特許 6015149 プラズマ光源

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6015149

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年10月26日

(54)【発明の名称】プラズマ光源

(51)【国際特許分類】

   H05G 2/00 20060101AFI20161013BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20161013BHJP

【ＦＩ】

   H05G2/00 K

   H01L21/30 531S

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-130714(P2012-130714)

(22)【出願日】2012年6月8日

(65)【公開番号】特開2013-254693(P2013-254693A)

(43)【公開日】2013年12月19日

【審査請求日】2015年4月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100100712

【弁理士】

【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】桑原 一

【審査官】 亀澤 智博

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１０／０７１０３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１０／０９８４８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−３４６９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２８４７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４７２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０７１１５８８７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１１−２２２３８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｇ ２／００

Ｈ０１Ｌ ２１／３０ ，２１／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに対向配置され、その間に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、各前記同軸状電極に対して同極性の放電電圧を印加する電圧印加装置とを備え、
各前記同軸状電極は、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極と、前記中心電極の外周を囲むように設けられた外部電極と、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することを特徴とするプラズマ光源。

【請求項2】

各前記同軸状電極の前記外部電極は前記中心電極の周方向に配置された複数の棒状電極からな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】

各前記同軸状電極の前記外部電極は単一の円筒電極からな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4】

各前記同軸状電極の前記中心電極の表面にレーザー光を照射することで、前記プラズマの媒体を放出させると共に前記プラズマの初期放電を発生させるレーザー装置を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のプラズマ光源。

【請求項5】

各前記同軸状電極の前記絶縁体の表面にレーザー光を照射し、前記プラズマの媒体を放出させると共に前記プラズマの初期放電を発生させるレーザー装置を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のプラズマ光源。

【請求項6】

前記電圧印加装置は、各前記同軸状電極の前記中心電極及び前記外部電極の間に前記放電電圧を同時に印加するトリガスイッチを有することを特徴とする請求項１乃至３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】

プロセスルールを決定する一要因であるフォトリソグラフィは、半導体回路の微細化を進める上で極めて重要な技術である。現在、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）と液浸技術を組み合わせることで４５ｎｍ程度のプロセスルールが得られているが、更なる微細化に対応するためには更に波長の短い光が必要である。このような状況の中、上記レーザー光よりも短い光を生成する次世代のフォトリソグラフィ用光源として、極端紫外（ＥＵＶ）光源（軟Ｘ線源とも称される）が最も有力視されている。

【0003】

極端紫外光源による光の生成方式として、高エネルギー密度プラズマを利用したものがある。この方式では、プラズマ光源において高温プラズマを生成し、その輻射光として放射される極端紫外光を露光に用いる。高温プラズマは主に、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：Ｌａｓｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式、又はパルス放電を用いる放電プラズマ（ＤＰＰ：Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式によって生成される。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。

【0004】

特許文献１は、上述の極端紫外光源として、ＤＰＰ方式によるプラズマ光源を開示している。同文献のプラズマ光源は、対称面に対して対向配置された一対の同軸状電極を備え、各同軸状電極の中心電極には、互いに極性を反転させた高電圧が印加される。この状態で、各同軸状電極内に環状の面状放電を発生させると、各面状放電は自己磁場によって同軸状電極の先端にむけて進行する。その結果、面状放電は一対の同軸状電極の間に到達し、極端紫外光を放射する高温・高密度のプラズマが発生する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−１４７２３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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、上述のプラズマ光源においては毎回の放電を確実に行い、パルス状のプラズマを連続的に発生させることが肝要である。また、極端紫外光を得るにはプラズマの高温化が必須であるが、ＤＰＰ方式によるプラズマ光源ではプラズマの高温化による電極の劣化や損傷、それに伴う不要物の発生が避けられない。従って、供給エネルギーのうち、不要な光の発生に費やされるエネルギーを抑制し、効率良く所望の波長の極端紫外光を発生させる必要がある。

【0007】

上記の事情を鑑み、本発明は、極端紫外光を長時間安定に得ることが可能なプラズマ光源の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様はプラズマ光源であって、互いに対向配置され、その間に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、各前記同軸状電極に対して同極性の放電電圧を印加する電圧印加装置とを備え、各前記同軸状電極は、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極と、前記中心電極の外周を囲むように設けられた外部電極と、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することを要旨とする。

【0009】

各前記同軸状電極の前記外部電極は前記中心電極の周方向に配置された複数の棒状電極からなってもよい。

【0010】

各前記同軸状電極の前記外部電極は単一の円筒電極からなってもよい。

【0011】

前記プラズマ光源は、各前記同軸状電極の前記中心電極の表面にレーザー光を照射することで、前記プラズマの媒体を放出させると共に前記プラズマの初期放電を発生させるレーザー装置を更に備えてもよい。

