JP5685910B2 - 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（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光源であり、およそ１〜１００ｎｍの波長領域の光を意味する。以下、この領域の光をプラズマ光又は単にＥＵＶと呼ぶ。
プラズマ光（ＥＵＶ）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。またこの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（ＬＰＰ：Ｌａｓｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式と、パルスパワー技術によって駆動されるガス放電（ＤＰＰ：Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式とに大別できる。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。

ガス放電（ＤＰＰ）方式の光源プラズマ生成手段として、特許文献１が既に開示されている。

特開２０１０−１４７２３１号、「プラズマ光源とプラズマ光発生方法」

特許文献１の装置は、１対の対向するプラズマフォーカス源でプラズマを封じ込める構造のものであり、２つプラズマ源から進展する面状放電（電流シート）を、プラズマ源間の中央部で衝突させ、かつ電流路の繋ぎ変えにより、プラズマの封じ込めを行うものである。

しかし、特許文献１の装置を実際に製作し試験した結果、電流路の繋ぎ変えが生じる条件範囲が狭く、その条件調整が困難であり、繋ぎ変えが安定しないという問題点が明らかとなった。
なおこの要因は、電流路の繋ぎ変えが、プラズマ電流路間の繋ぎ変えであり、繋ぎ変えの前後における電流路抵抗の差が小さいためと考えられる。

本発明は、かかる新規な知見に基づくものである。すなわち、本発明の目的は、２つプラズマ源から進展する面状放電（電流シート）を、プラズマ源間で衝突させ、かつ電流路の繋ぎ変えにより、プラズマの封じ込めを行うことができ、かつ電流路の繋ぎ変えを安定して行う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、を備え、
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、該中心電極を一定の間隔を隔てて囲む管状のガイド電極と、中心電極とガイド電極の間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体とからなり、
前記各中心電極は、同一の軸線上に位置し、かつそれぞれの先端が互いに間隔を隔てて対向しており、
さらに、前記１対の同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加して、各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であって中心電極先端の中点以外の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プラズマ封込み磁場を形成するプラズマ制御装置を備え、
前記プラズマ制御装置は、
前記１対の同軸状電極のガイド電極を電気的に直接結合する連結導電体と、
一方の同軸状電極の中心電極に前記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前記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の印加タイミングを制御するタイミング制御装置と、を有する、ことを特徴とするプラズマ光源が提供される。

前記タイミング制御装置は、一方の同軸状電極に放電電圧を印加し、所定の設定時間後に、他方の同軸状電極に放電電圧を印加するように、前記設定時間を設定するタイマーを備える。

本発明の一実施形態によれば、前記１対の同軸状電極の中心電極及びガイド電極の軸方向長さが相違する。

また、前記正電圧源及び負電圧源は、前記放電電圧をそれぞれの同軸状電極に印加し、中心電極とガイド電極の間に発生した放電電流が同軸状電極の先端に達した時点で、放電電流が最大となるように設定された放電回路を有する。

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、を備え、
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、該中心電極を一定の間隔を隔てて囲む管状のガイド電極と、中心電極とガイド電極の間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体とからなり、
さらに、プラズマ制御装置を備え、該プラズマ制御装置は、
前記１対の同軸状電極のガイド電極を電気的に直接結合する連結導電体と、
一方の同軸状電極の中心電極に前記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前記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の印加タイミングを制御するタイミング制御装置と、を有し、
前記各中心電極を、同一の軸線上に位置し、かつそれぞれの先端を互いに間隔を隔てて対向させ、
前記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、
前記１対の同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加して、各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であって中心電極先端の中点以外の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プラズマ封込み磁場を形成する、ことを特徴とするプラズマ光発生方法が提供される。

