(57)【要約】【課題】中心電極と外部電極との間にプラズマ媒質を安定的に供給する。【解決手段】プラズマ光源１は、中心電極１１と外部電極１２と絶縁体１３とを有し、極端紫外光を放射するプラズマを発生させると共にプラズマを閉じ込める一対の同軸状電極１０と、プラズマ媒質Ｍを供給するプラズマ媒質供給部４１と、プラズマ媒質Ｍにレーザ光Ｌを照射する媒質蒸気形成部３０と、を備える。媒質蒸気形成部３０は、プラズマ媒質Ｍへのレーザ光Ｌの照射によってプラズマ媒質Ｍへ供給されるエネルギを増加又は減少させるエネルギ制御部３３を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線上において互いに対面するように配置され、中心電極と前記中心電極から離間するように配置された外部電極と前記中心電極と前記外部電極とを絶縁する絶縁体とを有し、極端紫外光を放射するプラズマを発生させ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、
前記プラズマを発生させるためのプラズマ媒質を供給するプラズマ媒質供給部と、
前記プラズマ媒質にレーザ光を照射する媒質蒸気形成部と、を備え、
前記媒質蒸気形成部は、前記プラズマ媒質への前記レーザ光の照射によって前記プラズマ媒質へ供給されるエネルギを増加又は減少させるエネルギ制御部を有する、プラズマ光源。
【請求項２】
前記媒質蒸気形成部は、前記レーザ光を発生させるレーザ装置をさらに有し、
前記エネルギ制御部は、前記レーザ光の光路上において前記レーザ装置と前記プラズマ媒質供給部との間に配置され、前記レーザ光の焦点位置を制御する焦点制御部を有する、請求項１に記載のプラズマ光源。
【請求項３】
前記焦点制御部は、前記レーザ光の光路上において前記レーザ装置と前記プラズマ媒質供給部との間に配置されたレンズと、前記レンズの光軸方向に沿って前記レンズを往復移動させるレンズ駆動部と、を含む、請求項２に記載のプラズマ光源。
【請求項４】
前記エネルギ制御部は、前記レーザ装置から出射される前記レーザ光の光強度が増加又は減少するように前記レーザ装置を制御する光強度制御部を有する、請求項２又は３に記載のプラズマ光源。
【請求項５】
軸線上において互いに対面するように配置され、中心電極と前記中心電極から離間するように配置された外部電極と前記中心電極とを有し、極端紫外光を放射するプラズマを発生させると共に前記プラズマを閉じ込める一対の同軸状電極において、前記中心電極と前記外部電極との間に電圧を印加するステップと、
前記プラズマを発生させるためのプラズマ媒質の蒸気を前記中心電極と前記外部電極との間に供給するステップと、を有し、
前記プラズマ媒質の蒸気を前記中心電極と前記外部電極との間に供給するステップは、
前記プラズマ媒質にレーザ光を照射するステップを含み、
前記レーザ光を照射するステップでは、前記プラズマ媒質への前記レーザ光の照射によって前記プラズマ媒質へ供給されるエネルギを増加又は減少させながら、前記プラズマ媒質にレーザ光を照射する、プラズマ光の発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ光源及びプラズマ光の発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
当該分野の技術として、特許文献１に記載されたプラズマ光源が知られている。このプラズマ光源は、中心電極と外部電極との間に電圧が印可されている状態において、中心電極と外部電極との間にプラズマ媒質の蒸気を供給することにより放電を発生させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５４６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のプラズマ光源は、アブレーションを発生させることによりプラズマ媒質の蒸気を生成する。アブレーションは、固体又は液体のプラズマ媒質にレーザ光を照射してプラズマ媒質にエネルギを供給することにより発生する。ここで、プラズマ媒質の表面状態によっては、レーザ光の照射によるエネルギの供給が不安定化するおそれがある。プラズマ媒質へのエネルギの供給が不安定化すると、プラズマ媒質の蒸気が安定的に生成され難くなる。このため、中心電極と外部電極との間にプラズマ媒質の蒸気を安定的に供給することが難しくなり、ひいてはプラズマ光の発生が不安定化するおそれがある。
【０００５】
そこで、当該技術の分野においては、中心電極と外部電極との間にプラズマ媒質を安定的に供給することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態に係るプラズマ光源は、軸線上において互いに対面するように配置され、中心電極と中心電極から離間するように配置された外部電極と中心電極と外部電極とを絶縁する絶縁体とを有し、極端紫外光を放射するプラズマを発生させると共にプラズマを閉じ込める一対の同軸状電極と、プラズマを発生させるためのプラズマ媒質を供給するプラズマ媒質供給部と、プラズマ媒質にレーザ光を照射する媒質蒸気形成部と、を備え、媒質蒸気形成部は、プラズマ媒質へのレーザ光の照射によってプラズマ媒質へ供給されるエネルギを増加又は減少させるエネルギ制御部を有する。
【０００７】
