(57)【要約】【課題】プラズマの加熱状態を維持できる電流波形を発生することができる高電圧パルス発生部を備えた極端紫外光光源装置を提供すること。【解決手段】高電圧パルス発生部２０の負荷Ｌとして極端紫外光光源装置の一対の主放電電極が接続される。固体スイッチＳＷをｏｎとし、磁気スイッチＳＲ２を介してコンデンサＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３を充電する。ついで磁気スイッチＳＲ３がＯＮとなりコンデンサＣ２１〜Ｃ２３の電荷はそれぞれコイルＬ１〜Ｌ３及び負荷を介して放電する。コイルＬ１〜Ｌ３とコンデンサＣ２１〜Ｃ２３の各直列回路のパラメータを異ならせておけば、負荷Ｌに流れる電流波形は変極点（折曲点）を有する波形となる。したがって、この変極点で電流を増大させ、プラズマがピンチされた状態で電流を増大させるようにすれば、プラズマの加熱状態を維持して、ＥＵＶ光の出力エネルギーを大きくすることができる。【選択図】図１
2007123138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高密度高温プラズマが発生する容器と、この容器内に極端紫外光を放射させるための原料を供給する原料供給手段と、上記容器内で放電により上記原料を加熱・励起し高密度高温プラズマを発生させるための一対の主放電電極と、該主放電電極間に高電圧パルスを印加する高電圧パルス発生部と、上記高密度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、上記集光光学手段を介して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であって、
上記高電圧パルス発生部は、
キャパシタンス成分とインダクタンス成分の直列回路を少なくとも２組有するＬＣ回路と、該直列回路に並列に接続され上記キャパシタンス成分を充電する充電回路と、上記ＬＣ回路と上記一対の主放電電極との間に接続されたスイッチから構成され、
上記少なくとも２組設けられた直列回路のパラメータは互いに相違しており、
上記スイッチを閉じることで、上記キャパシタンス成分に充電された電気エネルギーが一対の主放電電極に印加され、主放電電極間に放電電流が流れるように構成されている
ことを特徴とする極端紫外光光源装置。
【請求項２】
上記主放電電極間に流れる放電電流の電流波形は変極点を有し、この変極点は、上記放電により発生する極端紫外光の発生時点以降に生ずるように、上記ＬＣ回路の直列回路のパラメータが設定されている
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】
一対の上記主放電電極は、絶縁材により絶縁されたリング状の第１及び第２の主放電電極から構成され、
上記第１の主放電電極は、該リング状の第１の主放電電極の周りを囲むように配置された導電性を有するリング状のフランジ部材に連結され、
上記第２の主放電電極は、導電性を有する上記容器に連結され、
上記スイッチは磁気スイッチであり、この磁気スイッチを構成する円筒状のコアは、第１の主放電電極に連結された上記フランジ部材と絶縁材とに挟まれ、かつ、上記主放電電極に対して同心円状に配置され、
前記キャパシタンス成分が、上記フランジ部材と、上記容器もしくは該容器に連結された導電性部材との間に接続され、該キャパシタンス成分は上記主放電電極に対して同心円状に配置され、
上記フランジと、上記主放電電極間に形成される放電部と、容器とキャパシタンス成分とで形成される閉回路が前記インダクタンス成分を構成する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の極端紫外光光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体露光用光源として使用される波長１３．５ｎｍのＥＵＶ（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ：極端紫外）光を放出する極端紫外光光源装置に関する。
【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１３．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ−Ｖｉｏｌｅｔ：極端紫外）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。
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・励起により高密度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、高密度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）。
【０００３】
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密度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密度高温プラズマからのＥＵＶ放射光を利用するものである。ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源における放電方式には、非特許文献１に記載されているように、Ｚピンチ方式、キャピラリー放電方式、プラズマフォーカス方式、ホローカソードトリガーＺピンチ方式等がある。ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源は、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源と比較して、光源装置の小型化、光源システムの消費電力が小さく、かつ安価といった利点あり、実用化への期待も大きい。
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、高密度高温プラズマ用原料としては、例えば、現在１０価前後のＸｅ（キセノン）イオンとＳｎ（錫）イオン、Ｌｉイオン等が有望と考えられている。
【０００４】
図９に上記ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の構成例を示す。ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は以下のように構成されている。
（１）ガス供給・排気系統
放電容器であるチャンバ１内に、ガス供給・排気ユニット１１よりガス導入口４を介して放電用ガスが導入される。
放電用ガスは、チャンバ１内の高密度高温プラズマ発生部２で波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を放出する放射種を形成するための原料ガスであり、例えば、キセノン（Ｘｅ）である。導入された放電用ガスはチャンバ１内を流れてガス排出口７に到達する。
ガス供給・排気ユニット１１は、真空ポンプ等のガス排気手段（不図示）を有しており、ガス排気手段は、チャンバ１のガス排出口７と接続されている。すなわちガス排出口７に到達した放電用ガスは、ガス排気・供給ユニット１１が具えるガス排気手段により排気される。
ここで、高温高密度プラズマ発生部の圧力は１〜２０Ｐａに調節される。この圧力調節は、例えば、以下のように行われる。まず、メインコントローラ３０がチャンバ１に備えられた不図示の圧力モニタより出力される圧力データを受信する。メインコントローラ３０は受信した圧力データに基づき、ガス・供給排気ユニット１１を制御して、チャンバ１内へのＸｅガスの供給量ならびに排気量を調節することにより、高温高密度プラズマ発生部２の圧力を所定の圧力に調節する。
【０００５】
（２）電極部
