プラズマ光源システム
【課題】発生するプラズマ光の出力を大幅に高めることができ、かつ熱負荷及び電極消耗を抑えて装置寿命を延ばすことができるプラズマ光源を提供する。
【解決手段】所定の発光点１ａでプラズマ光８を周期的に発光する複数のプラズマ光源１０と、プラズマ光源の複数の発光点におけるプラズマ光を単一の集光点９に集光する集光装置４０とを備える。
【解決手段】所定の発光点１ａでプラズマ光８を周期的に発光する複数のプラズマ光源１０と、プラズマ光源の複数の発光点におけるプラズマ光を単一の集光点９に集光する集光装置４０とを備える。
【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システムに関する。
【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板上に縮小投影し、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、極端紫外光源（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）であり、およそ１〜１００ｎｍの波長領域の光を意味する。この領域の光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。また極端紫外光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、高エネルギー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方式（ＬＰＰ：Ｌａｓｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）とパルスパワー技術によって駆動されるガス放電方式（ＤＰＰ：Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）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ーに変換されるので、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】
ガス放電方式による高温高密度プラズマからの放射スペクトルは、基本的にはターゲット物質の温度と密度によって決まり、プラズマの原子過程を計算した結果によると、ＥＵＶ放射領域のプラズマにするにはＸｅ，Ｓｎの場合で電子温度、電子密度がそれぞれ数１０ｅＶ、１０１８ｃｍ−３程度，Ｌｉの場合で２０ｅＶ、１０１８ｃｍ−３程度が最適とされている。
【０００７】
なお、上述したプラズマ光源は、非特許文献１，２および特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】佐藤弘人、他、「リソグラフィ用放電プラズマＥＵＶ光源」、ＯＱＤ−０８−２８
【非特許文献２】Ｊｅｒｏｅｎ Ｊｏｎｋｅｒｓ，“Ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ（ＥＵＶ） ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅｓ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ”，Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， １５（２００６） Ｓ８−Ｓ１６
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２２６２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＥＵＶリソグラフィ光源には、高い平均出力、微小な光源サイズ、飛散粒子（デブリ）が少ないこと等が要求される。現状では、ＥＵＶ発光量が要求出力に対して極めて低く、高出力化が大きな課題の一つであるが、一方で高出力化のために入力エネルギーを大きくすると熱負荷によるダメージがプラズマ生成装置や光学系の寿命の低下を招いてしまう。従って、高ＥＵＶ出力と低い熱負荷の双方を満たすためには、高いエネルギー変換効率が必要不可欠である。
【００１１】
プラズマ形成初期には加熱や電離に多くのエネルギーを消費するうえに、ＥＵＶを放射するような高温高密度状態のプラズマは一般的に急速に膨張してしまうため、放射持続時間τが極端に短い。従って、変換効率を改善するためには、プラズマをＥＵＶ放射のために適した高温高密度状態で長時間（μｓｅｃオーダーで）維持することが重要になる。
【００１２】
現在の一般的なＥＵＶプラズマ光源の放射時間は１００ｎｓｅｃ程度であり出力が極端に足りない。産業応用のため高変換効率と高平均出力を両立させる為には１ショットで数μｓｅｃのＥＵＶ放射時間を達成する必要がある。つまり、高い変換効率を持つプラズマ光源を開発するためには、それぞれのターゲットに適した温度密度状態のプラズマを数μｓｅｃ（少なくとも１μｓｅｃ以上）拘束し、安定したＥＵＶ放射を達成する必要がある。
【００１３】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、発生するプラズマ光の出力を大幅に高めることができ、かつ熱負荷及び電極消耗を抑えて装置寿命を延ばすことができるプラズマ光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、所定の発光点でプラズマ光を周期的に発光する複数のプラズマ光源と、
前記プラズマ光源の複数の発光点におけるプラズマ光を単一の集光点に集光する集光装置と、を備え、
前記集光装置は、前記プラズマ光源の複数の発光点を、単一の中心軸を中心とする同一の円周上に設置する回転体と、
各プラズマ光源の発光時に該プラズマ光源の発光点が同一位置に位置するように、前記回転体を前記中心軸を中心に回転させる回転装置と、
前記同一位置からのプラズマ光を前記集光点に向けて集光する集光ミラーと、を有する、ことを特徴とするプラズマ光源システムが提供される。
【００１５】
また、前記各プラズマ光源は、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、各同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加する電圧印加装置と、を備え、１対の同軸状電極間に管状放電を形成してプラズマを軸方向に封じ込めるようになっている。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明の構成によれば、所定の発光点でプラズマ光を周期的に発光する複数のプラズマ光源を備えるので、これを順次動作させることにより、個々の光源の熱負荷を抑制しつつ、発生するプラズマ光の出力を大幅に高めることができる。
【００１７】
また、前記プラズマ光源の複数の発光点におけるプラズマ光を単一の集光点に集光する集光装置を備えるので、リソグラフィ用ＥＵＶ光源として、単一の集光点からプラズマ光を周期的に発光させることができる。
