プラズマ光源とプラズマ光発生方法
【課題】同軸状電極内に発生する面状放電（電流シート）の密度を高め、かつ同軸状電極内の周方向に均一な面状放電を生成することができるプラズマ光源とプラズマ光発生方法を提供する。
【解決手段】１対の同軸状電極１０の中心電極１２とガイド電極１４との間に、中心電極とガイド電極間の浮遊容量Ｃｓより大きい静電容量Ｃ２を有する補助コンデンサ１８をそれぞれ備え、補助コンデンサ１８により中心電極とガイド電極間の電圧を放電電圧より短い周期で変動させて、擬似的に高周波の面状放電２を発生させる。
【解決手段】１対の同軸状電極１０の中心電極１２とガイド電極１４との間に、中心電極とガイド電極間の浮遊容量Ｃｓより大きい静電容量Ｃ２を有する補助コンデンサ１８をそれぞれ備え、補助コンデンサ１８により中心電極とガイド電極間の電圧を放電電圧より短い周期で変動させて、擬似的に高周波の面状放電２を発生させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＵＶ放射のためのプラズマ光源とプラズマ光発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代半導体の微細加工のために極端紫外光源を用いるリソグラフィが期待されている。リソグラフィとは回路パターンの描かれたマスクを通して光やビームをシリコン基盤上に縮小投影し、レジスト材料を感光させることで電子回路を形成する技術である。光リソグラフィで形成される回路の最小加工寸法は基本的には光源の波長に依存している。従って、次世代の半導体開発には光源の短波長化が必須であり、この光源開発に向けた研究が進められている。
【０００３】
次世代リソグラフィ光源として最も有力視されているのが、極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光源であり、およそ１〜１００ｎｍの波長領域の光を意味する。以下、この領域の光をプラズマ光又は単にＥＵＶと呼ぶ。
プラズマ光（ＥＵＶ）はあらゆる物質に対し吸収率が高く、レンズ等の透過型光学系を利用することができないので、反射型光学系を用いることになる。またこの領域の光学系は非常に開発が困難で、限られた波長にしか反射特性を示さない。
【０００４】
現在、１３．５ｎｍに感度を有するＭｏ／Ｓｉ多層膜反射鏡が開発されており、この波長の光と反射鏡を組み合わせたリソグラフィ技術が開発されれば３０ｎｍ以下の加工寸法を実現できると予測されている。さらなる微細加工技術の実現のために、波長１３．５ｎｍのリソグラフィ光源の開発が急務であり、高エネルギ密度プラズマからの輻射光が注目されている。
【０００５】
光源プラズマ生成はレーザー照射（ＬＰＰ：Ｌａｓｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式と、パルスパワー技術によって駆動されるガス放電（ＤＰＰ：Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式とに大別できる。ＤＰＰは、投入した電力が直接プラズマエネルギに変換されるので、ＬＰＰに比べて変換効率で優位であるうえに、装置が小型で低コストという利点がある。
【０００６】
ガス放電（ＤＰＰ）方式の光源プラズマ生成手段として、特許文献１〜３が既に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１４７２３１号、「プラズマ光源とプラズマ光発生方法」
【特許文献２】特開２０１１−５４７２９号、「プラズマ光源」
【特許文献３】特開２０１１−５４７３０号、「プラズマ光源」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜３に開示されたプラズマ光源は、１対の対向する同軸状電極間でプラズマを封じ込める構造のものであり、２つの同軸状電極から進展する面状放電（電流シート）を、同軸状電極間の中央部で衝突させ、かつ電流路の繋ぎ変えにより、プラズマの封じ込めを行うものである。
【０００９】
しかし、かかるプラズマ光源を実際に製作し試験した結果、同軸状電極内に発生する面状放電（電流シート）の密度が低く、かつその発生箇所が周方向の一部に偏在する問題点があった。
そのため、面状放電の安定性、再現性が低く、同軸状電極内の周方向に均一な面状放電が生成できず、その結果、プラズマ光源の出力、安定性、信頼性に問題があった。
【００１０】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案したものである。すなわち、本発明の目的は、同軸状電極内に発生する面状放電（電流シート）の密度を高め、かつ同軸状電極内の周方向に均一な面状放電を生成することができるプラズマ光源とプラズマ光発生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内にプラズマ媒体を供給しかつプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持する放電環境保持装置と、を備え、
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、該中心電極を一定の間隔を隔てて囲む管状のガイド電極と、中心電極とガイド電極の末端部間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体とからなり、
前記中心電極は、前記軸線上に位置し、かつそれぞれの先端部が互いに間隔を隔てて対向しており、
さらに、前記１対の中心電極の末端部に極性を反転させた放電電圧を印加して、中心電極とガイド電極の間にそれぞれ面状放電を発生させ、該面状放電により１対の中心電極間の中間位置に単一のプラズマを形成し、次いで前記面状放電を１対の中心電極間の管状放電に繋ぎ変えて前記プラズマを封じ込めるプラズマ封じ込み磁場を形成するプラズマ制御装置を備えるプラズマ光源であって、
前記１対の同軸状電極の中心電極とガイド電極との間に、前記中心電極とガイド電極間の浮遊容量より大きい静電容量を有する補助コンデンサをそれぞれ備える、ことを特徴とするプラズマ光源が提供される。
【００１２】
また本発明によれば、対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内にプラズマ媒体を供給しかつプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持する放電環境保持装置と、を備え、
