JP6790709B2 - プラズマ光源 - Google Patents

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。

半導体デバイスの更なる微細化を図るには、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、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。産業上の観点から、プラズマ光源は小型化が図れるものが望ましく、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初期放電を誘発し、プラズマ（初期プラズマ）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

特許文献１のプラズマ光源では、一対の同軸状電極がその間にプラズマを閉じ込めている。このプラズマは大強度の紫外線を発生するほど高温・高密度である。このプラズマの高温・高密度は当該プラズマに投入される多大な電気エネルギー、即ち、大電流によって達成されている。そのため、プラズマに最も近接した中心電極はこの大電流による過度な加熱によって損傷するおそれがある。中心電極が損傷するとプラズマの成長過程も変化し、結果的に極端紫外光の強度が低下する可能性がある。即ち、所望の強度の極端紫外光を長時間にわたって安定的に得ることに困難が生じてしまう。

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、極端紫外光の安定的な強度が得られる稼働時間の長期化を図ることを目的とする。

本発明の第一の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複数の外部電極を有し、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、前記中心電極と前記外部電極との間に供給される前記プラズマの媒体を保持する媒体保持部と、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媒体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が設置される真空槽内で前記中心電極と前記中心電極の予備電極とを交換する交換部とを備え、前記交換部は、前記真空槽内で移動可能に設けられ、前記中心電極及び前記予備電極を所定の配列方向に配列させた状態で支持する電極支持部と、前記中心電極及び前記予備電極が前記配列方向に移動するように前記電極支持部を操作する操作部とを含み、前記中心電極及び前記予備電極は前記軸線に平行な状態で、前記軸線に直交する方向に配列していることを要旨とする。

本発明の第二の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複数の外部電極を有し、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、前記中心電極と前記外部電極との間に供給される前記プラズマの媒体を保持する媒体保持部と、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媒体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が設置される真空槽内で前記中心電極と前記中心電極の予備電極とを交換する交換部とを備え、前記交換部は、前記真空槽内で移動可能に設けられ、前記中心電極及び前記予備電極を所定の配列方向に配列させた状態で支持する電極支持部と、前記中心電極及び前記予備電極が前記配列方向に移動するように前記電極支持部を操作する操作部とを含み、前記中心電極及び前記予備電極は前記軸線に平行な状態で、前記軸線に平行な回転軸線を中心とする同一円上に配列している。

前記電極支持部は複数設けられてもよい。

本発明の第三の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複数の外部電極を有し、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、前記中心電極と前記外部電極との間に供給される前記プラズマの媒体を保持する媒体保持部と、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媒体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が設置される真空槽内で前記中心電極と前記中心電極の予備電極とを交換する交換部とを備え、前記交換部は、前記真空槽内で移動可能に設けられ、前記中心電極及び前記予備電極を所定の配列方向に配列させた状態で支持する電極支持部と、前記中心電極及び前記予備電極が前記配列方向に移動するように前記電極支持部を操作する操作部とを含み、
前記中心電極及び前記予備電極は前記軸線に直交する回転軸線を中心として放射状にかつ周方向に配列している。

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、稼働時間の長期化を図ることができる。

本発明の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１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す図である。 本発明の実施形態に係る交換部の概念図である。 交換部の第１の例に係る電極支持部を示す図である。 交換部の第２の例に係る電極支持部を示す図である。 交換部の第３の例に係る電極支持部を示す図である。 交換部の第４の例に係る電極支持部を示す図である。 交換部の第５の例に係る電極支持部を示す図である。

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、本実施形態に係るプラズマ光源を示す概略構成図（断面図）である。図２は当該プラズマ光源の電気系統を示す図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す図である。図４は、本実施形態に係る交換部の概念図である。これらの図に示すように、本実施形態のプラズマ光源は、一対の同軸状電極１０、１０と、媒体保持部１８と、電圧印加装置３０と、レーザー装置４０と、交換部２０とを備える。

