(57)【要約】【課題】プラズマの初期放電を発生させる放電電極にプラズマ媒体の保持部を設置したプラズマ光源において、適切な量のプラズマ媒体を安定に供給し、極端紫外光の強度低下を抑制すること。【解決手段】プラズマ光源は、単一の軸線上に延びる中心電極１２および外部電極１４を有し、対称面１を挟んで互いに対向配置される一対の同軸状電極１０、１０と、中心電極１２の側面１２ｂに開口部１８ａを有する凹状に形成され、その内側にプラズマ媒体を保持する保持部１８と、各同軸状電極１０に対して放電電圧を印加する電圧印加装置３０と、レーザー光を保持部１８に照射するレーザー装置４０とを備える。軸線Ｚ−Ｚに平行な中心電極１２の断面において対称面１側に位置する開口部１８ａの縁部１８ｂは、底面１８ｃよりも外部電極１４に近接している。【選択図】図１
2017037801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の軸線上に延びる中心電極および前記中心電極の外周を囲むように設けられる外部電極を有し、対称面を挟んで互いに対向配置され、極端紫外光を放射するプラズマを発生すると共に前記プラズマを閉じ込める一対の同軸状電極と、
前記中心電極の側面に開口部を有する凹状に形成され、その内側に前記プラズマの媒体を保持する保持部と、
各前記同軸状電極に対して放電電圧を印加する電圧印加装置と、
アブレーションを行うためのレーザー光を前記保持部に照射するレーザー装置と
を備え、
前記軸線に平行な前記中心電極の断面において前記対称面側に位置する前記開口部の縁部は、前記保持部における前記媒体よりも前記外部電極に近接していることを特徴とするプラズマ光源。
【請求項２】
前記中心電極は、前記媒体を前記保持部に供給するための流路を有し、
前記保持部は、前記流路の開口を含む底面を有し、
前記底面は、前記底面における前記流路の開口よりも大きい面積を有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ光源。
【請求項３】
前記保持部に設置され、前記媒体を貯留する多孔質体からなる貯留部を更に備え、
前記軸線に平行な前記中心電極の断面において、前記貯留部は、前記対称面側に位置する前記開口部の前記縁部よりも前記外部電極から離隔していることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ光源。
【請求項４】
前記貯留部は、前記レーザー光の照射位置に位置し且つ前記流路の前記開口から前記保持部の前記開口部に連通する貫通孔を有することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ光源。
【請求項５】
前記中心電極の直径は、前記対称面に向かうに連れて小さくなっており、
前記軸線に直交する面において前記中心電極に最も近接している前記外部電極の部位は、前記軸線との距離が前記対称面に向かうに連れて小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のプラズマ光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極端紫外光を生成するプラズマ光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体回路の更なる微細化を図るため、極端紫外光がフォトリソグラフィにおける次世代の照射光として注目されている。極端紫外光の生成方式としては、高エネルギー密度プラズマを利用したものが知られている。具体的には、パルス放電を用いる放電生成プラズマ（ＤＰＰ：ＤｉｓｃｈａｒｇｅＰｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式やパルスレーザーの照射を用いるレーザー生成プラズマ（ＬＰＰ：ＬａｓｅｒＰｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式が知られている。なお、上記方式の何れにおいても、生成される光はパルス光である。
【０００３】
ＤＰＰ方式では、放電電極を用いてプラズマを生成するための初期放電を発生し、さらにプラズマ生成後は当該プラズマを成長させる（加熱する）ための電気エネルギーを投入する。放電電極は必然的にプラズマに近接するため、プラズマの輻射熱による損傷を受けやすい。一方、ＬＰＰ方式でもアブレーションによる電極（ターゲット電極）の損傷が発生する。例えば特許文献１のＸ線源では、プラズマの媒体を放出させるため、この媒体を含むターゲット電極にレーザー光を照射することでアブレーションを行っている。このアブレーションによってターゲット電極の表面が損傷を受けるため、特許文献１では移動機構を用いてレーザー光の照射位置における表面をその都度ずらしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フォトリソグラフィでは露光時間の制御が極めて重要である。そのため、十分な強度及び輝度の光を確保するだけでなく、これらを安定に得る必要がある。つまり、ＤＰＰ方式のプラズマ光源においては、毎回の放電を確実に行ってパルス状のプラズマを連続的に生成し、このプラズマを高温に加熱することが肝要である。
【０００６】