プラズマ媒質に対するレーザ光の照射を継続すると、照射位置におけるプラズマ媒質の表面の温度が上昇し、鏡面化が進行する。そこで、媒質蒸気形成部のエネルギ制御部はレーザ光の照射によってプラズマ媒質へ供給されるエネルギを減少させる。このエネルギの減少によれば、プラズマ媒質の表面における温度の上昇が抑制される。よって、プラズマ媒質の表面の鏡面化が抑制されるので、プラズマ媒質に吸収されるレーザ光のエネルギの低下が抑制される。また、エネルギ制御部は、プラズマ媒質へのレーザ光の照射によってプラズマ媒質へ供給されるエネルギを増加させる。このエネルギの増加によれば、プラズマ媒質の表面が鏡面化した状態であっても、プラズマ媒質へ強制的にエネルギを供給することが可能になる。従って、プラズマ媒質が鏡面化した場合に、エネルギを減少又は増加させることにより、プラズマ媒質に対してアブレーションを発生させるためのエネルギの供給が安定化されるので、プラズマ媒質の蒸気が安定的に生成される。このため、中心電極と外部電極との間にプラズマ媒質の蒸気を安定的に供給することができる。
【０００８】
いくつかの態様において、媒質蒸気形成部は、レーザ光を発生させるレーザ装置をさらに有し、エネルギ制御部は、レーザ光の光路上においてレーザ装置とプラズマ媒質供給部との間に配置され、レーザ光の焦点位置を制御する焦点制御部を有してもよい。この焦点制御部によれば、レーザ光の焦点位置をプラズマ媒質の表面からずらすことが可能になる。レーザ光の焦点位置がプラズマ媒質の表面からずれた状態では、プラズマ媒質の表面におけるレーザ光のエネルギ密度が低下する。すなわち、単位面積あたりのプラズマ媒質に供給されるエネルギが低減する。従って、プラズマ媒質の温度の上昇が抑制されるので、プラズマ媒質の表面の鏡面化が抑制される。
【０００９】
いくつかの態様において、焦点制御部は、レーザ光の光路上においてレーザ装置とプラズマ媒質供給部との間に配置されたレンズと、レンズの光軸方向に沿ってレンズを往復移動させるレンズ駆動部と、を含んでもよい。この構成によれば、レーザ光の焦点位置を容易に制御することができる。
【００１０】
エネルギ制御部は、レーザ装置から出射されるレーザ光の光強度が増加又は減少するようにレーザ装置を制御する光強度制御部を有してもよい。この構成によれば、レーザ光のエネルギ量を容易に制御することができる。
【００１１】
本発明の別の態様に係るプラズマ光の発生方法は、軸線上において互いに対面するように配置され、中心電極と中心電極から離間するように配置された外部電極と中心電極とを有し、極端紫外光を放射するプラズマを発生させると共にプラズマを閉じ込める一対の同軸状電極において、中心電極と外部電極との間に電圧を印加するステップと、プラズマを発生させるためのプラズマ媒質の蒸気を中心電極と外部電極との間に供給するステップと、を有し、プラズマ媒質の蒸気を中心電極と外部電極との間に供給するステップは、プラズマ媒質にレーザ光を照射するステップを含み、レーザ光を照射するステップでは、プラズマ媒質へのレーザ光の照射によってプラズマ媒質へ供給されるエネルギを増加又は減少させながら、プラズマ媒質にレーザ光を照射する。
【００１２】
このプラズマ光の発生方法は、レーザ光の照射によってプラズマ媒質へ供給されるエネルギを減少させる。このエネルギの減少によれば、プラズマ媒質の表面における温度の上昇が抑制される。よって、プラズマ媒質の表面の鏡面化が抑制されるので、レーザ光の反射が抑制されるので、プラズマ媒質に吸収されるレーザ光のエネルギの低下が抑制される。また、このプラズマ光の発生方法は、プラズマ媒質へのレーザ光の照射によってプラズマ媒質へ供給されるエネルギを増加させる。このエネルギの増加によれば、プラズマ媒質の表面が鏡面化した状態であっても、プラズマ媒質へ強制的にエネルギを供給することが可能になる。従って、プラズマ媒質に対してアブレーションを発生させるためのエネルギの供給が安定化されるので、プラズマ媒質の蒸気が安定的に生成される。このため、中心電極と外部電極との間にプラズマ媒質の蒸気を安定的に供給することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、中心電極と外部電極との間にプラズマ媒質を安定的に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１実施形態に係るプラズマ光源の構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示された同軸状電極と光路制御部との構成を示す図である。
【図３】図３は、焦点制御部の動作を示す図である。
【図４】図４は、プラズマ媒質供給部の構成を示す図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係るプラズマ光を発生させるステップを示すフロー図である。
【図６】図６は、プラズマ光源の動作を説明するための図である。
【図７】図７は、プラズマ媒質の供給量を示すグラフである。
【図８】図８は、変形例１に係るプラズマ光源においてプラズマ媒質供給部が配置された位置を示す図である。
【図９】図９は、変形例１に係るプラズマ光源の動作時に形成される電流経路を示す図である。
【図１０】図１０は、変形例２に係るプラズマ光源においてプラズマ媒質供給部が配置された位置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
＜第１実施形態＞
図１に示されたプラズマ光源１は、いわゆる対向型プラズマフォーカス方式を採用する。プラズマフォーカス方式は核融合分野で考案されたものであり、中心電極１１と、当該中心電極１１を取り巻く複数の外部電極１２とを有する同軸状電極１０を備える。対向型プラズマフォーカス方式のプラズマ光源１が動作するとき、まず、中心電極１１と外部電極１２との間に高電圧を印加する。そして、何らかのトリガを入力することにより、中心電極１１と外部電極１２との間にリング状の初期プラズマを生成させる。初期プラズマは、電磁力によって中心電極１１の先端方向に移動する。そして、初期プラズマは、中心電極１１の先端部で収束して高温及び高密度状態に達する。
