次側回路は、コアに巻き付けられた第１コイル部を備え、
前記複数の二次側回路のそれぞれは、前記複数の外部電極のうちの当該二次側回路に対応する対応外部電極と前記中心電極とに前記出力電力を供給するための出力コンデンサと、前記出力コンデンサの一端と前記出力コンデンサの他端との間に設けられ、前記コアに巻き付けられた第２コイル部と、を備え、
前記一次側回路は、前記出力コンデンサを充電し、
前記複数の二次側回路のそれぞれは、前記一端から前記中心電極及び前記対応外部電極を介して前記他端に戻るように、前記出力コンデンサに蓄えられた電力を供給することによって前記出力電力を供給する、パルス電源装置。
【請求項２】
前記複数の二次側回路のそれぞれは、前記第２コイル部を介して前記一端と前記他端とを電気的に接続し、又は電気的に切り離すためのスイッチング素子を備える、請求項１に記載のパルス電源装置。
【請求項３】
前記一次側回路及び前記複数の二次側回路を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記スイッチング素子を制御することによって、前記他端に戻った電力を前記一端に戻す回生充電を行い、前記回生充電後に前記出力コンデンサに蓄えられている電力が所定量となるまで前記出力コンデンサを充電するように、前記一次側回路を制御する、請求項２に記載のパルス電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
当該分野の技術として、特許文献１に記載されたプラズマ光源が知られている。このプラズマ光源は、中心電極と外部電極との間にプラズマ媒質の蒸気が供給された状態において、コンデンサに蓄積されたエネルギー（電力）を用いて中心電極と外部電極との間に電位差を発生させることにより放電を発生させる。
【０００３】
放電に用いられるエネルギー（電力）を回収して再利用する技術が知られている（たとえば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の装置では、一対の電極を用いて放電を行い、放電からの反射されたエネルギーがコンデンサに反転再充電され、再充電されたエネルギーが次の放電に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２５４６９３号公報
【特許文献２】特開２００５−１８５０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のプラズマ光源においても、電力を回収して再利用することが考えられる。しかしながら、インピーダンスが異なること等に起因して、外部電極ごとに回収される電力の電力量が異なることがある。この電力を用いて放電を発生させると、中心電極とそれぞれの外部電極との間に流れる放電電流が異なり、初期プラズマが不均一となるおそれがある。このように、複数対の電極を用いてプラズマを発生させる場合には、供給する電力を均一化することが望まれる。
【０００６】
本発明は、複数対の電極に対してそれぞれ電力を供給する構成において、再利用される電力のばらつきを低減可能なパルス電源装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係るパルス電源装置は、中心電極と中心電極から離間するように配置された複数の外部電極のそれぞれとの間にパルス放電のための出力電力を供給する装置である。このパルス電源装置は、一次側回路と、複数の外部電極のそれぞれに対応して設けられた複数の二次側回路と、を備える。一次側回路は、コアに巻き付けられた第１コイル部を備える。複数の二次側回路のそれぞれは、複数の外部電極のうちの当該二次側回路に対応する対応外部電極と中心電極とに出力電力を供給するための出力コンデンサと、出力コンデンサの一端と出力コンデンサの他端との間に設けられ、コアに巻き付けられた第２コイル部と、を備える。一次側回路は、出力コンデンサを充電する。複数の二次側回路のそれぞれは、出力コンデンサの一端から中心電極及び対応外部電極を介して他端に戻るように、出力コンデンサに蓄えられた電力を供給することによって出力電力を供給する。
【０００８】
このパルス電源装置では、一次側回路によって複数の二次側回路の出力コンデンサが充電される。そして、各出力コンデンサに蓄えられた電力が、出力コンデンサの一端から中心電極及び対応外部電極を介して出力コンデンサの他端に戻るように供給されることで、各出力コンデンサから中心電極及び対応外部電極間にパルス放電のための出力電力が供給される。このため、出力電力を供給した後、出力コンデンサには、供給前の電力とは極性が反対の電力が蓄積される。そして、各出力コンデンサの一端と他端との間には第２コイル部が設けられているので、出力コンデンサの他端から第２コイル部を介して一端に向けて電流が流れる。このとき、複数の二次側回路の第２コイル部は、同一のコアに巻き付けられているので、互いに磁気的に結合している。このため、出力コンデンサに蓄積されている電力の大きさが最も大きい、つまり、出力コンデンサの他端の電位に対する一端の電位である出力コンデンサの電圧が最も低い二次側回路において、出力コンデンサの他端から一端に電流が流れ、出力コンデンサが回生充電される。出力コンデンサが回生充電されている過程で、出力コンデンサの電圧が、他の二次側回路のコンデンサの電圧と同じになると、各出力コンデンサの電圧が等しくなるように、各二次側回路に流れる電流が相互に作用しながら、出力コンデンサの他端から一端に流れ、各出力コンデンサが回生充電されていく。その結果、出力コンデンサに蓄積されている電力が均一化される。これにより、再利用される電力のばらつきを低減することが可能となる。
【０００９】
複数の二次側回路のそれぞれは、第２コイル部を介して一端と他端とを電気的に接続し、又は電気的に切り離すためのスイッチング素子を備えてもよい。この場合、スイッチング素子により、出力コンデンサの一端と他端とを第２コイル部を介して電気的に接続することによって、回生充電を開始させることが可能となる。
【００１０】
一実施形態のパルス電源装置は、一次側回路及び複数の二次側回路を制御する制御装置を備えてもよい。制御装置は、スイッチング素子を制御することによって、他端に戻った電力を一端に戻す回生充電を行い、回生充電後に出力コンデンサに蓄えられている電力が所定量となるまで出力コンデンサを充電するように、一次側回路を制御してもよい。この場合、回生充電を行った後に出力コンデンサが充電されるので、電力を確実に再利用することができる。このため、電力消費量を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、再利用される電力のばらつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係るパルス電源装置を含むプラズマ光源の概略構成図である。