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、該中心電極を一定の間隔を隔てて囲む管状のガイド電極と、中心電極とガイド電極の末端部間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体とからなり、
前記中心電極を、前記軸線上に位置し、かつそれぞれの先端部を互いに間隔を隔てて対向させ、
前記１対の中心電極の末端部に極性を反転させた放電電圧を印加して、中心電極とガイド電極の間にそれぞれ面状放電を発生させ、該面状放電により１対の中心電極間の中間位置に単一のプラズマを形成し、次いで前記面状放電を１対の中心電極間の管状放電に繋ぎ変えて前記プラズマを封じ込めるプラズマ封じ込み磁場を形成するプラズマ光発生方法であって、
前記１対の同軸状電極の中心電極とガイド電極との間に、前記中心電極とガイド電極間の浮遊容量より大きい静電容量を有する補助コンデンサをそれぞれ備え、
該補助コンデンサにより中心電極とガイド電極間の電圧を前記放電電圧より短い周期で変動させて、擬似的に高周波の面状放電を発生させる、ことを特徴とするプラズマ光発生方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明の装置及び方法によれば、１対の同軸状電極の中心電極とガイド電極との間に、中心電極とガイド電極間の浮遊容量より大きい静電容量を有する補助コンデンサをそれぞれ備えるので、中心電極とガイド電極間の静電容量が増大してその間の蓄積エネルギが増大し、同軸状電極内に発生する面状放電（電流シート）の密度を高めることができる。
【００１４】
また、補助コンデンサの放電時定数は、放電電圧の放電時定数より短いので、補助コンデンサから放出されたエネルギは、第１周期では完全に吸収されず、残りのエネルギが補助コンデンサに反転充電されるので、中心電極とガイド電極間の電圧を放電電圧より短い周期で変動させて、擬似的に高周波の面状放電を発生させることができ、その結果、同軸状電極内の周方向に均一な面状放電を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるプラズマ光源の実施形態図である。
【図２】従来例における放電電圧と放電電流の実施例である。
【図３】本発明による放電電圧と放電電流の実施例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。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】
図１は、本発明によるプラズマ光源の実施形態図である。
この図において、本発明のプラズマ光源は、１対の同軸状電極１０及び放電環境保持装置２０を備える。
【００１８】
１対の同軸状電極１０は、対称面１を中心として対向配置されている。
各同軸状電極１０は、棒状の中心電極１２、管状のガイド電極１４及びリング状の絶縁体１６からなる。
【００１９】
棒状の中心電極１２は、単一の軸線Ｚ−Ｚ上に延びる導電性の電極である。中心電極１２は、軸線Ｚ−Ｚに対して線対称の外周面を有する。
【００２０】
管状のガイド電極１４は、軸線Ｚ−Ｚに対して回転対称に構成されることが望ましく、中心電極１２を一定の間隔を隔てて囲み、その間にプラズマ媒体を保有するようになっている。
プラズマ媒体は、Ｘｅ，Ｓｎ，Ｌｉ等のガスであることが好ましい。
また、ガイド電極１４の形状は回転対称に限られず、例えば長方形でもよい。
【００２１】
リング状の絶縁体１６は、中心電極１２とガイド電極１４の末端部間に位置する中空円筒形状の電気的絶縁体であり、中心電極１２とガイド電極１４の末端部間を電気的に絶縁する。
なお、絶縁体１６は、本実施形態では、軸線Ｚ−Ｚに対して回転対称であるが、本発明はこの形状に限定されず、ガイド電極１４が長方形のときは絶縁体１６も長方形でもよい。
【００２２】
上述した１対の同軸状電極１０の各中心電極１２は、同一の軸線Ｚ−Ｚ上に位置し、かつそれぞれの先端部が互いに間隔を隔てて対向している。
【００２３】
放電環境保持装置２０は、同軸状電極１０内にプラズマ媒体を供給し、かつプラズマ発生に適した温度及び圧力に同軸状電極１０を保持する。プラズマ発生に適した温度は、例えば０〜３００℃であり、プラズマ発生に適した圧力は、例えば１〜１０×１０−６ｔｏｒｒの真空度である。
放電環境保持装置２０は、例えば、真空チャンバー２２、排気装置２４、ガス供給系、温度調節器、及びプラズマ媒体供給装置により構成することができる。なお、真空チャンバーと排気装置は必須であるが、ガス供給系、温度調節器、及びプラズマ媒体供給装置は必須ではない。
【００２４】
図１において、本発明のプラズマ光源は、さらにプラズマ制御装置３０を備える。
プラズマ制御装置３０は、１対の中心電極１２の末端部に極性を反転させた放電電圧を印加して、中心電極１２とガイド電極１４の間にそれぞれ面状放電２を発生させ、面状放電２により１対の中心電極１２間の中間位置に単一のプラズマ３を形成し、次いで面状放電２を１対の中心電極１２間の管状放電４（図１参照）に繋ぎ変えてプラズマ３を封じ込める磁場を形成する機能を有する。
プラズマ３を形成する「中間位置」は、対称面１上に限定されず、中心電極１２先端の中点以外の位置であってもよい。
【００２５】
図１において、プラズマ制御装置３０は、正電圧源３４、負電圧源３６及びタイミング制御装置４０を有する。
【００２６】
正電圧源３４は、放電用コンデンサ３７ｂにエネルギを蓄積し、蓄積したエネルギを一方（図で左側）の中心電極１２に接地電圧（０Ｖ）より高い正の放電電圧で供給する。
負電圧源３６は、放電用コンデンサ３７ｂにエネルギを蓄積し、蓄積したエネルギを他方（図で右側）の中心電極１２に接地電圧（０Ｖ）より低い負の放電電圧で供給する。
【００２７】
タイミング制御装置４０は、正電圧源３４と負電圧源３６の印加タイミングを制御する。
【００２８】
図１において、正電圧源３４と負電圧源３６は、それぞれ高電圧蓄電装置３７とトリガスイッチ３８とを有する。
【００２９】
高電圧蓄電装置３７は、それぞれ高電圧電源３７ａと放電用コンデンサ３７ｂを有し、放電用コンデンサ３７ｂに所定の高電圧を充電する。所定の高電圧（充電電圧）は、好ましくは１０〜１５ｋＶの正電圧又は負電圧である。
【００３０】
トリガスイッチ３８は、高電圧パルス発生器３８ａ及びギャップスイッチ３８ｂからなり、高電圧パルス発生器３８ａから高電圧パルスを出力し、ギャップスイッチ３８ｂを作動させるようになっている。また、この例では、抵抗Ｒ１，Ｒ２を有し、ギャップスイッチ３８ｂを保護している。
【００３１】