【0012】

前記プラズマ光源は、各前記同軸状電極の前記絶縁体の表面にレーザー光を照射し、前記プラズマの媒体を放出させると共に前記プラズマの初期放電を発生させるレーザー装置を更に備えてもよい。

【0013】

前記電圧印加装置は、各前記同軸状電極の前記中心電極及び前記外部電極の間に前記放電電圧を同時に印加するトリガスイッチを有してもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、極端紫外光を長時間安定に得ることが可能なプラズマ光源を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態に係るプラズマ光源の概略構成図である。

【図2】図１に示す同軸状電極の要部を示す図である。

【図3】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す図である。

【図4】（Ａ）乃至（Ｆ）は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ光源の作動を時系列に示した図である。

【図5】本発明の一実施形態に係るプラズマ光源におけるプラズマの閉じ込め状態を示す図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係るプラズマ光源のプラズマ光源の概略構成図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係るプラズマ光源における面状放電の初期状態を示す図である。

【図8】本発明の各実施形態に係る同軸状電極の第１の変形例を示す概略構成図である。

【図9】本発明の各実施形態に係る同軸状電極の第２の変形例を示す概略構成図であり、（Ａ）は中心電極の軸線Ｚ−Ｚを含む断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。

【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、重複した説明を省略する。

【0017】

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態のプラズマ光源における同軸状電極について説明する。図１は、本実施形態のプラズマ光源を示す概略構成図である。この図に示すように、本実施形態のプラズマ光源は、一対の同軸状電極１０、１０、チャンバー２０及び電圧印加装置３０を備える。

【0018】

一対の同軸状電極１０は、対称面１に対して対称な位置関係でチャンバー２０内に設置されている。換言すれば、各同軸状電極１０は対称面１を中心として、一定の間隔を隔てて互いに対向するよう配置される。チャンバー２０は、排気管２２を介して真空ポンプ（図示せず）に接続されており、所定の真空度に維持されている。なお、チャンバー２０は接地されている。

【0019】

各同軸状電極１０は、中心電極１２と、複数の外部電極１４と、絶縁体１６とを備える。中心電極１２と外部電極１４の間には極端紫外光を放射するプラズマ媒体が導入される。プラズマ媒体は、必要とされる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、Ｘｅ、Ｓｎ等の少なくとも１つを含むガスであり、６．７ｎｍの紫外光が必要な場合はその紫外光を発するＧｄ、Ｔｂ、Ｂｉ等の少なくとも１つを含むガスである。

【0020】

図１〜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る。中心電極１２は、高温プラズマに対して損傷され難い金属を用いて形成される。このような金属は、例えばタングステンやモリブデン等の高融点金属が挙げられる。

【0021】

本実施形態において、対称面１に対向する中心電極１２の端面は半球状の曲面になっている。ただし、この形状は必須ではなく、端面に図１に示すような凹部を設けてもよく、或いは単なる平面でもよい。

【0022】

図２に示すように、中心電極１２の側面には、プラズマ媒体領域としての金属層（薄膜）２７が形成されている。この金属層２７には、後述するレーザー装置６０のレーザー光６４から分岐したレーザー光６４ａ（６４ｂ）が照射される（図１参照）。金属層２７は、ＬｉやＧｄ等の極端紫外光を発する金属を含み、図１に示すようにレーザー光６４ａ（６４ｂ）が照射される箇所のみに形成される。或いは、中心軸Ｚの周方向に亘って全体的に形成してもよい。図２に示す例では、中心軸Ｚを挟む２箇所に金属層２７が形成されている。

【0023】

図３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、中心電極１２と一定の間隔を隔てながら、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。

【0024】

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点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、図３に示す円である。断面は、この円形に限られず、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、点Ｇが中心電極１２の周りで角度θ毎に配置される。

【0025】

各外部電極１４は中心電極１２の周方向に沿って等間隔に配列することが望ましい。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することが望ましい。しかしながら、本発明はこのような配列は厳密なものではない。また、外部電極１４の本数も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。

【0026】

なお、外部電極１４は、中心電極１２と同じく、高温プラズマによる損傷に耐え得るタングステンやモリブデン等の高融点金属等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。