【図２】中心軸線に垂直な断面に沿った同軸状電極の断面図である。
【図３】図１に示されるパルス電源装置の概略回路図である。
【図４】図３に示されるパルス電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】図３に示されるパルス電源装置の充電時の動作を説明するための図である。
【図６】図３に示されるパルス電源装置の放電時の動作を説明するための図である。
【図７】図３に示されるパルス電源装置の回生充電時の動作を説明するための図である。
【図８】図７に示される回生充電のメカニズムを説明するための図である。
【図９】図８の時点Ｐ２付近を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１及び図２を参照して、一実施形態に係るパルス電源装置を含むプラズマ光源について説明する。図１は、一実施形態に係るパルス電源装置を含むプラズマ光源の概略構成図である。図２は、中心軸線に垂直な断面に沿った同軸状電極の断面図である。図１に示されるプラズマ光源１は、対向型プラズマフォーカス方式の光源であり、たとえば、半導体素子を製造するための露光装置に適用される。プラズマ光源１は、たとえば波長１３．５ｎｍの極端紫外光（ＥＵＶ光）を発生可能に構成されている。プラズマ光源１は、ＥＵＶ光を発生させることにより、微細なパターンを生成するフォトリソグラフィを可能にする。プラズマ光源１が露光装置に用いられる場合には、連続的なＥＵＶ光が必要となるので、プラズマ光源１にはパルス的に発光するＥＵＶ光を高い周波数で繰り返し出力することが要求される。
【００１５】
プラズマ光源１は、プラズマを発生させる一対の同軸状電極１０と、同軸状電極１０に電位差を生じさせる電圧印加装置２０と、プラズマ媒体にレーザ光を照射するレーザ装置３０と、プラズマ媒質を保持するプラズマ媒質供給部４１と、を備える。
【００１６】
一対の同軸状電極１０は、極端紫外光を放射するプラズマを発生し、プラズマを閉じ込める。一対の同軸状電極１０は、チャンバ２内に収容されており、互いに対向するように配置されている。一対の同軸状電極１０は、これらの間に延在する仮想の中央面Ｐに関して面対称に配置されている。一対の同軸状電極１０の間には、一定の間隔（空間）が設けられている。チャンバ２には一又は複数の排気管３が設けられており、排気管３には真空ポンプ（図示せず）が接続される。チャンバ２内は所定の真空度に維持される。チャンバ２は、接地されている。
【００１７】
図１及び図２に示されるように、各同軸状電極１０は、１本の中心電極１１と、複数の外部電極１２と、１つの絶縁体１３とを備える。一方の同軸状電極１０と、他方の同軸状電極１０とは、共通かつ単一の中心軸線ＡＸを有している。
【００１８】
中心電極１１は、中心軸線ＡＸに沿って延びる棒状の導電体である。中心軸線ＡＸは、中心電極１１の中心に位置している。中心電極１１は、高温に対して損傷され難い金属からなる。中心電極１１は、たとえばタングステン及びモリブデン等の高融点金属からなる。一対の同軸状電極１０において、中心軸線ＡＸは共通である。中心電極１１の中心軸線ＡＸは、上記した中央面Ｐに直交する。中央面Ｐに対向する中心電極１１の先端面は、たとえば半球状をなしている。中心電極１１の側面は、たとえば円錐状をなしている。
【００１９】
外部電極１２は、中心電極１１の周囲に配置された棒状の導電体である。外部電極１２は、高温に対して損傷され難い金属からなる。外部電極１２は、たとえばタングステン及びモリブデン等の高融点金属からなる。中央面Ｐに対向する外部電極１２の先端面は、半球状等の曲面であってもよく、平面であってもよい。
【００２０】
外部電極１２は、中心電極１１に対して所定の間隔を有している。複数の外部電極１２は、中心軸線ＡＸを軸とした周方向に等間隔に（すなわち回転対称に）配置されている。具体的には、プラズマ光源１には、６本の外部電極１２が設けられている。６本の外部電極１２は、中心軸線ＡＸを基準として６０°ごとに配置されている。なお、外部電極１２の本数は６本に限定されず、中心電極１１及び外部電極１２の大きさ及び形状、これらの間隔等に応じて適宜設定され得る。
【００２１】
中心電極１１の周りに複数の外部電極１２が配置されることにより、初期放電が、中心電極１１と外部電極１２との間に発生し得る。この初期放電は、面状放電に至る。面状放電は、電流シート又はプラズマシートとも呼ばれる。
【００２２】
絶縁体１３は、たとえばセラミックからなる。絶縁体１３は、たとえば円板状をなしている。絶縁体１３は、中心電極１１及び外部電極１２の各基部を支持し、これらの間隔を規定する。絶縁体１３は、中心電極１１と外部電極１２とを電気的に絶縁する。
【００２３】
電圧印加装置２０は、各同軸状電極１０に同極性又は逆極性の放電電圧を印加することにより、電位差を生じさせる。電圧印加装置２０は、２台のパルス電源装置２１，２１を備える。パルス電源装置２１の詳細は後述する。
【００２４】
レーザ装置３０は、プラズマ媒質供給部４１にレーザ光３２を照射するレーザ発生装置３１を備える。レーザ発生装置３１は、レーザ光３２の照射により、プラズマの媒体を放出させ、プラズマの初期放電（すなわち面状放電）を発生させる。レーザ発生装置３１はたとえばＹＡＧレーザであり、アブレーションを行うために基本波又は基本波の二倍波を短パルスのレーザ光として出力する。このレーザ光は、ビームスプリッタ（ハーフミラー）３４及びミラー３５等の光学素子により、少なくとも２本のレーザ光３２ａ，３２ｂに分岐する。レーザ光３２ａ，３２ｂは、プラズマ媒質供給部４１に照射される。レーザ光３２ａ，３２ｂが照射されたプラズマ媒質４３の表面では、アブレーションによってプラズマ媒質４３の一部がプラズマ媒体である中性ガス又はイオン（媒質蒸気ＭＶ）となって、中心電極１１と外部電極１２との間に放出される。
【００２５】
レーザ光３２ａ，３２ｂの照射時には、各同軸状電極１０の中心電極１１と外部電極１２とに対し、電圧印加装置２０による放電電圧が印加されている。上述したアブレーションが発生すると、中心電極１１と各外部電極１２との間の放電が誘発され、さらに、この放電によって面状放電が形成される。複数の（少なくとも２本の）レーザ光が、中心軸線ＡＸの周方向に間隔をあけて、同時に照射されることが好ましい。レーザ光の照射箇所が少ないほど、レーザ光は、中心電極１１に対して回転対称な位置に照射されることが望ましい。プラズマ光源１では、レーザ照射点は、対向する２箇所に設定されている（図２参照）。なお、複数のレーザ光の同時照射は、ビームスプリッタ及びミラー等の光学素子を用い、光路長を合わせた複数の光路を形成することによって容易に達成され得る。
【００２６】
