(57)【要約】  ＥＵＶ光の発生効率のさらなる向上を図りうる光源装置および方法を提供する。【解決手段】本発明のＥＵＶ光源装置によれば、空洞共振器１をその内部空間を経て貫通するように延在している非磁性絶縁体からなる中空体２の内部空間に希ガスが供給される。中空体２の下端部と第２チャンバＣ２の内部空間との間に介在する第１チャンバＣ１の内部空間が真空吸引される。第１チャンバＣ１および第２チャンバＣ２の間の隔壁Ｃ２０の少なくとも一部がＥＵＶ光透過材料からなる透過窓Ｍにより構成されている。空洞共振器１の内部空間に電磁波が供給されて定在波が形成され、中空体２の内部空間に存在する希ガスに当該定在波のエネルギーが吸収される。これによりプラズマが発生し、当該プラズマから発せられるＥＵＶ光が中空体２の下端部および透過窓Ｍを通じて第２チャンバＣ２の内部空間に放射される。
2016043318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞共振器と、
前記空洞共振器をその内部空間を経て貫通するように延在している筒状の非磁性絶縁体からなる中空体と、
前記空洞共振器の内部空間に電磁波を供給するように構成されている電磁波供給装置と、
前記中空体の一端部から内部空間に希ガスを供給するように構成されている希ガス供給装置と、を備え、
前記空洞共振器が電磁波供給装置により供給された電磁波により内部空間に定在波が形成されるように構成され、
前記中空体の内部空間に存在する希ガスに前記定在波のエネルギーを吸収させることによりプラズマを発生させ、当該プラズマから発せられるＥＵＶ光が前記中空体の他端部を通じてチャンバの内部空間に放射されるように構成されているＥＵＶ光源装置であって、
前記中空体の他端部と前記チャンバとの間に介在し、前記チャンバの内部空間との間の隔壁の少なくとも一部がＥＵＶ光透過材料からなる透過窓により構成されている中間チャンバと、
前記中間チャンバの内部空間を真空吸引するように構成されている真空吸引装置と、をさらに備えていることを特徴とするＥＵＶ光源装置。
【請求項２】
請求項１記載のＥＵＶ光源装置において、
前記チャンバの内部空間を真空吸引するように構成されている他の真空吸引装置をさらに備えていることを特徴とするＥＵＶ光源装置。
【請求項３】
請求項１記載のＥＵＶ光源装置において、
前記中間チャンバの内部空間に存在する希ガスによるＥＵＶ光の透過率が０．７０以上になるように、前記希ガス供給装置および前記真空吸引装置のそれぞれの動作が制御されるように構成されていることを特徴とするＥＵＶ光源装置。
【請求項４】
請求項１記載のＥＵＶ光源装置において、
前記中空体の他端部が、少なくとも前記空洞共振器の内部空間と前記中間チャンバの内部空間との間の隔壁において、径方向外側に向かって徐々に拡径する拡径部を有することを特徴とするＥＵＶ光源装置。
【請求項５】
請求項１記載のＥＵＶ光源装置において、
前記中間チャンバおよび前記チャンバの隔壁における前記透過窓の位置、形状およびサイズが、前記中空体の他端部におけるＥＵＶ光の放射立体角が前記チャンバの内部空間またはそこに配置されている光学系の最上流の構成要素まで保存されるように設計されていることを特徴とするＥＵＶ光源装置。
【請求項６】
請求項１記載のＥＵＶ光源装置において、
前記空洞共振器の内部空間と前記中間チャンバの内部空間との間の隔壁の内部に冷却媒体が流される冷却媒体経路が形成されていることを特徴とするＥＵＶ光源装置。
【請求項７】
請求項１記載のＥＵＶ光源装置において、
前記中空体の内部空間にその延在方向成分を有する磁場を形成するように構成されている磁石をさらに備えていることを特徴とするＥＵＶ光源装置。
【請求項８】
請求項７記載のＥＵＶ光源装置において、
前記磁石が、前記プラズマを構成する電子のラーモア半径が、前記中空体の延在方向に対して垂直な方向について前記中空体の内部空間のサイズよりも小さくなるような磁場を形成するように構成されていることを特徴とするＥＵＶ光源装置。
