CN117957731A - 激光装置和电子器件的制造方法 - Google Patents

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CN117957731A CN202180102297.0A CN202180102297A CN117957731A CN 117957731 A CN117957731 A CN 117957731A CN 202180102297 A CN202180102297 A CN 202180102297A CN 117957731 A CN117957731 A CN 117957731A
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五十岚裕纪
若林理
藤卷洋介
铃木徹
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Abstract

本公开的一个观点的激光装置具备：振荡器，其射出激光(Lp)；放大器(30a)，其将激光(Lp)在包含一对放电电极(33a)的腔室(32)内放大；前侧光学系统(35)和后侧光学系统(36)，它们配置于隔着腔室(32)对置的位置，构成包含第1光路(P1)和第2光路(P2)的环形谐振器，第1光路(P1)和第2光路(P2)在一对放电电极(33a)之间交叉；以及第1平行平面基板(61、62)，其配置在第1光路(P1)上或第2光路(P2)上。第1光路(P1)是前侧光学系统(35)将从振荡器入射的激光(Lp)朝向后侧光学系统(36)射出的光路。第2光路(P2)是后侧光学系统(36)将经由第1光路(P1)入射的激光(Lp)朝向前侧光学系统(35)射出的光路。第1平行平面基板(61、62)使第1光路(P1)和第2光路(P2)在腔室(32)侧向彼此靠近的方向平行移动。