一対の同軸状電極１０、１０は真空槽５内に設置されている。また、同軸状電極１０、１０は、対称面１に対して互いに対称な位置に設置されている。即ち、このプラズマ光源は、対向型プラズマフォーカス方式を採用している。具体的には、対称面１を挟み一定の間隔を隔てて設置され、先端側（後述の面状放電２ｂが放出される側）が互いに対向している。同軸状電極１０、１０には電圧印加装置３０によって放電に必要な高電圧が印加されている。同軸状電極１０、１０に電圧が印加された状態で、媒体保持部１８にはレーザー装置４０からのレーザー光４２が照射される。レーザー光４２は媒体保持部１８内のプラズマ媒体６を蒸発させ、蒸発したプラズマ媒体６は各同軸状電極１０の中心電極１２と外部電極１４との間に供給される。即ち、レーザー光４２のアブレーションによりプラズマ媒体６は各同軸状電極１０の中心電極１２と外部電極１４との間に拡散する。

一方、プラズマ媒体６が中心電極１２と外部電極１４との間に拡散すると、中心電極１２と外部電極１４の間には初期放電２ａが発生する。初期放電２ａは、プラズマ媒体６を電離する。更に、同軸状電極１０、１０は、この初期放電２ａを面状放電２ｂに成長させて、両者の間にプラズマ３を発生させ、これを閉じ込める。同軸状電極１０、１０の間に閉じ込められたプラズマ３は同軸状電極１０、１０からの電気エネルギーを受けて加熱され、極端紫外光を含むプラズマ光８を放射する。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。

各同軸状電極１０は、中心電極１２と、中心電極１２の外周を囲むように設けられる複数の外部電極１４と、絶縁体１６とを備える。図１および図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。また、中心電極１２は交換部２０の電極支持部２２によって移動可能に設置されている。後述するように、交換部２０は、所定の条件に基づいて、中心電極１２と、中心電極１２の予備電極１２ｓとを交換する。

中心電極１２は、対称面１に面する先端部１２ａと、中心軸Ｚの周りに形成された側面１２ｂとを有し、直径は例えば５ｍｍである。中心電極１２は高温に対して耐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Ｗ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）等の高融点金属である。

先端部１２ａ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１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り、直径は例えば３ｍｍである。また、図３に示すように、外部電極１４は、中心電極１２の周方向に沿って角度θ毎に配置されている。換言すると、各外部電極１４は中心電極１２と平行に配置され、中心電極１２の周囲を囲んでいる。図３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。外部電極１４の材質は、中心電極１２と同じく、高温に対して耐性をもつ導電物質である。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。

外部電極１４は中心電極１２の周りで等角度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の形成の容易性から、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されることが望ましい。しかしながら、本発明はこのような配列に限定されない。また、外部電極１４の本数も図３に示す６本に限られることなく、中心電極１２及び外部電極１４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、中心電極１２の直径は、対称面１に向かうに連れて小さくなっていてもよい。例えば、中心電極１２は、先端部１２ａを頂角にもつ略円錐状に形成されてもよい。この場合、中心軸Ｚに直交する面において中心電極１２に最も近接している外部電極１４の部位は、中心軸Ｚとの距離が対称面１に向かうに連れて短くなるように形成されてもよい。例えば、外部電極１４が棒状に形成されている場合、外部電極１４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。中心電極１２と外部電極１４との間隔は一定でもよく、この間隔が対称面１に近づくほど小さくてもよい。

絶縁体１６は例えばセラミックを用いて形成され、外部電極１４の各基部を支持して互いの間隔を規定する。絶縁体１６は例えば一対の略半円状に形成される。この場合、一対の絶縁体１６は、交換部２０による中心電極１２の交換と干渉しないように、少なくとも中心電極１２の直径を超える所定の間隔だけ互いに離隔している。なお、絶縁体１６は全ての外部電極１４を支持する一枚の円板状に形成され、中心軸Ｚに沿って中心電極１２を着脱可能に保持する孔を有していてもよい。

媒体保持部１８は、中心電極１２と外部電極１４との間に供給されるプラズマ媒体６を保持する。媒体保持部１８は、プラズマ媒体６を保持する容器として或いはプラズマ媒体６自体で構成され、隣接する２本の外部電極１４の間から、外部電極１４と中心電極１２の間にプラズマ媒体６を供給する。また、媒体保持部１８は同軸状電極１０の外側に設置される。この場合の「外側」とは、例えば、各外部電極１４の中心によって囲まれる領域外の空間を意味する。

