(57)【要約】【課題】エネルギービームを照射して原料を気化し、電極放電により高温プラズマを生成するＥＵＶ光源装置において、エネルギービームが電極に照射されることにより発生する電極のアブレーションを抑制すること。【解決手段】プラズマ原料２ａが原料供給手段２によって、放電領域（放電電極１ａ，１ｂ間）の近傍（放電領域を除く空間であって、レーザビーム５により気化された原料が放電領域に到達できる空間）に滴下され、レーザビーム５が高温プラズマ原料２ａに対して照射される。レーザビーム５の照射により気化した高温プラズマ原料２ｂは放電領域の方向に広がる。この時点で一対の放電電極１ａ，１ｂに電力が印加されると、気化した高温プラズマ原料２ｂは加熱・励起されて高温プラズマ４となり、ＥＵＶ光を放射する。当該ＥＵＶ光放射は、ＥＵＶ集光鏡３により集光され不図示の露光装置に送られる。【選択図】          図１
2008053696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、
この容器内に極端紫外光を放射させるための、液体または固体の原料を供給する原料供給手段と、
エネルギービームを上記原料に照射して当該原料を気化するエネルギービーム照射手段と、
気化された上記原料を放電により上記容器内で加熱励起し高温プラズマを発生させるための、所定距離だけ離間した一対の放電電極と、
放電電極にパルス電力を供給するパルス電力供給手段と、
上記一対の放電電極による放電の放電領域内で生成された上記高温プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光光学手段と、
上記集光される極端紫外光を取り出す極端紫外光取出部とを有する極端紫外光光源装置において、
上記エネルギービーム照射手段は、上記放電領域を除く空間であって、上記気化された原料が放電領域に到達できる空間内に供給された原料に対して、エネルギービームを照射する
ことを特徴とする極端紫外光光源装置。
【請求項２】
上記原料供給手段は、上記原料を、上記放電領域と上記集光光学手段との間の空間に供給し、
上記エネルギービーム照射手段は、エネルギービームの照射位置を、上記原料表面における当該原料が上記放電領域を臨む領域内に設定している
ことを特徴とする請求項１に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項３】
上記原料供給手段は、上記原料を、上記集光光学手段の光軸に垂直で、かつ、上記放電領域の中心を含む平面内に供給し、
上記エネルギービーム照射手段は、エネルギービームの照射位置を、上記原料表面における当該原料が上記放電領域を臨む領域内に設定している
ことを特徴とする請求項１に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項４】
上記放電領域に対して、上記一対の放電電極間で発生する放電方向と略平行に磁場を印加する磁場印加手段を更に設けた
ことを特徴とする請求項１，２もしくは３に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項５】
上記原料供給手段による原料供給は、上記原料をドロップレット状にして重力方向に滴下することより行われる
ことを特徴とする請求項１，２，３もしくは４に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項６】
上記エネルギービームがレーザビームである
ことを特徴とする請求項１，２，３もしくは４に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項７】
上記一対の放電電極は、電極表面における放電発生位置が変化するように駆動されている
ことを特徴とする請求項１，２，３もしくは４に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項８】
上記一対の放電電極は円盤状の電極であり、上記放電電極の駆動は、回転駆動である
ことを特徴とする請求項７に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項９】
上記円盤状である一対の放電電極は、両電極の周縁部のエッジ部分が、所定距離だけ離間して互いに向かい合うように配置されている
ことを特徴とする請求項８に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項１０】
上記パルス電力供給手段は、少なくとも７ｋＨｚの周波数で、少なくとも１０Ｊ／ｐｕｌｓｅのパルス電力を供給可能なように構成されている
ことを特徴とする請求項１，２もしくは３に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項１１】
上記パルス電力供給手段は、少なくとも１０ｋＨｚの周波数で、少なくとも４Ｊ／ｐｕｌｓｅのパルス電力を供給可能なように構成されている
ことを特徴とする請求項１，２もしくは３に記載の極端紫外光光源装置。
【請求項１２】
容器内に供給される極端紫外光を放射させるための液体または固体の原料にエネルギービームを照射して気化し、
気化された上記原料を放電により加熱励起して高温プラズマを生成して極端紫外光を発生させる極端紫外光発生方法において、
エネルギービームは、上記放電領域を除く空間であって、上記気化された原料が放電領域に到達できる空間内に供給された原料に対して照射される
ことを特徴とする極端紫外光発生方法。
【請求項１３】
上記原料は、上記放電領域と上記集光光学手段との間の空間に供給され、
上記エネルギービームは、上記原料表面における当該原料が上記放電領域を臨む領域内に照射される
ことを特徴とする請求項１２に記載の極端紫外光発生方法。
【請求項１４】
上記原料は、上記集光光学手段の光軸に垂直で、かつ、上記放電領域の中心を含む平面内の空間に供給され、
上記エネルギービームは、上記原料表面における当該原料が上記放電領域を臨む領域内に照射される
ことを特徴とする請求項１３に記載の極端紫外光発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電により生成したプラズマより極端紫外光を発生させる極端紫外光光源装置および極端紫外光発生方法に関し、特に、放電電極近傍に供給された極端紫外光発生用高温プラズマ原料にエネルギービームを照射して気化して、気化後の高温プラズマ原料から放電により生成したプラズマより極端紫外光を発生させる極端紫外光光源装置および極端紫外光発生方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、その製造用の投影露光装置においては解像力の向上が要請されている。その要請に応えるため、露光用光源の短波長化が進められ、エキシマレーザ装置に続く次世代の半導体露光用光源として、波長１３−１４ｎｍ、特に波長１３．５ｎｍの極端紫外光（以下、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）光ともいう）光を放出する極端紫外光光源装置（以下、ＥＵＶ光源装置ともいう）が開発されている。
【０００３】
ＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ光を発生させる方法はいくつか知られているが、そのうちの一つにＥＵＶ放射種の加熱励起により高温プラズマを発生させ、このプラズマから放射されるＥＵＶ光を取り出す方法がある。
このような方法を採用するＥＵＶ光源装置は、高温プラズマの生成方式により、ＬＰＰ（Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：レーザ生成プラズマ）方式ＥＵＶ光源装置とＤＰＰ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：放電生成プラズマ）方式ＥＵＶ光源装置とに大きく分けられる（例えば非特許文献１参照）。
ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、固体、液体、気体等のターゲットをパルスレーザで照射して発生する高温プラズマからのＥＵＶ放射光を利用するものである。
一方、ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、電流駆動によって生成した高温プラズマからのＥＵＶ放射光を利用するものである。
上記した両方式のＥＵＶ光源装置において、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を放出する放射種、すなわち、ＥＵＶ発生用高温プラズマ原料として、現在１０価前後のＸｅ（キセノン）イオンが知られているが、より強い放射強度を得るための高温プラズマ原料としてＬｉ（リチウム）イオンとＳｎ（錫）イオンが注目されている。例えば、Ｓｎは、高温プラズマを発生させるための入力エネルギーに対する波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光放射強度の比である変換効率がＸｅより数倍大きい。
【０００４】
近年、ＤＰＰ方式において、放電が発生する電極表面に供給された固体もしくは液体のＳｎやＬｉに対してレーザビーム等のエネルギービームを照射することにより気化し、その後、放電によって高温プラズマを生成する方法が特許文献１において提案されている。  以下、図１２により、特許文献１に示されたＥＵＶ光源装置について説明する。同図は同公報Ｆｉｇ．１に示されるＥＵＶ光源装置の断面図である。
【０００５】
１１４，１１６は円盤状の電極であり、所定の圧力に調整された放電空間１１２内に配置される。電極１１４および１１６は予め定義された領域１１８において、所定間隔だけ互いに離間しており、１４６を回転軸として回転する。
１２４は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を放射する高温プラズマ用原料である。高温プラズマ原料１２４は、加熱された溶融金属（ｍｅｔａｌ  ｍｅｌｔ）であり、コンテナ１２６に収容される。溶解金属１２４の温度は、コンテナ１２６内に設けられた温度調整手段１３０により調整される。
上記電極１１４，１１６は、その一部が溶融金属１２４を収容するコンテナ１２６の中に浸されるように配置される。電極１１４，１１６の表面上に乗った液体状の溶融金属１２４は、電極１１４，１１６が回転することにより、上記領域１１８の表面に輸送される。上記領域１１８の表面に輸送された溶解金属１２４に対して（すなわち、上記領域１１８において、所定間隔だけ互いに離間した電極１１４、１１６の表面に存在する溶解金属１２４に対して）、図示を省略したレーザ源よりレーザビーム１２０が照射される。レーザビーム１２０が照射された溶解金属１２４は気化する。