【0027】

このように、中心電極１２の周りに複数の外部電極１４を配置することで、図４（Ａ）に示す面状放電２に至る初期放電（例えば沿面放電）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、各点Ｇを放電経路に含む初期放電を優先的に発生させることで、当該初期放電を中心電極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２の形成が容易になる。なお、面状放電とは、２次元的に広がる面状の放電電流であり、電流シート又はプラズマシートとも呼ばれる。

【0028】

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が貫通する貫通孔を有する。

【0029】

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１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。

【0030】

具体的には、第１実施形態の電圧印加装置３０は、２台の高圧電源（ＨＶ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）３２、３４を備える。高圧電源（以下、単に電源と称する）３２の出力側は、一方（例えば図１の左側）の同軸状電極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を印加する。高圧電源（以下、単に電源と称する）３４の出力側は、他方（例えば図１の右側）の同軸状電極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を印加する。従って、例えば、何れの外部電極１４も接地されている場合は、これらに対応する中心電極１２の電位は正になる。

【0031】

なお、各中心電極１２を経由した電流（即ち、全ての放電電流）をオシロスコープ（Ｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅ）で観察するため、高圧電源３２、３４の各コモン側（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を設けてもよい。

【0032】

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２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６４を各中心電極１２の金属層２７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。各高圧電源３２、３４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。

【0033】

そこで、本実施形態のプラズマ光源は、電圧印加装置３０からの放電電圧を放電エネルギーとして外部電極１４毎に蓄積するエネルギー蓄積回路５０を備えている。エネルギー蓄積回路５０は、例えば図１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、高圧電源３２、３４の各出力側及び各コモン側に接続される。

【0034】

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２を得ることができる。

【0035】

さらに、本実施形態のプラズマ光源は、電圧印加装置３０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５２を備えてもよい。放電電流阻止回路５２は、例えば図１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、３４の各コモン側）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５０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できるため、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。

【0036】

上述したように、本実施形態のプラズマ光源は、各同軸状電極１０の中心電極１２の表面にレーザー光を照射することで、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（即ち、面状放電２）を発生させるレーザー装置６０を備える。レーザー装置６０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６４として出力する。

【0037】

レーザー光６４は、ビームスプリッタ（ハーフミラー）６６ａやミラー６６ｂ等の光学素子により、少なくとも２本のレーザー光６４ａ、６４ｂに分岐し、各中心電極１２の金属層（プラズマ媒体領域）２７に照射される。レーザー光６４ａ、６４ｂが照射された金属層２７の表面では、アブレーションによって金属層２７の一部がプラズマ媒体である中性ガス又はイオンとなって放出される。

【0038】

一方、レーザー光６４ａ、６４ｂの照射時には、各同軸状電極１０の中心電極１２と外部電極１４に電圧印加装置３０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１２と各外部電極１４間の放電が誘発される。さらに、この放電によって面状放電２（図４（Ｂ）参照）が形成される。

【0039】

なお、上記放電の発生箇所は、レーザー光６４ａ（６４ｂ）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６４ａ（６４ｂ）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（図１参照）。

【0040】

これは、誘発された放電の領域が、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６４ａ、６４ｂ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。

【0041】

図４は、図１に示すプラズマ光源の作動説明図である。この図において、（Ａ）はレーザー光６４ａ、６４ｂの照射時、（Ｂ）は面状放電２の発生時、（Ｃ）は面状放電２の移動中、（Ｄ）はプラズマ３の発生時、（Ｅ）はプラズマ３の初期閉じ込め時、（Ｆ）は高温・高密度化されたプラズマ３、の各状態を示している。

【0042】

以下、これらの図を参照して、本実施形態のプラズマ光源の動作を説明する。
上述の通り、本実施形態のプラズマ光源では、チャンバー（図示せず）内に対称面１を中心に一対の同軸状電極１０が対向配置される。チャンバー内は、プラズマ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。図４では電極の相対的な極性を（＋）、（−）で示している。

【0043】

図４（Ａ）に示すように、放電電圧が印加された状態で、各中心電極１２の金属層２７にレーザー光６４ａ又はレーザー光６４ｂが同時に照射される。その直後、各同軸状電極１０の中心電極１２及び外部電極１４の間で放電が発生する。上述したように、複数の外部電極１４を設け、それぞれに対して中心電極１２との間で放電が生じる。従って、図４（Ｂ）に示すように、中心電極１２の全周に亘って放電が分布する面状放電２が得られる。面状放電２の形成により、各同軸状電極１０において、金属層２７からＬｉを含むガス又はイオンが放出される。

【0044】

図４（Ｃ）に示すように、面状放電２は、自己磁場によって電極から排出される方向（同図の対称面１に向かう方向）に移動する。このときの面状放電２の形状は、軸線Ｚ−Ｚから見て略環状である。

