(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を用いて、単位時間当たりの発光出力を向上させることが可能なプラズマ光源システムを提供する。【解決手段】プラズマ光源システムは、複数のプラズマ光源１０と、各プラズマ光源１０に対してプラズマの初期放電を誘発するレーザー装置（放電誘発装置）３０と、各プラズマ光源１０から放出された極端紫外光を集光する光学素子２０とを備え、複数のプラズマ光源１０の発光点は、光学素子２０の光軸上で光学素子２０が集光可能な範囲に配列している。【選択図】図１
2019020615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプラズマ光源と、
前記各プラズマ光源に対してプラズマの初期放電を誘発する放電誘発装置と、
前記各プラズマ光源から放出された極端紫外光を集光する光学素子と
を備え、
前記各プラズマ光源は、
単一の基準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し、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、
前記プラズマの媒質を保持する媒質保持部と、
前記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
を有し、
前記複数のプラズマ光源の発光点は、前記光学素子の光軸上で前記光学素子が集光可能な範囲に配列している、プラズマ光源システム。
【請求項２】
前記各プラズマ光源において対を成す中心電極の間隔は、そのプラズマ光源における極端紫外光の発光点が前記光学素子の焦点から離れるほど、大きくなっている、
請求項１に記載のプラズマ光源システム。
【請求項３】
前記各プラズマ光源の発光点は、前記集光可能な範囲のうち、前記光学素子の焦点から前記光学素子側の範囲に配列する、
請求項１または２に記載のプラズマ光源システム。
【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システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの更なる微細化を図るためには、フォトリソグラフィにおける露光用光源の短波長化が必須である。近年ではそのための光として極端紫外光が注目されている。極端紫外光は高温・高密度のプラズマから得られ、このようなプラズマの発生源（換言すればプラズマを利用した光源、以下プラズマ光源）は多種多様である。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極端紫外光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、極端紫外光の十分な発光量（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、極端紫外光の放出時間は数μｓ程度以下と短いため、プラズマの発生（即ち、極端紫外光の放出）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を印加した状態で、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】
上述の通り、特許文献１のプラズマ光源は、電気エネルギーによってプラズマを加熱し、所望の波長の極端紫外光を得ている。プラズマの生成において、各同軸状電極内へのプラズマの媒質の供給量は十分に確保されている。従って、極端紫外光の発光出力（強度）はプラズマの温度に依存し、この温度はプラズマに投入される電気エネルギーの量に依存する。即ち、プラズマの温度を上昇させるには、電気エネルギーの投入量を増加させる必要がある。しかしながら、電気エネルギーの投入量の増加は電極間の電流増加を意味し、過剰な電流増加は溶解等の電極の損傷を招く。つまり、１回の発光に対してプラズマに投入できる電気エネルギーの量には限度がある。また、特許文献１のプラズマ光源におけるプラズマの閉じ込め時間は数μｓであり比較的短い。しかしながら、プラズマの発生環境と成長を確保する一定の時間も必要であり、発光の周期を無限に小さくすることもできない。つまり、単位時間当たりの発光出力を向上させることは容易ではない。
【０００８】
本発明はこのような事情を鑑みて成されたものであって、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すると共にプラズマを閉じ込める一対の同軸状電極を備えるプラズマ光源を用いて、単位時間当たりの発光出力を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様はプラズマ光源システムであって、複数のプラズマ光源と、前記各プラズマ光源に対してプラズマの初期放電を誘発する放電誘発装置と、前記各プラズマ光源から放出された極端紫外光を集光する光学素子とを備え、前記各プラズマ光源は、単一の基準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し、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、前記プラズマの媒質を保持する媒質保持部と、前記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有し、前記複数のプラズマ光源の発光点は、前記光学素子の光軸上で前記光学素子が集光可能な範囲に配列していることを要旨とする。
【００１０】
前記各プラズマ光源において対を成す中心電極の間隔は、そのプラズマ光源における極端紫外光の発光点が前記光学素子の焦点から離れるほど大きくなっていてもよい。
【００１１】
前記各プラズマ光源の発光点は、前記集光可能な範囲のうち、前記光学素子の焦点から前記光学素子側の範囲に配列してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、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すると共にプラズマを閉じ込める一対の同軸状電極を備えるプラズマ光源を用いて、単位時間当たりの発光出力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るプラズマ光源システムを示す概略構成図である。
