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JP5953735B2 - Plasma light source - Google Patents
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Description

本発明は、EUV放射のためのプラズマ光源に関する。   The present invention relates to a plasma light source for EUV radiation.

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。   Lithography using an extreme ultraviolet light source is expected for fine processing of next-generation semiconductors. Lithography is a technique for forming an electronic circuit by exposing a resist material to light and a beam by reducing and projecting them onto a silicon substrate through a mask on which a circuit pattern is drawn. The minimum processing dimension of a circuit formed by photolithography basically depends on the wavelength of the light source. Therefore, it is essential to shorten the wavelength of the light source for next-generation semiconductor development, and research for this light source development is underway.

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。   The most promising next generation lithography light source is an extreme ultraviolet light source (EUV: Extreme Ultra Violet), which means light in the wavelength region of approximately 1 to 100 nm. The light in this region has a high absorptance with respect to all substances, and a transmissive optical system such as a lens cannot be used. Therefore, a reflective optical system is used. In addition, the optical system in the extreme ultraviolet region is very difficult to develop, and exhibits a reflection characteristic only at a limited wavelength.

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。なお、プラズマ光源については、特許文献1に記載されている。   Currently, a Mo / Si multilayer reflector having a sensitivity of 13.5 nm has been developed, and if a lithography technique combining light of this wavelength and the reflector is developed, it is expected that a processing dimension of 30 nm or less can be realized. ing. Development of a lithography light source with a wavelength of 13.5 nm is urgently required to realize further microfabrication technology, and radiation from a high energy density plasma has attracted attention. The plasma light source is described in Patent Document 1.

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)方式に大別できる。LPP方式のEUV光源については、特許文献2に記載されている。   Light source plasma generation can be broadly classified into laser irradiation (LPP: Laser Produced Plasma) and gas discharge (DPP: Discharge Produced Plasma) driven by pulse power technology. An LPP type EUV light source is described in Patent Document 2.

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。   An EUV lithography light source is required to have a high average output, a small light source size, a small amount of scattered particles (debris), and the like. At present, the EUV emission amount is extremely low with respect to the required output, and increasing the output is one of the major issues. On the other hand, if the input energy is increased for increasing the output, the damage caused by the thermal load will be caused by the plasma generator and The lifetime of the optical system is reduced. Therefore, high energy conversion efficiency is indispensable to satisfy both high EUV output and low heat load.

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。   In the initial stage of plasma formation, in addition to consuming a lot of energy for heating and ionization, high-temperature and high-density plasma that emits EUV generally expands rapidly, so the radiation duration τ is extremely short. . Therefore, in order to improve the conversion efficiency, it is important to maintain the plasma in a high temperature and high density state suitable for EUV radiation for a long time (on the order of μsec).

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。   Room-temperature solid media such as Sn and Li have high spectral conversion efficiency, but the plasma generation is accompanied by phase changes such as melting and evaporation, so the effect of contamination inside the device due to debris (derived from discharge) such as neutral particles Becomes larger. Therefore, the target supply and recovery system must be strengthened as well.

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。   The radiation time of the current general EUV plasma light source is about 100 nsec, and the output is extremely insufficient. In order to achieve both high conversion efficiency and high average output for industrial applications, it is necessary to achieve an EUV radiation time of several μsec per shot. In other words, in order to develop a plasma light source having high conversion efficiency, it is necessary to achieve stable EUV radiation by constraining plasma in a temperature density state suitable for each target for several μsec (at least 1 μsec or more).

さらに、従来のキャピラリー放電では、プラズマがキャピラリー内に閉じ込められてしまうため、有効な放射立体角が小さいという欠点もあった。   Furthermore, the conventional capillary discharge has a drawback that the effective radiation solid angle is small because the plasma is confined in the capillary.

そこで、本願の発明者らは、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、構成機器の熱負荷によるダメージが小さく、発生したプラズマ光の有効な放射立体角を大きくでき、プラズマ媒体を連続して供給することができることを目的として、「プラズマ光源とプラズマ光発生方法」(特許文献3)を創案した。   Therefore, the inventors of the present application can stably generate plasma light for EUV radiation for a long time (on the order of μsec), and the damage caused by the thermal load of the component equipment is small, and the generated plasma light is effective. The “plasma light source and plasma light generation method” (Patent Document 3) was invented for the purpose of increasing the solid solid angle and supplying the plasma medium continuously.

図1は、上記プラズマ光源の実施形態図であり、対称面51に対して対向配置された1対の同軸状電極50を備え、1対の同軸状電極50にそれぞれ面状の放電電流(面状放電)を発生させ、この面状放電により各同軸状電極50の対向する中間位置に単一のプラズマを形成し、次いで面状放電を1対の同軸状電極間の管状放電に繋ぎ換えてプラズマを封じ込める磁場(磁気ビン)を形成することにより、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ようになっている。   FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the plasma light source, which includes a pair of coaxial electrodes 50 arranged to face a symmetry plane 51, and a pair of coaxial electrodes 50 each having a planar discharge current (surface). And a single plasma is formed at the opposite intermediate position of each coaxial electrode 50, and then the planar discharge is switched to a tubular discharge between a pair of coaxial electrodes. By forming a magnetic field (magnetic bin) that contains the plasma, plasma light for EUV radiation is stably generated for a long time (on the order of μsec).

特開2004−226244号公報、「極端紫外光源及び半導体露光装置」Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-226244, “Extreme Ultraviolet Light Source and Semiconductor Exposure Apparatus” 特開2011−54376号公報、「LPP方式のEUV光源とその発生方法」Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-54376, “LPP EUV light source and generation method thereof” 特開2010−147231号公報、「プラズマ光源とプラズマ光発生方法」JP 2010-147231 A, “Plasma light source and plasma light generation method”

ところで、上記プラズマ光源においては、同軸状電極における電位の制御が困難であり、したがって各同軸状電極50間の面状放電の管状放電への繋ぎ換えの制御も困難であった。   By the way, in the plasma light source, it is difficult to control the potential at the coaxial electrode, and therefore, it is also difficult to control switching of the planar discharge between the coaxial electrodes 50 to the tubular discharge.

本発明は、上述した問題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、1対の同軸状電極において面状放電を発生させ、この面状放電を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プラズマを封じ込める磁場(磁気ビン)を形成するプラズマ光源において、面状放電から管状放電への繋ぎ換えを容易にするようなプラズマ光源を提供することを目的とする。   The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, an object of the present invention is to generate a sheet discharge at a pair of coaxial electrodes, form a single plasma at the opposite intermediate position of each coaxial electrode, and then generate a sheet discharge. Provided is a plasma light source that forms a magnetic field (magnetic bin) for confining plasma by switching to a tubular discharge between a pair of coaxial electrodes, and provides a plasma light source that facilitates switching from a planar discharge to a tubular discharge. For the purpose.