【００１８】
また本発明によれば、複数のプラズマ光源を同一円周上に設置し、これらを回転させ、各プラズマ光源が集光ミラーに対向する位置に達したタイミングで、それぞれのプラズマ光源の放電、プラズマ発光を行うことで、単一の集光点から高出力、かつ微小サイズのプラズマ光を周期的に発光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明と関連するプラズマ光源の実施形態図である。
【図２】図１のプラズマ光源の作動説明図である。
【図３】関連発明によるプラズマ光源システムの第１実施形態図である。
【図４】関連発明によるプラズマ光源システムの第２実施形態図である。
【図５】図４Ｂの凹面ミラーの第１実施形態図である。
【図６】図４Ｂの凹面ミラーの第２実施形態図である。
【図７】図４Ｂの凹面ミラーの第３実施形態図である。
【図８】本発明によるプラズマ光源システムの実施形態図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１は、本発明と関連するプラズマ光源の実施形態図であり、このプラズマ光源１０は、１対の同軸状電極１１、放電環境保持装置２０、及び電圧印加装置３０を備える。
１対の同軸状電極１１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１１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。
【００２２】
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。
管状のガイド電極１４は、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、例えばＸｅ，Ｓｎ，Ｌｉ等のガスである。
リング状の絶縁体１６は、中心電極１２とガイド電極１４の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の間を電気的に絶縁する。
【００２３】
１対の同軸状電極１１は、各中心電極１２が同一の軸線Ｚ−Ｚ上に位置し、かつ互いに一定の間隔を隔てて対称に位置する。
【００２４】
放電環境保持装置２０は、同軸状電極１１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１１を保持する。放電環境保持装置２０は、例えば、真空チャンバー、温度調節器、真空装置、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。
【００２５】
電圧印加装置３０は、各同軸状電極１１に極性を反転させた放電電圧を印加する。電圧印加装置３０は、この例では、正電圧源３２、負電圧源３４及びトリガスイッチ３６からなる。
正電圧源３２は、一方（この例では左側）の同軸状電極１１の中心電極１２にそのガイド電極１４より高い正の放電電圧を印加する。
負電圧源３４は、他方（この例では右側）の同軸状電極１１の中心電極１２にそのガイド電極１４より低い負の放電電圧を印加する。
トリガスイッチ３６は、正電圧源３２と負電圧源３４を同時に作動させて、それぞれの同軸状電極１１に同時に正負の放電電圧を印加する。
この構成により、本発明のプラズマ光源は、１対の同軸状電極１１間に管状放電を形成してプラズマを軸方向に封じ込めるようになっている。
【００２６】
図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、図１のプラズマ光源の作動説明図である。この図において、図２（Ａ）は面状放電２の発生時、図２（Ｂ）は面状放電２の移動中、図２（Ｃ）はプラズマ３の形成時、図２（Ｄ）はプラズマ閉込め磁場の形成時を示している。
以下、この図を参照して、プラズマ光発生方法を説明する。
【００２７】
上記プラズマ光発生方法では、上述した１対の同軸状電極１１を対向配置し、放電環境保持装置２０により同軸状電極１１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し、電圧印加装置３０により各同軸状電極１１に極性を反転させた放電電圧を印加する。
【００２８】
図２（Ａ）に示すように、この電圧印加により、１対の同軸状電極１１に絶縁体１６の表面でそれぞれ面状の放電電流（以下、面状放電２と呼ぶ）が発生する。面状放電２は、２次元的に広がる面状の放電電流であり、以下「電流シート」と呼ぶ。
なおこの際、左側の同軸状電極１１の中心電極１２は正電圧（＋）、ガイド電極１４は負電圧（−）に印加され、右側の同軸状電極１１の中心電極１２は負電圧（−）、そのガイド電極１４は正電圧（＋）に印加されている。
【００２９】
図２（Ｂ）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（図で中心に向かう方向）に移動する。
【００３０】
図２（Ｃ）に示すように、面状放電２が１対の同軸状電極１１の先端に達すると、１対の面状放電２の間に挟まれたプラズマ媒体６が高密度、高温となり、各同軸状電極１１の対向する中間位置（中心電極１２の対称面１）に単一のプラズマ３が形成される。
【００３１】
さらに、この状態において、対向する１対の中心電極１２は、正電圧（＋）と負電圧（−）であり、同様に対向する１対のガイド電極１４も、正電圧（＋）と負電圧（−）であるので、図２（Ｄ）に示すように、面状放電２は対向する１対の中心電極１２同士、及び対向する１対のガイド電極１４の間で放電する管状放電４に繋ぎ換えられる。ここで、管状放電４とは、軸線Ｚ−Ｚを囲む中空円筒状の放電電流を意味する。
この管状放電４が形成されると、図に符号５で示すプラズマ閉込め磁場（磁気ビン）が形成され、プラズマ３を半径方向及び軸方向に封じ込むことができる。
すなわち、磁気ビン５はプラズマ３の圧力により中央部は大きくその両側が小さくなり、プラズマ３に向かう軸方向の磁気圧勾配が形成され、この磁気圧勾配によりプラズマ３は中間位置に拘束される。さらにプラズマ電流の自己磁場によって中心方向にプラズマ３は圧縮（Ｚピンチ）され、半径方向にも自己磁場による拘束が働く。
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（ＥＵＶ）を長時間安定して発生させることができる。
【００３２】
上述した装置と方法によれば、対向配置された１対の同軸状電極１１を備え、１対の同軸状電極１１にそれぞれ面状の放電電流（面状放電２）を発生させ、面状放電２により各同軸状電極１１の対向する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対の同軸状電極間の管状放電４に繋ぎ換えてプラズマ３を封じ込めるプラズマ閉込め磁場（磁気ビン５）を形成するので、ＥＵＶ放射のためのプラズマ光を長時間（μｓｅｃオーダーで）安定して発生させることができる。
【００３３】