【図２】本発明の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３】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４】図２のＩＶ−ＩＶ断面を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るプラズマ光源の変形例を示す図である。
【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、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は本実施形態に係るプラズマ光源システムを示す概略構成図である。この図に示すように、プラズマ光源システムは、複数のプラズマ光源１０と、各プラズマ光源１０に対してプラズマ３の初期放電２ａ（図２参照）を誘発する放電誘発装置としてのレーザー装置３０と、各プラズマ光源１０から放出された極端紫外光８を集光する光学素子２０とを備える。なお、複数のプラズマ光源１０及び光学素子２０は、真空槽５内に設置されている。
【００１６】
まず、光学素子２０について説明する。
光学素子２０は、各プラズマ光源１０から放出された極端紫外光８を集光点２２に集光する。各プラズマ光源１０は焦点２１或いはその周囲に位置している。光学素子２０は、回転楕円ミラーやウォルター型ミラーなどの反射型の光学素子であり、これらは回転楕円面を反射面（斜入射反射面）として含む。従って、この場合の焦点２１は、回転楕円面の第１焦点あるいは回転放物面の焦点を意味し、集光点２２は回転楕円面の第２焦点を意味する。図１に示すように、光学素子２０の反射面は、直径が互いに異なり且つ同軸状に配置された複数の反射面で構成されてもよい。なお、図１中の点線で示すように、光学素子２０は、回転楕円面を反射面（全反射面）として有する全反射ミラーでもよい。さらに、光学素子２０は上述した各ミラーを組み合わせることで構成されてもよい。
【００１７】
光学素子２０の反射面の材質及び構造は、使用される極端紫外光８の波長によって適宜選定される。例えば、極端紫外光８の波長が１３．５ｎｍである場合、反射面は例えばＭｏ／Ｓｉ多層膜やＲｕ膜によって形成される。
【００１８】
光学素子２０は回折型の光学素子でもよい。この場合、光学素子２０として、同心円状に形成された回折格子を有するゾーンプレート（フレネルゾーンプレート）が使用される。
【００１９】
後述するように、極端紫外光８は、各プラズマ光源１０によって発生したプラズマ３（図２参照）から全方位に向けて放出される。従って、プラズマ３の中心は極端紫外光８の発光点４に相当する。一方、光学素子２０によって集光可能な極端紫外光８は、光学素子２０の集光立体角Ｓによって制限される。つまり、集光立体角Ｓによって規定される範囲（空間）内の発光点４から放出される極端紫外光８だけが、光学素子２０によって反射され、集光される。
【００２０】
ところで、本実施形態のプラズマ光源システムは極端紫外光の光源である。従って、集光点２２における極端紫外光８のビーム径及び立体角には所定の値が要求される。この条件を満たす限り、光学素子２０によって集光可能な極端紫外光８の発光点４の位置は、光学素子２０の焦点２１に限られず、焦点２１を含む一定の範囲に分布できる。即ち、発光点４は、光軸２３上で焦点２１からずれていてもよい。説明の便宜上、この「光学素子２０によって集光可能な範囲」を、極端紫外光８の放出領域９と称する。つまり、光学素子２０は、放出領域９内の発光点４（プラズマ３）から放出された極端紫外光８を、集光点２２に向けて集光する。
【００２１】
次にプラズマ光源１０について説明する。
本実施形態のプラズマ光源システムは複数のプラズマ光源１０を備える。各プラズマ光源１０はレーザー装置（後述）３０からのレーザー光３１を受けて初期放電２ａを発生し、この初期放電２ａに由来した高温、高密度のプラズマ３を発生する。このプラズマ３からは、極端紫外光８を含む光が放出される。各プラズマ光源１０は、光学素子２０の光軸２３上に沿って配列する。また、上述の理由から、各プラズマ光源１０の発光点４は、光軸２３上の放出領域９に配列する（図１参照）。ただし、発光点４の位置は、光学素子２０の焦点２１上に限られない。例えば、放出領域９において、光学素子２０の焦点２１から光学素子２０側の範囲に配列する。なお、プラズマ光源１０の台数は、発光点４が放出領域９に位置する限り、任意に設定可能である。
【００２２】
各プラズマ光源１０の発光点４は、放出領域９内で密集（互いに近接）している。各発光点４の間には、転送レンズなどの光学素子は設置されない。また、各プラズマ光源１０の基準軸線Ｚ（後述）は光軸２３に直交しており、互いに平行、或いは、ねじれの関係にある。何れの場合においても、各基準軸線Ｚの設定については、隣接するプラズマ光源１０の間隔に応じて規定される。ただし、各基準軸線Ｚがねじれの関係にある場合、各基準軸線Ｚが平行な場合よりも、各発光点４を互いに近づけることが可能になる。従って、光学素子２０の集光率を向上させることができる。
【００２３】
各プラズマ光源１０はレーザー光３１を同時に受けることで同時に発光してもよく、順次受けることで順次発光してもよい。ただし、前者の場合の発光の厳密な同時性は要求されない。何れの場合も、各プラズマ光源１０から放出された極端紫外光８は光学素子２０によって集光され、一台のプラズマ光源１０だけが稼働したときよりも高い強度が得られる。後者の場合は、他のプラズマ３による極端紫外光８の吸収の懸念が無い。従って、集光点２２における強度は前者の場合よりも後者の場合の方が高い場合が多い。
【００２４】
