プラズマ光源
【課題】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、構成機器の熱負荷によるダメージが小さく、発生したプラズマ光の有効な放射立体角が大きくでき、プラズマ媒体を連続して供給することができ、かつ同軸電極間の液体金属による短絡を確実に防止することができるプラズマ光源を提供する。
【解決手段】対向配置された１対の同軸状電極１０と放電環境保持装置２０と電圧印加装置３０とを備える。各同軸状電極１０は、中心電極１２と、中心電極の対向する先端部を囲むガイド電極１４と、中心電極とガイド電極の間を絶縁する絶縁部材１６とからなる。絶縁部材１６は、絶縁性緻密部分１６ａと多孔質部分１６ｂとを一体成型した部分多孔体セラミックである。また絶縁性緻密部分１６ａは、プラズマ媒体を内部に保有するリザーバー１８を有し、多孔質部分１６ｂは、絶縁性緻密部分１６ａの内部を通してリザーバー１８の内面と中心電極１２とガイド電極１４の間とを連通する。
【解決手段】対向配置された１対の同軸状電極１０と放電環境保持装置２０と電圧印加装置３０とを備える。各同軸状電極１０は、中心電極１２と、中心電極の対向する先端部を囲むガイド電極１４と、中心電極とガイド電極の間を絶縁する絶縁部材１６とからなる。絶縁部材１６は、絶縁性緻密部分１６ａと多孔質部分１６ｂとを一体成型した部分多孔体セラミックである。また絶縁性緻密部分１６ａは、プラズマ媒体を内部に保有するリザーバー１８を有し、多孔質部分１６ｂは、絶縁性緻密部分１６ａの内部を通してリザーバー１８の内面と中心電極１２とガイド電極１４の間とを連通する。
【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、「極端紫外光源および半導体露光装置」
【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】
ＳｎやＬｉ等の常温固体の媒体はスペクトル変換効率が高い反面、プラズマ生成に溶融、蒸発等の相変化を伴うため、中性粒子等のデブリ（放電に伴う派生物）による装置内汚染の影響が大きくなる。そのため、ターゲット供給、回収システム強化も同様に要求される。
【００１３】
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。
【００１４】
さらに、従来のキャピラリー放電では、プラズマがキャピラリー内に閉じ込められてしまうため、有効な放射立体角が小さいという欠点もあった。
【００１５】
そこで、本願の発明者らは、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、構成機器の熱負荷によるダメージが小さく、発生したプラズマ光の有効な放射立体角を大きくでき、プラズマ媒体を連続して供給することができることを目的として、「プラズマ光源とプラズマ光発生方法」（特願２００８−３２２５２６号、未公開）を創案し、出願した。
【００１６】
図１は、上記未公開のプラズマ光源の実施形態図であり、対称軸５１に対して対向配置された１対の同軸状電極５０を備え、１対の同軸状電極５０にそれぞれ面状の放電電流（面状放電）を発生させ、この面状放電により各同軸状電極５０の対向する中間位置に単一のプラズマを形成し、次いで面状放電を１対の同軸状電極間の管状放電に繋ぎ換えてプラズマを封じ込める磁場（磁気ビン）を形成することにより、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ようになっている。
【００１７】
この図において、各同軸状電極５０は、棒状の中心電極５２、管状のガイド電極５４及びリング状の絶縁部材５６からなる。
リング状の絶縁部材５６は、中心電極５２とガイド電極５４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５２とガイド電極５４の間を電気的に絶縁する。この例において、リング状の絶縁部材５６は、多孔質セラミックである。
【００１８】
また、図１のプラズマ光源は、さらにプラズマ媒体供給装置５８を備える。
プラズマ媒体供給装置５８は、多孔質セラミック５６の外面に密着して設けられ、多孔質セラミック５６を通して同軸状電極５０内（中心電極５２とガイド電極５４の間）にプラズマ媒体を供給する。
プラズマ媒体供給装置５８は、この例ではプラズマ媒体５９を内部に保有するリザーバー５８ａ（例えばルツボ）と、プラズマ媒体を液化する加熱装置５８ｂとからなる。プラズマ媒体は、この例ではＳｎ，Ｌｉ等の常温で固体のプラズマ媒体である。
【００１９】
図１のプラズマ光源を用い多孔質セラミック５６をプラズマ媒体５９（Ｓｎ，Ｌｉ等）の蒸気圧がプラズマ発生に適した圧力（Ｔｏｒｒオーダー）となる温度に加熱維持し、同軸状電極５０内（中心電極５２とガイド電極５４の間）をＴｏｒｒオーダーのプラズマ媒体５９の蒸気雰囲気にする。
また、電極導体（中心電極５２とガイド電極５４）をプラズマ媒体５９の蒸気が凝集しない高温に維持する。
【００２０】
上述した構成により、プラズマ媒体５９を連続して同軸状電極５０内に供給することができ、ＥＵＶ放射のためのプラズマ光をより長時間（μｓｅｃオーダーで）安定して発生させることができる。
【００２１】
しかし、図１に示したように、リング絶縁部材５６の全体を多孔質セラミックで構成した場合、これを通過するプラズマ媒質５９（Ｓｎ，Ｌｉ等）が多孔質体全体に広がり、同軸電極間を液体金属で短絡させてしまう可能性があった。
