(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電室が第１の電極ケースと第２の電極ケースによって取り囲まれ、所定の圧力下の作動ガスが放電室を流通し、両電極ケースが互いに同軸に配置され、放電室の方にそれぞれ円筒面を備え、そして絶縁層によって絶縁破壊されないように互いに分離され、極紫外線用の排出口が第２の電極ケース内に軸方向に設けられている、ガス放電に基づいて極紫外線を発生するための装置において、
第１の電極ケース（１）の内部に予備電離ユニット（５）が同軸に配置され、この予備電離ユニットが軸方向において互いに離れている、平行でほぼ平らな２個の平面電極（５２）を備え、この平面電極（５２）がほぼ円環状であり、この平面電極の間に、少なくとも１本の給電線を内蔵する円筒状絶縁体（５１）が配置され、それによって充分に高い電圧を平面電極（５２）にかけた際に、作動ガスの予備電離のために円筒状絶縁体（５１）の外周面に沿って滑り放電（６１）が発生し、
第１の電極ケース（１）が第２の電極ケース（２）の方に狭められた出口（１２）を備え、
第２の電極ケース（２）の円筒面（２１）が、少なくとも第１の電極ケース（１）の狭められた出口（１２）のすぐ近くにおいて、管状の絶縁体（２２）によって覆われていて、それによって予備電離放電に後続する主放電が、管状の絶縁体（２２）内でプラズマを発生させるために、第１の電極ケース（１）の狭められた出口（１２）と排出口（３２）近くの第２の電極ケース（２）の部分との間で発生され、前記プラズマが主放電電流で誘起された磁場によって密で高温のプラズマ柱（７１）に収縮されることを特徴とする装置。
【請求項２】
予備電離ユニット（５）の一方の平面電極（５２）として、第１の電極ケース（１）の端面（１３）が設けられ、予備電離ユニット（５）の円筒状絶縁体（５１）が第１の電極ケース（１）の端面（１３）に挿入され、他方の平面電極（５２）のための給電線が円筒状絶縁体（５１）の内部を案内されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
予備電離ユニット（５）の平面電極（５２）が予備電離パルス発生器（６）に接続され、この予備電離パルス発生器（６）が短い立ち上がり時間を有する高電圧パルスを発生することを特徴とする請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
予備電離ユニット（５）の他方の平面電極（５２）のための給電線が金属製の小さな管（５３）であり、この小さな管が同時に作動ガスのための流れ管として設けられていることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項５】
小さな管（５３）が同時に、プラズマ柱（７１）から後方に放射される極紫外線（７２）を測定するための極紫外線検出器を取付けるためのブッシングとして設けられていることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
作動ガスのガス入口（８１）としての、予備電離ユニット（５）の小さな管（５３）が、制御されるガス供給システム（８）に接続され、極紫外線（７２）用の排出口（３２）の前方に配置され接続された真空システム（９）がガス出口として設けられていることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項７】
作動ガスのガス出口としての、予備電離ユニット（５）の小さな管（５３）が、真空システム（９）に接続され、この場合ガス供給のために、制御されるガス供給システム（８）に接続されたガス入口（８２）が第２の電極ケース（２）内に設けられていることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項８】
ガス入口（８２）が一つの平面内において、放電室（３）の対称軸線（３１）の周りに均一に分配されて配置されていることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
ガス入口（８２）が第２の電極ケース（２）の円筒面（２１）内に均一に分配されて配置されていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
ガス入口（８２）が排出口（３２）を囲む、第２の電極ケース（２）の端面（２３）に均一に分配されて配置されていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１１】
