(57)【要約】【課題】対向型プラズマフォーカス方式のプラズマ光源において、各同軸状電極の中心電極の熱損傷を防止すること。【解決手段】各同軸状電極１０の中心電極１１に孔１３が形成され、孔１３内にノズル１４が設けられる。ノズル１４は、中心電極１１の先端１１ａに向けて開口する冷媒の供給路１５を有し、ノズル１４の外周面１４ｂと孔１３の内壁１３ａは、供給路１５に連通する冷媒の排出路１６を形成する。【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中心電極および前記中心電極の外周を囲むように設けられる外部電極を有し、対称面を挟んで互いに対向配置され、プラズマ光を放射するプラズマを発生且つ閉じ込める一対の同軸状電極と、
前記中心電極と前記外部電極との間に供給される前記プラズマの媒質を保持する媒質保持部と、
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、
前記中心電極の基端から先端に向けて延伸する孔内に、前記孔の内壁と間隔を置いて設けられるノズルと
を備え、
前記ノズルは、前記中心電極の前記先端に向けて開口する冷媒の供給路を有し、
前記ノズルの外周面と前記孔の前記内壁は、前記供給路に連通する冷媒の排出路を形成する
プラズマ光源。
【請求項２】
前記供給路に冷媒を供給する冷媒供給器を更に備え、
前記冷媒供給器による冷媒の供給量は、前記中心電極内における冷媒の核沸騰限界点から極大熱流束点までの核沸騰領域を維持する値に設定されている
請求項１に記載のプラズマ光源。
【請求項３】
前記ノズルの前記外周面は凹凸部を有する
請求項１又は２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、プラズマ光を生成するプラズマ光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度光源の１つとしてプラズマを利用した光源、所謂プラズマ光源が知られている。プラズマ光源は例えば、極端紫外光などの光が得られるフォトリソグラフィ用光源として注目されている。産業上の観点から、プラズマ光源は小型化が図れるものが望ましく、その候補として、放電生成プラズマ(DPP：Discharge Produced Plasma)方式のプラズマ光源や、レーザー生成プラズマ(LPP：Laser Produced Plasma)方式のプラズマ光源が知られている。なお、これらのプラズマ光源から放出される光（以下、プラズマ光と称する）は何れもパルス光である。
【０００３】
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。そのためには、プラズマ光の十分な発光量（強度）及び輝度を確保するだけでなく、これらを安定に得る必要がある。また、プラズマ光の放出時間は数μｓ程度以下と短いため、プラズマの発生（即ち、プラズマ光の放出）を高速に繰り返す必要がある。
【０００４】
上記に関連するプラズマ光源が特許文献１に開示されている。同文献のプラズマ光源はDPP方式の一種であるプラズマフォーカス方式を採用したプラズマ光源であって、対称面に対して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且つ閉じ込める一対の同軸状電極と、各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を備えている。各同軸状電極は、棒状の中心電極と、中心電極と一定の間隔を隔て、且つ中心電極の周方向に配置された複数の外部電極とを有している。
【０００５】
特許文献１のプラズマ光源では、中心電極と外部電極との間に高電圧が印加した状態で、さらにパルス状の電圧を印加する、或いは、同軸状電極の何れかの箇所においてレーザーアブレーションを行うことによって両電極間に初期放電を誘発する。初期放電は中心電極を中心とする環状に形成され、プラズマの生成および成長を促しつつ、電磁力によって中心電極の先端に向けて移動する。さらに、各同軸状電極のプラズマは電気エネルギーを受けつつ、各同軸状電極の間で融合し、閉じ込められ、収束することで、高温・高密度となる。その結果、極端紫外光を含む光が放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−０８９６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のプラズマ光源において、各同軸状電極で発生した初期放電は環状のプラズマに成長しつつ移動し、その後、各同軸状電極の間で互いに融合して、高温・高密度となる。プラズマに供給される電気エネルギーは電圧印加装置が発生しており、その値は中心電極と各外部電極との間に印加される電圧と中心電極と各外部電極との間を流れる電流との積に比例している。
