(57)【要約】【課題】有効波長領域（１３．５ｎｍ近傍）のＥＵＶ光の発光源であるプラズマにプラズマ媒質を所望の時間、安定供給することができるプラズマ光源とプラズマ光発生方法を提供する。【解決手段】中心電極１２とガイド電極１４の間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体１６が、プラズマ媒体（例えばＬｉ）を主成分とする常温で固体の絶縁化合物（例えばＬｉＨ）からなる。中心電極１２とガイド電極１４間の面状放電２により、絶縁化合物（絶縁体１６）の表面を気化してプラズマ媒体を同軸状電極間に供給し、次いで、１対の同軸状電極間に管状放電４を形成してプラズマ３を軸方向に封じ込める。【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、対向配置された１対の同軸状電極と、
各同軸状電極内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、
前記絶縁体は、プラズマ媒体を主成分とする常温で固体の絶縁化合物からなる、ことを特徴とするプラズマ光源。
【請求項２】
前記プラズマ媒体はリチウムであり、前記絶縁化合物は、水素化リチウム、塩化リチウム、酸化リチウム、又は窒化リチウムの固形体である、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】
前記リング状の絶縁体を軸方向に押し出し、プラズマ媒体の供給位置を一定に保持する絶縁体押し出し装置を備える、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４】
前記ガイド電極は、前記対向配置により互いに近接する先端部とその反対側の末端部とを有しており、該末端部は前記絶縁体の先端側で中心電極との距離が最短となるように内面が拡大されている、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５】
前記中心電極は、前記対向配置により互いに近接する先端部とその反対側の末端部とを有しており、該末端部は前記絶縁体の先端側でガイド電極との距離が最短となるように外面が縮小されている、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６】
（Ａ）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、対向配置された１対の同軸状電極を準備し、かつ前記絶縁体を、プラズマ媒体を主成分とする常温で固体の絶縁化合物で構成し、
（Ｂ）前記１対の同軸状電極内をプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持し、
（Ｃ）各同軸状電極の中心電極とガイド電極間に極性を反転させた放電電圧を印加して、１対の同軸状電極にそれぞれ面状放電を発生させ、該面状放電により、前記絶縁化合物の表面を気化してプラズマ媒体を同軸状電極間に供給し、次いで、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、
（Ｄ）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軸方向に封じ込め、
（Ｅ）プラズマの発光エネルギーに相当するエネルギーを各同軸状電極から供給して同軸状電極間にプラズマ光を発生させる、ことを特徴とするプラズマ光発生方法。
【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とプラズマ光発生方法に関する。
【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。
【０００５】
光源プラズマ生成はレーザー照射方式（ＬＰＰ：Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）とパルスパワー技術によって駆動されるガス放電方式（ＤＰＰ：Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）に大別できる。ＤＰＰは、投入した電力が直接プラズマエネルギーに変換されるので、ＬＰＰに比べて変換効率で優位であるうえに、装置が小型で低コストという利点がある。
【０００６】
プラズマから有効波長領域（ｉｎ−ｂａｎｄ）の放射光への変換効率（Ｐｌａｓｍａ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ｅ．ｃｉｅｎｃｙ：Ｐ．Ｃ．Ｅ）は次式（１）のように表される。
Ｐ．Ｃ．Ｅ＝（Ｐｉｎｂａｎｄ×τ）／Ｅ・・・（１）
ここで、Ｐｉｎｂａｎｄは有効波長領域のＥＵＶ放射光出力、τは放射持続時間、Ｅはプラズマに投入されたエネルギーである。
【０００７】
有効波長領域に放射スペクトルを持つ元素としては、Ｘｅ，Ｓｎ，Ｌｉ等が代表的であり、実験の容易さ、取り扱いやすさから開発初期はＸｅを中心に研究が進められてきた。しかし、近年では高出力、高効率を理由にＳｎが注目を浴び研究が進められている。また、有効波長領域にちょうどＬｙｍａｎ−α共鳴線を有する水素様Ｌｉイオン（Ｌｉ２＋）に対する期待も高まってきている。
【０００８】
