(57)【要約】【課題】  波長の極く短い紫外線を発生すること。【解決手段】  本発明は、同心状に配置されたアノード（４６）とカソード（４４）とを含み、リチウム蒸気を使用し、ＥＵＶ放射線を発生するための高密度プラズマ焦点放射線源に関する。本発明は、ＥＵＶ放射線の発生の効率を高め、アノード（４６）およびカソード（４４）を保護し、冷却し、その寿命を長くし、放電チャンバ（３６）内のゴミおよび圧力の乱れから収集光学系を保護し、シールドすると共に、リチウムを放電チャンバ（３６）へ供給するための方法および装置も含む。
2006517050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードと、
カソードと、
液体要素をアノードに接近させ、アノードを冷却するよう構成されたヒートパイプとを備えた高密度プラズマ焦点放射線源であって、
該高密度プラズマ焦点放射線源がプラズマ放電を生じさせるようになっている放電回路を備え、該放射線源が、アノードとカソードとの間の放電チャンバ内でリチウム蒸気を使用し、１３.５ｎｍ近くの電磁波長で極短紫外（ＥＵＶ）放射線を発生するようになっている高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項２】
前記液体要素がリチウムと、ナトリウムと、リンから成る群から選択されたものである請求項１記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項３】
前記液体要素がリチウムであり、前記リチウムが高密度プラズマ焦点放射線源によって蒸気の形態で使用され、ＥＵＶ放射線を発生する請求項１記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項４】
前記ヒートパイプが該ヒートパイプの低温領域から毛細管作用によりヒートパイプの蒸発領域に液体要素を移動させるウィックを含む請求項１〜３のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項５】
前記ヒートパイプが該ヒートパイプの蒸発領域内に毛細孔を含み、液体要素を前記放電チャンバ内に蒸発できるようになっている請求項４記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項６】
前記カソードが前記アノードと同心状に配置されており、更に前記アノードを中心に少なくとも部分的に配置された第１電気絶縁体と、
前記カソードを中心として少なくとも部分的に配置された第２電気前記とを備えた請求項１〜５のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項７】
前記第１絶縁体が窒化アルミニウムを含む請求項６記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項８】
前記第２絶縁体が石英を含む請求項６または７記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項９】
前記第１電気絶縁体と前記第２電気絶縁体との間に配置され、前記第１電気絶縁体と前記第２電気絶縁体との間をリンクする中間電気絶縁体を更に含む、請求項６〜８のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１０】
前記中間電気絶縁体が真空を含む請求項９記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１１】
前記第１電気絶縁体と前記第２電気絶縁体の各々が、それぞれの終端表面を備え、該終端表面が表面上トラッキングを防止するような形状となっている、請求項６〜１０のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１２】
前記液体要素が蒸発する蒸発部分と、前記蒸気が前記液体要素に凝縮される凝縮領域とを前記ヒートパイプが含む、請求項１〜１１のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１３】
前記アノード内に配置された、リチウムで含浸された多孔性電極と、前記リチウム含浸多孔性アノードからリチウムを駆動し、リチウム蒸気を前記放電チャンバに移動するようになっている無線周波数（ＲＦ）放電回路とを更に備えた、請求項１〜１２のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１４】
前記ＲＦ放電回路が前記アノードおよびリチウム含浸多孔性電極にＲＦ電圧を印加し、リチウムが前記リチウム含浸多孔性電極から蒸発する温度まで前記リチウム含浸多孔性電極を加熱し、よって前記リチウム含浸多孔性電極からリチウムを駆動するようになっている、請求項１３記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１５】
前記リチウム含浸多孔性電極のまわりに配置された貴ガスイオンを更に備え、前記ＲＦ放電回路が前記アノードおよび前記リチウム含浸多孔性電極にＲＦ電圧を印加し、前記リチウム含浸多孔性電極の近くに正に帯電したシースを形成するようになっており、前記正に帯電したシースが前記リチウム含浸多孔性電極に向けて前記貴ガスイオンを加速し、イオン抽出により前記リチウム含浸多孔性電極からリチウムを抽出するようになっている、請求項１３または１４記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１６】
前記高密度プラズマ焦点放射線源によって発生されるＥＵＶ放射線の少なくとも一部を受けるようになっている、前記アノードおよび前記カソードの上に配置された光学素子と、
前記光学素子と前記アノードとの間に配置された光学的に透過性のバリアとを更に備えた、請求項１〜１５のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１７】
前記光学的に透過性のバリアが前記アノードのプラズマピンチ焦点から放射線を透過するように実質的に整合した一連の開チャンネルを構成する耐火性金属要素の少なくとも１つのウェブを含む、請求項１６記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１８】
前記耐火性金属要素がタングステンを含む、請求項１７記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１９】
前記光学的に透過性のバリアが耐火性金属要素の第１ウェブと、耐火性金属要素の第２ウェブとを備え、前記第２ウェブが前記第１ウェブよりも上方に配置されており、前記第１および第２ウェブの各耐火性金属要素が前記プラズマピンチ焦点領域の長手方向軸線に実質的に整合している、請求項１７または１８記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項２０】
前記光学的に透過性のバリアが、
第１速度および前記アノードよりも高い第１温度で流れ、リチウム蒸気を含む第１ガスストリームと、
第２速度および前記アノードよりも高い第２温度で流れ、貴ガスを含む第２ガスストリームとを備え、前記第１温度および速度と前記第２温度および速度とが実質的に同一である、請求項１６〜１９のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項２１】
前記第１ガスストリームと前記第２ガスストリームとが、これら第１ガスストリームと第２ガスストリームとの間に配置された拡散層を有するガスカーテンを含む、請求項２０記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項２２】
前記拡散層のかなりの部分を捕捉するように位置決めされ、サイズとされた第１回収ダクトを更に含む、請求項２１記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項２３】
前記第１ガスストリームの少なくとも一部を捕捉するように位置決めされ、サイズとされた第２回収ダクトを更に含む、請求項２〜２２のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項２４】
前記第２回収ダクトにより前記第１ガスストリームから捕捉された前記リチウム蒸気の少なくとも一部を再使用し、前記第１ガスストリームを発生する、請求項２３記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項２５】
前記光学的に透過性のバリアが前記アノードよりも上に位置する軸対称の流れパターンを含むガスカーテンを備え、前記軸対称の流れパターンがアノードおよびリチウム蒸気を含むガスカーテンの長手方向軸線を中心に対称的となっている、請求項１６〜２４のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項２６】
前記放電チャンバのベースに位置する加熱機構を更に備え、前記加熱機構が前記ガスカーテンのリチウム蒸気の上方への流れを駆動するようになっており、前記加熱機構の強度が前記放電チャンバのベースにおける温度をほぼ一定に維持するように、前記放電チャンバが加熱されるにつれて前記加熱機構の強度が減少するようになっている、請求項２５記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項２７】
前記放電チャンバ内に位置する前記アノードの少なくとも一部をカバーする液体リチウムの層を更に含む、請求項１〜２６のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項２８】
前記放電チャンバ内に位置する前記カソードの少なくとも一部をカバーする液体リチウムの層を更に含む、請求項１〜２７のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項２９】
プラズマピンチ焦点領域を備え、放射線を発生するようになっているプラズマ放射線源と、
前記プラズマ放射線源の近くに位置し、前記プラズマ放射線源によって発生される放射線の少なくとも一部を受けるようになっている光学要素と、
前記プラズマ放射線源と前記光学要素との間に配置された光学的に透過性のバリアとを備えた、高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項３０】
前記光学的に透過性のバリアが前記アノードのプラズマピンチ焦点から放射線を透過するように実質的に整合した一連の開チャンネルを構成する耐火性金属要素の少なくとも１つのウェブを含む、請求項２９記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項３１】
前記耐火性金属要素がタングステンを含む、請求項３０記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項３２】
前記光学的に透過性のバリアが耐火性金属要素の第１ウェブと、耐火性金属要素の第２ウェブとを備え、前記第２ウェブが前記第１ウェブよりも上方に配置されており、前記第１および第２ウェブの各耐火性金属要素が前記プラズマピンチ焦点領域の長手方向軸線に実質的に整合している、請求項２９〜３１のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項３３】
前記光学的に透過性のバリアが、
第１速度および前記アノードよりも高い第１温度で流れ、リチウム蒸気を含む第１ガスストリームと、
第２速度および前記アノードよりも高い第２温度で流れ、貴ガスを含む第２ガスストリームとを備え、前記第１温度および速度と前記第２温度および速度とが実質的に同一である、請求項２９〜３２のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項３４】
前記アノードの中心を通過する長手方向軸線のまわりに同心状に配置されたアノードとカソードとを含む、請求項２９〜３３のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項３５】