ところで、極端紫外光を放出するプラズマを生成するためには、その媒体（以下、プラズマ媒体と称する）としてＬｉ等の低融点金属を用いることが考えられる。なお、リチウムをプラズマ媒体として用いた場合、得られる極端紫外光の波長は約１３．５ｎｍである。プラズマ媒体は、少なくともプラズマの初期放電に対して確実に供給される必要がある。そのため、プラズマ媒体の供給場所と初期放電の発生箇所は互いに近接していることが望ましい。この要求に応える方策の１つは、プラズマの初期放電を発生させる放電電極にプラズマ媒体の保持部（以下、単に保持部と称する）を設置することである。この場合、放電電極などのプラズマを発生且つ成長させる部材に加えて、プラズマ媒体を供給する装置を別途用意する必要が無いため、プラズマ光源全体の構成が簡便になる。
【０００７】
しかしながら、初期放電の継続時間は短時間であるものの、その電流（電流密度）は非常に大きい。従って、放電電極に保持部を設置した場合は、この大電流が保持部に必要以上に長時間流れる可能性がある。この場合、保持部におけるプラズマ媒体の過剰な蒸発によって空間内のプラズマ媒体の密度が過剰に上昇するため、プラズマ媒体の所望の価数分布を維持できず、極端紫外光の強度低下が懸念される。
【０００８】
そこで本発明は、プラズマの初期放電を発生させる放電電極にプラズマ媒体の保持部を設置したプラズマ光源において、適切な量のプラズマ媒体を安定に供給することができ、極端紫外光の強度低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様はプラズマ光源であって、単一の軸線上に延びる中心電極および前記中心電極の外周を囲むように設けられる外部電極を有し、対称面を挟んで互いに対向配置され、極端紫外光を放射するプラズマを発生すると共に前記プラズマを閉じ込める一対の同軸状電極と、前記中心電極の側面に開口部を有する凹状に形成され、その内側に前記プラズマの媒体を保持する保持部と、各前記同軸状電極に対して放電電圧を印加する電圧印加装置と、アブレーションを行うためのレーザー光を前記保持部に照射するレーザー装置とを備え、前記軸線に平行な前記中心電極の断面において前記対称面側に位置する前記開口部の縁部は、前記保持部における前記媒体よりも前記外部電極に近接していることを要旨とする。
【００１０】
前記中心電極は、前記媒体を前記保持部に供給するための流路を有してもよい。前記保持部は、前記流路の開口を含む底面を有してもよい。前記底面は、前記底面における前記流路の開口よりも大きい面積を有してもよい。
【００１１】
前記プラズマ光源は、前記保持部に設置され、前記媒体を貯留する多孔質体からなる貯留部を更に備えてもよい。前記軸線に平行な前記中心電極の断面において、前記貯留部は、前記対称面側に位置する前記開口部の前記縁部よりも前記外部電極から離隔していてもよい。
【００１２】
前記貯留部は、前記レーザー光の照射位置に位置し且つ前記流路の前記開口から前記保持部の前記開口部に連通する貫通孔を有してもよい。
【００１３】
前記中心電極の直径は、前記対称面に向かうに連れて小さくなっていてもよい。前記軸線に直交する面において前記中心電極に最も近接している前記外部電極の部位は、前記軸線との距離が前記対称面に向かうに連れて小さくなるように形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プラズマの初期放電を発生させる放電電極にプラズマ媒体の保持部を設置したプラズマ光源において、適切な量のプラズマ媒体を安定に供給することができる。また、極端紫外光の強度低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマ光源の概略構成図（断面図）である。
【図２】本発明の一実施形態に係るプラズマ光源の電気系統を示す図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る保持部とその周囲の断面図である。
【図５】初期放電の経時変化の一例を示す画像である。
【図６】初期放電の経時変化の一例を示す画像である。
【図７】初期放電の発生及びその直後の状態を説明するための図である。
【図８】本発明の第１実施形態の変形例を示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る保持部とその周囲の断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の変形例を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係るプラズマ光源について添付図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ光源を示す概略構成図（断面図）であり、図２は当該プラズマ光源の電気系統を示す図である。これらの図に示すように、本実施形態のプラズマ光源は、一対の同軸状電極１０、１０と、各同軸状電極１０に対して個別に設けられるリザーバ２０と、電圧印加装置３０と、レーザー装置４０とを備える。なお、図１において右側の同軸状電極１０は、左側の同軸状電極１０と同一の構成であるため、詳細な図示を省略する。
【００１８】
