JP2017219680A - プラズマ光源 - Google Patents

Abstract

【課題】一対の同軸状電極を備えるプラズマ光源において、デブリによる極端紫外光の強度低下とメンテナンスの負担を抑制する。【解決手段】プラズマ光源は、対称面を挟んで互いに対向配置され、プラズマを発生し、閉じ込める一対の同軸状電極１０、１０と、プラズマ媒体の保持部１４にレーザー光を照射するレーザー装置と、一対の同軸状電極間のプラズマから放射された極端紫外光を集光する集光ミラー５０と、保持部１４から放出されるプラズマ媒体を外部電極１２と集光ミラー５０との間で遮蔽するデブリ遮蔽手段（デブリ遮蔽板）６０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、極端紫外光を生成するプラズマ光源に関する。

集積度の向上や製造コストの低減などの要請により、半導体デバイスに対する微細化の要求はますます強くなっている。この微細化においてはフォトリソグラフィにおける露光用光源の短波長化が必須であり、近年ではそのための光として極端紫外光が注目されている。極端紫外光は高温・高密度のプラズマから得られる。このようなプラズマの発生源（換言すれはプラズマを利用した光源、以下プラズマ光源）は多種多様であるが、産業上の観点からは小型化が図れるものが望ましい。その候補として、放電生成プラズマ(DPP：Discharge Produced Plasma)方式のプラズマ光源や、レーザー生成プラズマ(LPP：Laser Produced Plasma)方式のプラズマ光源が知られている。なお、これらのプラズマ光源から放出される極端紫外光は何れもパルス光である。

フォトリソグラフィでは露光時間の制御が極めて重要である。そのためには、極端紫外光の十分な強度及び輝度を確保するだけでなく、これらを安定に得る必要がある。また、極端紫外光の放出時間は数μｓ程度以下と短いため、プラズマの発生（即ち、極端紫外光の放出）を高速に繰り返す必要がある。

上記に関連するプラズマ光源が特許文献１に開示されている。同文献のプラズマ光源はDPP方式の一種であるプラズマフォーカス方式を採用したプラズマ光源であって、対称面に対して互いに対向配置され、極端紫外光を放射するプラズマを発生すると共にプラズマを閉じ込める一対の同軸状電極と、各同軸状電極に対して放電電圧を印加する電圧印加装置とを備えている。各同軸状電極は、棒状の中心電極と、中心電極と一定の間隔を隔て、且つ中心電極の周方向に配置された複数の外部電極とを有している。

特許文献１のプラズマ光源では、中心電極と外部電極との間に高電圧が印加した状態で、さらにパルス状の電圧を印加する、或いは、同軸状電極の何れかの箇所においてレーザーアブレーションを行うことによって、両電極間にプラズマの媒体（以下、プラズマ媒体）を供給し、その初期放電を誘発し、プラズマを生成する。初期放電は中心電極を中心とする環状に形成され、プラズマの生成および成長を促しつつ、電磁力によって中心電極の先端に向けて移動する。さらに、各同軸状電極のプラズマは電気エネルギーを受けつつ、各同軸状電極の間で融合し、閉じ込められ、収束することで、高温・高密度となる。その結果、極端紫外光を含む光が放出される。

特開２０１３−０８９６３４号公報

真空中に放出されるプラズマ媒体の一部はプラズマに成長することなく、所謂デブリとして飛散する。飛散したデブリは、極端紫外光の集光ミラーや真空槽の内壁に付着し、これらを汚染する。デブリによる集光ミラーの汚染が進行すると、集光ミラーによる極端紫外光の反射率が低下し、その結果、プラズマ光源から得られる極端紫外光の強度が低下する。また、ガス状のデブリは広範囲に拡散するので、集光ミラー以外の部品にも付着する。このような部品にデブリが付着すると、真空度の回復が損なわれ、プラズマ光源の動作が不安定になりやすい。つまり、プラズマ光源ではデブリを除去するための定期的な洗浄が必要であり、このようなメンテナンスは光源の稼働時間の低下を招くため、極力低減することが望ましい。

そこで本発明は、対称面に対して互いに対向配置され、極端紫外光を放射するプラズマを発生すると共にプラズマを閉じ込める一対の同軸状電極を備えるプラズマ光源において、デブリによる極端紫外光の強度低下とメンテナンスの負担を抑制することを目的とする。