【請求項９】
請求項７記載のＥＵＶ光源装置において、
前記空洞共振器が、前記中空体の内部に当該中空体の延在方向軸線回りの回転電場が形成されるようなモードを有する定在波が前記空洞共振器の内部空間に形成されるように構成され、
前記磁石が、前記プラズマを構成する電子のラーモア周波数と前記定在波の周波数とを一致させる磁界を形成するように構成されていることを特徴とするＥＵＶ光源装置。
【請求項１０】
空洞共振器をその内部空間を経て貫通するように延在している非磁性絶縁体からなる中空体の一端部から内部空間に希ガスを供給する過程と、
前記中空体の他端部とチャンバの内部空間との間に介在し、前記チャンバの内部空間との間の隔壁の少なくとも一部がＥＵＶ光透過材料からなる透過窓により構成されている中間チャンバの内部空間を真空吸引する過程と、
前記空洞共振器の内部空間に電磁波を供給して定在波を形成し、前記中空体の内部空間に存在する希ガスに前記定在波のエネルギーを吸収させることによりプラズマを発生させ、当該プラズマから発せられるＥＵＶ光を前記中空体の他端部および前記隔壁を通じて前記チャンバの内部空間に放射させる過程と、を含んでいることを特徴とするＥＵＶ光発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハのフォトリソグラフィ等に用いられるＥＵＶ光（極端紫外光）を発生させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願発明者によりリソグラフィ等に用いられるＥＵＶ光を発生させる光源装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０７９８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ＥＵＶ光の発生効率のさらなる向上を図りうる光源装置および方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、空洞共振器と、前記空洞共振器をその内部空間を経て貫通するように延在している非磁性絶縁体からなる中空体と、前記空洞共振器の内部空間に電磁波を供給するように構成されている電磁波供給装置と、前記中空体の一端部から内部空間に希ガスを供給するように構成されている希ガス供給装置と、を備え、前記空洞共振器が電磁波供給装置により供給された電磁波により内部空間に定在波が形成されるように構成され、前記中空体の内部空間に存在する希ガスに前記定在波のエネルギーを吸収させることによりプラズマを発生させ、当該プラズマから発せられるＥＵＶ光が前記中空体の他端部を通じてチャンバの内部空間に放射されるように構成されているＥＵＶ光源装置に関する。【０００６】
本発明のＥＵＶ光源装置は、前記中空体の他端部と前記チャンバとの間に介在し、前記チャンバの内部空間との間の隔壁の少なくとも一部がＥＵＶ光透過材料からなる透過窓により構成されている中間チャンバと、前記中間チャンバの内部空間を真空吸引するように構成されている真空吸引装置と、をさらに備えていることを特徴とする。【０００７】
本発明のＥＵＶ光源装置によれば、中空体の他端部から中間チャンバの内部空間に放出された希ガス（希ガスの混合気体も含む。）が、真空吸引装置により当該中間チャンバの内部空間から排出される。このため、中空体の他端部から放出された希ガスによるＥＵＶ光の吸収の低減が図られ、ひいては中間チャンバの内部空間から隔壁を構成する透過窓を経て、チャンバの内部空間に放射されるＥＵＶ光の強度の向上が図られる。そして、チャンバ（またはその上流または下流に連通する別のチャンバ）の内部空間に配置されている光学系を経て半導体ウエハ等の対象物に対するＥＵＶ光の照射強度の向上が図られる。【０００８】