チャンバ内にはリング状の第１の主放電電極（カソード）３ａと第２の主放電電極（アノード）３ｂとが絶縁材３ｃを介して配置される。チャンバ１は導電材で形成された第１の主放電電極３ａ側の第１の容器１ａと、同じく導電材で形成された第２の主放電電極３ｂ側の第２の容器１ｂから構成される。これらの第１の容器１ａと第２の容器１ｂとは、上記絶縁材３ｃにより分離、絶縁されている。
チャンバ１の上記第２の容器１ｂと第２の主放電電極３ｂは接地され、上記第１の容器１ａと第１の主放電電極３ａには、高電圧パルス発生部２０からおよそ−５ｋＶ〜−２０ｋＶの電圧が印加される。その結果、リング状の第１、第２の各主放電電極３ａ，３ｂ間の高温高密度プラズマ発生部２には、高温高密度のプラズマ放電が発生し、このプラズマから波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が放射される。
放射されたＥＵＶ光は、第２の主放電電極３ｂ側に設けられたＥＵＶ集光鏡５により反射され、ＥＵＶ光取出部６を介して、図示しない照射部に出射される。
【０００６】
（３）高電圧パルス発生部
図９に示すように、高電圧パルス発生部２０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。コンデンサＣ１、第１の磁気スイッチＳＲ２、コンデンサＣ２、第２の磁気スイッチＳＲ３により２段の磁気パルス圧縮回路を構成している。
磁気スイッチＳＲ１はＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である固体スイッチＳＷ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。
【０００７】
（４）高電圧パルス発生部の回路構成及びＥＵＶ光の発生動作
図９に従って回路の構成と動作を以下に説明する。まず、高電圧電源ＣＨの電圧が所定の値Ｖｉｎに調整され、主コンデンサＣ０が充電される。このとき、固体スイッチＳＷはｏｆｆになっている。
主コンデンサＣ０の充電が完了し、固体スイッチＳＷがｏｎとなったとき、固体スイッチＳＷ両端にかかる電圧は主に磁気スイッチＳＲ１の両端にかかる。磁気スイッチＳＲ１の両端にかかる主コンデンサＣ０の充電電圧Ｖ０の時間積分値が磁気スイッチＳＲ１の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ１が飽和して磁気スイッチが入り、主コンデンサＣ０、磁気スイッチＳＲ１、昇圧トランスＴｒ２の１次側、昇圧トランスＴｒ１の１次側、固体スイッチＳＷ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、主コンデンサ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。また、昇圧トランスＴｒ２の２次側に電圧が発生する。
【０００８】
この後、コンデンサＣ１における電圧Ｖ１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が飽和して磁気スイッチが入り、コンデンサＣ１、磁気スイッチＳＲ２、コンデンサＣ２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。
さらにこの後、コンデンサＣ２における電圧Ｖ２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が飽和して磁気スイッチが入り、第１の主放電電極３ａ、第２の主放電電極３ｂ間に高電圧パルスが印加される。
第１の主放電電極３ａ、第２の主放電電極３ｂ間に高電圧パルスが印加されると、絶縁材３ｃ表面に沿面放電（ｃｒｅｅｐｉｎｇ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）が発生して第１の主放電電極、第２の主放電電極間は実質、短絡状態になり第１の主放電電極３ａ、第２の主放電電極３ｂ間にパルス状の大電流が流れる。
その後、ピンチ効果によるジュール加熱によって高密度高温プラズマ発生部２において高密度高温プラズマが発生し、このプラズマから波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が放射される。
【０００９】
このような放電動作が固体スイッチＳＷのスイッチング動作、高電圧電源動作によって繰り返し行なわれることにより、所定の繰り返し周波数でのＥＵＶ放射が行われる。
具体的数値例を示せば、第１の主放電電極、第２の主放電電極間に−５ｋＶ〜−２０ｋＶの放電電圧が印加され、約１０Ｊ／ｐｕｌｓｅのエネルギーが数ｋＨｚの周波数で第１の主放電電極、第２の主放電電極間に与えられる。従って、第１の主放電電極３ａ、第２の主放電電極３ｂ間には数十ｋＷのエネルギーが入力される。
ここで、磁気スイッチＳＲ２、ＳＲ３及びコンデンサＣ１、Ｃ２で構成される各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３ａ、第２の主放電電極３ｂ間に短パルスの強い放電が実現され、プラズマへの入力エネルギーも大きくなる。
【００１０】
（５）予備電離
上記したように、高温高密度プラズマ発生部２の圧力は１〜２０Ｐａに調節される。このような低い圧力下においては、電極構造によっては放電が発生し難くなり、結果としてＥＵＶ光の出力が不安定となる場合もある。
放電が発生し難い状況下で、安定した放電を生じさせるには、予備電離を行うことが望ましい。
図９には、第１の容器１ａに予備電離ユニット８が設けられている。予備電離ユニット８は、円筒形状の導電性材料からなる第１の予備電離部材８ａと、円筒形状の絶縁性材料からなり第１の予備電離部材８ａを囲むように配置されている第２の予備電離部材８ｂとから構成される。ここで、第１の予備電離部材８ａの先端周縁部には段差部８ｃが設けられている。
【００１１】
予備電離ユニット８は、高密度高温プラズマ発生部２に存在する放電用ガスを効果的に予備電離するように、高密度高温プラズマ発生部２の上方、かつ、同軸上に配置されている。このような配置により、予備電離ユニット８の第２の予備電離部材８ｂは第１の予備電離部材８ａに設けられた段差部８ｃにより保持される。
導電性の第１の予備電離部材８ａは、高電圧パルス発生部２に含まれる昇圧トランスＴｒ２の２次側の一端部と接続される。なお、昇圧トランスＴｒ２の２次側の他端部は、第１の容器１ａと接続される。
昇圧トランスＴｒ２の２次側から電圧パルスが第１の予備電離部材８ａとチャンバ１の第１の容器１ａとの間に印加されると、図９に示すように、第１の予備電離部材８ａの先端周縁部に設けられた段差部８ｃとこの段差部８ｃ上方側の第１の容器１ａの内壁との間で滑り放電が発生し、チャンバ１内に導入された放電用ガスの電離を促進する。
ここで、円筒形状の導電性材料からなる第１の予備電離部材８ａは、放電用ガスを供給するガス供給経路も兼ねていて、接地されている。
なお、ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置に予備電離ユニットを組み合わせた例については、例えば特許文献１に開示されている。
【００１２】
（６）プラズマのピンチ効果について
一般に直線方向に電流が流れると、この直線の円周方向に磁界が発生する。よって、主放電電極間に生成したプラズマにおいて、直線方向（軸方向）に流れるプラズマ電流により当該直線方向（軸方向）の円周方向に磁界が発生する。プラズマは自身の電流によって発生する磁界により、半径を減少させ収縮する。これによりプラズマ密度が高くなり、プラズマ温度が上昇する。これをＺ−ピンチ効果（ピンチ効果）という。
上記したように、図９に示すＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、このピンチ効果によるジュール加熱によって、高密度高温プラズマを生成し、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を発生させている。
