特許 6717111 プラズマ光源及び極端紫外光の発光方法

(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】6717111

(24)【登録日】2020年6月15日

(45)【発行日】2020年7月1日

(54)【発明の名称】プラズマ光源及び極端紫外光の発光方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20200622BHJP

   H05G 2/00 20060101ALI20200622BHJP

   H05H 1/48 20060101ALI20200622BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/20 503

   H05G2/00 K

   G03F7/20 521

   H05H1/48

【請求項の数】14

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-159302(P2016-159302)

(22)【出願日】2016年8月15日

(65)【公開番号】特開2018-28568(P2018-28568A)

(43)【公開日】2018年2月22日

【審査請求日】2019年6月27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】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100176245

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 亮輔

(72)【発明者】

【氏名】桑原 一

【審査官】 山口 敦司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１４６４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２５４６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２４１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７０１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１９０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８０３６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｈ０５Ｇ ２／００

Ｈ０５Ｈ １／４８

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中央面を挟んで対向する一対の同軸状電極を備えたプラズマ光源であって、
前記同軸状電極は、前記中央面と直交する方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の軸線を中心とする仮想円の周方向に離間し、前記中央面に向かって延在する複数の外部電極と、を備え、
前記プラズマ光源は、前記周方向に隣り合う外部電極を結ぶ仮想線よりも外側で、プラズマ媒質を保持するプラズマ媒質保持部と、
前記プラズマ媒質保持部に保持された前記プラズマ媒質にレーザを照射するレーザ照射部と、を備え、
前記レーザが照射されて前記プラズマ媒質を蒸発させる媒質蒸気発生位置が、前記同軸状電極に対して複数設けられ、
複数の前記媒質蒸気発生位置は、
前記中心電極と前記外部電極との間で放電が開始される放電開始位置に供給される媒質蒸気を発生させる第１の媒質蒸気発生位置と、
前記放電開始位置よりも前記中央面側である前側に供給される媒質蒸気を発生させる第２の媒質蒸気発生位置と、を含み、
放電開始時において、前記放電開始位置における前記媒質蒸気の濃度よりも低い濃度の前記媒質蒸気を、前記放電開始位置よりも前側に供給するプラズマ光源。

【請求項2】

前記レーザ照射部は、前記第１の媒質蒸気発生位置に照射されるレーザよりも低い強度のレーザを前記第２の媒質蒸気発生位置に照射する請求項１に記載のプラズマ光源。

【請求項3】

前記第２の媒質蒸気発生位置に照射される前記レーザの光路上に配置されて、前記レーザの強度を低下させるフィルタを備える請求項１又は２に記載のプラズマ光源。

【請求項4】

前記レーザ照射部は、前記第１の媒質蒸気発生位置にレーザが到達する時刻よりも遅れて、前記第２の媒質蒸気発生位置にレーザが到達するように、時間差を設けて前記レーザを出射する請求項１〜３の何れか一項に記載のプラズマ光源。

【請求項5】

前記第２の媒質蒸気発生位置に照射される前記レーザの光路長が、前記第１の媒質蒸気発生位置に照射される前記レーザの光路長よりも長い請求項１〜４の何れか一項に記載のプラズマ光源。

【請求項6】

前記軸線が延在する方向と直交する方向において、前記軸線と前記第２の媒質蒸気発生位置との距離は、前記軸線と前記第１の媒質蒸気発生位置との距離よりも長い請求項１〜５の何れか一項に記載のプラズマ光源。

【請求項7】

複数の前記レーザ照射部を備え、
前記複数のレーザ照射部は、
前記第１の媒質蒸気発生位置に前記レーザを照射する第１のレーザ照射部と、
前記第２の媒質蒸気発生位置に前記レーザを照射する第２のレーザ照射部と、を含む請求項１〜６の何れか一項に記載のプラズマ光源。

【請求項8】

複数の前記プラズマ媒質保持部を備え、
前記複数のプラズマ媒質保持部は、
前記第１の媒質蒸気発生位置が設定される前記プラズマ媒質を保持する第１のプラズマ媒質保持部と、
前記第２の媒質蒸気発生位置が設定される前記プラズマ媒質を保持する第２のプラズマ媒質保持部と、を含む請求項１〜７の何れか一項に記載のプラズマ光源。

【請求項9】

中心電極と前記中心電極の周囲に配置された外部電極との間に、電位差を発生させる電位差発生工程と、
前記外部電極の外側に配置されたプラズマ媒質にレーザを照射して、前記プラズマ媒質を蒸発させて媒質蒸気を発生させ、前記中心電極と前記外部電極との間に前記媒質蒸気を供給する媒質蒸気供給工程とを備え、
前記媒質蒸気供給工程は、
第１の媒質蒸気発生位置にレーザを照射して、放電開始位置に供給される媒質蒸気を発生させる第１の媒質蒸気発生工程と、
前記第１の媒質蒸気発生位置とは異なる第２の媒質蒸気発生位置にレーザを照射して、前記放電開始位置によりも前記中心電極の先端部側である前側に供給される媒質蒸気を発生させる第２の媒質蒸気発生工程と、を含み、
前記第２の媒質蒸気発生工程では、放電開始時において、前記放電開始位置における前記媒質蒸気の濃度よりも低い濃度の前記媒質蒸気を、前記放電開始位置よりも前側に供給する極端紫外光の発光方法。

【請求項10】

前記第２の媒質蒸気発生工程は、前記第１の媒質蒸気発生位置に照射されるレーザよりも低い強度のレーザを前記第２の媒質蒸気発生位置に照射する請求項９に記載の極端紫外光の発光方法。

【請求項11】

前記第２の媒質蒸気発生工程では、フィルタを透過させて前記レーザの強度を低下させて、強度が低下した前記レーザを前記第２の媒質蒸気発生位置に照射する請求項９又は１０に記載の極端紫外光の発光方法。

【請求項12】

前記第２の媒質蒸気発生工程では、前記第１の媒質蒸気発生位置にレーザが到達する時刻よりも遅れて、前記第２の媒質蒸気発生位置にレーザが到達するように、時間差を設けて前記レーザを出射する請求項９〜１１の何れか一項に記載の極端紫外光の発光方法。

【請求項13】

前記第２の媒質蒸気発生工程では、前記第２の媒質蒸気発生位置に照射される前記レーザの光路長を、前記第１の媒質蒸気発生位置に照射される前記レーザの光路長よりも長くして、前記レーザを前記第２の媒質蒸気発生位置に照射する請求項９〜１２の何れか一項に記載の極端紫外光の発光方法。