本発明によれば、対向配置された第1及び第2の同軸状電極と、前記第1及び第2の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、前記第1及び第2の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、前記第1及び第2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、
前記第2の同軸状電極は、前記第1の同軸状電極に対して電気的浮動状態である、ことを特徴とするプラズマ光源が提供される。
According to the present invention, the first and second coaxial electrodes arranged opposite to each other, and the discharge environment holding for holding the plasma medium in the first and second coaxial electrodes at a temperature and pressure suitable for plasma generation. And a voltage applying device for applying a discharge voltage having a reversed polarity to the first and second coaxial electrodes, and forming a tubular discharge between the first and second coaxial electrodes. A plasma light source that contains plasma in the axial direction,
The plasma light source is provided, wherein the second coaxial electrode is in an electrically floating state with respect to the first coaxial electrode.

前記第2の同軸状電極は、前記第1の同軸状電極に対して電気的に絶縁されている、ことが好ましい。   It is preferable that the second coaxial electrode is electrically insulated from the first coaxial electrode.

前記放電環境保持装置は、第1及び第2の同軸状電極を保持するチャンバーを含み、前記第2の同軸状電極と前記チャンバーの間に絶縁部材が設けられている、ことが好ましい。   The discharge environment holding device preferably includes a chamber that holds the first and second coaxial electrodes, and an insulating member is provided between the second coaxial electrode and the chamber.

前記第1及び第2の同軸状電極は、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、
前記第1及び第2の同軸状電極の各中心電極は、前記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する、ことが好ましい。
The first and second coaxial electrodes include a rod-shaped center electrode extending on a single axis, a tubular guide electrode surrounding the center electrode at a predetermined interval, and a gap between the center electrode and the guide electrode. It consists of a ring-shaped insulator that is located and insulates between them,
It is preferable that the center electrodes of the first and second coaxial electrodes are located on the same axis and are symmetrically spaced apart from each other.

前記電圧印加装置は、前記第1及び第2の同軸状電極の一方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、前記第1及び第2の同軸状電極の他方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、ことが好ましい。   The voltage application device includes: a positive voltage source that applies a positive discharge voltage higher than the guide electrode to one central electrode of the first and second coaxial electrodes; and the first and second coaxial electrodes It is preferable to have a negative voltage source that applies a negative discharge voltage lower than that of the guide electrode to the other center electrode, and a trigger switch that simultaneously applies the positive voltage source and the negative voltage source to the respective coaxial electrodes.

前記放電環境保持装置は、放電の発生を促進する放電発生アシストガスを供給するガス供給手段を含む、ことが好ましい。   It is preferable that the discharge environment holding device includes a gas supply means for supplying a discharge generation assist gas that promotes the generation of discharge.

上記本発明の装置によれば、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。   According to the apparatus of the present invention, a pair of coaxial electrodes arranged opposite to each other are provided, and a planar discharge current (planar discharge) is generated in each of the pair of coaxial electrodes. A single plasma is formed at the opposite intermediate position of the coaxial electrode, and then the planar discharge is switched to a tubular discharge between a pair of coaxial electrodes to form a magnetic field (magnetic bin) that contains the plasma. , Plasma light for EUV radiation can be stably generated for a long time (on the order of μsec).

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対の同軸状電極の対向する中間位置に単一のプラズマが形成され、かつエネルギー変換効率を大幅に改善できるので、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。   In addition, compared with conventional capillary discharge or vacuum discharge metal plasma, a single plasma is formed at the opposite intermediate position of a pair of coaxial electrodes, and the energy conversion efficiency can be greatly improved. The thermal load on each electrode is reduced, and the damage caused by the thermal load on the component equipment can be greatly reduced.

また、1対の同軸状電極の対向する中間位置にプラズマ光の発光源であるプラズマが形成されるので、発生したプラズマ光の有効な放射立体角を大きくできる。   Further, since plasma that is a light emission source of plasma light is formed at an intermediate position between the pair of coaxial electrodes, an effective solid angle of radiation of the generated plasma light can be increased.

さらに、面状放電から管状放電への電流経路の繋ぎ替えを容易にすることにより、管状放電を確実に形成することができる。   Furthermore, the tubular discharge can be reliably formed by facilitating the switching of the current path from the planar discharge to the tubular discharge.

さらにまた、ガス供給部によって放電アシストガスを供給することにより、面状放電から管状放電への電流経路の繋ぎ替えを確実に行うことができる。   Furthermore, by supplying the discharge assist gas by the gas supply unit, the current path from the planar discharge to the tubular discharge can be reliably switched.

従来のプラズマ光源の実施形態図である。It is an embodiment figure of the conventional plasma light source. 本発明によるプラズマ光源の実施形態図である。1 is an embodiment diagram of a plasma light source according to the present invention. FIG. 本発明によ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 by this invention. 変形例を示す図である。It is a figure which shows a modification. 第1比較例を示す図である。It is a figure which shows a 1st comparative example. 第1比較例における電位分布を示す図である。It is a figure which shows the electric potential distribution in a 1st comparative example. 第2比較例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd comparative example. 第2比較例における電位分布を示す図である。It is a figure which shows the electric potential distribution in a 2nd comparative example. 第3比較例を示す図である。It is a figure which shows a 3rd comparative example.

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。   Hereinafter, preferred embodiments 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.

図2は、本発明によるプラズマ光源の実施形態図である。   FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a plasma light source according to the present invention.

この図において、本発明のプラズマ光源は、第1及び第2の同軸状電極10、10´、チャンバー20、及び電圧印加装置30を備える。   In this figure, the plasma light source of the present invention includes first and second coaxial electrodes 10, 10 ′, a chamber 20, and a voltage application device 30.

第1及び第2の同軸状電極10、10´は、対称面1を中心として対向するように、チャンバー20に配置されている。   The first and second coaxial electrodes 10, 10 ′ are arranged in the chamber 20 so as to face each other about the symmetry plane 1.

この例では、第1の同軸状電極10は、チャンバー20に直接に取り付けられ、チャンバー20と電気的に接続している。これに対して、第2の同軸状電極10´は、リング状の絶縁体18を介してチャンバー20に取り付けられ、チャンバー20とは電気的に絶縁されている。   In this example, the first coaxial electrode 10 is directly attached to the chamber 20 and is electrically connected to the chamber 20. On the other hand, the second coaxial electrode 10 ′ is attached to the chamber 20 via the ring-shaped insulator 18 and is electrically insulated from the chamber 20.

第1の同軸状電極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。同様に、第2の同軸状電極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。   The first coaxial electrode 10 includes a rod-shaped center electrode 12, a tubular guide electrode 14, and a ring-shaped insulator 16. Similarly, the second coaxial electrode 10 ′ includes a rod-shaped center electrode 12 ′, a tubular guide electrode 14 ′, and a ring-shaped insulator 16 ′.

