JP5510722B2 - プラズマ光源とプラズマ光発生方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＥＵＶ放射のためのプラズマ光源とプラズマ光発生方法に関する。

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盤上に縮小投影し、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。

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。

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。

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。

プラズマから有効波長領域（ｉｎ−ｂａｎｄ）の放射光への変換効率（Ｐｌａｓｍａ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｅ．ｃｉｅｎｃｙ：Ｐ．Ｃ．Ｅ）は次式（１）のように表される。
Ｐ．Ｃ．Ｅ＝（Ｐ_{ｉｎｂａｎｄ}×τ）／Ｅ・・・（１）
ここで、Ｐ_{ｉｎｂａｎｄ}は有効波長領域のＥＵＶ放射光出力、τは放射持続時間、Ｅはプラズマに投入されたエネルギーである。

有効波長領域に放射スペクトルを持つ元素としては、Ｘｅ，Ｓｎ，Ｌｉ等が代表的であり、実験の容易さ、取り扱いやすさから開発初期はＸｅを中心に研究が進められてきた。しかし、近年では高出力、高効率を理由にＳｎが注目を浴び研究が進められている。また、有効波長領域にちょうどＬｙｍａｎ−α共鳴線を有する水素様Ｌｉイオン（Ｌｉ^２＋）に対する期待も高まってきている。

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、１０^１８ｃｍ^−３程度，Ｌｉの場合で２０ｅＶ、１０^１８ｃｍ^−３程度が最適とされている。

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１，２に開示されている。

佐藤弘人、他、「リソグラフィ用放電プラズマＥＵＶ光源」、ＯＱＤ−０８−２８ Ｊｅｒｏｅｎ Ｊｏｎｋｅｒｓ，"Ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ（ＥＵＶ） ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅｓ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ"，Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， １５（２００６） Ｓ８−Ｓ１６

特表２０００−５０９１９０号公報、「Ｘ線放射線または極紫外線放射線を発生するための方法および装置」 特開２００４−２２６２４４号公報、「極端紫外光源および半導体露光装置」

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。

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。

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。

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。

また、発生したプラズマ光の放射立体角が大きい場合に、プラズマ光（ＥＵＶ光）の利用効率が低いという問題点もあった。

本発明は、これらの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、有効波長領域（１３．５ｎｍ近傍）のＥＵＶ光を発する励起準位の輻射冷却時間を短縮して、入力パワーをより短時間でＥＵＶ光として放射させることができ、かつＥＵＶ光の利用効率を高めることができるプラズマ光源とプラズマ光発生方法を提供することにある。

本発明によれば、対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内にプラズマ媒体を供給しかつプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持する放電環境保持装置と、各同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加する電圧印加装置と、を備え、
前記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、該プラズマの発光エネルギーに相当するエネルギーを前記電圧印加装置から供給し、同軸状電極間にプラズマ光を発生させるプラズマ光源において、
前記同軸状電極間に形成されるプラズマ光の一部を該プラズマ光の発生位置に反射してプラズマ光を誘導放出させる増幅ミラーを備え、
前記各同軸状電極は、矩形断面を有し単一の軸線上に延びる棒状の矩形中心電極と、該矩形中心電極を所定の間隔を隔てて囲む矩形管状の矩形ガイド電極と、矩形中心電極と矩形ガイド電極の間に位置しその間を絶縁する矩形リング状の矩形絶縁体とからなり、
前記矩形中心電極の矩形断面は、厚さｈに対する幅ｂの比率（ｂ／ｈ）が２〜２０であり、
１対の同軸状電極の各矩形中心電極は、同一の軸線上に位置し、かつ互いに一定の間隔を隔てて対称に位置しており、
前記増幅ミラーは、前記同軸状電極間に形成される細長いプラズマの外側に位置し、その軸線に対して直交する平面ミラー又は凹面ミラーである、ことを特徴とするプラズマ光源が提供される。