高温高密度プラズマからの放射スペクトルは、基本的にはターゲット物質の温度と密度によって決まり、プラズマの原子過程を計算した結果によると、ＥＵＶ放射領域のプラズマにするにはＸｅ，Ｓｎの場合で電子温度、電子密度がそれぞれ数１０ｅＶ、１０１８ｃｍ−３程度，Ｌｉの場合で２０ｅＶ、１０１８ｃｍ−３程度が最適とされている。
【０００９】
なお、上述したプラズマ光源は、非特許文献１，２および特許文献１，２に開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】佐藤弘人、他、「リソグラフィ用放電プラズマＥＵＶ光源」、ＯＱＤ−０８−２８
【非特許文献２】Ｊｅｒｏｅｎ  Ｊｏｎｋｅｒｓ，“Ｈｉｇｈ  ｐｏｗｅｒ  ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ（ＥＵＶ）  ｌｉｇｈｔ  ｓｏｕｒｃｅｓ  ｆｏｒ  ｆｕｔｕｒｅ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ”，Ｐｌａｓｍａ  Ｓｏｕｒｃｅｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  １５（２００６）  Ｓ８−Ｓ１６
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表２０００−５０９１９０号公報、「Ｘ線放射線または極紫外線放射線を発生するための方法および装置」
【特許文献２】特開２００４−２２６２４４号公報、「極端紫外光源および半導体露光装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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（少なくとも１μｓｅｃ以上）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１μｓｅｃ以上拘束し、安定したＥＵＶ放射を達成する必要がある。
【００１６】
しかし、プラズマ媒質としてＬｉ（リチウム）を用いる場合、Ｌｉの沸点は約１３４０℃であるため、従来の気化供給手段ではプラズマ媒質の加熱、気化及びその温度制御が困難である問題点があった。また、Ｌｉの融点は約１８０℃であり、加熱、液化は容易であるが、従来の液化供給手段では、Ｌｉの反応性が高く、多孔質セラミック（例えばＡｌ２Ｏ３）の腐食、劣化が激しい問題点があった。
そのために、従来の液化供給手段及び気化供給手段のいずれによっても、プラズマ媒質の安定供給が困難であった。
【００１７】
本発明は、かかる問題点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、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、有効波長領域（１３．５ｎｍ近傍）のＥＵＶ光の発光源であるプラズマにプラズマ媒質を所望の時間、安定供給することができるプラズマ光源とプラズマ光発生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明によれば、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、対向配置された１対の同軸状電極と、
各同軸状電極内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、
前記絶縁体は、プラズマ媒体を主成分とする常温で固体の絶縁化合物からなる、ことを特徴とするプラズマ光源が提供される。
【００１９】
本発明の実施形態によれば、前記プラズマ媒体はリチウムであり、前記絶縁化合物は、水素化リチウム、塩化リチウム、酸化リチウム、又は窒化リチウムの固形体である。
【００２０】
また前記リング状の絶縁体を軸方向に押し出し、プラズマ媒体の供給位置を一定に保持する絶縁体押し出し装置を備える、ことが好ましい。
【００２１】
本発明の一実施形態によれば、前記ガイド電極は、前記対向配置により互いに近接する先端部とその反対側の末端部とを有しており、該末端部は前記絶縁体の先端側で中心電極との距離が最短となるように内面が拡大されている。
【００２２】
また本発明の別の実施形態によれば、前記中心電極は、前記対向配置により互いに近接する先端部とその反対側の末端部とを有しており、該末端部は前記絶縁体の先端側でガイド電極との距離が最短となるように外面が縮小されている。
【００２３】
また本発明によれば、（Ａ）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、対向配置された１対の同軸状電極を準備し、かつ前記絶縁体を、プラズマ媒体を主成分とする常温で固体の絶縁化合物で構成し、
（Ｂ）前記１対の同軸状電極内をプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持し、
（Ｃ）各同軸状電極の中心電極とガイド電極間に極性を反転させた放電電圧を印加して、１対の同軸状電極にそれぞれ面状放電を発生させ、該面状放電により、前記絶縁化合物の表面を気化してプラズマ媒体を同軸状電極間に供給し、次いで、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、