【００１３】
（７）ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の動作
露光用光源として用いられるＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、例えば、以下のように動作する。
露光機の制御部４０より、スタンバイ信号がメインコントローラ３０に出力される。メインコントローラ３０は、スタンバイ信号を受信すると、ガス供給・排気ユニット１１を制御してチャンバ１内に放電用ガス、例えば、Ｘｅガスをガス供給路を介して、ガス供給口よりチャンバ内部に供給するとともに、高密度高温プラズマ発生部２におけるガス圧力を所定の圧力値に制御する。
次に、露光機の制御部４０より、発光指令信号がメインコントローラ３０に出力される。発光指令信号の出力間隔は、例えば、数ｋＨｚである。
メインコントローラ３０は、発光指令信号を受け取ると、トリガ信号を高電圧パルス発生部２の固体スイッチＳＷのゲートに出力する。固体スイッチはｏｎ状態になり、上記したように予備電離ユニット８で滑り放電が発生するとともに、第１の主放電電極３ａ、第２の主放電電極３ｂ間に高電圧パルスが印加され、高密度高温プラズマ発生部２において高温プラズマが発生し、このプラズマから波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が放射される。
プラズマから放射されたＥＵＶ光は、第２の主放電電極３ｂ側に設けられたＥＵＶ集光鏡５により反射され、ＥＵＶ光出射部６から図示しない照射部に出射される。
【特許文献１】特開２００３−２１８０２５号公報
【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．ＰｌａｓｍａＦｕｓｉｏｎＲｅｓ．Ｖｏｌ．７９．Ｎｏ．３，Ｐ２１９−２６０，２００３年３月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図１０は、高密度高温プラズマ発生部における、放電開始からの経過時間に対して、（ａ）プラズマを流れる電流Ｉ、（ｂ）プラズマの半径ｒ、（ｃ）ＥＵＶ光の発光出力の関係を示した図である。
図９に示す高電圧パルス発生部２０により第１の主放電電極３ａ、第２の主放電電極３ｂ間に高電圧パルスが印加され放電が開始されると、第１の主放電電極３ａと第２の主放電電極３ｂ間には、図１０（ａ）に示すような正弦波形の電流Ｉが流れる。ここで、第１の主放電電極３ａと第２の主放電電極３ｂの間に流れる電流Ｉは、第２の主放電電極３ｂが設置されているので、実際はマイナス側にピークを有する。しかしここでは理解を容易にするために、図１０（ａ）には、電流Ｉの極性を反転してプラス側にピークを有するように示されている。
発生したプラズマの半径ｒは、電流Ｉが流れるにつれて上記したピンチ効果により徐々に半径が小さくなり、電流Ｉの値がピークを越えて下がり始めた時に最小になる。ピンチ効果により高温高密度化して加熱されたプラズマからは、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が放射される。例えば、Ｘｅ（キセノン）がＥＵＶ放射種として用いられる場合、加熱により生成したＸｅ10+ イオンより波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が放射される。
我々が使用したＥＵＶ光源装置においては、電流が流れ始めて約１２０ｎｓ程度経過した時点でＥＵＶ光の放射が観測された。
その後は、電流Ｉは小さくなるのでピンチ効果も弱まり、プラズマは膨張して冷却され、ＥＵＶ光も放射されなくなる。すなわち、Ｘｅの場合、冷却によりＸｅ10+ イオンが生成されなくなり、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が放射されなくなる。
【００１５】
このように、ＤＰＰ方式により生成したプラズマは高温高密度の状態が長続きせず、エネルギー変換効率（プラズマへの入力エネルギーに対するＥＵＶ光の出力エネルギーの比）が低い。従来、キセノンガスを用いてＥＵＶ光を発生させる場合、効率は約１％である。
われわれは、上記したエネルギー変換効率を改善するために鋭意検討した結果、図１１に示すように、プラズマ電流Ｉを増大させることにより、ＥＵＶの放射時間を長くし、効率を向上させることが可能であることを見出した。
図１１（ａ）は主放電電極間に流れる電流Ｉ、（ｂ）はプラズマ半径ｒ、（ｃ）はＥＵＶ光出力を示しており、同図に示すように、プラズマがピンチされてから（図１１において破線で示す）、同図（ａ）に示すようにプラズマ電流Ｉを増大させることにより、同図（ｂ）に示すようにプラズマの高温高密度の状態を維持（プラズマ半径が小さい状態を維持）し、これにより、同図（ｃ）に示すようにプラズマの加熱状態を維持して、ＥＵＶの放射時間を長くし、ＥＵＶ光の出力エネルギーを大きくすることが可能である。なお、図１０（ａ）と同様、図１１（ａ）に示す電流波形も極性を反転して示されている。
【００１６】
上記知見を検証するために、ＥＵＶ放射種をＸｅ、プラズマ電流パルスが図１２に示すパルス１、パルス２としたときの、Ｘｅ10+ イオンの生成比をシミュレーションにより求めた。ここで、図１２におけるパルス１は正弦波であり、ピンチ効果によるプラズマの加熱の結果、破線で示した時点において波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が放射される。
一方、パルス２は、パルス発生から上記破線で示す時刻まではパルス１と同波形である。しかし、破線で示す時刻以降は、パルス１の電流ピーク値より電流値が大きい矩形状の波形を示す。すなわち、パルス２は、ＥＵＶ光が放射が開始する時点でプラズマ電流値が増大している電流パルスを示す。
シミュレーションより、パルス発生から１８０ｎｓ経過した時点において、パルス２におけるＸｅ10+ イオン数はパルス１におけるＸｅ10+ イオン数の約１０倍であるという結果を得た。
すなわち、我々のシミュレーションによれば、図１２のパルス２のような電流波形の場合、パルス１のときと比べてプラズマがピンチされている状態が維持されている時間が長くなるという結果が得られた。
すなわち、図１１に示したように、プラズマがピンチされてＥＵＶ光の放射が開始する時点からプラズマ電流Ｉを増大させることにより、ＥＵＶ光の出力エネルギーを大きくし効率を向上させることが期待できる。
【００１７】
以上のように放電電流波形を図１３に示される波形（極性は反転している）にすれば、ＥＵＶ光の出力エネルギーを大きくすることができることはわかったが、そのためには、図９に示した高電圧パルス発生部２０から、このような電流波形を出力させる必要がある。
そのための回路としては、例えば、図９に示した高電圧パルス発生部を、図１４（ａ）に示す回路構成、あるいは、図１４（ｂ）に示す回路構成とすることが考えられる。
【００１８】
（１）高電圧パルス発生部の回路構成例１
図１４（ａ）に示す高電圧パルス発生部は、コンデンサＣ１、スイッチＳＷ１の直列回路からなる放電回路部Ａと、コンデンサＣ２、スイッチＳＷ２の直列回路から放電回路部Ｂとが、負荷Ｌ（第１の主放電電極３ａ、第２の主放電電極３ｂ）に対して並列に接続されて構成される。
ここで、高電圧電源ＣＨ１，ＣＨ２はコンデンサＣ１，Ｃ２を充電するためのものである。また、コイルＬ１は、コンデンサＣ１の寄生インダクタンスおよびコンデンサＣ１、スイッチＳＷ１、負荷Ｌが作る回路ループのインダクタンスを合成したインダクタンス成分を表している。同様に、コイルＬ２は、コンデンサＣ２の寄生インダクタンスおよびコンデンサＣ２、スイッチＳＷ２、負荷Ｌが作る回路ループのインダクタンスを合成したインダクタンス成分を表している。また、各ダイオードＤ１、Ｄ２は、各コンデンサＣ１、Ｃ２に蓄えられた電気エネルギーが負荷Ｌにのみに移行するように電流方向を規制するためのものである。