【００１７】
対向型プラズマフォーカス方式を採用するプラズマ光源１は、プラズマ源としての同軸状電極１０を互いに向かい合うように配置する。そして、それぞれの中心電極１１の先端部に達したプラズマ同士を衝突させることにより、高温及び高密度状態のプラズマが形成される。この高温及び高密度状態のプラズマから極端紫外光が発生する。
【００１８】
初期プラズマを発生させる方式の一つに、レーザ光によってプラズマ媒質を蒸発（アブレーション）させる方式がある。固体又は液体のプラズマ媒質にレーザ光を照射することでプラズマ媒質を蒸発させて媒質蒸気を発生させる。その媒質蒸気を介して、中心電極１１と外部電極１２との間に放電を生じさせる。また、プラズマ媒質としては固体、液体、気体の何れであってもよく、発生させたい光の波長によって選択される。対向型プラズマフォーカス方式では、プラズマ媒質として、液体又は固体のリチウムを用いることがある。
【００１９】
以下、図１を参照して、実施形態に係るプラズマ光源１について説明する。プラズマ光源１は、たとえば、半導体素子を製造するための露光装置に適用される。プラズマ光源１は、たとえば波長１３．５ｎｍの極端紫外光（ＥＵＶ光）を発生可能に構成されている。プラズマ光源１は、ＥＵＶ光を発生させることにより、微細なパターンを形成するフォトリソグラフィを可能にする。
【００２０】
プラズマ光源１は、プラズマを発生させる一対の同軸状電極１０と、同軸状電極１０に電位差を生じさせる電圧印加装置２０（電圧印加部）と、媒質蒸気を形成する媒質蒸気形成部３０と、プラズマ媒質を供給するプラズマ媒質供給部４１と、を備える。
【００２１】
一対の同軸状電極１０は、チャンバ２内に収容されており、軸線Ａ上において互いに対面するように配置されている。一対の同軸状電極１０は、仮想の中央面Ｐに関して面対称に配置されている。一対の同軸状電極１０の間には、一定の間隔（空間）が設けられている。チャンバ２には一又は複数の排気管３が設けられており、排気管３には真空ポンプ（図示せず）が接続される。チャンバ２内は所定の真空度に維持される。チャンバ２は、接地されている。同軸状電極１０は、１本の中心電極１１と、複数の外部電極１２と、１つの絶縁体１３とを備える。
【００２２】
中心電極１１は、軸線Ａ上に沿って延びる棒状の導電体である。換言すると、図１において左側の同軸状電極１０の中心電極１１は、右側の同軸状電極１０に向かって延びる。中心電極１１は、高温プラズマに対して損傷され難い金属からなる。中心電極１１は、たとえばタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなる。中心電極１１の軸線Ａは、上記した中央面Ｐに直交する。中央面Ｐに対面する中心電極１１の端面は、たとえば半球状をなしている。中心電極１１の側面は、たとえば円錐状をなしている。
【００２３】
図１において左側の同軸状電極１０の外部電極１２は、右側の同軸状電極１０に向かって延びる棒状の導電体である。外部電極１２は、軸線Ａに対して傾いた方向に延びていてもよい。たとえば、円錐状をなす中心電極１１の側面から外部電極１２までの距離が常に一定になるように、外部電極１２は中心電極１１の側面に対して平行である方向に延びていてもよい。外部電極１２は、高温プラズマに対して損傷され難い金属からなる。外部電極１２は、たとえばタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなる。中央面Ｐに対面する外部電極１２の端面は、曲面であってもよく、平面であってもよい。
【００２４】
図２に示されるように、外部電極１２は、中心電極１１の周囲に配置されている。外部電極１２は、中心電極１１に対して所定の間隔を有している。複数の外部電極１２は、軸線Ａの周方向において等間隔に（すなわち回転対称に）配置されている。同軸状電極１０は、６本の外部電極１２を有する。６本の外部電極１２は、軸線Ａを基準として６０°毎に配置されている。なお、外部電極１２の本数は６本に限定されず、中心電極１１及び外部電極１２の大きさや形状、これらの間隔などに応じて適宜設定され得る。中心電極１１のまわりに複数の外部電極１２が配置されることにより、初期放電（たとえば沿面放電）が、中心電極１１と外部電極１２との間に発生する。この初期放電は、面状放電６（図７参照）に至る。
【００２５】
再び図１に示されるように、絶縁体１３は、たとえば円板状をなすセラミックス板である。絶縁体１３は、中心電極１１と外部電極１２の基部を支持し、これらの間隔を規定する。絶縁体１３は、中心電極１１と外部電極１２とを電気的に絶縁する。
【００２６】
電圧印加装置２０は、同軸状電極１０に同極性又は逆極性の放電電圧を印加することにより、電位差を生じさせる。電圧印加装置２０は、２台の高圧電源（ＨＶ  Ｃｈａｒｇｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）２１，２２を備える。第１高圧電源２１の出力側は、一方の（たとえば図示左側の）同軸状電極１０の中心電極１１に接続されている。第１高圧電源２１は、その中心電極１１に対応する外部電極１２よりも高い正の放電電圧を印加する。なお、第１高圧電源２１は、その中心電極１１に対応する外部電極１２よりも低い負の放電電圧を印加してもよい。第２高圧電源２２の出力側は、他方の（たとえば図示右側の）同軸状電極１０の中心電極１１に接続されている。第２高圧電源２２は、その中心電極１１に対応する外部電極１２よりも高い正の放電電圧を印加する。なお、第２高圧電源２２は、その中心電極１１に対応する外部電極１２よりも低い負の放電電圧を印加してもよい。何れの外部電極１２も接地されていてもよい。以下の説明では、第１高圧電源２１を単に電源２１という。同様に、第２高圧電源２２を単に電源２２という。