【０００８】
一方、プラズマが電気エネルギーによって加熱されている間、中心電極の先端部も当該電気エネルギーの電流によって加熱されている。中心電極に流れる電流の値は、各外部電極に流れる電流の値に、外部電極の本数を乗じた値となる。従って、中心電極は外部電極よりも加熱されやすく、温度の上昇が著しい。しかも、プラズマに（或いはプラズマから）流れる電流は、中心電極の先端部に集中している。従って、先端部はその周囲に比べて熱による損傷を受けやすいと言える。なお、ここで言う損傷とは、構造的な変化だけでなく物性的な変化（例えば相転移）をも含む。
【０００９】
例えば、中心電極の先端部の形状が、溶解、欠損、亀裂などにより変化した場合、その周囲の電界分布が変化し、対称性が崩れてしまう。電界分布の対称性の崩れは、プラズマの収縮に影響を及ぼすため、所望の温度への加熱或いは維持が困難になる。即ち、一回の発光あたりのプラズマ光の強度不足が懸念される。また、中心電極の先端部の物性が変化した場合、その脆弱性によりプラズマ光源の寿命（運転時間）が短くなる懸念がある。
【００１０】
そこで本発明は、対称面に対して互いに対向配置され、プラズマ光を放射するプラズマを発生し且つ閉じ込める一対の同軸状電極を備えるプラズマ光源において、各同軸状電極の中心電極の熱損傷を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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中心電極および前記中心電極の外周を囲むように設けられる外部電極を有し、対称面を挟んで互いに対向配置され、プラズマ光を放射するプラズマを発生且つ閉じ込める一対の同軸状電極と、前記中心電極と前記外部電極との間に供給される前記プラズマの媒質を保持する媒質保持部と、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、前記中心電極の基端から先端に向けて延伸する孔内に、前記孔の内壁と間隔を置いて設けられるノズルとを備え、前記ノズルは、前記中心電極の前記先端に向けて開口する冷媒の供給路を有し、前記ノズルの外周面と前記孔の前記内壁は、前記供給路に連通する冷媒の排出路を形成することを要旨とする。
【００１２】
前記プラズマ光源は前記供給路に冷媒を供給する冷媒供給器を更に備えてもよい。また、前記冷媒供給器による冷媒の供給量は、前記中心電極内における冷媒の核沸騰限界点から極大熱流束点までの核沸騰領域を維持する値に設定されていてもよい。
【００１３】
前記ノズルの前記外周面は凹凸部を有してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、対称面に対して互いに対向配置され、プラズマ光を放射するプラズマを発生し且つ閉じ込める一対の同軸状電極を備えるプラズマ光源において、各同軸状電極の中心電極の熱損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の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】本発明の実施形態に係るプラズマ光源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】本発明の実施形態に係る中心電極及びノズル並びに冷媒による冷却動作を説明するための図であり、（ａ）は中心軸を含む中心電極とノズルの断面図、（ｂ）は（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ断面を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るノズルの変形例を示す図であり、（ａ）はノズルの第１変形例を示す図、（ｂ）はノズルの第２変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、重複する説明を省略する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るプラズマ光源を示す概略構成図（断面図）である。図２は当該プラズマ光源の電気系統を示す図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す図である。図１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、媒質保持部１７と、電圧印加装置２０と、レーザー装置３０と、冷媒供給器４０とを備える。
【００１８】