棒状の中心電極12、12´は、単一の軸線Z−Z上に延びる導電性の電極である。   The rod-shaped center electrodes 12 and 12 'are conductive electrodes extending on a single axis ZZ.

この例において、中心電極12、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。   In this example, the end faces of the center electrodes 12, 12 'facing the symmetry plane 1 are arcuate. This configuration is not essential, and a concave hole may be provided on the end surface to stabilize the planar discharge 2 and the tubular discharge 4 described later, or a flat surface.

管状のガイド電極14、14´は、中心電極12、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、Liのガスであることが好ましいが、Xe,Snのガスであってもよい。また、ガイド電極14、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。   Tubular guide electrodes 14 and 14 'surround the center electrodes 12 and 12' at a predetermined interval and hold a plasma medium therebetween. The plasma medium is preferably a Li gas, but may be a Xe or Sn gas. Further, the end surfaces of the guide electrodes 14, 14 'facing the symmetry plane 1 may be arcuate or flat.

リング状の絶縁体16、16´は、中心電極12、12´とガイド電極14、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、12´とガイド電極14、14´の間を電気的に絶縁する。   The ring-shaped insulators 16 and 16 ′ are hollow cylindrical electrical insulators positioned between the center electrodes 12 and 12 ′ and the guide electrodes 14 and 14 ′, and the center electrodes 12 and 12 ′ and the guide electrode 14. , 14 'are electrically insulated.

絶縁体16、16´において、中心電極12、12´とガイド電極14、14´の間の表面には、中心電極12、12´とガイド電極14、14´との間の面状放電2によってLiがガスを生成するようにLiまたはLi化合物の薄膜17が形成されている。   In the insulators 16 and 16 ′, the surface between the center electrodes 12 and 12 ′ and the guide electrodes 14 and 14 ′ is caused by the surface discharge 2 between the center electrodes 12 and 12 ′ and the guide electrodes 14 and 14 ′. A thin film 17 of Li or Li compound is formed so that Li generates gas.

なお、絶縁体16、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。   The shape of the insulators 16 and 16 'is not limited to this example, and may be other shapes as long as the center electrode 12 and the guide electrode 14 are electrically insulated.

リング状の絶縁体18は、第2の同軸状電極10´のガイド電極14´とチャンバー20間に位置する中空円筒形状の電気的絶縁体であり、ガイド電極14´とチャンバー20の間を電気的に絶縁する。   The ring-shaped insulator 18 is a hollow cylindrical electrical insulator positioned between the guide electrode 14 ′ of the second coaxial electrode 10 ′ and the chamber 20. Insulate.

なお、絶縁体18の形状はこの例に限定されず、第2の同軸状電極10´のガイド電極14´とチャンバー20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。   The shape of the insulator 18 is not limited to this example, and may be other shapes as long as the guide electrode 14 ′ of the second coaxial electrode 10 ′ and the chamber 20 are electrically insulated. .

上述した第1及び第2の同軸状電極10、10´は、各中心電極12、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。   In the first and second coaxial electrodes 10 and 10 'described above, the center electrodes 12 and 12' are positioned on the same axis ZZ and are symmetrically spaced from each other at a constant interval.

チャンバー20は、放電環境保持装置を構成し、第1及び第2の同軸状電極10、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第1及び第2の同軸状電極10、10´を保持する。チャンバー20は、排気管22によって真空ポンプに接続され、所定の圧力に維持されている。   The chamber 20 constitutes a discharge environment holding device, supplies a plasma medium into the first and second coaxial electrodes 10, 10 ', and the first and second coaxials at a temperature and pressure suitable for plasma generation. The shaped electrodes 10 and 10 'are held. The chamber 20 is connected to a vacuum pump by an exhaust pipe 22 and is maintained at a predetermined pressure.

チャンバー20は、金属からなることが好ましく、接地されることが好ましい。また、チャンバー20には、プラズマ光8(EUV)を取り出すために、所定の開口窓を設けることが好ましい。   The chamber 20 is preferably made of metal and is preferably grounded. The chamber 20 is preferably provided with a predetermined opening window for extracting plasma light 8 (EUV).

チャンバー20及び第1の同軸状電極10に対して、第2の同軸状電極10´は、放電が形成されていない状態では、絶縁体18によって隔てられ、電気的に接続されていないので、電気的浮動状態にある。後述するように、放電が形成されることにより、第2の同軸状電極10´の電位は、第1の同軸状電極10及びチャンバー20に対して一定のものとなる。   In contrast to the chamber 20 and the first coaxial electrode 10, the second coaxial electrode 10 ′ is separated by an insulator 18 and is not electrically connected in a state where no discharge is formed. In a floating state. As will be described later, when the discharge is formed, the potential of the second coaxial electrode 10 ′ becomes constant with respect to the first coaxial electrode 10 and the chamber 20.

電圧印加装置30は、第1及び第2の同軸状電極10、10´に極性を反転させた放電電圧を印加する。   The voltage application device 30 applies a discharge voltage with the polarity reversed to the first and second coaxial electrodes 10, 10 ′.

電圧印加装置30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。   The voltage application device 30 includes a positive voltage source 32, a negative voltage source 34, and a trigger switch 36.

この例では、正電圧源32及び負電圧源34は、それぞれ高電圧充電器(HV Charging Device)とコンデンサからなる。トリガスイッチ36は、遅延パルス生成器(Delay Pulse Generator)、高圧パルス発生器(HV Pulser)及びギャップスイッチからなる。なお、この例では、遅延パルス生成器は、遅延のないトリガパルスを発生している。   In this example, the positive voltage source 32 and the negative voltage source 34 are each composed of a high voltage charger (HV Charging Device) and a capacitor. The trigger switch 36 includes a delay pulse generator (Delay Pulse Generator), a high voltage pulse generator (HV Pulser), and a gap switch. In this example, the delay pulse generator generates a trigger pulse without delay.

正電圧源32は、第1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。   The positive voltage source 32 applies a positive discharge voltage higher than that of the guide electrode 14 to the center electrode 12 of the first coaxial electrode 10.

負電圧源34は、第2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。   The negative voltage source 34 applies a negative discharge voltage lower than that of the guide electrode 14 ′ to the center electrode 12 ′ of the second coaxial electrode 10 ′.

なお、本実施形態では、便宜上、正電圧源32が第1の同軸状電極10に電圧を印加し、負電圧源34が第2の同軸状電極10´に電圧を印加するものとしたが、本発明はこれに限定されない。正電圧源32が第2の同軸状電極10´に電圧を印加し、負電圧源34が第1の同軸状電極10に電圧を印加してもよい。   In the present embodiment, for convenience, the positive voltage source 32 applies a voltage to the first coaxial electrode 10 and the negative voltage source 34 applies a voltage to the second coaxial electrode 10 ′. The present invention is not limited to this. The positive voltage source 32 may apply a voltage to the second coaxial electrode 10 ′, and the negative voltage source 34 may apply a voltage to the first coaxial electrode 10.

