JP2013089635A - Plasma light source - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma light source capable of generating ideal planar discharge for generating plasma that radiates extreme-ultraviolet light.SOLUTION: The plasma light source comprises: a pair of coaxial electrodes 10 disposed to face each other and generate plasma that radiates extreme-ultraviolet light and confine the plasma; and a voltage application device 30 which applies a discharge voltage having an inverted polarity to each coaxial electrode 10. Each coaxial electrode 10 has a rod-like center electrode 12 extending on a single axis Z-Z, a plurality of external electrodes 14 provided on a plane that is axisymmetric with respect to the central axis Z of the center electrode 12, and an insulator 16 which insulates between the center electrode 12 and each external electrode 14. The gap G between the center electrode 12 and each external electrode 14 increases from the side facing the other coaxial electrode 10 toward the opposite side.

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。   The present invention relates to a plasma light source that generates extreme ultraviolet light.

プロセスルールを決定する一要因であるフォトリソグラフィは、半導体回路の微細化を進める上で極めて重要な技術である。現在、ArFエキシマレーザー(波長193nm)と液浸技術を組み合わせることで45nm程度のプロセスルールが得られているが、更なる微細化に対応するためには更に波長の短い光が必要である。このような状況の中、上記レーザー光よりも短い光を生成する次世代のフォトリソグラフィ用光源として、極端紫外(EUV)光源(軟X線源とも称される)が最も有力視されている。   Photolithography, which is one factor that determines a process rule, is an extremely important technique for further miniaturization of semiconductor circuits. Currently, a process rule of about 45 nm is obtained by combining an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) with a liquid immersion technique, but light with a shorter wavelength is required to cope with further miniaturization. Under such circumstances, an extreme ultraviolet (EUV) light source (also referred to as a soft X-ray source) is most promising as a next-generation photolithography light source that generates light shorter than the laser light.

極端紫外光源による光の生成方式として、高エネルギー密度プラズマを利用したものがある。この方式では、プラズマ光源において高温プラズマを生成し、その輻射光として放射される極端紫外光を露光に用いる。高温プラズマは主に、パルスレーザーの照射を用いるレーザー生成プラズマ(LPP:Laser Produced Plasma)方式、又はパルス放電を用いる放電プラズマ(DPP:Discharge Produced Plasma)方式によって生成される。なお、上記方式の何れにおいても、生成される光はパルス光である。   As a light generation method using an extreme ultraviolet light source, there is a method using high energy density plasma. In this method, high-temperature plasma is generated in a plasma light source, and extreme ultraviolet light emitted as radiation is used for exposure. The high-temperature plasma is mainly generated by a laser generated plasma (LPP) method using pulsed laser irradiation or a discharge plasma (DPP) method using pulse discharge. In any of the above methods, the generated light is pulsed light.

特許文献1は、本願の発明者によって創案されたプラズマ光源及びプラズマ光発生方法を開示している。同文献のプラズマ光源は、対称面に対して対向配置された一対の同軸状電極を備えている。各同軸状電極は、中心電極と、ガイド電極と、絶縁部材とから構成され、両者の同軸状電極の中心軸が同一線上に位置している。ガイド電極は中心電極の周りを囲む円筒電極であり、ガイド電極と中心電極とによって同軸構造が形成される。絶縁部材は、中心電極とガイド電極の間で、且つ対称面から離れた場所に位置し、中心電極及びガイド電極の位置を規定すると共に、両者を支持している。絶縁部材の表面には後述のプラズマ媒体になるLiなどの金属が蒸着されている。   Patent Document 1 discloses a plasma light source and a plasma light generation method created by the inventors of the present application. The plasma light source of the same document includes a pair of coaxial electrodes disposed to face a symmetry plane. Each coaxial electrode is composed of a central electrode, a guide electrode, and an insulating member, and the central axes of the coaxial electrodes are located on the same line. The guide electrode is a cylindrical electrode surrounding the center electrode, and a coaxial structure is formed by the guide electrode and the center electrode. The insulating member is located between the center electrode and the guide electrode and at a position away from the symmetry plane, defines the positions of the center electrode and the guide electrode, and supports both. On the surface of the insulating member, a metal such as Li that becomes a plasma medium described later is deposited.

一対の同軸状電極には、互いに極性を反転させた高電圧パルスを印加する。この高電圧パルスの印加によって、各同軸状電極の中心電極とガイド電極の間には面状の放電電流(面状放電)が発生する。面状放電は、自己磁場による力を受け、対称面に向かって移動する。さらに、各面状放電が各同軸状電極の先端に達すると、2つの面状放電間に挟まれたプラズマ媒体が高密度且つ高温になり、2つの中心電極の間に単一のプラズマが発生する。   High voltage pulses having opposite polarities are applied to the pair of coaxial electrodes. By applying the high voltage pulse, a planar discharge current (planar discharge) is generated between the center electrode and the guide electrode of each coaxial electrode. The planar discharge receives a force by the self magnetic field and moves toward the plane of symmetry. Furthermore, when each planar discharge reaches the tip of each coaxial electrode, the plasma medium sandwiched between the two planar discharges becomes high density and high temperature, and a single plasma is generated between the two central electrodes. To do.

一方、対向する一対の中心電極のそれぞれに印加された電圧の極性は互いに逆である。同様に、対向する一対のガイド電極のそれぞれに印加された電圧の極性も互いに逆である。従って、各同軸状電極における中心電極とガイド電極の間の面状放電は、一対の中心電極の間の放電と、一対のガイド電極の間の放電とに置き換えられる。置き換えられた後の放電は、各同軸状電極の中心軸に沿った中空で管状の放電(管状放電)に変わる。   On the other hand, the polarities of the voltages applied to each of the pair of opposed center electrodes are opposite to each other. Similarly, the polarities of the voltages applied to the pair of opposing guide electrodes are also opposite to each other. Therefore, the planar discharge between the center electrode and the guide electrode in each coaxial electrode is replaced with the discharge between the pair of center electrodes and the discharge between the pair of guide electrodes. The discharge after the replacement is changed into a hollow and tubular discharge (tubular discharge) along the central axis of each coaxial electrode.

管状放電が生成されると、中心電極間に発生したプラズマを閉じ込める磁場(磁気ビン)が形成される。磁気ビン内のプラズマはZピンチされる。即ち、磁気ビン内のプラズマは、自己磁場によって各同軸状電極に共通の中心軸に向けて圧縮される。   When the tubular discharge is generated, a magnetic field (magnetic bin) that confines the plasma generated between the center electrodes is formed. The plasma in the magnetic bin is Z pinched. That is, the plasma in the magnetic bin is compressed toward the central axis common to the coaxial electrodes by the self magnetic field.

一方、各同軸状電極には図示しない電圧印加装置が接続されており、この電圧印加装置から、生成されたプラズマの発光エネルギーに相当するエネルギーが供給されている。従って、プラズマから放射される極端紫外光を長時間(μsecオーダーで)安定して得ることができる。   On the other hand, a voltage application device (not shown) is connected to each coaxial electrode, and energy corresponding to the light emission energy of the generated plasma is supplied from this voltage application device. Therefore, it is possible to stably obtain extreme ultraviolet light emitted from plasma for a long time (on the order of μsec).