一対の同軸状電極１０、１０は真空槽５内に設置され、対称面１に対して互いに対称な位置に設置されている。即ち、このプラズマ光源は、対向型プラズマフォーカス方式を採用した光源である。一対の同軸状電極１０、１０は、対称面１を挟み一定の間隔を隔てて設置され、先端側（後述の面状放電２ｂが放出される側）が互いに対向している。
【００１９】
同軸状電極１０、１０には電圧印加装置２０によって放電に必要な高電圧が印加される。同軸状電極１０、１０に電圧が印加された状態で、媒質保持部１７にはレーザー装置３０からのレーザー光３２が照射される。レーザー光３２は媒質保持部１７内のプラズマ媒質６を蒸発させる。蒸発したプラズマ媒質（即ち媒質ガス）６は各同軸状電極１０の中心電極１１と外部電極１２との間に供給される。即ち、レーザー光３２のアブレーションによりプラズマ媒質６は各同軸状電極１０の中心電極１１と外部電極１２との間に拡散する。
【００２０】
プラズマ媒質６が中心電極１１と外部電極１２との間に拡散すると、中心電極１１と外部電極１２の間に初期放電（初期プラズマ）２ａが誘発され、プラズマ媒質６が電離する。更に、同軸状電極１０、１０は、この初期放電２ａを面状放電２ｂに成長させて、両者の間にプラズマ３を発生させ、これを閉じ込める。同軸状電極１０、１０の間に閉じ込められたプラズマ３は同軸状電極１０、１０からの電気エネルギーを受けて加熱され、プラズマ光８を放射する。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ている。
【００２１】
各同軸状電極１０は、中心電極１１と、中心電極１１の外周を囲むように設けられる複数の外部電極１２とを備える。中心電極１１と外部電極１２はセラミック等の絶縁体（図示せず）によって支持されている。
【００２２】
中心電極１１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、この中心軸Ｚ上に延びる棒状の導電体である。中心電極１１の直径は対称面１に向かうに連れて小さくなっている。例えば、中心電極１１は、先端部１１ａを頂角にもつ略円錐状に形成されている。中心電極１１の最大径は例えば５ｍｍである。中心電極１１は高温に対して耐性を有する材料、例えばＷ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）等の高融点金属を用いて形成される。なお、中心電極１１は直径が一定の棒状電極でもよい。
【００２３】
中心電極１１は、対称面１に面する先端部（先端）１１ａと、中心軸Ｚの周りに形成された側面１１ｂと、側面１１ｂを挟んで先端部１１ａと反対に位置する基端部（基端）１１ｃとを有している。先端部１１ａは、対称面１に対向する半球状の曲面を有する。ただし、対称面１に対向する面の形状は曲面に限られず、単なる平面でもよい。また、中心軸Ｚに沿って窪んだ凹部（図示せず）を設けてもよい。
【００２４】
図１に示すように、外部電極１２は、中心電極１１に沿って対称面１に延びる棒状の導電体である。外部電極１２の直径は例えば３ｍｍである。外部電極１２は、対称面１に近づくに連れて中心軸Ｚに近づくように、中心軸Ｚに対して傾斜する。中心電極１１と外部電極１２との間隔は一定でもよく、この間隔が対称面１に近づくほど小さくてもよい。
【００２５】
図３に示すように、外部電極１２は、中心電極１１の周方向に沿って角度θ毎に配置されている。換言すると、各外部電極１２は中心電極１１と平行に配置され、中心電極１１の周囲を囲んでいる。図３に示す例では、６本の外部電極１２が中心電極１１の周りで６０°毎に配置されている。外部電極１２の材質は、中心電極１１と同じく、高温に対して耐性をもつ導電物質である。対称面１に対向する外部電極１２の端面は曲面、平面の何れでもよい。
【００２６】
外部電極１２は中心電極１１の周りで等角度間隔に設置されることが望ましい。例えば、加工や組み立ての観点あるいは面状放電２ｂの形成の容易性から、各外部電極１２は中心電極１１に対して回転対称な位置に設置されることが望ましい。しかしながら、本発明はこのような配列に限定されない。また、外部電極１２の本数も図３に示す６本に限られることなく、中心電極１１及び外部電極１２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。
【００２７】
媒質保持部１７は、中心電極１１と外部電極１２との間に供給されるプラズマ媒質６を保持する。媒質保持部１７は、プラズマ媒質６を保持する容器として或いはプラズマ媒質６自体で構成され、中心電極１１から見て、隣接する２本の外部電極１２の間に位置している。また、媒質保持部１７は同軸状電極１０の外側に設置される。この場合の「外側」とは、例えば、各外部電極１２の中心によって囲まれる領域外の空間を意味する。