一対の同軸状電極１０、１０は、図示しない真空槽内において対称面１に対して互いに対称な位置に設置されている。具体的には、対称面１を挟んで一定の間隔を隔てて設置され、先端側（面状放電２ｂが放出される側）が互いに対向している。同軸状電極１０、１０は、プラズマ媒体６を含むプラズマ３を発生すると共に、両者の間に当該プラズマ３を閉じ込める。同軸状電極１０、１０の間に閉じ込められたプラズマ３は加熱され、極端紫外光を含むプラズマ光８を放射する。
【００１９】
なお、本実施形態のプラズマ媒体６は、リザーバ２０から保持部１８（後述）に供給可能な低融点金属（低融点合金）であり、その組成は、必要な紫外線の波長に応じて選択される。例えば、１３．５ｎｍの紫外光が必要な場合はＬｉやＳｎを含み、６．７ｎｍの紫外光が必要な場合はＢｉを含む。
【００２０】
各同軸状電極１０は、中心電極１２と、中心電極１２の外周を囲むように設けられる複数の外部電極１４と、絶縁体１６とを備える。図１および図３に示すように、中心電極１２は、各同軸状電極１０に共通する単一の軸線Ｚ−Ｚを中心軸（以下、この軸を中心軸Ｚと称する）として、この中心軸Ｚ上に延びる棒状の導電体であり、直径は例えば５ｍｍである。中心電極１２は、対称面１に面する先端部１２ａと、中心軸Ｚの周りに形成された側面１２ｂとを有する。なお、側面１２ｂには後述の保持部１８が設けられている。中心電極１２は高温プラズマに対して耐熱性を有する材料を用いて形成される。このような材料は、例えばタングステンやモリブデン等の高融点金属である。
【００２１】
先端部１２ａは、対称面１に対向する半球状の曲面を有する。ただし、対称面１に対向する面の形状は曲面に限られず、単なる平面でもよい。また、中心軸Ｚに沿って窪んだ凹部（図示せず）を設けてもよい。
【００２２】
図１に示すように、外部電極１４は、中心電極１２の中心軸Ｚと平行に延びる棒状の導電体であり、直径は例えば３ｍｍである。また、図３に示すように、中心電極１２と一定の間隔（例えば２．５ｍｍ）を隔てながら、中心電極１２の周方向に沿って角度θ毎に複数配置されている。換言すると、各外部電極１４は中心電極１２と平行に配置され、中心電極１２の周囲を囲んでいる。図３に示す例では、６本の外部電極１４が中心電極１２の周りで６０°毎に配置されている。
【００２３】
図３に示すように、各外部電極１４は、その軸方向に垂直な面において、中心電極１２との距離が最短となる部位Ｇを１点だけ含む断面を有する。このような形状の断面は、例えば円である。ただし、外部電極１４の断面形状は円形に限られず、少なくとも中心電極１２に対向する面が、中心電極１２に向かって突出する曲面を有していればよい。また、何れの場合も、部位Ｇが中心電極１２の周りで角度θ毎に配置される。
【００２４】
外部電極１４は中心電極１２の周りで等間隔に設置されることが望ましい。例えば、加工や組み立ての観点から、各外部電極１４は中心電極１２に対して回転対称な位置に設置されることが望ましい。ただし、本発明はこのような配列に限定されない。また、外部電極１４の数も６本に限定されず、中心電極１２及び外部電極１４の大きさや形状、両者の間隔などに応じて適宜設定される。なお、外部電極１４は中心電極１２を中心軸とした円筒状（管状）の電極であってもよい。ただし、面状放電２ｂ（後述）の形成の容易性を考慮すると、外部電極１４を複数の棒状電極で構成することが望ましい。
【００２５】
なお、外部電極１４は、中心電極１２と同じく、高温プラズマに対して耐熱性をもつ導電材料を用いて形成される。また、対称面１に対向する外部電極１４の端面は曲面、平面の何れでもよい。
【００２６】
中心電極１２の周りに複数の外部電極１４をこのように配置することで、図１に示す面状放電２ｂに至る初期放電２ａ（図７参照）を、各外部電極１４と中心電極１２との間で発生させることができる。即ち、各部位Ｇを放電経路に含む初期放電２ａを優先的に発生させることで、当該初期放電２ａを中心電極１２の全周に亘って発生させることが可能になり、環状の面状放電２ｂの形成が容易になる。
【００２７】
絶縁体１６は例えばセラミックを用いて形成され、中心電極１２と外部電極１４の各基部を支持して両者の間隔を規定すると共にその間を電気的に絶縁する。絶縁体１６は例えば円盤状に形成され、中心電極１２及び外部電極１４を支持する孔や溝等の構造を有する。
【００２８】
図３及び図４に示すように、保持部１８は、中心電極１２の側面１２ｂに複数形成される。各保持部１８は、外部電極１４の部位Ｇと対向し、且つ、レーザー光４２の照射位置を含む位置に位置する。本実施形態では、保持部１８も中心軸Ｚを挟んだ２か所に形成されている。
【００２９】
保持部１８は、中心電極１２の側面１２ｂに開口部１８ａを有する凹状に形成され、その内側にプラズマ媒体６を保持する。即ち、保持部１８は、側面１２ｂから中心電極１２の径方向内方に向けて窪んでおり、プラズマ媒体６は保持部１８内に留まっている。例えば図４に示すように、保持部１８は中心電極１２の側面１２ｂに開口部１８ａを有し、側面１２ｂから中心電極１２の径方向内方に向けて延伸する孔として形成されている。保持部１８には中心電極１２の流路１２ｃが接続（連通）する。従って、プラズマ媒体６はこの流路１２ｃを介して保持部１８に供給され、保持部１８内に保持される。
【００３０】
