(57)【要約】光子の供給源は、放電チャンバを画定するハウジングと、放電チャンバ内のプラズマ放電領域の方に向けられたイオンビーム源の第１のグループであってイオン源の第１のグループの部品が第１の電極を構成するものであるイオンビーム源の第１のグループと、プラズマ放電領域から間隔を空けて配置された第２の電極とを備える。この光子の供給源は、さらに、イオンビーム源の第１のグループを付勢してイオンビームをプラズマ放電領域に向けて静電的に加速する第１の電源であって、そのイオンビームがプラズマ放電領域に入る前に少なくとも部分的に中和されるものである第１の電源と、加熱電流をプラズマ放電領域に供給するために第１の電極と第２の電極の間に結合された第２の電源とを備える。イオンビームと加熱電流は、光子を放射する高温プラズマを形成する。光子の供給源は、さらに、イオンビーム源の第２のグループを備えることができ、イオンビーム源の第２のグループの部品が第２の電極を構成することができる。光子は、軟Ｘ線または極端紫外線の波長範囲にあり、一実施例では、約１０〜１５ナノメートルの範囲の波長を有することができる。
2004535040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光子の供給源であって、
放電チャンバを画定するハウジングと、
前記放電チャンバ内のプラズマ放電領域の方に向けられたイオンビーム源の第１のグループであって、イオン源の前記第１のグループの部品が第１の電極を構成するものであるイオンビーム源の第１のグループと、
前記プラズマ放電領域から間隔を空けて配置された第２の電極と、
イオンビーム源の前記第１のグループを付勢して、イオンビーム源の前記第１のグループから前記プラズマ放電領域に向けてイオンビームを静電的に加速する第１の電源であって、前記イオンビームが前記プラズマ放電領域に入る前に少なくとも部分的に中和されるものである第１の電源と、
加熱電流を前記プラズマ放電領域に供給するための、前記第１の電極と前記第２の電極の間に結合された第２の電源とを備え、前記イオンビームと前記加熱電流が、光子を放射する高温プラズマを形成するものである光子の供給源。
【請求項２】
イオンビーム源の前記第１のグループのイオンビーム源が、前記プラズマ放電領域のまわりに分布している、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項３】
さらに、前記プラズマ放電領域の方に向けられた第２のグループのイオンビーム源を備え、前記第２のグループのイオンビーム源の部品が前記第２の電極を構成する、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項４】
イオンビーム源の前記第１および第２のグループが共にイオンビーム源の球状配列を含む、請求項３に記載の光子の供給源。
【請求項５】
イオンビーム源の前記第１および第２のグループのイオンビーム源が、前記プラズマ放電領域のまわりに分布している、請求項３に記載の光子の供給源。
【請求項６】
イオンビーム源の前記第１および第２のグループが、前記プラズマ放電領域を通り抜ける軸に沿って並べられた開口部の組を有する内側電極シェルおよび外側電極シェルを備え、さらに前記第１の電源が、前記内側電極シェルと前記外側電極シェルの間に結合される、請求項３に記載の光子の供給源。
【請求項７】
前記内側シェルが、第１の内側シェル部と第２の内側シェル部を備え、さらに前記第２の電源が、前記第１の内側シェル部と前記第２の内側シェル部の間に結合される、請求項６に記載の光子の供給源。
【請求項８】
イオンビーム源の前記第１のグループが、第１の内側シェル部を含み、イオンビーム源の前記第２のグループが、第２の内側シェル部を含み、さらに前記第２の電源が、前記第１の内側シェル部と前記第２の内側シェル部の間に結合される、請求項３に記載の光子の供給源。
【請求項９】
イオン源の前記第１のグループが第１の内側シェル部を含み、イオン源の前記第２のグループが第２の内側シェル部を含み、前記イオン源がさらに一次巻線および二次巻線を有する変成器を備え、前記一次巻線が前記第２の電源に結合され、前記二次巻線の第１の端子が前記第１の内側シェル部に結合され、さらに前記二次巻線の第２の端子が前記第２の内側シェル部に結合される、請求項３に記載の光子の供給源。
【請求項１０】
前記変成器の二次巻線が、単一巻きである、請求項９に記載の光子の供給源。
【請求項１１】
光子ビームが前記プラズマ放電領域からビーム方向に放射され、さらに前記第２の電極が、前記ビーム方向の反対の方向に前記プラズマ放電領域から間隔を空けて配置されている、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項１２】
イオンビーム源の前記第１のグループが、前記プラズマ放電領域を通り抜ける軸に沿って並べられた開口部の組を有する内側電極シェルおよび外側電極シェルを備え、さらに前記第２の電源が、前記内側電極シェルと前記第２の電極の間に結合される、請求項１１に記載の光子の供給源。
【請求項１３】
前記第２の電極が、リングを備える、請求項１１に記載の光子の供給源。
【請求項１４】
前記第２の電極が、加熱電流を前記プラズマ放電領域に供給する陰極を備える、請求項１１に記載の光子の供給源。
【請求項１５】
前記イオンビームが、前記加熱電流に先行する、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項１６】
前記加熱電流がパルスにされ、さらに前記イオンビームが、前記パルス加熱電流に先行するパルスイオンビームを含む、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項１７】
前記イオンビームが連続的であり、さらに前記加熱電流がパルスにされる、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項１８】
前記イオンビームが、共振電荷交換によって少なくとも部分的に中和される、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項１９】
前記放射される光子が、軟Ｘ線または極端紫外線の波長範囲にある、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項２０】
前記イオンビームがキセノンイオンを含み、さらに前記放射される光子が、約１０〜１５ナノメートルの範囲の波長を有する、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項２１】
前記イオンビームが、キセノン、水素、リチウム、ヘリウム、窒素、酸素、ネオン、アルゴン、およびクリプトンから成るグループから選ばれた作用ガスのイオンを含む、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項２２】
イオンビーム源の前記第１のグループが、第１の中空リング状電極、および前記プラズマ放電領域を少なくとも部分的に囲む内側シェルを含む、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項２３】
前記第１の電源が、前記第１の中空リング状電極と前記内側シェルの間に接続される、請求項２２に記載の光子の供給源。
【請求項２４】
前記第２の電源が、前記第１の中空リング状電極と前記第２の電極の間に接続される、請求項２３に記載の光子の供給源。
【請求項２５】