各プラズマ光源１０の構成について説明する。図２は、本実施形態に係るプラズマ光源１０を示す概略構成図（断面図）である。図３はプラズマ光源１０の電気系統を示す図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ断面を示す図である。図２及び図３に示すように、プラズマ光源１０は、一対の同軸状電極１１、１１と、媒質保持部１４と、電圧印加装置４０と、を備える
【００２５】
一対の同軸状電極１１、１１は、対称面１に対して互いに対称な位置に設置されている。また、一対の同軸状電極１１、１１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。後述するように、各同軸状電極１１から対称面１に向けてプラズマ（放電）が進行する。即ち、本実施形態のプラズマ光源１０は、対向型プラズマフォーカス方式を採用している。
【００２６】
各同軸状電極１１は、中心電極１２と、中心電極１２の外周を囲むように設けられる複数の外部電極１３とを備える。中心電極１２と外部電極１３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。図２および図４に示すように、中心電極１２は、各同軸状電極１１に共通する単一の基準軸線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。
【００２７】
中心電極１２は、対称面１に面する先端部１２ａと、中心軸Ｚの周りに形成された側面１２ｂとを有し、直径は例えば５ｍｍである。中心電極１２は高温に対して耐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Ｗ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）等の高融点金属である。
【００２８】
中心電極１２の先端部１２ａ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。
【００２９】
図２に示すように、外部電極１３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り、直径は例えば３ｍｍである。また、図４に示すように、外部電極１３は、中心電極１２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１３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４に示す例では、６本の外部電極１３が中心電極１２の周りで６０°毎に配置されている。外部電極１３の材質は、中心電極１２と同じく、高温に対して耐性をもつ導電物質である。また、対称面１に対向する外部電極１３の端面は曲面、平面の何れでもよい。
【００３０】
外部電極１３は中心電極１２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１３は中心電極１２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１３の本数も図４に示す６本に限られることなく、中心電極１２及び外部電極１３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。
【００３１】
なお、図２に示すように、中心電極１２の直径は、対称面１に向かうに連れて小さくなっていてもよい。例えば、中心電極１２は、先端部１２ａを頂角にもつ略円錐状に形成されてもよい。この場合、中心軸Ｚに直交する面において中心電極１２に最も近接している外部電極１３の部位は、中心軸Ｚとの距離が対称面１に向かうに連れて短くなるように形成されてもよい。例えば、外部電極１３が棒状に形成されている場合、外部電極１３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１２と外部電極１３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。
【００３２】
媒質保持部１４は、中心電極１２と外部電極１３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１４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１２から見て、隣接する２本の外部電極１３の間に位置している。また、媒質保持部１４は同軸状電極１１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１３の中心によって囲まれる領域外の空間を意味する。
【００３３】
図４に示すように、媒質保持部１４は同軸状電極１１の周りに複数設けられ、中心電極１２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１１へのプラズマ媒質６の供給箇所は、中心電極１２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１４の設置箇所はこれらに限定されない。また、何れの場合も、レーザー光３１の照射点を含むプラズマ媒質６の表面は、プラズマ媒質６の放出角特性を考慮して、外部電極１３と中心電極１２の間の空間あるいは中心電極１２に向いている。
【００３４】
プラズマ媒質６の組成は、必要な紫外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。
【００３５】
同軸状電極１１、１１には電圧印加装置４０によって放電に必要な高電圧が印加されている。同軸状電極１１、１１に電圧が印加された状態で、媒質保持部１４にはレーザー装置３０からのレーザー光３１が照射される。レーザー光３１は媒質保持部１４内のプラズマ媒質６を蒸発させ、蒸発したプラズマ媒質（即ち媒質ガス）６は各同軸状電極１１の中心電極１２と外部電極１３との間に供給される。即ち、レーザー光３１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１１の中心電極１２と外部電極１３との間に拡散する。
【００３６】