本発明の一態様はプラズマ光源であって、単一の軸線上に延びる中心電極および前記中心電極の外周を囲むように配列する外部電極を有し、対称面を挟んで互いに対向配置され、極端紫外光を放射するプラズマを発生すると共に前記プラズマを閉じ込める一対の同軸状電極と、前記中心電極の側面において前記対称面から離れた位置に設けられ、前記プラズマの媒体を保持する保持部と、各前記同軸状電極に対して放電電圧を印加する電圧印加装置と、前記媒体のアブレーションを行うためのレーザー光を前記保持部に照射するレーザー装置と、前記一対の同軸状電極間のプラズマから放射された極端紫外光を集光する集光ミラーと、前記外部電極と前記集光ミラーとの間で前記保持部から放出される前記媒体を遮蔽し、且つ、前記プラズマと前記集光ミラーとの間の極端紫外光の進行を許容するデブリ遮蔽手段とを備えることを要旨とする。

前記デブリ遮蔽手段は、前記外部電極と前記集光ミラーとの間に設けられる遮蔽板であってもよい。

前記遮蔽板は、前記同軸状電極の外周を囲むように筒状に形成されてもよい。

前記遮蔽板は、セラミック製であってもよい。

前記デブリ遮蔽手段は、前記外部電極と前記集光ミラーとの間に前記媒体の偏向磁場を生成する偏向磁場発生装置であってもよい。

本発明によれば、対称面に対して互いに対向配置され、極端紫外光を放射するプラズマを発生すると共にプラズマを閉じ込める一対の同軸状電極を備えるプラズマ光源において、デブリによる極端紫外光の強度低下とメンテナンスの負担を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るプラズマ光源の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係るプラズマ光源の概略構成図（断面図）である。 本発明の一実施形態に係るプラズマ光源の電気系統を示す図である。 図２のＩＶ−ＩＶ断面を示す図である。 本発明の一実施形態に係る保持部とその周囲の断面図であり、初期放電の発生及びその直後の状態を説明するための図である。 初期放電の経時変化の一例を示す画像である。 初期放電の経時変化の一例を示す画像である。 デブリ遮蔽手段の他の実施形態を示す図であり、（ａ）はプラズマ光源の正面図、（ｂ）はプラズマ光源の側面図である。 プラズマ光源における中心電極及び外部電極の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係るプラズマ光源について添付図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係るプラズマ光源を示す概略構成図（断面図）、図２は、本発明の実施形態に係る同軸状電極とその周囲を示す概略構成図（断面図）、図３は当該プラズマ光源の電気系統を示す図である。なお、図２において右側の同軸状電極１０は、左側の同軸状電極１０と同一の構成であるため、詳細な図示を省略する。これらの図に示すように、本実施形態のプラズマ光源は、一対の同軸状電極１０、１０と、各同軸状電極１０に対して個別に設けられるリザーバ２０と、電圧印加装置３０と、レーザー装置４０と、集光ミラー５０と、デブリ遮蔽手段としてのデブリ遮蔽板６０とを備える。

一対の同軸状電極１０、１０は、真空槽５内において対称面１に対して互いに対称な位置に設置されている。一対の同軸状電極１０、１０は、対称面１を挟み一定の間隔を隔てて設置され、各先端側（面状放電２ｂ（後述）が放出される側）が互いに対向している。同軸状電極１０、１０は、レーザー装置４０からのレーザー光４１を受け、プラズマの媒体（以下プラズマ媒体）６を含むプラズマ３を発生すると共に、両者の間に当該プラズマ３を閉じ込める。同軸状電極１０、１０の間に閉じ込められたプラズマ３は加熱され、極端紫外光（ＥＵＶ光）８を含む光を放射する。このように、本実施形態のプラズマ光源は、対向型プラズマフォーカス方式を採用している。

プラズマ媒体６は、例えば低融点金属（低融点合金）である。プラズマ媒体６は、リザーバ２０から保持部１４（後述）に供給される。プラズマ媒体６の組成は、必要な光の波長に応じて選択される。例えば、１３．５ｎｍの光が必要な場合はＬｉ（リチウム）やＳｎ（スズ）を含み、３〜４ｎｍの光が必要な場合はＢｉ（ビスマス）を含む。