また、従来のキャピラリー放電や真空光電金属プラズマと比較すると、１対の同軸状電極１１の対向する中間位置に単一のプラズマ３が形成され、かつエネルギー変換効率を大幅（１０倍以上）に改善できるので、プラズマ形成中における各電極の熱負荷が小さくなり、構成機器の熱負荷によるダメージを大幅に低減できる。
【００３４】
また、１対の同軸状電極１１の対向する中間位置にプラズマ光の発光源であるプラズマ３が形成されるので、発生したプラズマ光の有効な放射立体角を大きくできる。
【００３５】
しかし、上述したプラズマ光源により、従来技術と比較してエネルギー変換効率を大幅に改善できるが、そのエネルギー変換効率は依然として低く（例えば１０％程度）、光源部に投入する電力１ｋＷに対して発生可能なプラズマ光の出力は０．１ｋＷ程度に過ぎない。
そのため、リソグラフィ光源に要求されるプラズマ光の出力（例えば１ｋＷ）を達成するために、光源部に投入する電力を大幅に高めると、熱負荷が過大となり、電極の消耗が激しくなり、装置の寿命が短縮する可能性がある。
【００３６】
図３（Ａ）と図３（Ｂ）は、関連発明によるプラズマ光源システムの第１実施形態図であり、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は側面図である。
この図において、関連発明のプラズマ光源システムは、複数（この例では４つ）のプラズマ光源１０（この例では、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）と、集光装置４０を備える。
【００３７】
複数（４つ）のプラズマ光源１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）は、それぞれ、所定の発光点１ａでプラズマ光８を周期的に発光する。この周期は１ｋＨｚ以上、プラズマ光の発光時間は１μｓｅｃ以上、プラズマ光の出力は０．１ｋＷ以上であるのがよい。また、各プラズマ光源１０の周期、発光時間および出力はそれぞれ等しいことが好ましい。
また、各プラズマ光源１０は、図１に示したように対向配置された１対の同軸状電極１１と、同軸状電極１１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２０と、各同軸状電極１１に極性を反転させた放電電圧を印加する電圧印加装置３０とを備え、１対の同軸状電極１１の間に管状放電を形成してプラズマを軸方向に封じ込めるようになっている。
【００３８】
集光装置４０は、プラズマ光源１０の複数の発光点１ａにおけるプラズマ光８を単一の集光点９に集光する。
【００３９】
この例において、プラズマ光源１０の複数の発光点１ａは、単一の中心軸７を中心とする同一の円周上に設置されている。円周上の間隔は、好ましくは互いに等しく設定するのがよい。
また、この例において、集光装置４０は、単一の反射ミラー４２、単一の回転装置４４、および複数（この例では４つ）の集光ミラー４６（この例では、４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄ）を有する。
【００４０】
反射ミラー４２は、前記中心軸上に位置し、プラズマ光源１０の各発光点１ａからのプラズマ光８を中心軸７上に位置する集光点９に向けて反射するようになっている。反射ミラー４２は、凹面ミラーであるのが好ましいが、平面ミラーであってもよい。
【００４１】
回転装置４４は、各プラズマ光源１０の発光時に反射ミラー４２がそのプラズマ光源に向くように、中心軸７を中心に反射ミラー４２を回転させるようになっている。
【００４２】
複数（４つ）の集光ミラー４６（４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄ）は、各発光点１ａのプラズマ光８を反射ミラー４２に向けて集光する。
また、集光ミラー４６と反射ミラー４２は、この両者により、各発光点１ａにおけるプラズマ光８を単一の集光点９に集光するように、形状が設定されている。
【００４３】
なお、プラズマ光源１０を構成する放電環境保持装置２０と電圧印加装置３０は、複数のプラズマ光源１０にそれぞれ設けるのが好ましいが、その一部又は全部を共用してもよい。
【００４４】
なお、この実施形態において、プラズマ光源１０は、４台であるが、２〜３台でも、５台以上でもよい。また、特に、発光間隔を短縮し、高繰返し運転（１〜１０ｋＨｚ）を実現するためには、多いほど好ましく、例えば１０以上であるのが好ましい。
例えば、図３における中心軸７を中心とする円の半径をＲ、回転速度をＮ、プラズマ光８のパルス幅をτとした場合、放電中のプラズマ移動量Δは、２πＲ・Ｎ・τで表され、Ｎが１００（１０ヘッド、１ｋＨｚ）、τが５μｓ、Ｒが５ｃｍの場合、プラズマ移動量Δは、約１６０μｍであり、ＥＵＶプラズマ光源に適用可能な微小サイズにできる。
【００４５】
上述した関連発明の第１実施形態によれば、複数のプラズマ光源１０を同一円周上に設置し、集光ミラー４６と反射ミラー４２からなる集光系による集光点９を上記円の中心軸線上に作り、円の中心部に設置した反射ミラー４２で円中心を通る垂直軸上に集光させる配置とし、さらに、円周上に配置された個々のプラズマ光源１０の発光タイミングと同期して、反射ミラー４２の反射面がそのプラズマ光源１０に対面するように回転させることにより、単一の集光点９から高出力、かつ微小サイズのプラズマ光を周期的に発光させることができる。
【００４６】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）は、関連発明によるプラズマ光源システムの第２実施形態図である。この例において、反射ミラー４２は、各発光点１ａからのプラズマ光８を中心軸７上に位置する集光点９に向けて集光する凹面ミラー４３である。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４７】
図５は、図４（Ｂ）の凹面ミラー４３の第１実施形態図である。
図５において、複数の発光点１ａを含む平面と中心軸７との交点を原点Ｏとし、原点Ｏと発光点１ａを結ぶ線をＸ軸、原点Ｏと中心軸７上に位置する集光点９を結ぶ線をＹ軸、発光点１ａと集光点９を結ぶ線を対称軸Ｃとする。
【００４８】
図５において、凹面ミラー４３は多層膜ミラーであり、その反射面の形状は、反射面に対する法線に対する入射角と反射角が一致し、かつ対称軸Ｃに対して線対称に形成されている。
【００４９】
上述した関連発明の第２実施形態によれば、単一の凹面ミラー４３により各発光点１ａからのプラズマ光８を中心軸７上に位置する集光点９に向けて集光することができる。
従って、円周上に配置された個々のプラズマ光源１０の発光タイミングと同期して、凹面ミラー４３の反射面がそのプラズマ光源１０に対面するように回転させることにより、単一の集光点９から高出力、かつ微小サイズのプラズマ光８を周期的に発光させることができる。
【００５０】
また、ＥＵＶ領域のミラーは反射率が低い（例えば７０％前後）ため、複数ミラーの構成では、発生したＥＵＶ光の利用効率が大きく低下することが知られている。