【０００６】
溶解金属１２４がレーザビーム１２０の照射により気化された状態で、電極１１４，１１６に、パルス電力が印加されることにより、領域１１８においてパルス放電が開始し、プラズマ１２２が形成される。放電時に流れる大電流によりプラズマ１２２が加熱励起され高温化すると、この高温プラズマからＥＵＶ放射が発生する。ＥＵＶ放射は、デブリトラップ１３８を介して図面上側に取り出される。
１４８はパルス電力発生器であり、コンテナ１２６に収容された溶融金属１２４と電気的に接続されている。溶融金属１２４は導電性であるので、パルス電力発生器１４８より、溶融金属１２４を介して、一部が溶融金属１２４に浸漬している電極１１４，１１６に電気エネルギーが供給される。
【０００７】
本方式によれば、常温では固体であるＳｎやＬｉを放電が発生する放電領域（電極間の放電が発生する空間）の近傍で気化させることが容易になる。すなわち、放電領域に効率よく気化したＳｎやＬｉを供給できるので、放電後、効果的に波長１３．５ｎｍのＥＵＶ放射を取り出すことが可能となる。
また、特許文献１に記載されたＥＵＶ光源装置においては、電極を回転させているので、次のような利点がある。
(i) 常に新しいＥＵＶ発生種の高温プラズマ原料である固体または液体状の高温プラズマ原料を放電領域に供給することができる。
(ii)電極表面における、レーザビームが照射される位置、高温プラズマが発生する位置（放電部の位置）が常に変化するので、電極の熱負荷が低減し消耗を防ぐことができる。
【非特許文献１】「リソグラフィ用ＥＵＶ（極端紫外）光源研究の現状と将来展望」Ｊ．Ｐｌａｓｍａ  Ｆｕｓｉｏｎ  Ｒｅｓ．Ｖｏｌ．７９．Ｎｏ．３，Ｐ２１９−２６０，２００３年３月
【特許文献１】国際公開第２００５／０２５２８０  Ａ２号パンフレット
【特許文献２】特開２００４−２１４６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に示されたような装置の構成では、次のような問題がある。  すなわち、上記ＥＵＶ光源装置によれば、ＥＵＶ放射を発生させる度、電極の表面はレーザビームに照射される。一方、リソグラフィ等の露光用光源としてＥＵＶ光源装置を使用する際、ＥＵＶ放射は数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚの繰り返しで発生する。また、ＥＵＶ光源装置は、終日、稼動している場合が多い。従って、電極は、レーザアブレーションにより磨耗が発生し易い。
【０００９】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、放電領域に供給された、液体もしくは固体状の高温プラズマ原料に、レーザビーム等のエネルギービームを照射して当該原料を気化し、その後、電極放電により、高温プラズマを生成してＥＵＶ放射を取り出すＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置において、エネルギービームが電極に照射されることにより発生する電極のアブレーションを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のＥＵＶ光源装置は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を放出する放射種、すなわち、高温プラズマ用原料である固体もしくは液体のＳｎやＬｉ等に対して、レーザビーム等のエネルギービームを照射することにより気化し、その後、放電によって高温プラズマを生成する方法が採用されたＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置において、高温プラズマ原料を放電用電極表面に供給するのではなく、放電領域の近傍、すなわち、放電領域を除く空間であって、レーザビームにより気化された原料が放電領域に到達できる空間に供給する。そして、この空間内にある原料に対して、レーザビームを照射し気化させる。その際、エネルギービームの照射位置を、上記原料表面における当該原料が上記放電領域を臨む領域内に設定するのが望ましい。
【００１１】
以下、図１に示す説明図を用いて説明する。
図１は、本発明のＥＵＶ光源装置を説明するための概略構成図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は正面図である。すなわち、図１（ｂ）は、図１（ａ）を矢印方向から見た図である。
高温プラズマ用原料は、電極の表面ではなく、放電領域（電極間）近傍の空間、すなわち、放電領域を除く空間であって、レーザビームにより気化された原料が放電領域に到達できる空間（以下この空間を放電領域近傍という）に供給される。図１に示す例では、高温プラズマ原料２ａは、原料供給手段２によって、重力方向（図１（ａ）では紙面に垂直な方向、図１（ｂ）では上下方向）に供給（滴下）される。
レーザビーム５等のエネルギービーム（以下、レーザビームを例に取る）は、滴下された高温プラズマ原料２ａに対して照射される。照射位置は、滴下された高温プラズマ原料２ａが放電領域近傍に到達した位置である。
【００１２】
図１に示す例では、板状の一対の電極１ａ，１ｂが所定間隔離間して配置される。放電領域は一対の電極１ａ，１ｂの離間空間内に位置する。高温プラズマ原料２ａは、原料供給手段２によって、一対の電極１ａ，１ｂと極端紫外光集光鏡３（以下、ＥＵＶ集光鏡３ともいう）との間の空間であり、かつ、放電領域近傍に対して重力方向に供給される。
高温プラズマ原料２ａが、放電領域近傍に到達した際、レーザビーム５が高温プラズマ原料２ａに対して照射される。レーザビーム５の照射により気化した高温プラズマ原料２ｂは、レーザビーム５が入射する高温プラズマ原料２ａの表面の法線方向を中心にして広がる。そのため、レーザビーム５を、原料供給手段２により供給される高温プラズマ原料表面の放電領域に面する側に対して照射すると、気化した高温プラズマ原料２ｂは、放電領域の方向に広がる。この時点で不図示の電力供給手段から一対の電極１ａ，１ｂに電力が印加されていると、放電領域内で放電が発生し、放電領域内に電流が流れる。
気化した高温プラズマ原料２ｂは、当該電流による加熱により励起されて高温プラズマ４となり、ＥＵＶ光を放射する。当該ＥＵＶ光放射は、ＥＵＶ集光鏡３により集光され、不図示の露光装置に送られる。
【００１３】
上記したように、本発明のＥＵＶ光源装置は、高温プラズマ原料を放電用電極の表面に供給するのではなく、放電領域の近傍に供給して、レーザビームを当該原料に対して照射する。
そのため、レーザビームが直接電極に照射されることがないので、電極において、レーザアブレーションによる磨耗が発生しないという効果を奏することが可能となる。
ここで、上記したＥＵＶ集光鏡３は、光軸が一方向となるように集光方向を設定する斜入射光学系を構成する場合が多い。このような斜入射光学系を構成するには、一般に、複数枚の薄い凹面ミラーを入れ子状に高精度に配置した構造のＥＵＶ集光鏡が用いられる。このような構造のＥＵＶ集光鏡は光軸に略一致した支柱および当該支柱から放射状に伸びる支持体により、上記した複数枚の薄い凹面ミラーが支持される。
図１においては、レーザビーム５をＥＵＶ集光鏡３で規定される光軸方向から導入して高温プラズマ原料２ａを照射する。そのため、レーザビーム５の照射位置と高温プラズマ原料位置との同期にずれが生じたりすると、レーザビーム５はＥＵＶ集光鏡３に照射されてしまい、場合によっては、ＥＵＶ集光鏡３にダメージを与える可能性もある。
【００１４】
このように、レーザビーム５の誤照射時にレーザビーム５がＥＵＶ集光鏡３に到達しないようにする必要がある場合は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、レーザビーム５の進行方向を、ＥＵＶ集光鏡に到達しない方向に調整してもよい。
図２（ａ）はレーザビーム５を、電極１ａ，１ｂ側から集光鏡３方向に向けて、集光鏡３の光軸に対して斜め方向に照射する場合を示し、図２（ｂ）はレーザビーム５を、集光鏡３側から電極方向に向けて集光鏡３の光軸に対して斜め方向から照射する場合を示している。
【００１５】
ここで、図２（ｂ）のようにレーザビーム５を照射すると次のように問題が生じる。
前述したように、レーザビームの照射により気化した高温プラズマ原料は、レーザビームが入射する高温プラズマ原料表面の法線方向を中心にして広がる。
よって、レーザビームを高温プラズマ原料表面の放電領域に面する側に対して照射すると、気化後の高温プラズマ原料は、放電領域の方向に広がる。
そして、レーザビームの照射により放電領域に供給された気化後の高温プラズマ原料のうち、放電による高温プラズマ形成に寄与しなかったものの一部、あるいは、プラズマ形成の結果分解生成する原子状ガスのクラスタの一部は、デブリとしてＥＵＶ光源装置内の低温部と接触し、堆積する。
例えば、高温プラズマ原料がＳｎの場合、高温プラズマ形成に寄与しなかったものの一部、あるいは、プラズマ形成の結果分解生成する原子状ガスのＳｎ、Ｓｎx といった金属クラスタの一部は、デブリとしてＥＵＶ光源装置内の低温部と接触しスズ鏡を作る。
【００１６】
すなわち、図２（ｂ）に示すように、高温プラズマ原料２ａが、一対の電極１ａ，１ｂに対して、ＥＵＶ集光鏡３の反対側の空間に供給される場合には、レーザビームをＥＵＶ集光鏡３側から高温プラズマ原料に対して照射し、気化後の高温プラズマ原料２ｂが放電領域に供給されるようにする。
この場合、レーザビーム５の照射により気化した高温プラズマ原料２ｂは、図２（ｂ）に示すように放電領域およびＥＵＶ集光鏡３の方向に広がり、高温プラズマ原料へのレーザビームの照射、および、電極間で発生する放電により、ＥＵＶ集光鏡３に対してデブリが放出される。
デブリがＥＵＶ集光鏡３に堆積した場合、ＥＵＶ集光鏡３の１３．５ｎｍに対する反射率が低下し、ＥＵＶ光源装置の装置性能が劣化してしまう。
【００１７】
そこで、図１および図２（ａ）に示すように、高温プラズマ原料２ａを一対の電極１ａ，１ｂとＥＵＶ集光鏡３との間の空間であり、かつ、放電領域近傍の空間に対して供給することが好ましい。
このように供給された高温プラズマ原料２ａに対し、レーザビーム５を上記のように高温プラズマ原料表面の放電領域に面する側に対して照射すると、気化後の高温プラズマ原料２ｂは放電領域の方向に広がるが、ＥＵＶ集光鏡３の方向に広がらない。
すなわち、上記したように高温プラズマ原料の供給、および、レーザビームの照射位置を設定することとにより、デブリがＥＵＶ集光鏡３に進行するのを抑制することが可能となる。