本発明の実施形態によれば、前記同軸状電極間に形成された前記プラズマ光を反射して所定の集光点に集光する集光ミラーを有する。

また、本発明の実施形態によれば、前記増幅ミラーは、前記同軸状電極間に形成されるプラズマ光を中心とする球面ミラーである。

前記増幅ミラーは、さらに、前記細長いプラズマの軸線を中心とする円弧ミラーを有する。

また本発明によれば、対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内にプラズマ媒体を供給しかつプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持する放電環境保持装置と、各同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加する電圧印加装置と、を備え、
各同軸状電極が、矩形断面を有し単一の軸線上に延びる棒状の矩形中心電極と、該矩形中心電極を所定の間隔を隔てて囲む矩形管状の矩形ガイド電極と、矩形中心電極と矩形ガイド電極の間に位置しその間を絶縁する矩形リング状の矩形絶縁体とからなり、
前記矩形中心電極の矩形断面は、厚さｈに対する幅ｂの比率（ｂ／ｈ）が２〜２０であり、
１対の同軸状電極の各矩形中心電極は、同一の軸線上に位置し、かつ互いに一定の間隔を隔てて対称に位置しており、
増幅ミラーが、前記同軸状電極間に形成される細長いプラズマの外側に位置し、その軸線に対して直交する平面ミラー又は凹面ミラーであり、
（Ａ） 前記１対の同軸状電極内にプラズマ媒体を供給しかつプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持し、
（Ｂ） 各同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加して、１対の同軸状電極にそれぞれ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、
（Ｃ） 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軸方向に封じ込め、
（Ｄ） プラズマの発光エネルギーに相当するエネルギーを各同軸状電極から供給して同軸状電極間にプラズマ光を発生させ、
（Ｅ） 前記プラズマ光の一部を該プラズマ光の発生位置に反射してプラズマ光を誘導放出させる、ことを特徴とするプラズマ光発生方法が提供される。

上記本発明の装置と方法によれば、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。

また、同軸状電極間に形成されるプラズマ光の一部をプラズマ光の発生位置に反射してプラズマ光を誘導放出させる増幅ミラーを備えるので、反射、再集束されたプラズマ光により誘導放出が増大し、これにより励起準位の輻射冷却時間が短縮されるので、入力パワーをより短時間でＥＵＶ光として放射させることが可能となる。

特に、各同軸状電極が矩形中心電極、矩形ガイド電極、及び矩形絶縁体からなり、増幅ミラーが、同軸状電極間に形成される細長いプラズマ光の外側に位置し、その軸線に対して直交する平面ミラー又は凹面ミラーである構成により、発光プラズマの軸方向サイズが拡大されるので、背面放射光の反射、再通過により誘導放出が増大し、これにより励起準位の輻射冷却時間が短縮され、入力パワーをより短時間でＥＵＶ光として放射させる事が可能となる。

また、反射光の存在により、反射、再照射光と同方向への放射割合が増加するので、プラズマから放出されるプラズマ光が完全な等方性から非対称性を持つようになり、ＥＵＶ光の利用効率も改善される。

本発明によるプラズマ光源の原理図である。 図１のプラズマ光源の作動説明図である。 ＥＵＶ放射領域における加熱エネルギーと放射エネルギーの比較図である。 本発明によるプラズマ光源の第１実施形態図である。 本発明によるプラズマ光源の第２実施形態図である。

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。

図１は、本発明によるプラズマ光源の原理図である。
この図において、本発明のプラズマ光源１０は、１対の同軸状電極１１、放電環境保持装置２０、及び電圧印加装置３０を備える。

１対の同軸状電極１１は、対称面１を中心として対向配置されている。
各同軸状電極１１は、棒状の中心電極１２、管状のガイド電極１４及びリング状の絶縁体１６からなる。

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に対向する端面に凹穴１２ａが設けられ、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なっている。なお、この構成は必須ではなく、中心電極１２の対称面１に対向する端面は、円弧状でも平面でもよい。

管状のガイド電極１４は、中心電極１２を一定の間隔を隔てて囲み、その間にプラズマ媒体を保有するようになっている。プラズマ媒体は、Ｘｅ，Ｓｎ，Ｌｉ等のガスであることが好ましい。また、ガイド電極１４の対称面１に対向する端面は、円弧状でも平面でもよい。