保持部１８内のプラズマ媒体６は、中心電極１２の側面１２ｂよりも外部電極１４から離隔している。換言すれば、保持部１８の開口部１８ａは対称面１側に位置する縁部１８ｂを含み、中心軸Ｚに平行な中心電極１２の断面において、少なくともこの縁部１８ｂが保持部１８におけるプラズマ媒体６よりも外部電極１４に近接している。
【００３１】
保持部１８が孔である場合、保持部１８の内径（即ち、開口部１８ａの直径）は、（１）プラズマ媒体６が自己の表面張力によって保持部１８内に留まることができ、（２）レーザー光４２が保持部１８の周囲の側面１２ｂに当たらない値に設定される。このような値は、レーザー光４２の照射位置におけるビーム径（数百μｍ）の数倍、例えば１．５ｍｍである。
【００３２】
リザーバ２０は各同軸状電極１０に対して個別に設けられる。図１に示すように、リザーバ２０は中心電極１２の基部を支持すると共に、内部に形成した空間２０ａにプラズマ媒体６を貯留する。この空間２０ａは、中心電極１２の流路１２ｃを介して保持部１８に連通している。また、リザーバ２０はヒータ２２を搭載している。ヒータ２２は、例えば熱媒体（油）循環式のヒータや電熱式のヒータで構成され、空間２０ａ内のプラズマ媒体６を溶融すると共に、中心電極１２の温度をプラズマ媒体６が溶融する温度に維持する。従って、プラズマ媒体６が流路１２ｃを介して保持部１８に流出したときも、保持部１８はプラズマ媒体６を溶融した状態で保持することができる。なお、保持部１８におけるプラズマ媒体６の表面６ａの位置を調整するため、空間２０ａ内のプラズマ媒体６に対して正圧や負圧を与える加圧装置を設けてもよい。この場合、表面６ａの位置調整が容易になる。
【００３３】
次に、本実施形態のプラズマ光源における電気系統について説明する。図２に示すように、プラズマ光源は各同軸状電極１０に接続する電圧印加装置３０を備える。電圧印加装置３０は、各同軸状電極１０に同極性の放電電圧を印加する。
【００３４】
電圧印加装置３０は、高圧電源３２を備える。高圧電源３２の出力側は、同軸状電極１０の中心電極１２に接続し、この中心電極１２に対応する外部電極１４よりも高い正の放電電圧（例えば５ｋＶ）を印加する。従って、外部電極１４が接地されている場合は、中心電極１２の電位は正になる。
【００３５】
上述の通り、各中心電極１２の周囲には複数の外部電極１４が設けられている。理想的な面状放電２ｂを得るには、全ての外部電極１４と中心電極１２との間で、放電が発生する必要がある。しかも、これらの放電が、中心電極１２の周りで空間的に等間隔に分布していることが望ましい。このため本実施形態の各外部電極１４は、中心電極１２に対向する面を曲面にして、優先的に放電する箇所を規定している。しかしながら、放電箇所を固定し、後述するレーザー光４２を各中心電極１２の保持部１８に同時に照射したとしても、各外部電極１４と中心電極１２との間の放電を厳密に同時に発生させることは困難であり、実際には各放電の発生タイミングに多少のずれが生じる。高圧電源３２から供給される放電エネルギーは最初に発生した放電に対して優先的に費やされる傾向があり、この場合は複数の放電を略同時に発生させることが困難になる。
【００３６】
そこで、本実施形態の電圧印加装置３０は、放電電圧の放電エネルギーを外部電極１４毎に蓄積するエネルギー蓄積回路３４を備えている。エネルギー蓄積回路３４は、例えば図２に示すように中心電極１２と各外部電極１４との間を個別に接続する複数のコンデンサＣで構成される。各コンデンサＣは、放電のピーク時に１０ｋＡ程度の放電電流を流すことが可能な静電容量を持ち、高圧電源３２の各出力側及び各コモン側に接続される。
【００３７】
このように、放電エネルギーを蓄積するコンデンサＣを外部電極１４毎に設けることで、全ての外部電極１４において放電を発生させることができる。即ち、最初に発生した放電によって多くの放電エネルギーが消費されることを防止でき、中心電極１２の全周に亘って発生する理想的な面状放電２ｂを得ることができる。
【００３８】
さらに、本実施形態の電圧印加装置３０は、放電電流が帰還することを阻止する放電電流阻止回路３６を備えてもよい。放電電流阻止回路３６は、例えば図２に示すように各外部電極１４と電圧印加装置３０（具体的には高圧電源３２のコモン側）との間を接続するインダクタＬで構成される。インダクタＬは、放電電流に対して十分に高いインピーダンスを有するため、中心電極１２及び外部電極１４を経由した放電電流を、その発生源であるエネルギー蓄積回路３４に戻すことができる。つまり、各コンデンサＣに蓄積された放電エネルギーが、当該コンデンサＣに直結した外部電極１４以外の外部電極１４に供給されることを防止するため、中心電極１２の周方向における放電の発生分布に偏りが生じることを防止できる。
【００３９】
上述の通り、本実施形態のプラズマ光源はレーザー装置４０を備える。レーザー装置４０は、各同軸状電極１０の中心電極１２の表面にレーザー光４２を照射することで、プラズマ３の媒体を放出させると共にプラズマ３の初期放電２ａを発生させる。レーザー装置４０は例えばＹＡＧレーザーであり、アブレーションを行うために基本波の二倍波を短パルスのレーザー光４２として出力する。レーザー光４２は、ビームスプリッタ（ハーフミラー）等の光学素子によって分岐し、各中心電極１２の保持部１８に照射される。レーザー光４２が照射された保持部１８では、レーザー光４２のアブレーションによって、プラズマ媒体６が中性ガス又はイオンとなって放出される。