これに対し、図５の構成では、単一の凹面ミラー４３による１回の反射でプラズマ光８を集光点９に集光するので、反射効率を高くでき、発生したＥＵＶ光の利用効率を大きくできる。
【００５１】
図６は、図４（Ｂ）の凹面ミラー４３の第２実施形態図である。
図６において、凹面ミラー４３は多層膜ミラーであり、その反射面の形状は、反射面に対する法線に対する入射角と反射角が一致し、かつ対称軸Ｃに対して線対称に形成されている。またこの例では、凹面ミラー４３と中心軸７との交点Ｏと各発光点１ａとを結ぶ直線がＸ軸に対してなす角度φは０度ではなく、例えば１０〜４５度に設定されている。なお、各発光点１ａをＹ軸の負側に設定し、角度φを負に設定してもよい。
この場合、凹面ミラー４３の反射面のＸ−Ｙ平面上の曲線は、数１の式（１）で表される。ここで、各発光点１ａと集光点９のＸ−Ｙ軸上の位置をＳ（ｃｏｓφ、ｓｉｎφ）とＦ（Ｙ、０）とする。
その他の構成は、図５と同様である。
この曲線は、点Ｓ、Ｆを２つの焦点とし、点Ｏを通る楕円弧となる。
ミラー曲面は、Ｘ−Ｙ平面上のこの曲線を対称軸Ｃの周りに一定角度回転して得られる曲面である。
【００５２】
【数１】
【００５３】
図６の構成により、凹面ミラー４３へのプラズマ光８の入射角が４５°未満となり、Ｐ偏光成分（電界振動が入射面に平行）の反射率が0となる入射角度領域を無くす事ができる。
その他の効果は、図５と同様である。
【００５４】
図７は、図４（Ｂ）の凹面ミラー４３の第３実施形態図である。
図７において、凹面ミラー４３は多層膜ミラーであり、その反射面の形状は、反射面に対する法線に対する入射角と反射角が一致し、かつ対称軸Ｃに対して線対称に形成されている。またこの例では、原点Ｏから各発光点１ａまでの距離（中心軸７を中心とする円の半径Ｒ）と集光点９までの距離が等しく設定されている。
この場合、凹面ミラー４３の反射面のＸ−Ｙ軸上の曲線は、数２の式（２）で表される。
その他の構成は、図５と同様である。
【００５５】
【数２】
【００５６】
図７の構成により、集光点９に光軸対称にプラズマ光８を集光させることができる。またこの場合、集光点９からのプラズマ光８の照射角は、発光点１ａからのプラズマ光８の照射角と同一となる。
その他の効果は、図５と同様である。
【００５７】
図８（Ａ）と図８（Ｂ）は、本発明によるプラズマ光源システムの実施形態図であり、図８（Ａ）は平面図、図８（Ｂ）は側面図である。
この図において、本発明のプラズマ光源システムは、複数（この例では４つ）のプラズマ光源１０（この例では、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）と、集光装置４０を備える。
【００５８】
この例において、集光装置４０は、単一の回転体４８、単一の回転装置４４、および単一の集光ミラー４６を有する。
回転体４８は、プラズマ光源１０の複数（４つ）の発光点１ａを、単一の中心軸７を中心とする同一の円周上に設置する。
回転装置４４は、各プラズマ光源１０の発光時にそのプラズマ光源の発光点１ａが同一位置（図で右側の発光点１ａ）に位置するように、回転体４８を中心軸７を中心に回転させる。
【００５９】
また集光ミラー４６は、前記同一位置（図で右側の発光点１ａ）からのプラズマ光８を集光点９に向けて集光する。
【００６０】
なお、プラズマ光源１０を構成する放電環境保持装置２０と電圧印加装置３０は、複数のプラズマ光源１０にそれぞれ設けるのが好ましいが、その一部又は全部を共用してもよい。
その他の構成は、関連発明の第１実施形態と同様である。
【００６１】
上述した本発明の実施形態によれば、複数のプラズマ光源１０を同一円周上に設置し、これらを回転させ、各プラズマ光源１０が集光ミラー４６に対向する位置に達したタイミングで、それぞれのプラズマ光源１０の放電、プラズマ発光を行うことで、単一の集光点から高出力、かつ微小サイズのプラズマ光を周期的に発光させることができる。
【００６２】
上述したように、本発明の構成によれば、所定の発光点１ａでプラズマ光８を周期的に発光する複数のプラズマ光源１０を備えるので、これを順次動作させることにより、個々の光源の熱負荷を抑制しつつ、発生するプラズマ光の出力を大幅に高めることができる。
【００６３】
また、プラズマ光源１０の複数の発光点１ａにおけるプラズマ光８を単一の集光点９に集光する集光装置４０を備えるので、リソグラフィ用ＥＵＶ光源として、単一の集光点９からプラズマ光を周期的に発光させることができる。
【００６４】
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】
【００６５】
１ 対称面、１ａ 発光点、
２ 面状放電（電流シート）、３ プラズマ、
４ 管状放電、５ プラズマ閉込め磁場、
６ プラズマ媒体、７ 中心軸、
８ プラズマ光（ＥＵＶ）、９ 集光点、
１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ） プラズマ光源、
１１ 同軸状電極、１２ 中心電極、１２ａ 凹穴、
１４ ガイド電極、１４ａ 開口、
１６ 絶縁体（多孔質セラミック）、
１８ プラズマ媒体供給装置、１８ａ リザーバー（ルツボ）、
１８ｂ 加熱装置、２０ 放電環境保持装置、
３０ 電圧印加装置、３２ 正電圧源、
３４ 負電圧源、３６ トリガスイッチ、
４０ 集光装置、４２ 反射ミラー、４３ 凹面ミラー、
４６（４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄ） 集光ミラー、
４８ 回転体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＵＶ放射のためのプラズマ光源システムに関する。
【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板上に縮小投影し、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、極端紫外光源（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）であり、およそ１〜１００ｎｍの波長領域の光を意味する。この領域の光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。また極端紫外光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、高エネルギー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方式（ＬＰＰ：Ｌａｓｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）とパルスパワー技術によって駆動されるガス放電方式（ＤＰＰ：Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）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ーに変換されるので、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】