特開2010−147231号公報JP 2010-147231 A

上記プラズマ光源を露光装置の光源として用いた場合、その光学系の仕様によってプラズマのサイズ(即ち、極端紫外光の発光サイズ)が制限される。この制限下では、中心電極の側面とガイド電極の内面との間隔が2.5mm程度になるため、放電が発生しやすくなる反面、極端紫外光の発生に寄与しない余分なプラズマが発生する可能性がある。余分なプラズマが発生すると、供給された放電電流の一部がこのプラズマに流れてしまう。そのため、2つの同軸状電極の中間に発生した極端紫外光の強度が低下する場合がある。   When the plasma light source is used as a light source of an exposure apparatus, the size of plasma (that is, the emission size of extreme ultraviolet light) is limited by the specifications of the optical system. Under this restriction, since the distance between the side surface of the center electrode and the inner surface of the guide electrode is about 2.5 mm, discharge is likely to occur, but there is a possibility of generating extra plasma that does not contribute to the generation of extreme ultraviolet light. There is. When excess plasma is generated, a part of the supplied discharge current flows into this plasma. Therefore, the intensity of extreme ultraviolet light generated between the two coaxial electrodes may be reduced.

このような懸念を鑑み、本発明は、極端紫外光を放射するプラズマを生成するための理想的な面状放電を発生させることが可能なプラズマ光源の提供を目的とする。   In view of such concerns, an object of the present invention is to provide a plasma light source capable of generating an ideal planar discharge for generating plasma that emits extreme ultraviolet light.

本発明の第1の態様はプラズマ光源であって、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前記プラズマを閉じ込める一対の同軸状電極と、各前記同軸状電極に対して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、各前記同軸状電極は、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極と、前記中心電極の中心軸に対して軸対称な面上に設けられた複数の外部電極と、前記中心電極及び各前記外部電極の間を絶縁する絶縁体とを有し、前記中心電極と各前記外部電極との間隔は、相手の同軸状電極に面する側からその反対側に向かうに連れて増加していることを要旨とする。   A first aspect of the present invention is a plasma light source, which is opposed to each other, generates a plasma that emits extreme ultraviolet light and confines the plasma, and a polarity with respect to each of the coaxial electrodes Each of the coaxial electrodes includes a rod-shaped center electrode extending on a single axis, and a plane axially symmetric with respect to the center axis of the center electrode. A plurality of external electrodes provided on the center electrode and an insulator that insulates between the center electrode and each of the external electrodes, and the distance between the center electrode and each of the external electrodes faces the other coaxial electrode The gist is that it increases from the side to the opposite side.

本発明の第2の態様はプラズマ光源であって、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前記プラズマを閉じ込める一対の同軸状電極と、各前記同軸状電極に対して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、各前記同軸状電極は、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極と、前記中心電極の外周を囲む円筒状の外部電極と、前記中心電極及び前記外部電極の間を絶縁する絶縁体とを有し、前記中心電極の側面と前記外部電極の内面との間隔は、相手の同軸状電極に面する側からその反対側に向かうに連れて増加していることを要旨とする。   A second aspect of the present invention is a plasma light source, which is opposed to each other, generates a plasma that emits extreme ultraviolet light and confines the plasma, and has a polarity with respect to each of the coaxial electrodes Each of the coaxial electrodes includes a rod-shaped center electrode extending on a single axis, a cylindrical external electrode surrounding the outer periphery of the center electrode, An insulator that insulates between the center electrode and the external electrode, and the distance between the side surface of the center electrode and the inner surface of the external electrode is directed from the side facing the counterpart coaxial electrode to the opposite side. The main point is that it has increased with the increase.

前記第1の態様に係るプラズマ光源は、前記電圧印加装置からの放電電圧を放電エネルギーとして前記外部電極毎に蓄積するエネルギー蓄積回路をさらに備えてもよい。   The plasma light source according to the first aspect may further include an energy storage circuit that stores a discharge voltage from the voltage application device as discharge energy for each external electrode.

前記第1の態様に係るプラズマ光源は、放電電流が前記電圧印加装置に帰還することを阻止する放電電流阻止回路をさらに備えてもよい。  The plasma light source according to the first aspect may further include a discharge current blocking circuit that blocks a discharge current from returning to the voltage application device.

前記電圧印加装置は、前記一対の同軸状電極のうちの一方の中心電極にその外部電極よりも高い正の放電電圧を印加する正電圧源と、前記一対の同軸状電極のうちの他方の中心電極にそのガイド電極よりも低い負の放電電圧を印加する負電圧源とを有してもよい。   The voltage application device includes a positive voltage source that applies a positive discharge voltage higher than that of the external electrode to one central electrode of the pair of coaxial electrodes, and the other center of the pair of coaxial electrodes. You may have a negative voltage source which applies a negative discharge voltage lower than the guide electrode to an electrode.

前記電圧印加装置は、前記正電圧源及び前記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を有してもよい。   The voltage application device may include a trigger switch that simultaneously applies the positive voltage source and the negative voltage source to the respective coaxial electrodes.

前記プラズマ光源は、前記絶縁体の表面にレーザー光を照射して当該照射領域のアブレーションを行うレーザー装置をさらに備えてもよい。   The plasma light source may further include a laser device that irradiates the surface of the insulator with laser light to perform ablation of the irradiated region.

前記プラズマ光源は、各前記同軸状電極の前記中心電極の表面にレーザー光を照射して当該照射領域のアブレーションを行うレーザー装置をさらに備えてもよい。また、前記レーザー光が照射される各前記中心電極の側面には、前記照射領域に前記プラズマ媒体となる金属層が設けられていてもよい。   The plasma light source may further include a laser device that irradiates the surface of the central electrode of each of the coaxial electrodes with laser light to ablate the irradiation region. Further, a metal layer serving as the plasma medium may be provided in the irradiation region on a side surface of each of the center electrodes irradiated with the laser light.

前記プラズマ光源は、前記絶縁体の表面に紫外線を照射する紫外光源をさらに備えてもよい。   The plasma light source may further include an ultraviolet light source that irradiates the surface of the insulator with ultraviolet light.

本発明によれば、極端紫外光を放射するプラズマを生成するための理想的な面状放電を発生させることが可能なプラズマ光源を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the plasma light source which can generate | occur | produce the ideal planar discharge for producing | generating the plasma which radiates | emits extreme ultraviolet light can be provided.

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。It is a schematic block diagram of the plasma light source which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示す同軸状電極の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the coaxial electrode shown in FIG. 図2のIII−III断面を示す図であり、(A)は外部電極が複数個の例、(B)は外部電極が円錐状に形成された例を示す。3A and 3B are cross-sectional views taken along the line III-III of FIG. 2, in which FIG. 本発明の一実施形態に係るプラズマ光源の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the plasma light source which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るプラズマ光源の第1の変形例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the 1st modification of the plasma light source which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るプラズマ光源の第2の変形例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the 2nd modification of the plasma light source which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るプラズマ光源の第3の変形例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the 3rd modification of the plasma light source which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、本発明の一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。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

まず、本実施形態のプラズマ光源における同軸状電極について説明する。図1は、本実施形態のプラズマ光源を示す概略構成図である。この図に示すように、本実施形態のプラズマ光源は、一対の同軸状電極10、チャンバー20及び電圧印加装置30を備える。   First, the coaxial electrode in the plasma light source of this embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a plasma light source of the present embodiment. As shown in this figure, the plasma light source of this embodiment includes a pair of coaxial electrodes 10, a chamber 20, and a voltage application device 30.

一対の同軸状電極10はチャンバー20内に設置され、対称面1に対して対称に位置している。即ち、各同軸状電極10は対称面1を中心として、一定の間隔を隔てて互いに対向するよう配置される。このとき、チャンバー20は、排気管22を介して真空ポンプ(図示せず)に接続されており、所定の真空度に維持されている。なお、チャンバー20は接地されている。   The pair of coaxial electrodes 10 are installed in the chamber 20 and are positioned symmetrically with respect to the symmetry plane 1. In other words, the coaxial electrodes 10 are arranged so as to face each other with a certain distance around the symmetry plane 1. At this time, the chamber 20 is connected to a vacuum pump (not shown) via the exhaust pipe 22, and is maintained at a predetermined degree of vacuum. The chamber 20 is grounded.