【００１８】
ここで、所定距離だけ離間する一対の電極１ａ，１ｂが、図３に示すように柱状である場合を考える。ここで、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は正面図である。すなわち、図３（ｂ）は、図３（ａ）を矢印方向から見た図である。
この場合は、高温プラズマ原料２ａを、ＥＵＶ集光鏡３の光軸に対して垂直で、かつ放電領域の中心を含む平面上の空間に供給し、この高温プラズマ原料２ａに対して、レーザビーム５を上記光軸と垂直な方向であって、放電領域側から照射するようにしても、気化後の高温プラズマ原料２ｂは、ＥＵＶ集光鏡３の方向には広がらず、図３に示すように放電領域側に供給される。
よって、高温プラズマ原料へのレーザビームの照射、および、電極間で発生する放電により、ＥＵＶ集光鏡に対してデブリが殆ど放出されない。
なお、当然ながら、柱状の電極を使用した場合でも、図１および図２（ａ）に示すように、高温プラズマ原料を、原料供給手段によって、一対の電極とＥＵＶ集光鏡との間の空間であり、かつ、放電領域近傍の空間に対して供給してもよい。
【００１９】
以上に基づき、本発明においては、次のように前記課題を解決する。
（１）容器と、この容器内に極端紫外光を放射させるための、液体または固体の原料を供給する原料供給手段と、エネルギービームを上記原料に照射して当該原料を気化するエネルギービーム照射手段と、気化された上記原料を放電により上記容器内で加熱励起し高温プラズマを発生させるための、所定距離だけ離間した一対の放電電極と、放電電極にパルス電力を供給するパルス電力供給手段と、上記一対の放電電極による放電の放電領域内で生成された上記高温プラズマから放射される極端紫外光を集光する集光光学手段と、上記集光される極端紫外光を取り出す極端紫外光取出部とを有する極端紫外光光源装置において、上記エネルギービーム照射手段が、上記放電領域を除く空間であって、上記気化された原料が放電領域に到達できる空間内に供給された原料に対して、エネルギービームを照射する。
（２）上記（１）において、原料供給手段は上記原料を上記放電領域と上記集光光学手段との間の空間に供給し、上記エネルギービーム照射手段によるエネルギービームの照射位置を、上記原料表面における当該原料が上記放電領域を臨む領域内に設定する。
すなわち、前記図１、図２（ａ）に示すように、高温プラズマ原料２ａを一対の電極１ａ，１ｂとＥＵＶ集光鏡３との間の空間であり、かつ、放電領域近傍の空間に対して供給し、レーザビーム５を高温プラズマ原料表面の放電領域に面する側に対して照射する。
（３）上記（１）において、上記原料供給手段は、上記原料を上記集光光学手段の光軸に垂直で、かつ、上記放電領域の中心を含む平面内に供給し、上記エネルギービーム照射手段によるエネルギービームの照射位置を、上記原料表面における当該原料が上記放電領域を臨む領域内に設定する。
すなわち、前記図３に示すように、高温プラズマ原料２ａを、ＥＵＶ集光鏡３の光軸に対して垂直で、かつ放電領域の中心を含む平面上の空間に供給し、この高温プラズマ原料２ａに対して、レーザビーム５を上記光軸と垂直な方向であって、放電領域側から照射する。
（４）上記（１）（２）（３）において、放電領域に対して、上記一対の放電電極間で発生する放電方向と略平行に磁場を印加する磁場印加手段を更に設ける。
（５）上記（１）（２）（３）（４）において、上記原料をドロップレット状にして重力方向に滴下することより供給をする。
（６）上記（１）（２）（３）（４）において、エネルギービームをレーザビームとする。
（７）上記（１）（２）（３）（４）において、上記一対の放電電極を、電極表面における放電発生位置が変化するように駆動する。
（８）上記（７）において、一対の放電電極を円盤状の電極とし、この放電電極を回転駆動する。
（９）上記（８）において、上記円盤状である一対の放電電極を、両電極の周縁部のエッジ部分が、所定距離だけ離間して互いに向かい合うように配置する。
（１０）上記（１）（２）（３）において、パルス電力供給手段を、少なくとも７ｋＨｚの周波数で、少なくとも１０Ｊ／ｐｕｌｓｅのパルス電力を供給可能なように構成する。
（１１）上記（１）（２）（３）において、パルス電力供給手段を、少なくとも１０ｋＨｚの周波数で、少なくとも４Ｊ／ｐｕｌｓｅのパルス電力を供給可能なように構成する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）放電領域を除く空間であって、気化された原料が放電領域に到達できる空間内に供給された原料に対してエネルギービームを照射するようにしたので、レーザビームが直接電極に照射されることがない。このため、従来例のようにレーザアブレーションによる電極の磨耗が発生しない。
（２）原料を上記放電領域と上記集光光学手段との間の空間に供給し、エネルギービームの照射位置を、上記原料表面における当該原料が上記放電領域を臨む領域内に設定することにより、気化後の高温プラズマ原料は放電領域の方向に広がるが、ＥＵＶ集光鏡の方向に広がらない。このため、放電領域への高温プラズマ原料の供給が可能となるとともに、デブリがＥＵＶ集光鏡に進行するのを抑制することが可能となる。
（３）原料を上記集光光学手段の光軸に垂直で、かつ、上記放電領域の中心を含む平面内に供給し、上記エネルギービーム照射手段によるエネルギービームの照射位置を、上記原料表面における当該原料が上記放電領域を臨む領域内に設定することにより、上記（２）と同様、放電領域へ、気化された高温プラズマ原料を供給することができるとともに、デブリがＥＵＶ集光鏡に進行するのを抑制することが可能となる。
（４）一対の放電電極間で発生する放電方向と略平行に磁場を印加する磁場印加手段を設けることにより、螺旋運動する荷電粒子の旋回半径が小さくなり、高温プラズマの拡散量を減らすことができ、プラズマサイズを小さくし集光効率を上げることが可能となる。
（５）原料をドロップレット状にして重力方向に滴下することより、原料供給手段から放出される高温プラズマ原料の放出状態が変動しても当該原料の供給方向は一方向となり、プラズマ原料回収手段の設置位置が簡便に設定でき、プラズマ原料の回収が容易となる。また、原料供給量の調節も比較的容易である。
（６）一対の放電電極を放電時に回転する回転電極として構成する等、電極表面における放電発生位置が変化するように駆動することにより、両電極においてパルス放電が発生する位置はパルス毎に変化する。よって、第１および第２の放電電極が受ける熱的負荷は小さくなり、放電電極の磨耗スピードが減少し、放電電極の長寿命化が可能となる。
また、円盤状の一対の放電電極を、両電極の周縁部のエッジ部分が、所定距離だけ離間して互いに向かい合うように配置することにより、エッジ部分間距離が最も短い部分で多く放電を発生させることができ、放電位置を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明の極端紫外光（ＥＵＶ）光源装置の具体的な構成例について説明する。以下では、主として円盤状の一対の回転電極を有するＥＵＶ光源装置について説明するが、前記図１〜図３に示したように、板状あるいは柱状の電極を有するＥＵＶ光源装置にも同様に適用することができる。
１．第１の実施例
図４、図５に、本発明の極端紫外光（ＥＵＶ）光源装置の第１の実施例の構成（断面図）を示す。
図４は本発明のＥＵＶ光源装置の正面図であり、ＥＵＶ放射は同図左側から取り出される。図５は、本発明のＥＵＶ光源装置の上面図である。
【００２２】
図４、５に示すＥＵＶ光光源装置は、放電容器であるチャンバ６を有する。チャンバ６は、開口を有する隔壁６ｃを介して、大きく２つの空間に分割される。一方の空間には、ＥＵＶ放射種を含む高温プラズマ原料２ａを、加熱して励起する加熱励起手段である放電部が配置される。放電部は、一対の電極等により構成される。
他方の空間にはＥＵＶ集光部が配置される。ＥＵＶ集光部には、高温プラズマ原料２ａが加熱励起されて生成した高温プラズマ４から放出されるＥＵＶ光を集光して、チャンバ６に設けられたＥＵＶ取出部９より図示を省略した露光装置の照射光学系へ導くＥＵＶ集光鏡３、および、放電によるプラズマ生成の結果生じるデブリがＥＵＶ集光部へ移動するのを抑制するためのデブリトラップが配置される。本実施例においては、図４、図５に示すようにデブリトラップは、ガスカーテン１３ａならびにホイルトラップ８から構成される。
以下、放電部が配置される空間を放電空間６ａ、ＥＵＶ集光部が配置される空間を集光空間６ｂ呼ぶことにする。
【００２３】
放電空間６ａには真空排気装置２２ｂ、集光空間６ｂには真空排気装置２２ａが連結される。なお、ホイルトラップ８は、例えば、ホイルトラップ保持用隔壁８ａによりチャンバ６の集光空間６ｂ内に保持される。すなわち、図４、図５に示す例では、集光空間６ｂはホイルトラップ保持用隔壁８ａにより、さらに２つの空間に分割されている。
なお、図４，５においては、放電部がＥＵＶ集光部より大きいように示されているが、これは理解を容易にするためであり、実際の大小関係は図４、図５の通りではない。実際は、ＥＵＶ集光部が放電部より大きい。すなわち、集光空間６ｂが放電空間６ａより大きい。
【００２４】
以下、上記ＥＵＶ光源装置の各部分の具体的な構成および動作について説明する。
（１）放電部
放電部は、金属製の円盤状部材である第１の放電電極１ａと、同じく金属製の円盤状部材である第２の放電電極１ｂとからなる。第１および第２の放電電極１ａ，１ｂは、例えば、タングステン、モリブデン、タンタル等の高融点金属からなり、所定距離だけ離間して互いに向かい合うように配置される。ここで、２つの電極のうち一方が接地側電極であり、他方が高電圧側電極である。
両電極１ａ，１ｂの表面は同一平面上に配置してもよいが、図５に示すように、放電が発生しやすいように、電力印加時に電界が集中する周縁部のエッジ部分が、所定距離だけ離間して互いに向かい合うように配置することが好ましい。すなわち、各電極表面を含む仮想平面が交差するように各電極を配置することが好ましい。なお上記所定距離は、両電極の周縁部のエッジ部分間距離が最も短い部分での距離である。
【００２５】
後述するように、両電極１ａ，１ｂにパルス電力発生器２３よりパルス電力が印加されると、上記周縁部のエッジ部分において放電が発生する。一般的には、両電極１ａ，１ｂの周縁部のエッジ部分間距離が最も短い部分で多く放電が発生する。
仮に、両電極表面を同一平面上に配置する場合を考える。この場合、上記所定距離は、各電極の側面間の距離が最も短い部分での距離となる。この場合、放電の発生位置は、円盤状電極の側面と当該側面に垂直な仮想平面とを接触したときにできる仮想接触線上となる。放電は、各電極の仮想接触線上の任意の位置で発生しうる。よって、両電極表面を同一平面上に配置する場合は、放電位置が安定しない可能性がある。