【００２７】
なお、電源２１，２２のコモン側（リターン側）には、ロゴスキーコイル等を用いて誘導結合された線路が設けられてもよい。これらの線路により、中心電極１１を経由した電流（すなわち、すべての放電電流）をオシロスコープ（Ｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅ）で観察することができる。
【００２８】
プラズマ光源１は、さらに、電圧印加装置２０からの放電電圧を放電エネルギとして外部電極１２毎に蓄積するエネルギ蓄積回路２６を備えている。エネルギ蓄積回路２６は、中心電極１１と外部電極１２との間を個別に接続する複数のコンデンサ２６ａを含む。コンデンサ２６ａは、電源２１，２２の出力側及びコモン側に接続されている。放電エネルギを蓄積するコンデンサ２６ａが外部電極１２毎に設けられることにより、すべての外部電極１２において放電が発生し得る。すなわち、放電の発生タイミングに多少のずれが生じた場合でも、最初に発生した放電によって多くの放電エネルギが消費されることが防止される。エネルギ蓄積回路２６を備えることにより、同軸状電極１０において、中心電極１１の全周に亘って発生する理想的な面状放電６が得られる。
【００２９】
プラズマ光源１は、さらに、電圧印加装置２０に放電電流が帰還することを阻止する放電電流阻止回路２８を備えている。放電電流阻止回路２８は、外部電極１２と電圧印加装置２０（具体的には電源２１，２２のコモン側）との間を接続するインダクタ２８ａを含む。インダクタ２８ａ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１１及び外部電極１２を経由した放電電流は、その発生源であるエネルギ蓄積回路２６に戻され得る。これにより、コンデンサ２６ａに蓄積された放電エネルギが当該コンデンサ２６ａに直結した外部電極１２以外の外部電極１２に供給されることを防止できる。その結果、中心電極１１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。
【００３０】
上述した電圧印加装置２０の動作について説明する。まず、電源２１，２２によってコンデンサ２６ａに電荷を予め蓄積（充電）する。そして、中心電極１１と外部電極１２との間にプラズマ媒質Ｍの蒸気が供給されることにより、コンデンサ２６ａの正極側から負極側へ電流が流れる。この電流は、コンデンサ２６ａに蓄積された電荷量に相当する電流が電気回路の時定数に従ってパルス的に流れる。つまり、電荷は、中心電極１１、面状放電６、及び外部電極１２の順に流れ、最終的にコンデンサ２６ａの負極側に戻る。この電流が流れている間に、面状放電６は中心電極１１の先端部まで移動して先端部において単一のプラズマとして収束することにより発光する。
【００３１】
媒質蒸気形成部３０は、レーザ光Ｌを出射するレーザ装置３１を有し、レーザ光Ｌをプラズマ媒質供給部４１に提供する。たとえば、レーザ光Ｌのビーム径は、３０ｍｍである。レーザ光Ｌが照射されたプラズマ媒質Ｍ（図４参照）の表面Ｍａでは、アブレーションによってプラズマ媒質Ｍの一部が、プラズマ媒質Ｍの蒸気（媒質蒸気）となって放出される。媒質蒸気は、中性ガス又はイオンを含む。また、レーザ装置３１は、プラズマの初期放電（即ち、面状放電６：図６の（ｂ）部参照）を発生させる。レーザ装置３１はたとえばＹＡＧレーザであり、アブレーションを行うために基本波又は基本波の二倍波を短パルスのレーザ光Ｌとして出力する。
【００３２】
媒質蒸気形成部３０はさらに光路制御部３２を有する。図２に示されるように、光路制御部３２は、レーザ光Ｌを分割すると共に、レーザ光Ｌの光路の方向を変更することにより、レーザ光Ｌをプラズマ媒質供給部４１に提供する。光路制御部３２は、ビームスプリッタ３４及びミラー３５（光反射部）を有する。ビームスプリッタ３４は、レーザ装置３１から出射されたレーザ光Ｌの光路上に配置される。ビームスプリッタ３４は、入射されるレーザ光Ｌの一部を透過すると共に、残りを入射方向に対応する方向へ反射する。すなわち、ビームスプリッタ３４は、入射されるレーザ光Ｌの光路方向に対して平行な光路と、入射されるレーザ光Ｌの光路方向に対してレーザ光Ｌの入射角度に対応する方向の光路とを形成する。また、ミラー３５は、入射されるレーザ光Ｌのすべてを入射方向に対応する方向へ反射する。すなわち、ミラー３５は、入射されるレーザ光Ｌの光路方向に対して９０°だけ傾いた光路を形成する。
【００３３】
なお、図２に示されるビームスプリッタ３４及びミラー３５の配置は一例であり、レーザ装置３１とプラズマ媒質供給部４１との位置関係に応じて、必要な数のビームスプリッタ３４及びミラー３５を用いて、所望の光路が形成されるように配置してよい。
【００３４】
媒質蒸気形成部３０は、さらにエネルギ制御部３３を有する。
【００３５】
エネルギ制御部３３は、プラズマ媒質Ｍへのレーザ光Ｌの照射によって、プラズマ媒質Ｍへ供給されるエネルギを増加又は減少させる。エネルギ制御部３３は、焦点制御部３７を有する。焦点制御部３７は、光路制御部３２とプラズマ媒質供給部４１との間に配置され、プラズマ媒質Ｍに対してレーザ光Ｌの集光位置を調整する。焦点制御部３７は、レンズ３７ａとレンズ駆動部３７ｂとを有する。レンズ３７ａは、光路上において光路制御部３２のミラー３５とプラズマ媒質供給部４１におけるプラズマ媒質Ｍとの間に配置され、レーザ光Ｌを焦点位置ＦＰに収束させる。たとえば、レンズ３７ａの焦点距離は、３００ｍｍである。レンズ駆動部３７ｂは、レンズ３７ａをレンズ３７ａの光軸Ａ２の方向に沿って往復移動させる。図３の（ｂ）部及び（ｃ）部に示されるように、レンズ３７ａが移動すると、レンズ３７ａの移動に対応してレーザ光Ｌの焦点位置ＦＰも光軸Ａ２に沿って移動する。たとえば、レンズ駆動部３７ｂは、レーザ光Ｌの焦点位置ＦＰを開口部４２ａから露出したプラズマ媒質Ｍの表面Ｍａに設定する（図３の（ａ）部参照）。また、レンズ駆動部３７ｂは、レーザ光Ｌの焦点位置ＦＰを開口部４２ａから露出したプラズマ媒質Ｍの表面Ｍａから離れた位置に設定する（図３の（ｂ）部及び（ｃ）部参照）。