各同軸状電極１０は、中心電極１１と、中心電極１１の外周を囲むように設けられる複数の外部電極１２と、絶縁体１３とを備える。図２および図４に示すように、各同軸状電極１０に共通する単一の軸線Ｚ−Ｚを中心軸（以下、この軸を中心軸Ｚと称する）とすると、中心電極１１は、この中心軸Ｚ上に延びる棒状の導電体である。中心電極１１は、対称面１に面する先端部１１ａと、中心軸Ｚの周りに形成された側面１１ｂとを有する。中心電極１１の直径は例えば５ｍｍである。なお、側面１１ｂには後述の保持部１４が設けられている。中心電極１１は高温プラズマに対して耐熱性を有する材料を用いて形成される。このような材料は、例えばタングステンやモリブデン等の高融点金属である。

先端部１１ａは、対称面１に対向する半球状の曲面を有する。ただし、対称面１に対向する面の形状は曲面に限られず、単なる平面でもよい。また、中心軸Ｚに沿って窪んだ凹部（図示せず）を設けてもよい。

図２に示すように、外部電極１２は、中心電極１１の中心軸Ｚと平行に延びる棒状の導電体であり、直径は例えば３ｍｍである。また、図４に示すように、中心電極１１と一定の間隔（例えば２．５ｍｍ）を隔てながら、中心電極１１の周方向に沿って角度θ毎に複数配置されている。換言すると、各外部電極１２は中心電極１１と平行に配置され、中心電極１１の周囲を囲んでいる。図４に示す例では、６本の外部電極１２が中心電極１１の周りで６０°毎に配置されている。

図４に示すように、各外部電極１２は、その軸方向に垂直な面において、中心電極１１との距離が最短となる部位Ｇを１点だけ含む断面を有する。このような形状の断面は、例えば円である。ただし、外部電極１２の断面形状は円形に限られず、少なくとも中心電極１１に対向する面が、中心電極１１に向かって突出する曲面を有していればよい。また、何れの場合も、部位Ｇが中心電極１１の周りで角度θ毎に配置される。

外部電極１２は中心電極１１の周りで等間隔に設置されることが望ましい。例えば、加工や組み立ての観点、あるいは面状放電２ｂ（後述）の軸対称性の観点から、各外部電極１２は中心電極１１に対して回転対称な位置に設置される。ただし、本発明はこのような配列に限定されない。また、外部電極１２の数も６本に限定されず、中心電極１１及び外部電極１２の大きさや形状、両者の間隔などに応じて適宜設定される。なお、外部電極１２は中心電極１１を中心軸とした円筒状（管状）の電極であってもよい。ただし、面状放電２ｂ（後述）の形成の容易性を考慮すると、外部電極１２を複数の棒状電極で構成することが望ましい。

なお、外部電極１２は、中心電極１１と同じく、高温プラズマに対して耐熱性をもつ導電材料を用いて形成される。また、対称面１に対向する外部電極１２の端面は曲面、平面の何れでもよい。

中心電極１１の周りに複数の外部電極１２を上述のように配置することで、図２に示す面状放電２ｂに至る初期放電２ａ（図５参照）を、各外部電極１２と中心電極１１との間で発生させることができる。即ち、各部位Ｇを放電経路に含む初期放電２ａを優先的に発生させることで、当該初期放電２ａを中心電極１１の全周に亘って発生させることが可能になり、環状の面状放電２ｂの形成が容易になる。

絶縁体１３は絶縁材料を用いて形成され、中心電極１１と外部電極１２の各基部を支持して両者の間隔を規定すると共にその間を電気的に絶縁する。絶縁材料は、例えばアルミナ等のセラミックである。また、絶縁体１３はデブリ遮蔽手段としてのデブリ遮蔽板６０を支持してもよい。絶縁体１３は例えば円盤状に形成され、中心電極１１及び外部電極１２を支持する孔や溝等の構造を有する。

図２に示すように、保持部１４は、中心電極１１の側面１１ｂにおいて、対称面１から離れた位置に設けられる。換言すれば、保持部１４は、中心軸Ｚの延伸方向において、一対の同軸状電極１０、１０の間の位置とは異なる位置に設けられる。また、保持部１４は、外部電極１２の部位Ｇ（図４参照）と対向し、且つ、レーザー光４１の照射位置を含む位置に位置する。保持部１４は中心軸Ｚの全周に亘る環状に形成されている。ただし、保持部１４は、レーザー光４１の照射位置のみに点在していてもよい。