【００２８】
図３に示すように、媒質保持部１７は同軸状電極１０の周りに複数設けられ、中心電極１１の周りに点対称な或いは回転対称な位置に位置することが望ましい。即ち、同軸状電極１０へのプラズマ媒質６の供給箇所は、中心電極１１に対して対称に分布していることが望ましい。ただし、媒質保持部１７の設置箇所はこれらに限定されない。また、何れの場合も、プラズマ媒質６の放出角特性を考慮して、レーザー光３２の照射点を含むプラズマ媒質６の表面は、外部電極１２と中心電極１１の間の空間あるいは中心電極１１に向いている。
【００２９】
プラズマ媒質６の組成は、必要な光の波長に応じて選択される。プラズマ媒質６は、例えば、１３．５ｎｍの紫外光が必要な場合はＬｉ（リチウム）やＳｎ（スズ）を含み、６．７ｎｍの紫外光が必要な場合はガドリニウム（Ｇｄ）やテルビウム（Ｔｂ）を含み、３〜４ｎｍの紫外光が必要な場合はＢｉ（ビスマス）を含む。
【００３０】
図４は、本実施形態に係る中心電極及びノズル並びに冷媒による冷却動作を説明するための図であり、（ａ）は中心軸Ｚを含む中心電極１１とノズル１４の断面図、（ｂ）は（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ断面を示す図である。図４（ａ）に示すように、中心電極１１には孔１３が形成されている。孔１３は中心電極１１の基端部１１ｃから先端部１１ａに向けて延伸し、中心電極１１の先端部１１ａ近傍に底面１３ｂを有している。この孔１３にはノズル１４が設けられる。
【００３１】
孔１３は、ノズル１４の外形や寸法を考慮しつつ、所望の冷却能力が得られる形状を有する。例えば図４（ａ）に示すように、ノズル１４が開口１４ａを頂角にもつ略円錐状に形成されている場合、孔１３もこれに対応する同様の形状を有する。なお、図４（ａ）中の白抜き矢印で示したように、冷媒は供給路１５を介してノズル１４の開口１４ａから底面１３ｂに向けて放出され、その後、反転して排出路１６を流通する。この流れを円滑にするため、底面１３ｂは中心電極１１の先端部１１ａに向けて窪んだ凹面であることが望ましい。
【００３２】
ノズル１４は、中心軸Ｚに沿って延伸する管（パイプ）であり、その内部に中心電極１１の先端部１１ａに向けて開口する冷媒の供給路１５を有する。また、ノズル１４は孔１３の内壁１３ａと間隔を置いて設けられる。換言すれば、ノズル１４は、当該ノズル１４と孔１３の内壁１３ａとの間に空間が形成される寸法及び構造を有する。これによりノズル１４の外周面１４ｂは、孔１３の内壁１３ａと共に供給路１５に連通する冷媒の排出路１６を形成する。
【００３３】
本実施形態の孔１３及びノズル１４は、中心軸Ｚに対して軸対称な形状を有し、同心状に設置される。従って、供給路１５及び排出路１６も中心軸Ｚに対して軸対称な形状（空間）を有する。
【００３４】
上述の通り、本実施形態のプラズマ光源は冷媒供給器４０を備える。冷媒供給器４０は、ポンプ（図示せず）や冷却器（図示せず）によって構成され、配管４２を介して供給路１５及び排出路１６に接続している。冷媒供給器４０は、排出路１６から排出された冷媒を冷却して供給路１５に供給する。冷媒供給器４０は、冷媒の供給量を、中心電極１１内における冷媒の核沸騰限界点から極大熱流束点までの核沸騰領域を維持する値に設定する。この設定により、冷媒への熱伝達が最も効率良く達成される。
【００３５】
本実施形態の冷媒は水である。中心電極１１が接地されていない場合、水を介した中心電極１１と真空槽５の間の短絡を防止するため、真空槽５内の配管４２はフッ素樹脂などの絶縁性を有する材料を用いたものが使用される。また、真空槽５内の配管４２は、その中を流通する水の電気抵抗が中心電極１１と真空槽５の間の電気的絶縁を維持できる長さを有する。なお、水の電気抵抗を高めるため、配管４２の途中に脱イオン処理装置（図示せず）を設置してもよい。また、冷媒として、アルコール混合水或いはフッ素系不活性液体を用いてもよい。
【００３６】
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２０を備える。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。
【００３７】
電圧印加装置２０は、高圧電源２２を備える。高圧電源２２の正極側は同軸状電極１０の中心電極１１に接続し、高圧電源２２の負極側は外部電極１２に接続している。高圧電源２２は、中心電極１１‐外部電極１２間に放電電圧（例えば５ｋＶ）を印加する。なお、放電電圧の極性は中心電極１１に対して正または負の何れでもよい。
【００３８】