さらに、イオン源の第２のグループを備え、イオン源の前記第２のグループが第２の中空リング状電極および前記内側シェルを備える、請求項２２に記載の光子の供給源。
【請求項２６】
前記第１の電源が、前記第１および第２の中空リング状電極に接続された第１の端子、および前記内側シェルに接続された第２の端子を有する、請求項２５に記載の光子の供給源。
【請求項２７】
前記第２の電源が、前記第１の中空リング状電極と前記第２の中空リング状電極の間に接続される、請求項２６に記載の光子の供給源。
【請求項２８】
前記第１の中空リング状電極および前記内側シェルが、前記第１の中空リング状電極から前記プラズマ放電領域へのプラズマチャネルを画定する複数の穴の対を有する、請求項２２に記載の光子の供給源。
【請求項２９】
前記第１の中空リング状電極および前記内側シェルが、前記第１の中空リング状電極から前記プラズマ放電領域へのプラズマチャネルを画定する複数の穴の対を有し、さらに前記第２の中空リング状電極および前記内側シェルが、前記第２の中空リング状電極から前記プラズマ放電領域へのプラズマチャネルを画定する複数の穴の対を有する、請求項２５に記載の光子の供給源。
【請求項３０】
前記第２の電極が、カップ状電極を備える、請求項２２に記載の光子の供給源。
【請求項３１】
前記カップ状電極が、前記内側シェルの穴を通して前記プラズマ放電領域に結合される、請求項３０に記載の光子の供給源。
【請求項３２】
さらに、前記カップ状電極内に取り付けられたリング状電極、および前記リング状電極と前記カップ状電極の間に結合された第３の電源を備える、請求項３０に記載の光子の供給源。
【請求項３３】
前記カップ状電極が、前記内側シェルの比較的広い開口を通して前記プラズマ放電領域に結合される、請求項３０に記載の光子の供給源。
【請求項３４】
前記内側シェルが、前記第１の中空リング状電極に対応する第１のシェル部と前記第２の中空リング状電極に対応する第２のシェル部とに分割され、前記第１および第２のシェル部が、前記加熱電流供給中におけるプラズマのインピーダンスと比較して大きな値を有する抵抗器で接続される、請求項２５に記載の光子の供給源。
【請求項３５】
前記第２の電極が、前記プラズマ放電領域から光子ビームを放射するための開口部を画定する構造を備える、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項３６】
イオンビーム源の前記第１のグループが、ビーム方向に対して垂直な平面内に、前記プラズマ放電領域のまわりに分布されたイオンビーム源の環状配列を備える、請求項１１に記載の光子の供給源。
【請求項３７】
前記第２の電源は、前記第１の電源がイオンビーム源の前記第１のグループを付勢するように起動されてから約０．１から１０マイクロ秒後に、加熱電流を供給するように起動される、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項３８】
さらに、前記放電チャンバに作用ガスを供給するためのガス供給源を備え、前記作用ガスが前記イオンビームを形成するようにイオン化される、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項３９】
前記第１および第２の電極は、前記加熱電流が前記イオンビームに沿って前記プラズマ放電領域に伝導される、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項４０】
光子ビームが、ビーム方向に前記プラズマ放電領域から放射され、さらに前記第２の電極が、前記ビーム方向に前記プラズマ放電領域から間隔を空けて配置されている、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項４１】
イオンビーム源の前記第１のグループが、前記プラズマ放電領域を少なくとも部分的に囲む内側シェルを備え、前記内側シェルが、ビーム出口開口部を有するシェル部を含み、前記シェル部が基準電位に接続される、請求項１に記載の光子の供給源。
【請求項４２】
イオンビームのグループを放電チャンバ内のプラズマ放電領域に向かって加速するための手段であって、前記イオンビームが、前記プラズマ放電領域に入る前に少なくとも部分的に中和されるものである手段と、
前記プラズマ放電領域に加熱電流を供給するための手段とを備え、前記イオンビームと前記加熱電流が、光子を放射する高温プラズマを形成するものである光子の供給源。
【請求項４３】
イオンビームのグループを放電チャンバ内のプラズマ放電領域に向かって加速するステップであって、前記イオンビームが、前記プラズマ放電領域に入る前に少なくとも部分的に中和されるものであるステップと、
前記プラズマ放電領域に加熱電流を供給するステップとを備え、前記イオンビームと前記加熱電流が、光子を放射する高温プラズマを形成するものである光子を生成する方法。
【請求項４４】
光子を生成するシステムであって、
放電チャンバを画定するハウジングと、
前記放電チャンバ内のプラズマ放電領域の方に向けられたイオンビーム源の第１のグループであって、イオン源の前記第１のグループの部品が第１の電極を構成するものであるイオンビーム源の第１のグループと、
前記プラズマ放電領域から間隔を空けて配置された第２の電極と、
イオンビーム源の前記第１のグループを付勢して、イオンビーム源の前記第１のグループから前記プラズマ放電領域に向けて作用ガスのイオンのビームを加速する第１の電源であって、前記イオンが前記プラズマ放電領域に入る前に少なくとも部分的に中和されるものである第１の電源と、
加熱電流を前記プラズマ放電領域に供給するための、前記第１の電極と前記第２の電極の間に結合された第２の電源と、
前記作用ガスを前記放電チャンバに供給するためのガス供給源と、
前記放電チャンバ内の前記作用ガスの圧力を制御するための真空システムとを備える光子を生成するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ源に関し、より詳細には、軟Ｘ線または極端紫外線光子の供給源に関し、この供給源では、光子の高出力生成は、プラズマ放電領域に向けてイオンを静電的に加速すること、放電領域に近づいたときに空間電荷反発が起こるのを防止するためにイオンを中和すること、およびプラズマの温度および密度を上げるために中心プラズマを通して加熱電流を加えることによって実現される。
【背景技術】
【０００２】
軟Ｘ線および極端紫外線光子は、高温プラズマで生成することができる。光子の波長は、存在するイオン化状態の混合によって決定され、一般により短い波長の光子はプラズマ中のより高いイオン化状態の放射で生成される。リソグラフィに関係した例はキセノンプラズマであり、このキセノンプラズマは、状態Ｘｅ１０＋、Ｘｅ１１＋およびＸｅ１２＋を含み、スペクトルの１０〜１５ナノメートル（ｎｍ）帯域で強く放射する。この帯域内で、１３．５ナノメートルの波長がリソグラフィに最適であると考えられている。その理由は、この１３．５ナノメートルの波長は、半導体回路のパターンの像をマスクからシリコンウェーハに再形成する組合せにおいて、モリブデン−シリコン多層ミラーで最高７０％の効率で反射されるからである。
【０００３】