前記チャンバの内部空間を真空吸引するように構成されている他の真空吸引装置をさらに備えていることが好ましい。【０００９】
当該構成のＥＵＶ光源装置によれば、チャンバの内部空間に存在する気体等によるＥＵＶ光の吸収の低減が図られ、ひいてはチャンバの内部空間に配置されている光学系を経て半導体ウエハ等の対象物に対するＥＵＶ光の照射強度の向上が図られる。【００１０】
前記ＥＵＶ光源システムにおいて、前記中間チャンバの内部空間に存在する希ガスによるＥＵＶ光の透過率が０．７０以上になるように、前記希ガス供給装置および前記真空吸引装置のそれぞれの動作が制御されるように構成されていることが好ましい。【００１１】
前記ＥＵＶ光源システムにおいて、前記中間チャンバの内部空間に存在する希ガスによるＥＵＶ光の透過率が０．７０以上になるように、前記希ガス供給装置および前記真空吸引装置のそれぞれの動作が制御されるように構成されていることが好ましい。【００１２】
当該構成のＥＵＶ光源装置によれば、中空体の内部空間における希ガスの気圧（混合気体の場合には希ガスの分圧が該当する。）の制御により、当該中空体の内部空間において発生するプラズマ由来のＥＵＶ光の強度の増大が図られる。その一方、中間チャンバの内部空間から希ガスが排出されることにより、中空体の内部空間からその他端部を経て中間チャンバに放出された希ガスによるＥＵＶ光吸収の軽減が図られる。これらの結果、中間チャンバの内部空間から透過材料により構成される透過窓を経て、チャンバの内部空間に対して放射されるＥＵＶ光の強度の向上が図られる。【００１３】
前記光源装置において、前記中空体の他端部が、少なくとも前記空洞共振器の内部空間と前記中間チャンバの内部空間との間の隔壁において、径方向外側に向かって徐々に拡径する拡径部を有することが好ましい。【００１４】
当該構成のＥＵＶ光源装置によれば、中空体の内部空間において発生したプラズマにより構成されるＥＵＶ光源の放射立体角の増大、ひいては当該ＥＵＶ光源から中間チャンバの内部空間を経たチャンバの内部空間までのエタンデュ（Ｅｔｅｎｄｕｅ）の増大が図られる。【００１５】
前記光源装置において、前記透過窓の位置、形状およびサイズが、前記中空体の他端部におけるＥＵＶ光の放射立体角が前記チャンバの内部空間またはそこに配置されている光学系の最上流の構成要素まで保存されるように設計されていることが好ましい。【００１６】
当該構成のＥＵＶ光源装置によれば、中空体の内部空間において発生したプラズマ由来のＥＵＶ光の中間チャンバの内部空間およびチャンバの内部空間を区分する隔壁において透過部材以外の箇所による反射または吸収が回避されるので、チャンバの内部空間に放射されるＥＵＶ光の強度増大が図られる。【００１７】
前記光源装置において、前記空洞共振器の内部空間と前記中間空間とを画定する隔壁の内部に冷却媒体が流される冷却媒体経路が形成されていることが好ましい。【００１８】
当該構成のＥＵＶ光源装置によれば、中空体の他端部にかかる熱的負荷の軽減、中空体の熱的耐性の高低または熱的負荷の多少に応じて大小が定まる定在波のエネルギーの増大、および中空体の内部空間におけるプラズマの電子温度の維持または向上が図られる。その結果、プラズマから発生するＥＵＶ光の強度の増大が図られる。【００１９】
前記光源装置において、前記中空体の内部空間にその延在方向成分を有する磁場を形成するように構成されている磁石をさらに備えていることが好ましい。【００２０】
当該構成のＥＵＶ光源装置によれば、中空体の内部空間に形成されたプラズマを構成する電子を当該中空体の延在方向に対して垂直な平面内でラーモア運動させ、磁場の大きさによりそのラーモア半径またはラーモア周波数が制御される。その結果、中空体の内部空間におけるプラズマの電子温度の維持または向上が図られるので、このプラズマから発生するＥＵＶ光の強度の増大が図られる。【００２１】