【請求項14】

前記第２の媒質蒸気発生工程では、前記中心電極の軸線が延在する方向と直交する方向において、前記第１の媒質蒸気発生位置よりも、前記軸線から離れた位置に設けられた前記第２の媒質蒸気発生位置に、前記レーザを照射する請求項９〜１３の何れか一項に記載の極端紫外光の発光方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、極端紫外光を発生させるプラズマ光源及び極端紫外光の発光方法に関する。

【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位差を発生させ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して放電を発生させる。特許文献１では、この蒸気の原料となるプラズマ媒質は、中心電極の側面に配置されている。

【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】

ところで、プラズマ媒質の蒸気（媒質蒸気）は、固体又は液体のプラズマ媒質にレーザ光が照射されることで、プラズマ媒質から蒸発して発生する。中心電極及び外部電極を備える同軸状電極は、プラズマを発生させるプラズマ源として機能する。中心電極と外部電極との間に媒質蒸気が供給されて、発生した初期プラズマは、電磁力によって中心電極の先端（前側）に移動して収束し高温・高密度状態になる。

【0005】

特許文献１に記載の従来技術は、対向型プラズマフォーカス方式が適用され、同軸状電極が中心電極の軸線方向に対向して配置されている。この特許文献１では、両側から中心電極の先端に到達したプラズマを衝突させて、プラズマをより高温・高密度の状態として、極端紫外光を発生させている。従来技術では、レーザ強度を上げることで、媒質蒸気の発生量を増加させて、中心電極と外部電極との間に供給される媒質蒸気の供給量を増やし、極端紫外光の発光量を増大させようとしていた。しかしながら、単に、媒質蒸気の供給量を増加させても、初期放電の開始のタイミングが早まるだけであり、極端紫外光の発光量を調整することは困難であった。

【0006】

本発明は、媒質蒸気の分布を調整して、極端紫外光の発光量を増大することが可能なプラズマ光源を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のプラズマ光源は、中央面を挟んで対向する一対の同軸状電極を備えたプラズマ光源であって、同軸状電極は、中央面と直交する方向に延在する中心電極と、中心電極の軸線を中心とする仮想円の周方向に離間し、中央面に向かって延在する複数の外部電極と、を備え、プラズマ光源は、周方向に隣り合う外部電極を結ぶ仮想線よりも外側で、プラズマ媒質を保持するプラズマ媒質保持部と、プラズマ媒質保持部に保持されたプラズマ媒質にレーザを照射するレーザ照射部と、を備え、レーザが照射されてプラズマ媒質を蒸発させる媒質蒸気発生位置が、同軸状電極に対して複数設けられ、複数の媒質蒸気発生位置は、中心電極と外部電極との間で放電が開始される放電開始位置に供給される媒質蒸気を発生させる第１の媒質蒸気発生位置と、放電開始位置よりも中央面側である前側に供給される媒質蒸気を発生させる第２の媒質蒸気発生位置と、を含み、放電開始時において、放電開始位置における媒質蒸気の濃度よりも低い濃度の媒質蒸気を、放電開始位置よりも前側に供給する。

【0008】

このプラズマ光源では、一つの同軸状電極に対して、軸線方向において異なる位置に複数の媒質蒸気発生位置を設けることができる。第１の媒質蒸気発生位置にレーザが照射されて発生した媒質蒸気は、放電開始位置に供給される。第２の媒質蒸気発生位置にレーザが照射された発生した媒質蒸気は、放電開始位置よりも前側に供給されて、放電開始時において、放電開始位置における媒質蒸気の濃度よりも低い濃度の媒質蒸気を分布させる。これにより、媒質蒸気が最大の濃度となる放電開始位置で、媒質蒸気の濃度が放電開始の閾値に達すると初期放電が開始され初期プラズマが発生する。そして、放電開始位置で発生した初期プラズマが前側に移動する際に、放電開始位置よりも前側に、より低い濃度の媒質蒸気が分布しているので、これらの媒質蒸気が初期プラズマに更に供給されてエネルギが増大され、極端紫外光の発光量を増大させる。

【0009】

また、レーザ照射部は、第１の媒質蒸気発生位置に照射されるレーザよりも低い強度のレーザを第２の媒質蒸気発生位置に照射する構成でもよい。レーザの強度が高いほど、媒質蒸気の発生量を高くすることができ、レーザの強度が低いほど、媒質蒸気の発生量を低くすることができる。これにより、第２の媒質蒸気発生位置における媒質蒸気の発生量を、第１の媒質蒸気発生位置における媒質蒸気の発生量よりも低くすることができる。そのため、放電開始位置よりも前側に供給される媒質蒸気の量の少なくして、放電開始位置よりも前側の媒質蒸気の濃度を、放電開始位置よりも低くすることができる。

【0010】

また、プラズマ光源は、第２の媒質蒸気発生位置に照射されるレーザの光路上に配置されて、レーザの強度を低下させるフィルタを備える構成でもよい。この構成のプラズマ光源によれば、フィルタを透過させることで、レーザの強度を低下させて、第２の媒質蒸気発生位置から発生する媒質蒸気の発生量を低くして、放電開始位置よりも前側の媒質蒸気の濃度を、放電開始位置よりも低くすることができる。

【0011】

また、レーザ照射部は、第１の媒質蒸気発生位置にレーザが到達する時刻よりも遅れて、第２の媒質蒸気発生位置にレーザが到達するように、時間差を設けてレーザを出射する構成でもよい。レーザが媒質に照射されると、まず、低い濃度の媒質蒸気が発生し、時間の経過とともに媒質蒸気の濃度が上昇する。そのため、中心電極と外部電極との間に、まず、低い濃度の媒質蒸気が到達し、時間の経過ともに、高い濃度の媒質蒸気が到達する。第２の媒質蒸気発生位置では、第１の媒質蒸気発生位置よりも遅れてレーザが到達するので、第２の媒質蒸気発生位置で発生する媒質蒸気の濃度は、第１の媒質蒸気発生位置で発生する媒質蒸気の濃度より遅れて上昇する。その結果、放電開始位置の前側において、放電開始位置よりも媒質蒸気の濃度を低くすることができる。

【0012】

また、第２の媒質蒸気発生位置に照射されるレーザの光路長が、第１の媒質蒸気発生位置に照射されるレーザの光路長よりも長い構成でもよい。この構成によれば、光路長を変えることで、第２の媒質蒸気発生位置におけるレーザの到達時刻を、第１の媒質蒸気発生位置におけるレーザの到達時刻よりも遅らせることができる。これにより、放電開始位置の前側において、放電開始位置よりも媒質蒸気の濃度を低くすることができる。