近年、この高エネルギー光子を生成するためにいくつかの方法が研究された。いわゆるレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）法では、プラズマはレーザパルスで加熱される。また、様々な放電生成プラズマ（ＤＰＰ）光子供給源では、プラズマはパルス電流を通電することで直接加熱される。この光子供給源には、毛細管放電、高密度プラズマ集束、およびＺピンチが含まれる。市販の高処理能力リソグラフィ用の実用的な１３．５ｎｍ供給源は、１３．５ｎｍにおいて２％の小帯域で、１．５ミリメートルより小さな直径のほぼ球状供給源から、ほぼ１００ワットの光子パワーを２ステラジアンに放射する必要があると考えられる。最も効率のよい１３．５ｎｍ放射体（室温ガス状要素）であるキセノンにおいて、２％の小帯域は、ＤＰＰ源ではほぼ０．５％の電気効率で２πステラジアンに生成され、そしてＬＰＰ源では、吸収されたレーザパワーに対して最高１％で２πステラジアンに生成される。したがって、リソグラフィ用の供給源としては、３０〜６０キロワット（ｋＷ）のプラズマパワーが必要である。他の必要条件は、一様な照射を実現するための正確なプラズマ位置付け、および６ｋＨｚよりも高い繰返し周波数に関するものである。
【０００４】
従来技術では、レーザ生成プラズマの場合、プラズマは、液体キセノンの安定化ビームと集束レーザビームとの交差で位置付けされた。結果として得られるプラズマの大きさおよび位置安定性は用途と適合しているが、関心のあるパルスレーザに対してたったの４％のレーザ効率であるので、１００ワットの１３．５ｎｍ光子を生成するために、７５０ｋＷから１．５メガワットの入力電力が必要とされそうであり、ＬＰＰ源の経済性を非常に不利なものにしている。
【０００５】
プラズマに直接電気エネルギーを供給することで、原理的に、ＤＰＰ源は、３０〜６０ｋＷのプラズマパワーよりもあまり大きくないパワー入力を受けることができる。しかし、従来技術の放電では、高密度プラズマ集束を除いて、プラズマは少なくとも１つの寸法が余りにも大きく、そして、高密度プラズマ集束それ自体は、小さな位置安定プラズマ集束を生成するように、プラズマからほんの数ミリメートル離れた、接近して配置された電極に依存している。固体電極のそのような近傍で生成することができるプラズマパワーには限度があり、高密度プラズマ集束源にとって困難なスケーリングの問題を提起している。
【０００６】
２００１年３月２３日に出願された出願番号０９／８１５，６３３の係属出願では、本明細書でアストロン源（ａｓｔｏｒｏｎ  ｓｏｕｒｃｅ）と呼ばれる新しい光子供給源が開示された。この光子供給源では、多数の高エネルギー中性ビームを介して中心位置にあるプラズマにエネルギーおよび材料が供給される。この光子供給源では、プラズマと最近接固体表面の間に比較的大きな間隔が実現された。また、アストロン源は、低電流密度およびより長い予想寿命を示す分布電極を有する。この方法は、極端紫外線光子を放射する高温プラズマの生成を可能にし、さらに原理的に３０〜６０ｋＷのプラズマパワーにスケーリングすることができるが、中性ビーム粒子の高い加速効率に依存している。今日まで、たった２０％の効率が測定されており、この光子供給源に優れた電気効率を与えるために加速効率の改善が必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、軟Ｘ線または極端紫外線光子を生成する改良された方法および装置が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様に従って、光子の供給源が提供される。光子の本供給源は、放電チャンバを画定するハウジングと、放電チャンバ内のプラズマ放電領域の方に向けられたイオンビーム源の第１のグループであって、イオン源の第１のグループの部品が第１の電極を構成するものであるイオンビーム源の第１のグループと、プラズマ放電領域から間隔を空けて配置された第２の電極とを備える。光子の供給源は、さらに、イオンビーム源の第１のグループを付勢してイオンビーム源の第１のグループからプラズマ放電領域に向けてイオンビームを静電的に加速する第１の電源であって、そのイオンビームがプラズマ放電領域に入る前に少なくとも部分的に中和されるものである第１の電源と、加熱電流をプラズマ放電領域に供給するための第１の電極と第２の電極の間に結合された第２の電源とを備える。イオンビームと加熱電流は、光子を放射する高温プラズマを形成する。
【０００９】
いくつかの実施例では、光子の供給源は、さらに、プラズマ放電領域の方に向けられた第２のグループのイオンビーム源を備え、この第２のグループのイオンビーム源の部品が第２の電極を構成する。イオンビーム源の第１および第２のグループは、プラズマ放電領域を通り抜ける軸に沿って並べられた開口部の組を有する内側電極シェルおよび外側電極シェルを備えることができる。第１の電源は、内側電極シェルと外側電極シェルの間に結合することができる。内側シェルは、第１の内側シェル部と第２の内側シェル部を備えることができ、さらに第２の電源は、第１の内側シェル部と前記第２の内側シェル部の間に結合することができる。
【００１０】
いくつかの実施例では、光子の供給源は、さらに、一次巻線および二次巻線を有する変成器を備える。この一次巻線は第２の電源に結合することができる。二次巻線の第１の端子は、第１の内側シェル部に結合することができ、さらに二次巻線の第２の端子は第２の内側シェル部に結合することができる。
【００１１】
いくつかの実施例では、イオンビームおよび加熱電流は両方ともパルスにされ、パルスイオンビームがパルス加熱電流に先行する。イオンビームは、共振電荷交換によって少なくとも部分的に中和することができる。
【００１２】
放射される光子は、軟Ｘ線または極端紫外線の波長範囲にあることができる。いくつかの実施例では、イオンビームはキセノンイオンを含み、さらに放射される光子は、約１０〜１５ナノメートルの範囲の波長を有する。イオンビームは、キセノン、水素、リチウム、ヘリウム、窒素、酸素、ネオン、アルゴン、およびクリプトンから成るグループから選ばれた作用ガスのイオンを含むことができる。
【００１３】
いくつかの実施例では、イオンビーム源の第１のグループは、第１の中空リング状電極、およびプラズマ放電領域を少なくとも部分的に囲む内側シェルを含む。第１の電源は、第１の中空リング状電極と内側シェルの間に接続することができる。第２の電源は、第１の中空リング状電極と第２の電極の間に接続することができる。
【００１４】
いくつかの実施例では、光子の供給源は、さらに、イオン源の第２のグループを備える。イオン源の第２のグループは、第２の中空リング状電極および内側シェルを備える。第１の電源は、第１および第２の中空リング状電極に接続された第１の端子、および内側シェルに接続された第２の端子を有することができる。第２の電源は、第１の中空リング状電極と第２の中空リング状電極の間に接続することができる。
【００１５】
いくつかの実施例では、第２の電極は、カップ状電極を備える。このカップ状電極は、内側シェルの穴を通してプラズマ放電領域に結合することができる。いくつかの実施例では、光子の供給源は、さらに、カップ状電極内に取り付けられたリング状電極、およびこのリング状電極とカップ状電極の間に結合された第３の電源を備えることができる。
【００１６】
いくつかの実施例では、内側シェルは、第１の中空リング状電極に対応する第１のシェル部と第２の中空リング状電極に対応する第２のシェル部とに分割することができる。第１のシェル部と第２のシェル部は、加熱電流供給中におけるプラズマのインピーダンスと比較して大きな値を有する抵抗器で接続することができる。
【００１７】
いくつかの実施例では、第２の電極は、プラズマ放電領域から光子ビームを放射するための開口部を画定する構造を備えることができる。