タイミング制御装置４０は、高電圧パルス発生器３８ａにそれぞれパルス信号を出力し、このパルス信号により高電圧パルス発生器３８ａを作動させて、ギャップスイッチ３８ｂを作動させる。
このギャップスイッチ３８ｂの作動により、ギャップスイッチ３８ｂが短絡し、放電用コンデンサ３７ｂに充電された高電圧がそれぞれの同軸状電極１２に印加される。
【００３２】
図１において、１対のガイド電極１４は、それぞれ接地（アース）されている。
また、正電圧源３４の放電用コンデンサ３７ｂの一端が接地（アース）され、他端はガイド電極１４より高い正（＋）の高電圧に印加される。
また、負電圧源３６の放電用コンデンサ３７ｂの一端が接地（アース）され、他端はガイド電極１４より低い負（−）の高電圧に印加される。
正電圧源３４と負電圧源３６の高電圧は、好ましくは１０〜１５ｋＶの正電圧又は負電圧である。
【００３３】
さらに、タイミング制御装置４０は、それぞれの高電圧パルス発生器３８ａに出力するパルス信号の時間差を設定するタイマー（図示せず）を備え、それぞれの同軸状電極１０に放電電圧を印加するタイミングを制御できるようになっている。
【００３４】
図１において、トリガスイッチ３８と中心電極１２の間には、図示しない残留抵抗Ｒと浮遊インダクタンスＬが存在する。上述した電圧印加時の電流波形は、上述した印加電圧Ｖ、浮遊インダクタンスＬ、放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ１、及び抵抗Ｒ１，Ｒ２及び残留抵抗Ｒによって決定される。
本発明において、電圧印加時の電流波形は、周期Ｔのサイン波であり、その４分の１周期（Ｔ／４）は、０．５〜３μｓであることが好ましく、１〜２μｓであることが特に好ましい。
【００３５】
この電圧印加時の放電電流のピーク（Ｔ／４）は、面状放電２（電流シート）の同軸状電極１０の出口到達時点、同軸状電極１０から進展する２つの面状放電２（電流シート）が衝突する衝突タイミング、又はその中間時点に合わせて調整できるようになっている。
【００３６】
図１において、本発明のプラズマ光源はさらに、１対の同軸状電極１０の中心電極１２とガイド電極１４との間に、補助コンデンサ１８をそれぞれ備える。
補助コンデンサ１８の両端は、それぞれ中心電極１２とガイド電極１４に直結されており、その自己インダクタンス成分を低く抑えるために、中心電極１２とガイド電極１４に近接させて設けることが好ましい。
【００３７】
上述した放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ１は、例えば０．５〜２μＦ（後述する実施例では０．８μＦ）であり、中心電極１２とガイド電極１４間の浮遊容量Ｃｓは、同軸状電極１０の構造と大きさにより変化するが５〜２０ｐＦの範囲にある。
従って、浮遊容量Ｃｓは、放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ１の１０５分の１のオーダである。
【００３８】
補助コンデンサ１８の静電容量Ｃ２は、好ましくは、放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ１より２桁以上小さく、かつ中心電極１２とガイド電極１４間の浮遊容量Ｃｓより２桁以上大きい静電容量を有する。
例えば補助コンデンサ１８の静電容量Ｃ２は、０．５〜２ｎＦ（後述する実施例では０．５ｎＦ）であり、放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ１の１０００分の１のオーダであり、浮遊容量Ｃｓの１００倍のオーダである。
【００３９】
図２は、従来例における放電電圧と放電電流の実施例である。この例は、図１において、補助コンデンサ１８がない場合を示している。
またこの図は、負電圧源３６による同軸状電極１０（図１の右側）における中心電極１２とガイド電極１４間の放電電圧（負極電圧）と放電電流（負極電流）を示している。
【００４０】
この図において、横軸は時間（μｓ）、縦軸（左側）は負極電流（ｋＡ）、縦軸（右側）は負極電圧（ｋＶ）である。また、図中の実線は負極電流、破線は負極電圧を示している。
【００４１】
図１において、タイミング制御装置４０により高電圧パルス発生器３８ａを作動させると、ギャップスイッチ３８ｂが短絡する。
図２におけるパルス信号の出力（０μｓ）からギャップスイッチ３８ｂの短絡までの時間は、およそ１μｓである。
【００４２】
図１において、ギャップスイッチ３８ｂが短絡すると、放電用コンデンサ３７ｂに充電された高電圧がそれぞれの同軸状電極１２に印加される。
上述したように、電圧印加時の電流波形は、印加電圧Ｖ、浮遊インダクタンスＬ、放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ１、及び抵抗Ｒ１，Ｒ２及び残留抵抗Ｒによって決定されており、図２における電圧印加時の電流波形（負極電流）は、周期Ｔのサイン波であり、その４分の１周期（Ｔ／４）は、およそ１μｓである。
【００４３】
一方、中心電極１２とガイド電極１４間の浮遊容量Ｃｓは、上述したように５〜２０ｐＦの範囲にあり、放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ１の１０５分の１のオーダであり、非常に小さい値である。
そのため、浮遊容量Ｃｓの時定数は主回路の時定数より、１０５分の１のオーダで、非常に短く、同軸状電極１０内における面状放電２（電流シート）は、高電圧印加の直後に発生する。
従って、面状放電２（電流シート）の発生時における投入エネルギは、高電圧印加の直後の浮遊容量Ｃｓに蓄積されたエネルギ（Ｃｓ×Ｖｂ）だけであり、生成プラズマ量が限定され、発光出力が小さかった。
【００４４】
また、従来例では、浮遊容量Ｃｓの時定数が非常に短いため、中心電極１２とガイド電極１４間の電流及び電圧は、放電用コンデンサ３７ｂの電流及び電圧に追従する。
従って図２からも明らかなように、高電圧の印加直後に発生する放電電圧及び放電電流の変動は少なく、面状放電２の発生時の電極間印加電圧はＤＣ（直流）に等しく、放電が局在化する。
そのため、同軸状電極１０内の周方向に均一な面状放電２の生成が困難で、その後の面状放電２の加速、プラズマの封じ込めの過程に乱れが生じ、良好な発光状態が得られなかった。
【００４５】
図３は、本発明による放電電圧と放電電流の実施例である。この例は、図１における補助コンデンサ１８の静電容量Ｃ２が０．５ｎＦの場合を示している。
またこの図は、負電圧源３６による同軸状電極１０（図１の右側）における中心電極１２とガイド電極１４間の放電電圧（負極電圧）と放電電流（負極電流）を示している。