このような短絡状況は、多孔体の孔の繋がり方に依存するが、多孔体の成型過程でこれを制御するのは困難であった。
【００２２】
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、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、構成機器の熱負荷によるダメージが小さく、発生したプラズマ光の有効な放射立体角を大きくでき、プラズマ媒体を連続して供給することができ、かつ同軸電極間の液体金属による短絡を確実に防止する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】
【００２３】
本発明によれば、対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内のプラズマ媒体を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プラズマ光源であって、
前記各同軸状電極は、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極と、該中心電極の対向する先端部を一定の間隔を隔てて囲むガイド電極と、前記中心電極とガイド電極の間を絶縁する絶縁部材とからなり、
該絶縁部材は、液化したプラズマ媒体が連続して浸透できない絶縁性緻密部分と、液化したプラズマ媒体が連続して浸透する多孔質部分とを一体成型した部分多孔体セラミックであり、
前記絶縁性緻密部分は、プラズマ媒体を内部に保有するリザーバーを有し、前記多孔質部分は、絶縁性緻密部分の内部を通して前記リザーバーの内面と中心電極とガイド電極の間とを連通する、ことを特徴とするプラズマ光源が提供される。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態によれば、さらに、前記絶縁部材を加熱しその内部のプラズマ媒体を液化する温度調整可能な加熱装置を備える。
【００２５】
前記電圧印加装置は、一方の同軸状電極の中心電極にそのガイド電極より高い正の放電電圧を印加する正電圧源と、他方の同軸状電極の中心電極にそのガイド電極より低い負の放電電圧を印加する負電圧源と、前記正電圧源と負電圧源をそれぞれの同軸状電極に同時に印加するトリガスイッチとを有する。
【発明の効果】
【００２６】
上記本発明の装置によれば、対向配置された１対の同軸状電極を備え、１対の同軸状電極にそれぞれ面状の放電電流（面状放電）を発生させ、該面状放電により各同軸状電極の対向する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対の同軸状電極間の管状放電に繋ぎ換えて前記プラズマを封じ込める磁場（磁気ビン）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。
【００２７】
また、従来のキャピラリー放電や真空放電金属プラズマと比較すると、１対の同軸状電極の対向する中間位置に単一のプラズマが形成され、かつエネルギー変換効率を大幅に改善できるので、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。
【００２８】
また、１対の同軸状電極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。
【００２９】
さらに、絶縁部材が絶縁性緻密部分と多孔質部分とを一体成型した部分多孔体セラミックであり、絶縁性緻密部分に、プラズマ媒体を内部に保有するリザーバーを有し、多孔質部分は、絶縁性緻密部分の内部を通してリザーバーの内面と中心電極とガイド電極の間とを連通するので、絶縁性緻密部分の存在により、多孔質部分を通してプラズマ媒質である液体金属を流しても、同軸電極間の絶縁が維持でき、プラズマ媒体を連続して中心電極とガイド電極の間に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】未公開のプラズマ光源の実施形態図である。
【図２】本発明によるプラズマ光源の実施形態図である。
【図３】図２の同軸状電極の拡大図である。
【図４】本発明によるプラズマ光源の作動説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
図２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、放電環境保持装置２０、電圧印加装置３０、及び加熱装置４０を備える。
【００３３】
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、ガイド電極１４及び絶縁部材１６からなる。
【００３４】
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。
この例において、中心電極１２の対称面１に対向する端面は円弧状になっている。なお、この構成は必須ではなく、端面に凹穴を設け、後述する面状放電電流２と管状放電４を安定化させるようにしてもよく、或いは平面でもよい。
【００３５】
ガイド電極１４は、中心電極１２の対向する先端部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。ガイド電極１４は、この例では、対称面１側に位置する小径中空円筒部分１４ａと、その反対側に位置し小径中空円筒部分１４ａより大径の大径中空部分１４ｂとからなる。また、ガイド電極１４の対称面１に対向する小径中空円筒部分１４ａの端面は、この例では円弧状であるが平面でもよい。