本発明の他の態様によると、光子の供給源は、イオンビームのグループを放電チャンバ内のプラズマ放電領域に向かって加速するための手段であって、そのイオンビームがプラズマ放電領域に入る前に少なくとも部分的に中和されるものである手段と、プラズマ放電領域に加熱電流を供給するための手段とを備え、このイオンビームと加熱電流が、光子を放射する高温プラズマを形成する。
【００１８】
本発明のさらに他の態様によると、光子を生成する方法は、イオンビームのグループを放電チャンバ内のプラズマ放電領域に向かって加速するステップであって、そのイオンビームがプラズマ放電領域に入る前に少なくとも部分的に中和されるものであるステップと、プラズマ放電領域に加熱電流を供給するステップとを備え、このイオンビームと加熱電流が、光子を放射する高温プラズマを形成する。
【００１９】
本発明のさらに他の態様によると、光子を生成するシステムが提供される。このシステムは、放電チャンバを画定するハウジングと、放電チャンバ内のプラズマ放電領域の方に向けられたイオンビーム源の第１のグループであって、イオン源の第１のグループの部品が第１の電極を構成するものであるイオンビーム源の第１のグループと、プラズマ放電領域から間隔を空けて配置された第２の電極とを備える。さらに、このシステムは、イオンビーム源の第１のグループを付勢してイオンビーム源の第１のグループからプラズマ放電領域に向けて作用ガスのイオンのビームを加速する第１の電源であって、このイオンがプラズマ放電領域に入る前に少なくとも部分的に中和されるものである第１の電源と、加熱電流をプラズマ放電領域に供給するための第１の電極と前記第２の電極の間に結合された第２の電源と、作用ガスを放電チャンバに供給するためのガス供給源と、放電チャンバ内の作用ガスの圧力を制御するための真空システムとを備える。
【００２０】
本発明をより適切に理解するために、添付の図面を参照する。この図面は参照することで本明細書に組み込まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の特徴に従った光子供給源は、２つの段階で動作して、Ｘ線または極端紫外線放射を生成する。第１の段階では、以下で説明するように、中心のプラズマ放電領域に向けられた複数のイオンビームを使用して、中心プラズマが形成される。第２の段階では、プラズマを加熱しかつ圧縮するために、中心プラズマに加熱電流パルスを流し、中心プラズマの温度および密度を上げる。
【００２２】
アストロン源は、放電チャンバと、それぞれ作用ガスのイオンのビームをプラズマ放電領域に向けて静電的に加速する放電チャンバ中の複数のイオンビーム源と、イオンビームがプラズマ放電領域に入る前にそのイオンビームを少なくとも部分的に中和する中和機構とを備える。中和されたビームは、プラズマ放電領域に入り、光子を放射する高温プラズマを形成する。
【００２３】
上述の光子供給源の第１の段階で動作するアストロンの原理は、図１Ａおよび１Ｂに示す。図１Ａおよび１Ｂに示す供給源の実施例は、２ギャップのイオン加速構造１００を有する。加速構造１００は、同心球状電極シェル１１２、１１３および１１４を含む。電極シェル１１２、１１３および１１４は、中心プラズマ放電領域１２０を通り抜ける軸に沿って並べられた複数の組の穴を有する。このようにして、例えば、電極シェル１１２、１１３および１１４それぞれの穴１２２、１２３および１２４は、プラズマ放電領域１２０を通り抜ける軸１２６に沿って並んでいる。穴１２２、１２３および１２４のような各組の穴によって、加速カラム１２８が画定される。電極シェル１１２、１１３および１１４の間の空間は、イオンビームを静電加速するための加速ギャップを構成する。このように各加速カラムは、図１Ａおよび１Ｂの実施例では２つのギャップを有する。図１Ａおよび１Ｂの実施例は、１２個の３組に配列された３６個の加速カラム１２８を含む。このように、加速構造によって、３６個のイオンビームがプラズマ放電領域１２０の方に向けられる。しかし、本発明の範囲内で、異なる数のイオンビームを使用することができる。
【００２４】
電極シェル１１２、１１３および１１４は、絶縁スペーサ１３０で支持することができる。入口１３４を有するプレナム（ｐｌｅｎｕｍ）１３２で、加速構造１００を囲む。
作用ガスは、パルスモードか連続的かどちらかで、入口１３４を通して最も外側の電極シェル１１４の後の空間１４４に導入される。作用ガスのいくらかは、加速カラム１２８を下って流れる。加速カラム中に適切なガス密度が存在するとき、電極シェル１１４の極性が電極シェル１１２に対して正である状態で電極シェル１１２と１１４の間にパルス電圧を加えることができる。図１Ａおよび１Ｂの構成で、適切なガス密度が存在し、かつ十分な電圧が加えられた場合、加速カラム１２８の各々で同時に擬似スパーク放電が発生する。擬似スパーク放電は、非常に高い強度を持つことができる反対方向に向けられた電子とイオンのビームを発生することを特徴とする。イオンビームは、電極シェル１１２の加速カラム１２８の負極性端部から出て行き、中心プラズマ放電領域１２０に向かって進む。
【００２５】
各加速カラム１２８の出口領域１４６の作用ガス密度を適正に調整することによって、共振電荷交換でイオンの大部分を中和することができて、偏向することなくプラズマ放電領域１２０のプラズマに伝搬する中性ビームを形成する。中和されないイオンは、各イオンビームに過剰な正イオンをもたらして、擬似スパーク放電へのブレークダウンによってすでに陰極として用意されている電極シェル１１２の近くの表面から、電子が引き寄せられようになる。このように、中性原子は、残っている中和されないイオンおよび電子を含んだほぼ電荷の釣り合ったビームプラズマを伴う。共振電荷交換の結果として生じる遅いイオンは、以下で説明するように、デバイス動作の第２段階における大電流加熱パルスの伝導に好都合な軌道を画定する。アストロン光子供給源のその他の詳細および実施例は、出願番号０９／８１５，６３３の前述の出願に記載されている。このようにして、この出願を参照して組み込む。
【００２６】
デバイス動作の第２段階において、新しく形成されたプラズマは、電流パルスがプラズマを通過することによって、加熱されかつ圧縮される。すなわちピンチされる。イオンのビームがプラズマ放電領域に向かって静電的に加速され少なくとも部分的に中和される動作の第１段階と、電流がプラズマ放電領域を通過する第２の段階との両方を組み込んだ光子供給源の第１の実施例は、図２Ａおよび２Ｂに示す。図２Ａは、光子供給源の簡単化された断面側面図であり、図２Ｂは、軸２００のまわりに図２Ａの線Ａ−Ａを回転させて画定された断面である。図２Ａおよび２Ｂにおいて、図１Ａの電極シェル１１２に対応する中心陰極シェルは、２個の半シェル２０２と２０４に分割され、これらの半シェルはパルス電圧源２０５に電気的に接続されている。光子供給源の陽極シェルは２個の半シェル２１２と２１４に分割され、これらの半シェルは導体２１６で電気的に接続されている。作用ガスは、低圧で入口２１８を通って導入され、通路２２０を通って流れて、陽極の半シェル２１２および２１４の中の中空陽極体積２２２に入る。陰極の半シェル２０２および２０４は、絶縁物２２５で電気的に分離されている。陰極半シェルは、絶縁物２２７および２２９によってそれぞれの陽極半シェルから電気的に分離されている。パルス電圧源２１５は、一方の端子が陰極半シェル２０２および２０４に接続され（電圧源２０５の低インピーダンスを通して）、他方の端子が陽極半シェル２１２および２１４に接続されている。
【００２７】