ガス放電方式による高温高密度プラズマからの放射スペクトルは、基本的にはターゲット物質の温度と密度によって決まり、プラズマの原子過程を計算した結果によると、ＥＵＶ放射領域のプラズマにするにはＸｅ，Ｓｎの場合で電子温度、電子密度がそれぞれ数１０ｅＶ、１０１８ｃｍ−３程度，Ｌｉの場合で２０ｅＶ、１０１８ｃｍ−３程度が最適とされている。
【０００７】
なお、上述したプラズマ光源は、非特許文献１，２および特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】佐藤弘人、他、「リソグラフィ用放電プラズマＥＵＶ光源」、ＯＱＤ−０８−２８
【非特許文献２】Ｊｅｒｏｅｎ Ｊｏｎｋｅｒｓ，“Ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ（ＥＵＶ） ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅｓ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ”，Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， １５（２００６） Ｓ８−Ｓ１６
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２２６２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＥＵＶリソグラフィ光源には、高い平均出力、微小な光源サイズ、飛散粒子（デブリ）が少ないこと等が要求される。現状では、ＥＵＶ発光量が要求出力に対して極めて低く、高出力化が大きな課題の一つであるが、一方で高出力化のために入力エネルギーを大きくすると熱負荷によるダメージがプラズマ生成装置や光学系の寿命の低下を招いてしまう。従って、高ＥＵＶ出力と低い熱負荷の双方を満たすためには、高いエネルギー変換効率が必要不可欠である。
【００１１】
プラズマ形成初期には加熱や電離に多くのエネルギーを消費するうえに、ＥＵＶを放射するような高温高密度状態のプラズマは一般的に急速に膨張してしまうため、放射持続時間τが極端に短い。従って、変換効率を改善するためには、プラズマをＥＵＶ放射のために適した高温高密度状態で長時間（μｓｅｃオーダーで）維持することが重要になる。
【００１２】
現在の一般的なＥＵＶプラズマ光源の放射時間は１００ｎｓｅｃ程度であり出力が極端に足りない。産業応用のため高変換効率と高平均出力を両立させる為には１ショットで数μｓｅｃのＥＵＶ放射時間を達成する必要がある。つまり、高い変換効率を持つプラズマ光源を開発するためには、それぞれのターゲットに適した温度密度状態のプラズマを数μｓｅｃ（少なくとも１μｓｅｃ以上）拘束し、安定したＥＵＶ放射を達成する必要がある。
【００１３】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、発生するプラズマ光の出力を大幅に高めることができ、かつ熱負荷及び電極消耗を抑えて装置寿命を延ばすことができるプラズマ光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、所定の発光点でプラズマ光を周期的に発光する複数のプラズマ光源と、
前記プラズマ光源の複数の発光点におけるプラズマ光を単一の集光点に集光する集光装置と、を備え、
前記集光装置は、前記プラズマ光源の複数の発光点を、単一の中心軸を中心とする同一の円周上に設置する回転体と、
各プラズマ光源の発光時に該プラズマ光源の発光点が同一位置に位置するように、前記回転体を前記中心軸を中心に回転させる回転装置と、
前記同一位置からのプラズマ光を前記集光点に向けて集光する集光ミラーと、を有する、ことを特徴とするプラズマ光源システムが提供される。
【００１５】
また、前記各プラズマ光源は、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、各同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加する電圧印加装置と、を備え、１対の同軸状電極間に管状放電を形成してプラズマを軸方向に封じ込めるようになっている。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明の構成によれば、所定の発光点でプラズマ光を周期的に発光する複数のプラズマ光源を備えるので、これを順次動作させることにより、個々の光源の熱負荷を抑制しつつ、発生するプラズマ光の出力を大幅に高めることができる。
【００１７】
また、前記プラズマ光源の複数の発光点におけるプラズマ光を単一の集光点に集光する集光装置を備えるので、リソグラフィ用ＥＵＶ光源として、単一の集光点からプラズマ光を周期的に発光させることができる。
【００１８】
また本発明によれば、複数のプラズマ光源を同一円周上に設置し、これらを回転させ、各プラズマ光源が集光ミラーに対向する位置に達したタイミングで、それぞれのプラズマ光源の放電、プラズマ発光を行うことで、単一の集光点から高出力、かつ微小サイズのプラズマ光を周期的に発光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明と関連するプラズマ光源の実施形態図である。
【図２】図１のプラズマ光源の作動説明図である。
【図３】関連発明によるプラズマ光源システムの第１実施形態図である。
【図４】関連発明によるプラズマ光源システムの第２実施形態図である。
【図５】図４Ｂの凹面ミラーの第１実施形態図である。
【図６】図４Ｂの凹面ミラーの第２実施形態図である。
【図７】図４Ｂの凹面ミラーの第３実施形態図である。
【図８】本発明によるプラズマ光源システムの実施形態図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１は、本発明と関連するプラズマ光源の実施形態図であり、このプラズマ光源１０は、１対の同軸状電極１１、放電環境保持装置２０、及び電圧印加装置３０を備える。
１対の同軸状電極１１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１１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。
【００２２】
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。
管状のガイド電極１４は、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、例えばＸｅ，Ｓｎ，Ｌｉ等のガスである。