プラズマ媒体は、この例ではＳｎ，Ｌｉ等の常温で固体のプラズマ媒体であるのがよい。
【００３６】
絶縁部材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。
絶縁部材１６は、この例では、小径中空円筒部分１４ａの内側に嵌合する小径部分と、大径中空部分１４ｂの内側に嵌合する大径部分とからなる。大径部分は、ボルト１７（図３参照）により、ガイド電極１４に一体的に連結されている。
【００３７】
上述した１対の同軸状電極１０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。
【００３８】
放電環境保持装置２０は、同軸状電極１０内のプラズマ媒体を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。
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。なおこの構成は必須ではなく、その他の構成であってもよい。
【００３９】
電圧印加装置３０は、各同軸状電極１０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１０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１０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１０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１０間に管状放電（後述する）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。
【００４０】
加熱装置４０は、絶縁部材１６を加熱する電気ヒータ４２と、電気ヒータ４２に加熱用の電力を供給する加熱電源装置４４とからなり、絶縁部材１６を加熱しその内部のプラズマ媒体を液化するようになっている。
この例において、電気ヒータ４２は、絶縁部材１６の大径部分の外周に設けられた溝内に配置され、ガイド電極１４の大径中空部分１４ｂを貫通する電源ラインを介して加熱電源装置４４から電力が供給される。また、図示しない温度センサを備え、絶縁部材１６を所定の温度に加熱し温度保持するようになっている。
【００４１】
図３は、図２の同軸状電極の拡大図である。
この図において、絶縁部材１６は、液化したプラズマ媒体が連続して浸透できない絶縁性緻密部分１６ａと、液化したプラズマ媒体が連続して浸透する多孔質部分１６ｂとを一体成型した部分多孔体セラミックである。
【００４２】
絶縁性緻密部分１６ａと多孔質部分１６ｂを構成するセラミックは、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、ジルコニア（ＺｒＯ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、等の絶縁性セラミックであるのが好ましい。
また絶縁性緻密部分１６ａの粒径及び焼成温度は、液化したプラズマ媒体が連続して浸透できないように設定する。さらに多孔質部分１６ｂの粒径及び焼成温度は、液化したプラズマ媒体が連続して浸透するように設定する。
【００４３】
また、絶縁性緻密部分１６ａは、プラズマ媒体を内部に保有するリザーバー１８を有する。この例において、リザーバー１８は、絶縁性緻密部分１６ａの内部に設けられ、軸線Ｚ−Ｚを中心とする中空円筒形の空洞である。
なおこの例では、リザーバー１８の背面（図で左側）は、閉鎖板１５で閉じられ、この閉鎖板１５は、中心電極１２の背面側に設けられたネジ軸１２ａと螺合するナット１３により、着脱可能に固定されている。閉鎖板１５は液化したプラズマ媒体の温度に耐える耐熱金属板又は耐熱セラミックであるのがよい。
この構成により、閉鎖板１５の着脱により、リザーバー１８にプラズマ媒体を適宜補給することができる。
【００４４】
上述したプラズマ光源を用い、絶縁部材１６をプラズマ媒体６（Ｓｎ，Ｌｉ等）の蒸気圧がプラズマ発生に適した圧力（Ｔｏｒｒオーダー）となる温度に加熱維持し、同軸状電極１０内（中心電極１２とガイド電極１４の間）をＴｏｒｒオーダーのプラズマ媒体６の蒸気雰囲気にする。
また、電極導体（中心電極１２とガイド電極１４）をプラズマ媒体６の蒸気が凝集しない高温に維持する。
【００４５】
なお、絶縁性緻密部分１６ａと多孔質部分１６ｂの形状はこの例に限定されず、中心電極１２とガイド電極１４の間を電気的に絶縁する限りで、その他の形状であってもよい。
【００４６】
図４は、図２のプラズマ光源の作動説明図である。この図において、（Ａ）は面状放電の発生時、（Ｂ）は面状放電の移動中、（Ｃ）はプラズマの形成時、（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、本発明の装置によるプラズマ光発生方法を説明する。
【００４７】
本発明のプラズマ光源は、上述した１対の同軸状電極１０を対向配置し、放電環境保持装置２０により同軸状電極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保持し、電圧印加装置３０により各同軸状電極１０に極性を反転させた放電電圧を印加する。