保持部１４は、中心電極１１の流路１１ｃから側面１１ｂへの液状のプラズマ媒体６の流動を許容しつつ、プラズマ媒体６を貯留する多孔質体によって形成されている。多孔質体は無数の隙間を含んでおり、その隙間に液状のプラズマ媒体６が留まる。多孔質体は、例えばタングステンのような高融点金属で形成される。

リザーバ２０は各同軸状電極１０に対して個別に設けられる。図２に示すように、リザーバ２０は中心電極１１の基部を支持すると共に、内部に形成した空間２０ａにプラズマ媒体６を貯留する。この空間２０ａは、中心電極１１の流路１１ｃを介して保持部１４に連通している。また、リザーバ２０はヒータ２１を搭載している。ヒータ２１は、例えば熱媒体（油）循環式のヒータや電熱式のヒータで構成され、空間２０ａ内のプラズマ媒体６を溶融すると共に、中心電極１１の温度をプラズマ媒体６が溶融する温度に維持する。従って、プラズマ媒体６が中心電極１１の流路１１ｃを介して保持部１４に流出したときも、保持部１４はプラズマ媒体６を溶融した状態で保持することができる。なお、保持部１４におけるプラズマ媒体６の表面の位置を調整するため、空間２０ａ内のプラズマ媒体６に対して正圧や負圧を与える加圧装置を設けてもよい。

なお、耐熱性や導電性に支障のない限り、中心電極１１をプラズマ媒体６で構成してもよい。或いは、保持部１４として、中心電極１１の側面１１ｂに固形のプラズマ媒体６を埋設（装着）してもよい。これらの場合は、リザーバ２０やヒータ２１を省略してもよい。

図３に示すように、プラズマ光源は各同軸状電極１０に接続する電圧印加装置３０を備える。電圧印加装置３０は、各同軸状電極１０に同極性又は逆極性の放電電圧を印加する。

電圧印加装置３０は、高圧電源３１を備える。高圧電源３１の出力側は同軸状電極１０の中心電極１１に接続し、高圧電源３１のコモン側はこの中心電極１１に対応する外部電極１２に接続している。高圧電源３１は、中心電極１１‐外部電極１２間に放電電圧（例えば５ｋＶ）を印加する。なお、放電電圧の極性は外部電極１２に対して正または負の何れでもよい。また、図３に示すように、高圧電源３１のコモン側及び外部電極１２が接地されていてもよい。

上述の通り、各中心電極１１の周囲には複数の外部電極１２が設けられている。理想的な面状放電２ｂを得るには、全ての外部電極１２と中心電極１１との間で、放電が発生する必要がある。しかも、これらの放電が、中心電極１１の周りで空間的に等間隔に分布していることが望ましい。このため本実施形態の各外部電極１２は、中心電極１１に対向する面を曲面にして、優先的に放電する箇所を規定している。しかしながら、放電箇所を固定し、後述するレーザー光４１を各中心電極１１の保持部１４に同時に照射したとしても、各外部電極１２と中心電極１１との間の放電を厳密に同時に発生させることは困難であり、実際には各放電の発生タイミングに多少のずれが生じる。高圧電源３１から供給される放電エネルギーは最初に発生した放電に対して優先的に費やされる傾向があり、この場合は複数の放電を略同時に発生させることが困難になる。

そこで、本実施形態の電圧印加装置３０は、放電電圧の放電エネルギーを外部電極１２毎に蓄積するエネルギー蓄積回路３２を備えている。エネルギー蓄積回路３２は、例えば図３に示すように中心電極１１と各外部電極１２との間を個別に接続する複数のコンデンサＣで構成される。各コンデンサＣは、放電のピーク時に１０ｋＡ程度の放電電流を流すことが可能な静電容量を持ち、高圧電源３１の各出力側及び各コモン側に接続される。

このように、放電エネルギーを蓄積するコンデンサＣを外部電極１２毎に設けることで、全ての外部電極１２において放電を発生させることができる。即ち、最初に発生した放電によって多くの放電エネルギーが消費されることを防止でき、中心電極１１の全周に亘って発生する理想的な面状放電２ｂを得ることができる。