【００４６】
この図において、横軸は時間（μｓ）、縦軸（左側）は負極電流（ｋＡ）、縦軸（右側）は負極電圧（ｋＶ）である。また、図中の実線は負極電流、破線は負極電圧を示している。
【００４７】
図１において、ギャップスイッチ３８ｂが短絡すると、放電用コンデンサ３７ｂに充電された高電圧がそれぞれの同軸状電極１２に印加される。
図３におけるパルス信号の出力（０μｓ）からギャップスイッチ３８ｂの短絡までの時間は、この例ではおよそ１．５μｓである。
【００４８】
図１において、ギャップスイッチ３８ｂが短絡すると、放電用コンデンサ３７ｂに充電された高電圧がそれぞれの同軸状電極１２に印加される。
図３における電圧印加時の電流波形（負極電流）は、周期Ｔのサイン波であり、その４分の１周期（Ｔ／４）は、およそ１μｓである。
【００４９】
上述したように中心電極１２とガイド電極１４間の浮遊容量Ｃｓは、５〜２０ｐＦの範囲にあり、放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ１の１０５分の１のオーダであり、非常に小さい値である。
しかし本発明では、同軸状電極１０の中心電極１２とガイド電極１４との間に補助コンデンサ１８を備えており、補助コンデンサ１８の静電容量Ｃ２は、この例では０．５ｎＦであり、浮遊容量Ｃｓより１００倍以上大きい。
従って、面状放電２（電流シート）の発生時における投入エネルギは、高電圧印加の直後の浮遊容量Ｃｓと補助コンデンサ１８に蓄積されたエネルギ（（Ｃｓ＋Ｃ２）×Ｖｂ）となり、従来と比較して生成されるプラズマ量が１００倍以上大きくなる。
【００５０】
また、本発明では、補助コンデンサ１８の放電時定数は、放電用コンデンサ３７ｂの１０００分の１のオーダであるが、浮遊容量Ｃｓの１００倍のオーダである。
従って、補助コンデンサ１８からの放電は、浮遊容量Ｃｓからの放電よりは遅く、放電用コンデンサ３７ｂからの放電よりは遅い。
そのため、図３からも明らかなように、補助コンデンサ１８から放出されたエネルギは、第１周期では完全に吸収されず、残りのエネルギが補助コンデンサ１８に反転充電されるので、中心電極１２とガイド電極１４間の電圧を放電電圧より短い周期で変動させて、擬似的に高周波の面状放電２を発生させることができ、その結果、同軸状電極１０内の周方向に均一な面状放電２を生成することができる。
【００５１】
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】
【００５２】
１ 対称面、２ 面状放電、３ プラズマ、
１０ 同軸状電極、１２ 中心電極、１４ ガイド電極、１６ 絶縁体、
１８ 補助コンデンサ、
２０ 放電環境保持装置、２２ 真空チャンバー、２４ 排気装置、
３０ プラズマ制御装置、３４ 正電圧源、３６ 負電圧源、
３７ 高電圧蓄電装置、３７ａ 高電圧電源、３７ｂ 放電用コンデンサ、
３８ トリガスイッチ、３８ａ 高電圧パルス発生器、
３８ｂ ギャップスイッチ、４０ タイミング制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＵＶ放射のためのプラズマ光源とプラズマ光発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代半導体の微細加工のために極端紫外光源を用いるリソグラフィが期待されている。リソグラフィとは回路パターンの描かれたマスクを通して光やビームをシリコン基盤上に縮小投影し、レジスト材料を感光させることで電子回路を形成する技術である。光リソグラフィで形成される回路の最小加工寸法は基本的には光源の波長に依存している。従って、次世代の半導体開発には光源の短波長化が必須であり、この光源開発に向けた研究が進められている。
【０００３】
次世代リソグラフィ光源として最も有力視されているのが、極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光源であり、およそ１〜１００ｎｍの波長領域の光を意味する。以下、この領域の光をプラズマ光又は単にＥＵＶと呼ぶ。
プラズマ光（ＥＵＶ）はあらゆる物質に対し吸収率が高く、レンズ等の透過型光学系を利用することができないので、反射型光学系を用いることになる。またこの領域の光学系は非常に開発が困難で、限られた波長にしか反射特性を示さない。
【０００４】
現在、１３．５ｎｍに感度を有するＭｏ／Ｓｉ多層膜反射鏡が開発されており、この波長の光と反射鏡を組み合わせたリソグラフィ技術が開発されれば３０ｎｍ以下の加工寸法を実現できると予測されている。さらなる微細加工技術の実現のために、波長１３．５ｎｍのリソグラフィ光源の開発が急務であり、高エネルギ密度プラズマからの輻射光が注目されている。
【０００５】
光源プラズマ生成はレーザー照射（ＬＰＰ：Ｌａｓｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式と、パルスパワー技術によって駆動されるガス放電（ＤＰＰ：Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式とに大別できる。ＤＰＰは、投入した電力が直接プラズマエネルギに変換されるので、ＬＰＰに比べて変換効率で優位であるうえに、装置が小型で低コストという利点がある。
【０００６】
ガス放電（ＤＰＰ）方式の光源プラズマ生成手段として、特許文献１〜３が既に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１４７２３１号、「プラズマ光源とプラズマ光発生方法」
【特許文献２】特開２０１１−５４７２９号、「プラズマ光源」
【特許文献３】特開２０１１−５４７３０号、「プラズマ光源」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜３に開示されたプラズマ光源は、１対の対向する同軸状電極間でプラズマを封じ込める構造のものであり、２つの同軸状電極から進展する面状放電（電流シート）を、同軸状電極間の中央部で衝突させ、かつ電流路の繋ぎ変えにより、プラズマの封じ込めを行うものである。
【０００９】
しかし、かかるプラズマ光源を実際に製作し試験した結果、同軸状電極内に発生する面状放電（電流シート）の密度が低く、かつその発生箇所が周方向の一部に偏在する問題点があった。
そのため、面状放電の安定性、再現性が低く、同軸状電極内の周方向に均一な面状放電が生成できず、その結果、プラズマ光源の出力、安定性、信頼性に問題があった。