正電圧源32及び負電圧源34には、中心電極12、12´に供給される電流をオシロスコープ(Oscilloscope)で観察するため、誘導結合された線路が設けられている。   The positive voltage source 32 and the negative voltage source 34 are provided with inductively coupled lines in order to observe the current supplied to the center electrodes 12 and 12 ′ with an oscilloscope.

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、12´に同時に正負の放電電圧を印加する。   The trigger switch 36 operates the positive voltage source 32 and the negative voltage source 34 at the same time, and simultaneously applies positive and negative discharge voltages to the respective coaxial electrodes 12 and 12 ′.

この構成により、本発明のプラズマ光源は、第1及び第2の同軸状電極10、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 this configuration, the plasma light source of the present invention is configured to form a tubular discharge (described later) between the first and second coaxial electrodes 10 and 10 'to contain the plasma in the axial direction.

図3は、図2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)は電荷移動時、(E)はプラズマ封込み磁場の形成時を示している。   FIG. 3 is an operation explanatory diagram 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 during charge transfer, and (E) is plasma confinement. It shows the time of magnetic field formation.

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.

本発明のプラズマ光源は、第1及び第2の同軸状電極10、10´を対向配置し、放電チャンバー20により第1及び第2の同軸状電極10、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し、電圧印加装置30により第1及び第2の同軸状電極10、10´に極性を反転させた放電電圧を印加する。   In the plasma light source of the present invention, the first and second coaxial electrodes 10, 10 ′ are arranged to face each other, the plasma medium is supplied into the first and second coaxial electrodes 10, 10 ′ by the discharge chamber 20, and A temperature and pressure suitable for plasma generation are maintained, and a voltage application device 30 applies a discharge voltage whose polarity is reversed to the first and second coaxial electrodes 10, 10 ′.

図3(A)に示すように、この電圧印加により、第1及び第2の同軸状電極10、10´に絶縁体16、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」とも呼ぶ。   As shown in FIG. 3 (A), by applying this voltage, the first and second coaxial electrodes 10, 10 ′ have a planar discharge current (hereinafter referred to as planar discharge) on the surfaces of the insulators 16, 16 ′. 2) occurs. The planar discharge 2 is a planar discharge current that spreads two-dimensionally, and is also referred to as a “current sheet” in the examples described later.

このような面状放電2により、第1及び第2の同軸状電極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の表面が蒸発し、Liガスを発生する。   By such a planar discharge 2, the surface of the Li or Li compound thin film 17 formed on the surface of the insulator 16 in the first and second coaxial electrodes 10, 10 ′ evaporates to generate Li gas.

なおこの際、第1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、第2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。   At this time, the center electrode 12 of the first coaxial electrode 10 is applied with a positive voltage (+), the guide electrode 14 is applied with a negative voltage (−), and the center electrode 12 of the second coaxial electrode 10 ′ is applied with a negative voltage. (−), The guide electrode 14 ′ is applied to a positive voltage (+).

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。   As shown in FIG. 3B, the planar discharge 2 moves in a direction (direction toward the center in the figure) discharged from the electrode by the self magnetic field.

図3(C)に示すように、面状放電2が第1及び第2の同軸状電極10、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、第1及び第2の同軸状電極10、10´の対向する中間位置(中心電極12、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. 3C, when the planar discharge 2 reaches the tips of the first and second coaxial electrodes 10, 10 ′, the plasma medium 6 sandwiched between the pair of planar discharges 2 Becomes a high density and a high temperature, and a single plasma 3 is formed at an intermediate position (symmetric plane 1 of the center electrodes 12 and 12 ') of the first and second coaxial electrodes 10 and 10'.

図3(D)に示すように、第1及び第2の同軸状電極10、10´の先端から延びた面状放電2が接触すると、第1及び第2の同軸状電極10、10´は導通状態となる。   As shown in FIG. 3D, when the planar discharge 2 extending from the tips of the first and second coaxial electrodes 10 and 10 'comes into contact, the first and second coaxial electrodes 10 and 10' It becomes a conductive state.

これによって、電気的に浮動状態であった第2の同軸状電極10´には第1の同軸状電極10から電荷が移動し、第2の同軸状電極10´の電位は、第1及び第2の同軸状電極10、10´の中心電極12、12´及びガイド電極14、14´を順方向に電流が流れるように自然に定まる。   As a result, electric charges are transferred from the first coaxial electrode 10 ′ to the second coaxial electrode 10 ′ that has been in an electrically floating state, and the potential of the second coaxial electrode 10 ′ is changed between the first and second coaxial electrodes 10 ′. The two coaxial electrodes 10 and 10 'are naturally determined so that current flows through the center electrodes 12 and 12' and the guide electrodes 14 and 14 'in the forward direction.

電荷の移動は、第1及び第2の同軸状電極10、10´を含む構成において整合がとれるように自然に調整される。ここで、第2の同軸状電極10´の電位は、第1及び第2の同軸状電極10、10´を含む系全体が最も安定になる順方向に電流が流れる状態となるので、外部から制御する必要はない。   The charge transfer is naturally adjusted to be matched in a configuration including the first and second coaxial electrodes 10, 10 '. Here, since the potential of the second coaxial electrode 10 ′ is in a state in which a current flows in a forward direction in which the entire system including the first and second coaxial electrodes 10 and 10 ′ is most stable, There is no need to control.

このような電荷の移動によって、対向する1対の中心電極12、12´は、正電圧(+)と負電圧(−)となり、同様に対向する1対のガイド電極14、14´も、正電圧(+)と負電圧(−)となるので、図3(E)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、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。   By such charge movement, the pair of opposed center electrodes 12 and 12 ′ become a positive voltage (+) and a negative voltage (−), and similarly, the pair of opposed guide electrodes 14 and 14 ′ are also positive. Since the voltage (+) and the negative voltage (−) are obtained, as shown in FIG. 3 (E), the sheet discharge 2 is caused by a pair of opposed center electrodes 12 and a pair of opposed guide electrodes 14, 14. It is switched to the tubular discharge 4 that discharges between the ′. 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、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。   When this tubular discharge 4 is formed, a plasma confinement magnetic field (magnetic bin) indicated by reference numeral 5 in the figure is formed, and 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. 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、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。   In this state, if the energy corresponding to the emission energy of the plasma 3 is continuously supplied from the voltage application device 30, the plasma light 8 (EUV) can be stably generated for a long time with high energy conversion efficiency.