上述の通り、各中心電極１１の周囲には複数の外部電極１２が設けられている。理想的な放電を得るには、全ての外部電極１２と中心電極１１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１１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。しかしながら、高圧電源２２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異なる場所で略同時に発生させることが困難になる。
【００３９】
そこで、本実施形態の電圧印加装置２０は、放電電圧の放電エネルギーを外部電極１２毎に蓄積するエネルギー蓄積回路２４を備えている。エネルギー蓄積回路２４は、例えば図２に示すように中心電極１１と各外部電極１２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、放電のピーク時に２ｋＡ程度の放電電流を流すことが可能な静電容量を持ち、高圧電源２２の各出力間に接続される。
【００４０】
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１２毎に設けることで、全ての外部電極１２において放電を発生させることができる。即ち、放電エネルギーが、最初に発生した放電に過剰に消費されることを防止でき、中心電極１１の全周に亘る面状放電２ｂを発生させることができる。
【００４１】
さらに、電圧印加装置２０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２６を備えてもよい。放電電流阻止回路２６は、例えば図２に示すように各外部電極１２と電圧印加装置２０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１１及び外部電極１２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２４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１２以外の外部電極１２に供給されることを防止するため、中心電極１１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。
【００４２】
上述の通り、本実施形態のプラズマ光源はレーザー装置３０を備える。レーザー装置３０は、各同軸状電極１０の中心電極１１にレーザー光３２を照射することで、プラズマ３の媒質を放出させると共に、電圧印加装置２０と協働してプラズマ３の初期放電（初期プラズマ）２ａを発生させる。レーザー装置３０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やその二倍波を短パルスのレーザー光３２として出力する。レーザー光３２は、ハーフミラー等の光学素子によって分岐し、媒質保持部１７に照射される。レーザー光３２が照射された媒質保持部１７では、レーザー光３２のアブレーションによって、プラズマ媒質６が中性粒子又はイオンとなって放出される。なお、レーザー光３２は、数ｋＨｚ程度の周波数で繰り返しプラズマ媒質６に照射され、照射の度にプラズマ媒質６のアブレーションが発生する。
【００４３】
本実施形態のプラズマ光源におけるプラズマ光の放出までの動作について説明する。
まず、真空槽５内に一対の同軸状電極１０が設置された状態で、真空槽５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。次に、各同軸状電極１０に、電圧印加装置２０によって同極性又は逆極性の放電電圧が印加される。
【００４４】
各同軸状電極１０に放電電圧が印加された状態で、レーザー光３２が各媒質保持部１７に照射される。各同軸状電極１０内には、この照射によってプラズマ媒質６が中性ガス又はイオンとなって多量に放出される。
【００４５】
一方、レーザー光３２の照射時には、既に電圧印加装置２０による放電電圧が、各同軸状電極１０の中心電極１１と外部電極１２の間に印加されている。従って、アブレーションの発生により、中心電極１１と各外部電極１２間の初期放電２ａが誘発される。
【００４６】
初期放電２ａは対称面１に向けて進行する。また、初期放電２ａは、アブレーションによって放出されたプラズマ媒質６を取り込みながら、中心電極１１の全周に亘って分布する面状放電２ｂに成長する。面状放電２ｂは、自己磁場によって同軸状電極１０から排出される方向（即ち、対称面１に向かう方向）に移動する。このときの面状放電２ｂは、中心軸Ｚから見て略環状に分布する。
【００４７】
面状放電２ｂが同軸状電極１０の先端に達すると、面状放電２ｂの放電電流の出発点は中心電極１１の円周側面から先端部１１ａに移行する。換言すれば、放電電流は先端部１１ａから集中的に流れ出す。この電流集中によって先端部１１ａ周辺の電流密度は急激に上昇し、一対の面状放電２ｂの間に挟まれていた先端部１１ａ周辺のプラズマ媒質６は高密度、高温になる。