【００３６】
なお、エネルギ制御部３３は、必要に応じてレーザ装置３１に接続される光強度制御部３９（図１参照）を有していてもよい。光強度制御部３９は、レーザ装置３１から出射されるレーザ光Ｌの光強度を制御する。
【００３７】
レーザ光Ｌの照射時には、同軸状電極１０の中心電極１１と外部電極１２に電圧印加装置２０による放電電圧が既に印加されている。従って、上述のアブレーションが発生すると、中心電極１１と外部電極１２との間において放電が誘発される。さらに、この放電によって面状放電６が形成される。
【００３８】
放電の発生箇所は、レーザ光Ｌ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、レーザ光Ｌは軸線Ａ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。これは、誘発された放電の領域が、中心電極１１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。この結果を考慮すると、照射箇所の数が少ないほど中心電極１１に対して回転対称な位置にレーザ光Ｌを照射することが望ましい。なお、複数のレーザ光Ｌ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。
【００３９】
図４に示されるように、プラズマ媒質供給部４１は、プラズマ光の発生に用いられるプラズマ媒質Ｍを供給する。プラズマ媒質Ｍは、必要とされる紫外線の波長に応じて選択され得る。たとえば、１３．５ｎｍの紫外光が必要な場合は、プラズマ媒質Ｍは、リチウム（Ｌｉ）、キセノン（Ｘｅ）、スズ（Ｓｎ）等が用いられる。また、６．７ｎｍの紫外光が必要な場合は、プラズマ媒質Ｍは、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）等の少なくとも１つが用いられる。
【００４０】
プラズマ媒質供給部４１は、プラズマ媒質保持部４２と、プラズマ媒質貯留部４３と、圧力供給部４４と、熱媒体供給部４５とを有する。
【００４１】
プラズマ媒質保持部４２は、中心電極１１の外周面に設けられた断面凹状の溝であり、開口部４２ａを含む。プラズマ媒質保持部４２の溝には、液体のプラズマ媒質Ｍが満たされている。この液体のプラズマ媒質Ｍは、プラズマ媒質保持部４２の底面に設けられた流路孔を介してプラズマ媒質貯留部４３からプラズマ媒質保持部４２へ供給される。
【００４２】
プラズマ媒質貯留部４３は、中心電極１１に設けられ、固体又は液体のプラズマ媒質Ｍを貯留する。プラズマ媒質貯留部４３は、中心電極１１の内部に設けられた空間であり、この空間にプラズマ媒質Ｍが満たされている。プラズマ媒質貯留部４３は、流路孔を介してプラズマ媒質保持部４２と接続される。また、プラズマ媒質貯留部４３は、流路孔とは別の圧力孔を介して圧力供給部４４と接続される。圧力供給部４４は、プラズマ媒質貯留部４３に貯留されたプラズマ媒質Ｍをプラズマ媒質保持部４２へ移動させる。具体的には、圧力供給部４４は、圧力孔を介して所定の圧力を有するガス（たとえば、２．５Ｔｏｒｒであるアルゴンガス）をプラズマ媒質貯留部４３へ供給する。プラズマ媒質Ｍは、この圧力によってプラズマ媒質保持部４２へ押し出される。
【００４３】
熱媒体供給部４５は、プラズマ媒質貯留部４３に貯留されたプラズマ媒質Ｍを融解させるための熱を外部からプラズマ媒質貯留部４３へ供給する。熱媒体供給部４５は、外部タンク４５ａと、熱交換部４５ｂとを有する。外部タンク４５ａは、熱媒体の温度を所定の温度に保つと共に、熱媒体を熱交換部４５ｂに供給する。熱交換部４５ｂは、プラズマ媒質貯留部４３の近傍に設けられて、プラズマ媒質Ｍへ熱媒体が有する熱を供給する。また、熱媒体は、プラズマにより加熱される中心電極１１の温度を冷却する機能も有する。熱媒体は、中心電極１１内を流動する間に中心電極１１の熱を受け取り、外部へ排出する。
【００４４】
続いて、図５及び図６を参照してプラズマ光源１の動作について説明する。図６の（ａ）部はレーザ光Ｌの照射時の状態、図６の（ｂ）部は面状放電６の発生時の状態、図６の（ｃ）部は面状放電６の移動中の状態、図６の（ｄ）部は面状放電６が電極の先端近傍に達した状態、プラズマ７の発生時の状態、図６の（ｅ）部はプラズマ７の初期の閉じ込め時の状態、図６の（ｆ）部は高温及び高密度化されたプラズマ７の状態を示している。
【００４５】
まず、チャンバ２内は、プラズマ７の発生に適した温度及び圧力に保持される。放電前の同軸状電極１０には、電圧印加装置２０により放電電圧が印加される（ステップＳ１：図５参照）。次に、媒質蒸気が中心電極１１と外部電極１２との間に供給される（ステップＳ２：図５参照）。このステップＳ２をさらに詳細に説明する。まず、圧力供給部４４が所定の圧力を有するガスをプラズマ媒質貯留部４３に供給する（ステップＳ４：図５参照）。この所定の圧力を有するガスの供給により、目標温度に制御されたプラズマ媒質Ｍがプラズマ媒質保持部４２に供給される。プラズマ媒質保持部４２に供給されたプラズマ媒質Ｍは、開口部４２ａから一部が露出する。そして、開口部４２ａから露出したプラズマ媒質Ｍに対してレーザ装置３１がレーザ光Ｌを照射する（ステップＳ５：図５参照）。ステップＳ５では、焦点制御部３７がレーザ光Ｌの焦点位置ＦＰを制御する（ステップＳ５ｂ：図５参照）。具体的には、焦点制御部３７は、レンズ駆動部３７ｂをレンズ３７ａの光軸方向に沿って移動させる（例えば図３の（ｂ）部及び（ｃ）部参照）。