（Ｄ）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軸方向に封じ込め、
（Ｅ）プラズマの発光エネルギーに相当するエネルギーを各同軸状電極から供給して同軸状電極間にプラズマ光を発生させる、ことを特徴とするプラズマ光発生方法が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
上記本発明の装置と方法によれば、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。
【００２５】
また、前記絶縁体は、プラズマ媒体を主成分とする常温で固体の絶縁化合物からなるため、液体リチウムによる絶縁体の腐食、劣化のおそれがない。また、中心電極とガイド電極間の面状放電により、前記絶縁化合物の表面を気化してプラズマ媒体を同軸状電極間に供給するので、プラズマ媒質の高温加熱及びその温度制御が不要となる。従ってＥＵＶ光の発光源であるプラズマにプラズマ媒質を所望の時間、安定供給することができる。
【００２６】
特に、前記プラズマ媒体がリチウムであり、前記絶縁化合物が、水素化リチウム、塩化リチウム、酸化リチウム、又は窒化リチウムの固形体であることにより、絶縁化合物の固形体（例えば粉体）を圧縮し加熱することで、所望形状の絶縁体を容易に成形することができる。
【００２７】
また、一般に、Ｌｉ以外の物資は、所望の１３．５ｎｍ以外の光を発する不純物となり、ＥＵＶ変換効率を低下させるが、水素の場合、ほぼ完全電離しプロトン単体となってしまうため、発光物質としてはほとんど作用せず、ＥＵＶ変換効率への影響は少ない。
【００２８】
従って、上記本発明の装置及び方法は、液体又は気体のＬｉを利用する場合に比べ、発光物質の取り扱いが容易であり、ＥＵＶ変換効率の点でも、液体又は気体の純物質を供給の場合と同等性能の光源を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明によるプラズマ光源の原理図である。
【図２】本発明によるプラズマ光源の第１実施形態図である。
【図３】本発明によるプラズマ光源の第２実施形態図である。
【図４】本発明によるプラズマ光源の第３実施形態図である。
【図５】本発明によるプラズマ光源の第４実施形態図である。
【図６】本発明によるプラズマ光源の作動説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
図１は、本発明によるプラズマ光源の原理図である。
この図において、本発明のプラズマ光源１０は、１対の同軸状電極１１、放電環境保持装置２０、及び電圧印加装置３０を備える。
【００３２】
１対の同軸状電極１１は、対称面１を中心として対向配置されている。
各同軸状電極１１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。
この例において、中心電極１２の対称面１に対向する端面に凹穴１２ａが設けられ、後述する面状放電電流２と管状放電４を安定化させるようになっている。なお、この構成は必須ではなく、中心電極１２の対称面１に対向する端面は、円弧状でも平面でもよい。
【００３４】
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。なお、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。
【００３５】
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。
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。
【００３６】
上述した１対の同軸状電極１１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。
【００３７】
放電環境保持装置２０は、同軸状電極１１内をプラズマ発生に適した温度及び圧力に同軸状電極１１を保持する。
放電環境保持装置２０は、例えば、真空チャンバー、温度調節器、真空装置、及びプラズマ媒体供給装置により構成することができる。なおこの構成は必須ではなく、その他の構成であってもよい。
【００３８】
電圧印加装置３０は、各同軸状電極１１に極性を反転させた放電電圧を印加する。
電圧印加装置３０は、この例では、正電圧源３２、負電圧源３４及びトリガスイッチ３６からなる。
正電圧源３２は、一方（この例では左側）の同軸状電極１１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。
負電圧源３４は、他方（この例では右側）の同軸状電極１１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。
トリガスイッチ３６は、正電圧源３２と負電圧源３４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。
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１１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。
【００３９】