【００４８】
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、プラズマ媒質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、プラズマ媒質６は、中心軸Ｚに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１１の対称面１）に移動し、プラズマ媒質６を成分とする単一のプラズマ３が形成される。
【００４９】
面状放電２ｂが発生している間は、各中心電極１１の先端部１１ａに各面状放電２ｂの電流が集中する。従って、先端部１１ａ周辺には、プラズマ３に対して電磁的圧力がかかり、プラズマ３の高密度化及び高温化が進行する。即ち、プラズマ媒質６の電離が進行する。その結果、プラズマ３からはプラズマ光８が放射される。この状態において、電圧印加装置２０は、プラズマ３に電気エネルギーを供給し続ける。このエネルギー供給により、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。
【００５０】
以上の一連の過程が数ｋＨｚの周波数で繰り返されるため、中心電極１１の先端部１１ａはプラズマ３に供給する電流４（図４（ａ）参照）によって加熱される。つまり、その際の熱７（図４（ａ）参照）が先端部１１ａに集中的に発生し、中心電極１１の基端部１１ｃに向けて拡散しながら伝播する。
【００５１】
一方、プラズマ光源が稼働している間は、中心電極１１内を冷媒が流通している。従って、低温の冷媒が供給路１５を介してノズル１４の開口１４ａから放出され、孔１３の底面１３ｂ近傍に供給される。先端部１１ａからの熱７は底面１３ｂを介して冷媒に吸収される。つまり、冷媒は先端部１１ａを冷却する。熱を吸収した冷媒は、排出路１６を介して中心電極１１の外に排出され、冷媒供給器４０に戻る。その後、冷媒は再び冷却されて供給路１５に供給される。その結果、中心電極１１は過剰に加熱されることなく、熱による損傷を防止することができる。
【００５２】
また、供給路１５及び排出路１６は中心軸Ｚに対して軸対称な形状（空間）を有し、これらは同心状に位置している。即ち、供給路１５及び排出路１６は、冷却流路として機能する同軸の二重円管を構成する。特に、中心電極１１の径方向における排出路１６の幅は、中心電極１１の周方向において一定である。従って、排出路１６を流れる熱媒の流量は中心電極１１の周方向に依存せず、中心軸Ｚの周りで均一な熱媒の吸熱性能が得られる。即ち、中心電極１１において過剰に加熱された部分が偏在し、これを増長させてしまうことを防止できる。
【００５３】
図５は、本実施形態に係るノズル１４の変形例を示す図であり、（ａ）はノズル１４の第１変形例を示す図、（ｂ）はノズル１４の第２変形例を示す図である。これらの変形例に示すように、１４の外周面１４ｂは凹凸部１４ｃを有してもよい。凹凸部１４ｃは、例えば、外周面１４ｂからノズル１４の径方向外方に向けて突出しているフィンを有する。フィンは、図５（ａ）に示すように複数の突部で構成されてもよく、図５（ｂ）に示すように外周面１４ｂ上で螺旋状に延伸していてもよい。或いは、凹凸部１４ｃは、外周面１４ｂからノズル１４の径方向内方に向けて窪んだ溝又は凹部（図示せず）を有してもよい。溝又は凹部（図示せず）は、例えば、図５（ａ）の突部や図５（ｂ）のフィンの代わりに形成される。凹凸部１４ｃは、排出路１６を流通する熱媒に対するノズル１４の接触面積を拡大させる。つまり、凹凸部１４ｃは、ノズル１４を介した供給路１５を流通する熱媒と排出路１６を流通する熱媒の熱交換を促進させる。これにより、中心電極１１の冷却が促進される。
【００５４】
本発明は上述の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】
【００５５】
１…対称面、２ａ…初期放電、２ｂ…面状放電、３…プラズマ、４…電流、５…真空槽、６…プラズマ媒質、７…熱、８…プラズマ光、１０…同軸状電極、１１…中心電極、１２…外部電極、１３…孔、１４…ノズル、１５…供給路、１６…排出路、１７…媒質保持部、２０…電圧印加装置、２２…高圧電源、２４…エネルギー蓄積回路、２６…放電電流阻止回路、３０…レーザー装置、３２…レーザー光、４０…冷媒供給器、４２…配管、Ｚ…中心軸（軸線）
【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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