図２Ａおよび２Ｂに示す光子供給源の動作の第１フェーズ中に、陽極半シェル２１２、２１４と陰極半シェル２０２、２０４の間にパルス電圧源２１５からのパルス電圧Ｖ１が加えられる。パルス源２０５からの印加電圧Ｖ２の無い状態では、陰極半シェル２０２と２０４の間の電位差はゼロのままである。したがって、組み合わされた陰極半シェルは、組み合わされた陽極半シェルに対して電圧Ｖ１だけ負にパルスされ、図１Ａおよび１Ｂに関連して先に述べたように放電が発生する。この放電で中和されたビームがプラズマ放電領域２２４を通過して小さな球状プラズマを形成する。同時に、イオンおよび高エネルギー中性原子の通過で、陰極半シェル２０２とプラズマ放電領域２２４の間にイオン化された軌道２３０が形成され、さらに陰極半シェル２０４とプラズマ放電領域２２４の間にイオン化された軌道２３２が形成される。イオン化軌道２３０および２３２は、その頂点がプラズマ放電領域２２４に位置付けされた２つの円錐の表面にあり、陰極半シェル２０２と２０４の間に導電経路を与える。
【００２８】
動作の第２フェーズ中に、陰極半シェル２０２と２０４の間にパルス電圧源２０５からのパルス電圧Ｖ２が加えられる。回路は、陰極半シェル２０２と２０４をつなぐ円錐状の形をしたイオン化軌道を通る伝導によって完成される。このように、陰極半シェル２０２および２０４は、それぞれ、プラズマ放電領域２２４のプラズマに加熱電流を加えるための第１および第２の電極を構成する。電流は、プラズマ放電領域２２４のプラズマを通って流れて、磁気ピンチ効果によってプラズマを加熱しかつ圧縮する。所望のＸ線または極端紫外線放射が豊富に放出される点まで、プラズマの温度および密度は上がる。収集光学面（図２Ａおよび２Ｂに示さない）によって使用点に中継される円錐状ビーム２３４の光子供給源から、放射が放出される。
【００２９】
加速構造の中心部分における作用ガス圧力は、適切なガス密度を実現するように、約１．０から１００ミリトルの範囲に維持することができる。先に指摘したように、１つの適切な作用ガスはキセノンである。他の適切な作用ガスには、水素、リチウム、ヘリウム、窒素、酸素、ネオン、アルゴン、およびクリプトンがあるが、これらに限定されない。
【００３０】
イオンビームはパルスか、または連続的であることができ、またイオン加速電圧Ｖ１は２ｋＶから２０ｋＶであることができるが、この範囲に限定されない。電圧Ｖ１は、０．１から１０マイクロ秒の一般的なパルス持続時間を有することができるが、連続的に加えることもできる。加熱電圧Ｖ２は、一般に、電圧Ｖ１の初期印加から０．１から１０マイクロ秒の範囲内で加えられる。電圧Ｖ２の振幅は一般に１００ボルトから１０ｋＶの範囲であり、このパルスの幅は一般に１０ナノ秒から１マイクロ秒の範囲にある。
【００３１】
本発明に従った光子供給源の第２の実施例を図３および４に示す。図３は、光子供給源の簡単化された断面側面図であり、図４は、軸２００のまわりに図３の線Ａ−Ａを回転させることで画定される断面である。図２Ａ、２Ｂ、３および４の同様な要素は、同じ参照数字を有する。図３および４の実施例は、パルス電圧源２０５からのパルス電流を陰極半シェル２０２および２０４に結合する変成器２１１を追加することで、図２Ａおよび２Ｂの実施例と異なっている。変成器２１１は、複数の一次巻線２０８、非磁性材料または磁性材料であることができるトロイダルコア２１０、またトロイダル状の形を有する電機子または二次巻線２０６を含む。一次巻線２０８は、パルス電圧源２０５に接続され、単一巻きであることができる二次巻線２０６は、陰極半シェル２０２と２０４の間に接続される。
【００３２】
動作の第１フェーズ中に、パルス源２１５によってパルス電圧Ｖ１が、陽極半シェル２１２、２１４と、陰極半シェル２０２および２０４に接続される二次巻線２０６との間に加えられる。パルス電圧源２０５から一次巻線２０８への印加電圧Ｖ２の無い状態では、陰極半シェル２０２と２０４の間の電位はゼロのままである。したがって、組み合わされた陰極半シェルは、組み合わされた陽極半シェル２１２および２１４に対して電圧Ｖ１だけ負にパルスにされ、先に述べたように放電が発生する。この放電の中和ビームは、プラズマ放電領域２２４を通過して、小さな球状プラズマを形成する。同時に、イオンおよび高エネルギー中性原子の通過で、先に述べたようなイオン化軌道２３０および２３２が形成される。
【００３３】
動作の第２フェーズ中に、全ての一次巻線２０８の両端に同時に並列にパルス電圧Ｖ２が加えられ、その結果、変成器の二次巻線２０６の相対する端に接続された陰極半シェル２０２と２０４の間に電圧が誘起されるようになる。変成器の二次側回路は、陰極半シェル２０２と２０４を接続するイオン化軌道２３０および２３２を通る伝導によって完成される。図２Ａおよび２Ｂの実施例のように、陰極半シェル２０２および２０４は、それぞれ、放電プラズマ領域２２４のプラズマに加熱電流を加えるための第１および第２の電極を構成する。二次電流は、プラズマ放電領域２２４のプラズマを通って流れて、磁気ピンチ効果によってプラズマを加熱しかつ圧縮する。上述のように、所望のＸ線または極端紫外線の放射が放出される点まで、プラズマの温度および密度は上がる。
【００３４】
本発明に従って光子を生成するシステムの実施例を模式的に図５に示す。加速構造５００は、図２Ａおよび２Ｂに示す加速構造、図３および４に示す加速構造、または本発明の範囲内の任意の他の加速構造に対応することができる。図５のシステムにおいて、加速構造５００は、図１Ａおよび１Ｂに示し先に説明した加速構造１００の修正物である。図１Ａ、１Ｂおよび５の同様な要素は同じ参照数字を有する。
【００３５】
加速構造５００は、同心球状電極シェル１１２、１１３、および１１４を含み、これらのシェルの各々は、絶縁物５０３によって電極半シェルに分割されている。内側の電極半シェル１１２ａと１１２ｂの間にパルス電圧源５４０を接続する。外側の電極半シェル１１４ａ、１１４ｂと内側の電極半シェル１１２ａ、１１２ｂとの間にパルス電圧源５３０を接続する。
【００３６】
加速構造５００は、放電チャンバ５０４を画定するハウジング５０２の中に囲まれる。加速構造５００の上部の開口部１４０は、スクリーン５１０を通して、筐体５１６で画定される収集領域５１４に結合される。筐体５１６は、光子ビーム１５０を遠く離れた使用点に中継するための収集光学系５１８を含む。スクリーン５１０はビーム出口開口部を構成し、このビーム出口開口部は、放電チャンバ５０４から収集領域５１４への光子の伝搬を可能にするが、放電チャンバ５０４から収集領域５１４へのガスの流れを妨げる。
【００３７】
ハウジング５０２に結合されたガス供給源５２０は、入口５２２およびプレナム１３２の入口１３４を通して加速構造５００に作用ガスを供給する。加速構造５００の下部開口部１４２は、真空ポンプ５２４に結合されている。真空ポンプ５２４の出口５２６は、ガス供給源５２０に接続されてガス再循環システムを形成する。ガス供給源５２０および真空ポンプ５２４は、放電チャンバ５０４を通った作用ガスの再循環を可能にする閉ループ構成でハウジング５０２に接続されている。ガス供給源５２０は、作用ガスから不純物および微粒子を除去するための要素を含むことができる。このシステムは、収集領域５１４に位置する検出器５５０、制御回路５５２、および放射光子の測定されたスペクトルに応じて放電チャンバ５０４中への作用ガスの流量を帰還制御するための流量調整器５５４を含むことができる。
【００３８】