【００１０】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案したものである。すなわち、本発明の目的は、同軸状電極内に発生する面状放電（電流シート）の密度を高め、かつ同軸状電極内の周方向に均一な面状放電を生成することができるプラズマ光源とプラズマ光発生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内にプラズマ媒体を供給しかつプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持する放電環境保持装置と、を備え、
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、該中心電極を一定の間隔を隔てて囲む管状のガイド電極と、中心電極とガイド電極の末端部間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体とからなり、
前記中心電極は、前記軸線上に位置し、かつそれぞれの先端部が互いに間隔を隔てて対向しており、
さらに、前記１対の中心電極の末端部に極性を反転させた放電電圧を印加して、中心電極とガイド電極の間にそれぞれ面状放電を発生させ、該面状放電により１対の中心電極間の中間位置に単一のプラズマを形成し、次いで前記面状放電を１対の中心電極間の管状放電に繋ぎ変えて前記プラズマを封じ込めるプラズマ封じ込み磁場を形成するプラズマ制御装置を備えるプラズマ光源であって、
前記１対の同軸状電極の中心電極とガイド電極との間に、前記中心電極とガイド電極間の浮遊容量より大きい静電容量を有する補助コンデンサをそれぞれ備える、ことを特徴とするプラズマ光源が提供される。
【００１２】
また本発明によれば、対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内にプラズマ媒体を供給しかつプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持する放電環境保持装置と、を備え、
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、該中心電極を一定の間隔を隔てて囲む管状のガイド電極と、中心電極とガイド電極の末端部間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体とからなり、
前記中心電極を、前記軸線上に位置し、かつそれぞれの先端部を互いに間隔を隔てて対向させ、
前記１対の中心電極の末端部に極性を反転させた放電電圧を印加して、中心電極とガイド電極の間にそれぞれ面状放電を発生させ、該面状放電により１対の中心電極間の中間位置に単一のプラズマを形成し、次いで前記面状放電を１対の中心電極間の管状放電に繋ぎ変えて前記プラズマを封じ込めるプラズマ封じ込み磁場を形成するプラズマ光発生方法であって、
前記１対の同軸状電極の中心電極とガイド電極との間に、前記中心電極とガイド電極間の浮遊容量より大きい静電容量を有する補助コンデンサをそれぞれ備え、
該補助コンデンサにより中心電極とガイド電極間の電圧を前記放電電圧より短い周期で変動させて、擬似的に高周波の面状放電を発生させる、ことを特徴とするプラズマ光発生方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明の装置及び方法によれば、１対の同軸状電極の中心電極とガイド電極との間に、中心電極とガイド電極間の浮遊容量より大きい静電容量を有する補助コンデンサをそれぞれ備えるので、中心電極とガイド電極間の静電容量が増大してその間の蓄積エネルギが増大し、同軸状電極内に発生する面状放電（電流シート）の密度を高めることができる。
【００１４】
また、補助コンデンサの放電時定数は、放電電圧の放電時定数より短いので、補助コンデンサから放出されたエネルギは、第１周期では完全に吸収されず、残りのエネルギが補助コンデンサに反転充電されるので、中心電極とガイド電極間の電圧を放電電圧より短い周期で変動させて、擬似的に高周波の面状放電を発生させることができ、その結果、同軸状電極内の周方向に均一な面状放電を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるプラズマ光源の実施形態図である。
【図２】従来例における放電電圧と放電電流の実施例である。
【図３】本発明による放電電圧と放電電流の実施例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。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】
図１は、本発明によるプラズマ光源の実施形態図である。
この図において、本発明のプラズマ光源は、１対の同軸状電極１０及び放電環境保持装置２０を備える。
【００１８】
１対の同軸状電極１０は、対称面１を中心として対向配置されている。
各同軸状電極１０は、棒状の中心電極１２、管状のガイド電極１４及びリング状の絶縁体１６からなる。
【００１９】
棒状の中心電極１２は、単一の軸線Ｚ−Ｚ上に延びる導電性の電極である。中心電極１２は、軸線Ｚ−Ｚに対して線対称の外周面を有する。
【００２０】
管状のガイド電極１４は、軸線Ｚ−Ｚに対して回転対称に構成されることが望ましく、中心電極１２を一定の間隔を隔てて囲み、その間にプラズマ媒体を保有するようになっている。
プラズマ媒体は、Ｘｅ，Ｓｎ，Ｌｉ等のガスであることが好ましい。
また、ガイド電極１４の形状は回転対称に限られず、例えば長方形でもよい。
【００２１】
リング状の絶縁体１６は、中心電極１２とガイド電極１４の末端部間に位置する中空円筒形状の電気的絶縁体であり、中心電極１２とガイド電極１４の末端部間を電気的に絶縁する。
なお、絶縁体１６は、本実施形態では、軸線Ｚ−Ｚに対して回転対称であるが、本発明はこの形状に限定されず、ガイド電極１４が長方形のときは絶縁体１６も長方形でもよい。
【００２２】
上述した１対の同軸状電極１０の各中心電極１２は、同一の軸線Ｚ−Ｚ上に位置し、かつそれぞれの先端部が互いに間隔を隔てて対向している。
【００２３】
放電環境保持装置２０は、同軸状電極１０内にプラズマ媒体を供給し、かつプラズマ発生に適した温度及び圧力に同軸状電極１０を保持する。プラズマ発生に適した温度は、例えば０〜３００℃であり、プラズマ発生に適した圧力は、例えば１〜１０×１０−６ｔｏｒｒの真空度である。
放電環境保持装置２０は、例えば、真空チャンバー２２、排気装置２４、ガス供給系、温度調節器、及びプラズマ媒体供給装置により構成することができる。なお、真空チャンバーと排気装置は必須であるが、ガス供給系、温度調節器、及びプラズマ媒体供給装置は必須ではない。