【００４０】
一方、レーザー光４２の照射時には、既に電圧印加装置３０による放電電圧が、各同軸状電極１０の中心電極１２と外部電極１４の間に印加されている。従って、アブレーションが発生すると、中心電極１２と各外部電極１４間の初期放電２ａが誘発され、この放電によって面状放電２ｂ（図１参照）が形成される。
【００４１】
なお、初期放電２ａの発生箇所は、レーザー光４２の照射領域及びその近傍に制限される可能性がある。従って、レーザー光４２は中心軸Ｚの周方向に沿って間隔を置いて、複数且つ同時に照射することが好ましく、その数は少なくとも２箇所である。
【００４２】
これは、初期放電２ａの発生領域が、中心電極１２の軸を基点に１８０度以上の開き角があった実験結果に基づいている。この実験結果の一例を図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す。図５（ａ）〜図５（ｃ）は、５ｋＶの放電電圧が印加された中心電極‐外部電極間の放電分布の経時変化を示す画像である。図５（ａ）は最初の放電の発生から１００ｎｓ後の状態、図５（ｂ）は最初の放電の発生から３００ｎｓ後の状態、図５（ｃ）は最初の放電の発生から５００ｎｓ後の状態を示している。各画像における蓄積時間（露光時間）は１００ｎｓである。なお、最初の放電を誘発するために、中心電極と外部電極の間の絶縁体の一箇所に対してレーザーアブレーションを行っている。しかしながら、このような放電の経時変化は、図１に示す保持部１８に対するレーザーアブレーションでも同様に得られる。
【００４３】
図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す時間変化から判るように、レーザー光の照射点は１点のみであるにも関わらず、アブレーションに誘発された放電が発生し、当該放電がレーザー光の照射点から時計回り及び反時計回りにそれぞれ概ね９０度に亘って拡大していることが確認できる。その結果、少なくとも写真中央と右側の計４本の外部電極のそれぞれと、中心電極との間で十分な放電が発生していることが確認できる。つまり、放電は、当該放電を誘発する現象（図５（ａ）〜図５（ｃ）においてはレーザーアブレーション）が発生した箇所に最も近接した外部電極と中心電極との間だけでなく、その遠方に位置する外部電極と中心電極との間にも発生する。即ち、放電エネルギーを付与した複数の外部電極を中心電極の周りに配置することで、中心電極の円周方向において放電を局在させることなく、全体に拡大させることができる。
【００４４】
図６は、中心電極を挟んだ絶縁体の二箇所に対してレーザーアブレーションを行った後の放電の経時変化を示し、図５（ｂ）に対応している。この図に示すように、初期放電は環状に分布する放電（後述の面状放電２ｂ）に成長する。なお、この結果を考慮すると、照射箇所の数が少ないほど中心電極１２に対して回転対称な位置にレーザー光４２を照射することが望ましい。なお、複数のレーザー光の同時照射は、ビームスプリッタ及びミラー等の光学素子を用いて光路長を合わせた複数の光路を形成することで容易に達成できる。
【００４５】
上述の通り、本実施形態のプラズマ光源では、真空槽（図示せず）内に一対の同軸状電極１０が設けられる。一対の同軸状電極１０は、対称面１を挟んで互いに対向配置される。一方、真空槽内は、プラズマ３の発生に適した温度及び圧力に保持される。また、放電前の各同軸状電極１０には、電圧印加装置３０により同極性の放電電圧が印加される。
【００４６】
各同軸状電極１０に放電電圧が印加された状態で、レーザー光４２が各同軸状電極１０の保持部１８に同時に照射される。この照射によるアブレーションによって、保持部１８に留まっていたプラズマ媒体６が、中性ガス又はイオンとなって放出される。また、このアブレーションによって、中心電極１２と各外部電極１４の間で初期放電２ａが発生する。
【００４７】
その後、初期放電２ａは、アブレーションによって放出されたプラズマ媒体６を取り込みつつ、中心電極１２の全周に亘って分布し、面状放電２ｂに成長する。面状放電２ｂは、自己磁場によって同軸状電極１０から排出される方向（即ち、対称面１に向かう方向）に移動する。このときの面状放電２ｂは、中心軸Ｚから見て略環状に分布する。なお、面状放電とは、２次元的に広がる面状の放電電流のことであり、電流シート又はプラズマシートとも呼ばれている。
【００４８】
面状放電２ｂが同軸状電極１０の先端に達すると、面状放電２ｂの放電電流の出発点は強制的に中心電極１２の円周側面から先端部１２ａに移行する。換言すれば、放電電流は先端部１２ａから集中的に流れ出す。この電流集中によるピンチ効果によって先端部１２ａ周辺の電流密度は急激に上昇し、一対の面状放電２ｂの間に挟まれていた先端部１２ａ周辺のプラズマ媒体６は高密度、高温になる。
【００４９】
さらに、この現象は対称面１を挟んだ各同軸状電極１０で進行するため、プラズマ媒体６は、一方の同軸状電極１０から他方の同軸状電極１０に向かって押し出される。その結果、プラズマ媒体６は、中心軸Ｚに沿う両方向からの電磁的圧力を受けて各同軸状電極１０が対向する中間位置（即ち、中心電極１２の対称面１）に移動し、プラズマ媒体６を成分とする単一のプラズマ３が形成される。