真空ポンプシステムの他の実施例では（図示しない）、真空ポンプは、ハウジング５０２ではなくて筐体５１６に接続される。この実施例では、加速構造５００の中心部分からスクリーン５１０または他のビーム出口開口部を通し、次に筐体５１６を通して、ガスが吸い出される。
【００３９】
図５のシステムは、図２Ａおよび２Ｂに関連して先に述べたような第１および第２のフェーズで動作する。第１フェーズでは、パルス源５３０は、内側電極半シェル１１２ａ、１１２ｂと外側電極半シェル１１４ａ、１１４ｂの間にパルス電圧を加え、中和されたビームをプラズマ放電領域１２０の方に向けさせる。第２の段階で、放電領域１２０のプラズマは、電流パルスの通電で加熱され圧縮される。中和されたビームは、陰極半シェル１１２ａ、１１２ｂとプラズマ放電領域１２０の間にイオン化された軌道を形成する。パルス源５４０による陰極半シェル１１２ａおよび１１２ｂへのパルスの印加によって、イオン化軌道に沿ってプラズマ放電領域１２０を通って電流が流れるようになる。このように、陰極半シェル１１２ａおよび１１２ｂは、それぞれ、プラズマ放電領域１２０のプラズマに加熱電流を加えるための第１および第２の電極を構成する。電流は、プラズマ放電領域１２０のプラズマを通って流れて、そのプラズマを加熱しかつ圧縮する。所望のＸ線または極端紫外線の放射が放出される点まで、プラズマの温度および密度が上がる。円錐状光子ビーム１５０として加速構造５００から放射が放出される。
【００４０】
本発明に従った光子供給源の第３の実施例を図６Ａおよび６Ｂに示す。図１Ａ、１Ｂ、６Ａおよび６Ｂの同様な要素は、同じ参照数字を有する。図６Ａおよび６Ｂの実施例は、プラズマ放電領域１２０に加熱電流を供給するための外部電極６００を追加することで、図１Ａおよび１Ｂの構造と異なっている。パルス電圧源６０１は、内側電極シェル１１２と外側電極シェル１１４の間に接続される。パルス電圧源６０２は、内側電極シェル１１２と外部電極６００の間に接続される。絶縁物６０３および６０４が、それぞれ、電極シェル１１２および１１４への接続を分離する。外部電極６００は、円筒状の形を有することができ、プラズマ放電領域１２０に対して間隔を空けた関係で加速構造の下部開口に位置付けすることができる。
【００４１】
動作の第１フェーズ中に、電圧源６０１からのパルス電圧Ｖ３が、電極シェル１１２と１１４の間に加えられる。先に述べたように放電が発生し、この放電の中和ビームは、プラズマ放電領域１２０を通過して、プラズマを形成する。同時に、イオンおよび高エネルギー中性原子の通過で、先に述べたようにイオン化軌道が形成される。
【００４２】
動作の第２フェーズ中に、電圧源６０２からのパルス電圧Ｖ４が外部電極６００と電極シェル１１２の間に加えられる。回路は、電極シェル１１２とプラズマ放電領域１２０をつなぐイオン化軌道と通り、さらにプラズマ放電領域１２０と外部電極６００の間のグロー領域６０５を通る伝導によって完成される。このように、プラズマ放電領域１２０のプラズマに加熱電流を加えるために、内側の電極シェル１１２は第１の電極を構成し、外部電極６００は第２の電極を構成する。電流は、プラズマ放電領域１２０のプラズマを通って流れて、そのプラズマを加熱しかつ圧縮する。所望のＸ線または極端紫外線放射が放出される点まで、プラズマの温度および密度は上がる。プラズマは、外部電極６００の方向に長くなる傾向がある。作用ガスは、電極シェル１１２の内側とほぼ同じ圧力で電極６００まで延びる。
【００４３】
本発明に従った光子供給源の第４の実施例を図７に示す。図７は、光子供給源の簡単化された断面側面図である。球状であることができるチャンバすなわち内側シェル７００は、導電性の壁および中空の内部を有する。内側シェル７００は、電気的な接続および機械的な支持のための環状フランジ７０２を含むことができる。光子供給源は、さらに、内側シェル７００の外側に、供給源の軸７１４のまわりに配置されたリング状電極７１０および７１２を含む。リング状電極７１０および７１２は、それぞれ、電気的接続および機械的支持のためのフランジ７１６および７１８を含むことができる。リング状電極７１０および７１２は、それぞれ絶縁物７２０および７２２で支持される。リング状電極７１０および７１２の各々は、中空のリングまたはトロイドを含むことができる。リング状電極７１０およびリング状電極７１２の各々は、複数の穴７３０を有し、また内側シェル７００は、各穴７３０に対応する穴７３２を有し、穴の対７３０、７３２を形成する。穴の各対の穴７３０および７３２は、一直線に並んで、中心のプラズマ放電領域７４０を横切るプラズマチャネル７３４を画定する。一実施例では、リング状電極７１０および７１２の各々は、軸７１４のまわりに間隔を空けて配置された２４個の穴７３０を有する。リング状電極７１０および７１２の各々と内側シェル７００の間のスペースは、イオンビームの静電的に加速するための加速ギャップを構成する。穴の各対７３０、７３２は、イオンビーム供給源を画定して、プラズマ放電領域７４０を横切るプラズマチャネル７３４を有する４８個のイオンビーム供給源を実現する。
【００４４】
図７に示す光子供給源は、図５に関連して先に説明したように、ハウジング内に取り付けることができる。作用ガス、例えば１０〜１５ナノメートルの極端紫外線放射のためのキセノンを、一般に１〜１００ミリトルの低圧でハウジングに充填する。内側シェル７００は、光子伝播のための真空に近い条件を実現するために、光子ビームに対して高い光透過率および作用ガスに対して低コンダクタンスを有する多数の整列された小口径の穴を備える蜂の巣構造７４２のようなビーム出口開口部を備えることができる。蜂の巣構造７４２は、図５に示し先に説明したスクリーン５１０に対応するかもしれない。極端紫外線または軟Ｘ線放射の光子ビーム７４４は、内側シェル７００から蜂の巣構造７４２を通して放射される。
【００４５】
リング状電極７１０と内側シェル７００の間に電源７５０を接続し、リング状電極７１０とリング状電極７１２の間に電源７５２を接続する。電源７５０および７５２の各々は、０．１〜１０マイクロ秒のパルス幅を有する高電圧パルスを供給することができる。
【００４６】
動作の第１フェーズにおいて、電源７５０は、リング状電極７１０および７１２に対して負の直流電位を内側シェル７００に加える。リング状電極７１０および７１２は、このフェーズの動作中、同じ電位のままであり、低インピーダンス電源７５２を通して接続されている。電源７５０は、一般に１〜１００ミリアンペアの直流電流を供給して、穴の対７３０、７３２全てで放電を維持する。穴の対７３０、７３２で画定されるプラズマチャネル７３４は、プラズマ放電領域７４０で交わる。そして、電源７５０は、一般に１〜２０ｋＶの負電圧のパルス、一般に１〜１０マイクロ秒のパルスを発生し、プラズマチャネル７３４を通して一般に１〜１００アンペアの増加された電流を流す。作用ガスのイオンは、プラズマ放電領域７４０に向けて加速される。プラズマチャネル７３４に沿った移動中に、イオンは共振電荷交換プロセスの中和衝突を経験し、その結果、イオンビームは、プラズマ放電領域７４０に入る前に少なくとも部分的に中和されて、高密度プラズマを形成するようになる。
【００４７】