前記光学的に透過性のバリアが前記アノードの上方に位置決めされ、前記長手方向軸線を中心に軸対称となっている軸対称流れパターンを含むガスカーテンを備え、前記ガスカーテンがリチウム蒸気を含む、請求項３４記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項３６】
前記放電チャンバのベースに位置する加熱機構を更に備え、前記加熱機構が前記ガスカーテンのリチウム蒸気の上方への流れを駆動するようになっており、前記加熱機構の強度が前記放電チャンバのベースにおける温度をほぼ一定に維持するように、前記放電チャンバが加熱されるにつれて前記加熱機構の強度が減少するようになっている、請求項３５記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項３７】
少なくとも一部が前記アノードのまわりに配置された第１電気絶縁体と、
少なくとも一部が前記カソードのまわりに配置された第２電気絶縁体とを備えた、請求項３４〜３６のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項３８】
前記第１電気絶縁体が窒化アルミニウムを含む、請求項３７記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項３９】
前記第２電気絶縁体が石英を含む、請求項３７または３８に記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項４０】
前記第１電気絶縁体と前記第２電気絶縁体との間に配置され、前記第１電気絶縁体と前記第２電気絶縁体との間をリンクする中間電気絶縁体を更に含む、請求項３７〜３９のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項４１】
前記中間電気絶縁体が真空を含む請求項４０記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項４２】
前記第１電気絶縁体と前記第２電気絶縁体の各々が、それぞれの終端表面を備え、該終端表面が表面上のトラッキングを防止するような形状となっている、請求項３７〜４１のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項４３】
液体リチウムを前記アノードに接近させ、前記アノードの冷却を行うように構成されたヒートパイプを更に含む、請求項３４〜４２のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項４４】
前記液体要素が蒸発する蒸発部分と、前記蒸気が前記液体要素に凝縮される凝縮領域とを前記ヒートパイプが含む、請求項４３記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項４５】
前記液体要素がリチウムと、ナトリウムと、リンから成る群から選択されたものである請求項４３または４４記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項４６】
前記液体要素がリチウムであり、前記リチウムが高密度プラズマ焦点放射線源によって蒸気の形態で使用され、ＥＵＶ放射線を発生する請求項４３〜４５のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項４７】
前記ヒートパイプが該ヒートパイプの低温領域から毛細管作用によりヒートパイプの蒸発領域に液体要素を移動させるウィックを含む請求項４３〜４６のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項４８】
前記ヒートパイプが該ヒートパイプの蒸発領域内に毛細孔を含み、液体要素を前記放電チャンバ内に蒸発できるようになっている請求項４７記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項４９】
前記アノードの少なくとも一部をカバーする液体リチウムの層を更に含む、請求項３４〜４８のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項５０】
前記カソードの少なくとも一部をカバーする液体リチウムの層を更に含む、請求項３４〜４９のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項５１】
前記アノード内に配置された、リチウムで含浸された多孔性電極と、前記リチウム含浸多孔性アノードからリチウムを駆動し、リチウム蒸気を前記放電チャンバに移動するようになっている無線周波数（ＲＦ）放電回路とを更に備えた、請求項２９〜５０のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項５２】
前記ＲＦ放電回路が前記アノードおよびリチウム含浸多孔性電極にＲＦ電圧を印加し、リチウムが前記リチウム含浸多孔性電極から蒸発する温度まで前記リチウム含浸多孔性電極を加熱し、よって前記リチウム含浸多孔性電極からリチウムを駆動するようになっている、請求項５１記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項５３】
前記リチウム含浸多孔性電極のまわりに配置された貴ガスイオンを更に備え、前記ＲＦ放電回路が前記アノードおよび前記リチウム含浸多孔性電極にＲＦ電圧を印加し、前記リチウム含浸多孔性電極の近くに正に帯電したシースを形成するようになっており、前記正に帯電したシースが前記リチウム含浸多孔性電極に向けて前記貴ガスイオンを加速し、イオン抽出により前記リチウム含浸多孔性電極からリチウムを抽出するようになっている、請求項５１または５２記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項５４】
ＥＵＶ放射線を発生するようになっているプラズマ放射線源と、
第１温度を有し、第１出口速度で第１ガスストリームを発生する第１ガスジェットと、
前記第１温度に実質的に等しい第２温度を有し、第１出口速度に実質的に等しい第２出口速度で第２ガスストリームを発生する第２ガスジェットとを備え、前記第１ガスストリームと前記第２ガスストリームとが共にガスカーテンを含み、該ガスカーテンが前記第１ガスストリームと前記第２ガスストリームとの間に配置された拡散層を備え、
前記拡散層のかなりの部分を捕捉するように位置決めされ、サイズとされた第１回収ダクトを備えた高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項５５】
前記第１ガスストリームがリチウムを含み、前記第２ガスストリームが貴ガスを含む、請求項５４記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項５６】
前記貴ガスがヘリウムを含む、請求項５５記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項５７】
前記第１ガスストリームの少なくとも一部を捕捉するように位置決めされ、サイズとされた第２回収ダクトを更に含む、請求項５４〜５６のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項５８】
前記第１ガスストリームがリチウムを含み、前記第２回収ダクトにより捕捉されたリチウム蒸気の少なくとも一部を再使用し、前記第１ガスストリームを発生するようになっている、請求項５７記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項５９】
前記プラズマ放射線源がアノードと、該アノードに同心状に位置決めされたカソードと、リチウムを前記アノードに接近させ、アノードを冷却するように構成されたヒートパイプとを備えた、請求項５４〜５８のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項６０】
少なくとも一部が前記アノードのまわりに配置された第１電気絶縁体と、
少なくとも一部が前記カソードのまわりに配置された第２電気絶縁体とを備えた、請求項５９記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項６１】
前記第１電気絶縁体と前記第２電気絶縁体との間に配置され、前記第１電気絶縁体と前記第２電気絶縁体との間をリンクする中間電気絶縁体を更に含む、請求項６０記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項６２】
前記アノードの少なくとも一部をカバーする液体リチウムの層を更に含む、請求項５９〜６１のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項６３】
前記カソードの少なくとも一部をカバーする液体リチウムの層を更に含む、請求項５９〜６２のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項６４】
アノードの中心に沿った長手方向軸線を中心に同心状に配置されたアノードおよびカソードと、
前記アノードと前記カソードとの間にプラズマ放電を生じさせ、放射線を発生するようになっている放電回路と、
前記アノードの上方に配置された軸対称流れパターンを含むガスカーテンとを備え、
前記ガスカーテンがリチウム蒸気を含む、高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項６５】
前記アノードを含む放電チャンバのベースに位置する加熱機構を更に備え、前記加熱機構が前記ガスカーテンのリチウム蒸気の上方への流れを駆動する、請求項６４記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項６６】
前記放電チャンバが加熱されるにつれ、前記加熱機構の強度が減少され、前記放電チャンバのベースにおける温度をほぼ一定に維持するようになっている、請求項６５記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項６７】
前記ガスカーテンが前記放電チャンバの上部部分で生じる貴ガスバッファ流れを備え、前記貴ガスバッファ流れが前記リチウム蒸気の上方への流れに対して反対に向いている、請求項６５または６６記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項６８】
前記放電チャンバが前記アノードを実質的に囲み、前記ガスカーテンを少なくとも部分的に囲む円筒形の壁を備える、請求項６７記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項６９】
前記放電チャンバが前記加熱機構の上方に位置するカラーを更に含む、請求項６８記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項７０】
前記カラーが前記リチウム蒸気の温度を維持する加熱装置と、前記リチウムの蒸気を冷却する冷却装置とを備え、前記加熱装置と前記冷却装置とが共に前記リチウム蒸気と前記貴ガスバッファ流れとの間の混合層の垂直位置を少なくとも部分的に制御するようになっている、請求項６９記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項７１】
前記放電チャンバの円筒形壁が熱放射シールドの層を含む、請求項７０記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項７２】
貴ガスバッファ流れがヘリウムを含む、請求項６７〜７１のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項７３】
前記アノードの少なくとも一部をカバーする液体リチウムの層を更に含む、請求項６４〜７２のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項７４】
前記カソードの少なくとも一部をカバーする液体リチウムの層を更に含む、請求項６４〜７３のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項７５】
少なくとも一部が前記アノードのまわりに配置された第１電気絶縁体と、