プラズマ媒質供給部４１は、プラズマ光の発生に用いられるプラズマ媒質を保持する。プラズマ媒質供給部４１は、固体又は液体であるプラズマ媒質４３と、当該プラズマ媒質４３を保持する保持部４２と、を有する。プラズマ媒質４３は、必要とされる紫外線の波長に応じて選択され得る。たとえば、１３．５ｎｍの紫外光が必要な場合は、プラズマ媒質４３は、リチウム（Ｌｉ）、キセノン（Ｘｅ）、及びスズ（Ｓｎ）等の少なくとも１つが用いられる。また、６．７ｎｍの紫外光が必要な場合は、プラズマ媒質は、ガドリニウム（Ｇｄ）、及びテルビウム（Ｔｂ）等の少なくとも１つが用いられる。
【００２７】
プラズマ光源１は、１個の同軸状電極１０に対して２個のプラズマ媒質供給部４１を有する。なお、プラズマ媒質供給部４１の個数は２個に限定されず、同軸状電極１０の大きさ及び形状等に応じて適宜設定され得る。一対のプラズマ媒質供給部４１は、同軸状電極１０の周囲に配置されている。
【００２８】
次に、図３を参照してパルス電源装置の詳細を説明する。図３は、一実施形態に係るパルス電源装置の概略回路図である。なお、パルス電源装置２１，２１は同一の回路構成を有するので、ここでは一方のパルス電源装置２１を用いて説明する。
【００２９】
パルス電源装置２１は、中心電極１１と中心電極１１から離間するように配置された複数の外部電極１２のそれぞれとの間にパルス放電のための出力電力を供給する装置である。パルス電源装置２１は、端子２２と複数の端子２３（２３ａ〜２３ｆ）とを備える。端子２２は、同軸状電極１０の中心電極１１に接続され、端子２３ａ〜２３ｆは、各端子２３に対応する外部電極１２に接続されている。パルス電源装置２１は、中心電極１１の電位が外部電極１２の電位よりも高くなるように放電電圧を印加することによって、出力電力を供給する。なお、パルス電源装置２１は、中心電極１１の電位が外部電極１２の電位よりも低くなるように放電電圧を印加することによって、出力電力を供給してもよい。
【００３０】
パルス電源装置２１は、単一の一次側回路５０と、複数の二次側回路６０（６０ａ〜６０ｆ）と、制御装置７０と、を備える。一次側回路５０と複数の二次側回路６０とは、互いに磁気結合している。具体的には、一次側回路５０と複数の二次側回路６０とは、単一のコア（鉄心）Ｂを介して磁気結合している。コアＢは、鉄等の高透磁率の材料によって構成されている。コアＢは、たとえば環状をなしている。コアＢと後述するコイル部５１（第１コイル部）及びコイル部６１（第２コイル部）とによって昇圧トランスが構成される。
【００３１】
一次側回路５０は、昇圧トランスの一次側の回路である。一次側回路５０は、後述する二次側回路６０のコンデンサＣ２（出力コンデンサ）を充電する。一次側回路５０は、コイル部５１と、電源５２と、コンデンサＣ１と、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２と、ダイオードＤ１〜Ｄ４と、インダクタＬと、を備える。
【００３２】
コイル部５１は、後述のコイル部６１との間で電力を送受信する。コイル部５１は、コアＢに巻き付けられた（巻き回された）導線であり、コアＢを介してコイル部６１と磁気的に結合されている。電源５２は、コンデンサＣ１を充電するための電源である。電源５２は、コンデンサＣ１に直流の高電圧を供給する。コンデンサＣ１は、電源５２によって充電された電力を二次側回路６０に供給するための電力蓄積部である。
【００３３】
スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２は、電気的な開閉を切り替え可能な要素である。すなわち、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の両端（コレクタ及びエミッタ）の間が導通状態であるオン状態と、遮断状態であるオフ状態と、に切り替えられる。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２としては、たとえばＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）及びバイポーラトランジスタ等が用いられる。図３に示される例では、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２は、ＩＧＢＴである。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のゲート（制御端子）には、制御装置７０から駆動信号がそれぞれ供給される。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２は、制御装置７０から出力される駆動信号に応じて、オン状態及びオフ状態を切り替える。
【００３４】
ダイオードＤ１，Ｄ２は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２とそれぞれ電気的に並列に接続されている還流ダイオードである。具体的には、ダイオードＤ１，Ｄ２のカソードはそれぞれスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のコレクタに接続され、ダイオードＤ１，Ｄ２のアノードはそれぞれスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のエミッタに接続されている。ダイオードＤ３，Ｄ４は、コイル部５１の誘起エネルギーを回生するためのダイオードである。インダクタＬは、突入電流を抑えるために設けられる。
【００３５】
コンデンサＣ１の一端は、スイッチング素子ＳＷ１のコレクタ、及びダイオードＤ３のカソードに接続される。コンデンサＣ１の他端は、スイッチング素子ＳＷ２のエミッタ、及びダイオードＤ４のアノードに接続される。スイッチング素子ＳＷ１のエミッタとダイオードＤ４のカソードとは互いに接続され、スイッチング素子ＳＷ２のコレクタとダイオードＤ３のアノードとは互いに接続されている。スイッチング素子ＳＷ１のエミッタとダイオードＤ４のカソードとの接続点と、スイッチング素子ＳＷ２のコレクタとダイオードＤ３のアノードとの接続点とは、インダクタＬ及びコイル部５１を介して接続されている。
【００３６】
二次側回路６０は、昇圧トランスの二次側の回路である。二次側回路６０は、複数の外部電極１２のそれぞれに対応して設けられる。本実施形態では、外部電極１２の本数が６本であるので、６つの二次側回路６０（６０ａ〜６０ｆ）が設けられる。二次側回路６０ａ〜６０ｆは、同一の構成を有するので、ここでは二次側回路６０ａについて説明する。なお、以下の説明において、各二次側回路６０ａ〜６０ｆの要素を区別する場合には、当該要素を表す符号にａ〜ｆを付して表現する。
【００３７】
二次側回路６０ａは、複数の外部電極１２のうちの当該二次側回路６０ａに対応する外部電極１２ａ（対応外部電極）と中心電極１１との間に出力電力を供給する。二次側回路６０ａは、コイル部６１と、コンデンサＣ２（出力コンデンサ）と、スイッチング素子ＳＷ３と、ダイオードＤ５〜Ｄ８と、を備える。