ガス入口（８２）が半径方向から第２の電極ケース（２）に挿入されていることを特徴とする請求項９または１０記載の装置。
【請求項１２】
作動ガスとして希ガスが使用されることを特徴とする請求項４〜１１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】
作動ガスとしてキセノンが使用されることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
作動ガスとして酸素または窒素が使用されることを特徴とする請求項４〜１１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１５】
作動ガスとしてリチウム蒸気が使用されることを特徴とする請求項４〜１１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１６】
作動ガスとして混合ガスが使用され、この場合添加ガスが水素または重水素であることを特徴とする請求項１２，１３，１５のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１７】
作動ガスとして混合ガスが使用され、この場合添加ガスがヘリウムまたはネオンであることを特徴とする請求項１３，１４，１５のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１８】
予備電離ユニット（５）の円筒状絶縁体（５１）が高い誘電率を有する材料、特にジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、ホウケイ酸鉛、亜鉛ホウケイ酸鉛からなっていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１９】
予備電離ユニット（５）の円筒状絶縁体（５１）が、冷却媒体を流通させるための通路（５４）を備えていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２０】
管状の絶縁体（２２）が第２の電極ケース（２）の円筒内面（２１）を完全に覆っていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２１】
管状の絶縁体（２２）が第１の電極ケース（１）内まで延長しており、第１の電極ケース（１）の狭められた出口（１２）が管状の絶縁体（２２）内まで達していることを特徴とする請求項１または２０記載の装置。
【請求項２２】
管状の絶縁体（２２）が高絶縁性セラミックス、特にSi3N4、Al2O3、AlZr、AlTi、BeO、SiC またはサファイアによって作られていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２３】
第１の電極ケース（１）が陰極として、第２の電極ケース（２）が陽極として高電圧パルス発生器（７）に接続されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２４】
第１の電極ケース（１）が陽極として、第２の電極ケース（２）が陰極として高電圧パルス発生器（７）に接続されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２５】
高電圧パルス発生器（７）がサイラトロン回路を含み、このサイラトロン回路が磁気的に飽和したコアを有する１段または多段の圧縮モジュールに接続されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２６】
高電圧パルス発生器（７）が専ら半導体構成要素を含んでいることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２７】
高電圧パルス発生器（７）が１Ｈｚ乃至２０ｋＨｚの範囲の反復周波数と、ガス放電を点火し高い密度および温度のプラズマ柱（７１）を圧縮するのに充分な電圧に調節可能であることを特徴とする請求項２５または２６記載の装置。
【請求項２８】
電極ケース（１；２）の少なくとも出口（１２，３２）の範囲がタングステン、タンタルまたはモリブデンを多く含む材料からなっていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２９】
電極ケース（１；２）の出口（１２，３２）の範囲が銅を含むタングステンの合金、特に９０％のタングステンと１０％の銅を含む合金または８０％のタングステンと２０％の銅を含む合金（Ｂ３Ｃ）からなっていることを特徴とする請求項２８記載の装置。
【請求項３０】