各同軸状電極10は、中心電極12と、複数の外部電極14と、絶縁体16とを備える。 中心電極12と外部電極14の間には極端紫外光を放射するプラズマ媒体が導入される。プラズマ媒体は、例えばLi、Xe、Snの少なくとも1つを含むガスである。   Each coaxial electrode 10 includes a center electrode 12, a plurality of external electrodes 14, and an insulator 16. A plasma medium that emits extreme ultraviolet light is introduced between the center electrode 12 and the external electrode 14. The plasma medium is a gas containing at least one of Li, Xe, and Sn, for example.

図1〜図3に示すように、中心電極12は、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)として、この中心軸Z上に延びる棒状の導電体である。中心電極12は、高温プラズマによる損傷に耐え得る金属を用いて形成される。このような金属は、例えばタングステンやモリブデン等の高融点金属が挙げられる。   As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the center electrode 12 has a single axis ZZ common to the coaxial electrodes 10 as a central axis (hereinafter, this axis is referred to as the central axis Z). It is a rod-shaped conductor extending on Z. The center electrode 12 is formed using a metal that can withstand damage due to high-temperature plasma. Examples of such metals include refractory metals such as tungsten and molybdenum.

本実施形態において、対称面1に対向する中心電極12の端面は半球状の曲面になっている。ただし、この形状は必須ではなく、端面に図1に示すような凹部を設けてもよく、或いは単なる平面でもよい。   In the present embodiment, the end surface of the center electrode 12 facing the symmetry plane 1 is a hemispherical curved surface. However, this shape is not essential, and a concave portion as shown in FIG. 1 may be provided on the end face, or a simple flat surface.

図3(A)に示すように、外部電極14は、中心電極12の中心軸Zと平行に延びる棒状の導電体である。外部電極14は、中心電極12の外周を囲むようにそ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、複数の外部電極14は、中心軸Zに対して軸対称な面上に設けられている。図3(A)に示す例では、6本の外部電極14が中心電極12の周りで60°毎に配置されている。   As shown in FIG. 3A, the external electrode 14 is a rod-shaped conductor that extends in parallel with the central axis Z of the central electrode 12. A plurality of external electrodes 14 are arranged for each angle θ along the circumferential direction so as to surround the outer periphery of the center electrode 12. In other words, the plurality of external electrodes 14 are provided on an axisymmetric surface with respect to the central axis Z. In the example shown in FIG. 3A, six external electrodes 14 are arranged around the center electrode 12 every 60 °.

各外部電極14は、中心電極12の先端部(対称面1に対向する部分)12bに向けて近づくように傾斜している。換言すると、中心電極12と各外部電極14との間隔Gは、相手の同軸状電極10に面する側からその反対側に向かうに連れて増加している。   Each external electrode 14 is inclined so as to approach toward a tip end portion (a portion facing the symmetry plane 1) 12 b of the center electrode 12. In other words, the distance G between the center electrode 12 and each external electrode 14 increases from the side facing the counterpart coaxial electrode 10 toward the opposite side.

このように、中心電極12の周りに複数の外部電極14を配置することで、図4(A)に示す面状放電2に至る初期放電(例えば沿面放電)を各外部電極14と中心電極12との間で発生させることができる。即ち、中心電極12の全周に亘って初期放電が発生するので、環状の面状放電2の形成が容易になる。なお、面状放電は2次元的に広がる面状の放電電流であり、電流シート又はプラズマシートとも呼ばれる。   As described above, by arranging the plurality of external electrodes 14 around the center electrode 12, the initial discharge (for example, creeping discharge) reaching the planar discharge 2 shown in FIG. Can be generated between. That is, since the initial discharge is generated over the entire circumference of the center electrode 12, the formation of the annular planar discharge 2 is facilitated. The planar discharge is a planar discharge current that spreads two-dimensionally and is also called a current sheet or a plasma sheet.

更に、外部電極14を中心電極12の先端部12bに向けて傾斜させることで、外部電極14と中心電極12との間の電場強度に、先端部12bに向かうほど増加する勾配をもたせることができる。周知のように、放電は電場強度が大きいほど発生しやすく、且つ持続し易い。逆に言えば、電場強度が小さいほど放電は発生しにくくなる。本実施形態では、外部電極14と中心電極12の間隔は、後述の絶縁体16側でより広くなっている。従って、外部電極14と中心電極12の間で面状放電2が発生した場合、これに付随して発生する絶縁体16側の放電の発生を抑制できる。即ち、放電の主電流路となり、所望のプラズマ(放電)の圧縮や加速に悪影響を与える不要なプラズマの発生を抑制できる。   Further, by inclining the external electrode 14 toward the distal end portion 12b of the center electrode 12, the electric field strength between the external electrode 14 and the central electrode 12 can have a gradient that increases toward the distal end portion 12b. . As is well known, discharge is more likely to occur and sustain as the electric field strength increases. In other words, the smaller the electric field strength, the less likely the discharge will occur. In the present embodiment, the interval between the external electrode 14 and the center electrode 12 is wider on the insulator 16 side described later. Therefore, when the planar discharge 2 is generated between the external electrode 14 and the center electrode 12, it is possible to suppress the occurrence of a discharge on the insulator 16 side accompanying the discharge. That is, it becomes a main current path of discharge, and generation of unnecessary plasma that adversely affects compression and acceleration of desired plasma (discharge) can be suppressed.

また、面状放電2は、その自己磁場による力を受けて対称面1に移動するだけでなく、上述の電場勾配によっても移動する。即ち、この電場勾配が対称面1への面状放電2の移動を促進する。従って、面状放電2を中心軸Zに沿って薄く形成できるため、その単位空間あたりのエネルギー密度を増加させることができる。その結果、最終的に得られる極端紫外光の強度(光出力)を向上させることができる。   Further, the planar discharge 2 not only moves to the symmetry plane 1 under the force of the self magnetic field, but also moves due to the electric field gradient described above. That is, this electric field gradient promotes the movement of the planar discharge 2 to the symmetry plane 1. Therefore, since the planar discharge 2 can be formed thinly along the central axis Z, the energy density per unit space can be increased. As a result, the intensity (light output) of the extreme ultraviolet light finally obtained can be improved.

また、露光装置用光源のように露光用の光のサイズが規定されている場合でも、その規定に関わりなく、後述の絶縁体16側の外部電極14と中心電極12との距離を大きくすることができる。従って、不要な放電の発生を抑制できる。   Even when the size of the light for exposure is specified as in the case of the light source for the exposure apparatus, the distance between the external electrode 14 and the center electrode 12 on the insulator 16 side described later is increased regardless of the specification. Can do. Therefore, generation | occurrence | production of an unnecessary discharge can be suppressed.

なお、外部電極14は、中心電極12と同じく、高温プラズマによる損傷に耐え得るタングステンやモリブデン等の高融点金属等を用いて形成される。また、対称面1に対向する外部電極14の端面は曲面、平面の何れでもよい。   The external electrode 14 is formed using a refractory metal such as tungsten or molybdenum that can withstand damage caused by high-temperature plasma, like the center electrode 12. Further, the end face of the external electrode 14 facing the symmetry plane 1 may be either a curved surface or a flat surface.