【００４６】
また、図６の（ａ）部に示されるように、放電電圧が印加された状態で、プラズマ媒質供給部４１のプラズマ媒質Ｍにレーザ光Ｌが照射されると、その直後、中心電極１１及び外部電極１２の間で放電が発生する。複数の外部電極１２のそれぞれに対して、中心電極１１との間で放電が生じる。図６の（ｂ）部に示されるように、中心電極１１の全周に亘って分布する面状放電６が得られる。
【００４７】
図６の（ｃ）部に示されるように、面状放電６は、自己磁場によって電極から排出される方向（中央面Ｐに向かう方向）に移動する。このときの面状放電６の形状は、軸線Ａから見て略環状である。
【００４８】
ここで、プラズマ光源１はエネルギ蓄積回路２６を備えているため、エネルギ蓄積回路２６と複数の外部電極１２との協働により、面状放電６の発生確率が高められている。間隔をあけて非連続的に配置される複数の外部電極１２は、連続した管状（筒状）の外部電極が採用される場合に比して、面状放電６の形成を容易にするという観点で有利である。
【００４９】
その後、図６の（ｄ）部に示されるように、面状放電６は同軸状電極１０の先端に達する。面状放電６が中心電極１１の先端に達したことで、その放電電流の出発点は中心電極１１の側面１１ｂから端面１１ａに移行する。この電流の移行によって、一対の面状放電６に伴って移動してきたリチウム（Ｌｉ）を含むプラズマは収束し、高密度かつ高温になる。
【００５０】
この現象は中央面Ｐを挟んだ同軸状電極１０で進行するため、初期プラズマは、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、初期プラズマは、軸線Ａに沿う両方向からの圧力を受けて同軸状電極１０が対面する中間位置（すなわち中央面Ｐの位置）に移動し、プラズマ媒質Ｍを成分とする単一のプラズマ７が形成される。
【００５１】
図６の（ｅ）部に示されるように、プラズマ７が形成された後も、面状放電６を通じて電流が流れ続け、プラズマ７を全体的に包囲し、プラズマ７を中心電極１１の中間付近に保持する。
【００５２】
面状放電６が発生している間は、プラズマ７の高密度化及び高温化が進行し、リチウム（Ｌｉ）を含むイオンの電離が進行する。その結果、図６の（ｆ）部に示されるように、プラズマ７からは極端紫外光を含むプラズマ光９が放射される。この状態において、面状放電６を通じて電流が流れ続けることにより、長時間に亘って、プラズマ光９が発生し得る。
【００５３】
ここで、レーザ光Ｌの照射によるプラズマ媒質Ｍのアブレーションについて説明する。既に述べたように、プラズマ媒質Ｍは、液体の状態で、プラズマ媒質供給部４１の溝状のプラズマ媒質保持部４２に満たされている。そして、プラズマ媒質保持部４２の開口部４２ａからプラズマ媒質Ｍが露出している。レーザ光Ｌは、開口部４２ａから露出したプラズマ媒質Ｍの表面に照射される。プラズマ媒質Ｍが液体の状態であるとき、その表面は高い光反射率を有する。従って、レーザ光Ｌをプラズマ媒質Ｍの表面Ｍａに照射したとき、レーザ光Ｌの一部は反射されるので、プラズマ媒質Ｍに対してアブレーションを発生させるためのエネルギの供給量が低下する。従って、プラズマ媒質Ｍの蒸気が安定的に生成され難くなる。このため、中心電極１１と外部電極１２との間にプラズマ媒質Ｍの蒸気を安定的に供給することが難しくなる。換言すると、中心電極１１と外部電極１２との間へのプラズマ媒質Ｍの供給が不安定になる。
【００５４】
図７は、アブレーションによって発生したプラズマ媒質Ｍにおけるスペクトル強度の時間履歴を概念的に示すグラフである。ここで言うプラズマ媒質Ｍの供給が不安定になるとは、プラズマ媒質Ｍの供給目標値Ｇ１に対して、実際に供給されるプラズマ媒質Ｍの量が徐々に乖離していく状態をいう（図７のグラフＧ３参照）。すなわち、プラズマ媒質Ｍの供給目標値Ｇ１に対して、実際に供給される量のふらつき（図７のグラフＧ２）を指すものではない。
【００５５】
本実施形態のプラズマ光源１及びプラズマ光の発生方法では、エネルギ制御部３３をなす焦点制御部３７がレーザ光Ｌの焦点位置ＦＰ、すなわち集光位置を制御する。焦点制御部３７は、レーザ光Ｌの焦点位置ＦＰをプラズマ媒質Ｍの表面Ｍａに調整し（図３の（ａ）部参照）、レーザ光Ｌのエネルギを集中させてエネルギ密度を高める。従って、プラズマ媒質Ｍに対してアブレーションに必要なエネルギを効率よく供給することができる。レーザ光Ｌの焦点位置ＦＰをプラズマ媒質Ｍの表面Ｍａに調整した状態でレーザ光Ｌの照射を継続すると、照射位置におけるプラズマ媒質Ｍの表面Ｍａの温度が上昇し、鏡面化が進行する。この場合に、焦点制御部３７は、レーザ光Ｌの焦点位置ＦＰをプラズマ媒質Ｍの表面Ｍａから離間した位置に調整する（図３の（ｂ）部及び（ｃ）部参照）。そうすると、プラズマ媒質Ｍの表面Ｍａ上ではレーザ光Ｌの焦点が合っていないので、照射位置におけるレーザ光Ｌのエネルギ密度が低下する。従って、プラズマ媒質Ｍへのエネルギの供給が抑制されるので、プラズマ媒質Ｍの表面Ｍａにおける温度の上昇が抑制される。よって、プラズマ媒質Ｍの表面Ｍａの鏡面化が抑制されるので、レーザ光Ｌの反射が抑制される。このため、プラズマ媒質Ｍに吸収されるレーザ光Ｌのエネルギの低下が抑制される。従って、プラズマ媒質Ｍに対してアブレーションを発生させるためのエネルギの供給が安定化されるので、プラズマ媒質の蒸気が安定的に生成される。このため、中心電極１１と外部電極１２との間にプラズマ媒質Ｍの蒸気を安定的に供給することができる。