【００１９】
図１４（ａ）に示す高電圧パルス発生部は、以下のように動作する。まず高電圧電源ＣＨ１，ＣＨ２により、各ダイオードＤ１、Ｄ２を介して各放電回路部のコンデンサＣ１，Ｃ２を充電する。
次に、放電回路部Ａの第１のスイッチＳＷ１をＯＮにして第１のコンデンサＣ１に蓄えられた電気エネルギーを負荷Ｌ（第１の主放電電極、第２の主放電電極間）に印加して放電を開始する。このとき、第１の放電電極と第２の放電電極間に流れる電流は、プラズマのピンチに用いられる。すなわち、ピンチ効果によるジュール加熱によって、高密度高温プラズマが生成される。この電流は、図１３の波形においてはＩ１部に相当する。
次いでプラズマのピンチ効果により波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の放出が開始した時点で、放電回路部Ｂの第２のスイッチＳＷ２をＯＮにして第２のコンデンサＣ２に蓄えられた電気エネルギーを第１の主放電電極、第２の主放電電極間に印加にすると、第１の放電電極と第２の放電電極間に流れる電流に、第２のコンデンサＣ２からの電流が加算される。
この電流が高温高密度プラズマのピンチ状態を維持するための電流として用いられる。図１３の波形においては、Ｉ２部に相当する。
【００２０】
（２）高電圧パルス発生部の回路構成例２
一方、図１４（ｂ）に示す高電圧パルス発生部は、基本的には図９に示した高電圧パルス発生部と同様の構成を持つ複数の高電圧パルス発生部２０−１，２０−２を、負荷Ｌ（第１の主放電電極３ａ、第２の主放電電極３ｂ）に対して並列に接続して構成される。
高電圧パルス発生部２０−１は、可飽和リアクトルからなる２個の磁気スイッチＳＲ２１、ＳＲ３１を用いた２段の磁気パルス圧縮回路を有する。一方、高電圧パルス発生部２０−２は、可飽和リアクトルからなる２個の磁気スイッチＳＲ２２、ＳＲ３２を用いた２段の磁気パルス圧縮回路を有する。
図１４（ｂ）に示す高電圧パルス発生部は、以下のように動作する。
高電圧パルス発生部２０−１において、高電圧電源ＣＨ１にコンデンサＣ０が充電されスイッチＳＷ１がＯＮとなったとき、電圧パルスが発生する。発生した電圧パルスは昇圧トランスＴｒ１１により昇圧され、コンデンサＣ１、第１の磁気スイッチＳＲ２１、コンデンサＣ２、第２の磁気スイッチＳＲ３１により構成された２段の磁気パルス圧縮回路によりパルス圧縮されて、第１の主放電電極、第２の主放電電極間に印加され、放電が開始される。
このとき、第１の放電電極と第２の放電電極間に流れる電流は、プラズマのピンチに用いられる。すなわち、ピンチ効果によるジュール加熱によって、高密度高温プラズマが生成される。この電流は、図１３の波形においてはＩ１部に相当する。
一方、高電圧パルス発生部２０−２において、高電圧電源ＣＨ２にコンデンサＣ３が充電されスイッチＳＷ２がＯＮとなったとき、電圧パルスが発生する。発生した電圧パルスは昇圧トランスＴｒ１２により昇圧され、コンデンサＣ４、第１の磁気スイッチＳＲ２２、コンデンサＣ５、第２の磁気スイッチＳＲ３２により構成された２段の磁気パルス圧縮回路によりパルス圧縮されて、第１の主放電電極、第２の主放電電極間に印加される。
このとき、スイッチＳＷ２のＯＮタイミングは、高電圧パルス発生部１からの高電圧パルスに起因して生成したプラズマのピンチ効果により波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の放出が開始した時点で、第１の放電電極と第２の放電電極間を流れる電流に、高電圧パルス発生部２からの高電圧パルスによる電流が加算されるように設定される。このときの電流が高温高密度プラズマのピンチ状態を維持するための電流として用いられる。図１３の波形においては、Ｉ２部に相当する。
【００２１】
しかし、上記図１４（ａ）（ｂ）に示す高電圧パルス発生部を、ＥＵＶ光源装置に実際に適用する場合には、次のような問題がある。
（３）図１４（ａ）に示す高電圧パルス発生部の問題点
図１４（ａ）に示す高電圧パルス発生部において、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、一般に大電流、大電圧動作が可能な半導体スイッチング素子であるＩＧＢＴが使用される。
しかしながら、ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置において、スイッチＳＷ１、ＳＷ２での電流、電圧条件は、ＩＧＢＴの定格を遥かに上回る。よって、実際には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、複数のＩＧＢＴを直列かつ並列に接続して、電流の分流、電圧の分圧を図っている。
図１５にＳＷ１の構成例を示す。図１５において、スイッチＳＷ１は、ＩＧＢＴであるＳＷ１１とＳＷ１２の直列回路と、ＳＷ２１とＳＷ２２の直列回路が並列に接続されて構成されている。すなわち、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、複数のＩＧＢＴにより構成されるので、大型化する。
【００２２】
また、たとえば、図１３に示す電流波形のＩ１部によって、プラズマが高温高密度の状態にピンチされている時間は約１０ｎｓであり、ピンチ状態を維持するためには、この時に電流波形のＩ２部が生成されるように電流を流す必要がある。
すなわち、電流波形のＩ２部が生成するための電流を流す時間の許容誤差は約１０ｎｓ以下としなければならず、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の動作タイミングの同期には、高精度な制御が要求される。
更に、各ＩＧＢＴは個体差が無視できず、ゲート信号が入力されてからスイッチが始動始めるまでの始動時間にバラつき（スイッチング・ジッター）がある。よって、例えば、図１５に示すような構成において、１つでもＩＧＢＴのスイッチングが遅れると、そのＩＧＢＴには定格を越える過電圧が掛かり破壊されてしまう。そして、結果的には、すべてのＩＧＢＴが破壊される。
すなわち、図１４（ａ）に示すように高電圧パルス発生部を構成することは原理的には可能であるが、実際の使用には困難が伴い、ＥＵＶ光源装置に適用するには難しい。
【００２３】
（４）図１４（ｂ）に示す高電圧パルス発生部の問題点
図１４（ｂ）に示す高電圧パルス発生部では、昇圧トランスにより電圧パルスを昇圧している。よって、昇圧トランスＴｒ１１，Ｔｒ１２の１次側（低圧側）に接続されるスイッチＳＷ１，ＳＷ２に掛かる電圧も低くなる。よって、図１４（ａ）の場合と比較すると、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を構成するＩＧＢＴは大掛かりにはならない。
しかしながら、図１４（ｂ）に示す高電圧パルス発生部は、上記したように２系統の磁気パルス圧縮回路（ＭＰＣ回路）を有する。ＭＰＣ回路は、一般に高電圧パルスの移行時間のバラつきが大きい。すなわち、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２にトリガ信号が入力されてＯＮ状態となってから、第１の放電電極と第２の放電電極間に高電圧パルスが印加されるまでの時間のバラつき（ジッタ）が大きく、例えば、２００ｎｓ程度ある。
一方、たとえば、図１３に示す電流波形のＩ１部によって、プラズマが高温高密度の状態にピンチされている時間は約１０ｎｓであり、ピンチ状態を維持するためには、この時に電流波形のＩ２部が生成されるように電流を流す必要がある。
しかしながら、上記したように、各高電圧パルス発生部２０−１、２０−２におけるジッタが２００ｎｓあるので、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の同期を取るのは非常に困難であり、実際の使用はほとんど不可能である。
【００２４】