【００２４】
図１において、本発明のプラズマ光源は、さらにプラズマ制御装置３０を備える。
プラズマ制御装置３０は、１対の中心電極１２の末端部に極性を反転させた放電電圧を印加して、中心電極１２とガイド電極１４の間にそれぞれ面状放電２を発生させ、面状放電２により１対の中心電極１２間の中間位置に単一のプラズマ３を形成し、次いで面状放電２を１対の中心電極１２間の管状放電４（図１参照）に繋ぎ変えてプラズマ３を封じ込める磁場を形成する機能を有する。
プラズマ３を形成する「中間位置」は、対称面１上に限定されず、中心電極１２先端の中点以外の位置であってもよい。
【００２５】
図１において、プラズマ制御装置３０は、正電圧源３４、負電圧源３６及びタイミング制御装置４０を有する。
【００２６】
正電圧源３４は、放電用コンデンサ３７ｂにエネルギを蓄積し、蓄積したエネルギを一方（図で左側）の中心電極１２に接地電圧（０Ｖ）より高い正の放電電圧で供給する。
負電圧源３６は、放電用コンデンサ３７ｂにエネルギを蓄積し、蓄積したエネルギを他方（図で右側）の中心電極１２に接地電圧（０Ｖ）より低い負の放電電圧で供給する。
【００２７】
タイミング制御装置４０は、正電圧源３４と負電圧源３６の印加タイミングを制御する。
【００２８】
図１において、正電圧源３４と負電圧源３６は、それぞれ高電圧蓄電装置３７とトリガスイッチ３８とを有する。
【００２９】
高電圧蓄電装置３７は、それぞれ高電圧電源３７ａと放電用コンデンサ３７ｂを有し、放電用コンデンサ３７ｂに所定の高電圧を充電する。所定の高電圧（充電電圧）は、好ましくは１０〜１５ｋＶの正電圧又は負電圧である。
【００３０】
トリガスイッチ３８は、高電圧パルス発生器３８ａ及びギャップスイッチ３８ｂからなり、高電圧パルス発生器３８ａから高電圧パルスを出力し、ギャップスイッチ３８ｂを作動させるようになっている。また、この例では、抵抗Ｒ１，Ｒ２を有し、ギャップスイッチ３８ｂを保護している。
【００３１】
タイミング制御装置４０は、高電圧パルス発生器３８ａにそれぞれパルス信号を出力し、このパルス信号により高電圧パルス発生器３８ａを作動させて、ギャップスイッチ３８ｂを作動させる。
このギャップスイッチ３８ｂの作動により、ギャップスイッチ３８ｂが短絡し、放電用コンデンサ３７ｂに充電された高電圧がそれぞれの同軸状電極１２に印加される。
【００３２】
図１において、１対のガイド電極１４は、それぞれ接地（アース）されている。
また、正電圧源３４の放電用コンデンサ３７ｂの一端が接地（アース）され、他端はガイド電極１４より高い正（＋）の高電圧に印加される。
また、負電圧源３６の放電用コンデンサ３７ｂの一端が接地（アース）され、他端はガイド電極１４より低い負（−）の高電圧に印加される。
正電圧源３４と負電圧源３６の高電圧は、好ましくは１０〜１５ｋＶの正電圧又は負電圧である。
【００３３】
さらに、タイミング制御装置４０は、それぞれの高電圧パルス発生器３８ａに出力するパルス信号の時間差を設定するタイマー（図示せず）を備え、それぞれの同軸状電極１０に放電電圧を印加するタイミングを制御できるようになっている。
【００３４】
図１において、トリガスイッチ３８と中心電極１２の間には、図示しない残留抵抗Ｒと浮遊インダクタンスＬが存在する。上述した電圧印加時の電流波形は、上述した印加電圧Ｖ、浮遊インダクタンスＬ、放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ１、及び抵抗Ｒ１，Ｒ２及び残留抵抗Ｒによって決定される。
本発明において、電圧印加時の電流波形は、周期Ｔのサイン波であり、その４分の１周期（Ｔ／４）は、０．５〜３μｓであることが好ましく、１〜２μｓであることが特に好ましい。
【００３５】
この電圧印加時の放電電流のピーク（Ｔ／４）は、面状放電２（電流シート）の同軸状電極１０の出口到達時点、同軸状電極１０から進展する２つの面状放電２（電流シート）が衝突する衝突タイミング、又はその中間時点に合わせて調整できるようになっている。
【００３６】
図１において、本発明のプラズマ光源はさらに、１対の同軸状電極１０の中心電極１２とガイド電極１４との間に、補助コンデンサ１８をそれぞれ備える。
補助コンデンサ１８の両端は、それぞれ中心電極１２とガイド電極１４に直結されており、その自己インダクタンス成分を低く抑えるために、中心電極１２とガイド電極１４に近接させて設けることが好ましい。
【００３７】
上述した放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ１は、例えば０．５〜２μＦ（後述する実施例では０．８μＦ）であり、中心電極１２とガイド電極１４間の浮遊容量Ｃｓは、同軸状電極１０の構造と大きさにより変化するが５〜２０ｐＦの範囲にある。
従って、浮遊容量Ｃｓは、放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ１の１０５分の１のオーダである。
【００３８】
補助コンデンサ１８の静電容量Ｃ２は、好ましくは、放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ１より２桁以上小さく、かつ中心電極１２とガイド電極１４間の浮遊容量Ｃｓより２桁以上大きい静電容量を有する。
例えば補助コンデンサ１８の静電容量Ｃ２は、０．５〜２ｎＦ（後述する実施例では０．５ｎＦ）であり、放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ１の１０００分の１のオーダであり、浮遊容量Ｃｓの１００倍のオーダである。
【００３９】
図２は、従来例における放電電圧と放電電流の実施例である。この例は、図１において、補助コンデンサ１８がない場合を示している。
またこの図は、負電圧源３６による同軸状電極１０（図１の右側）における中心電極１２とガイド電極１４間の放電電圧（負極電圧）と放電電流（負極電流）を示している。
【００４０】
この図において、横軸は時間（μｓ）、縦軸（左側）は負極電流（ｋＡ）、縦軸（右側）は負極電圧（ｋＶ）である。また、図中の実線は負極電流、破線は負極電圧を示している。
【００４１】
図１において、タイミング制御装置４０により高電圧パルス発生器３８ａを作動させると、ギャップスイッチ３８ｂが短絡する。
図２におけるパルス信号の出力（０μｓ）からギャップスイッチ３８ｂの短絡までの時間は、およそ１μｓである。
【００４２】