図３に示すように、媒体保持部１８は同軸状電極１０の周りに複数設けられ、中心電極１２の周りに点対称な或いは回転対称な位置に位置することが望ましい。即ち、同軸状電極１０へのプラズマ媒体６の供給箇所は、中心電極１２に対して対称に分布していることが望ましい。ただし、媒体保持部１８の設置箇所はこれらに限定されない。また、何れの場合も、プラズマ媒体６の放出角特性を考慮して、レーザー光４２の照射点を含むプラズマ媒体６の表面は、外部電極１４と中心電極１２の間の空間あるいは中心電極１２に向いている。

プラズマ媒体６の組成は、必要な紫外光の波長に応じて選択される。プラズマ媒体６は、例えば、１３．５ｎｍの紫外光が必要な場合はＬｉ（リチウム）やＳｎ（スズ）を含み、６．７ｎｍの紫外光が必要な場合はガドリニウム（Ｇｄ）やテルビウム（Ｔｂ）を含み、３〜４ｎｍの紫外光が必要な場合はＢｉ（ビスマス）を含む。

交換部２０は、真空槽５内で中心電極１２と中心電極１２の予備電極１２ｓとを交換する。図４に示すように、交換部２０は、例えば、電極支持部２２と、操作部２４とを含んでいる。この交換部２０については詳細を後述する。

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２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３２を備える。高圧電源３２の正極側は同軸状電極１０の中心電極１２に接続し、高圧電源３２の負極側は外部電極１４に接続している。高圧電源３２は、中心電極１２‐外部電極１４間に放電電圧（例えば５ｋＶ）を印加する。なお、放電電圧の極性は中心電極１２に対して正または負の何れでもよい。また、図２に示すように、高圧電源３２の中心電極１２に接続されている側（本実施例では正極側）は接地されていてもよい。

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。理想的な放電を得るには、全ての外部電極１４と中心電極１２との間で、放電が発生する必要がある。しかも、これらの放電が、中心電極１２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。しかしながら、高圧電源３２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異なる場所で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１４毎に蓄積するエネルギー蓄積回路３４を備えている。エネルギー蓄積回路３４は、例えば図２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、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３２の各出力間に接続される。

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、放電エネルギーが、最初に発生した放電に過剰に消費されることを防止でき、中心電極１２の全周に亘る面状放電２ｂを発生させることができる。

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３６を備えてもよい。放電電流阻止回路３６は、例えば図２に示すように各外部電極１４と電圧印加装置３０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３４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１４以外の外部電極１４に供給されることを防止するため、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。

上述の通り、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の媒体保持部１８にレーザー光４２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、電圧印加装置３０と協働してプラズマ３の初期放電（初期プラズマ）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４２として出力する。レーザー光４２は、ハーフミラー等の光学素子によって分岐し、媒体保持部１８に照射される。レーザー光４２が照射された媒体保持部１８では、レーザー光４２のアブレーションによって、プラズマ媒体６が中性粒子又はイオンとなって放出される。

本実施形態のプラズマ光源における極端紫外光の放出までの動作について説明する。
まず、真空槽５内に一対の同軸状電極１０が設置された状態で、真空槽５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。次に、各同軸状電極１０に、電圧印加装置３０によって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４２が各媒体保持部１８に照射される。各同軸状電極１０内には、この照射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多量に放出される。

一方、レーザー光４２の照射時には、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１２と外部電極１４の間に印加されている。従って、アブレーションの発生により、中心電極１２と各外部電極１４間の初期放電２ａが誘発される。

初期放電２ａは対称面１に向けて進行する。また、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１２の全周に亘って分布する面状放電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。

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１２の円周側面から先端部１２ａに移行する。換言すれば、放電電流は先端部１２ａから集中的に流れ出す。この電流集中によって先端部１２ａ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１２ａ周辺のプラズマ媒体６は高密度、高温になる。

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１２の対称面１）に移動し、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。