【0013】

また、軸線が延在する方向と直交する方向において、軸線と第２の媒質蒸気発生位置との距離は、軸線と第１の媒質蒸気発生位置との距離よりも長い構成でもよい。これにより、第１の媒質蒸気発生位置で発生した媒質蒸気が先に中心電極と外部電極との間に到達し、第２の媒質蒸気発生位置で発生した媒質蒸気が、その後、中心電極と外部電極との間に到達する。媒質蒸気の濃度は時間の経過に伴って上昇するので、放電開始位置よりも前側において、媒質蒸気の濃度を放電開始位置よりも低くすることができる。

【0014】

また、プラズマ光源は、複数のレーザ照射部を備え、複数のレーザ照射部は、第１の媒質蒸気発生位置にレーザを照射する第１のレーザ照射部と、第２の媒質蒸気発生位置にレーザを照射する第２のレーザ照射部と、を含む構成でもよい。これにより、照射対象となる媒質蒸気発生位置に応じて、異なる設定のレーザ照射部を設けることができる。たとえば、レーザ照射部ごとにレーザの強度を変えたり、レーザの照射タイミングを変えたりすることができる。また、レーザ照射部ごとに、レーザのパルス幅、周波数などを変えてもよい。

【0015】

また、プラズマ光源は、複数のプラズマ媒質保持部を備え、複数のプラズマ媒質保持部は、第１の媒質蒸気発生位置が設定されるプラズマ媒質を保持する第１のプラズマ媒質保持部と、第２の媒質蒸気発生位置が設定されるプラズマ媒質を保持する第２のプラズマ媒質保持部と、を含む構成でもよい。これにより、異なるプラズマ媒質保持部に保持されたプラズマ媒質に対して、それぞれ媒質蒸気発生位置を設定することができる。１個のプラズマ媒質に対して、第１の媒質蒸気発生位置と第２の媒質蒸気発生位置との両方を設定する必要がない。

【0016】

本発明の極端紫外光の発光方法は、中心電極と中心電極の周囲に配置された外部電極との間に、電位差を発生させる電位差発生工程と、外部電極の外側に配置されたプラズマ媒質にレーザを照射して、プラズマ媒質を蒸発させて媒質蒸気を発生させ、中心電極と外部電極との間に媒質蒸気を供給する媒質蒸気供給工程とを備え、媒質蒸気供給工程は、第１の媒質蒸気発生位置にレーザを照射して、放電開始位置に供給される媒質蒸気を発生させる第１の媒質蒸気発生工程と、第１の媒質蒸気発生位置とは異なる第２の媒質蒸気発生位置にレーザを照射して、放電開始位置によりも中心電極の先端部側である前側に供給される媒質蒸気を発生させる第２の媒質蒸気発生工程と、を含み、第２の媒質蒸気発生工程では、放電開始時において、放電開始位置における媒質蒸気の濃度よりも低い濃度の媒質蒸気を、放電開始位置よりも前側に供給する。

【0017】

この極端紫外光の発光方法では、一つの同軸状電極に対して、軸線方向において異なる位置に複数の媒質蒸気発生位置を設け、第１の媒質蒸気発生位置にレーザを照射して発生した媒質蒸気を放電開始位置に供給し、第２の媒質蒸気発生位置にレーザを照射して発生した媒質蒸気を、放電開始位置よりも前側に供給することができる。そして、放電開始時において、放電開始位置より前側に、放電開始位置の媒質蒸気の濃度よりも低い濃度の媒質蒸気を分布させる。これにより、媒質蒸気が最大の濃度となる放電開始位置で、媒質蒸気の濃度が放電開始の閾値に達すると初期放電が開始され初期プラズマを発生させる。放電開始位置で発生した初期プラズマが前側に移動する際に、放電開始位置よりも前側に分布している媒質蒸気が初期プラズマに供給されて、初期プラズマのエネルギが増大し、極端紫外光の発光量が増大する。

【0018】

また、第２の媒質蒸気発生工程は、第１の媒質蒸気発生位置に照射されるレーザよりも低い強度のレーザを第２の媒質蒸気発生位置に照射してもよい。レーザの強度が高いほど、媒質蒸気の発生量を高くすることができ、レーザの強度が低いほど、媒質蒸気の発生量を低くすることができる。これにより、第２の媒質蒸気発生位置における媒質蒸気の発生量を、第１の媒質蒸気発生位置における媒質蒸気の発生量よりも低くすることができる。そのため、放電開始位置よりも前側に供給される媒質蒸気の量の少なくして、放電開始位置よりも前側の媒質蒸気の濃度を、放電開始位置よりも低くすることができる。

【0019】

また、第２の媒質蒸気発生工程では、フィルタを透過させてレーザの強度を低下させて、強度が低下したレーザを第２の媒質蒸気発生位置に照射してもよい。これにより、フィルタを透過させることで、レーザの強度を低下させて、第２の媒質蒸気発生位置から発生する媒質蒸気の発生量を低くして、放電開始位置よりも前側の媒質蒸気の濃度を、放電開始位置よりも低くすることができる。

【0020】

また、第２の媒質蒸気発生工程では、第１の媒質蒸気発生位置にレーザが到達する時刻よりも遅れて、第２の媒質蒸気発生位置にレーザが到達するように、時間差を設けてレーザを出射することができる。レーザが媒質に照射されると、まず、低い濃度の媒質蒸気が発生し、時間の経過とともに媒質蒸気の濃度が上昇する。そのため、中心電極と外部電極との間に、まず、低い濃度の媒質蒸気が到達し、時間の経過ともに、高い濃度の媒質蒸気が到達する。第２の媒質蒸気発生位置では、第１の媒質蒸気発生位置よりも遅れてレーザが到達するので、第２の媒質蒸気発生位置で発生する媒質蒸気の濃度は、第１の媒質蒸気発生位置で発生する媒質蒸気の濃度より遅れて上昇する。その結果、放電開始位置の前側において、放電開始位置よりも媒質蒸気の濃度を低くすることができる。

【0021】

また、第２の媒質蒸気発生工程では、第２の媒質蒸気発生位置に照射されるレーザの光路長を、第１の媒質蒸気発生位置に照射されるレーザの光路長よりも長くして、レーザを第２の媒質蒸気発生位置に照射してもよい。このように光路長を変えることで、第２の媒質蒸気発生位置におけるレーザの到達時刻を、第２の媒質蒸気発生位置におけるレーザの到達時刻よりも遅らせることができる。これにより、放電開始位置の前側において、放電開始位置よりも媒質蒸気の濃度を低くすることができる。