【００４８】
図４（Ａ）に示すように、この電圧印加により、１対の同軸状電極１０に絶縁部材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」とも呼ぶ。
なおこの際、左側の同軸状電極１０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１０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。
なお、両方のガイド電極１４を接地させて０Ｖに保持し、一方の中心電極１２を正電圧（＋）に印加し、他方の中心電極１２を負電圧（−）に印加してもよい。
【００４９】
図４（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。
【００５０】
図４（Ｃ）に示すように、面状放電２が１対の同軸状電極１０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１０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。
【００５１】
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４（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。
【００５２】
上述した本発明の装置によれば、対向配置された１対の同軸状電極１０を備え、１対の同軸状電極１０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１０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５（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。
【００５３】
また、従来のキャピラリー放電や真空放電金属プラズマと比較すると、１対の同軸状電極１０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。
【００５４】
また、１対の同軸状電極１０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。
【００５５】
さらに、本発明では、絶縁部材１６が絶縁性緻密部分１６ａと多孔質部分１６ｂとを一体成型した部分多孔体セラミックであり、絶縁性緻密部分１６ａに、プラズマ媒体を内部に保有するリザーバー１８を有し、多孔質部分１６ｂは、絶縁性緻密部分１６ａの内部を通してリザーバー１８の内面と中心電極１２とガイド電極１４の間とを連通するので、絶縁性緻密部分１６ａの存在により、多孔質部分１６ｂを通してプラズマ媒質である液体金属を流しても、同軸電極間の絶縁が維持でき、プラズマ媒体を連続して中心電極１２とガイド電極１４の間に供給することができる。
【００５６】
なお、装置構造上、絶縁部材１６は絶縁性緻密部分１６ａと多孔質部分１６ｂが一体成型されたものが望ましいが、絶縁性緻密部分１６ａと多孔質部分１６ｂを接合（接着、ロー付け等）したもの、あるいは絶縁性緻密部分１６ａと多孔質部分１６ｂの隙間からプラズマ媒質が漏れないようにシール構造を設けたものであってもよい。
【００５７】
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】
【００５８】
１ 対称面、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 レーザー光、８ プラズマ光（ＥＵＶ）、
１０ 同軸状電極、１２ 中心電極、
１２ａ ネジ軸、１３ ナット、
１４ ガイド電極、１５ 閉鎖板、
１６ 絶縁部材（部分多孔体セラミック）、
１６ａ 絶縁性緻密部分、１６ｂ 多孔質部分、
１８ リザーバー、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 加熱装置、４２ 電気ヒータ、
４４ 加熱電源装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＵＶ放射のためのプラズマ光源に関する。
【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、「極端紫外光源および半導体露光装置」
【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】
ＳｎやＬｉ等の常温固体の媒体はスペクトル変換効率が高い反面、プラズマ生成に溶融、蒸発等の相変化を伴うため、中性粒子等のデブリ（放電に伴う派生物）による装置内汚染の影響が大きくなる。そのため、ターゲット供給、回収システム強化も同様に要求される。
【００１３】
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。
【００１４】
さらに、従来のキャピラリー放電では、プラズマがキャピラリー内に閉じ込められてしまうため、有効な放射立体角が小さいという欠点もあった。
【００１５】
そこで、本願の発明者らは、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、構成機器の熱負荷によるダメージが小さく、発生したプラズマ光の有効な放射立体角を大きくでき、プラズマ媒体を連続して供給することができることを目的として、「プラズマ光源とプラズマ光発生方法」（特願２００８−３２２５２６号、未公開）を創案し、出願した。