少なくとも一部が前記カソードのまわりに配置された第２電気絶縁体とを備えた、請求項６４〜７４のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項７６】
前記第１電気絶縁体と前記第２電気絶縁体との間に配置され、前記第１電気絶縁体と前記第２電気絶縁体との間をリンクする中間電気絶縁体を更に含む、請求項７５記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項７７】
前記アノードの上方に位置する光学要素と、
前記ガスカーテンの少なくとも一部の上方において、前記アノードと前記光学要素との間に配置された前記アノードのピンチ焦点に実質的に整合する一連の開チャンネルを構成する耐火性金属要素のウェブとを更に備え、
前記耐火性金属要素のウェブが前記アノードと前記カソードとからのスパッタリングによって生じるゴミから光学要素を保護するように構成されている、請求項６４〜７６のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項７８】
プラズマピンチ焦点を備え、ＥＵＶ放射線を発生するようになっているプラズマ放射線源と、
前記プラズマ放射線源より上方に位置し、前記プラズマ放射線源によって生じる前記ＥＵＶ放射線の少なくとも一部を受けるようになっている光学要素と、
前記プラズマ放射線源と前記光学要素との間に配置され、プラズマピンチ焦点に実質的に整合する一連の開チャンネルを構成する耐火性金属要素の第１ウェブとを備えた高密度プラズマ放射線源。
【請求項７９】
前記プラズマ放射線源が同心状に配置されたアノードとカソードとを備え、前記プラズマ放射線源が前記アノードと前記カソードとの間に電磁界を発生させ、放射線を生じさせるようになっている、請求項７８記載の高密度プラズマ放射線源。
【請求項８０】
前記アノードをほぼ中心として配置された第１絶縁体と、絶縁体カソードをほぼ中心として配置された第２絶縁体とを更に備えた、請求項７９記載の高密度プラズマ放射線源。
【請求項８１】
耐火性金属要素の前記第１ウェブと前記光学的との間に配置された耐火性金属要素の第２ウェブを更に備え、前記耐火性金属要素の第１ウェブおよび第２ウェブがスパッタリングによって生じる前記アノードおよびカソードからのゴミから前記光学要素をシールドするように構成されている、請求項７９または８０記載の高密度プラズマ放射線源。
【請求項８２】
前記放射線源が多孔性アノードと液体リチウムを含むリザーバとを備え、前記多孔性アノードが前記リザーバから液体リチウムを吸収するように構成されている、請求項７８〜８１のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項８３】
アノードからの熱が前記ヒートパイプの蒸発領域において、リチウムをリチウム蒸気に蒸発させ、よって前記アノードを冷却するように、ヒートパイプを使ってリチウムを前記アノードに接近させるステップと、
前記リチウム蒸気を凝縮し、液体リチウムを生じさせるステップと、
ウィックを使用し、前記ヒートパイプの前記蒸気領域に前記液体リチウムを戻すステップとを備えた、プラズマ放射線源のアノードを冷却するための方法。
【請求項８４】
前記光学部品と前記プラズマ放射線源との間に、第１温度および第１出口速度を有する第１蒸気ストリームを設けるステップと、
前記第１蒸気ストリームと前記第２蒸気ストリームとの間に拡散層を形成するように、前記第１蒸気ストリームと実質的に同じ位置にあり、前記第１蒸気ストリームと同じ方向であり、前記第１蒸気ストリームと実質的に一致する温度および出口速度を有する貴ガスを含む第２蒸気ストリームを設けるステップと、
前記拡散層を形成する蒸気の少なくとも一部をリサイクルするように前記拡散層の少なくとも一部を再捕捉するステップとを備えた、プラズマ放射線源の近くで光学部品を保護する方法。
【請求項８５】
前記第１蒸気ストリームを設けるステップがリチウム蒸気を含む第１蒸気ストリームを設けることを含み、
更に前記第１蒸気ストリームのリチウム蒸気の少なくとも一部を再捕捉するステップと、
前記リチウム蒸気を再使用し、前記第１蒸気ストリームを設けるステップとを更に備えた、請求項８４記載の方法。
【請求項８６】
プラズマ放射線源の放電チャンバ内でリチウム蒸気を発生するステップと、
前記放電チャンバ内で前記リチウム蒸気が上向きに流れるようにするステップと、
前記放電チャンバ内で下向きの貴ガスバッファ流れを生じさせ、前記光学要素を前記プラズマ放射線源からシールドするリチウム蒸気および貴ガスを含むガスカーテンを形成するステップとを備えた、プラズマ放射線源の近くで光学要素を保護するための方法。
【請求項８７】
前記放電チャンバのベースを加熱することにより、前記放電チャンバ内の前記リチウム蒸気の上向きの流れを駆動するステップと、
前記放電チャンバが加熱されるにつれ、加熱強度を減少させ、前記放電チャンバのベースにおける温度をほぼ一定に維持するステップとを更に備えた、請求項８６記載の方法。
【請求項８８】
プラズマ放射線源、および放射線を合焦するか、または向きを定めるようになっているプラズマ放射線源の上方に位置する光学要素を備えた放射線発生環境内で、
前記プラズマ放射線源と前記光学要素との間に光学的に透過性のバリアを設けるステップを備えた、光学系を保護する方法。
【請求項８９】
前記光学的に透過性のバリアを設けるステップが、
前記プラズマ放射線源と前記光学要素との間に耐火性金属要素の第１ウェブを配置するステップと、
前記耐火性金属要素の前記第１ウェブと前記プラズマ放射線源の焦点とを整合し、前記プラズマ放射線源から前記光学要素にＥＵＶ放射線を透過するステップとを備えた、請求項８８記載の方法。
【請求項９０】
前記第１ウェブの上方に配置された耐火性金属要素の第２ウェブを設けるステップと、
前記プラズマ放射線源と前記光学要素との間に耐火性金属要素の第１ウェブを配置するステップと、
前記耐火性金属要素の前記第１ウェブと前記プラズマ放射線源の焦点とを整合し、前記プラズマ放射線源から前記光学要素にＥＵＶ放射線を透過するステップとを備えた、請求項８９記載の方法。
【請求項９１】
光学的に透過性のバリアを設けるステップが、
第１速度および第１温度で流れる第１ガスストリームを前記プラズマ放射線源より上方に設けるステップと、
光学的に透過性のバリアを設けるステップが、
第２速度および第２温度で流れる第２ガスストリームを前記プラズマ放射線源より上方に設けるステップを備え、
前記第１温度および速度と前記第２温度および速度とが実質的に同一である、請求項８８〜９０のいずれかに記載の方法。
【請求項９２】
前記第１および第２ガスストリームを設けるステップが、前記第１ガスストリームと前記第２ガスストリームとの間に配置された拡散層を有し、前記第１および第２ガスストリームを含むガスカーテンを形成するステップを備えた、請求項９１記載の方法。
【請求項９３】
第１回収ダクトにより前記拡散層のかなりの部分を回収するステップを更に備えた、請求項９２記載の方法。
【請求項９４】
第２回収ダクトを使って前記第１ガスストリームの少なくとも一部を回収するステップを更に備えた、請求項９１〜９３のいずれかに記載の方法。
【請求項９５】
前記第１ガスストリームを設けるステップがリチウム蒸気を含む第１ガスストリームを設けるステップを備え、本方法が前記第１ガスストリームの一部から回収されたリチウム蒸気の少なくとも一部を再使用し、前記第１ガスストリームを設けるステップを更に含む、請求項９４記載の方法。
【請求項９６】
高密度プラズマ焦点放射線源の放電チャンバにおいてリチウム蒸気を発生するステップと、
ＤＰＦパルス放電回路を使って高密度プラズマ焦点放射線源のアノードとカソードとの間で電磁（ＥＭ）界を発生し、前記アノードの先端にプラズマピンチを生じさせ、よってＥＵＶ放射線を発生するステップとを備え、
前記リチウム蒸気を発生するステップが前記アノードと前記リチウム含浸多孔性電極との間にパルス状の無線周波数（ＲＦ）電圧を印加することにより、リチウム含浸多孔性電極からリチウム蒸気を抽出することを含む、高密度プラズマ焦点放射線源を使用してＥＵＶ放射線を発声する方法。
【請求項９７】
リチウム蒸気を発生するステップが、更に前記リチウム含浸多孔性電極からリチウム蒸気を発生させるのに十分な温度まで前記リチウム含浸多孔性電極を加熱するようにＲＦ電圧を印加し、よって前記リチウム含浸多孔性電極から放電チャンバ内にリチウム蒸気を駆動することを含む、請求項９６記載の方法。
【請求項９８】
前記リチウム蒸気を発生するステップが、
前記リチウム含浸多孔性電極のまわりに貴ガスイオンを配置するステップと、
前記アノードおよび前記リチウムガス多孔性電極にＲＦ電圧を印加し、前記リチウム含浸多孔性電極の近くに正に帯電したシースを形成するステップと、
前記正に帯電したシースから前記リチウム含浸多孔性電極に向けて貴ガスイオンを加速し、イオン抽出により前記リチウム含浸多孔性電極からリチウムを抽出するステップを更に備えた、請求項９６または９７記載の方法。
【請求項９９】
前記放電チャンバ内への前記貴ガスイオンの流れを生じさせ、前記リチウム含浸多孔性電極から抽出されたリチウムを前記貴ガスイオンの流れにより前記放電チャンバ内へ運ぶステップを更に含む、請求項９８記載の方法。
【請求項１００】
パルス状ＲＦ電圧の発生とＤＰＦパルス状放電回路からのパルスとを同期化するステップを更に含む、請求項９６〜９９のいずれかに記載の方法。
【請求項１０１】
ウィックを有する液体リチウムのリザーバへ前記リチウム含浸多孔性電極を結合するステップと、
ウィックを介した毛細作用により液体リチウムのリザーバからリチウム含浸多孔性電極へリチウムを供給するステップを更に備えた、請求項９６〜１００のいずれかに記載の方法。
【請求項１０２】
前記アノードを液体リチウムの層でコーティングするステップを更に備えた、請求項９６〜１０１のいずれかに記載の方法。
【請求項１０３】
前記カソードの少なくとも一部を液体リチウムの層でコーティングするステップを更に備えた、請求項９６〜１０２のいずれかに記載の方法。
【請求項１０４】
前記ＥＵＶ放射線を収集するよう前記アノードより上方に光学要素を配置するステップと、
前記アノードと前記光学要素との間に光学的に透過性のバリアを配置し、プラズマピンチによって生じた圧力の乱れから、および放電チャンバ内で発生したゴミから、前記光学要素を保護するステップを更に備えた、請求項９６〜１０３のいずれかに記載の方法。
【請求項１０５】
光学的に透過性のバリアを配置する前記ステップが、
前記アノードと前記光学要素との間に配置された耐火性金属要素の第１ウェブを設けるステップと、
前記耐火性金属要素の第１ウェブと前記アノードの中心長手方向軸線とを整合し、前記プラズマ放射線から前記光学要素へＥＵＶ放射線を透過できるようにするステップとを備えた、請求項１０４記載の方法。
【請求項１０６】
放電チャンバ内に配置されたアノードと、該アノードに同心状に配置されたカソードとを含み、前記アノードから抽出されたリチウム蒸気を使ってＥＵＶ放射線を発生するようになっている放射線源と、
前記アノードと前記カソードとの間に電磁（ＥＭ）界を発生し、ＥＵＶ放射線を生じさせるプラズマピンチを前記アノードの先端に生じさせるようになっているパルス放電回路と、
前記アノードから前記リチウム蒸気の抽出を生じさせるようになっている無線周波数（ＲＦ）放電回路とを備えた、高温プラズマ焦点放射線源。
【請求項１０７】
前記アノードがリチウム充填電極を含み、ＲＦ放電回路が前記アノードと前記リチウム充填電極との間にＲＦ電圧を発生するように構成されている、請求項１０６に記載された高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１０８】
前記リチウム充填電極からリチウムを蒸発させるのに十分な温度までリチウム充填電極を加熱するよう、ＲＦ電圧を印加し、よって前記リチウム充填電極から前記放電チャンバ内へリチウムを駆動する、請求項１０７記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１０９】
