特許 6111145 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】6111145

(24)【登録日】2017年3月17日

(45)【発行日】2017年4月5日

(54)【発明の名称】プラズマ光源

(51)【国際特許分類】

   H05G 2/00 20060101AFI20170327BHJP

   H01S 3/00 20060101ALI20170327BHJP

【ＦＩ】

   H05G2/00 K

   H01S3/00 A

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-116727(P2013-116727)

(22)【出願日】2013年6月3日

(65)【公開番号】特開2014-235886(P2014-235886A)

(43)【公開日】2014年12月15日

【審査請求日】2016年1月15日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２４年度、独立行政法人科学技術振興機構、研究成果展開事業 研究成果最適展開支援プログラム（Ａ−ＳＴＥＰ）、本格研究開発ステージ シーズ育成タイプ、「新しい微小プラズマ閉じ込め加熱技術を用いた高変換効率ＥＵＶ光源の実証」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(73)【特許権者】

【識別番号】304021417

【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学

(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】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(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】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】桑原 一

(72)【発明者】

【氏名】堀岡 一彦

(72)【発明者】

【氏名】増田 政史

【審査官】 遠藤 直恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０８９６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２０２０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５４４１６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｇ １／００ −２／００

Ｈ０１Ｌ ２１／３０

Ｇ０３Ｆ ７／２０−７／２４， ９／００−９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、前記中心電極及び前記外部電極の間を絶縁する絶縁体とを有し、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設けられ、前記プラズマのプラズマ媒体を保持する媒体保持部と、
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、
前記媒体保持部においてアブレーションを行うと共に前記放電電圧によるプラズマシートを発生させるためのレーザー光を照射するレーザー装置と、
光学素子によって、前記媒体保持部上の前記レーザー光の標的位置を自律的にシフトさせる位置調整装置と
を備えることを特徴とするプラズマ光源。

【請求項2】

前記位置調整装置は、前記中心電極の中心軸の周方向および前記中心電極の前記中心軸に沿った方向のうちの少なくとも一方の方向に前記標的位置をシフトさせる装置であ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】

前記レーザー装置は、各前記同軸状電極の前記中心電極の中心軸に対して対称な位置に前記レーザー光を照射することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ光源。

【請求項4】

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、前記中心電極及び前記外部電極の間を絶縁する絶縁体とを有し、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を用いた極端紫外光の発生方法において、
各前記同軸状電極に対して放電電圧を印加し、
前記中心電極の側面に設けられ、前記プラズマのプラズマ媒体を含む媒体保持部にレーザー光を照射して前記プラズマ媒体のアブレーションを行うと共に前記放電電圧によるプラズマシートを発生させ、
光学素子によって前記レーザー光の前記媒体保持部上の標的位置を自律的にシフトさせる極端紫外光発生方法。

【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。この方式では、プラズマ光源において高温プラズマが生成され、その輻射光として極端紫外光が放射される。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。特許文献１は、ＬＰＰ方式による極端紫外光源を示している。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。この放電電極は、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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−２８７４７９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い、パルス状のプラズマを連続的に生成す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。

【0006】

ところで、極端紫外光を放出するプラズマを生成する場合、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。Ｌｉは約１３．５ｎｍの波長の極端紫外光を放出する。低融点金属をプラズマに供給するためには、当該低融点金属の中性ガス又はイオンを生成する必要がある。この方法の１つとして、レーザー光を用いたアブレーション（以下、レーザーアブレーションと称する）がある。レーザーアブレーションでは、プラズマ媒体を含む材料で形成した照射領域にレーザー光が照射される。レーザー光のエネルギーは非常に大きいため、プラズマ媒体は蒸発し、中性ガス又はイオンとなって空間に放出される。

【0007】

レーザーアブレーションの照射領域では、低融点金属が液体の状態で保持される。具体的には、照射領域にプラズマ媒体保持部（以下、単に媒体保持部と称する）としての凹凸面又は多孔質面を設け、液状の低融点金属の表面張力を利用して、当該低融点金属を保持する。一方、照射領域に付与されるエネルギーは非常に大きい。そのため、アブレーションの直後の照射領域では、低融点金属の量が一時的に減少し、その後の低融点金属の流動により、元の状態（量）に回復する。しかしながら、レーザー照射は１ｋＨｚ程度の早い周期で繰り返されるため、充填が完了する前に、レーザー光が再び照射される可能性がある。この場合、高エネルギーのレーザー光が媒体保持部にも照射され、照射された媒体保持部はレーザー光のエネルギーによる損傷を被る。媒体保持部が損傷した場合、その後の低融点金属の保持が不十分になり、プラズマへのプラズマ媒体の供給が不足する可能性がある。プラズマ媒体の供給が不足すると、所望の高温プラズマが得られなくなり、得られる極端紫外光の強度が低下する。