リング状の絶縁体１６は、中心電極１２とガイド電極１４の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の間を電気的に絶縁する。
【００２３】
１対の同軸状電極１１は、各中心電極１２が同一の軸線Ｚ−Ｚ上に位置し、かつ互いに一定の間隔を隔てて対称に位置する。
【００２４】
放電環境保持装置２０は、同軸状電極１１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１１を保持する。放電環境保持装置２０は、例えば、真空チャンバー、温度調節器、真空装置、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。
【００２５】
電圧印加装置３０は、各同軸状電極１１に極性を反転させた放電電圧を印加する。電圧印加装置３０は、この例では、正電圧源３２、負電圧源３４及びトリガスイッチ３６からなる。
正電圧源３２は、一方（この例では左側）の同軸状電極１１の中心電極１２にそのガイド電極１４より高い正の放電電圧を印加する。
負電圧源３４は、他方（この例では右側）の同軸状電極１１の中心電極１２にそのガイド電極１４より低い負の放電電圧を印加する。
トリガスイッチ３６は、正電圧源３２と負電圧源３４を同時に作動させて、それぞれの同軸状電極１１に同時に正負の放電電圧を印加する。
この構成により、本発明のプラズマ光源は、１対の同軸状電極１１間に管状放電を形成してプラズマを軸方向に封じ込めるようになっている。
【００２６】
図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、図１のプラズマ光源の作動説明図である。この図において、図２（Ａ）は面状放電２の発生時、図２（Ｂ）は面状放電２の移動中、図２（Ｃ）はプラズマ３の形成時、図２（Ｄ）はプラズマ閉込め磁場の形成時を示している。
以下、この図を参照して、プラズマ光発生方法を説明する。
【００２７】
上記プラズマ光発生方法では、上述した１対の同軸状電極１１を対向配置し、放電環境保持装置２０により同軸状電極１１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し、電圧印加装置３０により各同軸状電極１１に極性を反転させた放電電圧を印加する。
【００２８】
図２（Ａ）に示すように、この電圧印加により、１対の同軸状電極１１に絶縁体１６の表面でそれぞれ面状の放電電流（以下、面状放電２と呼ぶ）が発生する。面状放電２は、２次元的に広がる面状の放電電流であり、以下「電流シート」と呼ぶ。
なおこの際、左側の同軸状電極１１の中心電極１２は正電圧（＋）、ガイド電極１４は負電圧（−）に印加され、右側の同軸状電極１１の中心電極１２は負電圧（−）、そのガイド電極１４は正電圧（＋）に印加されている。
【００２９】
図２（Ｂ）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（図で中心に向かう方向）に移動する。
【００３０】
図２（Ｃ）に示すように、面状放電２が１対の同軸状電極１１の先端に達すると、１対の面状放電２の間に挟まれたプラズマ媒体６が高密度、高温となり、各同軸状電極１１の対向する中間位置（中心電極１２の対称面１）に単一のプラズマ３が形成される。
【００３１】
さらに、この状態において、対向する１対の中心電極１２は、正電圧（＋）と負電圧（−）であり、同様に対向する１対のガイド電極１４も、正電圧（＋）と負電圧（−）であるので、図２（Ｄ）に示すように、面状放電２は対向する１対の中心電極１２同士、及び対向する１対のガイド電極１４の間で放電する管状放電４に繋ぎ換えられる。ここで、管状放電４とは、軸線Ｚ−Ｚを囲む中空円筒状の放電電流を意味する。
この管状放電４が形成されると、図に符号５で示すプラズマ閉込め磁場（磁気ビン）が形成され、プラズマ３を半径方向及び軸方向に封じ込むことができる。
すなわち、磁気ビン５はプラズマ３の圧力により中央部は大きくその両側が小さくなり、プラズマ３に向かう軸方向の磁気圧勾配が形成され、この磁気圧勾配によりプラズマ３は中間位置に拘束される。さらにプラズマ電流の自己磁場によって中心方向にプラズマ３は圧縮（Ｚピンチ）され、半径方向にも自己磁場による拘束が働く。
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（ＥＵＶ）を長時間安定して発生させることができる。
【００３２】
上述した装置と方法によれば、対向配置された１対の同軸状電極１１を備え、１対の同軸状電極１１にそれぞれ面状の放電電流（面状放電２）を発生させ、面状放電２により各同軸状電極１１の対向する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対の同軸状電極間の管状放電４に繋ぎ換えてプラズマ３を封じ込めるプラズマ閉込め磁場（磁気ビン５）を形成するので、ＥＵＶ放射のためのプラズマ光を長時間（μｓｅｃオーダーで）安定して発生させることができる。
【００３３】
また、従来のキャピラリー放電や真空光電金属プラズマと比較すると、１対の同軸状電極１１の対向する中間位置に単一のプラズマ３が形成され、かつエネルギー変換効率を大幅（１０倍以上）に改善できるので、プラズマ形成中における各電極の熱負荷が小さくなり、構成機器の熱負荷によるダメージを大幅に低減できる。
【００３４】
また、１対の同軸状電極１１の対向する中間位置にプラズマ光の発光源であるプラズマ３が形成されるので、発生したプラズマ光の有効な放射立体角を大きくできる。
【００３５】
しかし、上述したプラズマ光源により、従来技術と比較してエネルギー変換効率を大幅に改善できるが、そのエネルギー変換効率は依然として低く（例えば１０％程度）、光源部に投入する電力１ｋＷに対して発生可能なプラズマ光の出力は０．１ｋＷ程度に過ぎない。
そのため、リソグラフィ光源に要求されるプラズマ光の出力（例えば１ｋＷ）を達成するために、光源部に投入する電力を大幅に高めると、熱負荷が過大となり、電極の消耗が激しくなり、装置の寿命が短縮する可能性がある。
【００３６】
図３（Ａ）と図３（Ｂ）は、関連発明によるプラズマ光源システムの第１実施形態図であり、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は側面図である。
この図において、関連発明のプラズマ光源システムは、複数（この例では４つ）のプラズマ光源１０（この例では、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）と、集光装置４０を備える。
【００３７】
複数（４つ）のプラズマ光源１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）は、それぞれ、所定の発光点１ａでプラズマ光８を周期的に発光する。この周期は１ｋＨｚ以上、プラズマ光の発光時間は１μｓｅｃ以上、プラズマ光の出力は０．１ｋＷ以上であるのがよい。また、各プラズマ光源１０の周期、発光時間および出力はそれぞれ等しいことが好ましい。