前記リチウム充填電極のまわりに配置された貴ガスイオンを更に備え、前記ＲＦ放電回路が前記アノードおよび前記リチウム充填電極にＲＦ電圧を印加し、前記リチウム充填電極の近くに正に帯電したシースを形成するようになっており、前記正に帯電したシースが前記リチウム充填電極に向けて貴ガスイオンを加速し、イオン抽出により前記リチウム充填電極からリチウムを抽出する、請求項１０７または１０８記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１１０】
液体リチウムを前記アノードに接近させ、前記アノードを冷却するように構成されたヒートパイプを更に含む、請求項１０６〜１０９のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１１１】
前記ヒートパイプが、毛細管作用により前記ヒートパイプの低温領域から前記ヒートパイプの蒸発領域に前記液体リチウムを移動するウィックを含む、請求項１１０記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１１２】
前記リチウムが前記放電チャンバ内に蒸発できるよう、前記ヒートパイプが該ヒートパイプの蒸発領域内に毛細孔を含む、請求項１１０記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１１３】
前記放電チャンバ内に位置する前記アノードの少なくとも一部をカバーする液体リチウムの層を更に含む、請求項１０６〜１１２のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１１４】
前記放電チャンバ内に位置する前記カソードの少なくとも一部をカバーする液体リチウムの層を更に含む、請求項１０６〜１１３のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１１５】
前記アノードより上方に配置された光学要素と、前記アノードと前記光学要素との間に位置し、前記プラズマピンチから前記光学要素へ前記ＥＵＶ放射線の透過を可能にするように構成された光学的に透過性のバリアとを更に含む、請求項１０６〜１１４のいずれかに記載の光学的プラズマ焦点放射線源。
【請求項１１６】
前記光学的透過性バリアが前記プラズマピンチから前記光学要素へＥＵＶ放射線を透過できるように実質的に整合された一連の開チャンネルを構成する耐火性金属要素の少なくとも１つのウェブを含む、請求項１１５記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１１７】
前記耐火性金属要素がタングステンを含む、請求項１１６記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１１８】
前記光学的に透過性のバリアが耐火性金属要素の第１ウェブと、耐火性金属要素の第２ウェブとを備え、前記第２ウェブが前記第１ウェブよりも上方に配置されており、前記第１および第２ウェブの各耐火性金属要素が前記プラズマピンチ焦点領域の長手方向軸線に実質的に整合している、請求項１１５〜１１７のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１１９】
前記光学的に透過性のバリアが、
第１速度および前記アノードよりも高い第１温度で流れ、リチウム蒸気を含む第１ガスストリームと、
第２速度および前記アノードよりも高い第２温度で流れ、貴ガスを含む第２ガスストリームとを備え、前記第１温度および速度と前記第２温度および速度とが実質的に同一である、請求項１１５〜１１８のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１２０】
前記第１ガスストリームと前記第２ガスストリームとが、これら第１ガスストリームと第２ガスストリームとの間に配置された拡散層を有するガスカーテンを含む、請求項１１９記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１２１】
前記拡散層のかなりの部分を捕捉するように位置決めされ、サイズとされた第１回収ダクトを更に含む、請求項１２０記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１２２】
前記第１ガスストリームの少なくとも一部を捕捉するように位置決めされ、サイズとされた第２回収ダクトを更に含む、請求項１２１記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１２３】
前記第２回収ダクトにより前記第１ガスストリームから捕捉された前記リチウム蒸気の少なくとも一部を再使用し、前記第１ガスストリームを発生する、請求項１２２記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１２４】
前記光学的に透過性のバリアが前記アノードよりも上に位置する軸対称の流れパターンを含むガスカーテンを備え、前記軸対称の流れパターンがアノードおよびリチウム蒸気を含むガスカーテンの長手方向軸線を中心に対称的となっている、請求項１１５〜１２３のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１２５】
前記放電チャンバのベースに位置する加熱機構を更に備え、前記加熱機構が前記ガスカーテンのリチウム蒸気の上方への流れを駆動するようになっており、前記加熱機構の強度が前記放電チャンバのベースにおける温度をほぼ一定に維持するように、前記放電チャンバが加熱されるにつれて前記加熱機構の強度が減少するようになっている、請求項１２４記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【請求項１２６】
少なくとも一部が前記アノードのまわりに配置された第１電気絶縁体と、
少なくとも一部が前記カソードのまわりに配置された第２電気絶縁体とを備えた、請求項１０６〜１２４のいずれかに記載の高密度プラズマ焦点放射線源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリソグラフィに有効な極短紫外線を発生するための高密度プラズマ焦点放射線源に関し、より詳細には、プラズマ内にリチウムを送り込む方法、電極から熱を除去する方法、電極の寿命を改善する方法、放電の均一性を改善する方法、およびプラズマからプラズマ放射線源内の光学系を保護するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハ上の特徴部はリソグラフィ技術を使って製造できる。現在、高密度紫外線（ＤＵＶ）リソグラフィ技術は、約１００ナノメータ（ｎｍ）のサイズをプリントするのに使用できる２００ｎｍのオーダーの波長を有するＤＵＶレーザーを使用している。しかしながら、半導体技術が改良され、半導体デバイスのサイズが小さくなるにつれ、７０ｎｍ以下のオーダーのサイズを有する特徴部をプリントできるようにすることが望ましい。このサイズの特徴部をプリントするには、ＤＵＶよりも波長の短いリソグラフィ光源が必要である。現在のところ、選択される光源は波長が約１３.５ｎｍの極短紫外線（ＥＵＶ）内にある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
放射線発生器として使用できるプラズマデバイスは中心電極と、この中心電極と実質的に同心状の外側電極と、これら電極の間に形成された同心状コラムとを備える。図１は同心状の電極の幾何学的形状を有する高繰り返しレートの高密度プラズマ焦点（ＤＰＦ）放射線源の放電チャンバ部分の一例を示す。プラズマ媒体を提供するために入口機構（図示せず）を通してコラム２６内に選択されたガス、例えば複数の貴ガスの混合気、または貴ガスとリチウムもしくは錫との混合気を導入できる。最初、アノード４６とカソード４４とを電気的にアイソレートする絶縁体４２の表面の上でプラズマが点火され、その後、絶縁体から離間したプラズマシースとしてこのプラズマを駆動する。外側電極４４（カソード）は（図示するように）中実でもよいし、または円形に実質的に均一に離間させた複数のロッド（図示せず）としてもよい。コラム２６の底部には高繰り返しレートのパルスドライバ２８が設けられている。このドライバ２８は電極の両端に高電圧パルスを送るようになっている。コラムのベース端部からコラムの端部までの磁力によりプラズマシースは駆動され、ここでプラズマシースは中心電極の頂部の近くでピンチ状態となる。電極間を流れる電流から生じる磁力により同心状コラム２６までプラズマシースが駆動される。プラズマシースが一旦アノード４６の先端に到達すると、磁力はプラズマを径方向内側に駆動し、高温度に達した電離ガスの径方向にトラップされたスラグを有するピンチ３０を生じさせる。パルス電圧の大きさ、パルスの電流上昇時間、ガス圧および電極長さはプラズマがピンチ状態となるときに各放電パルスの電流が実質的に最大となるように選択できる。ピンチ内の高温プラズマは１３.５ｎｍを中心とする所望するＥＵＶバンド内で放射線３２を発生する。ＥＵＶ放射線の振幅およびその波長は、ピンチへ送られる選択されたガス、ドライバ２８から発生される電流の振幅およびパルス長さ、ピンチの領域内のプラズマ温度およびコラム内のガス圧力を含む種々のデバイスおよびプラズマのパラメータを注意深く選択することによって制御できる。このタイプのＤＰＦデバイスはより短い波長で放射するようにも設計できる。しかしながら、放射線の波長をより短くするには、プラズマ温度をより高くすることが望ましい。２００１年１０月９日にビルクス（Ｂｉｒｘ）に発行された米国特許第6,300,720号にはプラズマガンの例が記載されており、本明細書ではこの米国特許の全体の内容を参考例として援用する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態によれば、高密度プラズマ焦点放射線源は、アノードと、カソードと、液体要素をアノードに接近させ、アノードを冷却するよう構成されたヒートパイプとを備え、該高密度プラズマ焦点放射線源がプラズマ放電を生じさせるようになっている放電回路を備え、該放射線源が、アノードとカソードとの間の放電チャンバ内でリチウム蒸気を使用し、１３.５ｎｍ近くの電磁波長で極短紫外（ＥＵＶ）放射線を発生するようになっている。
【０００５】
別の実施形態によれば、高密度プラズマ焦点放射線源は、プラズマピンチ焦点領域を備え、放射線を発生するようになっているプラズマ放射線源と、前記プラズマ放射線源の近くに位置し、前記プラズマ放射線源によって発生される放射線の少なくとも一部を受けるようになっている光学要素と、前記プラズマ放射線源と前記光学要素との間に配置された光学的に透過性のバリアとを備える。
【０００６】
別の実施形態では、高密度プラズマ焦点放射線源は、ＥＵＶ放射線を発生するようになっているプラズマ放射線源と、第１温度を有し、第１出口速度で第１ガスストリームを発生する第１ガスジェットと、前記第１温度に実質的に等しい第２温度を有し、第１出口速度に実質的に等しい第２出口速度で第２ガスストリームを発生する第２ガスジェットとを備え、前記第１ガスストリームと前記第２ガスストリームとが共にガスカーテンを含み、該ガスカーテンは前記第１ガスストリームと前記第２ガスストリームとの間に配置された拡散層と、前記拡散層のかなりの部分を捕捉するように位置決めされ、サイズとされた第１回収ダクトを備える。
【０００７】
更に別の実施形態によれば、高密度プラズマ焦点放射線源は、アノードの中心に沿った長手方向軸線を中心に同心状に配置されたアノードおよびカソードと、前記アノードと前記カソードとの間にプラズマ放電を生じさせ、放射線を発生するようになっている放電回路と、前記アノードの上方に配置された軸対称流れパターンを含むガスカーテンとを備え、前記ガスカーテンは、リチウム蒸気を含む。
【０００８】
更に別の実施形態では、高密度プラズマ放射線源は、プラズマピンチ焦点を備え、ＥＵＶ放射線を発生するようになっているプラズマ放射線源と、前記プラズマ放射線源より上方に位置し、前記プラズマ放射線源によって生じる前記ＥＵＶ放射線の少なくとも一部を受けるようになっている光学要素と、前記プラズマ放射線源と前記光学要素との間に配置され、プラズマピンチ焦点に実質的に整合する一連の開チャンネルを構成する耐火性金属要素の第１ウェブとを備える。
【０００９】