図２は、本発明によるプラズマ光源の第１実施形態図である。この図は、上述した１対の同軸状電極１１の一方のみを示している。
この図において、絶縁体１６は、プラズマ媒体を主成分とする常温で固体の絶縁化合物であり、中心電極１２とガイド電極１４の間の面状放電により、絶縁化合物（絶縁体１６）の表面を気化してプラズマ媒体６を同軸状電極間に供給するようになっている。
【００４０】
本発明において、プラズマ媒体は、好ましくはリチウムであり、絶縁化合物は、好ましくは水素化リチウム、塩化リチウム、酸化リチウム、又は窒化リチウムの固形体（例えば粉体）である。
この構成により、絶縁化合物の固形体（例えば粉体）を圧縮し加熱することで、所望形状の絶縁体１６を容易に成形することができる。
【００４１】
リチウム（Ｌｉ）は、原子番号３の元素であり、これより原子番号の小さい元素は、水素（Ｈ）とヘリウム（Ｈｅ）のみである。リチウムより原子番号の大きい塩素、酸素、窒素等は、１３．５ｎｍ以外の光を発するエネルギー準位を有するため、所望の１３．５ｎｍ以外の光を発する不純物となり、ＥＵＶ変換効率を低下させる。
これに対し、水素の場合、ほぼ完全電離しプロトン単体となってしまうため、発光物質としてはほとんど作用せず、ＥＵＶ変換効率への影響は少ない。従って、水素化リチウム、塩化リチウム、酸化リチウム、又は窒化リチウムのうち、特に、絶縁化合物は、水素化リチウム（ＬｉＨ）であることが好ましい。
【００４２】
図３は、本発明によるプラズマ光源の第２実施形態図である。この図において、（Ａ）は、上述した１対の同軸状電極１１の一方のみを示しており、（Ｂ）はその左側面図である。
図３において、本発明によるプラズマ光源１０はさらに、リング状の絶縁体１６を軸方向に押し出し、プラズマ媒体の供給位置Ａを一定に保持する絶縁体押し出し装置４０を備える。
【００４３】
絶縁体押し出し装置４０は、この例で、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絶縁体４２、絶縁体４２を軸方向に貫通して先端（図で右端）で絶縁体１６を軸方向に押し出す複数の押し棒４４、及び押し棒４４の末端（図で左端）を連結する連結板４６からなる。連結板４６は図示しないクチュエータで軸方向（図で右方向）に移動され、プラズマ媒体の供給位置Ａを一定に保持するようになっている。
【００４４】
上述した絶縁体押し出し装置４０を備えることにより、リング状の絶縁体１６の軸方向長さが長い場合でも、プラズマ媒質６の供給で後退するプラズマ媒体の供給位置Ａを一定に保持することができ、ＥＵＶ光の発光源であるプラズマにプラズマ媒質６を所望の時間、安定供給することができる。
【００４５】
図４は、本発明によるプラズマ光源の第３実施形態図である。この図において、（Ａ）は、上述した１対の同軸状電極１１の一方のみを示しており、（Ｂ）はその左側面図である。
この例において、ガイド電極１４は、上述した対向配置により互いに近接する先端部１４ａとその反対側の末端部１４ｂとを有している。また、ガイド電極１４の末端部１４ｂは絶縁体１６の先端側（図で右側）で中心電極１２との距離が最短となるように内面が拡大されている。
【００４６】
この例において、末端部１４ｂの内面は円筒形であり、円筒形の内径が拡大（拡径）されているが、本発明はこれに限定されず、ガイド電極１４と中心電極１２との距離が絶縁体１６の先端側（図で右側）で最短となる形状であればよい。
その他の構成は、第２実施形態と同様である。
【００４７】
上述した第３実施形態の構成により、中心電極１２とガイド電極１４の間に放電電圧を印加した際に、円筒状の絶縁体１６の背面側（図で左側）で放電が起きるのを防止し、絶縁体１６の先端側（図で右側）で確実に放電電流（面状放電２）を発生させることができる。
【００４８】
図５は、本発明によるプラズマ光源の第４実施形態図である。この図において、（Ａ）は、上述した１対の同軸状電極１１の一方のみを示しており、（Ｂ）はその左側面図である。
この例において、中心電極１２は、上述した対向配置により互いに近接する先端部１２ｂとその反対側の末端部１２ｃとを有している。また、中心電極１２の末端部１２ｃは絶縁体１６の先端側（図で右側）でガイド電極１４との距離が最短となるように外面が縮小されている。
【００４９】
この例において、末端部１２ｃの外面は円筒形であり、円筒形の外径が縮小（縮径）されているが、本発明はこれに限定されず、ガイド電極１４と中心電極１２との距離が絶縁体１６の先端側（図で右側）で最短となる形状であればよい。
その他の構成は、第２，３実施形態と同様である。
【００５０】
上述した第４実施形態の構成により、中心電極１２とガイド電極１４の間に放電電圧を印加した際に、円筒状の絶縁体１６の背面側（図で左側）で放電が起きるのを防止し、絶縁体１６の先端側（図で右側）で確実に放電電流（面状放電２）を発生させることができる。
【００５１】
図６は、本発明による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）はプラズマ封込み磁場の形成時を示している。
以下、この図を参照して、本発明のプラズマ光発生方法を説明する。
【００５２】
本発明のプラズマ光発生方法では、上述した１対の同軸状電極１１を対向配置し、放電環境保持装置２０により同軸状電極１１内を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１１に極性を反転させた放電電圧を印加する。