【００３８】
コイル部６１は、コイル部５１との間で電力を送受信する。コイル部６１は、コンデンサＣ２の一端と他端との間に設けられている。コイル部６１は、コアＢに巻き付けられた導線であり、コアＢを介してコイル部５１と磁気的に結合されている。コンデンサＣ２は、外部電極１２ａと中心電極１１との間に出力電力を供給するための電力蓄積部である。
【００３９】
スイッチング素子ＳＷ３は、電気的な開閉を切り替え可能な要素である。すなわち、スイッチング素子ＳＷ３の両端（コレクタ及びエミッタ）の間が導通状態であるオン状態と、遮断状態であるオフ状態と、に切り替えられる。スイッチング素子ＳＷ３としては、たとえばＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、及びバイポーラトランジスタ等が用いられる。図３に示される例では、スイッチング素子ＳＷ３は、ＩＧＢＴである。スイッチング素子ＳＷ３のゲート（制御端子）には、制御装置７０から駆動信号が供給される。スイッチング素子ＳＷ３は、制御装置７０から出力される駆動信号に応じて、オン状態及びオフ状態を切り替える。
【００４０】
ダイオードＤ５は、スイッチング素子ＳＷ３と電気的に並列に接続されている還流ダイオードである。具体的には、ダイオードＤ５のカソードはスイッチング素子ＳＷ３のコレクタに接続され、ダイオードＤ５のアノードはスイッチング素子ＳＷ３のエミッタに接続されている。ダイオードＤ６〜Ｄ８は、逆流防止用のダイオードである。
【００４１】
コンデンサＣ２の他端は、コイル部６１を介してダイオードＤ６のアノードに接続されている。ダイオードＤ６のカソードはスイッチング素子ＳＷ３のコレクタに接続されている。スイッチング素子ＳＷ３のエミッタは、コンデンサＣ２の一端に接続されている。また、コンデンサＣ２の一端は、ダイオードＤ７のアノードに接続され、コンデンサＣ２の他端はダイオードＤ８のカソードに接続されている。ダイオードＤ７のカソードは、端子２２に接続されている。ダイオードＤ８のアノードは、端子２３ａに接続されている。スイッチング素子ＳＷ３は、コンデンサＣ２の一端とコンデンサＣ２の他端との電気的な接続を切り替えるためのスイッチともいえる。
【００４２】
二次側回路６０ａには、電圧計７１と電流計７２とが設けられている。電圧計７１は、コンデンサＣ２と並列に接続されており、コンデンサＣ２の両端の電圧を計測する。電圧計７１は、種々の手法によって電圧を計測する。電圧の計測は、たとえば、抵抗分圧を利用して行われる。電圧計７１は、コンデンサＣ２の一端の電位が他端の電位よりも高い場合を正の値（正電圧）とし、コンデンサＣ２の他端の電位が一端の電位よりも高い場合を負の値（負電圧）として電圧値を出力する。電圧計７１は、計測した電圧値を制御装置７０に出力する。電流計７２は、コンデンサＣ２の他端とコイル部６１との間に直列に設けられており、コンデンサＣ２の他端から一端に向かう電流を計測する。電流計７２は、種々の手法によって電流を計測する。電流の計測は、たとえば、ＣＴ方式、ホール素子方式、及びロゴスキーコイル方式等によって行われる。電流計７２は、コンデンサＣ２の他端から一端に向かう電流を正として電流値を出力する。電流計７２は、計測した電流値を制御装置７０に出力する。なお、以下の説明において、「コンデンサＣ２の電圧」と表現することがあるが、コンデンサＣ２の電圧は、コンデンサＣ２の他端の電位を基準とした一端の電位を意味する。
【００４３】
制御装置７０は、一次側回路５０及び複数の二次側回路６０を制御するコントローラである。制御装置７０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、並びに、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）及びＲＯＭ（Read  Only  Memory)等のメモリといったハードウェアを含むコンピュータである。メモリに記憶されているコンピュータプログラムに基づくＣＰＵの制御のもとで各ハードウェアを動作させることにより、制御装置７０の機能が実現される。
【００４４】
具体的には、制御装置７０は、各電圧計７１によって計測された電圧値、及び各電流計７２によって計測された電流値に基づいて、一次側回路５０及び複数の二次側回路６０を制御する。たとえば、制御装置７０は、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ３を制御することによって、コンデンサＣ２を充電する充電処理を行う。制御装置７０は、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ３を制御することによって、コンデンサＣ２に蓄積されている電力の極性を反転させる回生処理を行う。なお、コンデンサＣ２の他端から一端に電流を流すことによって、コンデンサＣ２の他端の電位が一端の電位よりも高い状態でコンデンサＣ２に蓄積されている電力の極性を反転させ、コンデンサＣ２の一端の電位が他端の電位よりも高くするための充電を回生充電という。
【００４５】
次に、図４〜図７を参照して、パルス電源装置２１の動作を説明する。図４は、図３に示されるパルス電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。図５は、図３に示されるパルス電源装置の充電時の動作を説明するための図である。図６は、図３に示されるパルス電源装置の放電時の動作を説明するための図である。図７は、図３に示されるパルス電源装置の回生充電時の動作を説明するための図である。
【００４６】
プラズマ光源１の動作を開始したとき、各二次側回路６０のコンデンサＣ２には電力が蓄積されていない。そこで、まず、電圧印加装置２０は、コンデンサＣ２を充電する。具体的に説明すると、制御装置７０が、まずスイッチング素子ＳＷ１〜スイッチング素子ＳＷ３をオン状態とすることでコンデンサＣ２の充電を開始する（時刻ｔ０）。すると、図５に示されるように、コンデンサＣ１の一端からスイッチング素子ＳＷ１、インダクタＬ、コイル部５１、及びスイッチング素子ＳＷ２を順に通ってコンデンサＣ１の他端に戻る経路に電流Ｉ１が流れる。コイル部５１に電流Ｉ１が流れると、電磁誘導によってコイル部６１に誘導起電圧が生じ、コンデンサＣ２の他端から、コイル部６１、ダイオードＤ６、及びスイッチング素子ＳＷ３を通ってコンデンサＣ２の一端に戻る経路に電流Ｉ２が流れる。これにより、コンデンサＣ２の一端の電位が他端の電位よりも低くなり、コンデンサＣ２の充電が行われる。つまり、一次側回路５０は、コイル部５１及びコイル部６１を介してコンデンサＣ２を充電する。
【００４７】