電極ケース（１；２）がケース壁内に中空室（１４；２４）を備え、この中空室が対向する接続口（１６；２６）を介して冷却媒体容器（１７；２７）に接続されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３１】
熱交換用の内側表面を増大させるためのリブ（１５）が中空室（１４；２４）に設けられていることを特徴とする請求項３０記載の装置。
【請求項３２】
第１の電極ケースと同軸の第２の電極ケースとによって取り囲まれ、所定の圧力下の作動ガスが流通するほぼ円筒状の放電室内で、主放電が直流電圧パルスによって開始され、この場合主放電が前電離によって補助され、放電室の対称軸線に沿って主放電から生じるプラズマ柱が、放電室の排出口を経て極紫外線を放出する、ガス放電に基づいて極紫外線を発生するための方法において、
主放電の前に、予備電離放電が、平行な２個の円環状の平面電極（５２）の間で表面放電によって円筒状絶縁体（５１）の外周面に沿って点火され、この表面放電が紫外線からＸ線までの波長範囲の放射線を放出し、そのほかに高速の荷電粒子を発生し、この荷電粒子が放電室内の作動ガスのイオン化を生じ、
予備電離放電が第１の電極ケース（１）の内で行われ、
主放電が第１の電極ケース（１）の狭められた出口（１２）と放電室（３）の排出口（３２）近くの第２の電極ケース（２）の部分との間で行われ、この場合、第２の電極ケース（２）の大部分を第１の電極ケース（１）に対して遮蔽する管状の絶縁体（２２）内で、プラズマが発達し、そして電流で誘起された磁場によって密で高温のプラズマ柱（７１）に収縮し、このプラズマ柱の端部が放電室（３）の排出口（３２）の近くに位置することを特徴とする方法。
【請求項３３】
予備電離放電と主放電が１Ｈｚと２０ｋＨｚの間の反復周波数で同期して時間的に連続して開始されることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
予備電離放電が平面電極（５２）と、陰極として接続された第１の電極ケース（１）との間で開始され、主放電が第１の電極ケース（１）の狭められた出口（１２）と、管状の絶縁体（２２）によって覆われ、陽極として接続された第２の電極ケース（２）の覆われていない部分との間で行われることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３５】
予備電離放電が平面電極（５２）と、陽極として接続された第１の電極ケース（１）との間で開始され、主放電が第１の電極ケース（１）の狭められた出口（１２）と、管状の絶縁体（２２）によって覆われ、陰極として接続された第２の電極ケース（２）の覆われていない部分との間で行われることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス放電に基づいて極紫外線（ＥＵＶ）、すなわち１１〜１４ｎｍの波長範囲の高エネルギー光子からなる放射線を発生するための装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体工業において、将来集積回路の更に小さな構造をチップに露光するために、益々短い波長の放射線が必要である。現在は、エキシマレーザを有するリソグラフィ機械が使用される。このエキシマレーザは１５７ｎｍでその最短波長に達する。この場合、透過光学系または反射屈折光学系が使用される。
【０００３】
従って、将来は（２００７年頃）投影の更に短い波長によって解像度を更に高める放射線源を供しなけれならない。しかし、１５７ｎｍ以下の波長の場合、光学系を反射光学系によって構成しなければならない。なぜなら、この波長を通す材料が供されないからである。反射光学系を使用する際、多数の開口が制限され、光学要素の多様性が制約される。光学系の多数の小さな開口は、系の解像度を低減することになり、これは更に短い波長（例えば１オーダー）によってのみ補償することが可能である。
【０００４】
極紫外線を発生するために、レーザ誘起のプラズマと、ガス放電プラズマが適している。
レーザ誘起のプラズマはエネルギーを２段階変換する必要がある。すなわち、電気エネルギーからレーザビームエネルギーに、続いて放射線エネルギーに変換する必要がある。この二回の変換はガス放電と比べて変換効率を低下させることになる。
【０００５】
ガス放電の場合、いろいろな原理、すなわちプラズマフォーカス機器、毛管放電機器、中空陰極放電機器およびＺピンチ機器が研究されている。
プラズマフォーカス原理は他の原理と比べて、プラズマ形成に基づいて三次元的な安定性が悪いという欠点がある。そのために変形が提案されている（特許文献１参照）。この変形は作動ガスとして、リチウムを含む不活性ガスを使用する。これはしかし、周囲、特に絶縁体を一層汚染することになる。