さらに、本実施形態の電圧印加装置３０は、放電電流が帰還することを阻止する放電電流阻止回路３３を備えてもよい。放電電流阻止回路３３は、例えば図３に示すように各外部電極１２と電圧印加装置３０（具体的には高圧電源３１のコモン側）との間を接続するインダクタＬで構成される。インダクタＬは、放電電流に対して十分に高いインピーダンスを有するため、中心電極１１及び外部電極１２を経由した放電電流を、その発生源であるエネルギー蓄積回路３２に戻すことができる。つまり、各コンデンサＣに蓄積された放電エネルギーが、当該コンデンサＣに直結した外部電極１２以外の外部電極１２に供給されることを防止するため、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。

本実施形態のプラズマ光源はレーザー装置４０を備える。レーザー装置４０は、各同軸状電極１０の中心電極１１の表面にレーザー光４１を照射することで、プラズマ３の媒体を放出させると共にプラズマ３の初期放電２ａを発生させる。レーザー装置４０は例えばＹＡＧレーザーであり、アブレーションを行うために基本波やその二倍波を短パルスのレーザー光４１として出力する。レーザー光４１は、ハーフミラー等の光学素子によって分岐し、各中心電極１１の保持部１４に照射される。レーザー光４１が照射された保持部１４では、レーザー光４１によるプラズマ媒体６のアブレーションによって、プラズマ媒体６が中性ガス又はイオンとなって放出される。

なお、初期放電２ａの発生箇所は、レーザー光４１の照射領域及びその近傍に制限される可能性がある。従って、レーザー光４１は中心軸Ｚ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、その数は例えば２箇所である。

これは、初期放電２ａの発生領域が、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。この実験結果の一例を図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す。図６（ａ）
〜（ｃ）は４個のＣＣＤを有する高速度カメラで測定したものである。図６（ａ）〜図６（ｃ）は、５ｋＶの放電電圧が印加された中心電極‐外部電極間の放電分布の経時変化を示す画像である。図６（ａ）は最初の放電の発生から１００ｎｓ後の状態、図６（ｂ）は最初の放電の発生から３００ｎｓ後の状態、図６（ｃ）は最初の放電の発生から５００ｎｓ後の状態を示している。各画像における蓄積時間（露光時間）は１００ｎｓである。図中白い個所はプラズマが生成し発光していることを示す。なお、最初の放電を誘発するために、中心電極と外部電極の間の絶縁体の一箇所に対してレーザーアブレーションを行っている。しかしながら、このような放電の経時変化は、図１に示す保持部１４に対するレーザーアブレーションでも同様に得られる。

図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す時間変化から判るように、レーザー光の照射点は１点のみであるにも関わらず、アブレーションに誘発された放電が発生し、当該放電がレーザー光の照射点から時計回り及び反時計回りにそれぞれ概ね９０度に亘って拡大していることが確認できる。その結果、少なくとも写真中央と右側の計４本の外部電極のそれぞれと、中心電極との間で十分な放電が発生していることが確認できる。つまり、放電は、当該放電を誘発する現象（図６（ａ）〜図６（ｃ）においてはレーザーアブレーション）が発生した箇所に最も近接した外部電極と中心電極との間だけでなく、その遠方に位置する外部電極と中心電極との間にも発生する。即ち、放電エネルギーを付与した複数の外部電極を中心電極の周りに配置することで、中心電極の円周方向において放電を局在させることなく、全体に拡大させることができる。

図７は、中心電極を挟んだ絶縁体の二箇所に対してレーザーアブレーションを行った後の放電の経時変化を示し、図６（ｂ）に対応している。この図に示すように、初期放電は環状に分布する放電（後述の面状放電２ｂ）に成長する。なお、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ー光４１を照射することが望ましい。なお、複数のレーザー光の同時照射は、ハーフミラー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。

図１、図２及び図４に示すように、本実施形態のプラズマ光源は集光ミラー５０を備える。集光ミラー５０は、光の入射角及び反射角が数度程度の所謂斜入射ミラーである。斜入射ミラーは、例えば、内側に軸対称で円筒状の反射面を有するミラーである。この反射面は、極端紫外光の反射に適した周知の多層膜或いは単層膜によって形成される。斜入射ミラーの対称軸はプラズマ３に向けられており、プラズマ３から放出された極端紫外光は、斜入射ミラーによってプラズマ３から離れる方向に反射され、集光される。なお、斜入射ミラーは、直径の異なる円筒状の反射面を同軸上に複数有していてもよい。