一実施形態によれば、プラズマ放射線源のアノードを冷却するための方法は、アノードからの熱が前記ヒートパイプの蒸発領域において、リチウムをリチウム蒸気に蒸発させ、よって前記アノードを冷却するように、ヒートパイプを使ってリチウムを前記アノードに接近させるステップと、前記リチウム蒸気を凝縮し、液体リチウムを生じさせるステップと、ウィックを使用し、前記ヒートパイプの前記蒸気領域に前記液体リチウムを戻すステップとを備える。
【００１０】
別の実施形態によれば、プラズマ放射線源の近くで光学部品を保護する方法は、前記光学部品と前記プラズマ放射線源との間に、第１温度および第１出口速度を有する第１蒸気ストリームを設けるステップと、前記第１蒸気ストリームと前記第２蒸気ストリームとの間に拡散層を形成するように、前記第１蒸気ストリームと実質的に同じ位置にあり、前記第１蒸気ストリームと同じ方向であり、前記第１蒸気ストリームと実質的に一致する温度および出口速度を有する貴ガスを含む第２蒸気ストリームを設けるステップと、前記拡散層を形成する蒸気の少なくとも一部をリサイクルするように前記拡散層の少なくとも一部を再捕捉するステップとを備える。
【００１１】
別の実施形態によれば、プラズマ放射線源の近くで光学要素を保護するための方法は、プラズマ放射線源の放電チャンバ内でリチウム蒸気を発生するステップと、前記放電チャンバ内で前記リチウム蒸気が上向きに流れるようにするステップと、前記放電チャンバ内で下向きの貴ガスバッファ流れを生じさせ、前記光学要素を前記プラズマ放射線源からシールドするリチウム蒸気および貴ガスを含むガスカーテンを形成するステップとを備える。
【００１２】
更に別の実施形態によれば、プラズマ放射線源、および放射線を合焦するか、または向きを定めるようになっているプラズマ放射線源の上方に位置する光学要素を備えた放射線発生環境内で、光学系を保護する方法は、前記プラズマ放射線源と前記光学要素との間に光学的に透過性のバリアを設けるステップを備える。
【００１３】
更に別の実施形態では、高温プラズマ焦点放射線源は、放電チャンバ内に配置されたアノードと、該アノードに同心状に配置されたカソードとを含み、前記アノードから抽出されたリチウム蒸気を使ってＥＵＶ放射線を発生するようになっている放射線源と、前記アノードと前記カソードとの間に電磁（ＥＭ）界を発生し、ＥＵＶ放射線を生じさせるプラズマピンチを前記アノードの先端に生じさせるようになっているパルス放電回路と、前記アノードから前記リチウム蒸気の抽出を生じさせるようになっている無線周波数（ＲＦ）放電回路とを備える。
【００１４】
添付図面を参照し、種々の実施形態およびその特徴の次の非限定的な説明を読めば、本発明の上記およびそれ以外の特徴および利点が明らかとなろう。これら図面は発明を示し、説明するための例として記載したものであり、発明を限定するために記載したものではないと理解すべきである。図中、同様な参照番号は同様な部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、添付図面を参照し、本発明の種々の図示した実施形態および実験例、ならびにその特徴についてより詳細に説明する。本発明は次の説明に記載し、または図面に示した部品の構造および配置の詳細だけにその応用を制限されないと理解すべきである。本発明のその他の用途、構造の詳細、部品の配置および実施形態ならびに特徴も可能である。更に、本明細書で使用するフレーズおよび用語は発明を説明するためのものであり、発明を制限するものと見なすべきではない。「含む」、「備える」または「有する」、およびその変形された用語の使用は、以下述べる事項およびその均等物だけでなく、追加事項も含むものである。
【００１６】
図２を参照する。ここには本発明の一実施形態に係わる高密度プラズマ焦点（ＤＰＦ）放射線源３４の一部の横断面略図が示されている。この実施形態の特徴によれば、ＤＰＦ放射線源３４は放電チャンバ３６を備え、このチャンバ内で図２に示されるような軸対称の構造のプラズマ放電が生じ得る。予備的イオン化発生器４０によって送られるエネルギーにより、予備的イオン化電極３８の近くおよびそのまわりでガスが予備的にイオン化される。このイオン化はカソード４４とアノード４６のベースとの間の絶縁体４２の表面を覆うシート状のプラズマ放電を開始し得る。本発明と共に使用できる予備的イオン化のための方法および装置は２００１年１０月９日にビルクス氏に発行された米国特許第6,300,720号に詳細に記載されており、この米国特許の特許全体の内容を本明細書では参考例として引用する。図１を参照して説明するように、パルスドライバ２８は電極の両端に高電圧パルスを加え、これら電極の間に電流を流し、（同心状のアノードおよびカソード電極によって形成された）コラムのベース端部からプラズマを伝搬させる。このプラズマは電流から生じる磁力によりアノードに沿って上昇するように駆動される。プラズマシースを流れる電流から生じる磁界により、アノード４６の先端にプラズマピンチが発生する。特に、電流経路が電極の対称軸線に接近しているか、または互いに接近している場合（このような接近はスペースおよび／またはサイズの制約という点から見て望ましい）、電流送り経路および電流戻り経路は互いに正しく絶縁される。プラズマをピンチ状態にするのに十分な磁界を発生するには、電流を短時間でパルス化しなければならないと理解すべきである。この目標を達成するために、電気回路、電流経路の幾何学的形状および放電パラメータは電流経路に沿ったインダクタンスを最小にするように設計しなければならない。一実施形態によれば、ＤＰＦ放射線源は図２に示されるように同心状の円筒体４８、５０に沿って電流経路が存在するように構成できる。同心状円筒体４８、５０は平行なディスク５２、５４にそれぞれ電気的に接合でき、次にこれらディスクはそれぞれアノード４６およびカソード４４に接合される。同心状円筒体は絶縁体５６によって互いに絶縁される。この幾何学的形状は更に以下説明するように、室内環境からアノード／カソード構造体を熱絶縁する追加機能を果たすことができる。
【００１７】
一実施形態によれば、放電チャンバ内に設けられると共に、ＥＵＶ放射線を発生するのに使用される放電ガス状媒体を約０.５トールのオーダーの圧力のリチウム蒸気とすることができる。リチウム蒸気をこの圧力に維持するのに、比較的高い温度、約７００℃が使用される。従って、高温放電チャンバと例えば周辺温度となっているか、またはかかる高温では作動できない回路要素との間の少なくとも部分的な熱アイソレーションを達成することが望ましい。更に、放電チャンバからの熱の漏れを低減し、よって約７００℃に放電チャンバを維持するのに使用されるエネルギーを低減するように熱絶縁することが望ましい。熱損失は、例えば比較的薄い導電体、例えば（上記のような）同心状円筒体４８、５０および平行ディスク５２、５４を使用するか、および／または熱伝導率が小さい絶縁体を使用することにより最小にすることができる。しかしながら、熱絶縁を達成するのに別個の方法および構造も使用できると理解すべきである。
【００１８】
一実施形態によれば、熱伝導率および熱損失を最小にするのに、プラズマへ電流を送るよう、肉薄の同心状円筒体４８、５０を使用できる。ＤＰＦシステムでは、短いパルスに電流が供給されるので、電流を搬送する導電体の表面層内で主に電流が流れる。従って、主に表面層を電流パルスが流れる際の抵抗を低くするのに、導電面積を広くする必要はないので、肉薄の同心状円筒体４８、５０はこの用途に適した導電体である。肉薄の同心状円筒体を使用する利点は。熱損失を最小にできることである。その理由は、円筒体は不良な熱伝導体であるからである（円筒形導電体の間の空間は真空にしてもよいし、または例えば空気もしくはその他の適当な熱および電気絶縁材料で満たしてもよい）。肉薄同心状導電体はインダクタンスを比較的小さくするために、長さをできるだけ短く、直径をできるだけ大きく、シリンダ内空間をできるだけ小さくするよう、（熱伝導率を小さくする必要性およびその他の要因によって決まる条件に一致するように）設計できる。電流は短いパルスで供給されるので、インダクタンスは比較的小さくなっていることが望ましい。
【００１９】
図２を参照する。アノードとカソードとを電気的にアイソレートするよう、アノード電極４６の上にはアノード絶縁体４２が設けられている。同心状電流経路円筒体４８と５０との間には第２絶縁体５６も設けられている。アノード絶縁体４２および／または第２絶縁体５６に対する絶縁材料を選択する際に、２つの基準を検討することが重要である。第１に、この絶縁材料は約７００℃の温度でリチウム環境内で５〜１５キロボルト（ｋＶ）のピーク駆動電圧に耐えることができなければならない。第２に、この絶縁材料は必要な熱アイソレーションを提供するために熱伝導率が小さくなっていなければならず、熱応力に耐えるために高強度、低ヤング率および低熱膨張係数も有していなければならない。
【００２０】
上記すべての基準を満たすような単一材料を決定することは困難である。従って、図２に示されるように、一実施形態によれば、ＤＰＦ放射線源の異なる領域および条件に対して異なる絶縁材料を選択してもよい。例えばアノード絶縁体４２は７００℃で絶縁耐力を有し、この温度でリチウムと相容性のある窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。しかしながら、ＡｌＮは熱伝導率が大きく、製造が困難である。従って、第２の同心状絶縁体５６は、例えば薄い厚みで強度が高く、熱伝導率が小さい、熱応力特性が良好である石英から構成できる。石英は適正なコストで多くのサイズで入手可能でもある。しかしながら、石英の絶縁耐力は温度が増加するにつれて劇的に低下するので、４００℃よりも高い温度では適当な絶縁体とはなりにくい。このような石英の限界によってＡｌＮから製造されたアノード絶縁体４２から石英製の第２絶縁体５６への直接リンクを防止できる。従って、アノード絶縁体４２から第２絶縁体５６へ移行するのに、真空または他の絶縁材料、例えば所定のタイプの窒化ホウ素（ＢＮ）の中間領域を設けてもよい。
【００２１】
図２に示された実施形態では、アノード絶縁体４２と第２同心状絶縁体５６との間に真空ギャップ５８が設けられている。ブレークダウンを防止するようにギャップ５８のサイズが適切に選択されていることを条件に、移行用絶縁体として真空ギャップを使用することは有益である。当業者には判っているように、ブレークダウン電圧は所定のガスに対するパッシェン曲線によって表現できる。特定のギャップ長さｄ（数ミリメートルのオーダー）および圧力レンジｐ（１トールより低い）に対し、ブレークダウン電圧がｐｄ積の低下と共に増加するとき、このｐｄ積はパッシェン曲線の左側に対応する。例えばヘリウムではいわゆるｐｄ最小値（ｐｄ積は最低ブレークダウン電圧に対応する）は約４トールｃｍに達する。推定によれば、１０-4トールの圧力ではヘリウムで満たされたギャップの両端に５ｋＶの電圧を保持するのに約６ｎｍのギャップで十分であることが判った。プラズマ源が正常に動作しているとき、ディスク５２および５４の上下で真空が維持されるので、ギャップ５８内の真空を容易に実現できる。上部ディスク５２および下部ディスク５４の上方の真空領域の間の連通は、導電性ディスク５２、５４内の小さい開口部６４、６６をそれぞれ通して確立できる。アノード絶縁体４２とアノード４６とカソード４４との間の境界を密に嵌合することによって放電領域から真空インシュレータへのリチウムの漏れを最小にできる。例えば図示された例では、真空インシュレータ領域内のリチウム蒸気圧は１０-5トールのオーダーであると推定される。上部真空領域と下部真空領域との間を自由に連通できるようにするために、導電性ディスク５２、５４内に適当なオープン領域を設けることによって良好な真空、従って良好な絶縁体を保証できる。周辺の材料から真空領域に進入するガスおよび粒子を、これら領域の連続的なポンピングによって引出しでき、よって真空を維持できるように自由に連通できる状態にすることが好ましい。このようにしない場合、これらガスおよび粒子が存在することにより、真空度が低下する。
【００２２】
別の実施形態では、ギャップ５８内に真空の代わりに、ある絶縁体、例えば窒化ホウ素（ＢＮ）を設けることができる。ギャップ５８内の中間絶縁体として多くの異なる材料を使用でき、これら材料は多数のファクター、例えば絶縁体４２、５６の異なる特性およびその他の基準および仕様に応じて選択し得る。