上述した本発明のプラズマ光源によれば、対向配置された第1及び第2の同軸状電極10、10´を備え、第1及び第2の同軸状電極10、10´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により第1及び第2の同軸状電極10、10´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を第1及び第2の同軸状電極10、10´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。   According to the plasma light source of the present invention described above, the first and second coaxial electrodes 10 and 10 ′ arranged to face each other are provided, and planar discharges are respectively applied to the first and second coaxial electrodes 10 and 10 ′. A current (planar discharge 2) is generated, and a single plasma 3 is formed by the planar discharge 2 at an intermediate position where the first and second coaxial electrodes 10 and 10 'face each other. Since the plasma discharge magnetic field 5 (magnetic bin 5) for confining the plasma 3 is formed by switching to the tubular discharge 4 between the first and second coaxial electrodes 10, 10 ', the plasma light for EUV radiation is long. It can be generated stably (in the order of μsec).

また、従来のキャピラリー放電や真空光電金属プラズマと比較すると、第1及び第2の同軸状電極10、10´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。   In addition, compared with the conventional capillary discharge or vacuum photoelectric metal plasma, a single plasma 3 is formed at the intermediate position where the first and second coaxial electrodes 10, 10 'are opposed to each other, and the energy conversion efficiency is greatly improved ( 10 times or more), the thermal load of each electrode during plasma formation is reduced, and the damage due to the thermal load of the component equipment can be greatly reduced.

また、第1及び第2の同軸状電極10、10´の対向する中間位置にプラズマ光の発光源であるプラズマ3が形成されるので、発生したプラズマ光の有効な放射立体角を大きくできる。   In addition, since the plasma 3 which is the light source of the plasma light is formed at the intermediate position where the first and second coaxial electrodes 10 and 10 ′ are opposed to each other, the effective radiation solid angle of the generated plasma light can be increased.

さらに、本発明では、第2の同軸状電極10´は、チャンバー20に対して絶縁体18を介して取り付けられ、第1の同軸状10及びチャンバー20に対して電気的浮動状態にある。しかしながら、第1及び第2の同軸状電極10、10´間の放電により第1の同軸状電極10から第2の同軸状電極10´に電荷が移動し、電気的に浮動状態であった第2の同軸状電極10´には第1の同軸状電極10から電荷が移動し、第2の同軸状電極10´の電位は、第1及び第2の同軸状電極10、10´の中心電極12、12´及びガイド電極14、14´を順方向に電流が流れるような電位に自然に定まる。   Further, in the present invention, the second coaxial electrode 10 ′ is attached to the chamber 20 via the insulator 18 and is in an electrically floating state with respect to the first coaxial shape 10 and the chamber 20. However, the electric charge moved from the first coaxial electrode 10 to the second coaxial electrode 10 ′ by the discharge between the first and second coaxial electrodes 10, 10 ′, and was electrically floating. The charge is transferred from the first coaxial electrode 10 to the second coaxial electrode 10 ′, and the potential of the second coaxial electrode 10 ′ is the center electrode of the first and second coaxial electrodes 10, 10 ′. 12 and 12 'and the guide electrodes 14 and 14' are naturally determined at potentials that allow current to flow in the forward direction.

このように、本発明によると、第1及び第2の同軸状電極10、10´の中心電極12、12´及びガイド電極14、14´の電位が、順方向に電流が流れるように自然に調整される。したがって、第1及び第2の同軸状電極10、10´間の面状放電2の管状放電4への繋ぎ換えが容易になり、管状放電4を確実に提供することができる。   Thus, according to the present invention, the potentials of the center electrodes 12, 12 'and the guide electrodes 14, 14' of the first and second coaxial electrodes 10, 10 'are naturally increased so that a current flows in the forward direction. Adjusted. Therefore, it becomes easy to switch the planar discharge 2 between the first and second coaxial electrodes 10, 10 'to the tubular discharge 4, and the tubular discharge 4 can be provided reliably.

〔変形例〕
図4は、本実施形態の変形例を示す図である。この変形例は、図2に示した実施形態において、放電アシストガスを供給するガス供給部40をさらに設けたものである。
[Modification]
FIG. 4 is a diagram illustrating a modification of the present embodiment. In this modification, a gas supply unit 40 for supplying a discharge assist gas is further provided in the embodiment shown in FIG.

この変形例においては、ガス供給部40が放電アシストガスとして水素をチャンバー20に供給し、チャンバー20内が数mTorrから数Torrの水素で満たされるようにする。チャンバー20に供給された水素は、EUVを放出または吸収することなく、電子供給源として作用する。   In this modification, the gas supply unit 40 supplies hydrogen as a discharge assist gas to the chamber 20 so that the chamber 20 is filled with hydrogen from several mTorr to several Torr. The hydrogen supplied to the chamber 20 acts as an electron source without emitting or absorbing EUV.

この変形例においては、図3(A)に示したように第1及び第2の同軸状電極10、10´に電圧を印加して絶縁体16、16´の表面に沿面放電が生成されるとき、絶縁体16、16´表面から蒸発したLiに加えてガス供給部40が供給した水素も電離してプラズマとなるので、図2に示した実施形態と比べると水素の寄与によりプラズマ密度が増加する。   In this modification, as shown in FIG. 3A, a voltage is applied to the first and second coaxial electrodes 10, 10 ′, and creeping discharge is generated on the surfaces of the insulators 16, 16 ′. At this time, hydrogen supplied from the gas supply unit 40 in addition to Li evaporated from the surfaces of the insulators 16 and 16 'is ionized into plasma, so that the plasma density is increased due to the contribution of hydrogen compared to the embodiment shown in FIG. To increase.

また、図3(B)に示したように面状放電2が第1及び第2の同軸状電極10、10´から排出される方向に移動するとき、進行経路の水素が次第に累積されて面状放電2のプラズマシートの密度が増加するいわゆる雪掻き効果が発生する。   Further, as shown in FIG. 3B, when the planar discharge 2 moves in the direction of being discharged from the first and second coaxial electrodes 10, 10 ′, hydrogen in the traveling path is gradually accumulated and the surface discharge is performed. A so-called snow-scraping effect occurs in which the density of the plasma sheet of the discharge 2 increases.

このとき、水素の存在により、面状放電2のプラズマシート先端部にブレーキがかかり、プラズマシートが厚さ方向に圧縮され、プラズマシートの密度が増加する。また、面状放電2のプラズマシートの密度増加により、プラズマシートのインピーダンスが低下し、プラズマシート以外の部分を流れるリーク電流が相対的に減少する。   At this time, due to the presence of hydrogen, the plasma sheet tip of the planar discharge 2 is braked, the plasma sheet is compressed in the thickness direction, and the density of the plasma sheet increases. Further, due to the increase in the density of the plasma sheet of the planar discharge 2, the impedance of the plasma sheet is lowered, and the leakage current flowing through the part other than the plasma sheet is relatively reduced.