【００５６】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００５７】
＜変形例１＞
また、プラズマ光源１では、プラズマ媒質供給部４１が中心電極１１に設けられていた。プラズマ媒質供給部４１は、中心電極１１に設けられていなくてもよい。
【００５８】
図８に示されるように、変形例に係るプラズマ光源１Ａは、１個の同軸状電極１０Ａに対して２個のプラズマ媒質供給部４１Ａを有する。なお、プラズマ媒質供給部４１Ａの個数は２個に限定されず、同軸状電極１０の大きさや形状などに応じて適宜設定され得る。一対のプラズマ媒質供給部４１Ａは、同軸状電極１０Ａの周囲に配置されている。具体的には、一対のプラズマ媒質供給部４１Ａは、軸線Ａのまわりに１８０度の間隔をもって配置されている。換言すると、一対のプラズマ媒質供給部４１Ａは、軸線Ａに対して点対称に配置されている。また、一対のプラズマ媒質供給部４１Ａは、軸線Ａからの距離が互いに等しい位置に配置されている。さらに、一対のプラズマ媒質供給部４１Ａは、軸線Ａを中心とする仮想的な円周線上に等間隔に配置されている。また、プラズマ媒質供給部４１Ａは、軸線Ａの方向においては、中心電極１１Ａの先端から絶縁体１３の間に配置されている。
【００５９】
プラズマ媒質供給部４１Ａが配置された位置について詳細に説明する。プラズマ媒質供給部４１Ａは、中心電極１１Ａ及び外部電極１２と物理的に接触していない。まず、軸線Ａに直交する仮想平面を規定する。図８は、この仮想平面における同軸状電極１０Ａの端面を示す。６本の外部電極１２は、それぞれ軸線Ｂを有する。そして、互いに隣り合う外部電極１２の軸線Ｂを通る仮想線Ｂ２を規定する。そうすると、同軸状電極１０Ａでは、６本の仮想線Ｂ２が規定され、これら６本の仮想線Ｂ２に囲まれた六角形状の領域ＢＳが規定されている。中心電極１１Ａは、この領域ＢＳの中心に配置される。一方、プラズマ媒質供給部４１Ａは、この領域ＢＳの外側に配置されている。要するに、プラズマ媒質供給部４１Ａは、すべての外部電極１２を含むと共に中心電極１１Ａを囲む閉じた領域ＢＳの外側に配置される。プラズマ媒質供給部４１Ａと中心電極１１Ａとは、仮想線Ｂ２を挟んで配置されるとも言える。
【００６０】
ここで、動作中のプラズマ光源１Ａにおける電気的な状態を説明する。図９は、中心電極１１Ａの極性を正にする場合の、同軸状電極１０Ａと電圧印加装置２０とにより形成される電流経路Ｋを示している。図９に示されるように、電流経路Ｋは、コンデンサ２６ａの正極側から電気回路を通じて中心電極１１Ａに至る。ここで、中心電極１１Ａと外部電極１２とは物理的に離間しているが、動作時においては、中心電極１１Ａと外部電極１２との間に媒質蒸気Ｖが存在するので、面状放電６が発生する。従って、電流は、媒質蒸気Ｖを介して中心電極１１Ａから外部電極１２へ至る。そして、外部電極１２から電気回路を通じてコンデンサ２６ａの負極側に至る。
【００６１】
プラズマ媒質供給部４１Ａは、電圧印加装置２０と同軸状電極１０Ａとにより形成される電流経路Ｋに組み込まれていない。また、プラズマ光の発生時に同軸状電極１０Ａを流れる電流は、プラズマ媒質供給部４１Ａには流れない。すなわち、プラズマ媒質供給部４１Ａは、この電流経路Ｋに対して、電気的に絶縁されている。
【００６２】
プラズマ媒質供給部４１Ａは、電流経路Ｋから電気的に切り離されていればよい。電流経路Ｋから電気的に切り離されたプラズマ媒質供給部４１Ａは、電気的に接地されていてもよい。この電気的構成によれば、プラズマ媒質Ｍの帯電が防止される。また、この電気的構成によれば、中心電極１１Ａや外部電極１２の高電圧に影響されずプラズマ媒質Ｍの電位を一定にすることが可能となる。
【００６３】
また、電流経路Ｋから電気的に切り離されたプラズマ媒質供給部４１Ａは、所定の電位に接続されてもよい。具体的には、プラズマ媒質Ｍを保持するプラズマ媒質保持部４２Ａを金属などの導電性素材により形成し、プラズマ媒質保持部４２Ａに電位を与える。たとえば、比較的低い電位に接続された構成によれば、プラズマ媒質Ｍの電位を積極的に安定化させることができる。また、プラズマ媒質Ｍのイオン化が促進される。このイオン化したプラズマ媒質Ｍは中性ガスよりも放電のトリガとなりやすい。一例として、プラズマ媒質Ｍをリチウムとして、当該プラズマ媒質Ｍに正の電位を印加すると、レーザアブレーションにより一部のリチウムはリチウムイオン（正イオン）として浮遊する。放電空間に到達した正イオンは、中性ガスよりも放電トリガとなり易い。
【００６４】
なお、また、プラズマ媒質供給部４１Ａは、電流経路Ｋから電気的に切り離されていれば、電気的に浮いた状態であってもよい。
【００６５】
このプラズマ光源１Ａは、動作時において中心電極１１Ａと外部電極１２との間に媒質蒸気Ｖが供給される。この媒質蒸気Ｖは、中心電極１１Ａと外部電極１２との間に放電を誘発する。中心電極１１Ａと外部電極１２との間に面状放電６が生じると、中心電極１１Ａと媒質蒸気Ｖと外部電極１２とを介する電流経路Ｋが形成される。ここで、プラズマ媒質供給部４１Ａは、当該電流経路Ｋから電気的に絶縁されているので、電流経路Ｋを流れる電流は、プラズマ媒質供給部４１Ａを経由することがない。導体に電流が流れるとジュール熱が生じるが、プラズマ媒質供給部４１Ａには電流が流れないので、ジュール熱が発生することもない。従って、プラズマ媒質Ｍの温度上昇が抑制されてプラズマ媒質Ｍの状態が安定化するので、プラズマ媒質Ｍのアブレーションを安定的に生じさせることが可能となる。これにより、中心電極１１Ａと外部電極１２との間にプラズマ媒質Ｍの蒸気を安定的に供給することができる。