リング状の絶縁体１６は、中心電極１２とガイド電極１４の間に位置する中空円筒形状の電気的絶縁体であり、中心電極１２とガイド電極１４の間を電気的に絶縁する。
なお、絶縁体１６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。

上述した１対の同軸状電極１１は、各中心電極１２が同一の軸線Ｚ−Ｚ上に位置し、かつ互いに一定の間隔を隔てて対称に位置する。

放電環境保持装置２０は、同軸状電極１１内にプラズマ媒体を供給し、かつプラズマ発生に適した温度及び圧力に同軸状電極１１を保持する。
放電環境保持装置２０は、例えば、真空チャンバー、温度調節器、真空装置、及びプラズマ媒体供給装置により構成することができる。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、各同軸状電極１１に極性を反転させた放電電圧を印加する。
電圧印加装置３０は、この例では、正電圧源３２、負電圧源３４及びトリガスイッチ３６からなる。
正電圧源３２は、一方（この例では左側）の同軸状電極１１の中心電極１２にそのガイド電極１４より高い正の放電電圧を印加する。
負電圧源３４は、他方（この例では右側）の同軸状電極１１の中心電極１２にそのガイド電極１４より低い負の放電電圧を印加する。
トリガスイッチ３６は、正電圧源３２と負電圧源３４を同時に作動させて、それぞれの同軸状電極１２に同時に正負の放電電圧を印加する。
この構成により、本発明のプラズマ光源は、１対の同軸状電極１１間に管状放電（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。

図２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）はプラズマ封込み磁場の形成時を示している。
以下、この図を参照して、本発明のプラズマ光発生方法を説明する。

本発明のプラズマ光発生方法では、上述した１対の同軸状電極１１を対向配置し、放電環境保持装置２０により同軸状電極１１内にプラズマ媒体を供給しかつプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持し、電圧印加装置３０により各同軸状電極１１に極性を反転させた放電電圧を印加する。

図２（Ａ）に示すように、この電圧印加により、１対の同軸状電極１１に絶縁体１６の表面でそれぞれ面状の放電電流（以下、面状放電２と呼ぶ）が発生する。面状放電２は、２次元的に広がる面状の放電電流であり、後述する実施例では「電流シート」と呼ぶ。

なおこの際、左側の同軸状電極１１の中心電極１２は正電圧（＋）、ガイド電極１４は負電圧（−）に印加され、右側の同軸状電極１１の中心電極１２は負電圧（−）、そのガイド電極１４は正電圧（＋）に印加されている。
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。

図２（Ｂ）に示すように、面状放電２は、自己磁場によって電極から排出される方向（図で中心に向かう方向）に移動する。

図２（Ｃ）に示すように、面状放電２が１対の同軸状電極１１の先端に達すると、１対の面状放電２の間に挟まれたプラズマ媒体６が高密度、高温となり、各同軸状電極１１の対向する中間位置（中心電極１２の対称面１）に単一のプラズマ３が形成される。

さらに、この状態において、対向する１対の中心電極１２は、正電圧（＋）と負電圧（−）であり、同様に対向する１対のガイド電極１４も、正電圧（＋）と負電圧（−）であるので、図２（Ｄ）に示すように、面状放電２は対向する１対の中心電極１２同士、及び対向する１対のガイド電極１４の間で放電する管状放電４に繋ぎ換えられる。ここで、管状放電４とは、軸線Ｚ−Ｚを囲む中空円筒状の放電電流を意味する。
この管状放電４が形成されると、図に符号５で示すプラズマ封込み磁場（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。

図３は、ＥＵＶ放射領域における加熱エネルギーと放射エネルギーの比較図である。
図３（Ａ）（Ｂ）において、横軸はプラズマ電子温度（ｅＶ）、縦軸はプラズマ密度（／ｃｍ^３）である。この図に示すプラズマ電子温度が５〜３０（ｅＶ）、プラズマ密度が１０^１７〜１０^２０（／ｃｍ^３）の範囲でＥＵＶ放射が可能であるといえる。