図3(C)に示したように面状放電2が第1及び第2の同軸状電極10、10´の先端に達するとき、面状放電2のプラズマ放電の密度が確保されている。面状放電2のプラズマシートを通過する放電電流の増加により、図3(D)に示したようにプラズマによる電荷移動による第2の同軸状電極10´の電位調整が行われる。ここで、水素の導入により、面状放電2のプラズマシートの面内均一性が改善され、電流繋ぎ変え効率が向上する。   As shown in FIG. 3C, when the planar discharge 2 reaches the tips of the first and second coaxial electrodes 10, 10 ′, the density of the plasma discharge of the planar discharge 2 is ensured. As the discharge current passing through the plasma sheet of the planar discharge 2 increases, the potential of the second coaxial electrode 10 ′ is adjusted by the charge transfer caused by the plasma as shown in FIG. Here, the introduction of hydrogen improves the in-plane uniformity of the plasma sheet of the planar discharge 2 and improves the current switching efficiency.

なお、この変形例においては、放電アシストガスとして水素を例示したが、放電アシストガスは水素に限られない。例えば水素に換わってヘリウムを採用することもできる。   In this modification, hydrogen is exemplified as the discharge assist gas, but the discharge assist gas is not limited to hydrogen. For example, helium can be used instead of hydrogen.

〔比較例1〕
図5は、第1の比較例を示す。第1の比較例は、図2に示した実施形態において、絶縁体18を除き、第2の同軸状電極10´を直接にチャンバー20に取り付けるとともに、チャンバー20のフランジ部を接地したものである。
[Comparative Example 1]
FIG. 5 shows a first comparative example. The first comparative example is the embodiment shown in FIG. 2 except that the insulator 18 is removed and the second coaxial electrode 10 ′ is directly attached to the chamber 20 and the flange portion of the chamber 20 is grounded. .

他の構成は、図2に示した実施形態と同様であるので、同一の指示符号を付して説明を省略する。   Since the other configuration is the same as that of the embodiment shown in FIG. 2, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.

図中の面状放電2は、模式的に、中心電極12、12´からガイド電極14、14´へ電流が流れる方向を矢印で示したものである。   The planar discharge 2 in the figure schematically shows the direction in which current flows from the center electrodes 12, 12 'to the guide electrodes 14, 14' by arrows.

図6は、第1の比較例における、第1及び第2の同軸状電極10、10´に面状放電2が形成されている状態(図3(B)が相当する。)での電位分布を示す図である。   FIG. 6 shows a potential distribution in a state in which the planar discharge 2 is formed on the first and second coaxial electrodes 10 and 10 ′ in the first comparative example (corresponding to FIG. 3B). FIG.

正電圧源32の正側電位点Pにおける電位Vから、中心電極12の放電発生位置Pにおける電位V、ガイド電極14の放電発生位置Pにおける電位Vを介して、チャンバー20の接地点Pにおける電位Vに至るまで、電位V、V、V、Vは次第に低下している。 From the potential V 1 at the positive potential point P 1 of the positive voltage source 32 to the potential V 2 at the discharge generation position P 2 of the center electrode 12 and the potential V 3 at the discharge generation position P 3 of the guide electrode 14, the chamber 20. The potentials V 1 , V 2 , V 3 , and V 4 gradually decrease until reaching the potential V 4 at the ground point P 4 .

同様に、負電圧源33の負側電位点P´における電位V´から、中心電極12´の放電発生位置P´における電位V´、ガイド電極14´の放電発生位置P´における電位V´を介して、チャンバー20の接地点P´における電位V´に至るまで、電位V´、V´、V´、V´は次第に上昇している。 Similarly, from the potential V 1 ′ at the negative potential point P 1 ′ of the negative voltage source 33 to the potential V 2 ′ at the discharge generation position P 2 ′ of the center electrode 12 ′, the discharge generation position P 3 ′ of the guide electrode 14 ′. The potentials V 1 ′, V 2 ′, V 3 ′, and V 4 ′ gradually rise to the potential V 4 ′ at the ground point P 4 ′ of the chamber 20 through the potential V 3 ′ at.

チャンバー20の接地点P、P´における電位V、V´は、接地電位となっている。 The potentials V 4 and V 4 ′ at the ground points P 4 and P 4 ′ of the chamber 20 are ground potentials.

ここで、第1及び第2の同軸状電極10、10´のガイド電極14、14´先端の電位(第1及び第2のガイド電極14、14´の放電発生位置P、P´における電圧V、V´が相当する。)については、第1の同軸状電極10のガイド電極14先端の電位Vが第2の同軸電極10´のガイド電極14´先端の電位V´より高くなっている。 Here, the potentials at the tips of the guide electrodes 14, 14 ′ of the first and second coaxial electrodes 10, 10 ′ (at the discharge generation positions P 3 , P 3 ′ of the first and second guide electrodes 14, 14 ′). For the voltages V 3 and V 3 ′), the potential V 3 at the tip of the guide electrode 14 of the first coaxial electrode 10 is equal to the potential V 3 ′ at the tip of the guide electrode 14 ′ of the second coaxial electrode 10 ′. Higher.

このような第1及び第2の同軸状電極10、10´のガイド電極14、14´先端の電位配置は、管状放電4が形成された状態における、第2の同軸状電極10´のガイド電極14´から第1の同軸状電極10のガイド電極14へ電流が向う流れにおけるものとは逆方向である。   The potential arrangement at the tips of the guide electrodes 14 and 14 'of the first and second coaxial electrodes 10 and 10' is such that the guide electrode of the second coaxial electrode 10 'in a state where the tubular discharge 4 is formed. The direction is opposite to that in the flow of current from 14 ′ to the guide electrode 14 of the first coaxial electrode 10.

すなわち、管状放電4が形成された状態においては、第1の同軸状電極10のガイド電極14の先端の電位は、第2の同軸状電極10´のガイド電極14´の先端の電位より低くなる必要がある。   That is, in the state where the tubular discharge 4 is formed, the potential at the tip of the guide electrode 14 of the first coaxial electrode 10 is lower than the potential at the tip of the guide electrode 14 ′ of the second coaxial electrode 10 ′. There is a need.

したがって、第1の比較例においては、面状放電2(図3(C)が相当する。)から管状放電4(図3(E)が相当する。)への繋ぎ換えは、このような逆方向の電位配置のため困難である。   Therefore, in the first comparative example, the switching from the planar discharge 2 (corresponding to FIG. 3C) to the tubular discharge 4 (corresponding to FIG. 3E) is the reverse of this. Difficult due to potential arrangement in the direction.

〔比較例2〕
図7は、第2の比較例を示す。第2の比較例は、図2に示した実施形態において、絶縁体18を除き、第2の同軸状電極10´を直接にチャンバー20に取り付けるとともに、チャンバー20のフランジ部を接地し、さらに第1及び第2の同軸状電極10、10´のガイド電極14、14´の先端を金属部材19で接続(結線)したものである。
[Comparative Example 2]
FIG. 7 shows a second comparative example. In the second comparative example, in the embodiment shown in FIG. 2, the insulator 18 is excluded, the second coaxial electrode 10 ′ is directly attached to the chamber 20, the flange portion of the chamber 20 is grounded, The tip ends of the guide electrodes 14 and 14 ′ of the first and second coaxial electrodes 10 and 10 ′ are connected (connected) by a metal member 19.