一方、図５のように、各電極１ａ，１ｂの周縁部のエッジ部分が所定距離だけ離間して互いに向かい合うように配置すると、上記したように両電極１ａ，１ｂの周縁部のエッジ部分間距離が最も短い部分で多く放電が発生するので、放電位置が安定する。以下、両電極間の放電が発生する空間を放電領域と呼ぶことにする。
【００２６】
上記したように、各電極の周縁部のエッジ部分が所定距離だけ離間して互いに向かい合うように配置した場合、図５に示すように上方から俯瞰すると、第１および第２の放電電極１ａ，１ｂの表面を含む仮想平面が交差する位置を中心として、両電極は放射状に配置されることになる。図５においては、放射状に配置されている両電極の周縁部のエッジ部分間距離が最も長い部分は、上記仮想平面の交差位置を中心としたとき、後述するＥＵＶ集光鏡とは反対側に位置するように設置されている。
ここで、放射状に配置されている両電極１ａ，１ｂの周縁部のエッジ部分間距離が最も長い部分は、上記仮想平面の交差位置を中心としたとき、ＥＵＶ集光鏡３と同じ側に位置するように設置することも可能である。しかしこの場合、放電領域とＥＵＶ集光鏡３との距離が長くなってしまい、その分、ＥＵＶ集光効率も低下するので実際的ではない。
【００２７】
上記したようにＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は放電による電流駆動によって生成した高温プラズマからのＥＵＶ放射光を利用するものであり、高温プラズマ原料の加熱励起手段は、一対の放電電極間に発生した放電による大電流である。
よって、放電電極には放電に伴う大きな熱的負荷を受ける。また、高温プラズマは放電電極近傍に発生するので、放電電極はこのプラズマからも熱的負荷を受ける。このような熱的負荷により放電電極は徐々に磨耗し金属デブリが発生する。
ＥＵＶ光源装置は、露光装置の光源装置として使用される場合、高温プラズマから放出されるＥＵＶ放射をＥＵＶ集光鏡より集光し、この集光したＥＵＶ放射を露光装置側へ放出する。金属デブリは、ＥＵＶ集光鏡にダメージを与え、ＥＵＶ集光鏡におけるＥＵＶ光反射率を劣化させる。
また、放電電極は徐々に磨耗することにより、放電電極形状が変化する。これにより、放電電極間で発生する放電が徐々に不安定になり、その結果、ＥＵＶ光の発生も不安定となる。
【００２８】
ＤＰＰ方式ＥＵＶ光光源装置を量産型の半導体露光装置の光源として用いる場合、上記したような放電電極の消耗を抑制し、放電電極寿命をできるだけ長くすることが必要となる。
このような要求に対応するため、図４、図５に示すＥＵＶ光源装置においては、第１の放電電極１ａ、第２の放電電極１ｂの形状を円盤状とし、かつ、少なくとも放電時に回転するように構成している。すなわち、第１および第２の放電電極１ａ，１ｂを回転させることにより、両電極においてパルス放電が発生する位置はパルス毎に変化する。
よって、第１および第２の放電電極１ａ，１ｂが受ける熱的負荷は小さくなり、放電電極の磨耗スピードが減少し、放電電極の長寿命化が可能となる。以下、第１の放電電極１ａを第１の回転電極、第２の放電電極１ｂを第２の回転電極ともいう。
【００２９】
具体的には、円盤状の第１の回転電極１ａ、第２の回転電極１ｂの略中心部には、それぞれ、第１のモータ１ｅの回転軸１ｃ、第２のモータ１ｆの回転軸１ｄが取り付けられている。第１のモータ１ｅ、第２のモータ１ｆが、それぞれ回転軸１ｃ，１ｄを回転させることにより、第１の回転電極１ａ、第２の回転電極１ｂは回転する。なお、回転の方向は特に規制されない。ここで、回転軸１ｃ，１ｄは、例えば、メカニカルシール１ｇ，１ｈを介してチャンバ６内に導入される。メカニカルシール１ｇ，１ｈは、チャンバ６内の減圧雰囲気を維持しつつ、回転軸１ｃ，１ｄの回転を許容する。
【００３０】
図４に示すように、第１の回転電極１ａは、その一部が導電性の給電用溶融金属１１を収容する導電性の第１のコンテナ１０ａの中に浸されるように配置される。同様に、第２の回転電極１ｂは、その一部が導電性の給電用溶融金属１１を収容する導電性の第２のコンテナ１０ｂの中に浸されるように配置される。
第１のコンテナ１０ａおよび第２のコンテナ１０ｂは、チャンバ６内の減圧雰囲気を維持可能な絶縁性の電力導入部２３ａを介して、パルス電力発生器２３と接続される。
上記したように、第１、第２のコンテナ１０ａ，１０ｂ、および、給電用溶融金属１１は導電性であり、第１の回転電極１ａの一部および第２の回転電極１ｂの一部は、上記給電用溶融金属１１に浸漬しているので、第１のコンテナ１０ａおよび第２のコンテナ１０ｂ間にパルス電力発生器からパルス電力を印加することにより、第１の回転電極および第２の回転電極間にパルス電力が印加される。
【００３１】
なお、給電用溶融金属１１としては、放電時、ＥＵＶ放射に影響を及ぼさない金属が採用される。また、給電用溶融金属１１は、各回転電極１ａ，１ｂの放電部位の冷却手段としても機能する。なお、図示を省略したが、第１のコンテナ１０ａ、第２のコンテナ１０ｂには、溶融金属を溶融状態に維持する温度調節手段が備えられている。
パルス電力発生器２３は、コンデンサと磁気スイッチとからなる磁気パルス圧縮回路部を介して、負荷である第１のコンテナ１０ａと第２のコンテナ１０ｂ、すなわち、第１の回転電極１ａと第２の回転電極１ｂとの間にパルス幅の短いパルス電力を印加する。
【００３２】
図６は、ＬＣ反転方式を採用したパルス電力発生器２３の構成例である。図６に示すパルス電力発生器２３は、可飽和リアクトルからなる２個の磁気スイッチＳＲ２、ＳＲ３を用いた２段の磁気パルス圧縮回路を有する。
磁気スイッチＳＲ１はＳＷ２でのスイッチングロスの低減用のものであり、磁気アシストとも呼ばれる。
図６に従って回路の構成と動作を以下に説明する。まず、充電用スイッチＳＷ１がｏｎとなる。充電用スイッチＳＷ１としては、例えば、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である固体スイッチが用いられる。
充電器ＣＨによる充電電圧が所定の値（Ｖｓｅｔ）に調整され、充電器ＣＨが動作状態となる。その結果、コンデンサＣ１，Ｃ２が所定の電圧まで充電される。このとき、スイッチＳＷ２はｏｆｆになっている。
コンデンサＣ１，Ｃ２の充電が完了後、充電器ＣＨの動作状態はｏｆｆとなり、充電用スイッチＳＷ１もｏｆｆとなる。
その後、スイッチＳＷ２がｏｎとなる。スイッチＳＷ２としては、充電用スイッチＳＷ１と同様、例えば、ＩＧＢＴ等の固体スイッチが用いられる。
【００３３】
スイッチＳＷ２がｏｎとなったとき、コンデンサＣ１の電圧は主に磁気スイッチＳＲ１の両端にかかる。その後、磁気スイッチＳＲ１が飽和してｏｎとなる。磁気スイッチＳＲ１に電圧が印加されてから磁気スイッチＳＲ１がｏｎとなるまでの間は、スイッチＳＷ２に全電圧はかからず、磁気スイッチＳＲ１が一部の電圧を分担している。
磁気スイッチＳＲ１がｏｎとなると、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷は、コンデンサＣ１、磁気スイッチＳＲ１、スイッチＳＷ２、コンデンサＣ１のループで放電し、コンデンサＣ１の極性が反転する。コンデンサＣ１の極性が反転すると、コンデンサＣ２におけるコンデンサＣ１と接続されている側の反対側には、コンデンサＣ２充電時とは逆極性で、かつ、２倍の電圧が発生する。
この後、コンデンサＣ２における電圧の時間積分値が磁気スイッチＳＲ２の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ２が飽和してｏｎとなる。そして、コンデンサＣ２、磁気スイッチＳＲ２、コンデンサＣ３、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２のループに電流が流れ、コンデンサＣ１、Ｃ２に蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ３に充電される。
【００３４】
さらにこの後、磁気スイッチＳＲ３が飽和してｏｎとなる。そして、負荷である第１のコンテナ１０ａと第２のコンテナ１０ｂ、すなわち、第１の回転電極１ａと第２の回転電極１ｂとの間にパルス幅の短いパルス電力が印加される。
ここで、磁気スイッチＳＲ２、コンデンサＣ１、Ｃ２、及び、磁気スイッチＳＲ３、コンデンサＣ３で構成される２段の容量移行型回路のインダクタンスを後段に行くにつれて小さくなるように設定することにより、各段を流れる電流パルスのパルス幅が順次狭くなるようなパルス圧縮動作が行われ、第１の主放電電極（回転電極１ａ）、第２の主放電電極（回転電極１ｂ）間に短パルスの電力が印加される。
尚、詳細な図示を省略したが、スイッチＳＷ１、ＳＷ２への駆動信号は制御部２４より送信される。例えば、スイッチＳＷ１、ＳＷ２がＩＧＢＴである場合、制御部２４から送信される駆動信号は、ゲート信号として各スイッチに入力される。
また、スイッチＳＷ２へは大電流が流れることになるので、スイッチＳＷ２は、例えば、複数のＩＧＢＴを並列に接続して構成される。
【００３５】
なお、上記した充電用スイッチＳＷ１は、必ずしも必須な回路構成要素というわけではない。しかしながら、充電用スイッチＳＷ１を付加することにより、以下のような効果が得られる。
コンデンサＣ１、Ｃ２の充電は、充電器ＣＨが動作状態、かつ、充電用スイッチＳＷｌがｏｎ状態の場合、以下の回路ループにおいて行われる。
すなわち、コンデンサＣ１の充電は、充電器→充電用スイッチＳＷ１→コンデンサＣ１→充電器からなる回路ループにおいて行われる。一方、コンデンサＣ２の充電は、充電器→充電用スイッチＳＷ１→コンデンサＣ２→磁気スイッチＳＲ２→磁気スイッチＳＲ３→インダクタＬ→充電器からなる回路ループにおいて行われる。
よって、充電終了後充電用スイッチＳＷ１をｏｆｆ状態とすることにより、上記回路ループは開状態となり、コンデンサＣ１，Ｃ２に蓄えられた電気エネルギーのリークを抑制することが可能となる。
また、充電終了後充電用スイッチＳＷ１をｏｆｆ状態とすることにより、第１の主放電電極、第２の主放電電極間での放電時に発生する不所望なサージ電圧が充電器に印加されなくなる。そのため、サージ電圧印加により充電器が損傷する可能性を回避することが可能となる。
【００３６】
一方、図７は、パルストランス方式を採用したパルス電力発生器２３の構成例である。図７に示すパルス電力発生器２３は、可飽和リアクトルからなる２個の磁気スイッチＳＲ２、ＳＲ３を用いた２段の磁気パルス圧縮回路を有する。磁気スイッチＳＲ１は、磁気アシストである。