【0008】

上記の事情を鑑み、本発明は、媒体保持部の熱的損傷を防止することで適切な量のプラズマ媒体を供給し、所望の極端紫外光を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】

【0009】

本発明の第１の態様はプラズマ光源であって、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、前記中心電極及び前記外部電極の間を絶縁する絶縁体とを有し、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設けられ、前記プラズマのプラズマ媒体を保持する媒体保持部と、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、前記媒体保持部においてアブレーションを行うと共に前記放電電圧によるプラズマシートを発生させるためのレーザー光を照射するレーザー装置と、光学素子によって、前記媒体保持部上の前記レーザー光の標的位置を自律的にシフトさせる位置調整装置とを備えることを要旨とする。

【0010】

前記位置調整装置は、前記中心電極の中心軸の周方向および前記中心電極の前記中心軸に沿った方向のうちの少なくとも一方の方向に前記標的位置をシフトさせる装置であってもよい。

【0012】

前記レーザー装置は、各前記同軸状電極の前記中心電極の中心軸に対して対称な位置に前記レーザー光を照射してもよい。

【0014】

本発明の第２の態様は、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、前記中心電極及び前記外部電極の間を絶縁する絶縁体とを有し、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を用いた極端紫外光の発生方法である。この方法は、各前記同軸状電極に対して放電電圧を印加し、前記中心電極の側面に設けられ、前記プラズマのプラズマ媒体を含む媒体保持部にレーザー光を照射して前記プラズマ媒体のアブレーションを行うと共に前記放電電圧によるプラズマシートを発生させ、光学素子によって前記レーザー光の前記媒体保持部上の標的位置を自律的にシフトさせることを要旨とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、媒体保持部の熱的損傷を防止することで適切な量のプラズマ媒体を供給し、所望の極端紫外光を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】

【0016】

【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（断面図）である。

【図2】本発明の第１および第２実施形態に係るプラズマ光源用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実施形態における標的位置と照射位置のシフト操作を示す図であり、（ａ）は中心電極の中心軸に沿ってレーザー光を移動させたときの図、（ｂ）は中心電極の中心軸の周方向にレーザー光を移動させたときの図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係るプラズマ光源の概略構成図（一部断面図）である。

【図6】本発明の第２実施形態における標的位置と照射位置のシフト操作を示す図であり、（ａ）は中心電極をその中心軸に沿って並進操作したときの図、（ｂ）は中心電極をその中心軸の周りで回転させたときの図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態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。

【0018】

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るプラズマ光源の概略構成図（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、位置調整装置としてのミラー４６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。

【0019】

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を挟んで対称な位置関係で設置される。即ち、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設置される。一対の同軸状電極１０、１０は、極端紫外光を放射するプラズマ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。

【0020】

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、後述の媒体保持部１８から極端紫外光を放射するプラズマ媒体６が導入される。本実施形態のプラズマ媒体６は、液体の状態で中心電極１２の側面に露出可能な低融点金属（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等を含み、６．７ｎｍの紫外光が必要な場合はＢｉ等を含む。

【0021】

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る。中心電極１２は、対称面１に面する先端部１２ａと、先端部１２ａの後方（即ち、中心軸Ｚに添って対称面１から離れる方向）に設けられる媒体保持部１８と、媒体保持部１８の後方に設けられる基部１２ｂとから一体的に構成され、リザーバ２０から対称面１に向けて突出している。基部１２ｂの内部にはプラズマ媒体６の流路１２ｃが形成されている。流路１２ｃは、リザーバ２０内の空間２０ａに連通し、媒体保持部１８に接続している。

【0022】

先端部１２ａ及び基部１２ｂ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。対称面１に対向する先端部１２ａ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、端面に凹部（図示せず）を設けてもよく、或いは単なる平面でもよい。また、基部１２ｂは、先端部１２ａほど高温に晒されないので、その材料は上述の高融点金属に限られず、熱伝導率の高い銅などでもよい。

【0023】

媒体保持部１８は、プラズマ３のプラズマ媒体６を中心電極１２の側面に保持及び露出させるプラズマ媒体領域である。即ち、媒体保持部１８は、リザーバ２０から流路１２ｃを介して供給されるプラズマ媒体６を液体の状態で保持すると共に、このプラズマ媒体６を中心電極１２の側面に露出させる。このような機能を持たせるため、媒体保持部１８は穴径１０〜１００μｍ程度の多孔質部材で形成される。なお、この多孔質部材は高融点金属で形成されており、中心電極１２と同一の材料で構成してもよい。媒体保持部１８の表面には、レーザー装置４０のレーザー光４２が照射され、媒体保持部１８に保持されたプラズマ媒体６はアブレーションされる（図１参照）。なお、媒体保持部１８は、中心軸Ｚの周方向に亘って全体的に形成してもよく、レーザー光４２の照射位置のみに形成してもよい。