【００５０】
上述の通り、面状放電２ｂが発生している間は各中心電極１２の先端部１２ａに各面状放電２ｂの電流が集中する。従って、先端部１２ａ周辺には、プラズマ３に対して中心軸Ｚに向かうピンチ効果が働き、プラズマ３の高密度化及び高温化が進行する。即ち、プラズマ媒体６の電離が進行する。その結果、プラズマ３からは極端紫外光を含むプラズマ光８が放射される。この状態において、電圧印加装置３０は、プラズマ３の発光エネルギーに相当するエネルギーを供給し続ける。このエネルギー供給により、高いエネルギー変換効率でプラズマ光８を長時間に亘って発生させることができる。
【００５１】
ここで初期放電２ａの発生及びその直後の状態について説明する。図７はその説明図である。上述した一連の過程の内、レーザー光４２を保持部１８に照射した直後の状態では、プラズマ媒体６の放出場所と初期放電２ａの発生場所とが一致している。つまり、レーザー光４２を照射した直後の初期放電２ａは、図７において点線で示すようにプラズマ媒体６を起点として外部電極１４に流れている。初期放電２ａの電流７が保持部１８内のプラズマ媒体６を経由している間は、電流７によるプラズマ媒体６の加熱が持続する。そのため、この過熱によるプラズマ媒体６の蒸発が促進される。冒頭に述べた通り、プラズマ媒体６の過剰な蒸発は、十分な強度の極端紫外光が得られるプラズマ媒体６の価数分布を困難にする可能性がある。
【００５２】
また、初期放電２ａの電流７がプラズマ媒体６を経由している間は、電流７によるプラズマ媒体６の流動、即ち、エレクトロマイグレーションが発生しやすい。エレクトロマイグレーションが発生している間は、開口部１８ａにおいてプラズマ媒体６が部分的に隆起し、隆起したプラズマ媒体６が開口部１８ａから溢流する可能性がある。プラズマの溢流は保持部１８内のプラズマ媒体６の過剰な減少を引き起こす。また、溢流したプラズマ媒体６が面状放電２ｂの経路上に付着した場合には、異常放電が発生し、これによりプラズマ媒体６が更に飛散するので、同軸状電極１０が汚染され、装置全体の動作が不安定になる可能性がある。
【００５３】
しかしながら、本実施形態の保持部１８では、中心軸Ｚに平行な中心電極１２の断面において、開口部１８ａの縁部１８ｂが保持部１８内のプラズマ媒体６よりも外部電極１４に近接している。つまり、保持部１８の内周面（内側面）は、プラズマ媒体６の流動を阻止する壁として機能する。また、放電電圧の印加時において、縁部１８ｂ‐外部電極１４間の電場は、プラズマ媒体６の表面６ａ‐外部電極１４間の電場よりも強い。さらに、中心電極１２の抵抗値はプラズマ媒体６の抵抗値よりも低い。しかも、中心電極１２とプラズマ媒体６との間には材質の違いによる接触抵抗も存在する。従って、初期放電２ａが発生した後、初期放電２ａの起点は、プラズマ媒体６の表面６ａから開口部１８ａの縁部１８ｂへ速やかに移動する。この起点の速やかな移動によって、初期放電２ａの電流７がプラズマ媒体６中を流れる時間が短くなる。
【００５４】
このように電流７がプラズマ媒体６中を流れる時間が短縮されるので、電流７によるプラズマ媒体６の加熱が抑制される。従って、電流７によるプラズマ媒体６の過剰な蒸発とエレクトロマイグレーションの成長が抑制される。その結果、保持部１８におけるプラズマ媒体６の量及び形状を安定に保ち、プラズマ媒体６の飛散による同軸状電極１０の汚染を抑制することができる。また、プラズマ３の生成時に適切な量のプラズマ媒体を安定に供給することができ、所望の価数分布が得られることから所望の極端紫外光の強度低下を抑制できる。
【００５５】
次に本実施形態の変形例について説明する。まず第１変形例について説明する。図８（ａ）は、第１実施形態の第１変形例を示す図である。この図に示すように、中心電極１２の直径は、対称面１に向かうに連れて小さくなっていてもよい。この場合、中心軸Ｚに直交する面において中心電極１２に最も近接している外部電極１４の部位Ｇは、中心軸Ｚとの距離が対称面１に向かうに連れて小さくなるように形成されてもよい。例えば、図８（ａ）に示すように、中心電極１２は、先端部１２ａを頂角にもつ略円錐状に形成されてもよい。また、外部電極１４が棒状に形成されている場合、外部電極１４は、対称面１に近づくに連れて中心軸Ｚに近づくように、中心軸Ｚに対して傾斜する。なお、図８（ａ）に示す例では、中心電極１２との間隔は一定である。しかしながら、この間隔は対称面１に近づくほど小さくてもよい。
【００５６】
図８（ｂ）は、第１実施形態の第２変形例を示す図である。この図に示すように、保持部１８は、中心電極１２の径方向内方に窪む溝として形成されてもよい。この場合、保持部１８の底面１８ｃは、中心電極１２の周方向に環状に延伸し、この底面１８ｃに流路１２ｃが開口する。熱及び電流の拡散の観点から、流路１２ｃの開口はレーザー光４２の照射位置の直下に位置することが好ましい。中心軸Ｚに沿った開口部１８ａの幅は、保持部１８が孔として形成される場合の内径に対する条件と同様の条件に基づいて設定されてもよい。従って、この幅は例えば１．５ｍｍに設定されてもよい。さらに、中心電極１２の側面１２ｂから底面１８ｃまでの距離は、液状のプラズマ媒体６が自己の表面張力によって保持部１８内に留まることができる程度の値に設定される。このような値は例えば１ｍｍである。