図７に従って回路の構成と動作を以下に説明する。まず、充電器ＣＨによる充電電圧が所定の値（Ｖｓｅｔ）に調整され、充電器ＣＨが動作状態となる。その結果、コンデンサＣ０が所定の電圧まで充電される。このとき、スイッチＳＷはｏｆｆになっている。
スイッチＳＷとしては、例えば、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である固体スイッチが用いられる。
コンデンサＣ０の充電が完了後、充電器ＣＨの動作状態はｏｆｆとなる。その後、スイッチＳＷがｏｎとなる。
【００３７】
スイッチＳＷがｏｎとなったとき、磁気スイッチＳＲ１を設けない場合は、コンデンサＣ０の電圧はスイッチＳＷの両端にかかる。しかしながら、磁気スイッチＳＲ１を設けているので、コンデンサＣ０の電圧は主に磁気スイッチＳＲ１の両端にかかる。その後、磁気スイッチＳＲ１が飽和してｏｎとなる。すなわち、磁気スイッチＳＲ１に電圧が印加されてから磁気スイッチＳＲ１がｏｎとなるまでの間は、スイッチＳＷにコンデンサＣ０の全電圧はかからず、磁気スイッチＳＲ１が一部の電圧を分担している。
磁気スイッチＳＲ１がｏｎとなると、コンデンサＣ０、磁気スイッチＳＲ１、昇圧トランスＴｒ１の１次側、スイッチＳＷ、コンデンサＣ０のループに電流が流れる。同時に、昇圧トランスＴｒ１の２次側、コンデンサＣ１のループに電流が流れ、コンデンサＣ０に蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ１に充電される。
この後、コンデンサＣ１における電圧の時間積分値が磁気スイッチＳＲ２の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ２が飽和してｏｎとなる。そして、コンデンサＣ１、磁気スイッチＳＲ２、コンデンサＣ２、コンデンサＣ１のループに電流が流れ、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ２に充電される。
【００３８】
さらにこの後、コンデンサＣ２における電圧の時間積分値が磁気スイッチＳＲ３の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ３が飽和してｏｎとなる。そして、負荷である第１のコンテナ１０ａと第２のコンテナ１０ｂ、すなわち、第１の回転電極１ａと第２の回転電極１ｂとの間にパルス幅の短いパルス電力が印加される。
ここで、磁気スイッチＳＲ２、コンデンサＣ１、及び、磁気スイッチＳＲ３、コンデンサＣ２で構成される２段の容量移行型回路のインダクタンスを後段に行くにつれて小さくなるように設定することにより、各段を流れる電流パルスのパルス幅が順次狭くなるようなパルス圧縮動作が行われ、第１の主放電電極（回転電極１ａ）、第２の主放電電極（回転電極１ｂ）間に短パルスの電力が印加される。
尚、詳細な図示を省略したが、スイッチＳＷへの駆動信号は制御部２４より送信される。例えば、スイッチＳＷがＩＧＢＴである場合、制御部２４から送信される駆動信号は、ゲート信号として各スイッチに入力される。
また、スイッチＳＷへは大電流が流れることになるので、スイッチＳＷは、例えば、複数のＩＧＢＴを並列に接続して構成される。
【００３９】
ここで、後述するように、高温プラズマ原料にはエネルギービームが照射される。高温プラズマ原料はエネルギービームの照射により気化する。放電領域に気化した高温プラズマ原料が到達し、放電領域において気化後の高温プラズマ原料が所定のガス密度分布となった時点で、第１の主放電電極、第２の主放電電極間に短パルスの電力を印加することにより、第１の回転電極１ａ、第２の回転電極１ｂの周縁部のエッジ部分間で放電が発生し、プラズマ４が形成される。プラズマ４を流れるパルス状の大電流によりプラズマ４が加熱励起され高温化すると、この高温プラズマ４から波長１３．５ｎｍのＥＵＶ放射が発生する。なお、第１、第２の回転電極１ａ，１ｂ間にはパルス電力が印加されるので、放電はパルス放電となり、ＥＵＶ放射はパルス状となる。
【００４０】
以下、具体的数値例を示す。図６，図７に示す高電圧パルス発生器の性能は、高温プラズマに入力されるエネルギーに対する波長１３．５ｎｍのＥＵＶ放射のエネルギーの比であるエネルギー変換効率、後述する斜入射型のＥＵＶ集光鏡３の反射性能、ＥＵＶ集光鏡で集光されるＥＵＶ放射の集光点でのパワーにより決定される。例えば、上記した集光点でのＥＵＶ放射の集光点でのパワーは、１１５Ｗに設定される。
これらのパラメータを考慮すると、図６，図７に示す高電圧パルス発生器の性能は、例えば、第１の主放電電極、第２の主放電電極間に−１ｋＶ〜−２０ｋＶの電圧を印加可能であり、約１０Ｊ／ｐｕｌｓｅ以上のエネルギーを７ｋＨｚ以上の周波数で第１の主放電電、第２の主放電電極間に与えることが可能なように決定づけられる。
また、例えば、図６，図７に示す高電圧パルス発生器の性能は、第１の主放電電極、第２の主放電電極間に−１ｋＶ〜−２０ｋＶの電圧を印加可能であり、約４Ｊ／ｐｕｌｓｅ以上のエネルギーを１０ｋＨｚ以上の周波数で第１の主放電電、第２の主放電電極間に与えることが可能なように決定づけられる。すなわち、第１の主放電電極、第２の主放電電極間に数十ｋＷ以上のパワーが入力可能なように、図６，図７に示す高電圧パルス発生器は設計される。
【００４１】
（２）原料供給および原料気化機構
極端紫外光を放射するための高温プラズマ原料２ａは、図４に示すようにチャンバ６に設けた原料供給手段２から液体または固体の状態で、放電領域（第１の回転電極の周縁部のエッジ部分と第２の回転電極の周縁部のエッジ部分との間の空間であって、放電が発生する空間）近傍に供給される。上記原料供給手段２は、例えば、チャンバ６の上部壁に設けられ、高温プラズマ原料２ａは、上記放電領域の近傍の空間に、ドロップレット状にして供給（滴下）される。
ドロップレット状にして供給される高温プラズマ原料２ａは、滴下され、放電領域近傍の空間に到達した際、レーザ源１２から放出されるレーザビーム５により照射されて気化する。
上記レーザビーム５は集光レンズ等の集光光学系１２ａにより集光され、チャンバ６に設けられた窓部６ｄを介して、高温プラズマ原料２ａに集光光として集光される。
【００４２】
なお、上記したように、レーザビーム５の照射により気化した高温プラズマ原料は、レーザビーム５が入射する高温プラズマ原料表面の法線方向を中心にして広がる。よって、レーザビーム５は、気化後の高温プラズマ原料が放電領域の方向に広がるように、高温プラズマ原料表面の放電領域に面する側に対して照射する必要がある。
ここで、レーザ源としては、炭酸ガスレーザ源や、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4 レーザ、ＹＬＦレーザ等の固体レーザ源、ＡｒＦレーザ、ＫｒＦレーザ、ＸｅＣｌレーザ等のエキシマレーザ源等を採用することができる。
また本実施例では、高温プラズマ原料に照射するエネルギービームとしてレーザビームを照射しているが、レーザビームの代わりにイオンビーム、電子ビームを高温プラズマ原料に照射するようにしてもよい。
【００４３】
ここで、レーザビーム５の照射により放電領域に供給された気化後の高温プラズマ原料２ａのうち、放電による高温プラズマ形成に寄与しなかったものの一部、あるいは、プラズマ形成の結果分解生成する原子状ガスのクラスタの一部は、デブリとしてＥＵＶ光源装置内の低温部と接触し、堆積する。
そのため、気化後の高温プラズマ原料がＥＵＶ集光鏡３の方向に広がらないように、高温プラズマ原料２ａを供給し、かつ、レーザビーム５を高温プラズマ原料２ａに照射することが好ましい。
具体的には、高温プラズマ原料２ａが一対の電極１ａ，１ｂとＥＵＶ集光鏡３との間の空間であり、かつ、放電領域近傍の空間に対して供給されるよう原料供給手段２による滴下位置が調整される。更に、レーザビーム５がこの空間に供給された原料２ａに対して、気化後の高温プラズマ原料が放電領域の方向に広がるように高温プラズマ原料表面の放電領域に面する側に対して照射されるように、レーザ源１２が調整される。
以上のように調整することにより、デブリがＥＵＶ集光鏡３に進行するのを抑制することが可能となる。
【００４４】
なお、上記したように、レーザビーム５の照射により気化した高温プラズマ原料はレーザビーム５が入射する高温プラズマ原料表面の法線方向を中心にして広がるが、詳細には、レーザビーム５の照射により気化し飛散する高温プラズマ原料の密度は上記法線方向が最も高密度になり、上記法線方向から角度が増すごとに低くなる。
上記を踏まえ、高温プラズマ原料の供給位置並びにレーザビームの照射エネルギー等の照射条件は、放電領域に供給される気化後の高温プラズマ原料の空間密度分布が、放電領域において高温プラズマ原料が加熱励起後効率的にＥＵＶ放射が取り出されるような条件となるように、適宜設定される。
なお、高温プラズマ原料が供給される空間の下方には、図４に示すように気化しなかった高温プラズマ原料を回収する原料回収手段１４を設けても良い。
【００４５】
（３）ＥＵＶ光集光部
放電部により放出されるＥＵＶ光は、ＥＵＶ光集光部に設けられた斜入射型のＥＵＶ集光鏡３により集光され、チャンバ６に設けられたＥＵＶ光取出部９より図示を省略した露光装置の照射光学系へ導かれる。
この斜入射型のＥＵＶ集光鏡３は、一般に、複数枚の薄い凹面ミラーを入れ子状に高精度に配置した構造である。各凹面ミラーの反射面の形状は、例えば、回転楕円面形状、回転放物面形状、ウォルター型形状であり、各凹面ミラーは回転体形状である。ここで、ウォルター型形状とは、光入射面が、光入射側から順に回転双曲面と回転楕円面、もしくは、回転双曲面と回転放物面からなる凹面形状である。
【００４６】
上記した各凹面ミラーの基体材料は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）等である。波長が非常に短いＥＵＶ光を反射させるので、凹面ミラーの反射面は、非常に良好な平滑面として構成される。この平滑面に施される反射材は、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、およびロジウム（Ｒｈ）などの金属膜である。各凹面ミラーの反射面には、このような金属膜が緻密にコーティングされる。
このように構成することにより、ＥＵＶ集光鏡３は、０°〜２５°の斜入射角度のＥＵＶ光を良好に反射し、かつ、集光することが可能となる。
【００４７】
（４）デブリトラップ