以上のように、主放電電極間に流れる放電電流波形を図１３に示すような波形とすれば、ＥＵＶ光の出力エネルギーを大きくすることができるものと考えられるが、従来においては、前記した条件を満たしつつ、図１３に示すような電流波形を発生することができるＥＵＶ光源装置に実際に適用可能な高電圧パルス発生回路は知られていなかった。
本発明は上記のような事情を鑑みなされたものであって、その課題は、プラズマがピンチされてＥＵＶ光の放射が開始する時点からプラズマ電流を増大させることが可能な電流波形を発生することができる実際に適用可能な高電圧パルス発生部を備えた極端紫外光光源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明においては、前記課題を次のように解決する。
（１）高密度高温プラズマが発生する容器と、この容器内に極端紫外光を放射させるための原料を供給する原料供給手段と、上記容器内で放電により上記原料を加熱・励起し高密度高温プラズマを発生させるための一対の主放電電極と、該主放電電極間に高電圧パルスを印加する高電圧パルス発生部と、上記高密度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、上記集光光学手段を介して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、上記高電圧パルス発生部を以下のように構成する。
キャパシタンス成分とインダクタンス成分の直列回路を少なくとも２組有するＬＣ回路と、該直列回路に並列に接続され上記キャパシタンス成分を充電する充電回路と、上記ＬＣ回路と上記一対の主放電電極との間に接続されたスイッチから高電圧パルス発生部を構成する。そして、上記少なくとも２組設けられた直列回路のパラメータを互いに相違させ、上記スイッチを閉じることで、上記キャパシタンス成分に充電された電気エネルギーが一対の主放電電極に印加され、主放電電極間に放電電流が流れるようにする。
すなわち、本発明では、前記図１４（ａ）（ｂ）に示した所定の時間間隔で投入されるスイッチＳＷ１，ＳＷ２を用いず、ＬＣ回路中にキャパシタンス成分とインダクタンス成分の直列回路の少なくとも２組含ませ、そのパラメータを互いに異ならせる。そして、キャパシタンス成分を充電回路により充電したのち、上記スイッチを閉じて、少なくとも２組の直列回路により生ずる電流の重畳波形を主放電電極間に流す。２組の直列回路のパラメータを互いに異ならせることにより、主放電電極間に流れる電流波形は、異なった周波数の振動波形を重畳した波形となり、その重畳波形は例えば図１３に示したように、変極点（折曲点）を有する波形となる。また、上記パラメータの設定により、変極点で電流が増加するか電流が大きく減少しないようにし、プラズマの加熱状態を維持できる電流波形となるように設定することが可能である。
そこで、上記変極点が、極端紫外光の発生時点より後で、且つ、極端紫外光が発生している間に生じるように、上記直列回路のパラメータを設定すれば、所定の時間間隔で投入されるスイッチ素子を使用することなく、ＬＣ回路で、例えば図１３に示した波形を発生させることができる。また、このように構成すれば、スイッチング・ジッタにより電流波形のＩ２部の生じるタイミングがずれたり、スイッチング素子が破壊するといった問題を回避することができる。
（２）上記ＬＣ回路は、具体的には以下のように構成することができる。
一対の上記主放電電極を、絶縁材により絶縁されたリング状の第１及び第２の主放電電極から構成し、上記第１の主放電電極に、該リング状の第１の主放電電極の周りを囲むように配置された導電性を有するリング状のフランジ部材に連結する。また、上記第２の主放電電極を、導電性を有する上記容器に連結する。
そして、上記スイッチとして磁気スイッチを用い、この磁気スイッチを構成する円筒状のコアを、第１の主放電電極に連結された上記フランジ部材と絶縁材との間に設け、かつ、上記主放電電極に対して同心円状に配置する。また、前記キャパシタンス成分を上記フランジ部材と、容器もしくは容器に連結された導電性部材との間に接続し、該キャパシタンス成分を、上記主放電電極に対して同心円状に配置する。
また、上記フランジと、上記主放電電極間に形成される放電部と、容器とキャパシタンス成分とで形成される閉回路により、上記インダクタンス成分を構成する。
そして、この閉回路の断面積を、例えばキャパシタンス成分の取り付け位置を調整するなどして変えることで、インダクタンス成分の値を設定することができる。また、必要に応じて、上記閉回路中にコイルなどのインダクタンス成分を設けてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）高電圧パルス発生部に、キャパシタンス成分とインダクタンス成分の直列回路を少なくとも２組設け、この直列回路のパラメータを互いに相違させることにより、主放電電極間に流れる電流波形を変極点を有する波形とすることができる。そして、この変極点で電流が増加するか、変極点で電流が大きく減少しないようにし、プラズマの加熱状態を維持できる形状の電流波形とすれば、前記したようにＥＵＶの放射時間を長くし、ＥＵＶ光の出力エネルギーを大きくすることが可能となる。
また、所定の時間間隔で投入されるスイッチ素子を使用することなく、ＬＣ回路で前記図１３に示した波形を発生させることができるので、スイッチング・ジッタにより電流波形の形状が大きく影響されたり、スイッチング素子が破壊するといた問題を回避することができる。
（２）第１の主放電電極をリング状のフランジ部材を連結し、上記第２の主放電電極を容器に連結し、磁気スイッチを構成する円筒状のコアを、第１の主放電電極に連結された上記フランジ部材と絶縁材との間に設け、また、前記キャパシタンス成分を上記フランジ部材と、容器もしくは容器に連結された導電性部材との間に接続し、該キャパシタンス成分を、上記主放電電極に対して同心円状に配置し、上記フランジと、上記主放電電極間に形成される放電部と、容器とキャパシタンス成分とで形成される閉回路により、インダクタンス成分を形成することにより、キャパシタンス成分とインダクタンス成分を主放電電極の近傍にコンパクトに配置することができ、装置の小型化を図ることができる。
また、第１及び第２の主放電電極に近接させてキャパシタンス成分とインダクタンス成分からなるＬＣ回路、磁気スイッチを配置することができるので、ＬＣ回路、磁気スイッチ、第１、第２の主放電電極とがなす回路ループもコンパクトに形成され、回路ループのインダクタンスを小さすることができる。このため、第１、第２の主放電電極に印加される高電圧パルスを短パルス化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は本発明の実施例の高電圧パルス発生部２０の回路構成を示す図である。なお、理解を容易にするために、図１においては、予備電離パルス用の昇圧トランスＴｒ２や、磁気アシストＳＲ１は省略してある。
図１に示す本発明の実施例の高電圧パルス発生部２０と、前記図９に示した高電圧パルス発生部の相違点は、図９に示した高電圧パルス発生部２０が有する磁気パルス圧縮回路（ＭＰＣ回路）の構成部分である。
すなわち、本実施例の図１に示す高電圧パルス発生部においては、図９に示した高電圧パルス発生部のＭＰＣ回路の最終段を構成するコンデンサＣ２を、コンデンサＣ２１とコイルＬ１の直列回路、コンデンサＣ２２とコイルＬ２の直列回路、コンデンサＣ２３とコイルＬ３の直列回路が並列に接続されて構成されるＬＣ回路部に置き換えている。
【００２８】
図１に示す高電圧パルス発生部２０の動作は、磁気スイッチＳＲ２が飽和するまでは図９に示した高電圧パルス発生部の動作とほぼ同等である。
すなわち、高電圧電源ＣＨの電圧が所定の値Ｖｉｎに調整され、主コンデンサＣ０が充電される。このとき、固体スイッチＳＷはｏｆｆになっている。