【０００６】
連続的な原理としての毛管放電は寿命が短いので、用途が制限される。
Ｚピンチ原理は他のガス放電原理やレーザ誘起プラズマと比べて良好な特性を示す。公開された解決策（特許文献２参照）では、予備電離が絶縁管内でＲＦ（無線周波数）放電によって行われる。この絶縁管内では続いて、プラズマが点火される。この高周波予備電離システムは放電システムに直接接続され、それによってプラズマビームと荷電粒子によるボンバードにさらされる。これは特に絶縁管の寿命を短縮することになる。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第５，７６３，９３０号明細書
【特許文献２】
米国特許第５，５０４，７９５号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の根底をなす課題は、密で高温のプラズマ柱を安定して発生すると共に、システムの寿命が長い、極紫外線を発生する新しい装置と方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明に従い、放電室が第１の電極ケースと第２の電極ケースによって取り囲まれ、所定の圧力下の作動ガスが放電室を流通し、両電極ケースが互いに同軸に配置され、放電室の方にそれぞれ円筒面を備え、そして絶縁層によって絶縁破壊されないように互いに分離され、極紫外線用の排出口が第２の電極ケース内に軸方向に設けられている、ガス放電に基づいて極紫外線を発生するための装置において、第１の電極ケースの内部に予備電離ユニットが同軸に配置され、この予備電離ユニットが軸方向において互いに離れている、平行でほぼ平らな平面電極を備え、この平面電極がほぼ円環状であり、この平面電極の間に、少なくとも１本の給電線を内蔵する円筒状絶縁体が配置され、それによって充分に高い電圧を平面電極にかけた際に、作動ガスの予備電離のために円筒状絶縁体の外周面に沿って滑り放電が発生し、第１の電極ケースが第２の電極ケースの側に狭められた出口を備え、第２の電極ケースの円筒面が、少なくとも第１の電極ケースの狭められた出口のすぐ近くにおいて、管状の絶縁体によって覆われていて、それによって予備電離放電に後続する主放電が、管状の絶縁体内でプラズマを発生させるために、第１の電極ケースの狭められた出口と排出口近くの第２の電極ケースの部分との間で発生され、前記プラズマが主放電電流で誘起された磁場によって密で高温のプラズマ柱に収縮されることによって解決される。
【００１０】
予備電離ユニットの一方の平面電極として、第１の電極ケースの端面が設けられ、予備電離ユニットの円筒状絶縁体が第１の電極ケースの端面に挿入され、他方の平面電極のための給電線が円筒状絶縁体の内部を案内されていると有利である。
【００１１】
その際、予備電離ユニットの平面電極は予備電離パルス発生器に接続され、この予備電離パルス発生器は好ましくは短い立ち上がり時間を有する高電圧パルスを発生する。
【００１２】
予備電離ユニットの他方の平面電極のための給電線は好ましくは金属製の小さな管であり、この小さな管は同時に作動ガスのための流れ管として設けられている。その際、小さな管は同時に、プラズマ柱から後方に放射される極紫外線を測定するための極紫外線検出器を取付けるためのブッシングとして使用可能である。
【００１３】
作動ガスのガス入口としての、予備電離ユニットの小さな管が、制御されるガス供給システムに接続され、極紫外線用の排出口に接続された真空システムがガス出口として設けられていると有利である。
【００１４】
他の変形例では、作動ガスのガス出口としての、予備電離ユニットの小さな管が、真空システムに接続され、この場合ガス供給のために、制御されるガス供給システムに接続されたガス入口が第２の電極ケース内に設けられている。その際、ガス入口が一つの平面内において、放電室の対称軸線の周りに均一に分配されて配置されていると合目的である。この場合、ガス入口は排出口を取り囲む、第２の電極ケースの端面あるいは第２の電極ケースの円筒面に挿入可能である。この両者の場合、ガス入口は半径方向から放電室に挿入されているので、作動ガスは第２の電極ケースにできるだけ均一に流入する。
【００１５】
作動ガスとして好ましくは、キセノン、クリプトン、アルゴンまたはネオンのような希ガスが使用される。しかし、酸素、窒素またはリチウム蒸気を使用することができる。変換を高めるために、添加ガスとして水素または重水素の含むキセノンまたはヘリウムあるいは添加ガスとしてリチウム蒸気を含むヘリウムまたはネオンを使用すると有利である。