上記本発明の装置及び方法によれば、プラズマ制御装置により、各同軸状電極の対向する中間位置であって中心電極先端の中点以外の位置に単一のプラズマを形成するので、同一の同軸状電極の中心電極からガイド電極までのプラズマを介しての電流路抵抗と、一方の中心電極から他方の中心電極までのプラズマを介しての電流路抵抗との差が大きくなる。
従って、２つプラズマ源から進展する面状放電（電流シート）を、プラズマ源間の中央部で衝突させ、かつ電流路の繋ぎ変えにより、プラズマの封じ込めを行うことができ、かつ電流路の繋ぎ変えを安定して行うことができる。

本発明によるプラズマ光源の第１実施形態図である。 図１のプラズマ制御装置の実施形態図である。 図１のプラズマ光源の作動説明図である。 特許文献１と図１の装置における電流路の繋ぎ変え動作の説明図である。 本発明によるプラズマ光源の第２実施形態図である。 図５の装置における電流路の繋ぎ変え動作の説明図である。 放電タイミングとＥＵＶ信号との関係を示す図である。 正負極の遅延時間とＥＵＶ出力との関係を示す図である。 放電タイミングとＥＵＶ信号との関係を示す別の図である。

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は、１対の同軸状電極１０及び放電環境保持装置２０を備える。

１対の同軸状電極１０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１０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１０の各中心電極１２は、同一の軸線Ｚ−Ｚ上に位置し、かつそれぞれの先端が互いに間隔を隔てて対向している。

放電環境保持装置２０は、同軸状電極１０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１０を保持する。プラズマ発生に適した温度は、例えば０〜３００℃であり、プラズマ発生に適した圧力は、例えば１〜１０×１０^−６ｔｏｒｒの真空度である。
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。

図１において、本発明のプラズマ光源は、さらにプラズマ制御装置３０を備える。
プラズマ制御装置３０は、１対の同軸状電極１０に極性を反転させた放電電圧を印加して、各同軸状電極１０にそれぞれ面状放電２を発生させ、面状放電２により各同軸状電極１０の対向する中間位置であって中心電極先端の中点以外の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を封じ込める磁場を形成する機能を有する。
「中間位置であって中心電極先端の中点以外の位置」とは、例えば一方の中心電極１２の近傍である。なお、この位置は、任意に調整できることが好ましい。

図１において、プラズマ制御装置３０は、連結導電体３２、正電圧源３４、負電圧源３６及びタイミング制御装置４０を有する。

連結導電体３２は、１対の同軸状電極１０のガイド電極１４を電気的に直接結合する。
連結導電体３２は、この例では電気抵抗の小さい導体、例えば、金又は銅等の導電体からなる金属線、棒、プレート等であり、１対のガイド電極１４の対向する先端部に両端部がロウ付け等で結合されている。連結導電体３２は、１本に限定されず、複数でもよい。
連結導電体３２の電気抵抗は、小さいほど好ましく、１対の同軸状電極１０の電位が静的には同電位であり、過渡的にも印加電圧の１０％未満であるのが好ましい。
また、連結導電体３２の構成はこの例に限定されず、例えば、１対のガイド電極１４の先端部を電気的に直接結合してもよい。また１対のガイド電極１４を単一のガイド電極１４に置き換え、その一部に必要な開口（例えばガスや光の開口）を設けてもよい。

正電圧源３４は、一方（図で左側）の同軸状電極１０の中心電極１２にガイド電極１４より高い正の放電電圧を印加する。
負電圧源３６は、他方（図で右側）の同軸状電極１０の中心電極１２にガイド電極１４より低い負の放電電圧を印加する。

タイミング制御装置４０は、正電圧源３４と負電圧源３６の印加タイミングを制御する。

図２は、図１のプラズマ制御装置３０の実施形態図である。
この図において、正電圧源３４と負電圧源３６は、それぞれ高電圧蓄電装置３７とトリガスイッチ３８とを有する。

高電圧蓄電装置３７は、それぞれ高電圧電源３７ａと放電用コンデンサ３７ｂを有し、放電用コンデンサ３７ｂに所定の高電圧を充電する。所定の高電圧（充電電圧）は、好ましくは１０〜１５ｋＶの正電圧又は負電圧である。
またこの例では、電流計Ａと抵抗Ｒ１を有し、電流計Ａを用いて充電電圧を確認するようになっている。