図３（Ａ）は、半径０．４ｍｍ、長さ４ｍｍの円筒プラズマを仮定して、前記ＥＵＶ放射領域において、プラズマ圧力と磁気圧力の平衡に必要なアーク電流によるプラズマのジュール加熱量を試算した結果である。図中の各曲線は加熱量の同一線であり、図中の数値は、加熱量（Ｗ）の対数表示である。すなわち、例えば図中の７．０は、１０^７Ｗを意味している。
図３（Ｂ）は、図１（Ａ）と同一条件において、前記ＥＵＶ放射領域において、プラズマからの放射エネルギーを試算した結果である。図中の各曲線は加熱量の同一線であり、図中の数値は、加熱量（Ｗ）の対数表示である。すなわち、例えば図中の５．０８１は、１０^{５．０８１}Ｗを意味している。

図３（Ａ）（Ｂ）の比較から、ＥＵＶ放射領域の同一点において、必要な加熱エネルギーが放射エネルギーより大幅に上回っており、高出力化が困難であることがわかる。
すなわち、図３（Ａ）（Ｂ）のあるＥＵＶ放射領域において、例えば入熱が１０^７Ｗ、出熱が１０^５Ｗであるとすると、入熱と出熱がバランスしないことから、プラズマが加熱されて図中で右方に移動していまい、所望のＥＵＶ放射領域でのＥＵＶ発光が得られないことになる。

図４は、本発明によるプラズマ光源の第１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１０は、上述した１対の同軸状電極１１、放電環境保持装置２０及び電圧印加装置３０(図示せず、図１参照)を備える。なお、図４は、図１の棒状の中心電極１２の軸線Ｚ−Ｚ上から見た図であり、プラズマ光８（ＥＵＶ）の発光位置は、軸線Ｚ−Ｚ上に位置する。
本発明のプラズマ光源１０は、さらに、増幅ミラー４０と集光ミラー５０を備える。
増幅ミラー４０は、同軸状電極１１間に形成されるプラズマ光８の一部をプラズマ光８の発生位置に反射してプラズマ光を誘導放出させる機能を有する。増幅ミラー４０で反射するプラズマ光８の比率は高い方がよく、好ましくは３０〜９０％の範囲であるのがよい。

この例において、増幅ミラー４０は、同軸状電極１１間に形成されるプラズマ光８を中心とする球面ミラー４２である。球面ミラー４２の反射内面の中心に対する頂角は、π／２以上であり、好ましくはπから２πの範囲であるのがよい。
また、集光ミラー５０は、この例では、同軸状電極１１の図で右側に位置し、同軸状電極１１間に形成されたプラズマ光８を反射して集光点５１に集光するようになっている。集光点５１に集光されたプラズマ光８は、次世代リソグラフィ光源として用いることができる。

上述した構成により、同軸状電極１１間に形成されたプラズマ光８のうち、球面ミラー４２の反射内面に向かうプラズマ光８は、反射内面で反射されて再び同軸状電極１１間のプラズマ光８の発生位置のプラズマ３に入射するので、プラズマ３に吸収されて、プラズマ光８の誘導放出に寄与する。
従って、反射、再集束されたプラズマ光８により誘導放出が増大し、これにより励起準位の輻射冷却時間が短縮されるので、入力パワーをより短時間でＥＵＶ光として放射させることが可能となる。
また、反射光の存在により、反射、再照射光と同方向への放射割合が増加するので、プラズマ３が完全な等方性から非対称性を持つようになり、プラズマ３から放出されるプラズマ光８（ＥＵＶ光）の利用効率も改善される。

図５は、本発明によるプラズマ光源の第２実施形態図である。この図において、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ線における断面図である。
図５（Ａ）（Ｂ）において、各同軸状電極１１は、矩形中心電極１２Ａ、矩形ガイド電極１４Ａ、及び矩形絶縁体１６Ａからなる。

矩形中心電極１２Ａは、矩形断面を有し単一の軸線Ｚ−Ｚ上に延びる棒状の電極である。矩形断面は、厚さｈに対する幅ｂの比率（ｂ／ｈ）が２〜２０程度である。この比率は、プラズマ封じ込み磁場５（磁気ビン）が安定して形成できる限りで自由に設定する。その他の構成は、上述した中心電極１２と同様である。