コンデンサＣ２の充電を行っている間、制御装置７０は、各二次側回路６０の電圧計７１のうちの少なくとも１つによって計測される電圧値が、規定値に達したか否かを判定する。この電圧値は、コンデンサＣ２の電圧ＶＰを電圧計７１によって計測した値である。規定値は、放電に用いられる規定電力がコンデンサＣ２に充電された場合のコンデンサＣ２の電圧値であり、たとえば、５ｋＶに設定される。この判定は、電圧値が規定値に達するまで定期的に繰り返される。そして、電圧値が規定値に達したと判定されると、制御装置７０は、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ３をオフ状態とし、コンデンサＣ２の充電を停止する（時刻ｔ１）。このとき、電圧印加装置２０は、中心電極１１と外部電極１２との間に出力電力を供給している。つまり、電圧印加装置２０は、中心電極１１と外部電極１２との間に放電電圧を印加している。そして、制御装置７０は、放電（プラズマ光の放射）が行われたか否かを判定する。
【００４８】
ここで、プラズマ光の放射は、以下のように行われる。放電電圧が印加された状態で、レーザ装置３０によって、プラズマ媒質供給部４１のプラズマ媒質４３にレーザ光３２ａ，３２ｂが照射される。その直後、複数の外部電極１２のそれぞれと中心電極１１との間で放電が生じる（時刻ｔ２）。これにより、図６に示されるように、コンデンサＣ２の一端から、ダイオードＤ７、中心電極１１、外部電極１２、及びダイオードＤ８を順に通ってコンデンサＣ２の他端に戻る経路に電流Ｉ３（放電電流）が流れ、中心電極１１の全周に亘って分布する面状放電が得られる。なお、図６では、図面の都合上、電流Ｉ３の経路を簡略化して示しているので、電流Ｉ３は中心電極１１及び外部電極１２を経由しないように描かれているが、実際には中心電極１１及び外部電極１２を経由する。その後、面状放電は中心電極１１の先端に達したことで、その放電電流の出発点は中心電極１１の側面から先端面に移行する。この電流の移行によって、一対の面状放電に伴って移動してきたリチウムを含むプラズマは収束し、高密度かつ高温になる。
【００４９】
この現象は中央面Ｐ（図１参照）を挟んだ同軸状電極１０で進行するため、初期プラズマは、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、初期プラズマは、中心軸線ＡＸ（図１参照）に沿う両方向からの圧力を受けて同軸状電極１０が対面する中間位置（すなわち中央面Ｐの位置）に移動し、プラズマ媒質を成分とする単一のプラズマが形成される。面状放電が発生している間は、プラズマの高密度化及び高温化が進行し、リチウムを含むイオンの電離が進行する。その結果、プラズマからは極端紫外光を含むプラズマ光が放射される。このプラズマ光はパルス的に放射されるので、上記一連の放電をパルス放電と呼ぶこともある。
【００５０】
このようにしてプラズマ光が放射され、コンデンサＣ２の他端の電位が一端の電位よりも高くなる。制御装置７０は、放電（プラズマ光の放射）が行われたか否かを判定するために、たとえば、各二次側回路６０の電圧計７１のうちの少なくとも１つによって計測される電圧値が、所定の電圧閾値よりも低くなったかを判定する。電圧閾値は、放電が終了したことを判定可能なコンデンサＣ２の電圧値であり、たとえば、０Ｖに設定される。この判定は、電圧値が電圧閾値よりも低くなるまで定期的に繰り返される。
【００５１】
そして、電圧値が電圧閾値よりも低くなったと判定されると、制御装置７０は、放電が行われたと判定し得るので、タイマ（不図示）を動作させる。そして、制御装置７０は、放電の終了から所定の時間が経過したかを判定する。所定の時間は、コンデンサＣ２の回生充電が行われた際の再放電を防止するための時間であり、パルス放電のパルス幅（時間幅）よりも長く設定される。パルス放電は、たとえば、２マイクロ秒程度継続される。この判定は、所定の時間が経過するまで定期的に繰り返される。
【００５２】
そして、所定の時間が経過したと判定されると、制御装置７０は、各二次側回路６０のスイッチング素子ＳＷ３をオン状態とし、回生充電を開始する（時刻ｔ３）。このとき、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２はオフ状態のままである。これにより、図７に示されるように、コンデンサＣ２の他端から、コイル部６１、ダイオードＤ６、及びスイッチング素子ＳＷ３を順に通ってコンデンサＣ２の一端に戻る経路に電流Ｉ４（回生電流）が流れる。コイル部６１に電流Ｉ４が流れると、電磁誘導によってコイル部５１に誘導起電圧が生じ、コンデンサＣ１の他端から、ダイオードＤ４、インダクタＬ、コイル部５１、及びダイオードＤ３を順に通って、コンデンサＣ１の一端に戻る経路に電流Ｉ５が流れる。これにより、コンデンサＣ１の回生充電も行われる。
【００５３】
たとえば、コンデンサＣ１の容量が、コンデンサＣ２の容量よりも大きい場合、コンデンサＣ２の充電時にコンデンサＣ１に蓄積されている電荷が減少するものの、減少した電荷量は、コンデンサＣ１の容量に対して大きくない。したがって、時刻ｔ３において、コンデンサＣ１の回生充電及びコンデンサＣ２の回生充電は、同時に開始するが、コンデンサＣ１の回生充電はすぐに終了する。一方、コンデンサＣ２の回生充電は、開始時にコンデンサＣ１の回生充電と同期するので、大きな電流Ｉ４が流れるが、その後、コンデンサＣ２の回生充電はゆっくりと行われる。このため、電流Ｉ４の波形及び電流Ｉ５の波形は、図４に示されるような波形となる。
【００５４】
コンデンサＣ２の他端から一端に電流Ｉ４が流れることで、コンデンサＣ２に負電圧で充電されている電力が反転して正電圧に充電されていく。このとき、複数の二次側回路６０のうちで、コンデンサＣ２の負電圧が最も大きい（つまり、コンデンサＣ２の電圧ＶＰが最も低い）二次側回路６０において、電流Ｉ４が流れ、コンデンサＣ２が正電圧に充電される。コンデンサＣ２が回生充電されている過程で、コンデンサＣ２の電圧ＶＰが、他の二次側回路６０のコンデンサＣ２の電圧ＶＰと同じになると、それらの二次側回路６０で同期して回生充電が行われる。二次側回路６０は、コアＢを介して互いに磁気結合されているので、各二次側回路６０に流れる電流Ｉ４が相互に作用しながら回生充電されていく。
【００５５】
ここで、図８及び図９を参照して、回生充電について詳細に説明する。図８は、図７に示される回生充電のメカニズムを説明するための図である。図９は、図８の時点Ｐ２付近を拡大して示す図である。まず、二次側回路６０ａ，６０ｂのみが存在する場合の回生充電について説明する。なお、図８の（ａ）では、スイッチング素子ＳＷ３は省略されている。
【００５６】