面状放電２ｂが発生している間は、各中心電極１２の先端部１２ａに各面状放電２ｂの電流が集中する。従って、先端部１２ａ周辺には、プラズマ３に対して電磁的圧力がかかり、プラズマ３の高密度化及び高温化が進行する。即ち、プラズマ媒体６の電離が進行する。その結果、プラズマ３からは極端紫外光を含むプラズマ光８が放射される。この状態において、電圧印加装置３０は、プラズマ３に電気エネルギーを供給し続ける。このエネルギー供給により、プラズマ光８を長時間に亘って発生させることができる。

以上の通り、本実施形態のプラズマ光源によれば、所望の強度の極端紫外光を長時間に亘って発生させることができる。しかしながら、中心電極１２は複数の外周電極との間で流れる電流が集中するため、その大電流による加熱によって損傷するおそれがある。また、中心電極１２はプラズマ３に最も近接しているので、輻射熱により過度に加熱も損傷を誘発する場合がある。中心電極１２が損傷すると、プラズマ３の周囲の環境（電界分布など）が変化するので、プラズマ３の成長過程も変化し、極端紫外光の強度が低下する可能性がある。即ち、所望の強度の極端紫外光を長時間にわたって安定的に得ることに困難が生じてしまう。なお、ここでいう損傷とは、欠損、亀裂、融解、変質など本来の形状や物性からの変化を意味する。

そこで本実施形態では中心電極１２とその予備電極１２ｓを真空槽５内に保管し、交換部２０によって中心電極１２と予備電極１２ｓを交換する。即ち、交換部２０は、作動位置(operation position)に位置した中心電極１２を取り出し、予備電極１２ｓを作動位置に設置する。ここで、作動位置とは、プラズマ光源が稼働しているときの中心電極１２の位置、換言すれば、中心軸Ｚにおいて外部電極１４に囲まれた位置である。

上述の通り、交換部２０は、電極支持部２２と、操作部２４とを含んでいる（図４参照）。交換部２０は、所定の条件に基づき使用中の中心電極１２を予備電極１２ｓに交換する。所定の条件とは、例えば、１つの中心電極１２を電流や熱による損傷の発生確率が高まる時間だけ連続使用した場合、放出された極端紫外光の単位時間当たりの強度に所定の範囲以上の変動が確認された場合、あるいは、使用中の中心電極１２が不測の損傷を受けた場合、などである。

交換部２０による中心電極１２から予備電極１２ｓへの交換は、真空槽５内の真空を破ることなく実行される。従って、プラズマ光源の稼働を極力中断させることなく、極端紫外光の生成を継続することができる。即ち、電極の交換時間を大幅に短縮することができる。また、作動位置に設置された中心電極１２を損傷の無い状態で常に使用することができるので、極端紫外光の安定的な強度が得られる稼働時間の長期化を図ることができる。

電極支持部２２は真空槽５内で移動可能に設けられ、中心電極１２及び中心電極１２の予備電極１２ｓを所定の配列方向ＡＲに配列させた状態で支持する。また、電極支持部２２は、中心電極１２と予備電極１２ｓとが電気的に接続する。即ち、中心電極１２と予備電極１２ｓは、同電位に置かれている。この電気的接続を達成するために、電極支持部２２は中心電極１２と予備電極１２ｓを支持する導電材料で構成されてもよく、絶縁材料の本体に中心電極１２と予備電極１２ｓを支持する複数のアダプタを設け、これらのアダプタ間を電気的に接続してもよい。

操作部２４は、中心電極１２及び予備電極１２ｓがその配列方向ＡＲに移動するように電極支持部２２を操作する。つまり、配列方向ＡＲは電極支持部２２の移動方向の１つとも言える。操作部２４は、周知のモータ、回転導入器、直線導入器、これらの連結部材（何れも図示せず）等で構成され、真空槽５の壁を介して電極支持部２２に連結している。

（第１例）
図５（ａ）及び図５（ｂ）は交換部２０の第１の例に係る電極支持部２２を示す図であり、図５（ａ）は第１の例に係る電極支持部２２の側面図、図５（ｂ）は第１の例に係る電極支持部２２の正面図である。第１の例に係る電極支持部２２は例えば配列方向ＡＲに延伸する棒状部材である。電極支持部２２は、連結部材２６を介して操作部２４に連結している。