【0022】

また、第２の媒質蒸気発生工程では、中心電極の軸線が延在する方向と直交する方向において、第１の媒質蒸気発生位置よりも、軸線から離れた位置に設けられた第２の媒質蒸気発生位置に、レーザを照射してもよい。これにより、第１の媒質蒸気発生位置で発生した媒質蒸気が先に中心電極と外部電極との間に到達し、第２の媒質蒸気発生位置で発生した媒質蒸気が、その後、中心電極と外部電極との間に到達する。媒質蒸気の濃度は時間の経過に伴って上昇するので、放電開始位置よりも前側において、媒質蒸気の濃度を放電開始位置よりも低くすることができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、媒質蒸気の分布を調整して、極端紫外光の発光量を増大することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態のプラズマ光源の構成を示す図である。

【図2】図１中の仮想面における同軸状電極の端面、及び軸線方向から見たプラズマ媒質供給部の配置を示す図である。

【図3】中央面を挟んで対向して配置された一対の同軸状電極及びプラズマ媒質保持部を示す側面図である。

【図4】第１保持部及び第２保持部で蒸発した媒質蒸気の濃度分布の違いを示す図である。

【図5】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6】変形例に係るプラズマ光源の同軸状電極及びプラズマ媒質保持部の配置を示す図である。

【図7】第３実施形態に係るプラズマ光源の一対の同軸電極及びプラズマ媒質保持部を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0026】

図１に示されたプラズマ光源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。

【0027】

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が採用されたものである。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一対の媒質蒸気形成部３０と、プラズマ媒質４３を保持するプラズマ媒質供給部４１と、を備える。

【0028】

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（対称面）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には真空ポンプ等（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。また、チャンバ２は接地されている。

【0029】

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。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。一対の同軸状電極１０の中心電極１１は、軸線Ａ上で互いに対向して配置されている。そして、中央面Ｐを挟んで、中心電極１１の先端部１１ａ同士が対向して配置されている（図３参照）。

【0030】

中心電極１１は、高温に対して耐性の高い金属からなることが望ましい。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の先端部１１ａは、たとえば半球状をなしている。中心電極１１の側面１１ｂは、たとえば円錐状をなしている。

【0031】

外部電極１２は、対向する同軸状電極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る構成でもよい。例えば、図３に示されるように円錐状をなす中心電極１１の側面１１ｂ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は側面１１ｂ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、高温に対して耐性の高い金属からなることが望ましい。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。

【0032】

また、外部電極１２は、図２に示されるように、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を中心とする仮想円Ｆ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および外部電極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、アーク放電）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に至る（図５参照）。

【0033】

図１に示される絶縁体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。

【0034】

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、たとえば２台の高圧電源（ＨＶ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）２１，２２を備える。高圧電源は１台でもよく、３台以上でもよい。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。いずれの外部電極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。

【0035】

なお、たとえば電源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。

【0036】

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Ｃを含む。コンデンサＣ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Ｃ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、中心電極１１の周方向における放電分布に偏りが生じて、偏在的に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。

【0037】

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Ｌを含む。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Ｃに蓄積された放電エネルギが当該コンデンサＣ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。

【0038】

ここで、プラズマ光源１では、図３に示されるように、レーザが照射されてプラズマ媒質を蒸発させる媒質蒸気発生位置（アブレーション位置）が、同軸状電極１０に対して複数設定されている。複数の媒質蒸気発生位置は、後述する放電開始位置Ｈに供給される媒質蒸気Ｖ_１を発生させる第１の媒質蒸気発生位置（４４Ａ）と、放電開始位置Ｈよりも中央面Ｐ側（前側）に供給される媒質蒸気Ｖ_２を発生させる第２の媒質蒸気発生位置（４４Ｂ）と、を含む。そして、プラズマ光源１では、放電開始時において、放電開始位置Ｈにおける媒質蒸気の濃度よりも低い濃度の媒質蒸気が放電開始位置Ｈよりも前側に供給される。なお、軸線Ａが延在する方向において、中央面Ｐ側を前側として、中央面Ｐとは反対側を後側とする。

【0039】

媒質蒸気形成部３０は、図１に示されるように、複数のレーザ装置（レーザ照射部）として、第１レーザ装置（第１のレーザ照射部）３１Ａ及び第２レーザ装置（第２のレーザ照射部）３１Ｂを備える。第１レーザ装置３１Ａ及び第２レーザ装置３１Ｂ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として出力する。また、媒質蒸気形成部３０は、ビームスプリッタ（ハーフミラー）３４Ａ，３４Ｂ及びミラー３５を含む。

【0040】

第１レーザ装置３１Ａは、レーザ光３２Ａを出射する。レーザ光３２Ａは、ビームスプリッタ３４Ａやミラー３５Ａ等の光学素子により、２本のレーザ光３２Ａａ，３２Ａｂに分岐され、プラズマ媒質供給部４１の後述する第１保持部４２Ａに照射される（図３参照）。レーザ光３２Ａａ，３２Ａｂが照射されたプラズマ媒質４３の表面（照射面）では、アブレーションによってプラズマ媒質４３の一部が媒質蒸気Ｖ_１となって放出される。

【0041】

第２レーザ装置３１Ｂは、レーザ光３２Ｂを出射する。レーザ光３２Ｂは、ビームスプリッタ３４Ｂやミラー３５Ｂ等の光学素子により、２本のレーザ光３２Ｂａ，３２Ｂｂに分岐され、プラズマ媒質供給部４１の後述する第２保持部４２Ｂに照射される。レーザ光３２Ｂａ，３２Ｂｂが照射されたプラズマ媒質４３の表面（照射面）では、アブレーションによってプラズマ媒質４３の一部が媒質蒸気Ｖ_２となって放出される。媒質蒸気Ｖ_１，Ｖ_２は、中性ガス又はイオンを含む。

【0042】

また、レーザ光３２Ａ，３２Ｂ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して、中心電極１１と外部電極１２との間において媒質蒸気の密度が一定値に達すると、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。

【0043】

放電の発生箇所は、媒質蒸気Ｖの供給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３２Ａは軸線Ａの周方向（仮想円Ｆ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３２Ａａ，３２Ａｂを照射することが望ましい。なお、複数のレーザ光３２Ａの同時照射は、ビームスプリッタ３４Ａ及びミラー３５Ａ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。

【0044】

同様に、レーザ光３２Ｂは軸線Ａの周方向（仮想円Ｆ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３２Ｂａ，３２Ｂｂを照射することが望ましい。なお、複数のレーザ光３２Ｂの同時照射は、ビームスプリッタ３４Ｂ及びミラー３５Ｂ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】

また、プラズマ光源１では、第１レーザ装置３１Ａから出射されるレーザ光３２Ａの光路長と、第２レーザ装置３１Ｂから出射されるレーザ光３２Ｂの光路長とは、たとえば同じ長さとなっている。レーザ光３２Ａの光路長とは、第１レーザ装置３１Ａから出射されたレーザ光３２Ａがレーザ照射面まで到達するまでに進行した距離である。レーザ光３２Ｂの光路長とは、第２レーザ装置３１Ｂから出射されたレーザ光３２Ｂがレーザ照射面まで到達するまでに進行した距離である。