【００１６】
予備電離ユニットの円筒状絶縁体は好ましくは高い誘電率を有する材料、特にジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、ホウケイ酸鉛、亜鉛ホウケイ酸鉛から作られている。この円筒状絶縁体は、冷却媒体が流通する通路を備えるように製作されると合目的である。
【００１７】
第２の電極ケースの外周面に対して第１の電極ケースの出口を確実に絶縁するために、管状の絶縁体が第１の電極ケース内まで延長しており、第１の電極ケースの狭められた出口が管状の絶縁体内まで達している。管状の絶縁体が高絶縁性セラミックス、特にSi3N4 、Al2O3 、AlZr、AlTi、BeO 、SiC またはサファイアによって作られていると合目的である。
【００１８】
管状の絶縁体は好ましくは第２の電極ケースの円筒面を完全に覆っている。
ガス放電（主放電）を発生するために、第１の電極ケースが陰極として、第２の電極ケースが陽極として高電圧パルス発生器に接続されていると合目的である。他の有利な実施形では、第１の電極ケースが陽極として、第２の電極ケースが陰極として使用される。
【００１９】
パルスパルス発生器は好ましくはサイラトロン回路によって運転され、このサイラトロン回路は磁気的に飽和したコアを有する１段または多段の圧縮モジュールを含んでいる。その代わりに、パルス発生器を専ら半導体構成要素から構成してもよい。
【００２０】
パルス発生器が１Ｈｚ乃至２０ｋＨｚの範囲の反復周波数と、ガス放電を点火し高い密度および温度のプラズマ柱を発生するのに充分な電圧に調節可能であると有利である。
【００２１】
高い電流負荷および熱応力のために、電極ケースの少なくとも出口の範囲がタングステン、タンタルまたはモリブデンを多く含む材料からなっていると合目的である。好ましくは、銅を含むタングステンの合金、特に９０％のタングステンと１０％の銅を含む合金または８０％のタングステンと２０％の銅を含む合金（Ｂ３Ｃ）が使用される。
【００２２】
摩耗を低減するための他の手段として、電極ケースは中空室を備え、この中空室はそれぞれ空間的に対向する位置にある接続口を介して冷却媒体容器に接続されている。その際、熱交換用の内側表面を増大させるためのリブを中空室に設けることができる。
【００２３】
本発明による課題は、第１の電極ケースと同軸の第２の電極ケースとによって取り囲まれ、所定の圧力下の作動ガスが流通するほぼ円筒状の放電室内で、主放電が直流電圧パルスによって開始され、この場合主放電が前電離によって補助され、放電室の対称軸線に沿って主放電から生じるプラズマ柱が、放電室の排出口を経て極紫外線を放出する、ガス放電に基づいて極紫外線を発生するための方法において、主放電の前に、予備電離放電が、平行な２個の円環状の平面電極の間で表面放電によって円筒状絶縁体の外周面に沿って点火され、この表面放電が紫外線からＸ線までの波長範囲の放射線を放出し、そのほかに高速の荷電粒子を発生し、この荷電粒子が放電室内の作動ガスのイオン化を生じ、予備電離放電が第１の電極ケースの内で行われ、主放電が第１の電極ケースの狭められた出口と放電室の排出口近くの第２の電極ケースの部分との間で行われ、この場合、第２の電極ケースの大部分を第１の電極ケースに対して遮蔽する管状の絶縁体内で、プラズマが発達し、そして電流で誘起された磁場によって密で高温のプラズマ柱に収縮し、このプラズマ柱の端部が放電室の排出口の近くに位置することによって解決される。
【００２４】
予備電離放電と主放電が１Ｈｚと２０ｋＨｚの間の反復周波数で時間的に連続しておよび同期して開始されると有利である。半導体リソグラフィのためには反復周波数は好ましくは８ｋＨｚ以下のｋＨｚ範囲内にある。
【００２５】
予備電離放電が平面電極と、第１の電極ケースの後側端面との間で開始され、後続の主放電が第１の電極ケースの狭められた出口と、管状の絶縁体によって覆われた第２の電極ケースの覆われていない端部との間で行われると有利である。その際、第１の電極ケースは陰極として、第２の電極ケースは陽極として接続可能であるかあるいは反対の極性を選択することができる。
【００２６】