一方、プラズマ媒質６が中心電極１２と外部電極１３との間に拡散すると、中心電極１２と外部電極１３の間には初期放電（初期プラズマ）２ａが発生する。初期放電２ａはプラズマ媒質６を電離する。更に、同軸状電極１１、１１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１１、１１の間に閉じ込められたプラズマ３は同軸状電極１１、１１からの電気エネルギーを受けて加熱され、極端紫外光８を含む光を放射する。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。
【００３７】
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３に示すように、プラズマ光源は各同軸状電極１１に接続する電圧印加装置４０を備える。電圧印加装置４０は、各同軸状電極１１に同極性又は逆極性の放電電圧を印加する。
【００３８】
電圧印加装置４０は、高圧電源４１を備える。高圧電源４１の正極側は同軸状電極１１の中心電極１２に接続し、高圧電源４１の負極側は外部電極１３に接続している。高圧電源４１は、中心電極１２‐外部電極１３間に放電電圧（例えば５ｋＶ）を印加する。ただし、放電電圧の極性は中心電極１２に対して正または負の何れでもよい。
【００３９】
上述の通り、各中心電極１２の周囲には複数の外部電極１３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１３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。しかしながら、高圧電源４１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。
【００４０】
そこで、本実施形態の電圧印加装置４０は、放電電圧の放電エネルギーを外部電極１３毎に蓄積するエネルギー蓄積回路４２を備えている。エネルギー蓄積回路４２は、例えば図３に示すように中心電極１２と各外部電極１３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４１の各出力間に接続される。
【００４１】
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１３毎に設けることで、全ての外部電極１３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１２の全周に亘る面状放電２ｂを発生させることができる。
【００４２】
さらに、電圧印加装置４０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４３を備えてもよい。放電電流阻止回路４３は、例えば図３に示すように各外部電極１３と電圧印加装置４０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１３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４２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１３以外の外部電極１３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。
【００４３】
次にレーザー装置３０について説明する。
本実施形態のレーザー装置３０は、プラズマ媒質６を含むプラズマ３の初期放電（初期プラズマ）２ａを外部電極１３と中心電極１２の間に発生させる放電誘発装置として機能する。即ち、レーザー装置３０は、媒質保持部１４にレーザー光３１を照射することで、プラズマ媒質６を放出させると共に、電圧印加装置４０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３１として出力する。パルスの周波数は例えば数〜数十ｋＨｚであり、これはプラズマ光源システムにおける発光周波数でもある。レーザー光３１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１４に照射される。レーザー光３１が照射された媒質保持部１４では、レーザー光３１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。
【００４４】
レーザー光３１は、１台のレーザー装置３０によって生成されてもよく、各プラズマ光源１０に対して個別に設けられた複数のレーザー装置３０によって生成されてもよい。また、上述の通り、各プラズマ光源１０はレーザー光３１を同時に受けることで同時に発光してもよく、順次受けることで順次発光してもよい。従って、レーザー光３１は各プラズマ光源１０に同時に入射してもよく、各プラズマ光源１０に順次に入射してもよい。例えば、レーザー光３１が１台のレーザー装置３０によって生成される場合は、ビームスプリッタや、回転ミラー等（図示せず）を用いた光路切替手段３２（図１参照）によって各プラズマ光源１０に導入される。また、レーザー光３１が複数のレーザー装置３０によって生成される場合は、各レーザー装置３０が所定の発光シーケンスをもつように同期制御される。
【００４５】
なお、放電誘発装置として、レーザー装置３０の代わりに放電発生装置（図示せず）を用いてもよい。放電発生装置は、ギャップスイッチ（図示せず）と、このギャップスイッチに接続するパルス電源（図示せず）とを備える。ギャップスイッチは、中心電極１２或いは外部電極１３と電圧印加装置４０との間に挿入され、パルス電源からのトリガー電圧を受けることでオンになる。ギャップスイッチがオンになると、中心電極１２と外部電極１３の間に電圧印加装置４０の高電圧が瞬間的に印加され、初期放電２ａが発生する。なお、放電発生装置は周知のものでよく、例えば特開２０１３−８９６３４号公報に示された回路が適用できる。この場合、初期放電２ａの発生に伴ってプラズマ媒質６が放出されるように、媒質保持部１４は初期放電２ａの発生箇所或いはその近傍に設置される。例えば、媒質保持部１４は中心電極１２の側面１２ｂ或いは外部電極１３の側面に設置される。
【００４６】
本実施形態のプラズマ光源における極端紫外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１１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１１に、電圧印加装置４０によって同極性又は逆極性の放電電圧が印加される。