【0046】

また、プラズマ光源１では、第１レーザ装置３１Ａから出射されるレーザ光３２Ａと、第２レーザ装置３１Ｂから出射されるレーザ光３２Ｂとは、たとえば同じレーザ強度となっている。レーザ光３２Ｂの強度は、レーザ光３２Ａの強度よりも低く設定されていてもよい。

【0047】

また、プラズマ光源１では、第１レーザ装置３１Ａから出射されるレーザ光３２Ａの出射のタイミングと、第２レーザ装置３１Ｂから出射されるレーザ光３２Ｂの出射のタイミングとは異なっている。第１レーザ装置３１Ａ及び第２レーザ装置３１Ｂは、第１の媒質蒸気発生位置にレーザが到達する時刻よりも遅れて、第２の媒質蒸気発生位置にレーザが到達するように、時間差を設けてレーザを出射する。

【0048】

図１〜図３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４３を保持するものである。プラズマ媒質供給部４１は、固体又は液体であるプラズマ媒質４３と、当該プラズマ媒質４３を保持する保持部（複数のプラズマ媒質保持部）４２と、を備える。

【0049】

プラズマ媒質４３は、必要とされる光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４３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４３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。また、プラズマ媒質４３は固体、液体、気体のいずれであってもよく、発生させたい光の波長によって選択される。プラズマ光源１では、プラズマ媒質４３として、液体又は固体のリチウムを用いることができる。

【0050】

ここで、プラズマ媒質供給部４１は、図３に示されるように、１個の同軸状電極１０に対して、複数のプラズマ媒質４３（第１プラズマ媒質４３Ａ、第２プラズマ媒質４３Ｂ）と、複数の保持部４２（第１保持部４２Ａ、第２保持部４２Ｂ）とを備える。複数の保持部４２は、第１プラズマ媒質４３Ａを保持する第１保持部４２Ａと、第２プラズマ媒質４３Ｂを保持する第２保持部４２Ｂと、を含む。なお、第１保持部４２Ａと第２保持部４２Ｂとを区別しない場合については、保持部４２と記載し、第１プラズマ媒質４３Ａと、第２プラズマ媒質４３Ｂとを区別しない場合については、プラズマ媒質４３と記載する。

【0051】

第１保持部４２Ａ及び第２保持部４２Ｂは、軸線Ａが延在する方向において、異なる位置に配置されている。これにより、第１保持部４２Ａに保持された第１プラズマ媒質４３Ａと、第２保持部４２Ｂに保持された第２プラズマ媒質４３Ｂとは、軸線Ａが延在する方向において、それぞれ異なる位置に配置されている。

【0052】

第１保持部４２Ａは、軸線Ａが延在する方向において、放電開始位置Ｈに対応する位置に配置されている。第１保持部４２Ａで保持された第１プラズマ媒質４３Ａは、放電開始位置Ｈに供給される媒質蒸気Ｖ_１を発生させる。第１プラズマ媒質４３Ａのレーザ照射面の法線Ｌｖ_１は、たとえば軸線Ａと直交している。法線Ｌｖ_１は、レーザ光３２Ａが照射される第１レーザ照射位置４４Ａを通る法線である。第１レーザ照射位置４４Ａは、レーザ光３２Ａが照射されて媒質蒸気Ｖ_１が発生する第１の媒質蒸気発生位置である。

【0053】

第２保持部４２Ｂは、軸線Ａが延在する方向において、放電開始位置Ｈよりも中央面Ｐ側である前側に配置されている。第２保持部４２Ｂで保持された第２プラズマ媒質４３Ｂは、放電開始位置Ｈよりも前側に供給される媒質蒸気Ｖ_２を発生させる。第２プラズマ媒質４３Ｂのレーザ照射面の法線Ｌｖ_２は、放電開始位置Ｈよりも前側で、たとえば軸線Ａと直交している。法線Ｌｖ_２は、レーザ光３２Ｂが照射される第２レーザ照射位置４４Ｂを通る法線である。第２レーザ照射位置４４Ｂは、レーザ光３２Ｂが照射されて媒質蒸気Ｖ_２が発生する第２の媒質蒸気発生位置である。法線Ｌｖ_２は、法線Ｌｖ_１よりも、軸線Ａ方向において、たとえば距離Ｌ_４分、前側に配置されている。距離Ｌ_４については、たとえば実験の結果に基づいて決定することができる。

【0054】

また、第１保持部４２Ａ及び第２保持部４２Ｂは、軸線Ａと直交する方向において、たとえば同じ位置に配置されている。

【0055】

プラズマ光源１は、１個の同軸状電極１０に対して２個のプラズマ媒質供給部４１を備える。すなわち、プラズマ光源１は、１個の同軸状電極１０に対して、２個の第１保持部４２Ａと、２個の第２保持部４２Ｂとを備えるので、合計４個の保持部４２を備える。なお、プラズマ媒質供給部４１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。

【0056】

図２に示されるように、一対のプラズマ媒質供給部４１は、同軸状電極１０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４１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。第１保持部４２Ａ及び第２保持部４２Ｂは、軸線Ａを中心とする仮想円Ｆの周方向において、たとえば同じ位置に配置されている。一対の第１保持部４２Ａは、１８０度の間隔をもって配置され、一対の第２保持部４２Ｂは、１８０度の間隔をもって配置されている。一対の第１保持部４２Ａは、仮想円Ｆの周方向において等間隔に配置され、一対の第２保持部４２Ｂは、仮想円Ｆの周方向において、等間隔に配置されている。

【0057】

一対の第１保持部４２Ａは、軸線Ａに対して点対称に配置され、一対の第２保持部４２Ｂは、軸線Ａに対して点対称に配置されている。また、一対の第１保持部４２Ａ同士は、軸線Ａからの距離が互いに等しい位置に配置され、一対の第２保持部４２Ｂ同士は、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。

【0058】

プラズマ媒質供給部４１は、中心電極１１及び外部電極１２と物理的に接触していない。図１に示されるように、軸線Ａに直交する仮想平面Ｐ２を規定し、この仮想平面Ｐ２における同軸状電極１０の端面が図２に示されている。図２では、軸線Ａが延在する方向において、中央面Ｐ側から見た保持部４２（第１保持部４２Ａ、第２保持部４２Ｂ）の配置も図示されている。

【0059】

そして、仮想円Ｆの周方向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１０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１１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４１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４１は、すべての外部電極１２を含むと共に中心電極１１を囲む閉じた領域ＢＳの外側に配置される。また、プラズマ媒質供給部４１と中心電極１１とは、仮想線Ｂ２を挟んで配置されるとも言える。