主コンデンサＣ０の充電が完了し、固体スイッチＳＷがｏｎとなると、図示しない磁気スイッチＳＲ１が入り、主コンデンサＣ０、昇圧トランスＴｒ２の１次側、固体スイッチＳＷ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、主コンデンサ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。また、昇圧トランスＴｒ２の２次側に電圧が発生する。
この後、コンデンサＣ１における電圧Ｖ１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が飽和して磁気スイッチＳＲ２が入る。
磁気スイッチＳＲ２が入ると、並列に接続されたコイルＬ１とコンデンサＣ２１、コイルＬ２とコンデンサＣ２２、コイルＬ３とコンデンサＣ２３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Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３が充電される。
【００２９】
さらにこの後、磁気スイッチＳＲ３に加わ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が飽和して磁気スイッチが入る。
磁気スイッチＳＲ３がＯＮとなると、負荷Ｌ（第１の主放電電極、第２の主放電電極間）に高電圧パルスが印加されるが、その際、第１の主放電電極、第２の主放電電極間を流れる電流は、次のように、第１〜第３の電流を重畳した電流となる。
すなわち、コンデンサＣ２１、コイルＬ１、第１の主放電電極、第２の主放電電極が作る回路ループにおいて、コンデンサＣ２１に蓄えられた電気エネルギーが第１の主放電電極、第２の主放電電極間に印加された際に第１の主放電電極、第２の主放電電極間を流れる第１の電流と、コンデンサＣ２２、コイルＬ２、第１の主放電電極、第２の主放電電極が作る回路ループにおいてコンデンサＣ２２に蓄えられた電気エネルギーが第１の主放電電極、第２の主放電電極間に印加された際に第１の主放電電極、第２の主放電電極間を流れる第２の電流と、コンデンサＣ２３、コイルＬ３、第１の主放電電極、第２の主放電電極が作る回路ループにおいてコンデンサＣ２３に蓄えられた電気エネルギーが第１の主放電電極、第２の主放電電極間に印加された際に第１の主放電電極、第２の主放電電極間を流れる第３の電流とを重畳した電流となる。
【００３０】
ここで、コンデンサＣ２１、コイルＬ１、第１の主放電電極、第２の主放電電極が作る回路ループ、コンデンサＣ２２、コイルＬ２、第１の主放電電極、第２の主放電電極が作る回路ループ、コンデンサＣ２３、コイルＬ３、第１の主放電電極、第２の主放電電極が作る回路ループで流れる各電流の周期が互いに異なるように、コンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３の容量、コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３のインダクタンスをそれぞれ設定することにより、第１の主放電電極、第２の主放電電極間を流れる上記重畳電流の電流波形を所定の形状に設定できる。
例えば、図２（ａ）に示すように、コンデンサＣ２１、コイルＬ１、第１の主放電電極、第２の主放電電極が作る回路ループを流れる第１の電流の電流波形をＩａとし、コンデンサＣ２２、コイルＬ２、第１の主放電電極、第２の主放電電極が作る回路ループを流れる第２の電流の電流波形をＩｂとし、コンデンサＣ２３、コイルＬ３、第１の主放電電極、第２の主放電電極が作る回路ループを流れる第３の電流の電流波形をＩｃとするとき、第１の主放電電極、第２の主放電電極間を流れる電流波形はこれらを重畳した波形となるので、上記電流Ｉａ〜Ｉｃの波形を適宜設定することにより、第１、第２の主放電電極間に流れる重畳電流の波形を図２（ｂ）のＩｄに示すように設定することが可能となる。    
【００３１】
言い換えれば、コンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３の容量、コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３のインダクタンスをそれぞれ適宜設定することにより、前記図１３に示した高密度高温プラズマを生成するためのピンチ効果に寄与する電流Ｉ１部とピンチ状態を維持するためのＩ２部とを有する電流波形を示す電流を得ることが可能となる。なお、理解を容易にするために、図２に示す電流波形は極性を反転して示されている。
一方、図１に示す高電圧パルス発生部２０は磁気パルス圧縮回路（ＭＰＣ回路）が１系統であり、前記図１４に示したように順次投入されるスイッチを備えておらず、スイッチ素子や各ＭＰＣ回路のジッタの影響を受けない。
また、ＬＣ回路を構成する各コンデンサＣ２１とコイルＬ１の直列回路、コンデンサ
Ｃ２２とコイルＬ２の直列回路、コンデンサＣ２２とコイルＬ３の直列回路の動作は、共通の磁気スイッチＳＲ３のＯＮ−ＯＦＦ動作に依存しているので、複数のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を有する前記図１４（ｂ）に示す高電圧パルス発生部のように、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の同期を取るための同期制御も不要である。
すなわち、本実施例においては、重畳電流の生成に影響を及ぼすスイッチは磁気スイッチＳＲ３のみであり、電流波形においてピンチ状態を維持するためのＩ２部を形成するために重畳される電流を流すタイミングがずれるというジッタの問題は生じない。
【００３２】
上述したように、前記図１３に示すような高密度高温プラズマを生成するためのピンチ効果に寄与する電流Ｉ１部とピンチ状態を維持するためのＩ２部とを有する電流波形は、ピンチ効果で波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の放射に寄与する高密度高温プラズマが生成される時点付近での電流波形近傍に変極点（折曲点）を有する波形である。
ここで、上記変極点での電流の単位時間当たりの立ち上がりは、適宜設定する必要がある。
例えば、図３に示すように、電流波形のＩ２部の立ち上がりの角度が（ア）のように大きすぎると、プラズマの加熱が進みすぎてイオン化が進み、例えばＥＵＶ放射種がＸｅであるときＸｅイオンの価数が波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を放射する１０価より高くなる場合がある。
よって、放射される光の波長は、波長１３．５ｎｍより短波長側にシフトしてしまい、ＥＵＶ露光装置における露光光としては使用できなくなることもある。
【００３３】
また、Ｉ２部の立ち上がりの角度が（ウ）のように低すぎると、従来と同様、ピンチ効果を長期間維持することができず、プラズマはすぐに膨張して冷却され、ＥＵＶ光も放射されなくなることがある。すなわち、ＥＵＶ光のエネルギーを増加させ、効率を向上させることが困難となることもある。
したがって、電流波形のＩ２部の立ち上がり部分は、最も効率よくＥＵＶ光が得られる、例えば（イ）のように適切な角度になるようにコンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３の容量、コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３のインダクタンスをそれぞれ適宜設定する必要がある。
なお、図３は一例を示したものであり、Ｉ２部の波形形状は必ずしも立ち上がり波形である必要はなく、要するにピンチ効果を長期間維持することが可能な波形形状であればよい。ここで、図３に示す電流波形は理解を容易にするために極性を反転して示されている。
【００３４】
図１に示したＬＣ回路について、主放電電極間に流れる電流の波形を計算した。
図４は、電流波形の計算に用いたＬＣ回路、磁気スイッチＳＲ３、負荷Ｌ（第１の主放電電極、第２の主放電電極）の等価回路である。