また、各プラズマ光源１０は、図１に示したように対向配置された１対の同軸状電極１１と、同軸状電極１１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２０と、各同軸状電極１１に極性を反転させた放電電圧を印加する電圧印加装置３０とを備え、１対の同軸状電極１１の間に管状放電を形成してプラズマを軸方向に封じ込めるようになっている。
【００３８】
集光装置４０は、プラズマ光源１０の複数の発光点１ａにおけるプラズマ光８を単一の集光点９に集光する。
【００３９】
この例において、プラズマ光源１０の複数の発光点１ａは、単一の中心軸７を中心とする同一の円周上に設置されている。円周上の間隔は、好ましくは互いに等しく設定するのがよい。
また、この例において、集光装置４０は、単一の反射ミラー４２、単一の回転装置４４、および複数（この例では４つ）の集光ミラー４６（この例では、４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄ）を有する。
【００４０】
反射ミラー４２は、前記中心軸上に位置し、プラズマ光源１０の各発光点１ａからのプラズマ光８を中心軸７上に位置する集光点９に向けて反射するようになっている。反射ミラー４２は、凹面ミラーであるのが好ましいが、平面ミラーであってもよい。
【００４１】
回転装置４４は、各プラズマ光源１０の発光時に反射ミラー４２がそのプラズマ光源に向くように、中心軸７を中心に反射ミラー４２を回転させるようになっている。
【００４２】
複数（４つ）の集光ミラー４６（４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄ）は、各発光点１ａのプラズマ光８を反射ミラー４２に向けて集光する。
また、集光ミラー４６と反射ミラー４２は、この両者により、各発光点１ａにおけるプラズマ光８を単一の集光点９に集光するように、形状が設定されている。
【００４３】
なお、プラズマ光源１０を構成する放電環境保持装置２０と電圧印加装置３０は、複数のプラズマ光源１０にそれぞれ設けるのが好ましいが、その一部又は全部を共用してもよい。
【００４４】
なお、この実施形態において、プラズマ光源１０は、４台であるが、２〜３台でも、５台以上でもよい。また、特に、発光間隔を短縮し、高繰返し運転（１〜１０ｋＨｚ）を実現するためには、多いほど好ましく、例えば１０以上であるのが好ましい。
例えば、図３における中心軸７を中心とする円の半径をＲ、回転速度をＮ、プラズマ光８のパルス幅をτとした場合、放電中のプラズマ移動量Δは、２πＲ・Ｎ・τで表され、Ｎが１００（１０ヘッド、１ｋＨｚ）、τが５μｓ、Ｒが５ｃｍの場合、プラズマ移動量Δは、約１６０μｍであり、ＥＵＶプラズマ光源に適用可能な微小サイズにできる。
【００４５】
上述した関連発明の第１実施形態によれば、複数のプラズマ光源１０を同一円周上に設置し、集光ミラー４６と反射ミラー４２からなる集光系による集光点９を上記円の中心軸線上に作り、円の中心部に設置した反射ミラー４２で円中心を通る垂直軸上に集光させる配置とし、さらに、円周上に配置された個々のプラズマ光源１０の発光タイミングと同期して、反射ミラー４２の反射面がそのプラズマ光源１０に対面するように回転させることにより、単一の集光点９から高出力、かつ微小サイズのプラズマ光を周期的に発光させることができる。
【００４６】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）は、関連発明によるプラズマ光源システムの第２実施形態図である。この例において、反射ミラー４２は、各発光点１ａからのプラズマ光８を中心軸７上に位置する集光点９に向けて集光する凹面ミラー４３である。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４７】
図５は、図４（Ｂ）の凹面ミラー４３の第１実施形態図である。
図５において、複数の発光点１ａを含む平面と中心軸７との交点を原点Ｏとし、原点Ｏと発光点１ａを結ぶ線をＸ軸、原点Ｏと中心軸７上に位置する集光点９を結ぶ線をＹ軸、発光点１ａと集光点９を結ぶ線を対称軸Ｃとする。
【００４８】
図５において、凹面ミラー４３は多層膜ミラーであり、その反射面の形状は、反射面に対する法線に対する入射角と反射角が一致し、かつ対称軸Ｃに対して線対称に形成されている。
【００４９】
上述した関連発明の第２実施形態によれば、単一の凹面ミラー４３により各発光点１ａからのプラズマ光８を中心軸７上に位置する集光点９に向けて集光することができる。
従って、円周上に配置された個々のプラズマ光源１０の発光タイミングと同期して、凹面ミラー４３の反射面がそのプラズマ光源１０に対面するように回転させることにより、単一の集光点９から高出力、かつ微小サイズのプラズマ光８を周期的に発光させることができる。
【００５０】
また、ＥＵＶ領域のミラーは反射率が低い（例えば７０％前後）ため、複数ミラーの構成では、発生したＥＵＶ光の利用効率が大きく低下することが知られている。
これに対し、図５の構成では、単一の凹面ミラー４３による１回の反射でプラズマ光８を集光点９に集光するので、反射効率を高くでき、発生したＥＵＶ光の利用効率を大きくできる。
【００５１】
図６は、図４（Ｂ）の凹面ミラー４３の第２実施形態図である。
図６において、凹面ミラー４３は多層膜ミラーであり、その反射面の形状は、反射面に対する法線に対する入射角と反射角が一致し、かつ対称軸Ｃに対して線対称に形成されている。またこの例では、凹面ミラー４３と中心軸７との交点Ｏと各発光点１ａとを結ぶ直線がＸ軸に対してなす角度φは０度ではなく、例えば１０〜４５度に設定されている。なお、各発光点１ａをＹ軸の負側に設定し、角度φを負に設定してもよい。
この場合、凹面ミラー４３の反射面のＸ−Ｙ平面上の曲線は、数１の式（１）で表される。ここで、各発光点１ａと集光点９のＸ−Ｙ軸上の位置をＳ（ｃｏｓφ、ｓｉｎφ）とＦ（Ｙ、０）とする。
その他の構成は、図５と同様である。
この曲線は、点Ｓ、Ｆを２つの焦点とし、点Ｏを通る楕円弧となる。
ミラー曲面は、Ｘ−Ｙ平面上のこの曲線を対称軸Ｃの周りに一定角度回転して得られる曲面である。
【００５２】
【数１】
【００５３】
図６の構成により、凹面ミラー４３へのプラズマ光８の入射角が４５°未満となり、Ｐ偏光成分（電界振動が入射面に平行）の反射率が0となる入射角度領域を無くす事ができる。
その他の効果は、図５と同様である。
【００５４】
図７は、図４（Ｂ）の凹面ミラー４３の第３実施形態図である。
図７において、凹面ミラー４３は多層膜ミラーであり、その反射面の形状は、反射面に対する法線に対する入射角と反射角が一致し、かつ対称軸Ｃに対して線対称に形成されている。またこの例では、原点Ｏから各発光点１ａまでの距離（中心軸７を中心とする円の半径Ｒ）と集光点９までの距離が等しく設定されている。
この場合、凹面ミラー４３の反射面のＸ−Ｙ軸上の曲線は、数２の式（２）で表される。