本発明の基本思想は、主放電の安定した点火のために、効果的な予備電離を見出すことである。この予備電離は、（Ｚピンチ原理によって知られているような）両放電プロセスの相互の影響と腐食作用の欠点を回避する。そのために、本発明による予備電離放電と主放電は場所が互いに分離されている。この分離は、放電室がほとんど電気的に絶縁された電極ケースから形成されていることによって行われる。この放電室の形成は、主放電が専ら第１の電極ケースの出口と第２の電極ケースの端部との間で生じ、作動ガスの予備電離が第１の電極ケース内に同軸で円板状の２個の平面電極を配置することによって生じるように行われる。その際、第１の電極ケースは同時に、一方の平面電極としての働きをしてもよい。電圧パルスの場合平面電極の間で円筒状絶縁体の外周面に沿って滑り放電が生じる。この滑り放電は紫外線からＸ線までの範囲の放射線のほかに、特に高速荷電粒子（両電極ケースの選択された極性に応じて電子またはイオン）を発生する。この荷電粒子は作動ガスの漸進的なイオン化を生じる。
【００２７】
本発明による装置およびこの装置によって実現される方法によって、密で高温のプラズマ柱とシステムの長い寿命を再現可能に生じると共に、１１〜１４ｎｍの範囲の極紫外線を発生することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。
本発明による装置はその基本構造において図１に示すように、第１の電極ケース１と第２の電極ケース２を備えている。この両電極ケースは一緒に１つの放電室３を形成している。この場合、両電極ケース１，２は絶縁層４と、第２の電極ケース２の内部の管状の絶縁体２２とによって、絶縁破壊されないように互いに絶縁されている。装置は更に、第１の電極ケース１内に同軸に配置され予備電離（予備イオン化）パルス発生器６に接続された予備電離ユニット５と、両電極ケース１，２を接続した高電圧パルス発生器７と、放電室３に作動ガスを一定制御供給するためのガス供給システム８と、真空システム９とを備えている。
【００２９】
両電極ケース１または２は上下に同軸に配置され、内側の円筒内面１１または２１を備えている。この円筒内面は対称軸線３１を中心として半径方向において放電室３を画成している。第１の電極ケース１は第２の電極ケース２の方向に、縮小した出口１２を有し、平らな後側端面１３を備えている。この端面から予備電離ユニット５が内室内に同軸に挿入されている。
【００３０】
第２の電極ケース２はその円筒内面２１の放電室３側が管状の絶縁体２２によって被覆されている。この絶縁体は放電室３の対称軸線３１に対して横方向に平面状に配置された絶縁層４と共に、両電極ケース１，２を互いに電気的に分離している。それによって、第１の電極ケース１と、それに接する第２の電極ケース２の部分（円筒内面２１の主要部分を含む）との間において放電が防止され、放電が第１の放電ケース１の狭められた出口１２と第２の電極ケース２の（絶縁されていない）端部との間において、管状の絶縁体２２の内部で行われる。
【００３１】
第１の電極ケース１はその出口１２が狭められているので、第２の電極ケース２の側に比較的に小さな開口を有する。それによって、第１の電極ケース１内に、予備電離が生じる分離された室が生じる。予備電離ユニット５は高絶縁性セラミックスからなる円筒状の絶縁体（以下、セラミックスシリンダ５１と呼ぶ）を備えている。このセラミッスクシリンダは後側の端面１３を通って第１の電極ケース１の内部に同軸に挿入されている。予備電離ユニットは更に、同軸の円板状の平面電極５２を備えている。この平面電極は一方ではセラミックスシリンダ５１の外側に同心的に、他方では第１の電極ケース１の内部においてセラミックスシリンダの端面に配置されている。平面電極５２と予備電離パルス発生器６の電気的な接続はセラミックスシリンダ５１内で行われる。
【００３２】
放電室３を作動ガスが流通する。この作動ガスは制御されるガス供給システム８から所定の圧力で供給される。この場合、反対側に接続された真空室９によって、放電室３全体に負圧（１〜２０Ｐａの範囲）が生じる。
【００３３】
予備電離パルス発生器６が充分な電圧パルスを平面電極５２に切換えると、セラミックスシリンダ５１の表面に沿って滑り放電６１が形成される。この滑り放電は紫外線放射からＸ線放射までの放射線の他に、高速の荷電粒子を発生する。この荷電粒子は放電室全体内で作動ガスの電離を促進することになる。それに続いて、第１と第２の電極ケース１，２を介して高電圧パルス発生器７によって主放電が点火され、第１の電極ケース１の狭められた出口１２と第２の電極ケース２の端面２３との間に、ガス放電および円筒状プラズマを形成することになる。その際流れる大きな電流は、プラズマが放電室３の対称軸線上に収縮し、それによって第２の電極ケース２内に密集した高温のプラズマ柱７１が生じるほど強い接線方向の磁場を生じる。このプラズマ柱の放射極紫外線７２は、第１の集束光学系（図示していない）によって集束するために、第２の電極ケース２の端面２３内にある放電室３の排出口３２から排出される。
【００３４】