トリガスイッチ３８は、高電圧パルス発生器３８ａ、昇圧トランス３８ｂ及びギャップスイッチ３８ｃからなり、高電圧パルス発生器３８ａから高電圧パルスを出力し、この高電圧パルスを昇圧トランス３８ｂで昇圧し、ギャップスイッチ３８ｃを作動させるようになっている。また、この例では、抵抗Ｒ２、Ｒ３を有し、ギャップスイッチ３８ｃを保護している。

タイミング制御装置４０は、高電圧パルス発生器３８ａにそれぞれパルス信号を出力し、このパルス信号により高電圧パルス発生器３８ａを作動させて、ギャップスイッチ３８ｃを作動させる。
このギャップスイッチ３８ｃの作動により、ギャップスイッチ３８ｃが短絡し、放電用コンデンサ３７ｂに充電された高電圧がそれぞれの同軸状電極１２に印加される。

図２において、１対のガイド電極１４は、それぞれ接地（アース）されている。
また、正電圧源３４の放電用コンデンサ３７ｂの一端が接地（アース）され、他端はガイド電極１４より高い正（＋）の高電圧に印加される。
また、負電圧源３６の放電用コンデンサ３７ｂの一端が接地（アース）され、他端はガイド電極１４より低い負（−）の高電圧に印加される。
正電圧源３４と負電圧源３６の高電圧は、好ましくは１０〜１５ｋＶの正電圧又は負電圧である。

さらに、タイミング制御装置４０は、それぞれの高電圧パルス発生器３８ａに出力するパルス信号の時間差を設定するタイマー４１を備え、一方の同軸状電極に放電電圧を印加し、所定の設定時間後に、他方の同軸状電極に放電電圧を印加するように、前記設定時間を設定するようになっている。
タイマー４１による設定時間は、好ましくは２００〜１０００ｎｓである。

図２において、トリガスイッチ３８と中心電極１２の間には、図示しない残留抵抗Ｒと浮遊インダクタンスＬが存在する。上述した電圧印加時の電流波形は、上述した印加電圧Ｖ、浮遊インダクタンスＬ、放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ、及び抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲによって決定される。
本発明において、電圧印加時の電流波形は、周期Ｔのサイン波であり、その４分の１周期（Ｔ／４）は、０．５〜３μｓであることが好ましく、１〜２μｓであることが特に好ましい。

さらに、放電電流の電極出口到達時間が放電電流ピークと一致するように、正電圧源３４と負電圧源３６の放電特性（Ｌ、Ｃ）と同軸状電極１０の構造パラメータ（プラズマ源間隔、同軸電極長）を調整しておくのがよい。

図３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１０を対向配置し、放電環境保持装置２０により同軸状電極１０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。
さらに、本発明では、プラズマ制御装置３０により、１対の同軸状電極１０に極性を反転させた放電電圧を印加して、各同軸状電極１０にそれぞれ面状放電２を発生させ、面状放電２により各同軸状電極１０の対向する中間位置であって中心電極先端の中点以外の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を形成する。

図３（Ａ）に示すように、プラズマ制御装置３０による放電電圧の印加により、１対の同軸状電極１０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、本発明において「電流シート」と呼ぶ。
なおこの際、左側の同軸状電極１０の中心電極１２はガイド電極１４より高い正電圧（＋）に印加され、右側の同軸状電極１０の中心電極１２はガイド電極１４より低い負電圧（−）に印加されている。
なお、両方のガイド電極１４は、連結導電体３２により電気的に直接結合され、かつそれぞれ接地させて０Ｖに保持されている。