前記光源装置において、前記磁石が、前記プラズマを構成する電子のラーモア半径が、前記中空体の延在方向に対して垂直な方向について前記中空体の内部空間のサイズよりも小さくなるような磁場を形成するように構成されていることが好ましい。【００２２】
当該構成のＥＵＶ光源装置によれば、中空体の内部空間に形成されたプラズマを構成する電子が中空体に衝突する頻度の著しい低減、ひいては中空体の熱的負荷の著しい軽減が図られる。その結果、中空体の熱的耐性に応じて定まる定在波のエネルギーの増大、および中空体の内部空間におけるプラズマの電子温度の維持または向上が図られるので、このプラズマから発生するＥＵＶ光の強度の増大が図られる。【００２３】
前記光源装置において、前記空洞共振器が、前記中空体の内部に当該中空体の延在方向軸線回りの回転電場が形成されるようなモードを有する定在波が前記空洞共振器の内部空間に形成されるように構成され、前記磁石が、前記プラズマを構成する電子のラーモア周波数と前記定在波の周波数とを一致させる磁界を形成するように構成されていることが好ましい。【００２４】
当該構成のＥＵＶ光源装置によれば、中空体の内部空間に形成されたプラズマを構成する電子の磁場に応じた離散準位間の遷移が実現されるように定在波エネルギーを当該電子に吸収させることができる。その結果、中空体の内部空間におけるプラズマの電子温度の増大が図られるので、このプラズマから発生するＥＵＶ光の強度の増大が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態としてのＥＵＶ光源装置の構成説明図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（構成）
図１に示されている本発明の一実施形態としてのＥＵＶ光源装置は、空洞共振器１と、中空体２と、電磁波供給装置１０と、希ガス供給装置２０と、一対の電磁石４１１および４１２と、一対の永久磁石４２１および４２２と、ロータリーポンプおよびターボ分子ポンプなどにより構成される第１真空吸引装置Ｖ１および第２真空吸引装置Ｖ２と、を備えている。説明の便宜上、図中右を「上」と表現し、図中左を「下」と表現する。
【００２７】
空洞共振器１の下側には第１チャンバＣ１（中間チャンバ）および第２チャンバＣ２（チャンバ）が順に連接されている。第２チャンバＣ２の内部空間には、半導体ウエハを配置するステージと、ステージ上の半導体ウエハに転写させる回路パターンが描画されたマスク（レチクル）と、ＥＵＶ光源装置からのＥＵＶ光をマスク経由で半導体ウエハに照射するための光学系が収容されている（図示略）。ＥＵＶ光源装置は、当該ステージ、マスクおよび光学系とともに、半導体リソグラフィ装置を構成する。
【００２８】
空洞共振器１の内部空間は、当該空洞共振器１の下端壁１１により構成される第１隔壁Ｃ１０によって第１チャンバＣ１の内部空間と区画されている。第１真空吸引装置Ｖ１により、第１チャンバＣ１の壁部に設けられている連通孔Ｃ１２を通じてその内部空間が真空吸引される。第１チャンバＣ１から吸引された希ガスが、希ガス供給装置２０にリサイクルされてもよい。第２真空吸引装置Ｖ２により、第２チャンバＣ２の壁部に設けられている連通孔Ｃ２２を通じてその内部空間が真空吸引される。
【００２９】
第２チャンバＣ２の内部空間は、第２隔壁Ｃ２０によって第１チャンバＣ１の内部空間と区画されている。第２隔壁Ｃ２０の少なくとも一部がＥＵＶ光透過材料からなる透過窓Ｍにより構成されている。第２隔壁Ｃ２０は、真鍮などの金属により構成されている穴明きの板材と、当該板材の穴を気密に塞ぐように取り付けられ、ＥＵＶ透過材料からなる板状の透過窓Ｍとにより構成されている。穴明き板材に対して透過窓Ｍは溶接によって取り付けられている。ただし、透過窓Ｍを構成する薄膜の面積が小さい場合、透過窓Ｍが格子状の基礎を備え、当該格子の隙間を埋めるように複数の薄膜が当該基礎に対して溶接されることにより透過窓Ｍが構成される。透過窓Ｍの位置、形状およびサイズは、中空体２の下端部におけるＥＵＶ光の放射立体角Ωが、第２チャンバＣ２の内部空間またはそこに配置されている光学系の最上流または最初の構成要素までのＥＵＶ光の放射立体角Ωが保存されるように設計されている（後述）。