矩形ガイド電極１４Ａは、矩形中心電極１２Ａを所定の間隔を隔てて囲む矩形管状の電極である。所定の間隔は、一定でも、厚さ方向と幅方向とで異なってもよい。その他の構成は、上述したガイド電極１４と同様である。

矩形絶縁体１６Ａは、矩形中心電極１２Ａと矩形ガイド電極１４Ａの間に位置し、その間を絶縁する矩形リング状の絶縁体である。その他の構成は、上述した絶縁体１６と同様である。

上述した１対の同軸状電極１１の各矩形中心電極１２Ａは、前記同一の軸線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している。

この例において、図５（Ａ）に示すように、増幅ミラー４０は平面ミラー４４（又は凹面ミラー）であり、同軸状電極１１間に形成される細長いプラズマ３の外側（図５（Ａ）で上側）に位置し、その軸線に対して直交する。

また、図５（Ａ）に示すように、増幅ミラー４０は、さらに、細長いプラズマ３の軸線を中心とする円弧ミラー４６を有する。円弧ミラー４６の反射内面の中心に対する頂角は、π／２以上であるのがよい。

上述した構成により、同軸状電極１１間に形成されたプラズマ光８のうち、円弧ミラー４６の反射内面に向かうプラズマ光８は、反射内面で反射されて再び同軸状電極１１間のプラズマ光８の発生位置のプラズマ３に入射するので、プラズマ３に吸収されて、プラズマ光８の誘導放出に寄与する。
また、細長いプラズマ３の背面（図５（Ａ）で上側）に向かうプラズマ光８も、平面ミラー４４（又は凹面ミラー）の反射面で反射されて再び同軸状電極１１間のプラズマ光８の発生位置のプラズマ３に入射するので、プラズマ３に吸収されて、プラズマ光８の誘導放出に寄与する。
従って、この構成では、発光プラズマ３の軸方向サイズが拡大されるので、背面放射光の反射、再通過により誘導放出が増大し、これにより励起準位の輻射冷却時間が短縮され、入力パワーをより短時間でＥＵＶ光として放射させる事が可能となる。
また、反射光の存在により、反射、再照射光と同方向への放射割合が増加するので、プラズマ３が完全な等方性から非対称性を持つようになり、プラズマ３から放出されるプラズマ光８（ＥＵＶ光）の利用効率も改善される。

上述した装置を用い、本発明の方法では、図２に示したように、
（Ａ） 対向配置した１対の同軸状電極１１内にプラズマ媒体６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、
（Ｂ） 各同軸状電極１１に極性を反転させた放電電圧を印加して、１対の同軸状電極１１にそれぞれ面状放電２を発生させ、この面状放電２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３を形成し、
（Ｃ） 次いで面状放電２を１対の同軸状電極１１間の管状放電４に繋ぎ換えてプラズマ３を軸方向（Ｚ−Ｚ方向）に封じ込め、
（Ｄ） プラズマ３の発光エネルギーに相当するエネルギーを各同軸状電極１１から供給して同軸状電極間にプラズマ光８を発生させ、
（Ｅ） プラズマ光８の一部を増幅ミラー４０（図４，５参照）によりプラズマ光８の発生位置に反射してプラズマ光８を誘導放出させる。

上述した本発明の装置と方法によれば、対向配置された１対の同軸状電極１１を備え、１対の同軸状電極１１にそれぞれ面状の放電電流（面状放電２）を発生させ、面状放電２により各同軸状電極１１の対向する中間位置に単一のプラズマ３を形成し、次いで面状放電２を１対の同軸状電極間の管状放電４に繋ぎ換えてプラズマ３を封じ込めるプラズマ封込み磁場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。

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１１の対向する中間位置に単一のプラズマ３が形成され、かつエネルギー変換効率を大幅（１０倍以上）に改善できるので、プラズマ形成中における各電極の熱負荷が小さくなり、構成機器の熱負荷によるダメージを大幅に低減できる。

さらに、上述した実施形態１，２の構成により、有効波長領域（１３．５ｎｍ近傍）のＥＵＶ光を発する励起準位の輻射冷却時間を短縮して、入力パワーをより短時間でＥＵＶ光として放射させることができ、かつＥＵＶ光の利用効率を高めることができる。