図３（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３（Ｃ）に示すように、面状放電２が１対の同軸状電極１０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１０の対向する中間位置であって中心電極先端の中点以外の位置に単一のプラズマ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、対向する１対のガイド電極１４は連結導電体３２により電気的に直接結合され、かつそれぞれ接地させているので、正電圧（＋）と負電圧（−）の中間電位（例えば０Ｖ）であるので、図３（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４は、特許文献１と図１の装置における電流路の繋ぎ変え動作の説明図である。
この図において、（Ａ）（Ｂ）は特許文献１における電流路の繋ぎ変えの前と後をそれぞれ示し、（Ｃ）（Ｄ）は本発明における電流路の繋ぎ変えの前と後をそれぞれ示している。

特許文献１における電流路の繋ぎ変えでは、図４（Ａ）に示すように、各同軸状電極の対向する中間位置であって中心電極先端の中点位置１に単一のプラズマ３が形成される。
従って、図４（Ａ）における同一の同軸状電極１０の中心電極１２からガイド電極１４までのプラズマ３を介しての電流路抵抗と、図４（Ｂ）における一方の中心電極１２から他方の中心電極１２までのプラズマを介しての電流路抵抗との差が小さい。

また、特許文献１では本発明における連結導電体３２がなく、両方のガイド電極１４は、対応する中心電極１２と反対の電圧にそれぞれ印加されているので、図４（Ａ）における同一の同軸状電極１０の中心電極１２とガイド電極１４との電圧差と、図４（Ｂ）における一方の中心電極１２と他方の中心電極１２との電圧差も実質的に同じである。
従って、特許文献１における電流路の繋ぎ変えでは、電流路抵抗と電圧差が実質的に同等の２つの電流路を繋ぎ変えるので、電流路の繋ぎ変えを安定して行うことが困難であった。

これに対し、本発明では、プラズマ制御装置３０により、各同軸状電極１０の対向する中間位置であって中心電極先端の中点１以外の位置に単一のプラズマ３を形成するので、同一の同軸状電極１０の中心電極１２からガイド電極１４までのプラズマ３を介しての電流路抵抗と、一方の中心電極１２から他方の中心電極１２までのプラズマ３を介しての電流路抵抗との差が大きくなる。

また、本発明では連結導電体３２により両方のガイド電極１４を電気的に直接結合し、連結導電体３２は接地されているので、図４（Ｃ）における同一の同軸状電極１０の中心電極１２とガイド電極１４との電圧差に対し、図４（Ｂ）における一方の中心電極１２と他方の中心電極１２との電圧差は実質的に２倍となる。
従って、本発明における電流路の繋ぎ変えでは、電流路抵抗が大きく電圧差が小さい電流路から、電流路抵抗が小さく電圧差が大きい電流路に繋ぎ変えるので、電流路の繋ぎ変えを安定して行うことができる。

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。
この例において、１対の同軸状電極１０の中心電極１２及びガイド電極１４の軸方向長さが相違する。
この長さの相違量は、中心電極１２及びガイド電極１４の長い側の面状放電２がその出口近傍に達した時点で、短い側の面状放電２が長い側の出口近傍に達するように設定する。
言い換えれば、面状放電２が発生する絶縁体１６の表面間の中点が、各同軸状電極１０の対向する中間位置であって中心電極先端の中点１以外の位置になるように設定する。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。

図６は、図５の装置における電流路の繋ぎ変え動作の説明図である。
この図において、（Ａ）（Ｂ）は本発明における電流路の繋ぎ変えの前と後をそれぞれ示している。

本発明では、プラズマ制御装置３０により、各同軸状電極１０の対向する中間位置であって中心電極先端の中点１以外の位置に単一のプラズマ３を形成し、かつ中心電極１２の長さが相違するので、同一の同軸状電極１０の中心電極１２からガイド電極１４までのプラズマ３を介しての電流路抵抗と、一方の中心電極１２から他方の中心電極１２までのプラズマ３を介しての電流路抵抗との差がより大きくなる。