中心電極１２及び予備電極１２ｓは中心軸Ｚに平行な状態で、中心軸Ｚに直交する方向に配列している。また、何れの電極も、その延伸方向が中心軸Ｚに平行な状態で、電極支持部２２に固定されている。例えば、電極支持部２２には、所定の間隔を置いて形成された複数の取付孔２３が設けられ、取付孔２３には対応する中心電極１２及び予備電極１２ｓの基部が挿入され、電極支持部２２に固定されている。

操作部２４は、中心電極１２及び予備電極１２ｓが配列方向ＡＲに平行移動するように電極支持部２２を操作し、中心電極１２及び予備電極１２ｓの何れかを作動位置に位置決めする。その後、プラズマ光源の稼働が再開される。

（第２例）
図６（ａ）及び図６（ｂ）は交換部２０の第２の例に係る電極支持部２２を示す図であり、一例として中心電極１２を作動位置に設置する際の主な状態を示している。第１の例と同じく、第２の例に係る電極支持部２２も配列方向ＡＲに延伸する棒状部材であり、連結部材２６を介して操作部２４に連結している。

中心電極１２及び予備電極１２ｓは中心軸Ｚに平行な状態で、中心軸Ｚに直交する方向に配列している。ただし、第１の例と異なり、何れの電極も、その延伸方向が中心軸Ｚに平行な状態で、電極支持部２２に着脱可能に支持されている。例えば、電極支持部２２には、所定の間隔を置いて形成された複数の取付孔２３が設けられており、取付孔２３には対応する中心電極１２及び予備電極１２ｓの基部が着脱可能に挿入されている。

電極支持部２２は同軸状電極１０から後方（即ち中心軸Ｚに沿って対称面１から離れる方向）に所定の距離だけ離隔している。これにより、電極支持部２２の操作時における予備電極１２ｓと同軸状電極１０との互いの接触を避けている。

第２の例では、電極支持部２２の後方の所定位置に取付部材２５が設けられる。取付部材２５は例えば中心軸Ｚに沿って延伸する棒状に形成され、取付孔２３に挿入可能な寸法（例えば直径）を有する。取付部材２５は、少なくとも中心軸Ｚに沿って移動可能に設けられており、作動位置に位置していた中心電極１２を電極支持部２２に移送（回収）する。また、取付部材２５は、電極支持部２２に保持されていた予備電極１２ｓを作動位置に移送する。

例えば図６に示すように、取付部材２５の先端には雄ネジが形成されている。一方、中心電極１２及び予備電極１２ｓの各基部には雌ネジが形成されている。操作部２４は、作動位置の後方の位置に予備電極１２ｓが位置するように、電極支持部２２を操作する。次に、操作部２４は取付部材２５を取付孔２３に挿入し、取付部材２５を回転させることで取付部材２５の雄ネジを予備電極１２ｓの雌ネジに螺合させる。この螺合によって、予備電極１２ｓが取付部材２５に一時的に取り付けられる。ところで、第２例では、絶縁体１６に中心電極１２や予備電極１２ｓを着脱可能に支持する支持孔１７が形成されている。そこで、操作部２４は、取付部材２５の操作によって予備電極１２ｓを支持孔１７に挿入する。これにより中心電極１２は支持孔１７に支持され、作動位置に位置する。その後、上記の螺合は解除され、プラズマ光源の稼働が再開される。

第２例では、中心電極１２や予備電極１２ｓが絶縁体１６に取り付けられるため、対称面１や外部電極１４との相対的な位置を高精度に定めることができる。即ち、交換前後の位置の再現性を高めることが可能となり、プラズマ３からの発光の再現性を高めることができる。

（第３例）
図７は交換部２０の第３の例に係る電極支持部２２を示す図である。第３の例に係る電極支持部２２は中心軸Ｚに直交する円板であり、シャフト２７を有している。シャフト２７は中心軸Ｚに平行な回転軸線Ｚａ上を延伸し、操作部２４に連結している。

電極支持部２２において、中心電極１２及び予備電極１２ｓは中心軸Ｚに平行な状態で、回転軸線Ｚａを中心とする同一円上に配列している。また、何れの電極も、その延伸方向が中心軸Ｚに平行な状態で、電極支持部２２に固定されている。つまり、シャフト２７、中心電極１２及び予備電極１２ｓは何れも中心軸Ｚに平行である。例えば、電極支持部２２には、所定の間隔を置いて形成された複数の取付孔（図示せず）が設けられ、これらの取付孔（図示せず）には対応する中心電極１２及び予備電極１２ｓの基部が挿入され、電極支持部２２に固定されている。