【００４７】
各同軸状電極１１に放電電圧が印加された状態で、レーザー光３１が各媒質保持部１４に照射される。各同軸状電極１１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。
【００４８】
一方、レーザー光３１の照射時には、既に電圧印加装置４０による放電電圧が、各同軸状電極１１の中心電極１２と外部電極１３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１２と各外部電極１３間の初期放電２ａが誘発される。
【００４９】
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１２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、電磁力によって同軸状電極１１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。
【００５０】
面状放電２ｂが同軸状電極１１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２ｂの間に挟まれていた先端部１２ａ周辺のプラズマ媒質６は高密度、高温になる。
【００５１】
さらに、この現象は対称面１を挟んだ各同軸状電極１１で進行するため、プラズマ媒質６は、一方の同軸状電極１１から他方の同軸状電極１１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１１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、プラズマ媒質６を成分とする単一のプラズマ３が形成される。
【００５２】
面状放電２ｂ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２ｂ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からは極端紫外光８を含む光が放射される。このとき、極端紫外光８はプラズマ３から全方位に放出される。この状態において、電圧印加装置４０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、極端紫外光８を含む光を長時間に亘って発生させることができる。
【００５３】
本実施形態では、各プラズマ光源１０がプラズマ３を発生し、各プラズマ３から放出された極端紫外光８が光軸２３に沿って進行する。複数のプラズマ光源１０は１本の光軸２３を共有する一方で、極端紫外光８の発光に関しては互いに独立に動作する。従って、プラズマ光源システムにおける単位時間当たりの発光出力（発光強度）は、プラズマ光源１０の数に応じて増加する。つまり、上述の発光出力を向上させることができる。
【００５４】
また、本実施形態では、極端紫外光８の発光出力をプラズマ光源１０の数で補っている。従って、生成された１個のプラズマに投入される電気エネルギーの量を過剰に増やす必要が無い。これにより、過剰な電流による同軸状電極１１の熱損傷を防止でき、プラズマ光源１０の寿命（稼働時間）の短縮化を抑制できる。
【００５５】
また、上述の通り、複数のプラズマ光源１０はプラズマの生成に関して互いに独立に動作している。従って、各プラズマ光源１０におけるプラズマの発生環境と成長を独立に確保することができ、発光の再現性（安定性）を維持することができる。さらに、極端紫外光８をプラズマ光源１０の群の下流側に導く光学的手段は光学素子２０だけである。従って、簡便な構成で発光出力の向上が図れると共に、部品コストの上昇を抑制することができる。
【００５６】
次に本実施形態の変形例について説明する。
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の実施形態に係るプラズマ光源の変形例を示す図である。これらの図に示すように、各プラズマ光源１０において対を成す中心電極１２の間隔Ｇは、そのプラズマ光源１０における極端紫外光８の発光点４が光学素子２０の焦点２１から離れるほど大きくなっていてもよい。また、発光点４は、放出領域９のうち、焦点２１から光学素子２０側の範囲に配列していてもよい。
【００５７】
中心軸Ｚに沿ったプラズマ３の寸法（長さ）Ｄは、中心軸Ｚに沿った中心電極１２の間隔Ｇに応じて変化する。具体的には、中心電極１２の間隔Ｇを増減させることで、プラズマ３の全体の寸法（外形）も増減させることができる。これにより、各プラズマ３において、集光立体角Ｓが形成する円錐の錐面に沿った成分を持つ極端紫外光８が増加し、集光立体角Ｓを規定する光学素子２０の反射面に入射する極端紫外光８が増加する。つまり、光学素子２０が反射可能な極端紫外光８の割合が増加する。これにより、各プラズマ光源１０に対する極端紫外光８の集光率を向上させることができる。なお、中心電極１２の間隔Ｇに応じて、電圧印加装置４０によって投入される電気エネルギー（例えば放電電圧）を増減させてもよい。
【００５８】
なお、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】
【００５９】
１…対称面、２ａ…初期放電、２ｂ…面状放電、３…プラズマ、４…発光点、５…真空槽、６…プラズマ媒質、８…極端紫外光、９…放出領域、１０…プラズマ光源、１１…同軸状電極、１２…中心電極、１２ａ…先端部、１２ｂ…側面、１３…外部電極、１４…媒質保持部、２０…光学素子、２１…焦点、２２…集光点、２３…光軸、３０…レーザー装置、３１…レーザー光、３２…光路切替手段、４０…電圧印加装置、４１…高圧電源、４２…エネルギー蓄積回路、４３…放電電流阻止回路、Ｚ…中心軸（基準軸線）、Ｓ…集光立体角、Ｇ…間隔
【図１】
2019020615.tif 000003
【図２】
2019020615.tif 000004
【図３】
2019020615.tif 000005
【図４】
2019020615.tif 000006
【図５】
2019020615.tif 000007