図８の（ａ）に示されるように、放電後に外部電極１２ａに接続されているコンデンサＣ２ａの電圧ＶＰａが−４０００ＶとなるようにコンデンサＣ２ａが反転充電され、外部電極１２ｂに接続されているコンデンサＣ２ｂの電圧ＶＰｂが−１０００ＶとなるようにコンデンサＣ２ｂが反転充電されたとする。時刻ｔ３において、スイッチング素子ＳＷ３ａ，ＳＷ３ｂがオン状態とされると、二次側回路６０ａ，６０ｂはＬＣ回路となる。二次側回路６０ａ，６０ｂが独立している場合には、コンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂに充電された負電圧が反転して正電圧となる回生充電が継続的に行われる。しかし、コイル部６１ａ，６１ｂがコアＢ（トランス）によって磁気結合されていることから、以下のように動作する。
【００５７】
まず、図８の（ｂ）に示されるフェーズＰ１では、コンデンサＣ２ｂの電圧ＶＰｂよりもコンデンサＣ２ａの電圧ＶＰａの方が低いので、二次側回路６０ａで反転（回生充電）が開始する。つまり、二次側回路６０ａにおいて、電流Ｉ４ａがコンデンサＣ２ａの他端からコイル部６１ａ及びダイオードＤ６ａを順に通って、コンデンサＣ２ａの一端に流れ込む。これにより、コンデンサＣ２ａの電圧ＶＰａは増加していく。このとき、コイル部６１ａに電流Ｉ４ａが流れると、電磁誘導によってコイル部６１ｂに誘導起電圧が生じる。しかしながら、ダイオードＤ６ｂがあるので、二次側回路６０ｂには逆電流は流れない。二次側回路６０ａにおいて、コンデンサＣ２ａの電圧ＶＰａがコンデンサＣ２ｂの電圧ＶＰｂである−１０００Ｖに達するまで（時点Ｐ２）回生充電が継続される。
【００５８】
そして、フェーズＰ３では、図９の（ａ）に示されるように、コンデンサＣ２ａの電圧ＶＰａがコンデンサＣ２ｂの電圧ＶＰｂよりも高くなると、二次側回路６０ａにおいて流れている電流Ｉ４ａが正弦波状に減少する。これにより、コイル部６１ｂに誘導起電圧が生じ、二次側回路６０ｂにおいて、コンデンサＣ２ｂの他端からコイル部６１ｂ及びダイオードＤ６ｂを順に通ってコンデンサＣ２ｂの一端に向かう経路に電流Ｉ４ｂが流れ始め、電流Ｉ４ｂは、電流Ｉ４ａと逆位相で正弦波状に増加する。
【００５９】
二次側回路６０ｂにおいて、電流Ｉ４ｂが流れることによって、コンデンサＣ２ｂの電圧ＶＰｂが増加していく。そして、コンデンサＣ２ｂの電圧ＶＰｂがコンデンサＣ２ａの電圧ＶＰａよりも高くなると、電流Ｉ４ｂが正弦波状に減少する。これにより、コイル部６１ａに誘導起電圧が生じ、二次側回路６０ａにおいて電流Ｉ４ａが、電流Ｉ４ｂと逆位相で正弦波状に増加する。この動作を繰り返しながら、二次側回路６０ａ，６０ｂにおいて回生充電が進む。
【００６０】
そして、フェーズＰ４では、回生充電が終了し、コンデンサＣ２ａの電圧ＶＰａとコンデンサＣ２ｂの電圧ＶＰｂとは同電圧となる。損失が無視できる程度に小さい場合には、コンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂの電圧ＶＰａ，ＶＰｂは、回生充電前にコンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂに反転充電されていた電圧ＶＰａ，ＶＰｂの平均値の極性を反転した値（＋２５００Ｖ）となる。
【００６１】
続いて、二次側回路６０ａ，６０ｂ，６０ｃが存在する場合の回生充電について説明する。放電後に外部電極１２ａに接続されているコンデンサＣ２ａの電圧ＶＰａが−４０００ＶとなるようにコンデンサＣ２ａが反転充電され、外部電極１２ｂに接続されているコンデンサＣ２ｂの電圧ＶＰｂが−３０００ＶとなるようにコンデンサＣ２ｂが反転充電され、外部電極１２ｃに接続されているコンデンサＣ２ｃの電圧ＶＰｃが−２０００ＶとなるようにコンデンサＣ２ｃが反転充電されたとする。
【００６２】
二次側回路の数が２つの場合と同様に、コンデンサＣ２ａの電圧ＶＰａが最も高いので、二次側回路６０ａで反転充電（回生充電）が開始する。このとき、コイル部６１ｂ，６１ｃに誘導起電圧が生じるが、ダイオードＤ６ｂ，Ｄ６ｃがあるので、逆電流は流れず、コンデンサＣ２ｂ，Ｃ２ｃの電圧ＶＰｂ，ＶＰｃは変動しない。二次側回路６０ａにおいて、コンデンサＣ２ａの電圧ＶＰａがコンデンサＣ２ｂの電圧ＶＰｂである−３０００Ｖに達するまで回生充電が継続する。
【００６３】
そして、コンデンサＣ２ａの電圧ＶＰａがコンデンサＣ２ｂの電圧ＶＰｂよりも高くなると、上述のフェーズＰ３と同様にして、電流Ｉ４ａと電流Ｉ４ｂとが交互に流れ、コンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂの電圧ＶＰａ，ＶＰｂが増加する。このとき、コンデンサＣ２ａの電圧ＶＰａとコンデンサＣ２ｂの電圧ＶＰｂとは略同じである。この動作は、コンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂの電圧ＶＰａ，ＶＰｂがコンデンサＣ２ｃの電圧ＶＰｃである−２０００Ｖに達するまで継続する。
【００６４】
そして、コンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂの電圧ＶＰａ，ＶＰｂがコンデンサＣ２ｃの電圧ＶＰｃよりも高くなると、二次側回路６０ａ，６０ｂにおいて流れている電流Ｉ４ａ，Ｉ４ｂが正弦波状に減少する。これにより、コイル部６１ｃに誘導起電圧が生じ、二次側回路６０ｃにおいて、コンデンサＣ２ｃの他端からコイル部６１ｃ及びダイオードＤ６ｃを順に通ってコンデンサＣ２ｃの一端に向かう経路に電流Ｉ４ｃが流れ始め、電流Ｉ４ｃは正弦波状に増加する。なお、電流Ｉ４ｃが流れ始めるときのコンデンサＣ２ａの電圧ＶＰａ及びコンデンサＣ２ｂの電圧ＶＰｂには、わずかに差があり、コンデンサＣ２ａの電圧ＶＰａ及びコンデンサＣ２ｂの電圧ＶＰｂのいずれが高いかはタイミングによる。ここでは、電圧ＶＰｃ、電圧ＶＰｂ、及び電圧ＶＰａの順に高いとする。
【００６５】
二次側回路６０ｃにおいて、電流Ｉ４ｃが流れることによって、コンデンサＣ２ｃの電圧ＶＰｃが増加していく。そして、コンデンサＣ２ｃの電圧ＶＰｃがコンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂの電圧ＶＰａ，ＶＰｂよりも高くなると、電流Ｉ４ｃが正弦波状に減少する。これにより、コイル部６１ｂに誘導起電圧が生じ、二次側回路６０ｂにおいて電流Ｉ４ｂが正弦波状に増加する。二次側回路６０ｂにおいて、電流Ｉ４ｂが流れることによって、コンデンサＣ２ｂの電圧ＶＰｂが増加していく。そして、コンデンサＣ２ｂの電圧ＶＰｂがコンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｃの電圧ＶＰａ，ＶＰｃよりも高くなると、電流Ｉ４ｂが正弦波状に減少する。これにより、コイル部６１ａに誘導起電圧が生じ、二次側回路６０ａにおいて電流Ｉ４ａが正弦波状に増加する。
【００６６】
このような動作を繰り返しながら、二次側回路６０ａ，６０ｂ，６０ｃにおいて回生充電が進む。このような動作によって、二次側回路６０ａ，６０ｂ，６０ｃには、位相の異なる正弦波状の電流Ｉ４ａ，Ｉ４ｂ，Ｉ４ｃが流れる。コンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂ，Ｃ２ｃの電圧ＶＰａ，ＶＰｂ，ＶＰｃは、微視的には位相の異なる正弦波の波形形状でありながら、巨視的にはほぼ同電圧となる。