また、本発明では連結導電体３２により両方のガイド電極１４を電気的に直接結合し、連結導電体３２は接地されているので、図４（Ｃ）における同一の同軸状電極１０の中心電極１２とガイド電極１４との電圧差に対し、図４（Ｂ）における一方の中心電極１２と他方の中心電極１２との電圧差は実質的に２倍となる。
従って、本発明における電流路の繋ぎ変えでは、電流路抵抗が大きく電圧差が小さい電流路から、電流路抵抗が小さく電圧差が大きい電流路に繋ぎ変えるので、電流路の繋ぎ変えを安定して行うことができる。

以下、上述した図１、図２の第１実施形態の装置を用いて実施した試験結果を説明する。

図７は、放電タイミングとＥＵＶ信号との関係を示す図である。この図において、（Ａ）は正極電流と負極電流の放電タイミングがほぼ一致する場合、（Ｂ）はその放電タイミングが相違する場合である。また、各図において、横軸は時間（μｓ）、右側縦軸は正負極の電流（Ａ）、左側縦軸はＥＵＶ信号（Ｖ）である。

図７（Ａ）では、正極電流と負極電流の放電タイミングがほぼ一致しており、その結果、正極電流（細線）と負極電流（破線）の位相もほぼ一致している。この場合、ＥＵＶ信号（太線）は負極電流（破線）の最初のピーク位置と負極電流の次のピーク位置より遅れた位置の２箇所で発生しており、その最大値は１〜３Ｖである。
また、図７（Ｂ）では、正極電流と負極電流の放電タイミングが０．５〜１．０μｓずれており、その結果、正極電流（細線）と負極電流（破線）の位相もずれている。この場合、ＥＵＶ信号（太線）は負極電流（破線）の最初のピーク位置と負極電流の次のピーク位置より遅れた位置の２箇所で発生しており、その最大値は６０〜７０Ｖである。

すなわち、図７（Ａ）（Ｂ）の比較から、正極電流と負極電流の放電タイミングが一致する場合より、０．５〜１．０μｓずれている方が、２０〜２５倍以上の強いＥＵＶ信号が得られることがわかる。

図８は、正負極の遅延時間とＥＵＶ出力との関係を示す図である。この図において、（Ａ）は正負極の電流周期の４分の１（Ｔ／４）が約０．５μｓの場合、（Ｂ）はＴ／４が約１．０μｓの場合である。また、各図において、横軸は正負極の遅延時間（ｎｓ）、縦軸はＥＵＶ出力（ｍＪ）である。

図８（Ａ）では、正負極遅延時間が２５０〜５５０ｎｓの範囲で４〜３３ｍＪのＥＵＶ出力が得られた。
また、図８（Ｂ）では、正負極遅延時間が２００〜８００ｎｓの範囲で１〜６９ｍＪのＥＵＶ出力が得られた。

図８（Ａ）（Ｂ）の比較から、正負極電流周期Ｔの４分の１（Ｔ／４）は、約０．５μｓよりも約１．０μｓの場合の方が高いＥＵＶ出力が得られることがわかる。従って、正負極の電流周期の４分の１（Ｔ／４）は、０．５〜３μｓであることが好ましく、１〜２μｓであることが特に好ましい。
また、正負極遅延時間は、好ましくは、２００〜１０００ｎｓの範囲であり、さらに好ましくは、３００〜７００ｎｓであるといえる。

図９は、放電タイミングとＥＵＶ信号との関係を示す別の図である。この図において、横軸は時間（μｓ）、右側縦軸は負極の電流（Ａ）、左側縦軸はＥＵＶ信号（Ｖ）である。
この例では、負極電流のピーク位置と、ＥＵＶ信号の発生位置とが一致するように、放電回路を設定した。
すなわち、中心電極１２とガイド電極１４の間に発生した放電電流が同軸状電極１０の先端に達するまでの時間をτ１とし、放電電圧をそれぞれの同軸状電極１０に印加してから放電電流がピークに達するまでの時間をτ２とした場合、τ１＝τ２になるように、正電圧源３４及び負電圧源３６の上述した印加電圧Ｖ、浮遊インダクタンスＬ、放電用コンデンサ３７ｂの静電容量Ｃ、及び抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲを設定することが好ましい。