上記した放電部（放電空間６ａ）とＥＵＶ光集光部（集光空間６ｂ）との間には、ＥＵＶ集光鏡３のダメージを防ぐために、放電後生成する高温プラズマと接する第１、第２の回転電極１ａ，１ｂの周縁部が当該高温プラズマによってスパッタされて生成する金属粉等のデブリや、高温プラズマ原料中のＥＵＶ放射種であるＳｎやＬｉ等に起因するデブリ等を捕捉してＥＵＶ光のみを通過させるためのデブリトラップが設置される。
前記したように図４、５に示す本発明のＥＵＶ光源装置においては、デブリトラップはガスカーテン１３ａおよびホイルトラップ８から構成されている。
【００４８】
ガスカーテン１３ａは、ガス供給ユニット２１ａからノズル１３を介してチャンバ６内に供給されるガスにより構成される。
図８は、ガスカーテン機構を説明するための図である。ノズル１３は、例えば直方体形状であり、ガスが放出される開口は細長い四角形状となっている。ガス供給ユニット２１ａからノズル１３にガスが供給されると、ノズル１３の開口からシート状のガスが放出され、ガスカーテン１３ａが形成される。ガスカーテン１３ａは、上記デブリの進行方向を変化させ、デブリがＥＵＶ集光鏡３に到達するのを抑制する。ここでガスカーテン１３ａに使用されるガスは、ＥＵＶ光に対して透過率の高いガスが望ましく、例えば、ヘリウム、アルゴン等の希ガスや水素などが用いられる。
【００４９】
さらに、ガスカーテン１３ａとＥＵＶ集光鏡３との間には、ホイルトラップ８が設けられる。ホイルトラップ８については、例えば、特許文献２に「フォイルトラップ」として記載されている。ホイルトラップ８は、高温プラズマから放射されるＥＵＶ光を遮らないように、高温プラズマ発生領域の径方向に設置される複数のプレートと、そのプレートを支持するリング状の支持体とから構成されている。
ガスカーテン１３ａとＥＵＶ集光鏡３との間にこのようなホイルトラップ８を設けると、高温プラズマとホイルトラップ８との間の圧力が増加する。圧力が増加するとその場に存在するガスカーテンのガス密度が増加し、ガス原子とデブリとの衝突が増加する。デブリは衝突を繰り返すことにより、運動エネルギーを減少する。よって、ＥＵＶ集光鏡３にデブリが衝突する際のエネルギーが減少して、ＥＵＶ集光鏡３のダメージを減少させることが可能となる。
【００５０】
なお、チャンバ６の集光空間６ｂ側に、ガス供給ユニット２１ｂを接続して、ＥＵＶ光の発光に関係のないバッファーガスを導入してもよい。ガス供給ユニット２１ｂから供給されたバッファーガスはＥＵＶ集光鏡３側から、ホイルトラップ８を通過して、ホイルトラップ保持用隔壁８ａと隔壁６ｃとの間の空間を通って真空排気装置２２ａから排気される。
このようなガスの流れが生じることにより、ホイルトラップ８では捕捉しきれなかったデブリがＥＵＶ集光鏡３側に流れ込むのを防ぎ、デブリによるＥＵＶ集光鏡３のダメージを少なくすることができる。
ここで、バッファーガスに加えて、水素ラジカルや塩素等のハロゲンガスをガス供給ユニット２１ｂから集光空間６ｂに供給してもよい。これらのガスは、デブリトラップで除去されずにＥＵＶ集光鏡３に堆積したデブリと反応して当該デブリを除去するクリーニングガスとして機能する。よって、デブリ堆積によるＥＵＶ集光鏡３の反射率低下といった機能低下を抑制することが可能となる。
【００５１】
（５）隔壁
放電空間６ａの圧力は、レーザビーム照射により気化した高温プラズマ原料を加熱励起するための放電が良好に発生するように設定され、ある程度以下の圧力に保持する必要がある。
一方、集光空間６ｂは、デブリトラップでデブリの運動エネルギーを小さくする必要があるので、デブリトラップ部分で所定の圧力を維持する必要がある。図４、５では、ガスカーテン１３ａから所定のガスを流し、ホイルトラップ８で所定の圧力を維持して、デブリの運動エネルギーを小さくする。そのために、集光空間６ｂは、結果として数１００Ｐａ程度の圧力の減圧雰囲気に維持する必要がある。
【００５２】
ここで、本発明のＥＵＶ光源装置においては、チャンバ６内を放電空間６ａと集光空間６ｂとに区画する隔壁６ｃが設けられている。この隔壁６ｃには、両空間６ａ，６ｂを空間的に連結する開口が設けられる。
開口は圧力抵抗として機能するので、放電空間６ａを真空排気装置２２ｂ、集光空間６ｂを真空排気装置２２ａでそれぞれ排気する際、ガスカーテン１３ａからのガス流量、開口の大きさ、各真空排気装置の排気能力等を適宜考慮することにより放電空間６ａ、集光空間６ｂを適切な圧力に維持することが可能となる。
【００５３】
（６）極端紫外光（ＥＵＶ）光源装置の動作
本発明のＥＵＶ光源装置は、露光用光源として用いられる場合、例えば、以下のように動作する。
真空排気装置２２ｂが動作し、放電空間６ａが真空雰囲気となる。一方、真空排気装置２２ａが動作するとともに、ガス供給ユニット２１ａが動作してガスカーテン１３ａが形成され、ガス供給ユニット２１ｂが動作して集光空間６ｂ内にバッファーガス、クリーニングガスを供給される。その結果、集光空間６ｂが所定の圧力に到達する。
また、第１の回転電極１ａ、第２の回転電極１ｂが回転する。
このようなスタンバイ状態後、原料供給手段２より、ＥＵＶ放射を行うための液体状または固体状の高温プラズマ原料２ａ（例えば液体状のスズ）が滴下される。高温プラズマ原料２ａが放電空間内の放電領域近傍の所定の位置に到達した時点で、当該高温プラズマ原料に対してレーザ源１２からレーザビーム５が照射される。
【００５４】
上記したように、高温プラズマ原料２ａは一対の回転電極１ａ，１ｂとＥＵＶ集光鏡３との間の空間であり、かつ、放電領域近傍の空間に対して供給される。また、レーザビーム５は、高温プラズマ原料表面の放電領域に面する側に対して照射される。これにより、気化後の高温プラズマ原料は、ＥＵＶ集光鏡３の方向に広がることなく、放電領域の方向に対して広がる。
放電領域に気化した高温プラズマ原料が到達し、放電領域において気化後の高温プラズマ原料が所定のガス密度分布となった時点で、パルス電力発生器２３より、導電性の第１、第２のコンテナ１０ａ，１０ｂ、ならびに導電性の給電用溶融金属１１を介して、例えば、およそ＋２０ｋＶ〜ー２０ｋＶであるような電圧のパルス電力が第１の回転電極１ａ、第２の回転電極１ｂ間に印加される。
【００５５】
パルス電力を印加すると、第１の回転電極１ａ、第２の回転電極１ｂの周縁部のエッジ部分間で放電が発生し、プラズマ４が形成される。プラズマ４を流れるパルス状の大電流によりプラズマ４が加熱励起され高温化すると、この高温プラズマ４から波長１３．５ｎｍのＥＵＶ放射が発生する。なお、第１、第２の回転電極１ａ，１ｂ間にはパルス電力が印加されるので、放電はパルス放電となり、ＥＵＶ放射はパルス状となる。
プラズマ４から放射されたＥＵＶ放射は、隔壁６ｃに設けられた開口、ホイルトラップ８を通過して集光空間６ｂに配置された斜入射型のＥＵＶ集光鏡３により集光され、チャンバ６に設けられたＥＵＶ光取出部９より図示を省略した露光装置の照射光学系へ導かれる。
上記したＥＵＶ光源装置の動作は、露光機の制御部２５からのＥＵＶ発光指令を受けた制御部２４による制御によって行われる。すなわち、制御部２４は、ガス供給ユニット２１ａ、ガス供給ユニット２１ｂ、真空排気装置２２ａ、真空排気装置２２ｂ、パルス電力発生器２３、レーザ源１２、第１のモータ１ｅ、第２のモータ１ｆ、原料供給手段２の動作を制御する。
【００５６】
なお、図５に示すように、プラズマ４が生成される放電領域近傍に磁石７を設けて、プラズマ４に対し磁場をかけてもよい。
上記したように、本発明のＥＵＶ光源装置においては、真空雰囲気にある放電空間の放電領域近傍の空間に高温プラズマ原料２ａを供給し、供給した高温プラズマ原料２ａにレーザビーム５を照射して当該高温プラズマ原料を気化して気化後の高温プラズマ原料を放電領域に供給する。放電領域に気化したガスが供給された時点で放電を発生させてＥＵＶ放射を行うプラズマ４を生成する。このようにして発生したプラズマ４は、放電領域における気化後の高温プラズマ原料の粒子密度勾配のために拡散し、消失すると考えられる。すなわち、プラズマが拡散するので、プラズマサイズは大きくなると考えられる。
【００５７】
ここで、図５に示すように磁石７を設けて、第１および第２の回転電極１ａ，１ｂ間で発生する放電方向と略平行に一様な磁場を印加した場合を考える。
一様な磁場中にある荷電粒子はローレンツ力を受ける。ローレンツ力は、磁場に垂直な方向に働くので、磁場に垂直な平面では荷電粒子は等速円運動をする。一方、磁場に平行な方向では、荷電粒子は外力を受けないので初期速度のまま等速度運動をする。よって、荷電粒子の運動は上記を合成した運動になるので磁界に沿って（磁界方向に）、一定のピッチの螺旋運動をする。
よって、第１および第２の回転電極１ａ，１ｂ間で発生する放電方向と略平行に一様な磁場を印加する際、磁力線の周りを螺旋運動する荷電粒子の旋回半径が十分小さくなるような磁場を印加した場合は、上記したプラズマの拡散量を減らすことができると推定される。
すなわち、磁場を印加しない場合と比較すると、プラズマサイズを小さくすることができ集光効率を上げられる（ボケを少なくすることができる）と考えられる。また、プラズマ寿命は拡散して自然消失するよりは長い時間を保つことができると考えられるので、上記のように磁場を印加すると、当該磁場を印加しない場合と比較して、ＥＵＶをより長く放射させることが可能になると考えられる。
【００５８】
磁場を上記のように印加することで、ＥＵＶを放射する高温プラズマのサイズ（すなわち、ＥＵＶ光源のサイズ）を小さくし、ＥＵＶの放射時間を長くすることが可能となる。よって、本発明のＥＵＶ光源装置は、磁場を印加することにより、露光用光源としてより好ましくなる。
また、上記した荷電粒子の旋回半径が、プラズマ生成位置からＥＵＶ集光鏡までの最短距離より十分小さい場合には、高温プラズマ原料に起因するデブリのうち、高速イオンであるデブリは、この旋回半径で螺旋運動をして集光鏡まで到達しない。すなわち、磁場を印加することにより、イオンであるデブリの飛散量を減らすことができると推定される。
【００５９】
以上説明した本発明の第１の実施例の作用及び効果をまとめると以下の通りである。
（ａ）本発明のＥＵＶ光源装置は、ＥＵＶを放射するための液体、または固体の高温プラズマ原料を、放電用電極表面に供給するのではなく放電領域の近傍（放電領域を除く空間であって、レーザビームにより気化された原料が放電領域に到達できる空間）に供給して、レーザビームを当該高温プラズマ原料に対して照射する。
そのため、レーザビームが直接電極に照射されることがないので、電極において、レーザアブレーションによる磨耗が発生しないという効果を奏することが可能となる。
【００６０】
（ｂ）レーザビームの照射により気化した高温プラズマ原料は、レーザビームが入射する高温プラズマ原料表面の法線方向を中心にして広がる。
よって、本発明ではレーザビームは、気化後の高温プラズマ原料が放電領域の方向に広がるように、高温プラズマ原料表面の放電領域に面する側に対して照射される。