外部電極14は図3(A)に示す断面円形の棒状体に限定されず、少なくとも中心電極12に対向する側が中心電極12に向けて突出する(凸となる)曲面を有していればよい。例えば、外部電極14は半円の断面を有し、その円弧を中心電極12に向けて配置してもよい。   The external electrode 14 is not limited to the rod-shaped body having a circular cross section shown in FIG. 3A, and it is sufficient that at least the side facing the center electrode 12 has a curved surface protruding (convex) toward the center electrode 12. . For example, the external electrode 14 may have a semicircular cross section, and the arc may be disposed toward the center electrode 12.

各外部電極14は中心電極12の周方向に沿って等間隔に配列することが望ましい。例えば、加工や組み立ての観点から、各外部電極14は中心電極12に対して回転対称な位置に設置することが望ましい。しかしながら、本発明はこのような配列は厳密なものではない。また、外部電極14の本数も6本に限定されず、中心電極12及び外部電極14の大きさや形状、両者の間隔Gなどに応じて適宜設定される。   The external electrodes 14 are preferably arranged at equal intervals along the circumferential direction of the center electrode 12. For example, from the viewpoint of processing and assembly, each external electrode 14 is preferably installed at a rotationally symmetric position with respect to the center electrode 12. However, according to the present invention, such an arrangement is not exact. Further, the number of external electrodes 14 is not limited to six, and is appropriately set according to the size and shape of the center electrode 12 and the external electrode 14, the distance G between the two.

絶縁体16は例えばセラミックを用いて形成され、中心電極12と外部電極14の各基部を支持して間隔Gを規定すると共にその間を電気的に絶縁する。絶縁体16は例えば円盤状に形成される。   The insulator 16 is formed using, for example, ceramic, supports the base portions of the center electrode 12 and the external electrode 14, defines a gap G, and electrically insulates between them. The insulator 16 is formed in a disk shape, for example.

絶縁体16の表面のうち、中心電極12と外部電極14の間の部分には、Li又はLi化合物等の薄膜17が形成されている。中心電極12と外部電極14との間に面状放電2が発生すると、この薄膜17からプラズマ媒体としてLiを含むガスが発生する。   A thin film 17 such as Li or a Li compound is formed on the surface of the insulator 16 between the center electrode 12 and the external electrode 14. When the planar discharge 2 is generated between the center electrode 12 and the external electrode 14, a gas containing Li as a plasma medium is generated from the thin film 17.

次に、本実施形態のプラズマ光源における電気系統について説明する。図1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、同軸状電極10に極性を反転させた放電電圧を印加する。   Next, an electrical system in the plasma light source of this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the plasma light source includes a voltage applying device 30 connected to each coaxial electrode 10. The voltage application device 30 applies a discharge voltage with the polarity reversed to the coaxial electrode 10.

具体的には、電圧印加装置30は、正電圧源(HV Charging Device)32と、負電圧源(HV Charging Device)34と、トリガスイッチ36とを備える。   Specifically, the voltage application device 30 includes a positive voltage source (HV Charging Device) 32, a negative voltage source (HV Charging Device) 34, and a trigger switch 36.

正電圧源32の出力側は、トリガスイッチ36を介して、一方(例えば図1の左側)の同軸状電極10の中心電極12にその外部電極14より高い正の放電電圧を印加する。   On the output side of the positive voltage source 32, a positive discharge voltage higher than that of the external electrode 14 is applied to the center electrode 12 of one of the coaxial electrodes 10 (for example, the left side in FIG. 1) via the trigger switch 36.

負電圧源34の出力側は、トリガスイッチ36を介して、他方(例えば図1の右側)の同軸状電極10の中心電極12にその外部電極14より低い負の放電電圧を印加する。   On the output side of the negative voltage source 34, a negative discharge voltage lower than that of the external electrode 14 is applied to the center electrode 12 of the other coaxial electrode 10 (for example, the right side in FIG. 1) via the trigger switch 36.

トリガスイッチ36は、ギャップスイッチ38と、高圧パルス発生器(HV Pulser)40と、遅延パルス生成器(Delay Pulse Generator)42とを備え、正電圧源32及び負電圧源34からの高電圧(放電電圧)を、それぞれの同軸状電極10に同時に印加する。   The trigger switch 36 includes a gap switch 38, a high voltage pulse generator (HV Pulser) 40, and a delay pulse generator (Delay Pulse Generator) 42, and a high voltage (discharge) from the positive voltage source 32 and the negative voltage source 34. Voltage) is simultaneously applied to the respective coaxial electrodes 10.

ギャップスイッチ38は、電位差の大きい2つの端子間に微小放電を発生させることで、当該端子間の放電を誘発して短期間の電気的接続を得るものである。具体的には、ギャップスイッチ38は正電圧源32の出力側(又は負電圧源34の出力側)と、一方(又は他方)の同軸状電極10の中心電極12との間の短時間の電気的接続を図る。   The gap switch 38 generates a small discharge between two terminals having a large potential difference, thereby inducing a discharge between the terminals and obtaining a short-term electrical connection. Specifically, the gap switch 38 is a short-time electrical connection between the output side of the positive voltage source 32 (or the output side of the negative voltage source 34) and the center electrode 12 of one (or the other) coaxial electrode 10. Connection.

高圧パルス発生器40は、この微小放電を発生させるための高電圧パルスをギャップスイッチ38に印加する。従って、ギャップスイッチ38に正電圧源32および負電圧源34からの高電圧が印加された状態で、高圧パルス発生器40の高電圧パルスが印加された場合、正電圧源32および負電圧源34と各中心電極12との間が電気的に接続される。   The high voltage pulse generator 40 applies a high voltage pulse for generating this minute discharge to the gap switch 38. Accordingly, when the high voltage pulse of the high voltage pulse generator 40 is applied to the gap switch 38 with the high voltage from the positive voltage source 32 and the negative voltage source 34 applied, the positive voltage source 32 and the negative voltage source 34 are applied. Are electrically connected to each central electrode 12.

遅延パルス生成器42は、各高圧パルス発生器40から高電圧パルスを出力するタイミングを適宜調整するものである。各高電圧パルスの出力タイミングが同時である場合、遅延パルス生成器42を省略してもよい。   The delay pulse generator 42 appropriately adjusts the timing at which the high voltage pulse is output from each high voltage pulse generator 40. When the output timing of each high voltage pulse is simultaneous, the delay pulse generator 42 may be omitted.

なお、各中心電極12を経由した電流をオシロスコープ(Oscilloscope)で観察するため、正電圧源32および負電圧源34の各コモン側(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を設けてもよい。   In addition, in order to observe the electric current which passed through each center electrode 12 with an oscilloscope (Oscilloscope), each common side (return side) of the positive voltage source 32 and the negative voltage source 34 is inductively coupled using a Rogowski coil or the like. There may be provided a track.

上述の通り、各中心電極12の周囲には複数の外部電極14が設けられている。理想的な面状放電2を得るには、各外部電極14と中心電極12との間で放電が発生する必要がる。このため、本実施形態の各外部電極14は、中心電極12に対向する面を曲面にして、優先的に放電する箇所を固定している。一方、各外部電極14と中心電極12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る。即ち、各放電の発生タイミングには多少のずれがある。従って、正電圧源32および負電圧源34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可能性がある。この場合、複数の放電を略同時に発生させることが困難になる。   As described above, a plurality of external electrodes 14 are provided around each center electrode 12. In order to obtain an ideal sheet discharge 2, it is necessary to generate a discharge between each external electrode 14 and the center electrode 12. For this reason, each external electrode 14 of the present embodiment has a surface that faces the center electrode 12 as a curved surface, and fixes a portion that is preferentially discharged. On the other hand, it is difficult to generate discharge between each external electrode 14 and the center electrode 12 strictly at the same time. That is, there is a slight deviation in the timing of occurrence of each discharge. Therefore, there is a possibility that the discharge energy supplied from the positive voltage source 32 and the negative voltage source 34 is preferentially spent for the first generated discharge. In this case, it becomes difficult to generate a plurality of discharges substantially simultaneously.