動作の第２フェーズ中に、電源７５２は、一般に０．１〜１０マイクロ秒で１〜１００キロアンペアの大電流パルスをリング状電極７１０および７１２に加える。電源７５２からのパルスは、電源７５０からのパルスの間または電源７５０からのパルスの終了の直ぐ後で起動させることができる。したがって、一般に、電源７５０を起動して約０．１〜１０マイクロ秒後に、電源７５２を起動する。回路は、プラズマチャネル７３４を通して完成される。特に、リング状電極７１０はプラズマチャネル７３４の上の方の円錐状配列を画定し、またリング状電極７１２はプラズマチャネル７３４の下の方の円錐状配列を画定する。この実施例で、プラズマ放電領域７４０のプラズマに加熱電流を加えるために、リング状電極７１０は第１の電極を構成し、リング状電極７１２は第２の電極を構成する。電源７５２からの大電流で、プラズマ放電領域７４０のプラズマは圧縮されかつ加熱され、その結果、そのプラズマは極端紫外線または軟Ｘ線の光子を放射するようになり、この光子は光子ビーム７４４として内側シェル７００から蜂の巣構造７４２を通って伝搬して、用途で使用されるようになる。
【００４８】
本発明に従った光子供給源の第５の実施例を図８に示す。図８は、光子供給源の簡単化された断面側面図である。図７および８の同様な要素は同じ参照数字を有する。図８の実施例では、図７の実施例で使用されたリング状電極７１２が電極８００に置き換えられている。電極８００は、カップ状であることができ、また単一の穴８０２および電気的接続と機械的支持のための棒８０４を有することができる。カップ状電極８００は、中空電極として機能し、絶縁物８１０で支持されている。内側シェル７００の穴８１２は、カップ状電極８００の穴８０２と一直線に並んで、プラズマチャネル８２０を画定する。リング状電極７１０と内側シェル７００の間に電源７５０を接続し、リング状電極７１０とカップ状電極８００の間に電源７５２を接続する。
【００４９】
動作の第１フェーズにおいて、電源７５０は、電極７１０および８００に対して負の直流電位を内側シェル７００に加える。このフェーズの動作中、電極８００とリング状電極７１０は同じ電位のままであり、低インピーダンス電源７５２を通して接続されている。電源７５０は、一般に１〜１００ミリアンペアの直流電流を供給して、穴の対７３０、７３２全てで放電を維持する。プラズマチャネル７３４は、プラズマ放電領域７４０で交わる。電源７５０は、一般に１〜１０マイクロ秒で、一般に１〜２０ｋＶの負電圧のパルスを発生し、穴の対７３０、７３２および８０２、８１２を通して一般に１〜１００アンペアの増加された電流を流す。作用ガスのイオンは、プラズマ放電領域７４０に向けて加速される。プラズマチャネル７３４に沿った移動中に、イオンは共振電荷交換プロセスの中和衝突を経験し、その結果、イオンビームは、プラズマ放電領域７４０に入る前に少なくとも部分的に中和されて、高密度プラズマを形成するようになる。
【００５０】
動作の第２フェーズ中に、電源７５２は、一般に０．１〜１０マイクロ秒で１〜１００キロアンペアの大電流パルスを電極７１０および８００に加える。回路は、プラズマチャネル７３４および８２０を通して完成される。この実施例で、プラズマ放電領域７４０のプラズマに加熱電流を加えるために、リング状電極７１０は第１の電極を構成し、電極８００は第２の電極を構成する。この大電流で、プラズマ放電領域７４０のプラズマは圧縮されかつ加熱され、その結果、そのプラズマは極端紫外線または軟Ｘ線の光子を放射するようになり、この光子は光子ビーム７４４として内側シェル７００から蜂の巣構造７４２を通って伝搬して、用途で使用されるようになる。
【００５１】
本発明に従った光子供給源の第６の実施例を図９に示す。図９は、光子供給源の簡単化された断面側面図である。図７〜９の同様な要素は同じ参照数字を有する。図９の実施例は、カップ状電極８００の中のリング状電極９００およびリング状電極９００とカップ状電極８００の間に接続された電源９１０を追加したことで、図８の実施例と異なっている。リング状電極９００への接続は、チャンバ７００およびカップ状電極８００から絶縁物９１２で電気的に分離されている。
【００５２】
カップ状電極８００と内側シェル７００の間の直流放電は、電源９１０からの電圧をリング状電極９００とカップ状電極８００の間に加えることで、より大きな電流またはより小さな電流を持つように変調することができる。リング状電極９００がカップ状電極に対して正であるとき、電子は放電から取り去られ、カップ状電極の電流は減少するか、または完全に阻止される。リング状電極９００がカップ状電極８００に対して負にされるとき、放電は強くなる。このようにして、形状寸法が異なるにもかかわらず、カップ状電極８００からの放電を、リング状電極７１０から内側シェル７００への結合された放電と平衡させることができる。この構成で、電源７５２が通電されているときの大電流のフェーズ中に、外部電極８００とリング状電極７１０の間の高速な電気的ブレークダウンが容易になる。リング状電極９００への高速負パルスは、電源７５２が通電されているときに大電流放電の開始を補助することができる。第６の実施例の動作は、他の点では、先に説明した第５の実施例の動作に似ている。
【００５３】
穴７３０に近接した陽極筐体内でリング状電極９００に似た電極を使用して、どの直流放電でも制御することができる。これは、例えば図７で適用されて、リング状電極７１０から内側シェル７００への直流放電を、リング状電極７１２から内側シェル７００への直流放電に対して平衡させることができる。
【００５４】
本発明に従った光子供給源の第７の実施例を図１０Ａおよび１０Ｂに示す。図１０Ａは、光子供給源の簡単化された断面側面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａに示す光子供給源の断面上面図である。図７〜１０Ｂの同様な要素は同じ参照数字を有する。図１０Ａおよび１０Ｂの実施例は、カップ状電極８００と内側シェル７００の間の結合に関して図８の実施例と異なる。再び図８を参照すると、カップ電極８００は、比較的小さな直径の穴８１２を通して内側シェル７００に結合されている。図１０Ａおよび１０Ｂの実施例では、内側シェル７００は、カップ状電極８００に向かって比較的大きな直径の開口１０１０を有する。開口１０１０は、内側シェル７００の直径の約４０％から１００％の範囲であることができる。第７の実施例の動作は、その他の点では、先に説明した第５の実施例の動作に似ている。
【００５５】
先に指摘したように、作用ガスは中空リング状電極７１０の中でイオン化される。好ましい実施例では、リング状電極７１０内における作用ガスの比較的一様な分布を保証するために、作用ガスは、フランジ７１６内の複数の導管１０２０を通してリング状電極７１０の内部に供給される。理解されるであろうが、図７のリング状電極７１２および図８、９、および図１０Ａおよび１０Ｂのカップ状電極８００で、同様な導管を使用することができる。さらに理解されるであろうが、本発明の範囲内で、イオンビーム供給源の内部領域に作用ガスを供給するために、異なる構成を使用することができる。
【００５６】
本発明に従った光子供給源の第８の実施例を図１１Ａおよび１１Ｂに示す。図１１Ａは、光子供給源の簡単化された断面側面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａに示す光子供給源の断面上面図である。図７〜１１Ｂの同様な要素は同じ参照数字を有する。図１１Ａおよび１１Ｂの実施例は、第２の電極および内側シェルの構成に関して図８の実施例と異なる。
【００５７】
図１１Ａおよび１１Ｂの実施例では、内側シェル１１００は、形が一般的に球状であることができ、光子ビーム７４４を放射するための開口１１０２を有する。中空リング状電極７１０は、環状の形を有し、供給源の軸７１４に対して垂直な平面内で、内側シェル１１００の外側に位置している。蜂の巣構造７４２または他のビーム出口開口部を有する第２の電極１１１０は、内側シェル１１００の開口１１０２の上に位置づけられている。第２の電極１１１０は、絶縁物１１１２で内側シェル１１００から電気的に分離されている。第１の電源７５０は、内側シェル１１００とリング状電極７１０の間に接続され、第２の電源７５２は、リング状電極７１０と第２の電極１１１０の間に接続される。光子ビーム７４４は、供給源の軸７１４に沿ってビーム方向１１２０に放射される。