ここで、放電領域に供給された気化後の高温プラズマ原料のうち、放電による高温プラズマ形成に寄与しなかったものの一部、あるいは、プラズマ形成の結果分解生成する原子状ガスのクラスタの一部は、デブリとしてＥＵＶ光源装置内の低温部と接触し、堆積する。
そこで、高温プラズマ原料を、一対の回転電極１ａ，１ｂとＥＵＶ集光鏡３との間の空間であり、かつ、放電領域近傍の空間に対して供給することが好ましい。このように供給された高温プラズマ原料に対し、レーザビーム５を上記のように高温プラズマ原料表面の放電領域に面する側に対して照射すると、気化後の高温プラズマ原料は放電領域の方向に広がるが、ＥＵＶ集光鏡３の方向に広がらない。
以上のように高温プラズマ原料の供給、および、レーザビームの照射位置を設定することとにより、デブリがＥＵＶ集光鏡３に進行するのを抑制することが可能となる。
【００６１】
なお、一対の電極１ａ，１ｂが、図３に示すように柱状である場合、高温プラズマ原料を、光軸に対して垂直な平面上の空間であり、かつ、放電領域近傍に対して供給し、レーザビーム５を光軸と垂直な方向から高温プラズマ原料に対して照射するようにしても、気化後の高温プラズマ原料は、ＥＵＶ集光鏡３の方向には広がらない。よって、高温プラズマ原料へのレーザビームの照射、および、電極１ａ，１ｂ間で発生する放電により、ＥＵＶ集光鏡３に対してデブリが殆ど放出されない。
【００６２】
（ｃ）図５に示すように、磁石７を設けて第１および第２の放電電極１ａ，１ｂ間で発生する放電方向と略平行に、磁力線の周りを螺旋運動する荷電粒子の旋回半径が十分小さくなるような磁場を印加することにより、高温プラズマの拡散量を減らすことが可能と推定される。
すなわち、磁場を印加しない場合と比較すると、プラズマサイズを小さくし、集光効率を上げることが可能であると考えられる。また、プラズマ寿命は拡散して自然消失するよりは長い時間を保つことができると考えられるので、上記のように磁場を印加すると、当該磁場を印加しない場合と比較して、ＥＵＶをより長く放射させることが可能になると考えられる。
【００６３】
すなわち、磁場を上記のように印加すると、ＥＵＶを放射する高温プラズマのサイズ（すなわち、ＥＵＶ光源のサイズ）を小さくし、ＥＵＶの放射時間を長くすることが可能となる。よって、本発明のＥＵＶ光源装置は、磁場を印加することにより、露光用光源としてより好ましくなる。
また、上記した荷電粒子の旋回半径が、プラズマ生成位置からＥＵＶ集光鏡３までの最短距離より十分小さい場合には、高温プラズマ原料に起因するデブリのうち、高速イオンであるデブリは、この旋回半径で螺旋運動をして集光鏡３まで到達しない。すなわち、磁場を印加することにより、イオンであるデブリの飛散量を減らすことが可能であると推定される。
【００６４】
（ｄ）上記原料供給手段２から供給される高温プラズマ原料２ａの原料供給方向は任意であるが、高温プラズマ原料２ａはドロップレット状にして重力方向に供給する場合は、気化しなかった高温プラズマ原料を回収するプラズマ原料回収手段１４の設置位置が簡便となる。
例えば、原料供給手段１４から供給される高温プラズマ原料の原料供給方向が重力に対して水平方向である場合を考える。気化しなかった高温プラズマ原料の回収位置は、原料供給手段から放出される高温プラズマ原料の放出状態に依存する。放出状態に変動がある場合、上記回収位置も変動する。よって、この場合、プラズマ原料回収手段は、設置位置が任意に設置できるような複雑な機構を搭載する必要がある。
一方、本実施例のように、高温プラズマ原料２ａをドロップレット状にして重力方向に供給する場合は、原料供給手段２から放出される高温プラズマ原料２ａの放出状態が変動しても当該原料の供給方向は一方向となる。よって、一旦プラズマ原料回収手段１４の設置位置を所定の位置に設定してしまえば、特に設置位置を調整する必要はない。すなわち、この場合は、プラズマ原料回収手段１４の設置位置が簡便となる。
また、ドロップレット状の高温プラズマ原料２ａを重力方向に供給することで、高温プラズマ原料を放出させるための格別の手段が必要なくなり、原料供給手段２の機構が簡単となる。
【００６５】
（ｅ）本発明のＥＵＶ光源装置においては、電極の構造は任意であるが、本実施例のように、第１の放電電極、第２の放電電極の形状を円盤状とし、かつ、少なくとも放電時に回転するように構成することが好ましい。
従来の固定された放電電極においては、累積放電回数が増加するに連れ徐々に磨耗し、放電電極形状が変化する。これにより、放電電極間で発生する放電が徐々に不安定になり、その結果、ＥＵＶ光の発生も不安定となる。
本発明のＥＵＶ光源装置を量産型の半導体露光装置の光源として用いる場合、このような放電電極の磨耗をできるだけ抑制し、電極寿命をできるだけ長くすることが要請される。
そこで、上記のように、第１、第２の放電電極１ａ，１ｂを少なくとも放電時に回転する回転電極として構成すると、両電極においてパルス放電が発生する位置はパルス毎に変化する。よって、第１および第２の放電電極１ａ，１ｂが受ける熱的負荷は小さくなり、放電電極の磨耗スピードが減少し、放電電極の長寿命化が可能となる。
なお、第１、第２の放電電極１ａ，１ｂを回転電極として構成する場合、放電が発生しやすいように、電力印加時に電界が集中する周縁部のエッジ部分が、所定距離だけ離間して互いに向かい合うように配置することが好ましい。
すなわち、図５に示したように各電極１ａ，１ｂ表面を含む平面が交差するように各電極を配置することが好ましい。このように配置すると、両電極の周縁部のエッジ部分間距離が最も短い部分で多く放電が発生するので、放電位置が安定する。
【００６６】
２．第１の実施例の変形例
本発明のＥＵＶ光源装置は、図４、図５に示す第１の実施例の構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能となる。
例えば、放電電極は、回転電極ではなく、図９に示すような直線往復運動を行うように構成することも可能である。
図９は、第１および第２の放電電極が直線往復運動を行うように構成した場合を説明する概念図である。
図９において、第１および第２の放電電極３１ａ，３１ｂは、例えば、四角形の平板形状であり、所定間隔だけ離間して互いに向き合うように構成される。具体的には、両電極は、不図示の絶縁部材を挟み、一体に構成される。一体に構成された両電極は、例えば、先端軸にギア３２ａが設けられたステッピングモータからなる電極駆動手段３２により駆動される。第２の放電電極３１ｂの上面には、電極駆動手段のギア３２ａと噛合うギア部３２ｂが設けられる。すなわち、電極駆動手段３２であるステッピングモータの回転において、正転と逆転を繰り返すことにより、第１および第２の放電電極３１ａ，３１ｂは直線往復運動を行うことが可能となる。
【００６７】
このように第１、第２の放電電極３１ａ，３１ｂを構成しても、両電極においてパルス放電が発生する位置はパルス毎に変化する。よって、第１および第２の放電電極３１ａ，３１ｂが受ける熱的負荷は小さくなり、放電電極の磨耗スピードが減少し、放電電極の長寿命化が可能となる。
なお、図９に示す直線往復運動を行う放電電極構成の場合、運動方向が逆転する際、両放電電極の運動動作が停止する。そのため、運動方向が逆転する位置にあるときには、放電による放電の熱負荷が増加する場合もある。
第１の実施例に示した回転電極構造においては、回転速度ならびに回転方向が一定の場合、両電極が停止することはない。よって、図９に示す直線往復運動を行う電極構成より、熱負荷の掛かり方が一定となる。
【００６８】
なお、図４、図５に示す第１の実施例のＥＵＶ光源装置においては、高温プラズマ原料２ａを供給する位置は、ＥＵＶ集光鏡３の光軸上であり、また、高温プラズマ原料２ａに照射するレーザビーム５の照射方向も光軸と一致している。しかし、高温プラズマ原料２ａを供給する位置は、必ずしもＥＵＶ集光鏡３の光軸上でなくても良く、またレーザビーム５の照射方向も光軸と一致しなくても良い。
また、図４、５に示す第１の実施例のＥＵＶ光源装置においては、レーザビーム５の照射位置と高温プラズマ原料位置との同期にずれが生じたりすると、レーザビーム５はＥＵＶ集光鏡３に照射されてしまい、場合によっては、ＥＵＶ集光鏡３にダメージを与える可能性もある。
このように、レーザビーム５の誤照射時にレーザビーム５がＥＵＶ集光鏡３に到達しないようにする必要がある場合は、例えば図２（ａ）に示すように、レーザビームの進行方向を、ＥＵＶ集光鏡に到達しない方向に調整してもよい。
【００６９】
３．第２の実施例
図１０、図１１に、本発明の極端紫外光（ＥＵＶ）光源装置の第２の実施例の構成（断面図）を示す。図１０は本発明の第２の実施例のＥＵＶ光源装置の正面図であり、ＥＵＶ放射は同図下側から取り出される。図１１は、本発明の第２の実施例のＥＵＶ光源装置の側面図である。
第２の実施例のＥＵＶ光源装置は、ＥＵＶ放射を横から取り出す第１の実施例の光源装置と同様、ＥＵＶを放射するための液体、または固体の高温プラズマ原料を、放電用電極表面に供給するのではなく放電領域の近傍に供給して、レーザビームを当該高温プラズマ原料に対して照射するように構成される。このような構成を採用することにより、レーザビームが直接電極に照射されることがないので、電極において、レーザアブレーションによる磨耗が発生しないという効果を奏することが可能となる。
【００７０】
図１０、図１１に示す第２の実施例のＥＵＶ光源装置の基本構成は、第１の実施例の光源装置と同様、放電部、原料供給および原料気化機構、ＥＵＶ光集光部、デブリトラップ、隔壁、制御部等からなり、ＥＵＶ光源装置の動作およびその効果も同様である。
ここで、放電部ならびに原料供給および原料気化機構については、ＥＵＶ放射を下から取り出すために、第１の実施例の放電部ならびに原料供給および原料気化機構と若干構成が相違する。
以下、この相違点について説明し、構成が同等であるＥＵＶ光集光部、デブリトラップ、隔壁、制御部についての説明は省略する。また、第２の実施例のＥＵＶ光源装置の動作およびその効果も、第１の実施例のＥＵＶ光源装置の動作およびその効果と同等であるので説明を省略する。
【００７１】
（１）放電部
放電部は、第１の実施例のＥＵＶ光源装置と同様、第１の回転電極１ａ、第２の回転電極１ｂとから構成される。両電極１ａ，１ｂは、放電が発生しやすいように、電力印加時に電界が集中する周縁部のエッジ部分が所定距離だけ離間して互いに向かい合うように配置される。すなわち、各電極表面を含む平面が交差するように配置される。なお上記所定距離は、両電極の周縁部のエッジ部分間距離が最も短い部分での距離である。