【００６７】
そして、反転充電が終了し、コンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂ，Ｃ２ｃの電圧ＶＰａ，ＶＰｂ，ＶＰｃは同電圧となる。損失が無視できる程度に小さい場合には、コンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂ，Ｃ２ｃの電圧ＶＰａ，ＶＰｂ，ＶＰｃは、回生充電前にコンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂ，Ｃ２ｃに反転充電されていた電圧ＶＰａ，ＶＰｂ，ＶＰｃの平均値の極性を反転した値（＋３０００Ｖ）となる。
【００６８】
６つの二次側回路６０が存在する場合でも同様に、コンデンサＣ２の電圧の最も低い二次側回路６０から回生充電が始まり、コンデンサＣ２の電圧が次に低い二次側回路６０と同電圧になった時点で、互いに作用しながら回生充電が進む。同様の動作が次々に進み、最終的に６つの二次側回路６０が相互に作用しながら回生充電が進んでいく。最終的に、コンデンサＣ２ａ〜Ｃ２ｆの電圧ＶＰａ〜ＶＰｆは、回生充電前にコンデンサＣ２ａ〜Ｃ２ｆに反転充電されていた電圧ＶＰａ〜ＶＰｆの平均値の極性を反転した値に到達し、回生充電が完了する。
【００６９】
図４に戻って、パルス電源装置２１の動作の説明を続ける。回生充電を開始した後、制御装置７０は、回生充電が終了したか否かを判定する。この判定は、たとえば、各二次側回路６０の電圧計７１のうちの少なくとも１つによって計測される電圧値の時間変化を用いて行われる。具体的には、制御装置７０は、電圧値の時間変化が、所定の第１範囲内であるか否かを判定する。回生充電が終了すると、コンデンサＣ２の電圧変化はほとんどなくなるので、第１範囲は、回生充電が終了したと判定し得る電圧値の時間変化に設定される。制御装置７０は、電圧値の時間変化が第１範囲内であれば、回生充電が終了したと判定し、第１範囲外であれば、回生充電が終了していないと判定する。
【００７０】
また、この判定は、各二次側回路６０の電圧計７１によって計測された電圧値のうち、最大の電圧値及び最小の電圧値の差分を用いて行われてもよい。この場合、制御装置７０は、上記差分が所定の第２範囲内であるか否かを判定する。回生充電が終了すると、各二次側回路６０のコンデンサＣ２の電圧は略同電圧となるので、第２範囲は、回生充電が終了したと判定し得る最大の電圧値及び最小の電圧値の差分に設定される。制御装置７０は、差分が第２範囲内であれば、回生充電が終了したと判定し、第２範囲外であれば、回生充電が終了していないと判定する。制御装置７０は、さらに最小の電圧値の時間変化が、第１範囲内であるか否かの判定を行い、差分が第２範囲内であり、かつ、最小の電圧値の時間変化が第１範囲内である場合に、回生充電が終了したと判定してもよい。
【００７１】
また、制御装置７０は、各二次側回路６０の電流計７２によって計測された電流値と予め定められた電流閾値とを比較することによって、回生充電が終了したか否かを判定してもよい。回生充電が終了すると、電流Ｉ４はほとんど流れなくなるので、電流閾値は、回生充電が終了したと判定し得る電流値に設定される。具体的には、制御装置７０は、電流計７２によって計測された電流値が電流閾値よりも小さい場合に回生充電が終了したと判定し、電流計７２によって計測された電流値が電流閾値以上である場合に回生充電が終了していないと判定する。
【００７２】
制御装置７０は、上記電圧値を用いた判定と上記電流値を用いた判定とを組み合わせて、回生充電が終了したか否かの判定を行ってもよい。また、制御装置７０は、電圧値及び電流値から電力値を計算し、電力値の時間変化に基づいて、回生充電が終了したか否かの判定を行ってもよい。たとえば、制御装置７０は、電力値の時間変化が所定の電力範囲内であるか否かを判定する。回生充電が終了すると、コンデンサＣ２の電力変化はほとんどなくなるので、電力範囲は、回生充電が終了したと判定し得る電力値の時間変化に設定される。制御装置７０は、電力値の時間変化が電力範囲内であれば、回生充電が終了したと判定し、電力範囲外であれば、回生充電が終了していないと判定する。
【００７３】
この判定は、回生充電が終了するまで定期的に繰り返される。そして、回生充電が終了したと判定されると、制御装置７０は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２をオン状態とし、充電を開始する（時刻ｔ４）。このとき、スイッチング素子ＳＷ３はオン状態のままである。そして、制御装置７０は、各二次側回路６０の電圧計７１のうちの少なくとも１つによって計測される電圧値が、規定値に達したか否かを判定する。以降、上述の動作が繰り返される。
【００７４】
このように、複数の二次側回路６０のそれぞれは、コンデンサＣ２の一端から中心電極１１及び対応する外部電極１２を介してコンデンサＣ２の他端に戻るように、コンデンサＣ２に蓄えられた電力を供給することによって出力電力を供給している。制御装置７０は、スイッチング素子ＳＷ３を制御することによって、コンデンサＣ２の他端に戻った電力を一端に戻す回生充電を行い、回生充電後にコンデンサＣ２に蓄えられている電力が規定電力となるまでコンデンサＣ２を充電するように、一次側回路５０を制御する。
【００７５】
以上説明したように、パルス電源装置２１では、単一の一次側回路５０によって複数の二次側回路６０のコンデンサＣ２が充電される。そして、各コンデンサＣ２に蓄えられた電力が、コンデンサＣ２の一端から中心電極１１及び外部電極１２を介してコンデンサＣ２の他端に戻るように供給されることで、各コンデンサＣ２から中心電極１１及び外部電極１２の間にパルス放電のための出力電力が供給される。このため、出力電力を供給した後、コンデンサＣ２には、供給前の電力とは極性が反対の電力が蓄積される。プラズマの電気抵抗は非常に小さいので、プラズマで電力はほとんど消費されない。したがって、コンデンサＣ２から供給した出力電力の大部分がコンデンサＣ２に戻ってくる。
【００７６】
そして、各コンデンサＣ２の一端と他端との間にはコイル部６１が設けられているので、コンデンサＣ２とコイル部６１とでＬＣ回路が構成される。これにより、コンデンサＣ２の他端からコイル部６１を介して一端に向けて電流Ｉ４が流れ、コンデンサＣ２が回生充電される。そして、一次側回路５０によって各コンデンサＣ２を再充電し、不足している電力を補うことで、パルス放電ごとの出力電力を均一化する。たとえば、コンデンサＣ２の電圧が５ｋＶとなる出力電力でパルス放電させた後に、コンデンサＣ２の電圧が−４．５ｋＶとなる電力がコンデンサＣ２に回収されたとする。回生充電により極性を反転させ、かつ０．５ｋＶの電圧分の電力を一次側回路５０によって補充することで、次のパルス放電のための充電が完了する。このように、パルス放電に用いられた電力を再利用することが可能となり、プラズマ光源１における電力消費量を低減することが可能となる。