そこで、本実施形態のプラズマ光源は、電圧印加装置30からの放電電圧を放電エネルギーとして外部電極14毎に蓄積するエネルギー蓄積回路50を備えている。エネルギー蓄積回路50は、例えば図1に示すように中心電極12と各外部電極14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、正電圧源32または負電圧源34の出力側及びコモン側に接続される。   Therefore, the plasma light source of this embodiment includes an energy storage circuit 50 that stores the discharge voltage from the voltage application device 30 as discharge energy for each external electrode 14. For example, as shown in FIG. 1, the energy storage circuit 50 includes a plurality of capacitors C that individually connect the center electrode 12 and each external electrode 14. Each capacitor C is connected to the output side and the common side of the positive voltage source 32 or the negative voltage source 34.

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14毎に設けることで、全ての外部電極14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12の全周に亘って発生する理想的な面状放電2を得ることができる。   Thus, by providing the capacitor C for storing discharge energy for each external electrode 14, it is possible to generate discharge in all the external electrodes 14. That is, it is possible to prevent a large amount of discharge energy from being consumed by the first generated discharge, and to obtain an ideal planar discharge 2 generated over the entire circumference of the center electrode 12.

さらに、本実施形態のプラズマ光源は、電圧印加装置30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52を備えてもよい。放電電流阻止回路52は、例えば図1に示すように各外部電極14と電圧印加装置30(具体的には正電圧源32及び負電圧源34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。従って、中心電極12及び外部電極14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50に戻すことができる。   Furthermore, the plasma light source of the present embodiment may include a discharge current blocking circuit 52 that blocks the discharge current from returning to the voltage application device 30. For example, as shown in FIG. 1, the discharge current blocking circuit 52 is an inductor L that connects between each external electrode 14 and the voltage applying device 30 (specifically, the common side of the positive voltage source 32 and the negative voltage source 34). Composed. The inductor L has a sufficiently high impedance with respect to the discharge current. Therefore, the discharge current that has passed through the center electrode 12 and the external electrode 14 can be returned to the energy storage circuit 50 that is the generation source.

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14以外の外部電極14に供給されることを防止できるため、中心電極12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。   That is, since the discharge energy accumulated in each capacitor C can be prevented from being supplied to the external electrodes 14 other than the external electrode 14 directly connected to the capacitor C, the discharge distribution in the circumferential direction of the center electrode 12 is biased. Can be prevented.

上記の構成により、本発明のプラズマ光源は、一対の同軸状電極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。   With the above configuration, the plasma light source of the present invention is configured to form a tubular discharge (described later) between the pair of coaxial electrodes 10 to contain the plasma in the axial direction.

図4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、(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)は面状放電と管状方円の繋ぎ換え時、(E)はプラズマ封込み磁場の形成時を示している。   FIG. 4 is an operation explanatory view of the plasma light source of FIG. In this figure, (A) is when a sheet discharge is generated, (B) is during the movement of the sheet discharge, (C) is during plasma formation, (D) is when the sheet discharge and the tubular circle are connected. , (E) shows the time of formation of the plasma confined magnetic field.

以下、この図を参照して、本発明のプラズマ光源の動作を説明する。   The operation of the plasma light source of the present invention will be described below with reference to this figure.

本実施形態のプラズマ光源では、チャンバー20内に上述した一対の同軸状電極10を対向配置され、同軸状電極10内にプラズマ媒体が供給される。チャンバー20内は、プラズマの発生に適した温度及び圧力に保持される。さらに、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が印加される。放電電圧の印加について具体的に説明すると、正電圧源32および負電圧源34からの高電圧をギャップスイッチ38に印加した状態で、ギャップスイッチ38に高圧パルス発生器40の高電圧パルスが印加される。これにより、ギャップスイッチ38が導通状態になり、正電圧源32および負電圧源34の放電電圧がそれぞれの同軸状電極10に印加される。   In the plasma light source of the present embodiment, the pair of coaxial electrodes 10 described above are disposed in the chamber 20 so as to face each other, and a plasma medium is supplied into the coaxial electrode 10. The chamber 20 is maintained at a temperature and pressure suitable for generating plasma. Further, a discharge voltage with the polarity reversed is applied to each coaxial electrode 10 by the voltage application device 30. The application of the discharge voltage will be described in detail. With the high voltage from the positive voltage source 32 and the negative voltage source 34 applied to the gap switch 38, the high voltage pulse of the high voltage pulse generator 40 is applied to the gap switch 38. The As a result, the gap switch 38 becomes conductive, and the discharge voltages of the positive voltage source 32 and the negative voltage source 34 are applied to the respective coaxial electrodes 10.

図4(A)に示すように、この電圧印加により、一対の同軸状電極10に絶縁体16の表面でそれぞれ面状放電2が発生する。上述したように、複数の外部電極14を設け、それぞれに対して中心電極12との間で放電を生じさせることで、中心電極12の全周に亘って放電が分布する面状放電2が得られる。また、中心電極12に対する外部電極14の傾斜によって、面状放電2は先端部12bに向かう方向(図中のA方向)への移動が促進され、逆に絶縁体16に向かう方向(図中のB方向)への移動が抑制される。さらに、面状放電2の位置よりも絶縁体16側の空間における他の放電の発生も抑制される。   As shown in FIG. 4A, by this voltage application, a planar discharge 2 is generated on the surface of the insulator 16 in each of the pair of coaxial electrodes 10. As described above, a plurality of external electrodes 14 are provided, and a discharge is generated between each of the external electrodes 14 and the center electrode 12, thereby obtaining a planar discharge 2 in which the discharge is distributed over the entire circumference of the center electrode 12. It is done. Further, the inclination of the external electrode 14 with respect to the center electrode 12 promotes the movement of the planar discharge 2 in the direction toward the tip 12b (direction A in the figure), and conversely the direction toward the insulator 16 (in the figure). (B direction) is suppressed. Furthermore, the occurrence of other discharges in the space closer to the insulator 16 than the position of the planar discharge 2 is also suppressed.

このような面状放電2により、各同軸状電極10、10において、絶縁体16表面に形成されたLiまたはLi化合物薄膜17が蒸発し、Liを含むガスを発生する。   Due to the planar discharge 2, the Li or Li compound thin film 17 formed on the surface of the insulator 16 in each of the coaxial electrodes 10 and 10 is evaporated to generate a gas containing Li.

なおこの際、左側の同軸状電極10の中心電極12は正電圧(+)、その周囲の外部電極14は負電圧(−)に印加されている。一方、右側の同軸状電極10の中心電極12は負電圧(−)、その周囲の外部電極14は正電圧(+)に印加されている。なお、外部電極14は常時接地されているが、放電電圧が印加された直後の短期間では接地のための配線のインダクタンスによって、実質的には接地電位から切り離された状態になる。従って、対向する一対の外部電極14のそれぞれには極性の異なる電圧が印加された状態に等しく、両者の間には電位差が生じている。   At this time, the center electrode 12 of the left coaxial electrode 10 is applied with a positive voltage (+), and the surrounding external electrode 14 is applied with a negative voltage (−). On the other hand, the central electrode 12 of the right coaxial electrode 10 is applied with a negative voltage (−), and the surrounding external electrode 14 is applied with a positive voltage (+). The external electrode 14 is always grounded, but in a short period immediately after the discharge voltage is applied, it is substantially disconnected from the ground potential by the inductance of the wiring for grounding. Accordingly, each of the pair of opposed external electrodes 14 is equivalent to a state where voltages having different polarities are applied, and a potential difference is generated between the two.