なお、電極支持部２２は、シャフト２７を起点として放射状に延伸する複数の棒状部材によって構成されてもよい（図８参照）。この場合、各棒状部材はその先端に中心電極１２或いは予備電極１２ｓを支持する。

操作部２４は、中心電極１２及び予備電極１２ｓが回転軸線Ｚａ（シャフト２７）の周りを回転するように電極支持部２２を操作し、中心電極１２及び予備電極１２ｓの何れかを作動位置に位置決めする。即ち、操作部２４は、配列方向ＡＲに電極支持部２２を回転させる。その後、プラズマ光源の稼働が再開される。

なお、操作部２４は、中心電極１２及び予備電極１２ｓが回転軸線Ｚａの周りを連続的に回転するように、電極支持部２２を操作してもよい。この場合、電圧印加装置３０及びレーザー装置４０は、中心電極１２及び予備電極１２ｓの何れかが作動位置に到達した時に初期放電２ａが発生するように動作し、この動作を連続的（周期的）に繰り返す。この場合、例えば、プラズマ光源を中心電極１２及び予備電極１２ｓの全てを用いるまで休止することなく連続的に稼働することができる。面状放電２ｂの移動時間やプラズマ３の持続時間（即ち、閉じ込め時間あるいは所望の光が得られる時間）は非常に短時間（数μｓ程度）である。従って、電極支持部２２の回転速度が低ければ、外部電極１４と中心電極１２の相対的な位置ずれによるプラズマ３の成長及び閉じ込めへの影響が小さくなるため、電極支持部２２を回転させながらプラズマ３を生成することが可能である。この場合、中心電極１２及び予備電極１２ｓの１本あたりの損傷や加熱の頻度は、回転する本数分に分散されるため、極端紫外光の安定的な強度が得られる稼働時間の長時間化を図ることができる。

なお、中心電極１２及び予備電極１２ｓの配置は同一円上に限られない。例えば、電極支持部２２は、作動位置を含む軌道をもつ環状のレール（図示せず）を有してもよい。この場合、中心電極１２及び予備電極１２ｓの各基部は摺動可能にレール（図示せず）に支持され、操作部を中心電極１２及び予備電極１２ｓがレール（図示せず）に沿って移動するように電極支持部２２を操作する。

（第４例）
図８は交換部２０の第４の例に係る電極支持部２２を示す図である。第４の例では、第３の例に係る電極支持部２２が複数設けられる。例えば電極支持部２２が２つ設けられる場合、各電極支持部２２は、それぞれの回転軸線Ｚａが所定の距離だけ互いに離隔するように設けられる。所定の距離とは、例えば、中心電極１２及び予備電極１２ｓが配列する円の直径である。第４の例に係る電極支持部２２は、操作部２４に連結されたシャフト２７を中心として放射状に延伸する複数の棒状部材を含む。各棒状部材の先端には、中心電極１２或いは予備電極１２ｓが支持される。また、各棒状部材はシャフト２７の周りに所定の角度だけずれている。なお、回転軸線Ｚａ（シャフト２７）の周りの各電極（中心電極１２及び予備電極１２ｓ）の配置（位相）は、各電極支持部２２の間で互いにずれており、互いの干渉を防いでいる。

操作部２４は、回転軸線Ｚａ（シャフト２７）が配列方向ＡＲに回転するように各電極支持部２２を操作し、中心電極１２及び予備電極１２ｓの何れかを作動位置に位置決めする。その後、プラズマ光源の稼働が再開される。

第４の例では、第３の例と比べて、真空槽５内により多くの予備電極１２ｓを格納することができ、プラズマ光源の稼働時間の更なる長期化を図ることができる。

（第５例）
図９（ａ）及び図９（ｂ）は交換部２０の第５の例に係る電極支持部２２を示す図であり、図９（ａ）は第５の例に係る電極支持部２２の側面図、図９（ｂ）は第５の例に係る電極支持部２２の上面図である。第５の例に係る電極支持部２２は中心軸Ｚに直交する回転軸線Ｒ上に延伸する棒状部材であり、操作部２４に連結するシャフト２８を有する。