【0060】

また、図３に示されるように、軸線Ａが延在する方向において、放電開始位置Ｈと中央面Ｐとの距離Ｌ_１は、たとえば１５ｍｍである。放電開始位置Ｈは、媒質蒸気Ｖ_１が供給されて放電が開始されて、初期プラズマが発生する位置である。放電開始位置Ｈは、初期プラズマが加速されて所望のエネルギが得られるように設定される。距離Ｌ_１を長くすることにより、初期プラズマが加速される距離を増加させることができる。

【0061】

次に、プラズマ光源１の動作（極端紫外光の発光方法）について説明する。

【0062】

まず、チャンバ２内は、プラズマ（初期プラズマ）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。電圧印加装置２０は、電源２１，２２によりコンデンサＣに電荷を予め蓄積（充電）し、同軸状電極１０に放電電圧を印加し、中心電極１１と外部電極１２との間に、電位差を発生させる電位差発生工程を実行する。

【0063】

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４３にレーザ光３２Ａａ，３２Ａｂ，３２Ｂａ，を照射して、プラズマ媒質を蒸発させて媒質蒸気Ｖ_１，Ｖ_２を発生させる媒質蒸気供給工程を実行する。媒質蒸気供給工程は、第１レーザ照射位置４４Ａにレーザを照射して、媒質蒸気Ｖ_１を発生させる第１媒質蒸気発生工程（第１の媒質蒸気発生工程）と、第２レーザ照射位置４４Ｂにレーザを照射して、媒質蒸気Ｖ_２を発生させる第２媒質蒸気発生工程（第２の媒質蒸気発生工程）とを含む。

【0064】

第１媒質蒸気発生工程では、第１レーザ装置３１Ａからレーザ光３２Ａを出射し、第１保持部４２Ａに保持された第１プラズマ媒質４３Ａに照射する。これにより、プラズマ媒質４３の表面の第１レーザ照射位置４４Ａで第１プラズマ媒質４３Ａが蒸発して、媒質蒸気Ｖ_１が発生する。

【0065】

第２媒質蒸気発生工程では、第２レーザ装置３１Ｂからレーザ光３２Ｂを出射し、第２保持部４２Ｂに保持された第２プラズマ媒質４３Ｂに照射する。これにより、プラズマ媒質４３の表面の第２レーザ照射位置４４Ｂで第２プラズマ媒質４３Ｂが蒸発して、媒質蒸気Ｖ_２が発生する。

【0066】

また、第１媒質蒸気発生工程におけるレーザ光３２Ａの光路長と、第２媒質蒸気発生工程におけるレーザ光３２Ｂの光路長とは、たとえば同じ長さとなっている。

【0067】

また、第１媒質蒸気発生工程におけるレーザ光３２Ａの強度と、第２媒質蒸気発生工程におけるレーザ光３２Ｂの強度とは、たとえば同じ強度となっている。

【0068】

また、第１媒質蒸気発生工程において、第１レーザ装置３１Ａから出射されるレーザ光３２Ａの出射のタイミングと、第２媒質蒸気発生工程において、第２レーザ装置３１Ｂから出射されるレーザ光３２Ｂの出射のタイミングとは異なっている。第２媒質蒸気発生工程では、第１媒質蒸気発生工程において第１の媒質蒸気発生位置にレーザが到達する時刻よりも遅れて、第２の媒質蒸気発生位置にレーザが到達するように、時間差を設けてレーザを出射する。

【0069】

図４に示されるように、第１レーザ照射位置４４Ａで発生した媒質蒸気Ｖ_１は、第１プラズマ媒質４３Ａの表面の法線方向（Ｌｖ_１）に拡散する。第２レーザ照射位置４４Ｂで発生した媒質蒸気Ｖ_２は、第２プラズマ媒質４３Ｂの表面の法線方向（Ｌｖ_２）に拡散する。たとえば法線を中心として、余弦則に沿って拡散することが想定される。

【0070】

ここで、レーザがプラズマ媒質４３に照射されると、まず、低い濃度の媒質蒸気が発生し、時間の経過とともに媒質蒸気の濃度が上昇する。たとえば、図４では、媒質蒸気の濃度分布Ｍ_１，Ｍ_２，Ｍ_３を示している。濃度分布Ｍ_１が最も濃度が低く、濃度分布Ｍ２は、濃度分布Ｍ_１よりも濃度が高く、濃度分布Ｍ_３は、濃度分布Ｍ_２よりも濃度が高くなっている（Ｍ_１＜Ｍ_２＜Ｍ_３）。プラズマ媒質４３のレーザ照射位置４４から離れるほど、媒質蒸気が拡散されるので、濃度が低くなる。

【0071】

第１レーザ照射位置４４Ａで発生した媒質蒸気Ｖ_１と、第２レーザ照射位置４４Ｂで発生した媒質蒸気Ｖ_２とを比較すると、照射面から長さＬ_３離れた位置Ｑ１において、媒質蒸気Ｖ_２は、媒質蒸気Ｖ_１に遅れて到達する。これにより、同時刻において、媒質蒸気Ｖ_２の濃度は、媒質蒸気Ｖ_１の濃度よりも低くなっている。そのため、放電開始時の同軸状電極１０において、放電開始位置Ｈよりも中央面Ｐ側には、放電開始位置Ｈにおける媒質蒸気Ｖ_１の濃度よりも薄い濃度の媒質蒸気Ｖ_２が分布することになる。

【0072】

そして、媒質蒸気Ｖ_１が、放電開始位置Ｈ近傍に到達し、中心電極１１と外部電極１２との間における媒質蒸気Ｖの濃度が上昇すると、図５に示されるように、電圧印加装置２０において、電流経路Ｋが形成され、コンデンサＣ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Ｃ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、電流経路Ｋにおいて、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Ｃの負極側に戻る。このようにして、放電開始位置Ｈにおいて放電が開始され、中心電極１１の周方向に沿うリング状（面状）の面状放電６が生じる。

【0073】

また、一対の第１保持部４２Ａで保持された第１プラズマ媒質４３Ａから蒸発した蒸気は、対向する同軸状電極１０同士で、同じタイミングで、同じ濃度分布となるように供給される。同様に、一対の第２保持部４２Ｂで保持された第２プラズマ媒質４３Ｂから蒸発した蒸気は、対向する同軸状電極１０同士で、同じタイミングで、同じ濃度分布となるように供給される。そのため、一対の同軸状電極１０において、媒質蒸気Ｖの濃度が同様に上昇し、一対の同軸状電極１０において同時に面状放電６が発生する。