【００５７】
図８（ｃ）は、第１実施形態の第３変形例を示す図である。第３変形例は、上述の第１変形例と第２変形例を統合させたもので、対称面１に向かうに連れて小さくなる直径をもった中心電極１２に、溝状の底面１８ｃを有する保持部１８が設けられている。底面１８ｃは、例えば中心軸Ｚを中心とした円筒面として形成される。
【００５８】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１実施形態の第４変形例を示す図である。保持部１８は、流路１２ｃと同一の内径を有する孔に限られない。即ち、図９（ａ）に示すように、保持部１８は、流路１２ｃの開口１２ｄよりも大きい面積をもつ底面（底部）１８ｃを有してもよい。なお、中心電極１２の径方向から見た保持部１８の断面積は、図９（ａ）の実線で示すように開口１２ｄから開口部１８ａに向けて一定でもよく、点線で示すように開口１２ｄから開口部１８ａに向かうに連れて増加してもよい。
【００５９】
保持部１８の断面積が開口１２ｄの面積よりも大きいため、流路１２ｃ内のプラズマ媒体６の流動は、自己の表面張力によって開口１２ｄ付近で抑制される。つまり、プラズマ媒体６は開口１２ｄや開口１２ｄ近傍の底面１８ｃに留まり易くなる。従って、保持部１８内のプラズマ媒体６（プラズマ媒体６の表面６ａ）を中心電極１２の側面１２ｂよりも外部電極１４から離れた位置に維持することが容易になる。なお、図９（ａ）において点線で示す底面１８ｃは、保持部１８の内側から外側に向けて凸となる曲面であるが、この曲面は保持部１８の外側から内側に向けて凸となっていてもよい。ただし、縁部１８ｂが、電界集中が発生しやすい鋭利な形状を持つことが好ましい。
【００６０】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態に対する第２実施形態の差異は、保持部１８に設置され、貯留部１９を備える点にある。貯留部１９は、プラズマ媒体６を貯留する多孔質体からなる。多孔質体は、中心電極１２と同じくタングステン等の高融点金属で形成され、その内部に多数の微小空間（図示せず）を有する。また、多孔質体の表面には、これらの微小空間に連通する多数の微小な開口が形成されている。貯留部１９は中心電極１２（保持部１８）に固定され、電気的にも中心電極１２に接触（接続）している。従って、貯留部１９は、中心電極１２の側面１２ｂ近傍において、プラズマ媒体６と中心電極１２の接触面積を増加させる。その他の構成については第１実施形態と同一であるため説明を省略する。
【００６１】
図１０は本実施形態に係る保持部１８とその周囲を示す断面図である。この図に示すように、保持部１８は流路１２ｃと同径の孔であり、貯留部１９はその保持部１８内に設置されている。貯留部１９は、流路１２ｃを塞ぐように、保持部１８の形状に対応する形状に形成される。例えば、貯留部１９は保持部１８の内径と同一の外径を有する棒状に形成される。また、中心軸Ｚに平行な中心電極１２の断面において、貯留部１９は、開口部１８ａの縁部１８ｂよりも外部電極１４から離隔している。換言すれば、貯留部１９は外部電極１４に面する表面１９ａを有し、この表面１９ａが中心電極１２の側面１２ｂよりも外部電極１４から離れた位置に位置する。
【００６２】
プラズマ媒体６は、流路１２ｃから貯留部１９に流入し、貯留部１９の表面１９ａから滲出する。滲出するプラズマ媒体６の量は、表面張力等の作用によって定まる程度である。つまり、貯留部１９は、その表面１９ａにプラズマ媒体６の表面（膜）６ａを形成し、中心電極１２の側面１２ｂよりも外部電極１４から離れた位置にプラズマ媒体６を留める。従って、第１実施形態と同じく、初期放電２ａの起点がプラズマ媒体６の表面６ａから開口部１８ａの縁部１８ｂへ速やかに移動する。この起点の速やかな移動によって、初期放電２ａの電流７がプラズマ媒体６中を流れる時間が短くなる。その結果、貯留部１９の熱的な損傷を抑制できる。
【００６３】
なお、本実施形態の中心電極１２及び外部電極１４には、第１実施形態の第１〜第３変形例が適用できる。即ち、中心電極１２の直径は対称面１に向かうに連れて小さくなっていてもよい。また、外部電極１４が棒状に形成されている場合、外部電極１４は、対称面１に近づくに連れて中心軸Ｚに近づくように、中心軸Ｚに対して傾斜してもよい。さらに、中心電極１２との間隔は一定でもよく、対称面１に近づくほど小さくてもよい。また、保持部１８の底面１８ｃは、中心電極１２の周方向に環状に延伸してもよい。
【００６４】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第２実施形態の第１変形例を示す図である。これらの図に示すように、本変形例に係る保持部１８には、第１実施形態の第４変形例が適用されている。即ち、保持部１８は流路１２ｃの開口１２ｄよりも大きい面積をもつ底面（底部）１８ｃを有する。また、貯留部１９は保持部１８の底面１８ｃに対応し、且つ当該底面１８ｃに接する外面を有し、保持部１８を塞いでいる。ただし、中心電極１２の径方向における貯留部１９の厚みは、同方向における保持部１８の深さよりも小さい。従って、貯留部１９の表面１９ａは、中心電極１２の側面１２ｂよりも外部電極１４から離れた位置に位置する。本変形例に係る保持部１８は、流路１２ｃよりも大きい内径（幅）を有する。従って、プラズマ媒体６と中心電極１２の接触面積が増加する。その結果、プラズマ媒体６中の電流７（図７参照）の拡散が促進される。この電流７の拡散により、プラズマ媒体６における電流７の電流密度が低減し、プラズマ媒体６の加熱が抑制され、貯留部１９の熱的な損傷がさらに抑制される。