中心電極１２及び予備電極１２ｓは、中心軸Ｚに直交する回転軸線Ｒを中心として放射状にシャフト２８に固定されている。また、中心電極１２及び予備電極１２ｓは回転軸線Ｒの周方向に配列し、何れの電極も中心軸Ｚを含み回転軸線Ｒに直交する同一平面に配置され、各先端が回転軸線Ｒの径方向外方に向くように各基部がシャフト２８に固定されている。

操作部２４は、中心電極１２及び予備電極１２ｓが回転軸線Ｒ（シャフト２８）の周りを回転するように各電極支持部２２を操作し、中心電極１２及び予備電極１２ｓの何れかを作動位置に位置決めする。その後、プラズマ光源の稼働が再開される。あるいは、第３例と同様に、中心電極１２及び予備電極１２ｓが回転軸線Ｒの周りを連続的に回転するように、電極支持部２２を操作してもよい。この場合は、第３例と同様の連続運転が可能となり、稼働時間の長期化が図れる。

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 プラズマ光
１０ 同軸状電極
１２ 中心電極
１２ａ 先端部
１２ｂ 側面
１２ｓ 中心電極の予備電極
１４ 外部電極
１６ 絶縁体
１７ 支持孔
１８ 媒体保持部
２０ 交換部
２２ 電極支持部
２３ 取付孔
２４ 操作部
２５ 取付部材
２６ 連結部材
２７ シャフト
２８ シャフト
３０ 電圧印加装置
３２ 高圧電源
３４ エネルギー蓄積回路
３６ 放電電流阻止回路
４０ レーザー装置
４２ レーザー光
ＡＲ 配列方向
Ｒ 回転軸線
Ｚ 中心軸（軸線）
Ｚａ 回転軸線

Claims (4)

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複数の外部電極を有し、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、
   前記中心電極と前記外部電極との間に供給される前記プラズマの媒体を保持する媒体保持部と、
   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媒体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が設置される真空槽内で前記中心電極と前記中心電極の予備電極とを交換する交換部と
   を備え、
   前記交換部は、
   前記真空槽内で移動可能に設けられ、前記中心電極及び前記予備電極を所定の配列方向に配列させた状態で支持する電極支持部と、
   前記中心電極及び前記予備電極が前記配列方向に移動するように前記電極支持部を操作する操作部と
   を含み、
   前記中心電極及び前記予備電極は前記軸線に平行な状態で、前記軸線に直交する方向に配列している
   プラズマ光源。
2. 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複数の外部電極を有し、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、
   前記中心電極と前記外部電極との間に供給される前記プラズマの媒体を保持する媒体保持部と、
   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媒体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が設置される真空槽内で前記中心電極と前記中心電極の予備電極とを交換する交換部と
   を備え、
   前記交換部は、
   前記真空槽内で移動可能に設けられ、前記中心電極及び前記予備電極を所定の配列方向に配列させた状態で支持する電極支持部と、
   前記中心電極及び前記予備電極が前記配列方向に移動するように前記電極支持部を操作する操作部と
   を含み、
   前記中心電極及び前記予備電極は前記軸線に平行な状態で、前記軸線に平行な回転軸線を中心とする同一円上に配列している
   プラズマ光源。
3. 前記電極支持部は複数設けられている
   請求項２に記載のプラズマ光源。
4. 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複数の外部電極を有し、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、
   前記中心電極と前記外部電極との間に供給される前記プラズマの媒体を保持する媒体保持部と、
   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媒体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が設置される真空槽内で前記中心電極と前記中心電極の予備電極とを交換する交換部と
   を備え、
   前記交換部は、
   前記真空槽内で移動可能に設けられ、前記中心電極及び前記予備電極を所定の配列方向に配列させた状態で支持する電極支持部と、
   前記中心電極及び前記予備電極が前記配列方向に移動するように前記電極支持部を操作する操作部と
   を含み、
   前記中心電極及び前記予備電極は前記軸線に直交する回転軸線を中心として放射状にかつ周方向に配列している
   プラズマ光源。

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