【００５８】
動作の第１フェーズにおいて、電源７５０は、リング状電極７１０に対して負の直流電位を内側シェル１１００に加える。電源７５０は、一般に１〜１００ミリアンペアの直流電流を供給して、穴の対７３０、７３２全てで放電を維持する。穴の対７３０、７３２で画定されるプラズマチャネル７３４は、プラズマ放電領域７４０で交わる。そして、電源７５０は、一般に１〜２０ｋＶの負電圧パルスである一般に１〜１０マイクロ秒のパルスを発生し、プラズマチャネル７３４を通して一般に１〜１００アンペアの増加された電流を流す。作用ガスのイオンは、プラズマ放電領域７４０に向けて加速される。プラズマチャネル７３４に沿った移動中に、イオンは、共振電荷交換プロセスの中和衝突を経験し、プラズマ放電領域７４０に衝突して高密度プラズマを形成する。
【００５９】
動作の第２フェーズ中に、電源７５２は、一般に０．１〜１０マイクロ秒で１〜１００キロアンペアの大電流パルスを、リング状電極７１０と第２の電極１１１０の間に加える。電源７５２からのパルスは、電源７５０からのパルスの間または電源７５０からのパルスの終了の直ぐ後で開始することができる。したがって、電源７５２は、一般に、電源７５０が起動されて約０．１〜１０マイクロ秒後に起動される。回路は、プラズマチャネル７３４を通して完成される。図１１Ａおよび１１Ｂの実施例では、プラズマ放電領域７４０のプラズマに加熱電流を加えるために、中空リング状電極７１０が第１の電極を構成し、電極１１１０が第２の電極を構成する。電源７５２からの大電流で、プラズマ放電領域７４０のプラズマは圧縮されかつ加熱され、その結果、そのプラズマは極端紫外線または軟Ｘ線の光子を放射するようになり、この光子は光子ビーム７４４として内側シェル１１００から蜂の巣構造７４２を通って伝搬して、用途で使用されるようになる。
【００６０】
図１１Ａおよび１１Ｂの実施例では、陽極と陰極が、大電流放電中に、図１０Ａおよび１０Ｂの実施例に対して逆にされる。この構成では、出力光子ビーム７４４は陰極から離れる方向を向いている。これによって、そうでなければ光子ビームに伴うかもしれないイオンのジェットが起こらなくなる。今や、陽極は、光子ビーム７４４が通過する蜂の巣構造７４２である。電子カラム１１３０は、プラズマ放電領域７４０から電極１１１０に延びることができる。
【００６１】
本発明に従った光子供給源の第９の実施例を図１２に示す。図１２は、光子供給源の簡単化された断面側面図である。図７〜１２の同様な要素は同じ参照数字を有する。図１２の実施例は、プラズマ放電領域７４０からのイオンを蓄積するために内側シェル１１００の下端に容器１２３０を追加したことで、図１１Ａおよび１１Ｂの実施例と異なっている。容器１２３０は、任意の所望の大きさおよび形を有することができ、さらに図５に示し先に説明したように、真空システムに結合することができる。
【００６２】
本発明に従った光子供給源の第１０の実施例を図１３に示す。図１３は、光子供給源の簡単化された断面側面図である。図７〜１３の同様な要素は同じ参照数字を有する。図１３の実施例は、内側シェルの構成および抵抗器の追加に関して図７の実施例と異なる。図１３の光子供給源は、リング状電極７１０と関連した第１の内側シェル部１３００およびリング状電極７１２と関連した第２の内側シェル部１３０２を含む。内側シェル部１３００および１３０２は、絶縁物１３１０で互いに電気的に分離されている。シェル部１３００および１３０２の各々は、半球状部とフランジ部を含むことができる。シェル部１３００は、蜂の巣構造７４２または他のビーム出口開口部を備えることができる。これらの半球部は、球状内側シェルを形成するように、一緒に取り付け、絶縁物１３１０で離して配置することができる。
【００６３】
抵抗器１３２０はシェル部１３００と１３０２の間に接続することができる。抵抗器１３２０の値は、大電流加熱パルス中の電源７５２に対するプラズマ負荷のインピーダンスに比べて大きいように選ばれる。抵抗器１３２０の目的は、大電流パルス中にシェル部１３００と１３０２が互いに電気的に浮遊するようにするが、電源７５２からの大きな電流が内側シェル壁を流れてプラズマをバイパスするのを妨げることができるようにすることである。
【００６４】
本発明に従った光子供給源の第１１の実施例を図１４に示す。図１４は、光子供給源の簡単化された断面側面図である。図７〜１４の同様な要素は同じ参照数字を有する。図１４の実施例は、内側シェルの構成に関して図１３の実施例と異なる。図１４の光子供給源は、リング状電極７１０と関連した第１の内側シェル部１３００、リング状電極７１２と関連した第２の内側シェル部１３０２、および第３の内側シェル部１４００を含む。第３の内側シェル部１４００は、蜂の巣構造７４２または他のビーム出口開口部を含み、接地のような基準電位に接続される。
【００６５】
本発明の好ましい実施例と現在考えられるものを示しまた説明したが、添付の特許請求の範囲で定義されるような本発明の範囲から逸脱することなしに、様々な変化物および修正物を作ることができることは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１Ａは、中心のプラズマ放電領域に複数のイオンビームを加速することに基づいた極端紫外線源の実施例の断面側面図である。
図１Ｂは、図１Ａに示す極端紫外線源の断面上面図である。
【図２】図２Ａは、本発明に従った光子供給源の第１の実施例の断面側面図である。
【００６７】
図２Ｂは、図２Ａに示す光子供給源の断面上面図である。
【図３】本発明に従った光子供給源の第２の実施例の断面側面図である。
【図４】図３に示す光子供給源の断面上面図である。
【図５】本発明に従って光子を生成するシステムの実施例の模式的な図である。
【図６】図６Ａは、本発明に従った光子供給源の第３の実施例の断面側面図である。
【００６８】
図６Ｂは、図６Ａに示す光子供給源の断面上面図である。
【図７】本発明に従った光子供給源の第４の実施例の断面側面図である。
【図８】本発明に従った光子供給源の第５の実施例の断面側面図である。
【図９】本発明に従った光子供給源の第６の実施例の断面側面図である。
【図１０Ａ】本発明に従った光子供給源の第７の実施例の断面側面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示す光子供給源の断面上面図である。
【図１１Ａ】本発明に従った光子供給源の第８の実施例の断面側面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示す光子供給源の断面上面図である。
【図１２】本発明に従った光子供給源の第９の実施例の断面側面図である。
【図１３】本発明に従った光子供給源の第１０の実施例の断面側面図である。
【図１４】本発明に従った光子供給源の第１１の実施例の断面側面図である。
【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１１Ａ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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