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(同図の対称面1に向かう方向)に移動する。   As shown in FIG. 4B, the planar discharge 2 moves in the direction of being discharged from the electrode by the self magnetic field (the direction toward the symmetry plane 1 in FIG. 4).

図4(C)に示すように、面状放電2が一対の同軸状電極10の先端に達すると、一対の面状放電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(即ち、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。   As shown in FIG. 4C, when the sheet discharge 2 reaches the tips of the pair of coaxial electrodes 10, the plasma medium 6 sandwiched between the pair of sheet discharges 2 becomes high density and high temperature. A single plasma 3 is formed at the opposite intermediate position of the coaxial electrode 10 (that is, the symmetry plane 1 of the center electrode 12).

図4(D)に示すように、各面状放電2がさらに移動して互いが接すると、単一のプラズマ3は、各面状放電2によって軸方向に囲まれ、保持される。   As shown in FIG. 4D, when the respective planar discharges 2 further move and come into contact with each other, a single plasma 3 is surrounded and held in the axial direction by each planar discharge 2.

対向する一対の中心電極12はそれぞれ、正電圧(+)と負電圧(−)に印加され、且つ、その周囲の外部電極14は、対応する中心電極12とは逆の極性の電圧に印加されている。従って図4(E)に示すように、面状放電2は、対向する一対の中心電極12の間で放電すると共に、対向する外部電極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。   The pair of opposed center electrodes 12 are respectively applied to a positive voltage (+) and a negative voltage (−), and the surrounding external electrodes 14 are applied to a voltage having a polarity opposite to that of the corresponding center electrode 12. ing. Therefore, as shown in FIG. 4E, the planar discharge 2 is switched between the pair of opposed center electrodes 12 and the tubular discharge 4 discharged between the opposed external electrodes 14. Here, the tubular discharge 4 means a hollow cylindrical discharge current surrounding the axis ZZ.

この管状放電4が形成されると、プラズマ封込み磁場(磁気ビン)5が形成され、その結果、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。   When this tubular discharge 4 is formed, a plasma confining magnetic field (magnetic bin) 5 is formed, and as a result, the plasma 3 can be confined in the radial direction and the axial direction.

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。   That is, the central portion of the magnetic bin 5 is large due to the pressure of the plasma 3 and both sides thereof are small, and a magnetic pressure gradient in the axial direction toward the plasma 3 is formed. The plasma 3 is constrained to an intermediate position by this magnetic pressure gradient. Furthermore, the plasma 3 is compressed (Z pinch) in the center direction by the self-magnetic field of the plasma current, and the restraint by the self-magnetic field also acts in the radial direction.

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、極端紫外光を含むプラズマ光8を長時間安定して発生させることができる。   In this state, if the energy corresponding to the light emission energy of the plasma 3 is continuously supplied from the voltage application device 30, the plasma light 8 including extreme ultraviolet light can be stably generated for a long time with high energy conversion efficiency.

本実施形態によれば、各同軸状電極において、中心電極の全周に亘る放電が得やすくなる。その結果、略環状に分布する面状放電が得られる。つまり、中心電極の周囲における放電の偏在が抑制されるため、各同軸状電極内の面状放電には略等しい自己磁場による力が加わる。従って、各面状放電は各同軸状電極の中間で衝突するため、極端紫外光を含むプラズマを長時間安定して発生することができる。偏在した放電の発生率を抑えられるので、エネルギーの変換効率を向上させることができる。   According to this embodiment, in each coaxial electrode, it becomes easy to obtain discharge over the entire circumference of the center electrode. As a result, a planar discharge distributed in a substantially annular shape is obtained. That is, since the uneven distribution of the discharge around the center electrode is suppressed, a substantially equal force due to the self magnetic field is applied to the planar discharge in each coaxial electrode. Therefore, since each planar discharge collides in the middle of each coaxial electrode, plasma containing extreme ultraviolet light can be stably generated for a long time. Since the occurrence rate of unevenly distributed discharge can be suppressed, energy conversion efficiency can be improved.

なお、中心電極12の周囲に設けられる外部電極は、中心電極12の中心軸Zを中心とした円筒状の電極15(以下、外部電極15と称する)でもよい。この場合、中心軸Zに直交する断面において、外部電極15の内面15aが形成する直径をDとすると、外部電極15は、この直径Dが対称面1に向かうに連れて徐々に小さくなるように形成される。換言すると、外部電極15の内面15aと中心電極12の側面12aとの間隔Gは、相手の同軸状電極10に面する側からその反対側に向かうに連れて増加している。図3(B)は、このような構造を有する外部電極15の一例であり、中空の円錐状に形成されている。   The external electrode provided around the center electrode 12 may be a cylindrical electrode 15 (hereinafter referred to as the external electrode 15) centered on the central axis Z of the center electrode 12. In this case, if the diameter formed by the inner surface 15a of the external electrode 15 is D in the cross section orthogonal to the central axis Z, the external electrode 15 is gradually reduced in diameter D toward the symmetry plane 1. It is formed. In other words, the gap G between the inner surface 15a of the external electrode 15 and the side surface 12a of the center electrode 12 increases from the side facing the counterpart coaxial electrode 10 toward the opposite side. FIG. 3B is an example of the external electrode 15 having such a structure, and is formed in a hollow conical shape.

また、中心電極12に対する外部電極14及び外部電極15の傾斜角は、本実施形態では15°程度であるが、本発明はこの値に限定されず、適宜変更可能である。また、この傾斜角は、絶縁体16側から先端部12bに向かって減少するように変化してもよい。即ち、各外部電極14又は外部電極15は、中心軸Zを含む断面において湾曲していてもよい。   In addition, the inclination angle of the external electrode 14 and the external electrode 15 with respect to the center electrode 12 is about 15 ° in this embodiment, but the present invention is not limited to this value and can be changed as appropriate. Further, the inclination angle may change so as to decrease from the insulator 16 side toward the tip end portion 12b. That is, each external electrode 14 or external electrode 15 may be curved in a cross section including the central axis Z.

(変形例)
上述した実施形態の変形例について説明する。図5〜図7は本実施形態のプラズマ光源の変形例であり、図5は第1の変形例に係る概略構成図、図6は第2の変形例に係る概略構成図、図7は第3の変形例に係る概略構成図である。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。また、説明の便宜上、一対の同軸状電極10のうち一方のみを図示し、他方の図示は省略した。
(Modification)
A modification of the above-described embodiment will be described. 5 to 7 are modifications of the plasma light source of the present embodiment, FIG. 5 is a schematic configuration diagram according to the first modification, FIG. 6 is a schematic configuration diagram according to the second modification, and FIG. It is a schematic block diagram concerning the modification of 3. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. For convenience of explanation, only one of the pair of coaxial electrodes 10 is shown, and the other is not shown.

各図に示す変形例は、冒頭に説明したプラズマ光源と比較して、面状放電2を発生させる方法及びその構成が異なっている。従って、同軸状電極10の構成は何れの変形例においても同一である。   The modification shown in each drawing differs from the plasma light source described at the beginning in the method and configuration for generating the planar discharge 2. Therefore, the configuration of the coaxial electrode 10 is the same in any modification.