図２において、予備電離ユニット５は、平面電極５２の一つを第１の電極ケース１の端面１３に統合することによって簡単化されている。それによって、セラミックスシリンダ５１の端部に残る平面電極５２のための（中央の）配線だけしか必要としないように、予備電離ユニット５の構造が簡単化される。この平面電極は、同時に放電室３に作動ガスを流通させるためのガス入口８１として設けられた金属製の小さな管５３であってもよい。従って、金属製の小さな管５３は予備電離パルス発生器６に接続され、この予備電離パルス発生器は他方では第１の電極ケース１に接続されている。第１の電極ケース１はこの例では陰極の役目をし、第２の電極ケース２は陽極である。電極ケース１，２は１Ｈｚ乃至２０ｋＨｚの反復周波数を有する電気パルスを供給可能である高電圧パルス発生器７に接続されている。半導体工業における写真平板のためには、反復周波数を４〜８ｋＨｚに調節すべきである。それによって、面積と時間あたりの充分な露光が達成される。
【００３５】
作動ガスは図２の例では、予備電離ユニット５の金属製の小さな管５３を通って供給される。作動ガスの圧力はガス供給システム８を介して一定に保持される。これは放電室３への最適なガス流入を生じることになる。第１の電極ケース１（ここでは同時に主放電のための陰極である）と平面電極５２の間には、予備電離パルスが供給される。そのために、円板状の平面電極５２は小さな管５３を介して予備電離パルス発生器６に電気的に接続される。予備電離パルス発生器６は代表的には１０11Ｖ／Ｓの立ち上がり時間と、セラミックスシリンダ５１の外面に表面放電（滑り放電６１）を発生するために充分な電圧を生じる。この滑り放電６１は（設定された電極極性の場合）紫外線からＸ線範囲までの放射線のほかに、特に放電室３全体の作動ガスの充分な電離（イオン化）を引き起こす高速電子を発生する。そして、主放電パルスは第１の電極ケース１の出口１２と第２の電極ケース２の端面２３との間にガス放電に点火する。その際、プラズマが管状絶縁体２２の内室のほとんど全体に形成される。高電圧パルス発生器７のピーク電流は３３０ｎｓのパルス時間の場合、約５４ｋＡである。先ず最初に円筒壁状のプラズマはガス放電の電流によって誘起される磁力のために、電極ケース１，２によって形成された放電室３の対称軸線３１の方に“内破され”、第２の電極ケース２（陽極）の排出口３２の直前で、高い密度（１〜５０ｍｍの長さと０．２〜４ｍｍの直径の）プラズマ柱７１を形成する。高電圧パルス発生器７は、（例えば米国特許第６，２２６，３０７号明細書に開示されているような）磁気的に飽和可能なコアに基づいて１段または多段の圧縮段を有するサイラトロン回路を含んでいる。しかし、半導体構成要素だけを含んでいる高電圧パルス発生器７を使用することができる。
【００３６】
主放電は予備電離ユニット５の表面放電よりも数マイクロ秒（μｓ）だけ遅く行われる。これを明示するために、図４，５には、予備電離電圧の信号、コンデンサ電圧の信号、放電電圧の信号および極紫外線（ＥＵＶ）７２のフォトダイオード信号が示してある。予備電離の選択された方法は、主放電パルスによる放電の均質な起動を保証する。この予備電離の重要な利点は、予備放電ユニット５がプラズマからのビームに直接さらされず、それによって長い寿命が達成されることにある。
【００３７】
第２の電極ケース２の円筒内面２１の管状の絶縁体２２はSi3N4 からなり、非常に耐久性のある材料として製作され、連続運転で破壊されることなく２×１０6 パルスの寿命を有する。Si3N4 の代わりに、Al2O3 、AlN 、AlZr、AlTi、SiC またはサファイアのような他のいろいろな絶縁体材料を使用することができる。電極ケース１，２は、各々の冷却通路１４または２４内で、冷却媒体の連続する流れが放電室３の周りを流れることができるように製作されている。熱の排出を増やすために、第１と第２の電極ケース１，２の冷却通路１４または２４内に、リブ１５または２５が加工されている。それによって、冷却媒体は拡大された表面で熱を吸収することができ、冷却出力が改善される。冷却媒体は冷却媒体容器１７，２７で準備され、それぞれ両側の接続口１６または２６から電極ケース１，２に供給または排出される。この構造の必要性は、工業用の極紫外線源が数週間連続運転しなければならないことにある。冷却されないと、電極は流れる電流と発生する放射線に基づいてきわめて高い温度に達するであろう。予備電離ユニット５では同様に、通路５４を介して冷却がおこなわれる。両者の場合、冷却媒体として、油（例えばガルデン(Galden)) または蒸留水または脱イオン水のような低い粘性の液体が使用される。
【００３８】