【００１６】
図１は、上記未公開のプラズマ光源の実施形態図であり、対称軸５１に対して対向配置された１対の同軸状電極５０を備え、１対の同軸状電極５０にそれぞれ面状の放電電流（面状放電）を発生させ、この面状放電により各同軸状電極５０の対向する中間位置に単一のプラズマを形成し、次いで面状放電を１対の同軸状電極間の管状放電に繋ぎ換えてプラズマを封じ込める磁場（磁気ビン）を形成することにより、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ようになっている。
【００１７】
この図において、各同軸状電極５０は、棒状の中心電極５２、管状のガイド電極５４及びリング状の絶縁部材５６からなる。
リング状の絶縁部材５６は、中心電極５２とガイド電極５４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５２とガイド電極５４の間を電気的に絶縁する。この例において、リング状の絶縁部材５６は、多孔質セラミックである。
【００１８】
また、図１のプラズマ光源は、さらにプラズマ媒体供給装置５８を備える。
プラズマ媒体供給装置５８は、多孔質セラミック５６の外面に密着して設けられ、多孔質セラミック５６を通して同軸状電極５０内（中心電極５２とガイド電極５４の間）にプラズマ媒体を供給する。
プラズマ媒体供給装置５８は、この例ではプラズマ媒体５９を内部に保有するリザーバー５８ａ（例えばルツボ）と、プラズマ媒体を液化する加熱装置５８ｂとからなる。プラズマ媒体は、この例ではＳｎ，Ｌｉ等の常温で固体のプラズマ媒体である。
【００１９】
図１のプラズマ光源を用い多孔質セラミック５６をプラズマ媒体５９（Ｓｎ，Ｌｉ等）の蒸気圧がプラズマ発生に適した圧力（Ｔｏｒｒオーダー）となる温度に加熱維持し、同軸状電極５０内（中心電極５２とガイド電極５４の間）をＴｏｒｒオーダーのプラズマ媒体５９の蒸気雰囲気にする。
また、電極導体（中心電極５２とガイド電極５４）をプラズマ媒体５９の蒸気が凝集しない高温に維持する。
【００２０】
上述した構成により、プラズマ媒体５９を連続して同軸状電極５０内に供給することができ、ＥＵＶ放射のためのプラズマ光をより長時間（μｓｅｃオーダーで）安定して発生させることができる。
【００２１】
しかし、図１に示したように、リング絶縁部材５６の全体を多孔質セラミックで構成した場合、これを通過するプラズマ媒質５９（Ｓｎ，Ｌｉ等）が多孔質体全体に広がり、同軸電極間を液体金属で短絡させてしまう可能性があった。
このような短絡状況は、多孔体の孔の繋がり方に依存するが、多孔体の成型過程でこれを制御するのは困難であった。
【００２２】
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、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、構成機器の熱負荷によるダメージが小さく、発生したプラズマ光の有効な放射立体角を大きくでき、プラズマ媒体を連続して供給することができ、かつ同軸電極間の液体金属による短絡を確実に防止する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】
【００２３】
本発明によれば、対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内のプラズマ媒体を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プラズマ光源であって、
前記各同軸状電極は、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極と、該中心電極の対向する先端部を一定の間隔を隔てて囲むガイド電極と、前記中心電極とガイド電極の間を絶縁する絶縁部材とからなり、
該絶縁部材は、液化したプラズマ媒体が連続して浸透できない絶縁性緻密部分と、液化したプラズマ媒体が連続して浸透する多孔質部分とを一体成型した部分多孔体セラミックであり、
前記絶縁性緻密部分は、プラズマ媒体を内部に保有するリザーバーを有し、前記多孔質部分は、絶縁性緻密部分の内部を通して前記リザーバーの内面と中心電極とガイド電極の間とを連通する、ことを特徴とするプラズマ光源が提供される。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態によれば、さらに、前記絶縁部材を加熱しその内部のプラズマ媒体を液化する温度調整可能な加熱装置を備える。
【００２５】
前記電圧印加装置は、一方の同軸状電極の中心電極にそのガイド電極より高い正の放電電圧を印加する正電圧源と、他方の同軸状電極の中心電極にそのガイド電極より低い負の放電電圧を印加する負電圧源と、前記正電圧源と負電圧源をそれぞれの同軸状電極に同時に印加するトリガスイッチとを有する。
【発明の効果】
【００２６】
上記本発明の装置によれば、対向配置された１対の同軸状電極を備え、１対の同軸状電極にそれぞれ面状の放電電流（面状放電）を発生させ、該面状放電により各同軸状電極の対向する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対の同軸状電極間の管状放電に繋ぎ換えて前記プラズマを封じ込める磁場（磁気ビン）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。