図１の点線で示すように、集光ミラー５０は、全反射ミラーとして機能する所謂凹面鏡でもよい。凹面鏡の焦点距離は例えば、プラズマ３の位置から集光ミラー５０までの距離よりも長く設定される。この場合、集光ミラー５０は、一対の同軸状電極１０、１０間のプラズマ３から放射された極端紫外光８をプラズマ３に向けて反射しつつ、極端紫外光８を集光する。また、集光ミラー５０として、斜入射ミラーと全反射ミラーを併用してもよい。その場合、斜入射ミラーと全反射ミラーは、プラズマ３の位置を挟んで互いに反対側に設置される。

本実施形態のプラズマ光源は、外部電極１２と集光ミラー５０との間で保持部１４から放出されるプラズマ媒体６を遮蔽し、且つ、プラズマ３と集光ミラー５０との間の極端紫外光８の進行を許容するデブリ遮蔽手段を備える。本実施形態では、図１に示すように、デブリ遮蔽手段は外部電極１２と集光ミラー５０との間に設けられるデブリ遮蔽板６０によって構成される。デブリ遮蔽板６０は、例えば、複数の外部電極１２の外周を囲み、中心軸Ｚに沿って延伸する筒状に形成される（図４参照）。また、デブリ遮蔽板６０の側面には、レーザー光４１を同軸状電極１０の外側から中心電極１１の保持部１４に通過させるための孔６０ａが形成されている。なお、デブリ遮蔽板６０は外部電極１２と集光ミラー５０との間に設けられる平板状に形成されてもよく、その他の形状でもよい。

デブリ遮蔽板６０は、少なくとも中心電極１１の径方向において保持部１４と対向する位置に位置する。またデブリ遮蔽板６０は中心軸Ｚに沿って延伸している。従って、保持部１４から放出されたプラズマ媒体６のうち、デブリとして放出されるものはデブリ遮蔽板６０に付着する。これにより、集光ミラー５０へのプラズマ媒体６の付着が阻止される。

一方、図２に示すように、デブリ遮蔽板６０の先端６０ｂは、外部電極１２の先端１２ａよりも対称面１から離れた位置に位置する。例えば、デブリ遮蔽板６０の先端６０ｂは、上述の立体角で区画された空間の外側に位置している。これにより、プラズマ３と集光ミラー５０との間の極端紫外光８の進行が許容される。

なお、デブリ遮蔽板６０の材質は絶縁材料でもよく金属でもよい。ただし、デブリ遮蔽板６０は、プラズマ３からの輻射熱により非常に高温になるため、その材質には耐熱性が求められる。従って、耐熱性と製造コストの観点から見ると、デブリ遮蔽板６０の材質はアルミナ等のセラミックが好適である。

また、デブリ遮蔽板６０が図４に示す筒状に形成される場合、同軸状電極１０と集光ミラー５０との間の空間以外にもデブリ遮蔽板６０が設けられることになる。従って、集光ミラー５０以外の部材（例えば、集光ミラー５０以外の光学素子）へのプラズマ媒体６の付着が抑制される。

上述の通り、本実施形態のプラズマ光源では、真空槽５内に一対の同軸状電極１０、１０が設けられる。一対の同軸状電極１０、１０は、対称面１を挟んで互いに対向配置される。一方、真空槽内は、プラズマ３の発生に適した温度及び圧力に保持される。また、放電前の各同軸状電極１０には、電圧印加装置３０により同極性又は逆極性の放電電圧が印加される。

各同軸状電極１０に放電電圧が印加された状態で、レーザー光４１が各同軸状電極１０の保持部１４に同時に照射される。この照射によるアブレーションによって、保持部１４に留まっていたプラズマ媒体６が、中性ガス又はイオンとなって放出される。

一方、レーザー光４１が照射されるときには既に、電圧印加装置３０による放電電圧が、各同軸状電極１０の中心電極１１と外部電極１２の間に印加されている。従って、アブレーションが発生すると、中心電極１１と各外部電極１２間の初期放電２ａが誘発される。