【００７７】
しかしながら、インピーダンスが異なること等に起因して、コンデンサＣ２ごとに回収される電力が異なることがある。この電力の極性を単に反転した場合には、一次側回路５０によって、不足している電力を補ったとしても、各コンデンサＣ２に蓄積されている電力を均一化することはできない。つまり、一次側回路５０によって、各コンデンサＣ２を同時に再充電するので、コンデンサＣ２ごとに充電量を変えることはできない。このため、回生充電された状態でコンデンサＣ２に蓄積されている電力が不均一であれば、一次側回路５０によって再充電した後のコンデンサＣ２に蓄積されている電力も不均一となる。このような状態で、パルス放電を行うと、初期プラズマが不均一となり、収束したプラズマの温度及び密度が上がらないおそれがある。その結果、プラズマ光の発光強度が低下する懸念がある。
【００７８】
これに対し、パルス電源装置２１では、複数の二次側回路６０のコイル部６１は、同一のコアＢに巻き付けられているので、互いに磁気的に結合している。このため、出力電力を供給した後にコンデンサＣ２に蓄積されている電力の大きさ（負電圧）が最も大きい、つまり、コンデンサＣ２の電圧が最も低い二次側回路６０において、コンデンサＣ２の他端から一端に電流Ｉ４が流れ、コンデンサＣ２が回生充電される。コンデンサＣ２が回生充電されている過程で、コンデンサＣ２の電圧が、他の二次側回路６０のコンデンサＣ２の電圧と同じになると、各コンデンサＣ２の電圧が等しくなるように、各二次側回路６０に流れる電流Ｉ４が相互に作用しながら、コンデンサＣ２の他端から一端に流れ、各コンデンサＣ２が回生充電されていく。その結果、回生充電後の複数の二次側回路６０のコンデンサＣ２それぞれに蓄積されている電力が均一化される。これにより、再利用される電力のばらつきを低減することが可能となる。
【００７９】
そして、一次側回路５０によって、不足している電力を補うことにより、各コンデンサＣ２から供給される出力電力を均一化しつつ、パルス放電ごとの出力電力を均一化することができる。外部電極１２ごとに出力電力が均一化されるので、初期プラズマが均質化されてプラズマの収束が向上し，高温かつ高密度のプラズマを形成することができる。また、パルス放電ごとに供給される出力電力が安定化することにより、プラズマ光の発光強度がパルス放電ごとにばらつくことが抑制される。その結果、プラズマ光源１の安定性を向上させることが可能となる。
【００８０】
複数の二次側回路６０のそれぞれは、コイル部６１を介してコンデンサＣ２の一端と他端とを電気的に接続し、又は電気的に切り離すためのスイッチング素子ＳＷ３を備えている。このスイッチング素子ＳＷ３により、コンデンサＣ２の一端と他端とをコイル部６１を介して電気的に接続することによって、ＬＣ回路が構成される。これにより、回生充電を開始させることが可能となる。コンデンサＣ２の一端と他端とがコイル部６１を介して常に接続されている場合には、パルス放電を行っている際に、コンデンサＣ２に戻った電力が回生充電されて、再放電を行う可能性がある。このため、パルス放電が開始されてから、パルス放電に要する時間よりも遅いタイミングで、制御装置７０がスイッチング素子ＳＷ３をオン状態とすることにより、再放電を確実に防止することができる。
【００８１】
そして、回生充電後にコンデンサＣ２に蓄えられている電力が所定量となるまでコンデンサＣ２を充電するように、一次側回路５０が制御される。この場合、回生充電を行った後にコンデンサＣ２が充電されるので、電力を確実に再利用することができる。このため、プラズマ光源１における電力消費量をさらに低減することが可能となる。
【００８２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、パルス電源装置２１は、プラズマ光源１以外にも用いられ得る。パルス電源装置２１は、パルス的に繰り返し充電し、かつ複数の電極対に同電圧を印加するような装置（高い繰り返し周期でパルス電力を必要とする装置）に適用可能である。
【００８３】
また、一次側回路５０は、高周波電源であってもよい。
【００８４】
また、パルス電源装置２１は、中心電極１１の電位が外部電極１２の電位よりも低くなるように放電電圧を印加することによって、出力電力を供給してもよい。この場合、端子２２が二次側回路６０ごとに設けられ、各二次側回路６０のダイオードＤ７のカソードは、対応する端子２２に接続される。そして、各端子２２は、二次側回路６０と対応する外部電極１２に接続される。また、パルス電源装置２１が有する端子２３の数は１つであり、各二次側回路６０のダイオードＤ８のアノードは端子２３に接続される。そして、端子２３は中心電極１１に接続される。
【符号の説明】
【００８５】
１  プラズマ光源
２  チャンバ
３  排気管
１０  同軸状電極
１１  中心電極
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ  外部電極
１３  絶縁体
２０  電圧印加装置
２１  パルス電源装置
２２  端子
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ  端子
３０  レーザ装置
３１  レーザ発生装置
３２、３２ａ、３２ｂ  レーザ光
３４  ビームスプリッタ
３５  ミラー
４１  プラズマ媒質供給部
４２  保持部
４３  プラズマ媒質
５０  一次側回路
５１  コイル部（第１コイル部）
５２  電源
６０、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆ  二次側回路
６１、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ  コイル部（第２コイル部）
７０  制御装置
ＡＸ  中心軸線
Ｂ  コア
Ｃ１  コンデンサ
Ｃ２、Ｃ２ａ、Ｃ２ｂ、Ｃ２ｃ、Ｃ２ｄ、Ｃ２ｅ、Ｃ２ｆ  コンデンサ（出力コンデンサ）
Ｄ１  ダイオード
Ｄ２  ダイオード
Ｄ３  ダイオード
Ｄ４  ダイオード
Ｄ５  ダイオード
Ｄ６、Ｄ６ａ、Ｄ６ｂ、Ｄ６ｃ  ダイオード
Ｄ７  ダイオード
Ｄ８  ダイオード
Ｌ  インダクタ
Ｐ  中央面
ＳＷ１  スイッチング素子
ＳＷ２  スイッチング素子
ＳＷ３、ＳＷ３ａ、ＳＷ３ｂ  スイッチング素子
ＭＶ  媒質蒸気
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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