【００３０】
ＥＵＶ光透過材料としてはＺｒ薄膜（たとえば厚さ１５０［ｎｍ］以下）が挙げられる。空洞共振器１の内部空間における中空体２の下端部と透過窓Ｍとの間隔ｄが２０［ｍｍ］であり、第１チャンバＣ１における希ガスの圧力Ｐが１０［Ｐａ］、２０［Ｐａ］、３０［Ｐａ］である場合、Ｚｒ薄膜によるＥＵＶ光の透過率は０．８８、０．７８、０．６９になる。空洞共振器１の内部空間における中空体２の下端部と透過窓Ｍとの間隔ｄが４０［ｍｍ］であり、第１チャンバＣ１における希ガスの圧力Ｐが１０［Ｐａ］、２０［Ｐａ］、３０［Ｐａ］である場合、Ｚｒ薄膜によるＥＵＶ光の透過率は０．７８、０．６１、０．４７になる。透過率が０．７０以上、好ましくは０．８０以上になるようにｄおよびＰが調節されることが好ましい。
【００３１】
空洞共振器１（マイクロ波キャビティ）は、無酸素銅等の導電率が高い（電気抵抗値が低い）金属により形成され、略円柱状の内部空間を有している。空洞共振器１の内側表面は、Ｑ値向上のためにメッキ処理および鏡面加工処理のうち少なくとも一方が施されていてもよい。側壁１４の適当な箇所に結合孔１４２が穿設され、そこに導波管１０２が挿通され、電磁波供給装置１０により導波管１０２を通じて空洞共振器１の内部空間に対して電磁波（たとえば周波数ｆ＝２．４５［ＧＨｚ］）マイクロ波）が供給される。空洞共振器１は、内部空間の径および高さを含めて、電磁波供給装置１０により当該内部空間に供給される電磁波の周波数ｆに応じて、ＴＭ０１０モードの定在波が形成されるように設計されている。ＴＭ０１０は、空洞共振器１の略円柱の内部空間における電場がその中心軸線付近において最大となるような共振モードである。電磁波供給装置１０（マイクロ波発振器）としては、発信周波数の安定性の観点から適当なダイオードまたはトランジスタなどを用いたソリッドステート発振器が用いられることが好ましいが、マグネトロンまたはクライストロンが用いられてもよい。
【００３２】
空洞共振器１の下端壁１１に、空洞共振器１の内部空間の軸線方向外側（下側）に向かって拡径している下側貫通孔１１２が穿設されている。下端壁１１の内部には水または空気などの冷却媒体が流される略円形状の冷却媒体経路Ｃ０が形成されている。図２に示されているように冷却媒体経路Ｃ０は導入口Ｃ０１および導出口Ｃ０２のそれぞれを通じて外部に連通している。冷却媒体は導入口Ｃ０１を通じて冷却媒体経路Ｃ０に導入され、導出口Ｃ０２を通じて冷却媒体経路Ｃ０から導出される。
【００３３】
冷却媒体経路Ｃ０が中空体２の下端部の形状に沿った環状隔壁によって下側貫通孔１１２から遮断されてもよい。この場合、中空体２が冷却媒体により直接的にではなく当該環状隔壁を介して間接的に冷却される。
【００３４】
空洞共振器１の下端壁１１は複数の部材（たとえば上下一対の略円盤状の部材）により構成され、当該複数の部材のうち少なくとも１つに凹部または溝部が形成されている。当該複数の部材が下端壁１１を構成するように組み合わせられた際に、当該凹部または溝部により画定される閉空間に下側の永久磁石４２１が収容されている。同様に、空洞共振器１の上端壁１２は複数の部材は複数の部材により構成され、当該複数の部材のうち少なくとも１つに凹部または溝部が形成されている。当該複数の部材が上端壁１２を構成するように組み合わせられた際に、当該凹部または溝部により画定される閉空間に上側の永久磁石４２２が収容されている。
【００３５】