ここで、第１、第２の主放電電極間の放電インピーダンスは抵抗ＲｌｏａｄとコイルＬｌｏａｄとの直列回路とし、各パラメータはそれぞれ、０．０５Ω、３ｎＨとした。また、磁気スイッチＳＲ３はスイッチング時間が１ｎｓである通常のスイッチング手段とした。更に、各コンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３の充電電圧を4 ｋＶとした。
本等価回路において、コンデンサＣ２１＝１００ｎＦ、Ｃ２２＝５００ｎＦ、Ｃ２３＝１０００ｎＦ、コイルＬ１＝１０ｎＨ、L ２＝３０ｎＨ、Ｌ３＝１０ｎＨと設定し、電流波形を計算した。電流波形は、図４のポイント（Ｉ）における波形である。
【００３５】
図５に、図４の回路において計算した電流波形を示す。上記したように回路パラメータを設定した結果、図５に示すように、２山形状の電流波形を得ることができることが判明した。本波形においては、変極点は、電流が流れ始めて約１２０ｎｓ程度経過した時点に存在する。
一方、上記したように、従来、我々が使用したＥＵＶ光源装置においては電流が流れ始めて約１２０ｎｓ程度経過した時点でピンチ効果による波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の放射が観測されている。
すなわち、本実施例の回路構成を有する高電圧パルス発生部において、回路パラメータを適宜設定することにより、我々の使用したＥＵＶ光源装置においてプラズマがピンチされてＥＵＶ光の放射が開始する時点からプラズマ電流Ｉを容易に増大させ得る可能性が極めて高いことが分った。
なお、上記等価回路は、磁気スイッチＳＲ３を通常のスイッチング手段としたので、本電流波形は振動電流波形となっている。しかし、実際は電流が反転する際、磁気スイッチＳＲ３はＯＦＦとなるので、電流波形は図５の太線で示すようなパルス波形となる。
上記説明では、ＬＣ回路として、コイルとコンデンサの直列回路を３組用いる場合について示したが、コイルとコンデンサの直列回路を何組用いるかは、必要とされる電流波形に応じて適宜選定することができ、少なくとも２組の直列回路を用いることで、上記変極点を有する波形を発生させることが可能である。  
【００３６】
次に、上述した高電圧パルス発生部を搭載したＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の具体的な構成例について以下説明する。
（１）高電圧パルス発生部の第１の具体的な構成例
図６に本発明の実施例の高電圧パルス発生部を搭載したＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の第１の具体的構成例を示す。
ここで、放電容器であるチャンバ、ガス供給・排気ユニット、ガス供給・排気ユニット、ＥＵＶ集光鏡、ＥＵＶ光取出部、メインコントローラ等、図９に示した従来例のＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の構成例と同等である部分については、ここでは説明を省略し、以下では、相違している電極部、高電圧パルス発生部について説明する。また、理解を容易にするため、図６においては、予備電離手段については省略してある。
【００３７】
（ａ）電極部
チャンバ１には、円盤状のフランジ部材１２と一体に構成されたリング状の第１の主放電電極３ａ（カソード）と、リング状の第２の主放電電極３ｂ（アノード）とが絶縁材３ｃを介して配置される。チャンバ１および第２の主放電電極３ｂは接地され、第１の主放電電極３ａには、高電圧パルス発生部２０からおよそ−５ｋＶ〜−２０ｋＶの電圧が印加される。その結果、リング状の第１、第２の各主放電電極３ａ，３ｂ間の高温高密度プラズマ発生部２には、高温高密度のプラズマ放電が発生し、このプラズマから波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が放射される。
なお、図６に示す第１の主放電電極３ａは、凸部１２ａを有するフランジ部材１２と一体に構成され、フランジ部材１２の凸部１２ａは内側に貫通孔を有している。そして、貫通孔を有する絶縁材１４を介して、内側にガス通路を有するガス供給部材１３が取り付けられている。
上記ガス供給部材１３のガス通路、絶縁材１４の貫通孔、上記凸部の貫通孔、第１の主放電電極の貫通孔は連なって、一つのガス供給用通路を形成している。
ガス供給・排気ユニット１１からの放電用ガスは、上記したガス供給用通路を通じてチャンバ内に供給される。
【００３８】
（ｂ）高電圧パルス発生部
前記したように、前記図９に示した従来の高電圧パルス発生部２０との相違点は、磁気パルス圧縮回路の最終段を構成するコンデンサが、コンデンサとコイルとの直列回路が複数並列に接続されてなるＬＣ回路に置き換わっている点である。
図６に示す高電圧パルス発生部２０におけるＬＣ回路は、コンデンサＣ２１とコイルＬ１の直列回路、コンデンサＣ２２とコイルＬ２の直列回路、コンデンサＣ２２とコイルＬ３の直列回路が並列に接続された構成であり、前記図１に示した回路構成を有しており（図１で省略した磁気アシストＳＲ１が図６では示されている）、その動作も前記図１で説明した通りであるので、ここでは動作の説明は省略し、以下、ＬＣ回路、磁気スイッチＳＲ３の具体的な構成・配置例について説明する。
磁気スイッチＳＲ３を構成する円筒状のコアは、第１の主放電電極３ａと一体に構成されたフランジ部材１２と絶縁材３ｃとに挟まれ、かつ、円筒状のコアの内側空洞が第１の主放電電極３ａと一体で構成されたフランジ部材１２の凸部１２ａを包囲するように配置されている。
【００３９】
コンデンサＣ２３とコイルＬ３とからなる直列回路部は、第１の主放電電極３ａと一体に構成されたフランジ部材１２と接地されているチャンバ１の間に接続されている。
ここで、コンデンサＣ２３とコイルＬ３とからなる直列回路部は、円筒状の磁気スイッチＳＲ３のコア外周を包囲するように配置される。
また、コンデンサＣ２２とコイルＬ２とからなる直列回路部、コンデンサＣ２１とコイルＬ１とからなる直列回路部も、第１の主放電電極３ａと一体に構成されたフランジ部材１２とチャンバ１の間に接続されている。
ここで、コンデンサＣ２２とコイルＬ２とからなる直列回路部は、コンデンサＣ２３とコイルＬ３とからなる直列回路部の外周を包囲するように配置される。また、コンデンサＣ２１とコイルＬ１とからなる直列回路部は、コンデンサＣ２２とコイルＬ２とからなる直列回路部の外周を包囲するように配置される。
【００４０】
すなわち、磁気スイッチＳＲ３，ＬＣ回路部は、第１の主放電電極３ａと第２の主放電電極３ｂ間の空間であって、第１の主放電電極３ａと一体に形成されたフランジ部１２の凸部１２ａを年輪状に包囲するようにコンパクトに配置され、装置の小型化に寄与している。
また、ＬＣ回路、磁気スイッチＳＲ３が、第１、第２の主放電電極３ａ，３ｂに近接して配置されているので、ＬＣ回路、磁気スイッチＳＲ３、第１、第２の主放電電極３ａ，３ｂとがなす回路ループもコンパクトに形成され、回路ループのインダクタンスが小さくなり、第１、第２の主放電電極に印加される高電圧パルスも短パルスとなる。
なお、図６ではコンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３に直列にコイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３を接続した例を示したが、コイルＬ１（またはＬ２，Ｌ３）を導電部材としても、フランジ部材１２、第１の主放電電極３ａ、放電部（プラズマ発生部２）、第２の主放電電極３ｂ、チャンバ１、コンデンサＣ２１（またはＣ２２，Ｃ２３）、上記導電部材で形成される閉回路がインダクタンス成分を有しているので、この閉回路のインダクタンスが、ＬＣ回路で必要とされるインダクタンス値を有していれば、上記コイルＬ１（またはＬ２，Ｌ３）は不要である。また、上記コンデンサＣ２１（またはＣ２２，Ｃ２３）の取り付け位置を上記フランジ部材１２の径方向に移動させ、上記閉回路の断面積を変えれば、上記インダクタンス値を調整することができる。