【0024】

媒体保持部１８の表面は、レーザー光４２によるアブレーションのために、短い周期（例えば１ｍｓ程度）で断続的に加熱される。また、このアブレーションを起点として、環状の面状放電２が発生し、その後、極端紫外光を放出する最終的なプラズマ３が対称面１上に生成される（図１参照）。従って、先端部１２ａ及び媒体保持部１８は常に高温に晒される。特に、先端部１２ａは高温のプラズマ３に近接しているので加熱が著しい。その結果、媒体保持部１８は、先端部１２ａからの膨大な熱を受けて温度が上昇する。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る。

【0025】

リザーバ２０は、その内部にプラズマ媒体６を貯留するための空間２０ａを有する。空間２０ａは、中心電極１２の流路１２ｃと連通している。リザーバ２０にはヒータ２２が設けられている。ヒータ２２は、プラズマ媒体６を溶解し、液体の状態で保持する。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る。ヒータ２２によって空間２０ａ内で溶解したプラズマ媒体６は、流路１２ｃを介して媒体保持部１８に流出する。

【0026】

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る。また、図３に示すように、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。

【0027】

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、例えば円である。外部電極１４の断面形状は、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。

【0028】

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に限定されるものではない。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。

【0029】

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。

【0030】

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、面状放電２の初期放電（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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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の媒体保持部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。

【0035】

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、高圧電源３２の各出力側及び各コモン側に接続される。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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４０を備える。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。

【0039】

図１に示すように、レーザー光４２は、ビームスプリッタ（ハーフミラー）４４によって分岐し、各中心電極１２の媒体保持部（プラズマ媒体領域）１８に照射される。レーザー光４２が照射された媒体保持部１８の表面では、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】

本発明の位置調整装置について説明する。本発明の位置調整装置は、媒体保持部１８上のレーザー光４２の標的位置４２ａと標的位置４２ａに基づいてレーザー光４２が照射された媒体保持部１８の照射位置１８ａとを相対的に且つ自動的にシフトさせる。ここで、標的位置４２ａとは、レーザー光４２の光路によって定まる媒体保持部１８上の位置であり、照射位置１８ａとは、標的位置４２ａにレーザー光４２を照射した後の位置を言う。仮に、レーザー光４２の標的位置４２ａを変更させない場合は、標的位置４２ａと照射位置１８ａは常に同一の位置を指すことになる。

【0041】

本実施形態の位置調整装置は、上記のシフトを行う光学素子を備える。具体的には図１に示すように、この光学素子として可動式の（即ち、角度調整可能な）ミラー４６がレーザー光４２の光路上に設けられる。なお、ミラー４６と媒体保持部１８の間には、レーザー光４２を媒体保持部１８上に集束させるレンズ（図示せず）を設置してもよい。

【0042】

図４は、本実施形態における標的位置４２ａと照射位置１８ａのシフト操作を示す図であり、（ａ）は中心電極１２の中心軸Ｚに沿ってレーザー光４２を移動させたときの図であり、（ｂ）は中心電極１２の中心軸Ｚの周方向にレーザー光４２を移動させたときの図である。ミラー４６は、レーザー光４２を媒体保持部１８に向けて反射する照射位置１８ａを規定する。ミラー４６の反射角は、周知の角度調整機構を有する制御部（図示せず）を用いて設定される。また、全てのミラー４６の反射角は同期して設定される。なお、標的位置４２ａの移動速度は、レーザー光４２のスポットが一部重なる程度の速度でもよい。

【0043】

ミラー４６の反射角は、媒体保持部１８上のレーザー光４２の標的位置４２ａが、中心電極１２の中心軸Ｚの周方向および中心電極１２の中心軸Ｚに沿った方向のうちの少なくとも一方の方向にシフトするように自動制御される。即ち、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、レーザー光４２は、媒体保持部１８上で、中心軸Ｚの周方向および中心電極１２の中心軸Ｚに沿った方向のうちの少なくとも一方の方向に掃引（スキャン）される。なお、標的位置４２ａは所定の経路を循環してもよく、また、往復してもよい。何れの場合も、照射位置１８ａは徐々に移動し、一定の位置に留まることはない。

【0044】

上述の通り、プラズマ光源が稼働している間は、レーザー光４２による照射位置１８ａが徐々に移動する。従って、照射位置１８ａが一定の場合における当該照射位置１８ａの過度の温度上昇が抑制される。さらに、プラズマ媒体が既に充填されている領域へのレーザー光照射になるため、プラズマ媒体の供給不足も解消される。