【００２７】
また、従来のキャピラリー放電や真空放電金属プラズマと比較すると、１対の同軸状電極の対向する中間位置に単一のプラズマが形成され、かつエネルギー変換効率を大幅に改善できるので、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。
【００２８】
また、１対の同軸状電極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。
【００２９】
さらに、絶縁部材が絶縁性緻密部分と多孔質部分とを一体成型した部分多孔体セラミックであり、絶縁性緻密部分に、プラズマ媒体を内部に保有するリザーバーを有し、多孔質部分は、絶縁性緻密部分の内部を通してリザーバーの内面と中心電極とガイド電極の間とを連通するので、絶縁性緻密部分の存在により、多孔質部分を通してプラズマ媒質である液体金属を流しても、同軸電極間の絶縁が維持でき、プラズマ媒体を連続して中心電極とガイド電極の間に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】未公開のプラズマ光源の実施形態図である。
【図２】本発明によるプラズマ光源の実施形態図である。
【図３】図２の同軸状電極の拡大図である。
【図４】本発明によるプラズマ光源の作動説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
図２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、放電環境保持装置２０、電圧印加装置３０、及び加熱装置４０を備える。
【００３３】
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、ガイド電極１４及び絶縁部材１６からなる。
【００３４】
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。
この例において、中心電極１２の対称面１に対向する端面は円弧状になっている。なお、この構成は必須ではなく、端面に凹穴を設け、後述する面状放電電流２と管状放電４を安定化させるようにしてもよく、或いは平面でもよい。
【００３５】
ガイド電極１４は、中心電極１２の対向する先端部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。ガイド電極１４は、この例では、対称面１側に位置する小径中空円筒部分１４ａと、その反対側に位置し小径中空円筒部分１４ａより大径の大径中空部分１４ｂとからなる。また、ガイド電極１４の対称面１に対向する小径中空円筒部分１４ａの端面は、この例では円弧状であるが平面でもよい。
プラズマ媒体は、この例ではＳｎ，Ｌｉ等の常温で固体のプラズマ媒体であるのがよい。
【００３６】
絶縁部材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。
絶縁部材１６は、この例では、小径中空円筒部分１４ａの内側に嵌合する小径部分と、大径中空部分１４ｂの内側に嵌合する大径部分とからなる。大径部分は、ボルト１７（図３参照）により、ガイド電極１４に一体的に連結されている。
【００３７】
上述した１対の同軸状電極１０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。
【００３８】
放電環境保持装置２０は、同軸状電極１０内のプラズマ媒体を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。
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。なおこの構成は必須ではなく、その他の構成であってもよい。
【００３９】
電圧印加装置３０は、各同軸状電極１０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１０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１０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１０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１０間に管状放電（後述する）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。
【００４０】
加熱装置４０は、絶縁部材１６を加熱する電気ヒータ４２と、電気ヒータ４２に加熱用の電力を供給する加熱電源装置４４とからなり、絶縁部材１６を加熱しその内部のプラズマ媒体を液化するようになっている。
この例において、電気ヒータ４２は、絶縁部材１６の大径部分の外周に設けられた溝内に配置され、ガイド電極１４の大径中空部分１４ｂを貫通する電源ラインを介して加熱電源装置４４から電力が供給される。また、図示しない温度センサを備え、絶縁部材１６を所定の温度に加熱し温度保持するようになっている。
【００４１】
図３は、図２の同軸状電極の拡大図である。
この図において、絶縁部材１６は、液化したプラズマ媒体が連続して浸透できない絶縁性緻密部分１６ａと、液化したプラズマ媒体が連続して浸透する多孔質部分１６ｂとを一体成型した部分多孔体セラミックである。