【００２３】
図２にも示される別の特徴によれば、アノード絶縁体４２および第２絶縁体５６のそれぞれの終端表面６０、６２は、表面トラッキングによるブレークダウンを防止するように、図示するような形状とすることができる。このようなブレークダウンはギャップのいずれかの側に存在する材料の表面を覆う電気アークとして生じ得る。表面トラッキングによるアーク現象は、例えば図２に示されるように、絶縁体の表面に突起を設けることにより、絶縁体表面に沿う経路を十分長くすることにより解消できる。
【００２４】
更に別の特徴によれば、導電性ディスク５２、５４内の開口部６４、６６はディスクの内側エッジから外側エッジまでの間で４００℃のオーダーの温度低下によって生じる熱応力を軽減すると共に、熱応力による機械的な故障（座屈）を防止する更に別の目的も果たすことができる。これら開口部の形状を適当な形状とすることにより、熱応力を軽減し、よってディスク５２、５４が座屈するのを防止できると理解すべきである。真空インシュレータをＢＮまたは他の絶縁材料に置換した上記別の構造では、異なる絶縁材料の間の接合部にかかる応力を軽減するためにディスク開口部６４、６６を設けてもよいと理解すべきである。
【００２５】
放電回路のセグメント、例えば図２に示されているアノード絶縁体４０、第２絶縁体５６および導電性ディスク５２、５４は、高電圧絶縁性、低熱伝導率および構造上の剛性の性質のいずれかまたはすべてを有していなければならないと理解すべきである。
【００２６】
パルス動作中、放電アノード４６はプラズマからの苛酷な熱負荷を受ける。例えば図２に示された代表的なアノード４６はある応用例では約５０００ワットのオーダーの熱排出を受け得る。この熱はアノードに衝突するエネルギーを持った帯電粒子によって運ばれる熱エネルギーおよび発生する放射線から生じ得る。例えばタングステンから構成できるアノードへの放射冷却と伝導冷却との組み合わせは、アノードの先端を溶融点より低く維持できない。従って別の冷却が必要となり得る。アノードの冷却は放電エネルギーおよびパルスレートに制限を課すので、ＥＵＶリソグラフィ用のこの技術の実際の使用が制限される。従って、放電エネルギーまたはパルスレートに影響しない、アノード４６を冷却するための有効な技術を使用することが望ましい。
【００２７】
一実施形態によれば、冷却方法および装置ではヒートパイプによるアノードへリチウムまたはその他の金属蒸気を吹き付ける。リチウムまたはその他のアルカリ金属は、かかるヒートパイプ用の最も効率的な蒸気媒体となる。数ｃｍの長さにわたって約０.５ｃｍ2の横断面を有するヒートパイプ内の５０００ワットのオーダーの熱伝達は、現在のヒートパイプの能力の範囲内にある。図３を参照すると、ここにはアノードを冷却し、以下、より詳細に説明するようなリチウムを供給するためにヒートパイプ１８０が設置されたアノード４６の一実施形態が示されている。ヒートパイプ１８０によるアノード４６の冷却はヒートパイプの加熱領域８１６内の（矢印１８２で示される）液体蒸発、低温領域１８８内の（矢印１８４で示される）凝縮およびウィック１８１による液体戻り経路の原理で働く。冷却器１８７を使用することにより低温領域１８８を所望する温度に維持できる。凝縮された液体はウィック１８１に沿って上昇する毛細管作用により、低温領域１８８から高温蒸発領域１８６へ戻る。この冷却プロセスは適度な蒸気流量が必要となるよう、例えば２１ｋＪ／ｇの熱でリチウムを使って５ｋＷの熱負荷が０.２４ｇ／ｓｅｃの蒸気質量流量しか必要としないように、蒸発／凝縮の大きい熱交換を使用するものである。他の用途、例えば自動車のバルブステムを通るバルブの冷却および人工衛星の日の当たる側から影の側までの熱交換においてヒートパイプ技術がこれまで使用されているが、ＤＰＦ放射線源における冷却にはこれまで使用されていない。このようなリソグラフィー技術のパワーを大きくできるようにするためにヒートパイプ技術を使ったアノード４６の有効な冷却が必要である。その理由は、ヒートパイプ技術を使用しなければ、アノードの熱許容限界がＤＰＦ放射線源の有効なパワーを制限し得るからである。リチウムはＥＵＶ放射線を発生するプラズマ媒体として使用できるので、リチウム蒸気を使用する本明細書で説明するヒートパイプ冷却装置および方法はＥＵＶ放射線発生プロセスの相互的技術でもあると理解すべきである。従って、リチウムを取り扱うための装置は既にＤＰＦ放射線源の一部となっているので、冷却を実現するのに必要な追加構造は最小限ですむ。更に矢印１８２が示すように、アノード内部だけでなく、矢印１９１が示すように、毛細孔１９０を通ってＤＰＦチャンバ内にもリチウムが蒸発できるように、ヒートパイプ１８０の壁の高温領域１８６内に毛細孔１９０を設けることができる。従って、ヒートパイプは上記のようにアノードを冷却すること、およびリチウムをＤＰＦ放電チャンバ内に供給することの双方に使用できる。
【００２８】
（図１に示される）コラム２６にリチウム蒸気を導入するために、リチウムを含む電極と別の電極との間の同心状幾何学的形状内で放電を開始できる。パルス作動モードまたは連続波（ＣＷ）作動モードのいずれかで放電を発生するように無線周波数（ＲＦ）または直流（ＤＣ）電圧を使用できる。図４を参照すると、一例ではリチウムを含む電極７０はリチウムで含浸された多孔性または中空円筒体とすることができる。別の例では、リチウムを含むアノードは他のある装置、例えばウィック（図８参照）によりリザーバから液体リチウムを供給するアノードとすることができる。別の例では、図８を参照すると、ここには液体リチウムを含むリザーバ１７０からウィックによりリチウムを供給できる多孔性アノード１６８が示されている。当然ながら、当業者には公知のように、別の態様でアノードにリチウムを吹き付けることができると理解すべきである。特に、再び図４を参照すると、高密度プラズマ焦点システムの中空アノード４６の内部にリチウムで含浸された電極７０を設置できる。この場合、図４に略図で示されるようなプラズマ焦点装置のリチウムで含浸された中心電極７０とアノード４６との間にＲＦ電圧を印加できる。図４はＲＦ放電のための回路要素（７２、７４）も示している。ＲＦ放電を使用する場合、図４に示されるようにＲＦトランス７２により２つの電極４６、７０をアースから電気的にアイソレートできるので、リチウムを供給するための放電回路は主要ＤＰＦ回路から完全に分離された独立したユニットとすることができる。
【００２９】
一実施形態によれば、ＲＦ放電により多孔性要素を（４００〜８００℃のオーダーの）高温まで加熱するときの熱抽出を使ってリチウム含浸電極７０からリチウムを抽出できる。この例ではリチウム濃度はこの特定の温度におけるリチウムの蒸気圧によって決定できる。
【００３０】
別の実施形態によれば、イオン抽出を使ってリチウム含浸電極７０からリチウムを抽出できる。この例では、電極への貴ガスおよび／またはリチウムイオンの衝突によりリチウム含浸電極７０の表面からリチウム原子を抽出できる。ＲＦ放電を用いる場合、電極７０の近くに正に帯電したシースを形成できる。このシースはシースを横断するかなり大きい電界を特徴とし、この電界は電極７０の表面に向けてリチウムまたは貴ガスイオンを加速する。電極７０の表面に衝突するイオンは、ガス状媒体の性質、その圧力および電極に印加されるＲＦ電圧に応じて数十〜数百電子ボルトのエネルギーを有し得る。これらエネルギーを持ったイオンは電極７０の表面からリチウムを抽出でき、この結果、表面近くのリチウム濃度は表面温度で平衡濃度を越える。
【００３１】
１つの特徴によれば、パルスモードでＲＦ放電を作動させるとき、この放電は適当な遅延回路を含むドライバ回路２８からのメインＤＰＦ放電と同期し、主要ＤＰＦ放電中のリチウムノードを最大にするので、リチウムの全消費量を低減できる。貴ガス（ヘリウム、アルゴン、ネオンなど）の流れ７８は、リチウム供給ＲＦ放電に対するバッファ媒体として作動できる。貴ガスの流れ７８はＤＰＦアノード４６を通し、アノード先端領域へリチウム原子を運搬するようにも働き、アノード先端領域ではＤＰＦ動作中にピンチ４８が形成される。こうしてピンチ領域内に正しくリチウムを送ることができ、この結果、リチウム消費量が大幅に低減する。このことにより、一回装填した固体リチウムは、長時間、ＥＵＶ装置内で作動できるので、このようにすることが望ましい。リチウム消費量が少なくなることは放電チャンバ３６（以下に説明する）に関連する問題およびＤＰＦ放射線源によって生じるＥＵＶ放射線を合焦し、向きを定めるのに使用される光学要素および絶縁体のリチウム汚染も簡略にできる。
【００３２】
リチウム供給システムで使用するのに適したＲＦ同心状放電幾何学的形状の一例では、電極間の距離は約２．５４〜５．０８ｍｍ（約０.１〜０.２インチ）の大きさとすることができ、作動蒸気圧を０.１〜数トールの間にすることができる。これら条件下で放電を開始するのに使用されるＲＦ電圧を１ｋＶよりも高くすることができるが、他方、放電の点火の後では放電の最適動作のために使用されるＲＦ電圧を１００〜３００Ｖの大きさとすることができる。放電の点火電圧を作動電圧のこのような差はＤＰＦ装置のためのＲＦ電源条件に苛酷な制限を課す。一実施形態によれば、この問題は（数トールまでの）高圧力で放電を開始することによって軽減でき、この放電の開始には数百ボルトのＲＦ電圧しか必要でなく、その圧力は点火直後に適当な作動圧まで急速に低下する。
【００３３】
別の実施形態によれば、上記問題は点火器として主要ＤＰＦ放電（ピンチ）を使用してリチウム供給放電を開始することによって回避できる。この場合、ピンチによって生じる原子、イオンおよび高強度のＵＶ放射線を使って最適作動圧力および電圧でリチウム供給放電を開始できる。当初ガス媒体内にはリチウムは存在せず、貴ガスバッファ内でピンチにより放電を開始できる。一旦放電を点火すると、放電は（上記いずれかの方法により）リチウム含浸電極からリチウムを抽出でき、数パルス内で、時間を関数とするリチウム濃度の変化が定常パターンに到達する。リチウムのイオン化エネルギーは低く、５.４ｅＶである。この結果、放電内にリチウムが存在することによって放電点火のためのスレッショルドは低下し、１００〜３００Ｖの電圧および０.１〜数トールの圧力で放電を作動させることが可能となる。したがって、パルスモードでリチウム供給放電の最初に開始した後は電極間にリチウム蒸気が存在するので、外部イニシエータを必要とすることなく、その後の点火が可能である。
【００３４】
上記のようにアノード４６を効率的に冷却しないとアノードの寿命が短くなり、ＤＰＦ放射線源の作動パワーに制限が課される。更にカソードフォール領域を通して加速されるイオンがカソードに衝突することによって生じるカソード材料のスパッタリングにより、カソード４４の寿命が短くなる。カソードフォールとは、通常カソード近くの放電の薄い層に閉じ込められる高電界の領域のことである。この領域は放電のダイナミクスによって形成され、層内のガス状媒体をイオン化し、放電を持続するのに必要な電流レベルに達するよう、電荷キャリア（イオンおよび電子）を加速することにより、カソードから電子を抽出するための必要なエネルギーを提供する。カソードフォール領域内の正のイオンはカソードに向かって加速され、高速でカソードに衝突するので、カソードの材料が飛び、カソードの表面が損傷を受ける。アノード材料のスパッタリングもアノードに損傷を及ぼし、アノードの使用可能な寿命を短くする。本発明の一実施形態によれば、ＤＰＦ装置内のカソードおよびアノードの双方の寿命を延ばすのにリチウムを使用できる。アノードおよびカソードの寿命を長くするのにリチウムを使用することは、特に本発明のＤＰＦ装置で有利である。その理由は、リチウムは上記のようにアノード４６を冷却し、ＥＵＶ放射線を発生するのに既に使用されているからである。
【００３５】