【００４１】
（２）高電圧パルス発生部の第２の具体的な構成例
図７に本発明の高電圧パルス発生部を搭載したＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の第２の具体的構成例を示す。図６に示したＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置との相違点は、第１の主放電電極と一体に構成されたフランジ部材の形状とＬＣ回路の形状が相違する点と、チャンバ１に第２のフランジ部材が取り付けられている点であり、その他の構成部材は基本的には図６に示したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。
図７に示すように、凸部１２ａを有する円盤状のフランジ部材１２は第１の主放電電極と一体に形成され、該フランジ部材１２の外周に棚板部１５ａ，１５ｂを有する第１の円筒フランジ部材１５が設けられている。
一方、第２の主放電電極３ｂに連結され電気的に同電位であるチャンバ１の外周部には、棚板部１６ａを有する第２の円筒フランジ部材１６が設けられている。
【００４２】
図８に上記第１、第２の円筒フランジ部材１５，１６付近の拡大図を示す。
図７、図８に示すように、磁気スイッチＳＲ３を構成する円筒状のコアは、第１の主放電電極３ａと一体に構成されたフランジ部材１２と絶縁材３ｃとに挟まれ、かつ、円筒状のコアの内側空洞が第１の主放電電極３ａと一体で構成されたフランジ部材１２の凸部１２ａを包囲するように配置されている。
また、ＬＣ回路を構成するコンデンサＣ２１は、チャンバ１および第１の円筒フランジ部材１５の棚板部１５ａの下面に接続されており、配置位置は同図の点線矢印方向に自由度がある。コンデンサＣ２２は、第１の円筒フランジ部材１５の棚板部１５ａの上面および第２の円筒フランジ部１６の棚板部１６ａの下面に接続されており、配置位置は点線矢印方向に自由度がある。コンデンサＣ２３は、第２の円筒フランジ部１６の棚板部１６ａ上面および第１の円筒フランジ部１５の棚板部１５ｂ下面に接続されており、配置位置は点線矢印方向に自由度がある。
【００４３】
図７、図８に示すＬＣ回路では、コンデンサＣ２１に直列に接続されるコイルＬ１のインダクタンス成分は、コンデンサＣ２１、第１の円筒フランジ部材１５の棚板部１５ａ、フランジ部材１２、第１の主放電電極３ａ、放電部、第２の主放電電極３ｂ、チャンバ１からなる閉回路のインダクタンス成分で代用している。
同様に、ＬＣ回路のインダクタンス成分であるコイルＬ２は、コンデンサＣ２２、第１の円筒フランジ部材１５の棚板部１５ａ、フランジ部材１２、第１の主放電電極３ａ、放電部、第２の主放電電極３ｂ、チャンバ１、第２の円筒フランジ部材１６の棚板部１６ａからなる閉回路のインダクタンス成分で代用し、コイルＬ３は、コンデンサＣ２３、第１の円筒フランジ部材１５の棚板部１５ｂ、フランジ部材１２、第１の主放電電極３ａ、放電部、第２の主放電電極３ｂ、チャンバ１、第２の円筒フランジ部材１６の棚板部１６ａからなる閉回路のインダクタンス成分で代用している。
【００４４】
上記した閉回路のインダクタンス成分は、該閉回路の断面積に依存し、コンデンサＣ２１，Ｃ２２、Ｃ２３の図８に示す矢印方向の設置位置により変化する。すなわち、コンデンサＣ２１，Ｃ２２、Ｃ２３の位置を調整することにより、ＬＣ回路部の各インダクタンス成分を容易に調整することが可能となる。
上記構成とすることで、前記図６と同様、ＬＣ回路をコンパクトに配置することができ、装置の小型化を図ることができる。
また、ＬＣ回路、磁気スイッチＳＲ３が、第１、第２の主放電電極３ａ，３ｂに近接して配置されているので、ＬＣ回路、磁気スイッチＳＲ３、第１、第２の主放電電極３ａ，３ｂとがなす回路ループもコンパクトに形成され、回路ループのインダクタンスが小さくなり、第１、第２の主放電電極に印加される高電圧パルスも短パルスとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例の高電圧パルス発生部の回路構成を示す図である。
【図２】図１の回路の動作を説明する図である。
【図３】電流波形の立ち上がりを説明する図である。
【図４】電流波形の計算に用いたＬＣ回路、磁気スイッチ回路、負荷の等価回路を示す図である。
【図５】図４の回路について計算された電流波形を示す図である。
【図６】本発明の実施例の高電圧パルス発生部を搭載したＥＵＶ光源装置の第１の具体的構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施例の高電圧パルス発生部を搭載したＥＵＶ光源装置の第２の具体的構成例を示す図である。
【図８】図７の一部拡大図である。
【図９】ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の構成例を示す図である。
【図１０】高密度高温プラズマ発生部においてプラズマを流れる電流Ｉ、プラズマの半径ｒ、ＥＵＶ光の発光出力の関係を示した図である。
【図１１】プラズマ電流を増大させた場合におけるプラズマを流れる電流Ｉ、プラズマの半径ｒ、ＥＵＶ光の発光出力の関係を示した図である。
【図１２】Ｘｅ10+ イオンの生成比をシミュレーションにより求めた際のプラズマ電流パルスの形状を示す図である。
【図１３】ＥＵＶ光の出力エネルギーを大きくすることができる放電電流波形を示す図である。
【図１４】図１３に示す波形の放電電流を流すことが可能と考えられる高電圧パルス発生部の構成例を示す図である。
【図１５】図１４（ａ）で使用されるスイッチＳＷ１の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      チャンバ
２      高密度高温プラズマ発生部
３ａ    第１の主放電電極
３ｂ    第２の主放電電極
３ｃ    絶縁材
４      ガス導入口
５      ＥＵＶ集光鏡
６      ＥＵＶ光取出部
７      ガス排気口
８      予備電離ユニット
１１    ガス・供給排気ユニット
１２    フランジ部材
１２ａ  凸部
１３    ガス供給部材
１４    絶縁材
１５    第１の円筒フランジ部材
１５ａ  棚板部
１６    第２の円筒フランジ部材
１６ａ  棚板部  
２０    高電圧パルス発生部
３０    メインコントローラ
４０    露光機
ＣＨ    高電圧電源
Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３  コンデンサ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３  コイル
ＳＷ    固体スイッチ
Ｔｒ１  昇圧トランス
ＳＲ２，ＳＲ３  磁気スイッチ
【図１】
2007123138.tif 000003
【図２】
2007123138.tif 000004
【図３】
2007123138.tif 000005
【図４】
2007123138.tif 000006
【図５】
2007123138.tif 000007
【図６】
2007123138.tif 000008
【図７】
2007123138.tif 000009
【図８】
2007123138.tif 000010
【図９】
2007123138.tif 000011
【図１０】
2007123138.tif 000012
【図１１】
2007123138.tif 000013
【図１２】
2007123138.tif 000014
【図１３】
2007123138.tif 000015
【図１４】
2007123138.tif 000016
【図１５】
2007123138.tif 000017