ＥＵＶ光源装置は、空洞共振器１の内部空間に蓄えることができる定在波エネルギーＥQと関連付けられるＱ値を最大化するための調整が可能に構成されている。空洞共振器１のチューニング（Ｑ値調節）により、空洞共振器１に生じる電磁界（定在波）のエネルギーの増大または最大化が図られる。具体的には、マイクロ波が空洞共振器１に入射する手前に設置されたスタブチューナーによって空洞共振器１のＱ値が調整される。空洞共振器１の側壁に穿設された開口を通じて金属製の針状、柱状または筒状の部材を空洞共振器１の内部空間に突出させ、当該突出量が調節される方法がＱ値チューニング方法として採用されてもよい。空洞共振器１の上端壁１２が側壁１４に対して上下方向または軸線方向に動かされて空洞共振器１の内部空間の高さが調整されてもよい。
【００３６】
Ｑ値調節により、空洞共振器１の内部空間において、電磁波供給装置１０により供給された電磁波と、当該電磁波が空洞共振器１の内壁面に反射して生じた反射波とが重なり合って共振することができる。その結果、空洞共振器１の内部空間には、そこに供給された電磁波に比してＱ値に応じた分だけ振幅ひいてはエネルギーが増幅された定在波を生じさせることができる。
【００３７】
中空体２は、耐熱ガラス（石英ガラス）、セラミックスまたはサファイヤなどの非磁性絶縁体により略円筒状に形成されている。中空体２の内部空間の横断面形状として略円形のほか、略楕円形、略矩形、略六角形等の様々な形状が採用されうる。中空体２の下端側（他端側）は、空洞共振器１の内部空間の外側（下側）に向かうにつれて徐々に拡径する略円錐台側面状の第１拡径部２１と、第１拡径部２１の下端に連接され、径方向外側に張り出している略円環状の第２拡径部２２と、を有している。中空体２の延在方向軸線または中心軸線に対する第１拡径部２１の開き角度θがたとえば４５°に設計されている。第１拡径部２１および第２拡径部２２のうち少なくとも１つが省略されてもよい。
【００３８】
中空体２の下端部におけるＥＵＶ光の放射立体角Ωが第１拡径部２１の角度θに応じてΩ＝２π（１−ｃｏｓθ）と定義される。このため、中空体２の下端部（正確にはプラズマの発生領域の下端部または第１拡径部２１の上端部）におけるＥＵＶ光の放射立体角Ωが第２チャンバＣ２の内部空間まで保存されるためには、透過窓Ｍは、中心が中空体２の中心軸線上にある半径ｄｔａｎθの円をすべて包含するような形状およびサイズに設計される。「ｄ」は中空体２の下端部と透過窓Ｍとの間隔である。
【００３９】
たとえばθ＝４５°であり、ｄ＝２０［ｍｍ］である場合、ＥＵＶ透過材料は半径２０［ｍｍ］の円形状に設計される。この場合、ＥＵＶ光の立体放射角Ωは１．８４［ｓｒ］となる。中空体２の内部空間の軸線方向に垂直な断面の面積Ｓを用いてＥＵＶ光源のエタンデュＥはΩ×Ｓと定義される。このため、θが４５°であり、かつ、円筒状の中空体２の内径が１［ｍｍ］である場合、Ｅ＝π×０．５2［ｍｍ2］×１．８４［ｓｒ］＝１．４４［ｍｍ2・ｓｒ］と計算される。
【００４０】
なお、筒状部２の下端部から第２チャンバＣ２の内部空間に配置されている光学系の最上流の構成要素を臨む立体角が２π（１−ｃｏｓθ）とは異なる場合、当該構成要素の位置および当該立体角に応じて、第２隔壁Ｃ２０における透過窓Ｍの位置、形状および寸法が調節されてもよい。必要に応じてθが変更されてもよい。
【００４１】
中空体２は空洞共振器１の内部空間の中心軸線に沿って延在するように配置されている。空洞共振器１の上側貫通孔１２２に（必要に応じて摺動可能に）嵌め込まれ、その上端部（一端部）が希ガス供給装置２０に対して接続されている。空洞共振器１の内部空間の気密性が確保されるように、上側貫通孔１２２にシールリング（Ｏ−リング）が設けられ、中空体２がこのシールリングに対して全周にわたり密接していてもよい。
【００４２】