本発明による装置は高電圧の極性を逆にしても運転可能である。これについては図３に示してある。この場合、第１と第２の電極ケース１または２の電極極性が変更されている。同様に極を変えた予備電離電圧の場合、上記の例で説明した予備電離ユニット５に対して、電極の代わりにイオンが滑り放電６１のところで遊離するように、高速荷電粒子の発生が変更される。これは同じように、放電室３内での作動ガスの予備電離を生じる。しかし、第１と第２の電極ケース１，２の間で放電電流の変更された方向を除いて、プラズマの発生、プラズマ柱７１の発生および極紫外線７２の放射は図２に関連して説明したように行われる。
【００３９】
更に、図３の実施の形態における変更されたガス供給装置が重要である。このガス供給装置は第２の電極ケース２へのガス入口８２を備えている。この構造は、特にガスが第２の電極ケース２を均一に流通し、主放電が均質に点火されるという利点がある。そのために、ケーシング入口８２は第２の電極ケースに均一に分配されて（あるいは対をなして対称に）配置され、放電室３へのガスの均一な流入を生じる。第１の電極ケース１内での放電室３の他方の側に、図２の予備電離ユニット５の構造と同様に、作動ガスの流通のための小さな管５３が設けられ、この場合真空システム９に接続されている。しかし、放電過程に必要である放電室３内の負圧は、図２に示すように、放電室３の排出口３２の後で主真空システム９１を更に接続することによって補助すべきである。
【００４０】
本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の他の変形が可能である。前述の例では、電極ケース１，２のアスペクト比（長さに対する直径の比）は約１：１である。しかし、上記の放電プロセス（予備電離と主放電）が上記のように行われる場合には、明らかなに異なる比であってもよい。その際、軸方向の２室分離のような電極ケース１，２の幾何学的な形状は、広い範囲で変更可能である。この場合、極紫外線源の特性は変更されるがしかし、予備電離を空間的に分離した、再現可能な安定したプラズマの発生の原理を逸脱しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の原理図である。
【図２】陽極から極紫外線が出る、本発明の変形実施の形態を示す図である。
【図３】陰極から極紫外線が流出し、作動ガスの流れ方向が反対向きである、図２と同様な本発明の他の変形実施の形態を示す図である。
【図４】予備電離パルス発生器と高電圧パルス発生器の電圧と時間のグラフである。
【図５】放電電圧と極紫外線の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１              第１の電極ケース
１１            円筒内面
１２            狭められた出口
１３            端面
１４            冷却通路
１５            リブ
１６            接続口
１７            冷却媒体容器
２              第２の電極ケース
２１            円筒内面
２２            管状絶縁体
２３            端面
２４            冷却通路
２５            リブ
２６            接続口
２７            冷却媒体容器
３              放電室
３１            対称軸線
３２            排出口
４              絶縁層
５              予備電離ユニット
５１            セラミックスシリンダ（円筒状絶縁体）
５２            平面電極
５３            小さな管
５４            通路
６              予備電離パルス発生器
６１            滑り放電
７              高電圧パルス発生器
７１            プラズマ柱
７２            極紫外線
８              制御されるガス供給システム
８１            （第１の電極ケースの）ガス入口
８２            （第２の電極ケースの）ガス入口
９              真空システム
９１            主真空システム
【図１】
0003978385.tif 000002
【図２】
0003978385.tif 000003
【図３】
0003978385.tif 000004
【図４】
0003978385.tif 000005
【図５】
0003978385.tif 000006