本発明の１つの特徴によれば、例えばタングステンから構成できるカソードの表面をリチウムの薄膜でカバーすることにより、カソードの仕事関数（すなわちカソードから電子を抽出するのに必要なエネルギー量）は４.５ｅＶから２.４ｅＶまで低下する。この結果、カソードフォールが劇的に低下する。カソードフォールを更に低減することは、リチウムで被覆されカソード表面からの熱電子放射により、放電を持続するのに使用されるすべての電子を供給する適当な高温にカソードを維持することにより、カソードフォールを更に低減できる。２５００℃よりも高い表面温度は、放電を持続するのに十分な熱電子放射を達成できるが、この被覆温度は被覆をかかる高温に維持するのに望ましくない。従って、アノードを液体リチウムで被覆すると上記利点を得ることができ、望ましい解決案となる。カソード上に液体リチウムを薄く被覆する別の利点は、電極表面に不可逆的な損傷を与える固体電極のスパッタリングと対照的に、自己治癒的である。一実施形態によれば、リザーバからウィック（図示せず）に供給される、液体利点によって常に含浸できる多孔性カソードを使用することによりこれを達成できる。これら条件下ではカソードの寿命はリザーバ内の液体リチウムの消費量のみによって制限され得る。
【００３６】
同様に、アノードを液体リチウムの薄膜でコーティングすることによっても、アノードの寿命を長くすることができる。また、リチウム含浸多孔性電極とリザーバからリチウムを供給するためのウィックとの組み合わせを使用することによっても寿命を長くすることができる。液体リチウムのコーティングの薄膜は少なくとも２つの理由からアノードの寿命を長くできる。第１の理由は、電極の孔から生じるときの液相状態となるリチウムは上記のように自己治癒的であるので、ゴミまたはスパッタリングによって生じる永久的な損傷に耐えることにある。第２の理由は、放電媒体内に原子リチウムが存在することによって、下記に説明するようにアノードのポテンシャルフォールがかなり低減し、この結果、アノードへのスパッタリングおよび損傷が減少し、それに対応してアノードの寿命が長くなることにある。基底状態にある原子状のリチウムは電子の衝撃に対し、大きい横断面（約７０平方オングストローム（Å2））で、約２ｅＶの第１の励起状態に強力な共鳴遷移を有し、５.４ＵＶの低いイオン化エネルギーを有する。基底状態にある貴ガスの原子に対する対応する励起エネルギーおよびイオン化エネルギーは２倍より大きい。この結果、ガス状リチウムを含む放電媒体内の平均電子エネルギーは純粋な貴ガスを含む放電媒体内のエネルギーよりもかなり低くなり得る。従って、放電媒体内に原子状リチウムが存在する結果、アノードのポテンシャルフォールがかなり低下し、この結果、アノード表面へのスパッタリングおよび損傷が減少するのでアノードの寿命が長くなる。
【００３７】
アノードとカソードとの間の固体絶縁体上のリチウムの薄いコーティングも電極表面の抵抗力を高め、放電のより均一な開始を助ける。このように均一に放電が開始する結果、ピンチは空間的かつ時間的により均一となる。より均一な放電が生じることは、アノードの寿命を延長するのを助ける。ピンチをより対照的に発生し、アノードの好ましい側に放電が衝突し、その側でプラズマスパッタリングが増加するのを防止できる。
【００３８】
上記のようにプラズマピンチ内の１３.５ｎｍの放射線を効率的に発生させるための好ましい媒体は１００分の１トールの数倍から約１トールまでの範囲内の圧力にあるリチウム蒸気である。このような蒸気圧は約６００〜７００℃の温度範囲に対応する。放電チャンバ３６よりも上方に位置し、プラズマピンチによって発生されるＥＵＶ放射線をチャンネリングし、合焦し、または向きを定めるのに使用できる反射性光学系および透過性光学系は、（ＥＵＶを含む）光学的に透過性のインターフェースにより高温の反応性プラズマ発生環境からアイソレートし、これらが損傷を受けるのを防止しなければならない。もっとも薄い実用的な固体ウィンドーでも１３.５ｍｍの放射線の許容できないほど高い吸収を生じさせ得るので、非固体インターフェースが望ましい。
【００３９】
本発明の好ましい実施形態によれば、ＤＰＦ放射線源と光学系との間のかかる非固体インターフェースは、ガスカーテンで提供できる。その理由は、インターフェースは大きな差圧を維持しなくてもよいからである。図５を参照すると、ここには本発明の特徴にかかわる、放電チャンバ３６内で蒸気のように使用されるガスカーテン構造体の一部が示されている。かかるカーテンは２つのガス状媒体の流れを放出する２つ以上の隣接する二次元ジェット８０、８２から構成できる。混合を最小にしながら、広い面積のインターフェースを横断する２つのガス状媒体の性質の差を維持するのに２つのジェットを使用できる。一例では、ジェット８０および８２によって放出される２つのガス状ストリームは、高温リチウム（Ｌｉ）とこのリチウムとほぼ同じ温度のヘリウム（Ｈｅ）から構成できるリチウムの凝縮を防止するのにヘリウムストリームをリチウム温度に維持できる。全カーテン高さにわたってストリームガスとスチールガスとの間に形成される不安定なシェア層９０、９２がＬｉ／Ｈｅ拡散層８８内に浸透するのを防止するよう、ストリームの厚みを十分厚くしなければならない。Ｌｉ／Ｈｅ拡散層８８はＬｉストリームとＨｅストリームを混合することによって形成される。ガス状媒体がジェット８０、８２から放出される速度は、ガスカーテンの所望する剛性によって決定できる。例えばＤＰＦ放射線源の放電チャンバ３６よりも上のガスカーテンのこの実施形態では、（ガスストリームの速度に関連する）ダイナミック圧力を予想される横方向のオーバー圧力よりも大きくできる。リチウムジェットとヘリウムジェットとは同様な厚みにすることができる。この厚みはガス密度および速度ならびにカーテンの広がりに応じて決まる。スパンが６.０ｃｍの場合、ジェットの厚みを約３.０ｃｍとすることができる。スパンをそれよりも広くする場合、厚みはスパンの平方根に痛がって増加する。ガスを再循環できるようにカーテンガスストリームを再捕捉するための対応する単一または一対の回収グリル／ダクト８４、８６を更に含むことができる。
【００４０】
図５はカーテンの下流側（右側）端部に設けられた左の２つの受けダクト８４、８６までのヘリウムソースジェット８０とリチウムソースジェット８２を示す。これら２つのジェットは、ジェット８０、８２によって放出される２つのガス状ストリームの間の拡散層８８を横断する混合を最小にするようなソース速度で密にマッチングできる。リチウムストリームがソースジェット８２を出るときのリチウムストリームの厚みはＬｉ／Ｌｉシェア層９０とＬｉ／Ｈｅ拡散層８８とがオーバーラップしないように定めることができる。同様に、ジェットの出口８０におけるヘリウムストリームの厚みはＨｅ／Ｈｅシェア層９２とＬｉ／Ｈｅ拡散層とがオーバーラップしないように定めるべきである。カーテンの高さＨと幅Ｗはピンチ６８からのカーテンの距離および光学的受け入れ角度９４によって決定される。例えばピンチ６８からカーテンまでの７ｃｍの距離ｄおよび４５度の光学的受け入れ角度９４は、ほぼ６×６ｃｍのカーテンに対応する。
【００４１】
図示された実施形態によれば、１つの受けダクト８４は凝縮および再蒸発によりリチウムを分離し、リサイクルできるように、全層状拡散層８８を実質的に捕捉するようなサイズとすることができる。当業者に周知のように、凝縮によるヘリウムからリチウムを分離し、毛細管作用によりウィックを通して液体リチウムを戻すことができる（図示せず）。次に、液体リチウムを再蒸発し、蒸気のようにガスカーテン用リチウムストリームおよび／またはＤＰＦ放射線源内で再蒸発し、再使用できる。
【００４２】
本発明の別の特徴によれば、下方出口ダクト８６を設け、このダクトのサイズを（Ｌｉ／Ｌｉシェア層９０から）十分な純粋なリチウムを抽出し、ガスカーテン内にリチウムジェットストリームの高温ガス状リチウムを捕捉するようなサイズとすることができる。原則的にこのような下方ストリームを凝縮し、その後、再蒸発する必要はないが、このような方法は再循環のための実用的な方法である。漏れたリチウムは矢印９６が示すように放電チャンバ３６内で単に循環させることもできる。同様に、漏れたヘリウムも冷却フィン１００のアレイを通過した後に矢印９８が示すように光学的キャビティ／放電チャンバ３６内で循環させてもよい。
【００４３】
ＤＰＦ放射線源と受け光学系との間のアイソレーションを達成するのに、上記ガスカーテンを使用する実用性はカーテンの厚み、質量流量および蒸発器／凝縮器の熱負荷の推定値に基づいて評価できる。リチウムストリームからのリチウムの拡散は比較的高いリチウム圧力、例えば１トールで高速となるので、リチウムおよびヘリウムガスストリームを生じさせるジェット速度はカーテンの厚みを制御し、拡散を最小にするように高くしなければならない。例えばそれぞれ３.６ｃｍおよび３.４ｃｍのガスストリーム厚みでマッチングした約７００ｍ／ｓｅｃのリチウムジェットソース速度とヘリウムジェットソース速度を提供し、拡散層８８とシェア層９０、９２との効果的なアイソレーションを達成できる。関連する質量流量は約０.０９および０.１７ｇ／ｓｅｃであり、リチウムを加熱し、蒸発（凝縮および冷却）させるための熱負荷は約２.１ｋＷである。当然ながら、これら数字は特定の環境における特定サイズのカーテンに対する例にすぎず、本発明はこれら仕様に限定されるものでなく、多くの特定の用途に合うように適合できる。
【００４４】
図６に示されるような別の実施形態によれば、別のガスカーテン構造は外部排気ダクトまたは蒸気処理を含まない軸対称流れ構造を含むことができる。この構造では、放電チャンバ３６内でリチウム蒸気を発生し、矢印１０４が示すように、これを貴バッファガス（ヘリウムまたはその他の貴ガス）の反対に向いた流れに向けて受動的に流すことができる。リチウムと貴ガスの２つのストリームは反対方向の軸方向の流れとして合流し、図６内で矢印１０８が示すように、密閉体の円筒体の壁１２４、１２６に向かって放射状に対流する。層状拡散によるリチウムと貴ガスとの混合は、ある距離にわたって発生し得るが、この距離はカーテンのサイズ、ガスの拡散係数および対流速度によって決まる。例えば１７５ｍ／ｓｅｃのリチウムの特徴的対流速度では、混合層１１２は約５ｃｍの厚みを有し得る。壁１２４、１２６の温度を精密に制御することによって、図６に示されるような対流層１１４、１１６および拡散／混合層１１２を発生できる。
【００４５】
図６を参照する。リチウムの流れは放電チャンバ３６のベースにおける（矢印１０４で示す）リチウムの蒸発によって駆動される。円筒体の壁はベースヒーター１２０と上部カラー１２８との間に配置された熱放射シールド１１８および真空によって断熱できる。このベースヒーター１２０はリチウム蒸気を約７００℃に加熱すると共にリチウム蒸気の圧力を約１トールに維持するように使用できる。カラー１２８は図６のライングラフ１２２が示すように、装置のベースの近くの７００℃から、混合層１１２の高さにおける約２００℃までの温度勾配を維持するための加熱能力と冷却能力の双方を含むことができる。この温度勾配は混合層１１２の底部における約１トールから、混合層１１２の頂部における無視できる値までの、壁１２４、１２６におけるリチウム圧力の変化を提供できる。全体のリチウム圧力は実際には貴ガスの圧力によって制御でき、ライン１１０が示す混合層１１２の垂直位置（対流層１１４とのインターフェースおよび対流層１１６とのインターフェース）はベースヒーター１２０およびカラー１２８内の加熱を制御することによって決定できる。矢印１３０が示すように、カラーエリアの下方領域においてリチウムの凝縮が生じることができ、このリチウムの凝縮物はウィック１２４を通ってベース領域まで流れ、再び蒸発できる。一例によれば、上記条件のための加熱／冷却負荷は約２ｋＷとすることができる。ヒーター１２０に対する加熱の要求量およびカラー１２８に対する冷却要求量は、流れを維持し、所望する上記圧を提供するのに十分なリチウムの蒸発と凝縮を維持する大きさである。一例では、凝縮していないかなりのリチウムの循環も生じ得る。更に閉回路の貴ガスの流れは図６に示された経路１３４、１０６、１３６に従うことができる。カソード４４の円錐壁に沿った貴ガスの上方への流れ１３４は混合層１１２内の高温リチウムによる加熱を補償するように、壁に取り付けられたフィン１３８を介して冷却できる。一実施形態では、システムの純度を維持するために貴ガスソースフローを補足するための貴ガスの排気およびフィードバックを含めてもよい。
【００４６】