図１において、ギャップスイッチ３８ｂが短絡すると、放電用コンデンサ３７ｂに充電された高電圧がそれぞれの同軸状電極１２に印加される。
上述したように、電圧印加時の電流波形は、印加電圧Ｖ、浮遊インダクタンスＬ、放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ１、及び抵抗Ｒ１，Ｒ２及び残留抵抗Ｒによって決定されており、図２における電圧印加時の電流波形（負極電流）は、周期Ｔのサイン波であり、その４分の１周期（Ｔ／４）は、およそ１μｓである。
【００４３】
一方、中心電極１２とガイド電極１４間の浮遊容量Ｃｓは、上述したように５〜２０ｐＦの範囲にあり、放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ１の１０５分の１のオーダであり、非常に小さい値である。
そのため、浮遊容量Ｃｓの時定数は主回路の時定数より、１０５分の１のオーダで、非常に短く、同軸状電極１０内における面状放電２（電流シート）は、高電圧印加の直後に発生する。
従って、面状放電２（電流シート）の発生時における投入エネルギは、高電圧印加の直後の浮遊容量Ｃｓに蓄積されたエネルギ（Ｃｓ×Ｖｂ）だけであり、生成プラズマ量が限定され、発光出力が小さかった。
【００４４】
また、従来例では、浮遊容量Ｃｓの時定数が非常に短いため、中心電極１２とガイド電極１４間の電流及び電圧は、放電用コンデンサ３７ｂの電流及び電圧に追従する。
従って図２からも明らかなように、高電圧の印加直後に発生する放電電圧及び放電電流の変動は少なく、面状放電２の発生時の電極間印加電圧はＤＣ（直流）に等しく、放電が局在化する。
そのため、同軸状電極１０内の周方向に均一な面状放電２の生成が困難で、その後の面状放電２の加速、プラズマの封じ込めの過程に乱れが生じ、良好な発光状態が得られなかった。
【００４５】
図３は、本発明による放電電圧と放電電流の実施例である。この例は、図１における補助コンデンサ１８の静電容量Ｃ２が０．５ｎＦの場合を示している。
またこの図は、負電圧源３６による同軸状電極１０（図１の右側）における中心電極１２とガイド電極１４間の放電電圧（負極電圧）と放電電流（負極電流）を示している。
【００４６】
この図において、横軸は時間（μｓ）、縦軸（左側）は負極電流（ｋＡ）、縦軸（右側）は負極電圧（ｋＶ）である。また、図中の実線は負極電流、破線は負極電圧を示している。
【００４７】
図１において、ギャップスイッチ３８ｂが短絡すると、放電用コンデンサ３７ｂに充電された高電圧がそれぞれの同軸状電極１２に印加される。
図３におけるパルス信号の出力（０μｓ）からギャップスイッチ３８ｂの短絡までの時間は、この例ではおよそ１．５μｓである。
【００４８】
図１において、ギャップスイッチ３８ｂが短絡すると、放電用コンデンサ３７ｂに充電された高電圧がそれぞれの同軸状電極１２に印加される。
図３における電圧印加時の電流波形（負極電流）は、周期Ｔのサイン波であり、その４分の１周期（Ｔ／４）は、およそ１μｓである。
【００４９】
上述したように中心電極１２とガイド電極１４間の浮遊容量Ｃｓは、５〜２０ｐＦの範囲にあり、放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ１の１０５分の１のオーダであり、非常に小さい値である。
しかし本発明では、同軸状電極１０の中心電極１２とガイド電極１４との間に補助コンデンサ１８を備えており、補助コンデンサ１８の静電容量Ｃ２は、この例では０．５ｎＦであり、浮遊容量Ｃｓより１００倍以上大きい。
従って、面状放電２（電流シート）の発生時における投入エネルギは、高電圧印加の直後の浮遊容量Ｃｓと補助コンデンサ１８に蓄積されたエネルギ（（Ｃｓ＋Ｃ２）×Ｖｂ）となり、従来と比較して生成されるプラズマ量が１００倍以上大きくなる。
【００５０】
また、本発明では、補助コンデンサ１８の放電時定数は、放電用コンデンサ３７ｂの１０００分の１のオーダであるが、浮遊容量Ｃｓの１００倍のオーダである。
従って、補助コンデンサ１８からの放電は、浮遊容量Ｃｓからの放電よりは遅く、放電用コンデンサ３７ｂからの放電よりは遅い。
そのため、図３からも明らかなように、補助コンデンサ１８から放出されたエネルギは、第１周期では完全に吸収されず、残りのエネルギが補助コンデンサ１８に反転充電されるので、中心電極１２とガイド電極１４間の電圧を放電電圧より短い周期で変動させて、擬似的に高周波の面状放電２を発生させることができ、その結果、同軸状電極１０内の周方向に均一な面状放電２を生成することができる。
【００５１】
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】
【００５２】
１ 対称面、２ 面状放電、３ プラズマ、
１０ 同軸状電極、１２ 中心電極、１４ ガイド電極、１６ 絶縁体、
１８ 補助コンデンサ、
２０ 放電環境保持装置、２２ 真空チャンバー、２４ 排気装置、
３０ プラズマ制御装置、３４ 正電圧源、３６ 負電圧源、
３７ 高電圧蓄電装置、３７ａ 高電圧電源、３７ｂ 放電用コンデンサ、
３８ トリガスイッチ、３８ａ 高電圧パルス発生器、
３８ｂ ギャップスイッチ、４０ タイミング制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内にプラズマ媒体を供給しかつプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持する放電環境保持装置と、を備え、
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、該中心電極を一定の間隔を隔てて囲む管状のガイド電極と、中心電極とガイド電極の末端部間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体とからなり、
前記中心電極は、前記軸線上に位置し、かつそれぞれの先端部が互いに間隔を隔てて対向しており、
さらに、前記１対の中心電極の末端部に極性を反転させた放電電圧を印加して、中心電極とガイド電極の間にそれぞれ面状放電を発生させ、該面状放電により１対の中心電極間の中間位置に単一のプラズマを形成し、次いで前記面状放電を１対の中心電極間の管状放電に繋ぎ変えて前記プラズマを封じ込めるプラズマ封じ込み磁場を形成するプラズマ制御装置を備えるプラズマ光源であって、
前記１対の同軸状電極の中心電極とガイド電極との間に、前記中心電極とガイド電極間の浮遊容量より大きい静電容量を有する補助コンデンサをそれぞれ備える、ことを特徴とするプラズマ光源。
【請求項２】
前記プラズマ制御装置は、