【００６５】
図１１（ｃ）〜図１１（ｅ）に示すように、本実施形態の第１変形例にも、第１実施形態の第１〜第３変形例が適用できる。即ち、中心電極１２の直径は対称面１に向かうに連れて小さくなっていてもよい（図１１（ｃ）、図１１（ｅ）参照）。また、外部電極１４が棒状に形成されている場合、外部電極１４は、対称面１に近づくに連れて中心軸Ｚに近づくように、中心軸Ｚに対して傾斜してもよい（図１１（ｃ）、図１１（ｅ）参照）。さらに、中心電極１２との間隔は一定でもよく、対称面１に近づくほど小さくてもよい。また、保持部１８の底面１８ｃは、中心電極１２の周方向に環状に延伸してもよい（図１１（ｄ）、図１１（ｅ）参照）。何れの場合においても、貯留部１９は保持部１８の底面１８ｃに対応し、且つ当該底面１８ｃに接する外面を有し、保持部１８を塞いでいる。また、中心電極１２の径方向における貯留部１９の厚みは、同方向における保持部１８の深さよりも小さい。
【００６６】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第２実施形態の第２変形例を示す図である。これらの図に示すように、本変形例に係る保持部１８は、上述した第１変形例と同一の形状を有する。一方、本変形例に係る貯留部１９は、流路１２ｃの開口１２ｄから保持部１８の開口部１８ａに連通する貫通孔１９ｂを有する。また、貫通孔１９ｂは、レーザー光４２（図１参照）の照射位置に位置する（開口する）。
【００６７】
本変形例では、レーザー光４２が照射される位置に、貯留部１９を構成する多孔質体が無い。流路１２ｃから保持部１８の開口部１８ａまで、良好なコンダクタンスが得られる。これにより、プラズマ媒体６のアブレーションやその後の蒸発が保持部１８で発生した場合でも、その発生箇所にプラズマ媒体６が速やかに流動し、プラズマ媒体６の表面６ａは元の状態に速やかに復帰する。また、レーザー光４２に起因する熱エネルギーは、第１実施形態と同様に、プラズマ媒体６中を拡散しながら中心電極１２に吸収される。従って、照射毎に生じる照射位置周辺の形状変化が極力抑えられ、レーザー光４２は本来の表面形状或いはそれに近い形状のプラズマ媒体６に照射される。即ち、プラズマ媒体６の蒸発によって露出した部材へのレーザー光４２の照射が発生しにくくなり、放電電極である中心電極１２の損傷を低減させることができる。その結果、プラズマ光源の安定動作を長期間得ることが可能になる。
【００６８】
図１２（ｃ）〜図１２（ｅ）に示すように、本実施形態の第２変形例にも、第１実施形態の第１〜第３変形例が適用できる。即ち、中心電極１２の直径は対称面１に向かうに連れて小さくなっていてもよい（図１２（ｃ）、図１２（ｅ）参照）。また、外部電極１４が棒状に形成されている場合、外部電極１４は、対称面１に近づくに連れて中心軸Ｚに近づくように、中心軸Ｚに対して傾斜してもよい（図１２（ｃ）、図１２（ｅ）参照）。さらに、中心電極１２との間隔は一定でもよく、対称面１に近づくほど小さくてもよい。また、保持部１８の底面１８ｃは、中心電極１２の周方向に環状に延伸してもよい（図１２（ｄ）、図１２（ｅ）参照）。何れの場合においても、貯留部１９は保持部１８の底面１８ｃに対応し、且つ当該底面１８ｃに接する外面を有し、保持部１８を塞いでいる。また、中心電極１２の径方向における貯留部１９の厚みは、同方向における保持部１８の深さよりも小さい。
【００６９】
何れの実施形態においても、保持部１８の底面１８ｃには、流路１２ｃを経由してリザーバ２０からのプラズマ媒体６が供給されている。しかしながら、流路１２ｃを省略し、保持部１８に固形のプラズマ媒体６を埋設してもよい。この場合、プラズマ媒体６は、開口部１８ａの縁部１８ｂよりも外部電極１４に近接しない厚みをもつ。
【００７０】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００７１】
１…対称面、２ａ…初期放電、２ｂ…面状放電、３…プラズマ、６…プラズマ媒体、８…プラズマ光、１０…同軸状電極、１２…中心電極、１４…外部電極、１６…絶縁体、１８…保持部、１８ａ…開口部、１８ｂ…縁部、１８ｃ…底面、１９…貯留部、２０…リザーバ、３０…電圧印加装置、４０…レーザー装置、４２…レーザー光
【図１】
2017037801.tif 000003
【図２】
2017037801.tif 000004
【図３】
2017037801.tif 000005
【図４】
2017037801.tif 000006
【図７】
2017037801.tif 000007
【図８】
2017037801.tif 000008
【図９】
2017037801.tif 000009
【図１０】
2017037801.tif 000010
【図１１】
2017037801.tif 000011
【図１２】
2017037801.tif 000012
【図５】
2017037801.tif 000013
【図６】
2017037801.tif 000014