【0045】

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、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、この放電によって面状放電２（図１参照）が形成される。

【0046】

なお、上記放電の発生箇所は、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、レーザー装置４０は、各中心電極１２の中心軸Ｚに対して対称な位置にレーザー光４２を照射することが好ましい。この対称性は、標的位置４２ａをシフトさせている間も維持する。

【0047】

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。なお、複数のレーザー光の同時照射は、光路長の調整により容易に達成できる。

【0048】

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。

【0049】

図１に示すように、放電電圧が印加された状態で、各同軸状電極１０の媒体保持部１８には、レーザー光４２が同時に照射される。その直後、中心電極１２と各外部電極１４の間で初期放電が発生する。その後、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、媒体保持部１８からＬｉを含むガス又はイオンが放出される。

【0050】

図１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（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は、軸線Ｚ−Ｚから見て略環状に分布する。

【0051】

面状放電２は同軸状電極１０の先端に達すると、面状放電２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は高密度、高温になる。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

本実施形態のプラズマ光源では、媒体保持部１８の照射位置に対して、標的位置４２ａを徐々にシフトさせている。従って、照射位置１８ａも徐々にシフトするので、照射位置１８ａが一定の場合における照射位置１８ａの過度の温度上昇が抑制され、プラズマ媒体が既に充填されている領域へのレーザー光照射になるためプラズマ媒体の供給不足も解消される。即ち、媒体保持部１８が露出した状態でレーザー光４２の照射を受けることが回避されるので、レーザー光４２による媒体保持部１８の熱的損傷を防止できる。媒体保持部１８の熱的損傷を防止できるので、媒体保持部１８の寿命が長くなり、プラズマ媒体の安定な保持と、適切な量の蒸発が長期に可能になる。その結果、一定の強度の極端紫外光を所望の露光時間に亘って安定に得ることができる。

【0055】

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図５は、本実施形態に係るプラズマ光源の概略構成図（断面図）、図６は本実施形態における標的位置４２ａと照射位置１８ａのシフト操作を示す図であり、（ａ）は中心電極１２を中心軸Ｚに沿って並進操作したときの図、（ｂ）は中心電極１２を中心軸Ｚの周りで回転させたときの図である。本実施形態のプラズマ光源は、上述のシフトを行う位置調整装置として、支持機構２４と周知の駆動機構を有する制御部（図示せず）とを備える。支持機構２４は、例えば周知の回転導入器や直線回転導入器によって構成され、中心電極１２をその中心軸Ｚ周りで回転可能に支持する。この回転は、制御部（図示せず）によって自動制御される。なお、支持機構２４は、中心電極１２を中心軸Ｚに沿って移動可能に支持してもよく、これらの組み合わせで中心電極１２を支持してもよい。前者の場合、支持機構２４は周知の直線導入器によって構成され、後者の場合、支持機構２４は周知の直線回転導入器によって構成される。また、プラズマ光源が稼働しているとき、ミラー４６の角度は固定されている。その他の構成は第１実施形態と同一であるので、その説明については省略する。

【0056】

図５に示すように、本実施形態の支持機構２４は、リザーバ２０を支持することで間接的に中心電極１２を支持する。リザーバ２０の位置は、プラズマ媒体６の媒体保持部１８への適切な流動が確保できる限り任意である。従って、中心電極１２を直接支持するように支持機構２４を構成、配置してもよい。

【0057】

本実施形態において、レーザー光４２の標的位置４２ａは固定されている。なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、標的位置４２ａは、各中心電極１２の中心軸Ｚに対して対称な位置に設定されることが好ましい。一方、支持機構２４は、中心電極１２を中心軸Ｚに沿って移動させる（図６（ａ）参照）。或いは、支持機構２４は、中心電極１２をその中心軸Ｚ周りで回転させる（図６（ｂ）参照）。更に、支持機構２４は、これらの回転及び並進移動を同時に行ってもよい。従って、媒体保持部１８上の照射位置１８ａは、中心電極１２の中心軸Ｚの周方向および中心電極１２の中心軸Ｚに沿った方向のうちの少なくとも一方の方向にシフトする。その結果、第１実施形態と同じく、標的位置４２ａと照射位置１８ａとの相対的なシフトが達成され、第２実施形態でも第１実施形態と同一の効果が得られる。なお、本実施形態と上述の第１実施形態を組み合わせることも可能である。この場合も第１実施形態と同一の効果が得られる。

【0058】

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】

【0059】

１ 対称面
２ 面状放電（プラズマシート）
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 媒体保持部
１８ａ 照射位置
２０ リザーバ
２４ 支持機構
３０ 電圧印加装置
４０ レーザー装置
４２ レーザー光
４２ａ 標的位置
４６ ミラー（可動式）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】