【0074】

そして、面状放電６は、中心電極１１と外部電極１２との間で放電しながら、自己磁場（電磁力）によって、軸線Ａ方向に中心電極１１の先端部１１ａに向かって移動する。換言すると、一対の同軸状電極１０で発生した初期プラズマは、中央面Ｐに向かって両側から進行する。

【0075】

また、面状放電６が中央面Ｐに向かって移動する際に、放電開始位置Ｈよりも中央面Ｐ側には、濃度が薄い媒質蒸気Ｖ_２が分布しているので、これらの媒質蒸気Ｖ_２によって面状放電６に伴う初期プラズマの密度が高くなる。

【0076】

また、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。

【0077】

そして、面状放電６に伴うプラズマは同軸状電極１０の先端部１１ａに達する。面状放電６が中心電極１１の先端部１１ａ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から先端部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プラズマは収束し、高密度かつ高温になる。

【0078】

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、プラズマ媒質を成分とする単一のプラズマが形成される。そして、プラズマが形成された後も、面状放電６を通じて電流が流れ続け、プラズマを全体的に包囲し、プラズマを一対の中心電極１１の中間付近に保持する。

【0079】

面状放電６が発生している間は、プラズマの高密度化および高温化が進行し、イオンの電離が進行する。その結果、プラズマ媒質に応じた光を含むプラズマ光が放射される。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、プラズマ光が発生し得る。

【0080】

このようなプラズマ光源１では、一つの同軸状電極１０に対して、軸線Ａ方向において異なる位置に複数のレーザ照射位置４４が設定されている。第１レーザ照射位置４４Ａにレーザが照射されて発生した媒質蒸気Ｖ_１は、放電開始位置Ｈに供給される。第２レーザ照射位置４４Ｂにレーザが照射された発生した媒質蒸気Ｖ_２は、放電開始位置Ｈよりも前側に供給される。そして、第１レーザ照射位置４４Ａにレーザが到達する時刻よりも遅れて、第２レーザ照射位置４４Ｂにレーザが到達するように、時間差を設けてレーザを出射するので、放電開始時において、放電開始位置Ｈにおける媒質蒸気Ｖ_１の濃度よりも低い濃度の媒質蒸気Ｖ_２を分布させることができる。

【0081】

これにより、媒質蒸気が最大の濃度となる放電開始位置で、媒質蒸気の濃度が放電開始の閾値に達すると初期放電が開始され初期プラズマが発生する。放電開始位置で発生した初期プラズマが前側に移動する際に、放電開始位置よりも前側に、より低い濃度の媒質蒸気が分布しているので、これらの媒質蒸気が初期プラズマに更に供給されてエネルギが増大されるので、極端紫外光の発光量を増大させることができる。

【0082】

また、プラズマ光源１では、第１レーザ装置３１Ａ及び第２レーザ装置３１Ｂを備える構成なので、異なるレーザ照射位置に応じて、異なる設定のレーザ照射部を設けることができる。具体的には、レーザの照射タイミングを、レーザ装置ごとに設定することができる。

【0083】

なお、プラズマ光源１では、放電開始位置Ｈよりも中央面Ｐ側に、放電開始位置Ｈにおける媒質蒸気の濃度よりも低い濃度の媒質蒸気を分布させている。想定していた放電開始位置Ｈよりも中央面Ｐ側に高い濃度の媒質蒸気が分布すると、この位置で放電が開始されるので、所望の走行距離を確保することができず、初期プラズマのエネルギを増加させることができない。また、放電開始位置Ｈに、より高い濃度の媒質蒸気を供給した場合には、媒質蒸気の濃度が一定値に達したときに初期放電が開始されるため、より高い濃度の媒質蒸気を供給しても、初期プラズマのエネルギを増加させることはできず、極端紫外光の発光量を調整することはできない。プラズマ光源１では、放電開始位置Ｈよりも中央面Ｐ側に、初期放電が開始しない程度の濃度の媒質蒸気Ｖを分布させておくことで、初期プラズマの中央面Ｐ側への移動に伴って初期プラズマのエネルギを増大させることができ、極端紫外光の発光量を増大させることができる。

【0084】

次に、第２実施形態に係るプラズマ光源１（極端紫外光の発光方法）について説明する。第２実施形態に係るプラズマ光源１が、第１実施形態に係るプラズマ光源１と異なる点は、第１レーザ装置３１Ａ及び第２レーザ装置３１Ｂにおいて、出射されるレーザの強度が異なる点である。第２実施形態のプラズマ光源１の装置構成は、第１実施形態のプラズマ光源１と略同じである。なお、第２実施形態の説明においては、第１実施形態と異なる点について説明する。

【0085】

具体的には、第２レーザ装置３１Ｂから出射されるレーザ光３２Ａの強度は、第１レーザ装置３１Ａから出射されるレーザ光３２Ｂの強度よりも低く設定されている。これにより、第２レーザ照射位置４４Ｂに照射されるレーザの強度は、第１レーザ照射位置４４Ａに照射されるレーザの強度より弱くなるので、第２レーザ照射位置４４Ｂにおける媒質蒸気Ｖ２の発生量を、第１レーザ照射位置４４Ａにおける媒質蒸気Ｖ１の発生量を低くすることができる。その結果、放電開始位置Ｈよりも前側に、放電開始位置Ｈにおける媒質蒸気Ｖ_１の濃度よりも低い濃度の媒質蒸気Ｖ_２を分布させることができる。

【0086】

この第２実施形態においては、第１レーザ装置３１Ａから出射されるレーザ光３２Ａの出射のタイミングと、第２レーザ装置３１Ｂから出射されるレーザ光３２Ｂの出射のタイミングとを同じにすることができる。

【0087】

このような第２実施形態のプラズマ光源１においても、第１実施形態のプラズマ光源１と同様に、放電開始位置Ｈよりも前側に、低い濃度の媒質蒸気Ｖ_２を分布させることができ、極端紫外光の発光量を増大させることができる。

【0088】

次に、図６を参照して変形例に係るプラズマ光源１（極端紫外光の発光方法）について説明する。上記の第１実施形態のプラズマ光源１では、第１保持部４２Ａと第２保持部４２Ｂとを仮想円Ｆの周方向において同じ位置に配置しているが、第１保持部４２Ａと第２保持部４２Ｂとは、仮想円Ｆの周方向において、異なる位置に配置してもよい。

【0089】

この構成では、軸線Ａが延在する方向において、第１保持部４２Ａと第２保持部４２Ｂとが当たることがないので、第１保持部４２Ａ及び第２保持部４２Ｂの配置の自由度が上がる。