金属部材19は、軸線Z−Zに回転対称になるように、3方向、4方向などに取り付けることができる。   The metal member 19 can be attached in three directions, four directions or the like so as to be rotationally symmetric with respect to the axis ZZ.

他の構成は、図2に示した実施形態と同様であるので、同一の指示符号を付して説明を省略する。   Since the other configuration is the same as that of the embodiment shown in FIG. 2, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.

図中の面状放電2は、模式的に、中心電極12、12´からガイド電極14、14´へ電流が流れる方向を矢印で示したものである。   The planar discharge 2 in the figure schematically shows the direction in which current flows from the center electrodes 12, 12 'to the guide electrodes 14, 14' by arrows.

図8は、第1の比較例における、第1及び第2の同軸状電極10、10´に面状放電2が形成されている状態(図3(B)が相当する。)での電位分布を示す図である。   FIG. 8 shows a potential distribution in a state in which the planar discharge 2 is formed on the first and second coaxial electrodes 10 and 10 ′ in the first comparative example (corresponding to FIG. 3B). FIG.

正電圧源32の正側電位点Pにおける電位Vから、中心電極12の放電発生位置Pにおける電位V、ガイド電極14の放電発生位置Pにおける電位Vを介して、チャンバー20の接地点Pにおける電位Vに至るまで、電位V、V、V、Vは次第に低下している。 From the potential V 1 at the positive potential point P 1 of the positive voltage source 32 to the potential V 2 at the discharge generation position P 2 of the center electrode 12 and the potential V 3 at the discharge generation position P 3 of the guide electrode 14, the chamber 20. The potentials V 1 , V 2 , V 3 , and V 4 gradually decrease until reaching the potential V 4 at the ground point P 4 .

同様に、負電圧源33の負側電位点P´における電位V´から、中心電極12´の放電発生位置P´における電位V´、ガイド電極14´の放電発生位置P´における電位V´を介して、チャンバー20の接地点Pにおける電位V´に至るまで、電位V´、V´、V´、V´は次第に上昇している。 Similarly, from the potential V 1 ′ at the negative potential point P 1 ′ of the negative voltage source 33 to the potential V 2 ′ at the discharge generation position P 2 ′ of the center electrode 12 ′, the discharge generation position P 3 ′ of the guide electrode 14 ′. The potentials V 1 ′, V 2 ′, V 3 ′, and V 4 ′ gradually rise to the potential V 4 ′ at the ground point P 4 of the chamber 20 via the potential V 3 ′ at.

第2の比較例では、チャンバー20を接地点P、P´で接地したのみならず、第1及び第2の同軸状電極10、10´のガイド電極14、14´の先端を接続部材19で接続したため、第1の比較例より電位配置は複雑になっている。 In the second comparative example, not only the chamber 20 is grounded at the ground points P 4 and P 4 ′ but also the tips of the guide electrodes 14 and 14 ′ of the first and second coaxial electrodes 10 and 10 ′ are connected members. Since the connection is made at 19, the potential arrangement is more complicated than in the first comparative example.

すなわち、第1及び第2の同軸状電極10、10´のガイド電極14、14´における放電発生点P、P´間の電位差は第1の比較例よりも縮小したが、第1の同軸状電極10を通る経路におけるチャンバー20の接地点Pでの電位Vは、第2の同軸状電極10´を通る経路におけるチャンバー20の接地点P´での電位V´より低下している。 That is, the potential difference between the discharge generation points P 3 and P 3 ′ in the guide electrodes 14 and 14 ′ of the first and second coaxial electrodes 10 and 10 ′ is smaller than that in the first comparative example. the potential V 4 in the ground point P 4 of the chamber 20 in the path through the coaxial electrodes 10, lower than the 'potential V 4 in the' second ground point P 4 of the chamber 20 in the path through the coaxial electrodes 10 ' doing.

第2の比較例においても、第1及び第2の同軸状電極10、10´のガイド電極14、14´先端の電位(第1及び第2のガイド電極14、14´の放電発生位置P、P´における電圧V、V´が相当する。)については、第1の比較例よりも電位差は小さくなったものの、第1の同軸状電極10のガイド電極14先端の電位Vが第2の同軸状電極10´のガイド電極14先端の電位V´より高くなっている。 Also in the second comparative example, the potentials at the tips of the guide electrodes 14 and 14 'of the first and second coaxial electrodes 10, 10' (the discharge generation position P 3 of the first and second guide electrodes 14 and 14 '). , P 3 ′ corresponds to voltages V 3 and V 3 ′), although the potential difference is smaller than that in the first comparative example, the potential V 3 at the tip of the guide electrode 14 of the first coaxial electrode 10 is smaller. Is higher than the potential V 3 ′ at the tip of the guide electrode 14 of the second coaxial electrode 10 ′.

このような第1及び第2の同軸状電極10、10´のガイド電極14、14´先端の電位配置は、管状放電4が形成された状態における、第2の同軸状電極10´のガイド電極14´から第1の同軸状電極10のガイド電極14へ電流が向う流れにおけるものとは逆方向である。   The potential arrangement at the tips of the guide electrodes 14 and 14 'of the first and second coaxial electrodes 10 and 10' is such that the guide electrode of the second coaxial electrode 10 'in a state where the tubular discharge 4 is formed. The direction is opposite to that in the flow of current from 14 ′ to the guide electrode 14 of the first coaxial electrode 10.

すなわち、管状放電4が形成された状態においては、第1の同軸状電極10のガイド電極14の先端の電位は、第2の同軸状電極10´のガイド電極14´の先端の電位より低くなる必要がある。   That is, in the state where the tubular discharge 4 is formed, the potential at the tip of the guide electrode 14 of the first coaxial electrode 10 is lower than the potential at the tip of the guide electrode 14 ′ of the second coaxial electrode 10 ′. There is a need.

したがって、第2の比較例においても、第1の比較例と同様に、面状放電2(図3(C)が相当する。)から管状放電4(図3(E)が相当する。)への繋ぎ換えは、このような逆方向の電位配置のため困難である。   Accordingly, in the second comparative example, as in the first comparative example, the planar discharge 2 (corresponding to FIG. 3C) is changed to the tubular discharge 4 (corresponding to FIG. 3E). Is difficult because of the potential arrangement in the reverse direction.

〔比較例3〕
図9は、第3の比較例を示す。第3の比較例は、図2に示した実施形態において、リーク電流が発生した状態を示すものである。
[Comparative Example 3]
FIG. 9 shows a third comparative example. The third comparative example shows a state where a leak current is generated in the embodiment shown in FIG.