【００４２】
絶縁性緻密部分１６ａと多孔質部分１６ｂを構成するセラミックは、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、ジルコニア（ＺｒＯ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、等の絶縁性セラミックであるのが好ましい。
また絶縁性緻密部分１６ａの粒径及び焼成温度は、液化したプラズマ媒体が連続して浸透できないように設定する。さらに多孔質部分１６ｂの粒径及び焼成温度は、液化したプラズマ媒体が連続して浸透するように設定する。
【００４３】
また、絶縁性緻密部分１６ａは、プラズマ媒体を内部に保有するリザーバー１８を有する。この例において、リザーバー１８は、絶縁性緻密部分１６ａの内部に設けられ、軸線Ｚ−Ｚを中心とする中空円筒形の空洞である。
なおこの例では、リザーバー１８の背面（図で左側）は、閉鎖板１５で閉じられ、この閉鎖板１５は、中心電極１２の背面側に設けられたネジ軸１２ａと螺合するナット１３により、着脱可能に固定されている。閉鎖板１５は液化したプラズマ媒体の温度に耐える耐熱金属板又は耐熱セラミックであるのがよい。
この構成により、閉鎖板１５の着脱により、リザーバー１８にプラズマ媒体を適宜補給することができる。
【００４４】
上述したプラズマ光源を用い、絶縁部材１６をプラズマ媒体６（Ｓｎ，Ｌｉ等）の蒸気圧がプラズマ発生に適した圧力（Ｔｏｒｒオーダー）となる温度に加熱維持し、同軸状電極１０内（中心電極１２とガイド電極１４の間）をＴｏｒｒオーダーのプラズマ媒体６の蒸気雰囲気にする。
また、電極導体（中心電極１２とガイド電極１４）をプラズマ媒体６の蒸気が凝集しない高温に維持する。
【００４５】
なお、絶縁性緻密部分１６ａと多孔質部分１６ｂの形状はこの例に限定されず、中心電極１２とガイド電極１４の間を電気的に絶縁する限りで、その他の形状であってもよい。
【００４６】
図４は、図２のプラズマ光源の作動説明図である。この図において、（Ａ）は面状放電の発生時、（Ｂ）は面状放電の移動中、（Ｃ）はプラズマの形成時、（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、本発明の装置によるプラズマ光発生方法を説明する。
【００４７】
本発明のプラズマ光源は、上述した１対の同軸状電極１０を対向配置し、放電環境保持装置２０により同軸状電極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保持し、電圧印加装置３０により各同軸状電極１０に極性を反転させた放電電圧を印加する。
【００４８】
図４（Ａ）に示すように、この電圧印加により、１対の同軸状電極１０に絶縁部材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」とも呼ぶ。
なおこの際、左側の同軸状電極１０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１０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。
なお、両方のガイド電極１４を接地させて０Ｖに保持し、一方の中心電極１２を正電圧（＋）に印加し、他方の中心電極１２を負電圧（−）に印加してもよい。
【００４９】
図４（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。
【００５０】
図４（Ｃ）に示すように、面状放電２が１対の同軸状電極１０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１０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。
【００５１】
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４（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。
【００５２】
上述した本発明の装置によれば、対向配置された１対の同軸状電極１０を備え、１対の同軸状電極１０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１０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５（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。
【００５３】
また、従来のキャピラリー放電や真空放電金属プラズマと比較すると、１対の同軸状電極１０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。
【００５４】
また、１対の同軸状電極１０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。
【００５５】
さらに、本発明では、絶縁部材１６が絶縁性緻密部分１６ａと多孔質部分１６ｂとを一体成型した部分多孔体セラミックであり、絶縁性緻密部分１６ａに、プラズマ媒体を内部に保有するリザーバー１８を有し、多孔質部分１６ｂは、絶縁性緻密部分１６ａの内部を通してリザーバー１８の内面と中心電極１２とガイド電極１４の間とを連通するので、絶縁性緻密部分１６ａの存在により、多孔質部分１６ｂを通してプラズマ媒質である液体金属を流しても、同軸電極間の絶縁が維持でき、プラズマ媒体を連続して中心電極１２とガイド電極１４の間に供給することができる。