【0090】

次に、図７を参照して、第３実施形態に係るプラズマ光源１（極端紫外光の発光方法）について説明する。第３実施形態に係るプラズマ光源１が、第１実施形態に係るプラズマ光源１と異なる点は、軸線Ａと直交する方向において、第１保持部４２Ａと第２保持部４２Ｂと配置が異なる点である。第１実施形態のプラズマ光源１では、軸線Ａから第１レーザ照射位置４４Ａまでの距離Ｌ_２は、軸線Ａから第２レーザ照射位置４４Ｂまでの距離Ｌ_２と同じ長さとなっているが（図４参照）、第３実施形態のプラズマ光源１では、軸線Ａから第１レーザ照射位置４４Ａまでの距離Ｌ_２と、軸線Ａから第２レーザ照射位置４４Ｂまでの距離（Ｌ_２＋Ｌ_５）とは、長さが異なっている。

【0091】

具体的には、軸線Ａから第２レーザ照射位置４４Ｂまでの距離は、軸線Ａから第１レーザ照射位置４４Ａまでの距離Ｌ_２よりも長くなっている。軸線Ａと直交する方向において、第２レーザ照射位置４４Ｂは、第１レーザ照射位置４４Ａよりも距離Ｌ_５分、軸線Ａから離れて配置されている。そのため、第２レーザ照射位置４４Ｂで発生した媒質蒸気Ｖ_２が同軸状電極１０に到達するまでの時間を、第１レーザ照射位置４４Ａで発生した媒質蒸気Ｖ_１が同軸状電極１０に到達するまでの時間よりも長くすることができ、媒質蒸気Ｖ_２が、媒質蒸気Ｖ_１よりも遅れて同軸状電極１０に到達させることができる。このようにして、放電開始位置Ｈよりも前側に、放電開始位置Ｈにおける媒質蒸気Ｖ_１の濃度よりも低い濃度の媒質蒸気Ｖ_２を分布させることができ、極端紫外光の発光量を増大させることができる。なお、距離Ｌ_５は、媒質蒸気の進行速度に基づいて、適宜、計算により算出することができる。

【0092】

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。

【0093】

上記の実施形態では、第１レーザ照射位置４４Ａに照射されるレーザ光３２Ａの光路長と、第２レーザ照射位置４４Ｂに照射されるレーザ光３２Ｂの光路長とは、同じ長さとして説明しているが、レーザ光３２Ａの光路長と、レーザ光３２Ｂの光路長とは異なっていてもよい。たとえば、レーザ光３２Ｂの光路長をレーザ光３２Ａの光路長よりも長く設定することで、第２レーザ照射位置４４Ｂにおけるレーザの到達時刻を、第１レーザ照射位置４４Ａにおけるレーザの到達時刻よりも遅らせることができる。これにより、媒質蒸気Ｖ_２が媒質蒸気Ｖ_１よりも遅れて、同軸状電極１０に到達するようにして、放電開始位置Ｈの前側において、放電開始位置Ｈよりも媒質蒸気の濃度を低くしてもよい。なお、光路長の差は、光の速度に基づいて算出することができる。

【0094】

また、上記の実施形態では、第１保持部４２Ａ及び第２保持部４２Ｂを備える構成として、異なる保持部に保持された異なるプラズマ媒質４３に、第１レーザ照射位置４４Ａ及び第２レーザ照射位置４４Ｂを設定しているが、同一の保持部に保持された同一のプラズマ媒質４３に、第１レーザ照射位置４４Ａ及び第２レーザ照射位置４４Ｂの両方を設定してもよい。

【0095】

また、上記の実施形態では、第１レーザ装置３１Ａ及び第２レーザ装置３１Ｂを備える構成としているが、同一のレーザ装置から出射されたレーザを分岐して、光路を変えることで、第１レーザ照射位置４４Ａ及び第２レーザ照射位置４４Ｂのそれぞれに照射してもよい。

【0096】

また、上記の実施形態において、第２レーザ照射位置４４Ｂに照射されるレーザの光路上に、レーザの強度を低下させるフィルタを配置してもよい。この構成によれば、フィルタを透過させることで、レーザの強度を低下させて、第２レーザ照射位置４４Ｂから発生する媒質蒸気Ｖ_２の発生量を、第１レーザ照射位置４４Ａから発生する媒質蒸気Ｖ_１の発生量より低くしてもよい。このようにして、放電開始位置Ｈよりも前側の媒質蒸気Ｖ_２の濃度を、放電開始位置Ｈの媒質蒸気Ｖ_１の濃度よりも低くすることができる。

【0097】

また、放電開始位置Ｈにおいて、中心電極１１の側面から外部電極１２に向かって突出する突出部が形成されている構成でもよい。同様に放電開始位置Ｈにおいて、外部電極１２の側面から中心電極１１に向かって突出する突出部が形成されている構成でもよい。

【符号の説明】

【0098】

１ プラズマ光源
２ チャンバ
３ 排気管
６ 面状放電（初期プラズマ）
１０ 同軸状電極
１１ 中心電極
１１ａ 中心電極の先端部
１１ｂ 中心電極の側面
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
３０ 媒質蒸気形成部
３１Ａ 第１レーザ装置（第１のレーザ照射部）
３１Ｂ 第２レーザ装置（第２のレーザ照射部）
３２Ａ、３２Ａａ、３２Ａｂ、３２Ｂ、３２Ｂａ、３２Ｂｂ レーザ光
４１ プラズマ媒質供給部
４２ 保持部（プラズマ媒質保持部）
４２Ａ 第１保持部（第１のプラズマ媒質保持部）
４２Ｂ 第２保持部（第２のプラズマ媒質保持部）
４３ プラズマ媒質
４３Ａ 第１プラズマ媒質
４３Ｂ 第２プラズマ媒質
４４ レーザ照射位置
４４Ａ 第１レーザ照射位置（第１の媒質蒸気発生位置）
４４Ｂ 第２レーザ照射位置（第２の媒質蒸気発生位置）
Ａ 軸線（中心電極の軸線）
Ｂ 軸線
Ｂ２ 仮想線
ＢＳ 領域
Ｆ 仮想円
Ｈ 放電開始位置
Ｋ 電流経路
Ｌ_１ 放電開始位置Ｈと中央面Ｐとの距離
Ｌ_２ 軸線Ａからレーザ照射位置までの距離
Ｌ_３ 照射面から位置Ｑまでの距離
Ｌ_４ 第１レーザ照射位置と第２レーザ照射位置との距離（軸線Ａ方向）
Ｌ_５ 第１レーザ照射位置と第２レーザ照射位置との距離（軸線Ａと直交する方向）
Ｐ 中央面（対称面）
Ｐ２ 仮想平面
Ｖ_１、Ｖ_２ 媒質蒸気

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】