【００５３】
図４（Ａ）に示すように、この電圧印加により、１対の同軸状電極１１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る。
【００５４】
なおこの際、左側の同軸状電極１１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、右側の同軸状電極１１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。
なお、両方のガイド電極１４を接地させて０Ｖに保持し、一方の中心電極１２を正電圧（＋）に印加し、他方の中心電極１２を負電圧（−）に印加してもよい。
【００５５】
また本発明において、絶縁体１６は、プラズマ媒体を主成分とする常温で固体の絶縁化合物で構成されているので、面状放電２により、絶縁化合物の表面が気化してプラズマ媒体６として同軸状電極間に供給される。
【００５６】
図４（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。
【００５７】
図４（Ｃ）に示すように、面状放電２が１対の同軸状電極１１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１１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。
【００５８】
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、同様に対向する１対のガイド電極１４も、正電圧（＋）と負電圧（−）であるので、図４（Ｄ）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。
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。
【００５９】
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。
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。
【００６０】
上述した本発明の装置と方法によれば、対向配置された１対の同軸状電極１１を備え、１対の同軸状電極１１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１１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対の同軸状電極間の管状放電４に繋ぎ換えてプラズマ３を封じ込める磁場５（磁気ビン）を形成するので、ＥＵＶ放射のためのプラズマ光８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。
【００６１】
また本発明の装置及び方法によれば、絶縁体１６は、プラズマ媒体を主成分とする常温で固体の絶縁化合物であり、液体リチウムによる絶縁体の腐食、劣化のおそれがない。また、中心電極１２とガイド電極１４間の面状放電２により、絶縁化合物（絶縁体１６）の表面を気化してプラズマ媒体を同軸状電極間に供給するので、プラズマ媒質の高温加熱及びその温度制御が不要となる。従ってＥＵＶ光の発光源であるプラズマ３にプラズマ媒質を所望の時間、安定供給することができる。
【００６２】
特に、プラズマ媒体がリチウムであり、固体化合物が、水素化リチウム、塩化リチウム、酸化リチウム、又は窒化リチウムの固形体（例えば粉体）であることにより、固体化合物の固形体（例えば粉体）を圧縮し加熱することで、所望形状の絶縁体を容易に成形することができる。
【００６３】
また、一般に、Ｌｉ以外の物資は、所望の１３．５ｎｍ以外の光を発する不純物となり、ＥＵＶ変換効率を低下させるが、水素の場合、ほぼ完全電離しプロトン単体となってしまうため、発光物質としてはほとんど作用せず、ＥＵＶ変換効率への影響は少ない。
【００６４】
従って、上記本発明の装置及び方法は、液体又は気体のＬｉを利用する場合に比べ、発光物質の取り扱いが容易であり、ＥＵＶ変換効率の点でも、液体又は気体の純物質を供給の場合と同等性能の光源を実現できる。
【００６５】
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】
【００６６】
１  対称面、２  面状放電、３  プラズマ、
４  管状放電、５  プラズマ封込み磁場、
６  プラズマ媒体、８  プラズマ光（ＥＵＶ光）、
１０  プラズマ光源、１１  同軸状電極、
１２  中心電極、１２ａ  凹穴、
１２ｂ  先端部、１２ｃ  末端部、
１４  ガイド電極、
１４ａ  先端部、１４ｂ  末端部、
１６  絶縁体（絶縁化合物）、
２０  放電環境保持装置、３０  電圧印加装置、
３２  正電圧源、３４  負電圧源、３６  トリガスイッチ、
４０  絶縁体押し出し装置、４２  絶縁体、
４４  押し棒、４６  連結板
【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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