その後、初期放電２ａは、アブレーションによって放出されたプラズマ媒体６を取り込みつつ、中心電極１１の全周に亘って分布し、面状放電２ｂに成長する。面状放電２ｂは、自己磁場によって同軸状電極１０から排出される方向（即ち、対称面１に向かう方向）に移動する。このときの面状放電２ｂは、中心軸Ｚから見て略環状に分布する。なお、面状放電とは、２次元的に広がる面状の放電電流のことであり、電流シート又はプラズマシートとも呼ばれている。

面状放電２ｂが同軸状電極１０の先端に達すると、面状放電２ｂの放電電流の出発点は中心電極１１の円周側面から先端部１１ａに移行する。換言すれば、放電電流は先端部１１ａから集中的に流れ出す。この電流集中によるピンチ効果によって先端部１１ａ周辺の電流密度は急激に上昇し、一対の面状放電２ｂの間に挟まれていた先端部１１ａ周辺のプラズマ媒体６は高温になり、且つその密度も上昇する。

さらに、この現象は対称面１を挟んだ各同軸状電極１０で進行するため、プラズマ媒体６は、一方の同軸状電極１０から他方の同軸状電極１０に向かって押し出される。その結果、プラズマ媒体６は、中心軸Ｚに沿う両方向からの電磁的圧力を受けて各同軸状電極１０が対向する中間位置（即ち、中心電極１１の対称面１）に移動し、一対の同軸状電極１０、１０の間で融合し、プラズマ媒体６を成分とする単一のプラズマ３が形成される。即ち、プラズマ３は一対の同軸状電極１０、１０の間に閉じ込められ、収束する。

プラズマ３は、中心電極１１と外部電極１２との間に付与された電気エネルギーによって高温・高密度となる。その結果、極端紫外光８を含む光がプラズマ３から全ての方向に放出される。一方、集光ミラー５０は、一対の同軸状電極１０、１０の間から放出される極端紫外光８を反射し、集光する。その結果、放出された極端紫外光８のビーム径が絞られる。

これらの一連の過程において、レーザー光４１によるプラズマ媒体６のアブレーションが行われる。このアブレーションによって、プラズマ媒体６が中性ガス又はイオンとなって放出される。放出されたプラズマ媒体６の一部は、プラズマ媒体６の初期放電２ａとして成長する。しかしながら、その残部は初期放電２ａに寄与せず、所謂デブリとして真空中に放出される。このデブリは保持部１４の周囲の各部材に付着し、これらを汚染する。集光ミラー５０も、デブリが付着する可能性がある部材の１つである。集光ミラー５０にデブリが付着すると、集光ミラー５０における極端紫外光８の反射率が低下するため、プラズマ光源から得られる極端紫外光の強度が低下する。また、ガス状のデブリは広範囲に拡散するので、集光ミラー５０以外の部品にも付着する。このような部品にデブリが付着すると、真空度の回復が損なわれ、プラズマ光源の動作が不安定になりやすい。

そこで本実施形態のデブリ遮蔽板６０は、保持部１４からデブリとして放出されたプラズマ媒体６を、外部電極１２と集光ミラー５０との間で遮蔽する。即ち、デブリ遮蔽板６０は、集光ミラー５０へのデブリの進行を外部電極１２と集光ミラー５０との間で阻止する。その一方で、デブリ遮蔽板６０はプラズマ３と集光ミラー５０との間の極端紫外光８の進行を許容する。

つまり、本実施形態のプラズマ光源では、プラズマ３に成長する初期放電２ａの発生位置（換言すればプラズマ３へのプラズマ媒体６の供給位置）と、極端紫外光８を放出する程度に高温、高密度化されたプラズマ３の位置とが離れており、デブリ遮蔽板６０は、デブリの発生源（保持部１４）の周囲のみを覆い、プラズマ３の周囲を覆わない。そのため、デブリ遮蔽板６０は、デブリによる真空槽５内の汚染を抑制しつつ、極端紫外光８の進行に干渉しない。従って、集光ミラー５０へのデブリ（プラズマ媒体６）の付着が抑制され、集光ミラー５０における極端紫外光８の反射率の低下が抑制される。その結果、プラズマ光源から得られる極端紫外光８の強度が低下することを抑制できる。

また、集光ミラー５０以外の部品へのデブリ（プラズマ媒体６）の付着も抑制される。従って、デブリを除去するための洗浄を行うまでの期間が長くなる。即ち、洗浄などのメンテナンスを行うまでのプラズマ光源の稼働期間が長くなる。