中空体２の下端部は空洞共振器１の下側貫通孔１１２に嵌め込まれている。第１拡径部２１の上端部において、下側貫通孔１１２の上側段差箇所に配置されているシールリング２１２（Ｏ−リング）に対して全周にわたり密接している。これにより、冷却媒体経路Ｃ０と空洞共振器１の内部空間とが遮断されている。第２拡径部２２の下側において、下側貫通孔１１２の下側段差箇所に配置されているシールリング２２２（Ｏ−リング）に対して全周にわたり密接している。これにより、冷却媒体経路Ｃ０と第１チャンバＣ１の内部空間とが遮断されている。
【００４３】
一対の電磁石４１１および４１２は、空洞共振器１の下部および上部のそれぞれを略円筒状に囲むように配置されている。一対の永久磁石４２１および４２２は、空洞共振器１の下部および上部のそれぞれに配置されている。
【００４４】
電磁石４１１および４１２ならびに永久磁石４２１および４２２により中空体２の内部に形成される磁界の方向は、当該中空体２の延在方向に対して平行である。磁界の強さは、中空体２の内部に存在する電子のラーモア半径が、当該中空体２の内径よりも小さくなるように、電磁石４１１および４１２を構成するコイルに流される電流が調節される。たとえば中空体２におけるプラズマの電子温度が２０［ｅＶ］であり、かつ、磁束密度Ｂが０．１［Ｔ］に調節されている場合、ラーモア半径ｒは１．５１×１０-5［ｍ］となって中空体２の内径１〜３×１０-3［ｍ］よりも著しく小さいことがわかる。電子のラーモア半径ｒは、中空体２の内径（磁界方向に対して垂直な方向のサイズ）よりも１／１０以下程度であって、電子と中空体２との衝突による電子温度の低下を防止する観点から十分に小さい。ここでは、プラズマを構成する電子の有効質量が自由電子の有効質量に等しいと仮定している。
【００４５】
プラズマを構成する陽イオンの質量は、電子の質量と比較して著しく大きいので、当該磁場によって旋回運動速度成分は無視されうる。なお、電磁石４１１および４１２ならびに永久磁石４２１および４２２のうち一部が省略されてもよい。
【００４６】
（機能）
前記構成のＥＵＶ光源装置を用いたＥＵＶ光発生方法について説明する。
【００４７】
希ガス供給装置２０から供給経路を介して中空体２の内部空間に対してＸｅガスまたはＮｅガスなどの希ガスが供給される。希ガスの供給気圧は、たとえば手動または電動式の流量調節弁を用いて１０〜４０［Ｐａ］、好ましくは１０〜３０［Ｐａ］、より好ましくは１５〜２５［Ｐａ］の範囲に含まれるように制御される。冷却媒体経路Ｃ０に対して冷却媒体が流される（図２参照）。
【００４８】
空洞共振器１の内部空間に対して電磁波供給装置１０からマイクロ波が連続的または断続的に供給されることにより、空洞共振器１の内部空間にＴＭ０１０モードの定在波（電磁界）が連続的または断続的に生成される。これにより、ＥＵＶ光を放射可能な範囲（たとえば２０〜５０［ｅＶ］）に含まれる電子温度を有するプラズマを発生させるために必要なエネルギーを、定在波から空洞共振器１の内部空間に延在する中空体２に存在する希ガスに吸収させることができる。
【００４９】
（作用効果）
本発明の一実施形態としてのＥＵＶ光源装置によれば、中空体２の下端部から第１チャンバＣ１の内部空間に放出された希ガスが、第１真空吸引装置Ｖ１により当該第１チャンバＣ１の内部空間から排出される。この際、希ガスの供給気圧の制御によりプラズマ由来のＥＵＶ光の強度の増大が図られる一方、希ガスの供給気圧の上昇に伴って中空体２の下端部から放出された多量の希ガスによるＥＵＶ光吸収の軽減を図るように中間チャンバＣ１の内部空間から希ガスが排出される。
【００５０】
このため、中空体２の下端部から放出された希ガスによるＥＵＶ光の吸収の低減が図られ、ひいては第１チャンバＣ１の内部空間から透過材料により構成される隔壁を経て、第２チャンバＣ２の内部空間に放射されるＥＵＶ光の強度の向上が図られる。
【００５１】
第２真空吸引装置Ｖ２により第２チャンバＣ２の内部空間から気体が排出されるので、チャンバの内部空間に存在する気体等によるＥＵＶ光の吸収の低減が図られる。よって、第２チャンバＣ２の内部空間に配置されている光学系を経て半導体ウエハ等の対象物に対するＥＵＶ光の照射強度の向上が図られる。