図2に示した実施形態では、図3(A)に示したような第1及び第2の同軸状電極10、10´に電圧を印加して絶縁体16、16´の表面に生成される沿面放電は、絶縁体16表面から蒸発したLiガスによるものである。   In the embodiment shown in FIG. 2, a voltage is applied to the first and second coaxial electrodes 10 and 10 ′ as shown in FIG. 3A to be generated on the surfaces of the insulators 16 and 16 ′. The creeping discharge is caused by Li gas evaporated from the surface of the insulator 16.

図3(B)に示したように面状放電2が第1及び第2の同軸状電極10、10´から排出される方向に移動するとき、面状放電2のプラズマ総量は沿面放電により発生したプラズマに限られている。この面状放電2の移動は、高真空中での電磁加速であり、プラズマの拡散によって面状放電2のプラズマシート厚が増加し、面状放電2のプラズマ密度は低下する。   As shown in FIG. 3B, when the planar discharge 2 moves in the direction of being discharged from the first and second coaxial electrodes 10, 10 ', the total plasma amount of the planar discharge 2 is generated by the creeping discharge. Limited to plasma. The movement of the planar discharge 2 is electromagnetic acceleration in a high vacuum, and the plasma sheet thickness of the planar discharge 2 increases due to plasma diffusion, and the plasma density of the planar discharge 2 decreases.

第1及び第2の同軸電極10、10´内においては、プラズマ密度の低下による面状放電2のインピーダンス低下とともに、面状放電2のプラズマシートから拡散したプラズマによって、面状放電2以外の部分を流れる放電52によるリーク電流が発生し、面状放電2を流れる電流が減少することがある。   In the first and second coaxial electrodes 10 and 10 ′, the impedance of the sheet discharge 2 is decreased due to the decrease in plasma density, and the portion other than the sheet discharge 2 is caused by plasma diffused from the plasma sheet of the sheet discharge 2. In some cases, a leakage current is generated by the discharge 52 flowing, and the current flowing through the planar discharge 2 is reduced.

図9においては、第1及び第2の同軸電極10、10´内に拡散したプラズマ53、リーク電流による放電52、第1及び第2の同軸電極10、10´から進んだ面状放電2が対称面1において衝突してできた単一のプラズマ51が示されている。   In FIG. 9, the plasma 53 diffused in the first and second coaxial electrodes 10 and 10 ′, the discharge 52 due to the leakage current, and the planar discharge 2 that has advanced from the first and second coaxial electrodes 10 and 10 ′. A single plasma 51 is shown that has collided in the plane of symmetry 1.

このようなリーク電流の発生は、前述した変形例に示したように、ガス供給部40によってチャンバー20内に放電アシストガスを供給することによって防止することができる。   Such a leak current can be prevented by supplying the discharge assist gas into the chamber 20 by the gas supply unit 40 as shown in the above-described modification.

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 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 第1の同軸状電極、10´ 第2の同軸状電極
12、12´ 中心電極、
14、14´ ガイド電極
16 絶縁体、
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、
40 ガス供給部
1 symmetry plane, 2 planar discharge, 3 plasma,
4 tubular discharge, 5 plasma confinement magnetic field, 6 plasma medium,
7 Laser light, 8 Plasma light (EUV),
10 first coaxial electrode, 10 ′ second coaxial electrode 12, 12 ′ center electrode,
14, 14 'guide electrode 16 insulator,
20 chambers,
30 voltage application device, 32 positive voltage source,
34 Negative voltage source, 36 Trigger switch,
40 Gas supply section

Claims (5)

対向配置された第1及び第2の同軸状電極と、前記第1及び第2の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、前記第1及び第2の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、前記第1及び第2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、
前記第1及び第2の同軸状電極は、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、
前記第1及び第2の同軸状電極の各中心電極は、前記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、
前記第2の同軸状電極は、前記第1の同軸状電極に対して電気的浮動状態であるが、前記第1及び第2の同軸状電極間に単一のプラズマが形成されると、前記第1及び第2の同軸状電極が導通状態となり、前記第1及び第2の同軸状電極を含む構成において整合がとれるように前記第1の同軸状電極から前記第2の同軸状電極に電荷が移動し、前記第2の同軸状電極の電位は前記第1及び第2の同軸状電極の中心電極及びガイド電極を順方向に電流が流れるように自然に定まる、ことを特徴とするプラズマ光源。
First and second coaxial electrodes arranged opposite to each other, a discharge environment holding device for holding the plasma medium in the first and second coaxial electrodes at a temperature and pressure suitable for plasma generation, and the first And a voltage applying device for applying a discharge voltage having a polarity reversed to the second coaxial electrode, and forming a tubular discharge between the first and second coaxial electrodes to confine plasma in the axial direction. A plasma light source,
The first and second coaxial electrodes are positioned between a center electrode and a bar-shaped center electrode extending on a single axis, a guide electrode surrounding the center electrode with a certain distance therebetween, and the center electrode. It consists of a ring-shaped insulator that insulates between them,
The center electrodes of the first and second coaxial electrodes are located on the same axis and are symmetrically spaced apart from each other,
The second coaxial electrode is in an electrically floating state with respect to the first coaxial electrode, but when a single plasma is formed between the first and second coaxial electrodes, Charges from the first coaxial electrode to the second coaxial electrode so that the first and second coaxial electrodes are in a conductive state and are matched in a configuration including the first and second coaxial electrodes. And the potential of the second coaxial electrode is naturally determined so that a current flows in the forward direction through the center electrode and the guide electrode of the first and second coaxial electrodes. .
前記第2の同軸状電極は、前記第1の同軸状電極に対して電気的に絶縁されている、ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ光源。   The plasma light source according to claim 1, wherein the second coaxial electrode is electrically insulated from the first coaxial electrode. 前記放電環境保持装置は、第1及び第2の同軸状電極を保持するチャンバーを含み、前記第2の同軸状電極と前記チャンバーの間に絶縁部材が設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ光源。   The discharge environment holding device includes a chamber for holding first and second coaxial electrodes, and an insulating member is provided between the second coaxial electrode and the chamber. Item 2. The plasma light source according to Item 1. 前記電圧印加装置は、前記第1及び第2の同軸状電極の一方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、前記第1及び第2の同軸状電極の他方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。   The voltage application device includes: a positive voltage source that applies a positive discharge voltage higher than the guide electrode to one central electrode of the first and second coaxial electrodes; and the first and second coaxial electrodes A negative voltage source that applies a negative discharge voltage lower than that of the guide electrode to the other center electrode, and a trigger switch that simultaneously applies the positive voltage source and the negative voltage source to the respective coaxial electrodes, The plasma light source according to claim 1. 前記放電環境保持装置は、放電の発生を促進する放電発生アシストガスを供給するガス供給手段を含むことを特徴とする請求項1記載のプラズマ光源。   2. The plasma light source according to claim 1, wherein the discharge environment holding device includes gas supply means for supplying a discharge generation assist gas that promotes the generation of discharge.
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