【００６６】
プラズマ媒質供給部４１Ａが中心電極１１Ａ及び外部電極１２上に配置されていないので、プラズマを発生させるための充放電と切り離すことが可能になる。従って、高電圧及び高電流が印加される中心電極１１Ａと外部電極１２との間に、連続的かつ安定的にプラズマ媒質を供給することができる。
【００６７】
中心電極１１Ａ及び外部電極１２はプラズマからの入熱によって温度が高くなる場合がある。しかし、本実施形態のプラズマ光源１Ａでは、プラズマ媒質供給部４１Ａが中心電極１１Ａ及び外部電極１２上に配置されていないので、中心電極１１Ａ及び外部電極１２の温度の影響を抑制し、プラズマ媒質Ｍを一定の状態に保つことが容易に行える。このため、プラズマ媒質Ｍが過剰に加熱されて意図しない蒸発が発生することを抑制できる。基本的にＥＵＶ光は真空中で扱う必要がある。プラズマ光源１Ａによれば、意図しない蒸発が抑制されるので、チャンバ２の内部を所定の圧力に容易に保つことが可能になるので、放電空間の圧力環境を維持することができる。
【００６８】
要するに、プラズマ光源１Ａでは、プラズマ媒質Ｍが電流経路Ｋから電気的に切り離されるため，高電圧・高電流の環境から解放される。従ってプラズマ媒質Ｍが放電等によって流動したり飛散したりするような状況が回避される。そして、プラズマ光源１Ａによれば、連続的でより安定的な供給が容易となる。またプラズマ光源１Ａでは、プラズマ媒質Ｍが高温になる中心電極１１Ａ及び外部電極１２からも物理的に切り離される。従って、プラズマ媒質Ｍの温度上昇も抑制されるので、プラズマ媒質Ｍを中心電極１１Ａ及び外部電極１２とは別に温度制御することも可能となる。このため、プラズマ媒質Ｍの蒸気圧を一定に保つことが容易となる。
【００６９】
以上のように、プラズマ光源１Ａでは、プラズマ媒質Ｍが電気的な影響から解放され、プラズマ媒質Ｍの供給方法や温度制御が容易になり、放電空間への媒質供給が制御しやすくなり、プラズマ媒質Ｍを電気的に安定にでき、プラズマ媒質Ｍのイオン化を促進できる。ひいては、プラズマ光源１Ａとしての出力の安定性や発光強度を向上させることができる。また、中心電極１１Ａ及び外部電極１２は、プラズマ媒質Ｍの温度の制約に縛られることなく、冷却機能のスペックを緩和できる。
【００７０】
また、プラズマ光源１Ａでは、プラズマ媒質Ｍの蒸気を発生させる位置と、プラズマ７を生じさせる位置とが異なっている。この構成によれば、プラズマ７から発生されるＥＵＶ光がプラズマ媒質Ｍの蒸気に妨げられることがない。従って、ＥＵＶ光を効率よく出射させることができる。
【００７１】
＜変形例２＞
図１０に示されるように、プラズマ光源１Ｂは、リミッタ５０（供給制御部）をさらに備えていてもよい。リミッタ５０は、媒質蒸気Ｖが拡散する方向や媒質蒸気Ｖの供給量を制御する。リミッタ５０は、プラズマ媒質供給部４１Ａと同軸状電極１０Ａとの間に配置される。リミッタ５０は、板状の本体５１（遮蔽部）と、本体５１に設けられた光透過部５２と、貫通孔５３と、を有する。光透過部５２は、貫通孔であってもよいし、ガラス等のレーザ光に対して透明な部材であってもよい。レーザ光Ｌは、光透過部５２を介してプラズマ媒質Ｍに照射される。レーザ光Ｌが照射されたプラズマ媒質Ｍはアブレーションを生じて媒質蒸気Ｖが発生される。媒質蒸気Ｖは、プラズマ媒質Ｍの周囲に放射状に拡散する。そして、一部の媒質蒸気Ｖは、リミッタ５０の本体５１に遮られ、同軸状電極１０Ａに到達しない。別の媒質蒸気Ｖは、貫通孔５３を通過して同軸状電極１０Ａに到達する。すなわち、媒質蒸気Ｖの拡散に方向性をもたせることが可能になるので、放電空間の所望位置に媒質蒸気Ｖを供給できる。従って、軸線Ａの方向へのプラズマの拡散を抑制することができ、放電開始位置を所望の範囲に限定することができる。外部電極１２の軸線Ａの方向における放電位置が揃うと、プラズマの収束が向上して高温且つ高密度のプラズマを形成することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１，１Ａ，１Ｂ  プラズマ光源
２  チャンバ
３  排気管
６  面状放電
７  プラズマ
９  プラズマ光
１０，１０Ａ  同軸状電極
１１，１１Ａ  中心電極
１１ａ  端面
１１ｂ  側面
１２  外部電極
１３  絶縁体
２０  電圧印加装置
２１  第１高圧電源
２２  第２高圧電源
２６  エネルギ蓄積回路
２６ａ  コンデンサ
２８  放電電流阻止回路
２８ａ  インダクタ
３０  媒質蒸気形成部
３１  レーザ装置
３２  光路制御部
３３  エネルギ制御部
３４  ビームスプリッタ
３７  焦点制御部
３７ａ  レンズ
３７ｂ  レンズ駆動部
３９  光強度制御部
３５  ミラー
４１，４１Ａ  プラズマ媒質供給部
４２，４２Ａ  プラズマ媒質保持部
４２ａ  開口部
４３  プラズマ媒質貯留部
４４  圧力供給部
４５  熱媒体供給部
４５ａ  外部タンク
４５ｂ  熱交換部
５０  リミッタ
５１  本体
５２  光透過部
５３  貫通孔
Ａ  軸線
Ｂ  軸線
Ｂ２  仮想線
ＢＳ  領域
Ｌ  レーザ光
Ｐ  中央面
Ｋ  電流経路
Ｖ  媒質蒸気
【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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【図９】
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【図１０】
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