その他の構成は、図５と同様である。
【００５５】
【数２】
【００５６】
図７の構成により、集光点９に光軸対称にプラズマ光８を集光させることができる。またこの場合、集光点９からのプラズマ光８の照射角は、発光点１ａからのプラズマ光８の照射角と同一となる。
その他の効果は、図５と同様である。
【００５７】
図８（Ａ）と図８（Ｂ）は、本発明によるプラズマ光源システムの実施形態図であり、図８（Ａ）は平面図、図８（Ｂ）は側面図である。
この図において、本発明のプラズマ光源システムは、複数（この例では４つ）のプラズマ光源１０（この例では、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）と、集光装置４０を備える。
【００５８】
この例において、集光装置４０は、単一の回転体４８、単一の回転装置４４、および単一の集光ミラー４６を有する。
回転体４８は、プラズマ光源１０の複数（４つ）の発光点１ａを、単一の中心軸７を中心とする同一の円周上に設置する。
回転装置４４は、各プラズマ光源１０の発光時にそのプラズマ光源の発光点１ａが同一位置（図で右側の発光点１ａ）に位置するように、回転体４８を中心軸７を中心に回転させる。
【００５９】
また集光ミラー４６は、前記同一位置（図で右側の発光点１ａ）からのプラズマ光８を集光点９に向けて集光する。
【００６０】
なお、プラズマ光源１０を構成する放電環境保持装置２０と電圧印加装置３０は、複数のプラズマ光源１０にそれぞれ設けるのが好ましいが、その一部又は全部を共用してもよい。
その他の構成は、関連発明の第１実施形態と同様である。
【００６１】
上述した本発明の実施形態によれば、複数のプラズマ光源１０を同一円周上に設置し、これらを回転させ、各プラズマ光源１０が集光ミラー４６に対向する位置に達したタイミングで、それぞれのプラズマ光源１０の放電、プラズマ発光を行うことで、単一の集光点から高出力、かつ微小サイズのプラズマ光を周期的に発光させることができる。
【００６２】
上述したように、本発明の構成によれば、所定の発光点１ａでプラズマ光８を周期的に発光する複数のプラズマ光源１０を備えるので、これを順次動作させることにより、個々の光源の熱負荷を抑制しつつ、発生するプラズマ光の出力を大幅に高めることができる。
【００６３】
また、プラズマ光源１０の複数の発光点１ａにおけるプラズマ光８を単一の集光点９に集光する集光装置４０を備えるので、リソグラフィ用ＥＵＶ光源として、単一の集光点９からプラズマ光を周期的に発光させることができる。
【００６４】
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】
【００６５】
１ 対称面、１ａ 発光点、
２ 面状放電（電流シート）、３ プラズマ、
４ 管状放電、５ プラズマ閉込め磁場、
６ プラズマ媒体、７ 中心軸、
８ プラズマ光（ＥＵＶ）、９ 集光点、
１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ） プラズマ光源、
１１ 同軸状電極、１２ 中心電極、１２ａ 凹穴、
１４ ガイド電極、１４ａ 開口、
１６ 絶縁体（多孔質セラミック）、
１８ プラズマ媒体供給装置、１８ａ リザーバー（ルツボ）、
１８ｂ 加熱装置、２０ 放電環境保持装置、
３０ 電圧印加装置、３２ 正電圧源、
３４ 負電圧源、３６ トリガスイッチ、
４０ 集光装置、４２ 反射ミラー、４３ 凹面ミラー、
４６（４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄ） 集光ミラー、
４８ 回転体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の発光点でプラズマ光を周期的に発光する複数のプラズマ光源と、
前記プラズマ光源の複数の発光点におけるプラズマ光を単一の集光点に集光する集光装置と、を備え、
前記集光装置は、前記プラズマ光源の複数の発光点を、単一の中心軸を中心とする同一の円周上に設置する回転体と、
各プラズマ光源の発光時に該プラズマ光源の発光点が同一位置に位置するように、前記回転体を前記中心軸を中心に回転させる回転装置と、
前記同一位置からのプラズマ光を前記集光点に向けて集光する集光ミラーと、を有する、ことを特徴とするプラズマ光源システム。
【請求項２】
前記各プラズマ光源は、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、各同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加する電圧印加装置と、を備え、
１対の同軸状電極間に管状放電を形成してプラズマを軸方向に封じ込める、ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ光源システム。
【請求項１】
所定の発光点でプラズマ光を周期的に発光する複数のプラズマ光源と、
前記プラズマ光源の複数の発光点におけるプラズマ光を単一の集光点に集光する集光装置と、を備え、
前記集光装置は、前記プラズマ光源の複数の発光点を、単一の中心軸を中心とする同一の円周上に設置する回転体と、
各プラズマ光源の発光時に該プラズマ光源の発光点が同一位置に位置するように、前記回転体を前記中心軸を中心に回転させる回転装置と、
前記同一位置からのプラズマ光を前記集光点に向けて集光する集光ミラーと、を有する、ことを特徴とするプラズマ光源システム。
【請求項２】
前記各プラズマ光源は、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、各同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加する電圧印加装置と、を備え、
１対の同軸状電極間に管状放電を形成してプラズマを軸方向に封じ込める、ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ光源システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２１２９４２（Ｐ２０１２−２１２９４２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６７０６８（Ｐ２０１２−１６７０６８）
【出願日】平成２４年７月２７日（２０１２．７．２７）
【分割の表示】特願２０１１−５２９８７８（Ｐ２０１１−５２９８７８）の分割
【原出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月２７日（２０１２．７．２７）
【分割の表示】特願２０１１−５２９８７８（Ｐ２０１１−５２９８７８）の分割
【原出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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