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。

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 プラズマ封込み磁場、６ プラズマ媒体、
７ レーザー光、８ プラズマ光（ＥＵＶ光）、
１０ プラズマ光源、
１１ 同軸状電極、１１Ａ 矩形同軸状電極、
１２ 中心電極、１２Ａ 矩形中心電極、１２ａ 凹穴、
１４ ガイド電極、１４Ａ 矩形ガイド電極、
１６ 絶縁体（多孔質セラミック）、
１８ プラズマ媒体供給装置、２０ 放電環境保持装置、
３０ 電圧印加装置、
３２ 正電圧源、３４ 負電圧源、３６ トリガスイッチ、
４０ 増幅ミラー、４２ 球面ミラー、
４４ 平面ミラー（又は凹面ミラー）、４６ 円弧ミラー、
５０ 集光ミラー、５１ 集光点

Claims (5)

1. 対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内にプラズマ媒体を供給しかつプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持する放電環境保持装置と、各同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加する電圧印加装置と、を備え、
   前記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、該プラズマの発光エネルギーに相当するエネルギーを前記電圧印加装置から供給し、同軸状電極間にプラズマ光を発生させるプラズマ光源において、
   前記同軸状電極間に形成されるプラズマ光の一部を該プラズマ光の発生位置に反射してプラズマ光を誘導放出させる増幅ミラーを備え、
   前記各同軸状電極は、矩形断面を有し単一の軸線上に延びる棒状の矩形中心電極と、該矩形中心電極を所定の間隔を隔てて囲む矩形管状の矩形ガイド電極と、矩形中心電極と矩形ガイド電極の間に位置しその間を絶縁する矩形リング状の矩形絶縁体とからなり、
   前記矩形中心電極の矩形断面は、厚さｈに対する幅ｂの比率（ｂ／ｈ）が２〜２０であり、
   １対の同軸状電極の各矩形中心電極は、同一の軸線上に位置し、かつ互いに一定の間隔を隔てて対称に位置しており、
   前記増幅ミラーは、前記同軸状電極間に形成される細長いプラズマの外側に位置し、その軸線に対して直交する平面ミラー又は凹面ミラーである、ことを特徴とするプラズマ光源。
2. 前記同軸状電極間に形成された前記プラズマ光を反射して所定の集光点に集光する集光ミラーを有する、ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ光源。
3. 前記増幅ミラーは、前記同軸状電極間に形成されるプラズマ光を中心とする球面ミラーである、ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ光源。
4. 前記増幅ミラーは、さらに、前記細長いプラズマの軸線を中心とする円弧ミラーを有する、ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ光源。
5. 対向配置された１対の同軸状電極と、該同軸状電極内にプラズマ媒体を供給しかつプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持する放電環境保持装置と、各同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加する電圧印加装置と、を備え、
   各同軸状電極が、矩形断面を有し単一の軸線上に延びる棒状の矩形中心電極と、該矩形中心電極を所定の間隔を隔てて囲む矩形管状の矩形ガイド電極と、矩形中心電極と矩形ガイド電極の間に位置しその間を絶縁する矩形リング状の矩形絶縁体とからなり、
   前記矩形中心電極の矩形断面は、厚さｈに対する幅ｂの比率（ｂ／ｈ）が２〜２０であり、
   １対の同軸状電極の各矩形中心電極は、同一の軸線上に位置し、かつ互いに一定の間隔を隔てて対称に位置しており、
   増幅ミラーが、前記同軸状電極間に形成される細長いプラズマの外側に位置し、その軸線に対して直交する平面ミラー又は凹面ミラーであり、
   （Ａ） 前記１対の同軸状電極内にプラズマ媒体を供給しかつプラズマ発生に適した温度及び圧力に保持し、
   （Ｂ） 各同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加して、１対の同軸状電極にそれぞれ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、
   （Ｃ） 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軸方向に封じ込め、
   （Ｄ） プラズマの発光エネルギーに相当するエネルギーを各同軸状電極から供給して同軸状電極間にプラズマ光を発生させ、
   （Ｅ） 前記プラズマ光の一部を該プラズマ光の発生位置に反射してプラズマ光を誘導放出させる、ことを特徴とするプラズマ光発生方法。