【００５２】
冷却媒体経路Ｃ０を流れる冷却媒体により中空体２の下端部にかかる熱的負荷の軽減、中空体２の熱的耐性の高低または熱的負荷の多少に応じて大小が定まる定在波のエネルギーの増大、および中空体２の内部空間におけるプラズマの電子温度の維持または向上が図られる。
【００５３】
磁石（電磁石４１１および４１２ならび永久磁石４２１および４２２）にが、プラズマを構成する電子のラーモア半径が、中空体２の内径よりも小さくなるような磁場を形成する。中空体２の内部空間に形成されたプラズマを構成する電子が中空体に衝突する頻度の著しい低減、ひいては中空体の熱的負荷の著しい軽減が図られる。その結果、中空体２の熱的耐性に応じて定まる定在波のエネルギーの増大、および中空体２の内部空間におけるプラズマの電子温度の維持または向上が図られるので、このプラズマから発生するＥＵＶ光の強度の増大が図られる。
【００５４】
（本発明の他の実施形態）
前記実施形態において、電磁波の最低次の共振モード（ＴＭ０１０モード）に合わせて空洞共振器１の形状（円筒形状）および側壁１４の内径を含む寸法が設計されていた。電磁波の最低次の共振モードとして他のモードが採用され、当該採用モードに合わせて角筒状の空洞共振器等、空洞共振器の形状および寸法が様々な形態で設計されてもよい。たとえば、空洞共振器１の内壁（たとえば上端壁１２の中央部）にリッジが設けられてもよい。導波管１０２が挿通される結合孔１４２の位置および個数が変更されてもよい。
【００５５】
空洞共振器１に形成される定在波のモードとして、中空体２の内部に当該中空体２の延在方向軸線回りの回転電場が形成されるようなＴＥ１１ｓモード（ｓ＝１，２‥）等のモードが採用されることが好ましい。当該モードによれば、中空体２の内部空間において比較的強い電場が形成される。
【００５６】
中空体２は空洞共振器１の中心軸線に沿って延在しており、当該中空体２の内部に発生したプラズマを構成する電子が当該中心軸線と略平行の軸線回りにラーモア運動する。このことに鑑みて、プラズマを構成する電子のラーモア周波数（サイクロトロン周波数）と、マイクロ波の周波数とを一致させることにより、当該電子をマイクロ波と共鳴させて加熱させるような磁界が形成されるように、磁石４１１、４１２、４２１および４２２が構成される。
【００５７】
マイクロ波周波数が２．４５［ＧＨｚ］である場合、磁束密度Ｂが０．０８７５［Ｔ］に調節される。磁束密度が０．０８５０［Ｔ］である一対の永久磁石４２１および４２２が用いられる場合、０．０１［Ｔ］程度の磁束密度を形成可能な一対の電磁石４１１および４１２の電流値が調節されることにより、電子のラーモア周波数と、マイクロ波の周波数とを一致させることが可能となる。前記のように磁束密度Ｂが０．１［Ｔ］に調節されている場合、ラーモア半径ｒは１．５１×１０-5［ｍ］となって中空体２の内径１〜３×１０-3［ｍ］よりも著しく小さく調節される。
【００５８】
これにより、中空体２の内部空間に形成されたプラズマを構成する電子の磁場に応じた離散準位間の遷移が実現されるように定在波エネルギーを当該電子に吸収させることができる。その結果、中空体２の内部空間におけるプラズマの電子温度の増大が図られるので、このプラズマから発生するＥＵＶ光の強度の増大が図られる。
【符号の説明】
【００５９】
１‥空洞共振器、２‥中空体、１０‥電磁波供給装置、２０‥希ガス供給装置、４１１，４１２‥電磁石、４２１，４２２‥永久磁石、Ｃ１‥第１チャンバ（中間チャンバ）、Ｃ２‥第２チャンバ（チャンバ）、Ｖ１‥第１真空吸引装置、Ｖ２‥第２真空吸引装置。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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