JP5212918B2 - プラズマ光源 - Google Patents
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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。
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。
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。
プラズマ媒質を気化する高温動作の場合、特に積極的送出手段は必要ないが、液体金属状態でプラズマ媒質を送出する場合には、毛細管現象だけに頼ったのでは十分な供給速度が得られない場合がある。
また、温度制御によっても有る程度の供給量調整が可能だが、調整自由度が低い。
さらに、温度調整を行うと、液体金属の送出量だけでなく、電極部の蒸気圧も変化してしまい、液体金属供給量と蒸気圧を独立に制御できない問題点があった。
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、中心電極の前記先端部側に位置する前面とその反対側の背面とを有する多孔体セラミックからなり、
さらに絶縁部材の背面に密着する開口を有しプラズマ媒体を内部に保有する中空のリザーバーと、
該リザーバー内に不活性ガスを供給するガス供給装置と、
前記不活性ガスの供給圧力を調整する圧力調整装置と、
前記リザーバー内のプラズマ媒体を加熱し液化する温度調整可能な加熱装置と、を備えることを特徴とするプラズマ光源が提供される。
前記絶縁性緻密部分は、前記中心電極とガイド電極の間を絶縁しており、
前記多孔質部分は、絶縁性緻密部分の内部を通して前記背面から前面まで連続している。
従って、プラズマ媒体を連続して供給することができ、かつ十分な供給速度でプラズマ媒体を供給でき、かつプラズマ媒体の供給量と蒸気圧を独立に制御することができる。
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。
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。
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。
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。
また絶縁部材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。
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。
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。
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から電力を供給される。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。
中空のリザーバー18は、絶縁部材16の背面に密着する開口を有し、プラズマ媒体を内部に保有する。プラズマ媒体は、この例ではSn,Li等であり、加熱装置40により液化されるようになっている。
ガス供給装置50は、リザーバー18内に不活性ガスを供給する。不活性ガスは、アルゴン、キセノン等の希ガスであるのが好ましい。
圧力調整装置52は、ガス供給装置50のガス供給ラインの途中に設けられ、不活性ガスの供給圧力を調整する。
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。
絶縁性緻密部分16aは、中心電極12とガイド電極14の間を絶縁している。
また、この例において、多孔質部分16bは、絶縁性緻密部分16aの内部を通して絶縁部材16の背面から前面まで連続している。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
この図において、各同軸状電極10は、棒状の中心電極12B、管状のガイド電極14B及びリング状の絶縁部材16Bからなる。
リング状の絶縁部材16Bは、中心電極12Bとガイド電極14B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12Bとガイド電極14B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16Bは、多孔質セラミックである。
さらに加熱装置40は、この例ではリザーバー18を加熱する電気ヒータ42Bと、電気ヒータ42Bに加熱用の電力を供給する加熱電源装置44とからなり、リザーバー18内のプラズマ媒体を加熱し液化するようになっている。
その他の構成は、第1実施形態と同様である。
従って、プラズマ媒体を連続して供給することができ、かつ十分な供給速度でプラズマ媒体を供給でき、かつプラズマ媒体の供給量と蒸気圧を独立に制御することができる。
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、12,12B 中心電極、
12a ネジ軸、13 ナット、
14,14B ガイド電極、15 閉鎖板、
16,16B 絶縁部材(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、42,42B 電気ヒータ、
44 加熱電源装置、
50 ガス供給装置、52 圧力調整装置
Claims (3)
- 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、中心電極の前記先端部側に位置する前面とその反対側の背面とを有する多孔体セラミックからなり、
さらに絶縁部材の背面に密着する開口を有しプラズマ媒体を内部に保有する中空のリザーバーと、
該リザーバー内に不活性ガスを供給するガス供給装置と、
前記不活性ガスの供給圧力を調整する圧力調整装置と、
前記リザーバー内のプラズマ媒体を加熱し液化する温度調整可能な加熱装置と、を備えることを特徴とするプラズマ光源。 - 前記絶縁部材は、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、前記中心電極とガイド電極の間を絶縁しており、
前記多孔質部分は、絶縁性緻密部分の内部を通して前記背面から前面まで連続している、ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ光源。 - 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。
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