【００５６】
なお、装置構造上、絶縁部材１６は絶縁性緻密部分１６ａと多孔質部分１６ｂが一体成型されたものが望ましいが、絶縁性緻密部分１６ａと多孔質部分１６ｂを接合（接着、ロー付け等）したもの、あるいは絶縁性緻密部分１６ａと多孔質部分１６ｂの隙間からプラズマ媒質が漏れないようにシール構造を設けたものであってもよい。
【００５７】
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】
【００５８】
１ 対称面、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 レーザー光、８ プラズマ光（ＥＵＶ）、
１０ 同軸状電極、１２ 中心電極、
１２ａ ネジ軸、１３ ナット、
１４ ガイド電極、１５ 閉鎖板、
１６ 絶縁部材（部分多孔体セラミック）、
１６ａ 絶縁性緻密部分、１６ｂ 多孔質部分、
１８ リザーバー、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 加熱装置、４２ 電気ヒータ、
４４ 加熱電源装置
【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、該同軸状電極内のプラズマ媒体を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プラズマ光源であって、
前記各同軸状電極は、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極と、該中心電極の対向する先端部を一定の間隔を隔てて囲むガイド電極と、前記中心電極とガイド電極の間を絶縁する絶縁部材とからなり、
該絶縁部材は、液化したプラズマ媒体が連続して浸透できない絶縁性緻密部分と、液化したプラズマ媒体が連続して浸透する多孔質部分とを一体成型した部分多孔体セラミックであり、
前記絶縁性緻密部分は、プラズマ媒体を内部に保有するリザーバーを有し、前記多孔質部分は、絶縁性緻密部分の内部を通して前記リザーバーの内面と中心電極とガイド電極の間とを連通する、ことを特徴とするプラズマ光源。
【請求項２】
さらに、前記絶縁部材を加熱しその内部のプラズマ媒体を液化する温度調整可能な加熱装置を備える、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】
前記電圧印加装置は、一方の同軸状電極の中心電極にそのガイド電極より高い正の放電電圧を印加する正電圧源と、他方の同軸状電極の中心電極にそのガイド電極より低い負の放電電圧を印加する負電圧源と、前記正電圧源と負電圧源をそれぞれの同軸状電極に同時に印加するトリガスイッチとを有する、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１】
対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内のプラズマ媒体を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プラズマ光源であって、
前記各同軸状電極は、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極と、該中心電極の対向する先端部を一定の間隔を隔てて囲むガイド電極と、前記中心電極とガイド電極の間を絶縁する絶縁部材とからなり、
該絶縁部材は、液化したプラズマ媒体が連続して浸透できない絶縁性緻密部分と、液化したプラズマ媒体が連続して浸透する多孔質部分とを一体成型した部分多孔体セラミックであり、
前記絶縁性緻密部分は、プラズマ媒体を内部に保有するリザーバーを有し、前記多孔質部分は、絶縁性緻密部分の内部を通して前記リザーバーの内面と中心電極とガイド電極の間とを連通する、ことを特徴とするプラズマ光源。
【請求項２】
さらに、前記絶縁部材を加熱しその内部のプラズマ媒体を液化する温度調整可能な加熱装置を備える、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】
前記電圧印加装置は、一方の同軸状電極の中心電極にそのガイド電極より高い正の放電電圧を印加する正電圧源と、他方の同軸状電極の中心電極にそのガイド電極より低い負の放電電圧を印加する負電圧源と、前記正電圧源と負電圧源をそれぞれの同軸状電極に同時に印加するトリガスイッチとを有する、ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ光源。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−５４７２９（Ｐ２０１１−５４７２９Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０１８３５（Ｐ２００９−２０１８３５）
【出願日】平成２１年９月１日（２００９．９．１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１日（２００９．９．１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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