図5に示すように、本実施形態の第1の変形例では、トリガスイッチ36を用いて面状放電2を誘発する代わりに、パルスレーザー装置(レーザー装置)60のレーザー光62を用いて面状放電2を誘発する。具体的には、同軸状電極10に電圧印加装置30の放電電圧を印加した状態で、絶縁体16の表面(例えば薄膜17)にレーザー光62を照射することでアブレーションを行い、面状放電2を誘発する。なお、このときの放電電圧は、それ自身では放電を発生できない程度の値に設定される。つまり、トリガスイッチ36を用いて印加する時の電圧より低い値になる。   As shown in FIG. 5, in the first modification of the present embodiment, a surface using a laser beam 62 of a pulse laser device (laser device) 60 instead of inducing the planar discharge 2 using the trigger switch 36. Induces a state discharge 2. Specifically, ablation is performed by irradiating the surface of the insulator 16 (for example, the thin film 17) with the laser beam 62 in a state where the discharge voltage of the voltage applying device 30 is applied to the coaxial electrode 10, and the surface discharge 2 To trigger. In addition, the discharge voltage at this time is set to a value that does not generate discharge by itself. That is, the voltage is lower than the voltage when the trigger switch 36 is applied.

パルスレーザー装置60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の二倍波をレーザー光62として出力する。レーザー光62は、外部電極14の間隙から絶縁体16の表面(例えば薄膜17)に照射することが可能である。外部電極15(図3(B)参照)を用いる場合には、その側面にレーザー光62を導入するための貫通孔13を形成してもよい。   The pulse laser device 60 is, for example, a YAG laser, and outputs a double wave of the fundamental wave as a laser beam 62 for ablation. The laser light 62 can be applied to the surface of the insulator 16 (for example, the thin film 17) from the gap between the external electrodes 14. When the external electrode 15 (see FIG. 3B) is used, the through hole 13 for introducing the laser beam 62 may be formed on the side surface.

このアブレーションによって薄膜17の一部がガス(又はプラズマ)18として放出され、中心電極12と各外部電極14間の放電を誘発する。さらにこの放電によって図4(A)に示す面状放電2が形成される。その後は、図4(B)の状態から図4(E)の状態に至り、極端紫外光を含むプラズマ光8が安定に得られる。   By this ablation, a part of the thin film 17 is released as a gas (or plasma) 18 and induces a discharge between the center electrode 12 and each external electrode 14. Further, the sheet discharge 2 shown in FIG. 4A is formed by this discharge. Thereafter, the state of FIG. 4B is reached to the state of FIG. 4E, and the plasma light 8 including extreme ultraviolet light is stably obtained.

この変形例では、初期の放電をアブレーションによって発生させていることから、トリガスイッチ36が不要になる。その代わり、誘発される放電の発生箇所がレーザー光62の照射領域近傍に制限される可能性がある。従って、レーザー光62は絶縁体16の複数箇所に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、絶縁体16の1箇所にレーザー光62を照射した場合、誘発された放電の面積が中心電極12からみた開き角の範囲に換算して180度以上であった実験結果に基づいている。この結果を考慮すると、レーザー光62の照射箇所の数が少ないほど、中心電極12に対して回転対称な位置にレーザー光62を照射することが望ましいと言える。なお、複数のレーザー光の同時照射は、ビームスプリッタ及び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。   In this modified example, since the initial discharge is generated by ablation, the trigger switch 36 becomes unnecessary. Instead, the location where the induced discharge is generated may be limited to the vicinity of the irradiation region of the laser light 62. Therefore, it is preferable to irradiate the laser beam 62 to a plurality of locations of the insulator 16 at the same time, and the number is at least two. This is based on the experimental result that when the laser beam 62 is irradiated to one place of the insulator 16, the area of the induced discharge is 180 degrees or more in terms of the opening angle range viewed from the center electrode 12. . Considering this result, it can be said that it is desirable to irradiate the laser beam 62 at a rotationally symmetric position with respect to the center electrode 12 as the number of irradiated portions of the laser beam 62 is smaller. Note that simultaneous irradiation with a plurality of laser beams can be easily achieved by forming a plurality of optical paths having optical path lengths using optical elements such as a beam splitter and a mirror.

上記の変形例では、レーザー光62の照射箇所を制御できることから絶縁体16上の沿面放電の発生箇所を制御でき、且つ、その発生回数も制御できる。従って、中心電極12の全周に亘る放電の制御も容易になる。   In the above-described modification, the irradiation location of the laser beam 62 can be controlled, so that the occurrence location of creeping discharge on the insulator 16 can be controlled, and the number of occurrences can also be controlled. Therefore, it is easy to control the discharge over the entire circumference of the center electrode 12.

また、レーザー光62の照射タイミングを調整できるので、多数の沿面放電を同時に発生させることも容易になる。さらに、アブレーションによる放電の誘発を利用することで、沿面放電の発生に必要な絶縁破壊電圧を下げること可能になる。たとえば、レーザー光を用いない実施形態と比較して、電圧印加装置30の放電電圧を下げることが可能である。この場合、過剰な放電エネルギーの投入が抑制されるので、例えば熱による同軸状電極10の損傷の進行を抑制することが可能である。   Moreover, since the irradiation timing of the laser beam 62 can be adjusted, it becomes easy to generate many creeping discharges simultaneously. Furthermore, by using the induction of discharge due to ablation, it becomes possible to lower the dielectric breakdown voltage necessary for the occurrence of creeping discharge. For example, it is possible to reduce the discharge voltage of the voltage application device 30 as compared with the embodiment that does not use laser light. In this case, since excessive discharge energy is suppressed, it is possible to suppress the progress of damage to the coaxial electrode 10 due to heat, for example.

図6に示すように、本実施形態の第2の変形例では、トリガスイッチ36を用いて面状放電2を誘発する代わりに、電圧印加装置30による放電電圧を同軸状電極10に印加した状態で、隣接する外部電極14の間隙からパルスレーザー装置(レーザー装置)60のレーザー光62を中心電極12の側面(外部電極14)に照射することで、その照射領域のアブレーションを行う。照射領域となる中心電極12の側面には、予めプラズマ媒体となるLiを含んだ金属層(薄膜)27が設けられている。このアブレーションによって金属層27の一部がガス(又はプラズマ)28として放出され、中心電極12と各外部電極14間の放電を誘発する。さらにこの放電によって図4(A)に示す面状放電2が形成される。その後は、図4(B)の状態から図4(E)の状態に至り、極端紫外光を含むプラズマ光8が更に安定に得られる。   As shown in FIG. 6, in the second modification of the present embodiment, a state in which the discharge voltage from the voltage application device 30 is applied to the coaxial electrode 10 instead of inducing the planar discharge 2 using the trigger switch 36. Then, the irradiation region is ablated by irradiating the side surface (external electrode 14) of the central electrode 12 with the laser light 62 of the pulse laser device (laser device) 60 from the gap between the adjacent external electrodes 14. A metal layer (thin film) 27 containing Li serving as a plasma medium in advance is provided on the side surface of the central electrode 12 serving as an irradiation region. By this ablation, a part of the metal layer 27 is released as a gas (or plasma) 28 and induces a discharge between the center electrode 12 and each external electrode 14. Further, the sheet discharge 2 shown in FIG. 4A is formed by this discharge. Thereafter, the state of FIG. 4B is reached to the state of FIG. 4E, and the plasma light 8 including extreme ultraviolet light can be obtained more stably.