放電用コンデンサにエネルギを蓄積し、蓄積したエネルギを一方の中心電極に接地電圧より高い正の放電電圧で印加する正電圧源と、
放電用コンデンサにエネルギを蓄積し、蓄積したエネルギを他方の中心電極に接地電圧より低い負の放電電圧で印加する負電圧源と、
前記正電圧源と負電圧源の印加タイミングを制御するタイミング制御装置と、を有しており、
前記補助コンデンサは、前記放電用コンデンサより小さい静電容量を有する、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】
前記補助コンデンサの放電時定数は、前記放電用コンデンサより短い、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】
対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内にプラズマ媒体を供給しかつプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持する放電環境保持装置と、を備え、
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、該中心電極を一定の間隔を隔てて囲む管状のガイド電極と、中心電極とガイド電極の末端部間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体とからなり、
前記中心電極を、前記軸線上に位置し、かつそれぞれの先端部を互いに間隔を隔てて対向させ、
前記１対の中心電極の末端部に極性を反転させた放電電圧を印加して、中心電極とガイド電極の間にそれぞれ面状放電を発生させ、該面状放電により１対の中心電極間の中間位置に単一のプラズマを形成し、次いで前記面状放電を１対の中心電極間の管状放電に繋ぎ変えて前記プラズマを封じ込めるプラズマ封じ込み磁場を形成するプラズマ光発生方法であって、
前記１対の同軸状電極の中心電極とガイド電極との間に、前記中心電極とガイド電極間の浮遊容量より大きい静電容量を有する補助コンデンサをそれぞれ備え、
該補助コンデンサにより中心電極とガイド電極間の電圧を前記放電電圧より短い周期で変動させて、擬似的に高周波の面状放電を発生させる、ことを特徴とするプラズマ光発生方法。
【請求項１】
対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内にプラズマ媒体を供給しかつプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持する放電環境保持装置と、を備え、
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、該中心電極を一定の間隔を隔てて囲む管状のガイド電極と、中心電極とガイド電極の末端部間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体とからなり、
前記中心電極は、前記軸線上に位置し、かつそれぞれの先端部が互いに間隔を隔てて対向しており、
さらに、前記１対の中心電極の末端部に極性を反転させた放電電圧を印加して、中心電極とガイド電極の間にそれぞれ面状放電を発生させ、該面状放電により１対の中心電極間の中間位置に単一のプラズマを形成し、次いで前記面状放電を１対の中心電極間の管状放電に繋ぎ変えて前記プラズマを封じ込めるプラズマ封じ込み磁場を形成するプラズマ制御装置を備えるプラズマ光源であって、
前記１対の同軸状電極の中心電極とガイド電極との間に、前記中心電極とガイド電極間の浮遊容量より大きい静電容量を有する補助コンデンサをそれぞれ備える、ことを特徴とするプラズマ光源。
【請求項２】
前記プラズマ制御装置は、
放電用コンデンサにエネルギを蓄積し、蓄積したエネルギを一方の中心電極に接地電圧より高い正の放電電圧で印加する正電圧源と、
放電用コンデンサにエネルギを蓄積し、蓄積したエネルギを他方の中心電極に接地電圧より低い負の放電電圧で印加する負電圧源と、
前記正電圧源と負電圧源の印加タイミングを制御するタイミング制御装置と、を有しており、
前記補助コンデンサは、前記放電用コンデンサより小さい静電容量を有する、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】
前記補助コンデンサの放電時定数は、前記放電用コンデンサより短い、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】
対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内にプラズマ媒体を供給しかつプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持する放電環境保持装置と、を備え、
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、該中心電極を一定の間隔を隔てて囲む管状のガイド電極と、中心電極とガイド電極の末端部間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体とからなり、
前記中心電極を、前記軸線上に位置し、かつそれぞれの先端部を互いに間隔を隔てて対向させ、
前記１対の中心電極の末端部に極性を反転させた放電電圧を印加して、中心電極とガイド電極の間にそれぞれ面状放電を発生させ、該面状放電により１対の中心電極間の中間位置に単一のプラズマを形成し、次いで前記面状放電を１対の中心電極間の管状放電に繋ぎ変えて前記プラズマを封じ込めるプラズマ封じ込み磁場を形成するプラズマ光発生方法であって、
前記１対の同軸状電極の中心電極とガイド電極との間に、前記中心電極とガイド電極間の浮遊容量より大きい静電容量を有する補助コンデンサをそれぞれ備え、
該補助コンデンサにより中心電極とガイド電極間の電圧を前記放電電圧より短い周期で変動させて、擬似的に高周波の面状放電を発生させる、ことを特徴とするプラズマ光発生方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−６２３４７（Ｐ２０１３−６２３４７Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９２６０（Ｐ２０１１−１９９２６０）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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