【0045】

その後、図４（Ｄ）に示すように、面状放電２は同軸状電極１０の先端に達する。同軸状電極１０の先端に達した後も、自己磁場による対称面１に向かう方向の力は維持される。また、面状放電２が中心電極１２に達したことで、その放電電流の出発点であった中心電極１２の円周側面１２ｂが途切れ、放電電流の出発点は強制的に先端部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２の間に挟まれていた先端部１２ａ周辺のＬｉを含むプラズマ媒体６（図４（Ｃ）参照）は高密度、高温になる。

【0046】

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、軸線Ｚ−Ｚ（中心軸Ｚ）沿う両方向からの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。

【0047】

図４（Ｅ）に示すように、プラズマ３が形成された後も、各面状放電２は互いが接する又は交差するまで移動し、プラズマ３を全体的に包囲すると共に、プラズマ３を各中心電極１２の中間付近に保持する。

【0048】

上述の通り、面状放電２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２の電流が集中する。従って、先端部１２ａ周辺には、プラズマ３に対して軸線Ｚ−Ｚに向かうピンチ効果が働き、プラズマ３は高密度化及び高温化が進行し、Ｌｉを含むイオンの電離が進行する。従って、図４（Ｆ）に示すように、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、プラズマ３の発光エネルギーに相当するエネルギーを電圧印加装置３０から供給し続ければ、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。

【0049】

図５に示すように、本実施形態のプラズマ光源では、プラズマ３の発生時における各同軸状電極１０周囲の電場及び磁場は、対称面１に対して対称に分布する。従って、プラズマ３も対称面１に対して対称に分布し、各同軸状電極１０の一方への偏りが抑制される。また、各同軸状電極１０の中心電極１２は、対応する外部電極１４よりも常に高電位に設定されている。つまり、電子の供給源は常に中心電極１２の周囲にある複数の外部電極１４全てが担う。そのため、面状放電２及びプラズマ３の発生中は、これらに流れる電子の放出面積を十分に且つ定常的に確保することができ、面状放電２の安定的な維持、先端部１２ａへの円滑な移行、先端部１２ａでの十分な収束が可能になる。さらに、先端部１２ａ、１２ａ間のプラズマ３の収束も容易になる。つまり、極端紫外光への投入エネルギーの変換効率が高まるので、プラズマ３を効率良く高温・高密度化することができ、極端紫外光を長時間（例えばμｓｅｃオーダーで）安定に得ることができる。

【0050】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２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。第１実施形態のプラズマ光源では面状放電２の生成にレーザー装置６０を用いていたが、第２実施形態のプラズマ光源では、面状放電２の生成に高電圧パルスによる沿面放電を用いる。なお、図中にある第１実施形態と同一の部材については、同一の符号を付して上記の記述を援用し、ここでの説明を省略する。

【0051】

第２実施形態のプラズマ光源の構成は、第１実施形態のプラズマ光源と同様である。即ち、第２実施形態のプラズマ光源も図６に示すように、一対の同軸状電極１０、１０、チャンバー２０及び電圧印加装置３０を備える。ただし、同軸状電極１０及び電圧印加装置３０については、沿面放電を採用したために若干の変更が成されている。

【0052】

第２実施形態の同軸状電極１０、１０では、プラズマ媒体領域としての金属層（薄膜）２７が、
絶縁体１６の表面のうち、中心電極１２と外部電極１４の間の部分に形成されている。中心電極１２と外部電極１４との間で絶縁体１６に沿った面状放電２が発生すると、金属層２７の表面からは、その一部がプラズマ媒体である中性ガス又はイオンとなって放出される。

【0053】

第２実施形態の電圧印加装置３０は、２台の高圧電源（ＨＶ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）３２、３４に加えて、トリガスイッチ３６を備える。

【0054】

トリガスイッチ３６は、ギャップスイッチ３８と、高圧パルス発生器（ＨＶ Ｐｕｌｓｅｒ）４０と、遅延パルス生成器（Ｄｅｌａｙ Ｐｕｌｓｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）４２とを備え、高圧電源３２、３４からの高電圧（放電電圧）を、それぞれの同軸状電極１０に同時に印加する。

【0055】

ギャップスイッチ３８は、電位差の大きい２つの端子間に微小放電を発生させることで、当該端子間の放電を誘発して短期間の電気的接続を得るものである。即ち、ギャップスイッチ３８は高圧電源３２の出力側（又は高圧電源３４の出力側）と、一方（又は他方）の同軸状電極１０の中心電極１２との間の短時間の電気的接続を図る。