この変形例も上述した第1の変形例と同様に、誘発される放電の発生箇所がレーザー光62の照射領域近傍に制限される可能性がある。従って、レーザー光62は金属層27の複数箇所に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。複数箇所にレーザー光62を照射する構成は第1の変形例と同様のものが適用できる。第2の変形例も上述の第1の変形例と同様の効果が得られる。
図7に示すように、本実施形態の第3の変形例では、図1に示すプラズマ光源の構成に加えて、絶縁体16の表面(例えば薄膜17)に紫外線66を照射する紫外光源64が設けられる。紫外線66は、絶縁体16上の沿面放電を発生させるための印加電圧を下げる効果をもつ。換言すると、紫外光源64は、トリガスイッチ36による放電の発生を補助する。その結果、中心電極12の全周に亘る初期放電が得やすくなり、理想的な面状放電2が安定に得られる。その後は、他の実施形態と同じく、図4(B)の状態から図4(E)の状態に至り、極端紫外光を含むプラズマ光8が更に安定に得られる。
Similarly to the first modified example described above, this modified example may limit the location where the induced discharge is generated in the vicinity of the irradiation region of the laser light 62. Therefore, it is preferable to irradiate the laser beam 62 to a plurality of locations on the metal layer 27 simultaneously, and the number thereof is at least two. The structure which irradiates the laser beam 62 to a plurality of places can be the same as that of the first modification. The second modification can achieve the same effect as the first modification described above.
As shown in FIG. 7, in the third modification of the present embodiment, in addition to the configuration of the plasma light source shown in FIG. 1, there is an ultraviolet light source 64 that irradiates the surface of the insulator 16 (for example, the thin film 17) with ultraviolet light 66. Provided. The ultraviolet ray 66 has an effect of lowering an applied voltage for generating creeping discharge on the insulator 16. In other words, the ultraviolet light source 64 assists the generation of discharge by the trigger switch 36. As a result, an initial discharge over the entire circumference of the center electrode 12 can be easily obtained, and an ideal sheet discharge 2 can be stably obtained. After that, as in the other embodiments, the state of FIG. 4B is changed to the state of FIG. 4E, and the plasma light 8 including extreme ultraviolet light can be obtained more stably.

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。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, is shown by description of a claim, and also includes all the changes within the meaning and range equivalent to description of a claim.

1…対称面、2…面状放電、3…プラズマ、4…管状放電、5…磁気ビン、6…プラズマ媒体、8…プラズマ光、10…同軸状電極、12…中心電極、14…(複数の)外部電極、15…(円筒状の)外部電極、16…絶縁体、17…薄膜、20…チャンバー、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、38…ギャップスイッチ、40…高圧パルス発生器、42…遅延パルス生成器、50…エネルギー蓄積回路、52…放電電流阻止回路、60…レーザー装置、62…レーザー光、64…紫外光源、66…紫外線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Symmetrical plane, 2 ... Planar discharge, 3 ... Plasma, 4 ... Tubular discharge, 5 ... Magnetic bin, 6 ... Plasma medium, 8 ... Plasma light, 10 ... Coaxial electrode, 12 ... Center electrode, 14 ... (plurality) External electrode, 15 ... (cylindrical) external electrode, 16 ... insulator, 17 ... thin film, 20 ... chamber, 30 ... voltage application device, 32 ... positive voltage source, 34 ... negative voltage source, 36 ... trigger switch 38 ... Gap switch, 40 ... High-voltage pulse generator, 42 ... Delay pulse generator, 50 ... Energy storage circuit, 52 ... Discharge current blocking circuit, 60 ... Laser device, 62 ... Laser light, 64 ... Ultraviolet light source, 66 ... UV

Claims (9)

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、各前記同軸状電極に対して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、
各前記同軸状電極は、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極と、前記中心電極の中心軸に対して軸対称な面上に設けられた複数の外部電極と、前記中心電極及び各前記外部電極の間を絶縁する絶縁体とを有し、
前記中心電極と各前記外部電極との間隔は、相手の同軸状電極に面する側からその反対側に向かうに連れて増加していることを特徴とするプラズマ光源。
A pair of coaxial electrodes that are arranged opposite to each other, generate plasma that emits extreme ultraviolet light and confine the plasma, and a voltage application device that applies a discharge voltage with the polarity reversed to each of the coaxial electrodes. Prepared,
Each of the coaxial electrodes includes a rod-shaped center electrode extending on a single axis, a plurality of external electrodes provided on a plane axially symmetric with respect to the center axis of the center electrode, the center electrode, and the An insulator that insulates between the external electrodes;
The plasma light source characterized in that the distance between the center electrode and each external electrode increases from the side facing the counterpart coaxial electrode toward the opposite side.
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、各前記同軸状電極に対して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、
各前記同軸状電極は、単一の軸線上に延びる棒状の中心電極と、前記中心電極の外周を囲む円筒状の外部電極と、前記中心電極及び前記外部電極の間を絶縁する絶縁体とを有し、
前記中心電極の側面と前記外部電極の内面との間隔は、相手の同軸状電極に面する側からその反対側に向かうに連れて増加していることを特徴とするプラズマ光源。
A pair of coaxial electrodes that are arranged opposite to each other, generate plasma that emits extreme ultraviolet light and confine the plasma, and a voltage application device that applies a discharge voltage with the polarity reversed to each of the coaxial electrodes. Prepared,
Each of the coaxial electrodes includes a rod-shaped center electrode extending on a single axis, a cylindrical outer electrode surrounding the outer periphery of the center electrode, and an insulator that insulates between the center electrode and the outer electrode. Have
The plasma light source characterized in that the distance between the side surface of the center electrode and the inner surface of the external electrode increases from the side facing the counterpart coaxial electrode toward the opposite side.
前記電圧印加装置からの放電電圧を放電エネルギーとして前記外部電極毎に蓄積するエネルギー蓄積回路をさらに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。   The plasma light source according to claim 1, further comprising an energy storage circuit that stores a discharge voltage from the voltage application device as discharge energy for each external electrode. 放電電流が前記電圧印加装置に帰還することを阻止する放電電流阻止回路をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載のプラズマ光源。   4. The plasma light source according to claim 3, further comprising a discharge current blocking circuit for blocking discharge current from returning to the voltage application device. 前記電圧印加装置は、前記一対の同軸状電極のうちの一方の中心電極にその外部電極よりも高い正の放電電圧を印加する正電圧源と、前記一対の同軸状電極のうちの他方の中心電極にその外部電極よりも低い負の放電電圧を印加する負電圧源とを有することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載のプラズマ光源。   The voltage application device includes a positive voltage source that applies a positive discharge voltage higher than that of the external electrode to one central electrode of the pair of coaxial electrodes, and the other center of the pair of coaxial electrodes. The plasma light source according to claim 1, further comprising a negative voltage source that applies a negative discharge voltage lower than that of the external electrode to the electrode. 前記電圧印加装置は、前記正電圧源及び前記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を有することを特徴とする請求項5に記載のプラズマ光源。   6. The plasma light source according to claim 5, wherein the voltage application device includes a trigger switch for simultaneously applying the positive voltage source and the negative voltage source to respective coaxial electrodes. 前記絶縁体の表面にレーザー光を照射して当該照射領域のアブレーションを行うレーザー装置をさらに備えることを特徴とする請求項5に記載のプラズマ光源。   The plasma light source according to claim 5, further comprising a laser device that irradiates the surface of the insulator with laser light to perform ablation of the irradiation region. 各前記同軸状電極の前記中心電極の表面にレーザー光を照射して当該照射領域のアブレーションを行うレーザー装置をさらに備え、前記レーザー光が照射される各前記中心電極の側面には、前記照射領域に前記プラズマ媒体となる金属層が設けられていることを特徴とする請求項5に記載のプラズマ光源。   A laser device that irradiates the surface of the central electrode of each of the coaxial electrodes with laser light to perform ablation of the irradiation region is further provided. 6. The plasma light source according to claim 5, further comprising a metal layer serving as the plasma medium. 前記絶縁体の表面に紫外線を照射する紫外光源をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載のプラズマ光源。   The plasma light source according to claim 6, further comprising an ultraviolet light source for irradiating the surface of the insulator with ultraviolet light.
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