この例のように、電流シートの衝突＆電極先端到達時間τ１と、放電電流がピークに達するまでの時間τ２とを一致させる事により、電流繋ぎ変えと同時に強いプラズマ集束力とプラズマ加熱が生じ、ＥＵＶ光を効率よく発生させることができる。

上述した本発明の装置及び方法によれば、プラズマ制御装置３０により、各同軸状電極１０の対向する中間位置であって中心電極先端の中点以外の位置に単一のプラズマ３を形成するので、同一の同軸状電極１０の中心電極１２からガイド電極１４までのプラズマ３を介しての電流路抵抗と、一方の中心電極１２から他方の中心電極１２までのプラズマ３を介しての電流路抵抗との差が大きくなる。
従って、２つプラズマ源から進展する電流シートを、プラズマ源間の中央部で衝突させ、かつ電流路の繋ぎ変えにより、プラズマ３の封じ込めを行うことができ、かつ電流路の繋ぎ変えを安定して行うことができる。

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（磁気ビン）、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 中心電極、１２ａ 凹穴、
１４ ガイド電極、１６ 絶縁体、
２０ 放電環境保持装置、３０ プラズマ制御装置、
３２ 連結導電体、３４ 正電圧源、３６ 負電圧源、
３７ 高電圧蓄電装置、３７ａ 高電圧電源、
３７ｂ 放電用コンデンサ、３８ トリガスイッチ、
３８ａ 高電圧パルス発生器、３８ｂ 昇圧トランス、
３８ｃ ギャップスイッチ、
４０ タイミング制御装置、４１ タイマー

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、を備え、
   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、該中心電極を一定の間隔を隔てて囲む管状のガイド電極と、中心電極とガイド電極の間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体とからなり、
   前記各中心電極は、同一の軸線上に位置し、かつそれぞれの先端が互いに間隔を隔てて対向しており、
   さらに、前記１対の同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加して、各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であって中心電極先端の中点以外の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プラズマ封込み磁場を形成するプラズマ制御装置を備え、
   前記プラズマ制御装置は、
   前記１対の同軸状電極のガイド電極を電気的に直接結合する連結導電体と、
   一方の同軸状電極の中心電極に前記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前記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の印加タイミングを制御するタイミング制御装置と、を有する、ことを特徴とするプラズマ光源。
2. 前記タイミング制御装置は、一方の同軸状電極に放電電圧を印加し、所定の設定時間後に、他方の同軸状電極に放電電圧を印加するように、設定時間を設定するタイマーを備える、ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ光源。
3. 前記１対の同軸状電極の中心電極及びガイド電極の軸方向長さが相違する、ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ光源。
4. 前記正電圧源及び負電圧源は、前記放電電圧をそれぞれの同軸状電極に印加し、中心電極とガイド電極の間に発生した放電電流が同軸状電極の先端に達した時点で、放電電流が最大となるように設定された放電回路を有する、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、を備え、
   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、該中心電極を一定の間隔を隔てて囲む管状のガイド電極と、中心電極とガイド電極の間に位置しその間を絶縁するリング状の絶縁体とからなり、
   さらに、プラズマ制御装置を備え、該プラズマ制御装置は、
   前記１対の同軸状電極のガイド電極を電気的に直接結合する連結導電体と、
   一方の同軸状電極の中心電極に前記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前記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の印加タイミングを制御するタイミング制御装置と、を有し、
   前記各中心電極を、同一の軸線上に位置し、かつそれぞれの先端を互いに間隔を隔てて対向させ、
   前記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、
   前記１対の同軸状電極に極性を反転させた放電電圧を印加して、各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であって中心電極先端の中点以外の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プラズマ封込み磁場を形成する、ことを特徴とするプラズマ光発生方法。