更に別の実施形態によれば、高温リチウム環境からの反射性および透過性光学系をアイソレートするための別の構造は、図７に示されるように、光学的に透過性の物理バリア１４４、１４６の少なくとも１つの層を含むことができる。図７には耐火性金属要素１４４、１４６によってそれぞれ分離された１つ以上の開チャンネル１４０、１４２を含むバリアが示されている。これらウェブ上の耐火要素１４４、１４６は、例えばラジアルフィンとして、または同心状の切頭円錐形として、または広がったハニカムとして構成できる。ハニカム構造を検討すると、セルアレイ要素１４５、１４７のすべての壁はプラズマソースから放電チャンバ３６上に位置する光学系（図示せず）までの通路内の１３.５ｎｍの光の光学的ブロックを最小にするよう、図示するようにセルアレイ要素１４５、１４７のすべての壁とピンチ６８とを整合できる。セルアレイ要素１４５、１４７は実用的な程度に薄く構成でき、光学的なブロックを最小にするように精密に整合しなければならない。選択された例では、ピンチ６８から第１セルアレイ１４５までの距離ｄ１は約５ｃｍとすることができる。第１セルアレイ１４５は約５ｃｍの深さｄ２でよく、約１ｃｍの距離ｄ３だけ等しい深さの第２セルアレイ１４７から分離できる。セルアレイに起因するＤＰＦ放射線源からの光信号の全体の光ブロックはセルアレイ要素の実用的な厚みおよび位置決めならびに整合の許容度を検討すると、約２５％の最大値に保持できる。当然ながら、これら大きさは１つの例にすぎず、本発明は特定の用途に応じてセルアレイのサイズおよび距離を異なる多数の値にすることも可能である。
【００４７】
放電チャンバ全体の比較的広い領域から１３.５ｎｍの使用可能な放射線の外に、プラズマおよびピンチからの広バンドの放射線を放射できる。この広バンドの放射線は放電チャンバ内に存在する蒸気から生じるものである。ドライバ回路２８（図２参照、コンデンサは図示されず）内でコンデンサに蓄積された２０ジュールのエネルギーおよび２５００Ｈｚのパルスレートを得るには第１セルアレイ１４５における入射放射フラックスは、約５０Ｗ／ｃｍ２となり得る。セルアレイ構造体１４５、１４７は最初のブロックで所望する１３.５ｎｍの放射線がセル構造体１４５、１４７を通過できるように、ピンチ焦点と整合している。しかしながら、放電チャンバ内の蒸気のイオン化および加熱によって生じるその他の広バンド放射線は広いエリアから生じるので、セルアレイ構造体１４５、１４７内にこの放射線を吸収できる。この吸収された放射線によりセルアレイ構造体を加熱することができる。セルアレイを冷却するための主要機構を再度放射線とすることができる。その理由は、チャンバの壁への伝導をセルアレイ構造体の厚みによって制限できるからである。再放射に基づくエネルギーバランスによれば、セルアレイの壁構造体の温度が約９００℃以上に上昇し得ることが判る。このような温度は耐火物、例えばタングステンまたはタンタルの作動範囲内にあり、セルアレイの壁構造体でリチウム蒸気が凝縮しないことを補償するのに十分な高さである。セルアレイからの再放射熱の除去は、冷却材のチャンネル（図示せず）を介した放電チャンバの壁１４８ならびに光学系（図示せず）のアクティブな冷却をするだけで達成できる。
【００４８】
一実施形態によれば、加熱機構１５４により放電チャンバ３６のベースにおけるウィック１５２からリチウム蒸気１５０を得ることができる。リチウム蒸気が逃げるのを防止するために光学系／放電チャンバ３６内にヘリウム（またはその他の貴ガス）１５６の下向きの流れを設けることができる。チャンバ（図示せず）の頂部に設けられたバルブおよびマニホールドを通してヘリウム（またはその他の貴ガス）を供給できる。セルアレイ１４５と１４７との間の空間において、リチウムの流れとヘリウムの流れをマージすることができ、リングマニホールド１６０および一連の出口チューブ１６２を通してマージされた混合気１５８をポンピングすることにより、この混合気を除去できる。熱シールド１６４は高温チャンバと出口チューブ／ダクトとの間をアイソレートできる。リチウム蒸気の凝縮を可能にするように、マージされた混合気１５８を約２００℃に冷却できる。液体リチウムを放電チャンバ３６（ここで液体リチウムは再蒸発できる）へ戻すように、ウィックを設けることができる。プラズマソースの作動中の重要な検討事項は、リチウムの流れとヘリウムの流れが混合され、放電チャンバ３６を出るときに自由分子レジウムでリチウムの現在の流れとヘリウムの現在の流れが存在できるよう、セルアレイを通る大きな圧力低下を維持することである。このことは、ピンチ内のリチウム蒸気圧が少なくとも１トールの大きさであること条件に、セルアレイ光学ブロック（上記のように最小にすべきである）に関する制限および現在のマニホールド構造体の実用的な特性および放電チャンバ３６のサイズに合わせることにより達成できる。上記のように１３.５ｎｍの放射線を効率的に発生するには、リチウム蒸気圧を約１００〜５００ｍトールの範囲内にしなければならず、この結果、４〜２ｍｇ／ｓのリチウム質量流量および関連する蒸発ならびに約７０〜４００ワットの凝縮熱負荷が生じ得る。
【００４９】
蒸気のように、プラズマピンチを発生させる電気的な放電は、（電極の摩耗による）電極の低速の浸蝕も発生させ得る。ほとんどの実施形態では電極の浸蝕の生成物から光学系をアイソレートすることが望ましい。図７を参照する。このエロージョンはピンチの寸法と比較して広い面積にわたり、アノード４６で主に生じ得る。図７に示されたチャンネル状のＬｉ／Ｈｅセパレータ（セルアレイ）１４５、１４７は、小さいピンチ容積から１３.５ｎｍの放射線を効率的に送信しながら、発生した浸蝕粒子を有効にブロックし得る。従って、本発明の別の特徴によれば、光学系を浸蝕のゴミから保護することが望ましい場合、図５および６に示された構造のいずれかにおいてピンチ６８とＬｉ／Ｈｅインターフェースとの間で発散するセルアレイ１４５、１４７の一方のような要素を適当に挿入できると解すべきである。
【００５０】
プラズマピンチを発生させる電気放電はガス（蒸気）内に強力なオーバー圧力も発生し得る。このパルスのオーバー圧力は図５〜７に示された実施形態のいずれかにおいてガスカーテンのリチウム／ヘリウムインターフェースに不安定化効果を生じさせる。ピンチの領域内のガスオーバー圧力はいわゆる強力爆発の理論によって圧力パルス伝搬を良好に評価できるように、強力となり、かつ閉じ込めすることが可能である。この理論によれば、連続流内では円形伝搬衝撃波の後方のガスは、デポジットしたエネルギーおよび爆発ポイントからの距離だけによって決まる圧力パルス強度および寸法を有する。この衝撃波の強度は、初期ガス圧力に対する衝撃波の前方のガス圧力の比、すなわちＰ１／Ｐ０の項によって特徴付けできる。すなわちマッハ数、例えば媒体内の音速に対する波頭の速度の比の項を特徴とする。波頭の速度は衝撃強度（Ｐ１／Ｐ０）の平方根に比例する。衝撃波の強度は、ピンチのからの距離の３乗に逆比例して低下する。圧力パルス中、局部的ガスが強度に圧縮され、ポスト衝撃波の速度に相互時間をかけた大きさの距離だけ外側にシフトする。このラジアル方向のシフト量は、デポジットされたエネルギーと独立しており、ピンチからの距離に直接比例する。
【００５１】
一例によれば、ピンチ６８から図５内のカーテンの中心までの距離ｄを約７ｃｍとすることができる。２０ジュールのエネルギーが蓄積された場合、対応するオーバー圧力は約１８トールとなり、カーテンの予測される径方向のシフトは約１.０ｃｍとなる。このシフトは約７ｃｍであるカーテンの高さｈと比較してかなり小さく、オーバー圧力は約０.５トールであるリチウム蒸気のベース圧力と比較して大きい。オーバー圧力の結果として、カーテンの流れプロセスの不安定化が生じ得る。第１の流れクリアリング時間（例えばオーバー圧力の衝撃波が消散した後に流れが正常になるのにかかる時間）は、ガスカーテンの速度および長さに関係しており、図５に示された装置の上記例のサイズおよび特性では、約０.１ｍｓの大きさとなり得る。第２の流れクリアリング時間は図６に示された拡散層の実施形態に関連しており、特徴的なガス速度および半径に応じて決まる。この例では流れクリアリング時間は０.２ｍｓの大きさとなり得る。５０００Ｈｚのパルスレートにおけるインパルス時間と比較したこれらクリアリング時間は、図５のガスカーテンの実施形態では、圧力パルスが不安定となることからの回復のほうがより速くなることを示唆している。
【００５２】
同様に、図７に示されたチャンネル流れの実施形態でもパルス圧力の不安定化効果があり得る。しかしながら、この実施形態はガスバリアではなく、固体構造体を使用しているので、ピンチ状放電から生じる圧力の乱れが存在していても、より安定となりやすい。更に、放電電極からスパッタされるゴミから光学系を保護するためのトラップとしても作動するので、この実施形態は好ましい解決案となり得る。
【００５３】
少なくとも上記理由から、特にパルスごとのエネルギーができるだけ小さいＥＵＶ放射線を効率的に発生することが特に望ましい。二重にイオン化したリチウムは専らほとんど１３.５ｎｍで放射するので、ＥＵＶ放射線を発生するのにリチウムを使用することが効率的であり、他方、一部１３.５ｎｍで放射するより重いガスも、その他の多数の波長を放射する。例えば各プラズマピンチを発生するのに必要なリチウム量を少なくすることによるＥＵＶ放射線の発生効率を高め、廃熱の排出量を低減することによっても、放射構造体をより小さくすることが可能となる。このことは、一部は上記のようにプラズマピンチパルスに対する放電のリチウム供給のタイミングを正確にすることによって達成し得る。放射構造体をより小さくした結果、ピンチのより近くに収集用光学系を取り付け、より大きい立体角からＥＵＶ放射線を吸収することができ、この結果、収集効率を高めることができる。更にパルスごとのエネルギーを小さくすると、ピンチによって生じる衝撃波の強度が小さくなり、上記ヘリウム流れカーテンの構造に対する制約を軽減できる。
【００５４】
以上で特定の寸法および特徴に関連して、アノードおよびカソード電極を冷却し、保護する手段、リチウム環境から光学系をシールドし、プラズマ放電チャンバへリチウムを供給する手段を含むプラズマ放射線源の図示された種々の実施形態について説明した。しかしながら、本発明は本明細書に説明した特定の例だけに限定されるものではなく、種々の範囲のプラズマガンおよび放射線源にも本発明の原理を適用できると理解すべきである。従って、これまでの説明は単なる例にすぎず、当業者に明らかな任意の変形例および改善例を含むものである。本発明の範囲は添付した特許請求の範囲の適正な構造およびそれらの均等物から決定すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】関連する技術の高繰り返しレートの高密度プラズマ焦点（ＤＰＦ）放射線源の放電チャンバ部分の横断面略図である。
【図２】本発明の特徴にかかわる高密度プラズマ焦点放射線源の一部の例の横断面略図である。
【図３】本発明の特徴に係わるアノード内に設置されたヒートパイプを含むＤＰＦ放射線源の一部の横断面略図である。
【図４】本発明の特徴に係わるＲＦリチウム供給システムを含む放射線源の放電チャンバおよび回路の一例の横断面略図である。
【図５】本発明の特徴に係わるガスカーテンを含むプラズマ放射線源の放電チャンバ部分の一例の横断面略図である。
【図６】本発明の特徴に係わるガスカーテンを含む、プラズマ放射線源の放電チャンバ部分の別の例の横断面略図である。
【図７】本発明の特徴に係わるプラズマ放射線源の放電チャンバ部分の別の例の略図である。
【図８】液体リチウムを含むタンクから供給される多孔性アノードの一部の略図である。
【符号の説明】
【００５６】
２６    コラム
２８    パルスドライバ
３４    放射線源
３６    放電チャンバ
３８    予備的イオン化電極
４０    予備的イオン化発生器
４２    絶縁体
４４    カソード
４８    アノード
５０    円筒体
５２、５４    ディスク
５６    絶縁体
５８    ギャップ
６０、６２    終端表面
６４、６６    開口部
７０    リチウム含浸電極
７２    ＲＦトランス
１６８    多孔性アノード
１７０    リザーバ
１８０    ヒートパイプ
１８６    高温領域
１９０    毛細孔
【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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【国際調査報告】
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