第１の回転電極１ａ、第２の回転電極１ｂは、図１１に示すように側面から俯瞰すると、第１および第２の放電電極１ａ，１ｂの表面を含む仮想平面が交差する位置を中心として、両電極１ａ，１ｂは放射状に配置されることになる。
図１１に示すように、放射状に配置されている両電極１ａ，１ｂの周縁部のエッジ部分間距離が最も長い部分は、上記仮想平面の交差位置を中心としたとき、ＥＵＶ集光鏡３とは反対側に位置するように設置されている。すなわち、両電極の周縁部のエッジ部分間距離が最も長い部分は、最も短い部分の上方に位置するように設置されている。
【００７２】
ここで、放射状に配置されている両電極１ａ，１ｂの周縁部のエッジ部分間距離が最も長い部分は、上記仮想平面の交差位置を中心としたとき、ＥＵＶ集光鏡と同じ側に位置するように設置することも可能である。しかしこの場合、放電領域とＥＵＶ集光鏡との距離が長くなってしまい、その分、ＥＵＶ集光効率も低下するので実際的ではない。
円盤状の第１の回転電極１ａ、第２の回転電極１ｂの略中心部には、それぞれ、第１のモータ１ｅの回転軸１ｃ、第２のモータ１ｆの回転軸１ｄが取り付けられている。第１のモータ１ｅ、第２のモータ１ｆが、それぞれ回転軸１ｃ，１ｄを回転させることにより、第１の回転電極１ａ、第２の回転電極１ｂは回転する。なお、回転の方向は特に規制されない。ここで、回転軸１ｃ，１ｄは、例えば、メカニカルシール１ｇ，１ｈを介してチャンバ６内に導入される。メカニカルシール１ｆ，１ｈは、チャンバ６内の減圧雰囲気を維持しつつ、回転軸の回転を許容する。
【００７３】
上記したように、両電極１ａ，１ｂの周縁部のエッジ部分間距離が最も長い部分は、最も短い部分の上方に位置するように設置されている。よって、第１の実施例のように、各電極１ａ，１ｂへの給電機構を導電性の給電用溶融金属１１を収容する導電性のコンテナ１０ａ，１０ｂによって構成しようすると、放電部にコンテナが位置することになる。よって、導電性の給電用溶融金属を収容する導電性のコンテナを各電極への給電機構として採用することは不可能となる。
そこで、第２の実施例のＥＵＶ光源装置においては、各電極への給電機構を摺動子１５ａ，１５ｂによって構成する。
図１１に示すように、第１の回転電極１ａおよび第２の回転電極１ｂの下側には、それぞれ、例えばカーボンブラシ等で構成される第１の摺動子１５ａおよび第２の摺動子１５ｂが設けられている。
第１の摺動子１５ａと第２の摺動子１５ｂは摺動しながらも電気的接続を維持する電気接点であり、チャンバ６内の減圧雰囲気を維持可能な絶縁性の電力導入部２３ａ，２３ｂを介して、パルス電力発生器２３と接続される。パルス電力発生器２３は、第１の摺動子１５ａ、第２の摺動子１５ｂを介して、第１の回転電極１ａと第２の回転電極１ｂとの間にパルス電力を供給する。
すなわち、第１のモータ１ｅおよび第２のモータ１ｆが動作して第１の回転電極１ａと第２の回転電極１ｂとが回転していても、第１の放電電極１ａと第２の放電電極１ｂとの間には、第１の摺動子１５ａ、第２の摺動子１５ｂを介して、パルス電力発生器２３よりパルス電力が印加される。
【００７４】
（２）原料供給および原料気化機構
極端紫外光を放射するための高温プラズマ原料２ａは、チャンバ６に設けた原料供給手段２から液体または固体の状態で、放電領域（第１の回転電極の周縁部のエッジ部分と第２の回転電極の周縁部のエッジ部分との間の空間であって、放電が発生する空間）近傍に供給される。上記原料供給手段２は、チャンバ６の上部壁に設けられ、高温プラズマ原料２ａは、上記放電領域の近傍の空間に、ドロップレット状にして供給（滴下）される。
ドロップレット状にして供給される高温プラズマ原料２ａは、滴下され、放電領域近傍の空間に到達した際、レーザ源１２から放出されるレーザビーム５により照射されて気化する。
上記レーザビーム５は集光レンズ等の集光光学系１２ａにより集光され、チャンバ６に設けられた窓部６ｄを介して、高温プラズマ原料２ａに集光光として集光される。
なお、上記したように、レーザビーム５の照射により気化した高温プラズマ原料は、レーザビームが入射する高温プラズマ原料表面の法線方向を中心にして広がる。よって、レーザビーム５は、気化後の高温プラズマ原料が放電領域の方向に広がるように、高温プラズマ原料表面の放電領域に面する側に対して照射する必要がある。
【００７５】
ここで、レーザビーム５の照射により放電領域に供給された気化後の高温プラズマ原料のうち、放電による高温プラズマ形成に寄与しなかったものの一部、あるいは、プラズマ形成の結果分解生成する原子状ガスのクラスタの一部は、デブリとしてＥＵＶ光源装置内の低温部と接触し、堆積する。
そのため、気化後の高温プラズマ原料がＥＵＶ集光鏡３の方向に広がらないように、高温プラズマ原料２ａを供給し、かつ、レーザビーム５を高温プラズマ原料に照射することが好ましい。
具体的には、前述したように高温プラズマ原料２ａが一対の電極１ａ，１ｂとＥＵＶ集光鏡３との間の空間であり、かつ、放電領域近傍の空間に対して供給されるよう原料供給手段２による滴下位置が調整される。更に、レーザビーム５がこの空間に供給された原料に対して、気化後の高温プラズマ原料が放電領域の方向に広がるように高温プラズマ原料表面の放電領域に面する側に対して照射されるように、レーザ源１２が調整される。
以上のように調整することにより、デブリがＥＵＶ集光鏡に進行するのを抑制することが可能となる。
【００７６】
なお、上記したように、レーザビーム５の照射により気化した高温プラズマ原料はレーザビーム５が入射する高温プラズマ原料表面の法線方向を中心にして広がるが、詳細には、レーザビームの照射により気化し飛散する高温プラズマ原料の密度は上記法線方向が最も高密度になり、上記法線方向から角度が増すごとに低くなる。
上記を踏まえ、高温プラズマ原料２ａの供給位置並びにレーザビーム５の照射エネルギー等の照射条件は、放電領域に供給される気化後の高温プラズマ原料の空間密度分布が、放電領域において高温プラズマ原料が加熱励起後効率的にＥＵＶ放射が取り出されるような条件となるように、適宜設定される。
【００７７】
ここでＥＵＶ放射を横向きに取り出す第１の実施例のＥＵＶ光源装置の場合と同様に、高温プラズマ原料にレーザビームを照射して当該原料を気化する位置を光軸上に設定すると、以下に示す２つの問題点が生じる。
第１の問題は、ドロップレット状にして滴下される高温プラズマ原料が、ＥＵＶ発生領域でもある放電領域上を通過することである。
高温プラズマ原料をドロップレット状にして連続的に供給する場合、ドロップレット状の高温プラズマ原料が放電領域を通過する際、レーザビームの照射によって気化される前に、前回の放電によって分解・気化される恐れがある。また、前回の放電による衝撃によってドロップレット状の高温プラズマ原料の軌道が変化する。このように、ドロップレット状の高温プラズマ原料が、レーザビーム照射場所へ安定供給されないという問題がある。
【００７８】
第２の問題は、放電に使用しないドロップレット状の高温プラズマ原料は、ＥＵＶ集光鏡が位置する集光空間に進入することになるので、原料回収手段を集光空間のＥＵＶ集光鏡の前方に設置しなくてはならないことである。集光空間のＥＵＶ集光鏡の前方には、原料回収手段を設置するスペースがほとんどなく、設置した場合には、ＥＵＶ放射を遮光してしまいＥＵＶ集光鏡によって集光するＥＵＶ光量を下げてしまう。また、ドロップレット状の高温プラズマ原料がＥＵＶ集光鏡が位置する空間を通過時に一部気化し、この気化した原料がＥＵＶ集光鏡を汚染してしまう。
上記２つの問題を考慮すると、図１０、図１１に示すようにドロップレット状の高温プラズマ原料２ａの落下軸とＥＵＶ集光鏡３の光軸と一致しない構成にし、原料回収手段１４は、ＥＵＶ放射が通過しない領域で、できる限りレーザビーム５によって気化する位置に近づけることが望ましい。
もし、チャンバ６の放電空間６ａと集光空間６ｂと完全に分離して、放電部が収容される放電チャンバとＥＵＶ集光鏡を収容する集光チャンバとを設ける場合には、原料回収手段は、放電チャンバ側に設置することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明のＥＵＶ光源装置を説明するための概略構成図（１）である。
【図２】本発明のＥＵＶ光源装置を説明するための概略構成図（２）である。
【図３】本発明のＥＵＶ光源装置を説明するための概略構成図（３）である。
【図４】本発明の第１の実施例のＥＵＶ光源装置の構成図（正面図）である。
【図５】本発明の第１の実施例のＥＵＶ光源装置の構成図（上面図）である。
【図６】ＬＣ反転方式を採用したパルス電力発生器の構成例を示す図である。
【図７】パルストランス方式を採用したパルス電力発生器の構成例を示す図である。
【図８】ガスカーテン機構を説明するための図である。
【図９】第１、第２の放電電極が直線往復運動を行うように構成した場合を説明する概念図である。
【図１０】本発明の第２の実施例のＥＵＶ光源装置の構成図（正面図）である。
【図１１】本発明の第２の実施例のＥＵＶ光源装置の構成図（側面図）である。
【図１２】従来のＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ａ    第１の放電電極（回転電極）
１ｂ    第２の放電電極（回転電極）
１ｃ    回転軸
１ｄ    回転軸
１ｅ    第１のモータ
１ｆ    第２のモータ
２      原料供給手段
２ａ    プラズマ原料
３      ＥＵＶ集光鏡
４      プラズマ
５      レーザビーム
６      チャンバ
６ａ    放電空間
６ｂ    集光空間
６ｃ    隔壁
７      磁石
８      ホイルトラップ
８ａ    ホイルトラップ保持用隔壁
９      ＥＵＶ取出部
１０ａ  第１のコンテナ
１０ｂ  第２のコンテナ
１１    給電用溶融金属
１２    レーザ源
１３    ノズル
１３ａ  ガスカーテン
１４    原料回収手段
２１ａ  ガス供給ユニット
２１ｂ  ガス供給ユニット
２２ａ  真空排気装置
２２ｂ  真空排気装置
２３    パルス電力発生器
２４    制御部
２５    露光機の制御部
３１ａ  第１の放電電極
３１ｂ  第２の放電電極
３２    電極駆動手段
ＳＷ，ＳＷ１，ＳＷ２  スイッチ
ＳＲ１，ＳＲ２，ＳＲ３  磁気スイッチ
Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ
ＣＨ    充電器
Ｔｒ１  昇圧トランス
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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