【0056】

高圧パルス発生器４０は、この微小放電を発生させるための高電圧パルスをギャップスイッチ３８に印加する。従って、ギャップスイッチ３８に高圧電源３２、３４からの高電圧が各同軸状電極１０に印加された状態で、高圧パルス発生器４０の高電圧パルスが印加された場合、高圧電源３２と一方の中心電極１２との間、及び、高圧電源３４と他方の中心電極１２との間がそれぞれ電気的に接続される。

【0057】

遅延パルス生成器４２は、各高圧パルス発生器４０から高電圧パルスを出力するタイミングを適宜調整するものである。各高電圧パルスから同時の出力タイミングが得られる場合は、この遅延パルス生成器４２を省略してもよい。

【0058】

第２実施形態に係るプラズマ光源の作動は、面状放電２の発生（点火）方法が異なるだけで、その他は第１実施形態に係るプラズマ光源の作動と変わらない。つまり、チャンバー２０内が、プラズマの発生に適した温度及び圧力に保持され、且つ、高圧電源３２、３４からの高電圧が、これらに対応するギャップスイッチ３８に印加された状態で、ギャップスイッチ３８に高圧パルス発生器４０の高電圧パルスが印加される。これにより、ギャップスイッチ３８が導通状態になり、高圧電源３２、３４の放電電圧がそれぞれの同軸状電極１０に印加される。図７に示すように、この電圧印加によって、複数の外部電極１４のそれぞれと中心電極１２の間で面状放電２が発生し、各外部電極１４と中心電極１２との間で放電が発生し、その結果、中心電極１２の全周に亘って放電が分布する面状放電２が得られる。

【0059】

このような面状放電２により、各同軸状電極１０、１０において、絶縁体１６表面に形成された金属層２７の一部が蒸発し、Ｌｉを含むイオンやガスが放出される。その後は、第１実施形態と同じく、図４（Ｂ）の状態から図４（Ｆ）の状態に至り、極端紫外光を含むプラズマ光８が高温・高密度のプラズマ３から得られる。つまり、第２実施形態のプラズマ光源でも、第１実施形態のプラズマ光源と同一の効果が得られる。

【0060】

（変形例）
上記各本実施形態の変形例について説明する。
図２に示すように、各中心電極１２の先端部１２ａに、金属層（薄膜）２７と同材料の金属層２７ａを設けてもよい。先端部１２ａは、面状放電２の電流が集中する場所であり、面状放電２及びプラズマ３の発生中は極端に高温になる。従って、先端部１２ａにプラズマ媒体領域としての金属層２７ａを設けることで、プラズマ３へのプラズマ媒体の供給量を増加させることができ、所望の極端紫外光の強度を増大させることが可能になる。

【0061】

また、第１実施形態において、図８に示すように、プラズマ媒体領域としての金属層（薄膜）２７を、中心電極１２と外部電極１４との間の絶縁体１６の表面上に形成してもよい。或いはこの表面をＬｉ等のプラズマ媒体となる物質を含有した材料で形成してもよい。この同軸状電極の構造は、第２実施形態の同軸状電極と同一である。何れの場合においても、レーザー光６４ａ（６４ｂ）の照射位置はこの表面上になる。照射位置は中心電極１２に対して回転対称な少なくとも２箇所にすることが望ましい。この場合には、レーザー光６４ａ（６４ｂ）の照射によって絶縁体１６の表面上に沿面放電が発生し、その後は上述と同様の面状放電２が得られる。

【0062】

また、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、各同軸状電極１０は、複数の外部電極１４の代わりに中心電極１２の中心軸Ｚを中心とする円筒電極１５を備えてもよい。円筒電極１５の側面１５ａにはレーザー光６４ａ（６４ｂ）通過用の貫通孔（図示せず）が適宜形成されている。この場合、複数の外部電極１４を設けた形態に比べて初期放電の発生箇所の制御は困難になるが、エネルギー蓄積回路５０、放電電流阻止回路５２は各同軸状電極１０につき一台で済むため、電圧印加装置３０の構成が簡便になる。

【0063】

なお、本発明は上述した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】

【0064】

１…対称面、２…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、１７…金属層（薄膜）、２０…チャンバー、３０…電圧印加装置、３２、３４…高圧電源、３６…トリガスイッチ、３８…ギャップスイッチ、４０…高圧パルス発生器、４２…遅延パルス生成器、５０…エネルギー蓄積回路、５２…放電電流阻止回路、６０…レーザー装置、６２…レーザー光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】