図８はデブリ遮蔽手段の他の実施形態を示す図であり、（ａ）はプラズマ光源の正面図、（ｂ）はプラズマ光源の側面図である。これらの図に示すように、本実施形態のプラズマ光源では、デブリ遮蔽手段としてデブリ遮蔽板６０の代わりに偏向磁場発生装置６１が設けられる。偏向磁場発生装置６１は、外部電極１２と集光ミラー５０との間を横切るようにプラズマ媒体６の偏向磁場Ｂを生成する。偏向磁場発生装置６１は、例えば一対のコイルと、各コイルを励磁する電源とを備える。なお、偏向磁場発生装置６１は、永久磁石によって構成されてもよい。偏向磁場Ｂは、互いに隣接する外部電極１２の間を介して、保持部１４から集光ミラー５０に進行するプラズマ媒体６のイオンの軌道を偏向させ、集光ミラー５０へのプラズマ媒体６の付着を抑制する。偏向磁場Ｂは、デブリ遮蔽板６０のような物理的な遮蔽手段ではないので、極端紫外光８とは干渉しない。

なお、図９に示すように、中心電極１１の直径は、対称面１（先端部１１ａ）に向かうに連れて小さくなっていてもよい。この場合、中心軸Ｚに直交する面において中心電極１１に最も近接している外部電極１２の部位Ｇは、中心軸Ｚとの距離が対称面１に向かうに連れて小さくなるように形成されてもよい。例えば、この図に示すように、中心電極１１は、先端部１１ａを頂角にもつ略円錐状に形成されてもよい。また、外部電極１２が棒状に形成されている場合、外部電極１２は、対称面１に近づくに連れて中心軸Ｚに近づくように、中心軸Ｚに対して傾斜する。なお、図９に示す例では、中心電極１１との間隔は一定である。しかしながら、この間隔は対称面１に近づくほど小さくてもよい。

本発明は上述の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。

１ 対称面
２ａ 初期放電
２ｂ 面状放電
３ プラズマ
５ 真空槽
６ プラズマ媒体
８ 極端紫外光
１０ 同軸状電極
１１ 中心電極
１１ａ 先端部
１１ｂ 側面
１１ｃ 流路
１２ 外部電極
１３ 絶縁体
１４ 保持部
２０ リザーバ
２０ａ 空間
２１ ヒータ
３０ 電圧印加装置
３１ 高圧電源
３２ エネルギー蓄積回路
３３ 放電電流阻止回路
４０ レーザー装置
４１ レーザー光
５０ 集光ミラー
６０ デブリ遮蔽板（デブリ遮蔽手段）
６０ａ デブリ遮蔽板の孔
６０ｂ デブリ遮蔽板の先端
６１ 偏向磁場発生装置（デブリ遮蔽手段）
Ｃ コンデンサ
Ｌ インダクタ
Ｚ 中心軸

Claims (5)

1. 単一の軸線上に延びる中心電極および前記中心電極の外周を囲むように配列する外部電極を有し、対称面を挟んで互いに対向配置され、極端紫外光を放射するプラズマを発生すると共に前記プラズマを閉じ込める一対の同軸状電極と、
   前記中心電極の側面において前記対称面から離れた位置に設けられ、前記プラズマの媒体を保持する保持部と、
   各前記同軸状電極に対して放電電圧を印加する電圧印加装置と、
   前記媒体のアブレーションを行うためのレーザー光を前記保持部に照射するレーザー装置と、
   前記一対の同軸状電極間のプラズマから放射された極端紫外光を集光する集光ミラーと、
   前記外部電極と前記集光ミラーとの間で前記保持部から放出される前記媒体を遮蔽し、且つ、前記プラズマと前記集光ミラーとの間の極端紫外光の進行を許容するデブリ遮蔽手段と
   を備えることを特徴とするプラズマ光源。
2. 前記デブリ遮蔽手段は、前記外部電極と前記集光ミラーとの間に設けられる遮蔽板であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ光源。
3. 前記遮蔽板は、前記同軸状電極の外周を囲むように筒状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ光源。
4. 前記遮蔽板は、セラミック製であることを特徴とする請求項２又は３に記載のプラズマ光源。
5. 前記デブリ遮蔽手段は、前記外部電極と前記集光ミラーとの間に前記媒体の偏向磁場を生成する偏向磁場発生装置であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ光源。