Description

激光装置和电子器件的制造方法
技术领域
本公开涉及激光装置和电子器件的制造方法。
背景技术
近年来，在半导体曝光装置中，随着半导体集成电路的微细化及高集成化，要求提高分辨率。因此，从曝光用光源放出的光的短波长化得以进展。例如，使用了输出波长约248nm的激光的KrF准分子激光装置、以及输出波长约193nm的激光的ArF准分子激光装置，来作为曝光用的气体激光装置。
KrF准分子激光装置和ArF准分子激光装置的自然振荡光的谱线宽度较宽，为350～400pm。因此，当利用使KrF和ArF激光这样的紫外线透过的材料构成投影透镜时，有时会产生色差。其结果是，分辨率可能会下降。于是，需要对从气体激光装置输出的激光的谱线宽度进行窄带化，直到达到能够忽略色差的程度。因此，在气体激光装置的激光谐振器内，为了对谱线宽度进行窄带化，有时会设置包含窄带化元件(标准具、光栅等)的窄带化模块(Line Narrowing Module：LNM)。以下，将对谱线宽度进行窄带化的气体激光装置称为窄带化气体激光装置
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2008/0117948号说明书
发明内容
本公开的一个观点的激光装置具备：振荡器，其射出激光；放大器，其将激光在包含一对放电电极的腔室内放大；前侧光学系统和后侧光学系统，它们配置于隔着腔室对置的位置，构成包含第1光路和第2光路的环形谐振器，第1光路和第2光路在一对放电电极之间交叉；以及第1平行平面基板，其配置在第1光路上或第2光路上，第1光路是前侧光学系统将从振荡器入射的激光朝向后侧光学系统射出的光路，第2光路是后侧光学系统将经由第1光路入射的激光朝向前侧光学系统射出的光路，第1平行平面基板使第1光路和第2光路在腔室侧向彼此靠近的方向平行移动。
本公开的一个观点的电子器件的制造方法包括：利用激光装置生成激光；将激光输出到曝光装置；以及在曝光装置内将激光曝光于感光基板，以制造电子器件，激光装置具备：振荡器，其射出激光；放大器，其将激光在包含一对放电电极的腔室内放大；前侧光学系统和后侧光学系统，它们配置于隔着腔室对置的位置，构成包含第1光路和第2光路的环形谐振器，第1光路和第2光路在一对放电电极之间交叉；以及第1平行平面基板，其配置在第1光路上或第2光路上，第1光路是前侧光学系统将从振荡器入射的激光朝向后侧光学系统射出的光路，第2光路是后侧光学系统将经由第1光路入射的激光朝向前侧光学系统射出的光路，第1平行平面基板使第1光路和第2光路在腔室侧向彼此靠近的方向平行移动。
附图说明
以下，将本公开的若干实施方式仅作为例子，参照附图来进行说明。
图1是概略地示出比较例的激光装置的结构的主视图。
图2是概略地示出比较例的功率振荡器的结构例的俯视图。
图3是概略地示出第1实施方式的功率振荡器的结构例的俯视图。
图4是概略地示出第1平行平面基板和第2平行平面基板的结构的立体图。
图5是说明第1平行平面基板和第2平行平面基板的作用的图。
图6是概略地示出第1实施方式的变形例的功率振荡器的结构例的俯视图。
图7是概略地示出第2实施方式的功率振荡器的结构例的俯视图。
图8是概略地示出第3实施方式的功率振荡器的结构例的俯视图。
图9是概略地示出第4实施方式的功率振荡器的结构例的俯视图。
图10是示出形成第1平行平面基板的CaF2晶体的结构的图。
图11是示出与入射到第1平行平面基板的激光的关系中优选的第1晶体取向的图。
图12是示出与入射到第1平行平面基板的激光的关系中优选的第2晶体取向的图。
图13是示出与入射到第1平行平面基板的激光的关系中优选的第3晶体取向的图。
图14是概略地示出变形例的激光装置的结构例的主视图。
图15是概略地示出曝光装置的结构例的图。
具体实施方式
<内容>
1.比较例
1.1 结构
1.2 动作
1.3 课题
2.第1实施方式
2.1 结构
2.2 动作
2.3 效果
2.4 变形例
3.第2实施方式
3.1 结构
3.2 动作
3.3 效果
4.第3实施方式
4.1 结构
4.2 动作
4.3 效果
4.4 变形例
5.第4实施方式
5.1 结构
5.2 动作
5.3 效果
5.4 变形例
6.平行平面基板的晶体取向
6.1晶体结构
6.2第1晶体取向
6.3第2晶体取向
6.4第3晶体取向
7.主振荡器的变形例
7.1 结构
7.2 动作
7.3 其他
8.电子器件的制造方法
以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。以下说明的实施方式示出本公开的若干例子，并不限定本公开的内容。此外，在各实施方式中说明的结构和动作并非都是本公开的结构和动作所必须的。另外，针对相同的结构要素标注相同的参照标号，省略重复的说明。
1.比较例
1.1结构
图1概略地示出比较例的激光装置2的结构例。图2概略地示出比较例的功率振荡器30的结构例。本公开的比较例是申请人认为仅由申请人知晓的方式，并非申请人自己认可的公知例。
在图1中，将激光装置2的高度方向设为V轴方向，将长度方向设为Z轴方向，将进深方向设为H轴方向。V轴方向可以与重力方向平行，将与重力方向相反的方向设为“+V轴方向”。另外，将从激光装置2射出的激光Lp的出射方向设为“+Z轴方向”。另外，将朝向图1的纸面的近前的方向设为“+H轴方向”。
激光装置2包括主振荡器(Master Oscillator：MO)10、MO射束转向单元20以及功率振荡器(Power Oscillator：PO)30。在此，主振荡器10是根据本公开的技术的“振荡器”的一例。功率振荡器30是根据本公开的技术的“放大器”的一例。
主振荡器10包括窄带化模块(LNM)11、腔室14以及输出耦合镜(Output Coupler：OC)17。
LNM11包括用于使谱线宽度窄带化的棱镜扩束器12和光栅13。棱镜扩束器12和光栅13采用利特罗配置，使得入射角度与衍射角度一致。
输出耦合镜17是反射率在40％～60％的范围内的反射镜。输出耦合镜17和LNM11构成光谐振器。
腔室14配置在光谐振器的光路上。腔室14包括一对放电电极15a、15b和供激光Lp透过的两个窗口16a、16b。在腔室14中填充有激光气体。激光气体例如可以包含Ar气或Kr气作为稀有气体，可以包含F2气作为卤素气体，可以包含Ne气作为缓冲气体。
窗口16a、16b配置成使得激光Lp的入射角成为接近布儒斯特角的角度。另外，窗口16a、16b配置成使得激光Lp的偏振状态成为P偏振。
MO射束转向单元20包括高反射镜21a和高反射镜21b。高反射镜21a和高反射镜21b配置成使得从主振荡器10射出的激光Lp入射到功率振荡器30。从主振荡器10射出的激光Lp是脉冲激光。
本发明中的高反射镜例如是在由合成石英或氟化钙(CaF2)形成的基板的表面形成了高反射膜而得到的平面镜。高反射膜是电介质多层膜，例如是包含氟化物的膜。
功率振荡器30包括腔室32、前侧光学系统35以及后侧光学系统36。前侧光学系统35和后侧光学系统36构成环形谐振器。前侧光学系统35配置在激光Lp从MO射束转向单元20入射到功率振荡器30的光入射侧。后侧光学系统36配置于隔着腔室32与前侧光学系统35对置的位置。
腔室32配置在环形谐振器的光路上。腔室32具有与主振荡器10的腔室14相同的结构。即，腔室32包括一对放电电极33a、33b和供激光Lp透过的两个窗口34a、34b。在腔室32中填充有激光气体。
窗口34a、34b配置成使得激光Lp的入射角成为接近布儒斯特角的角度。另外，窗口34a、34b配置成使得激光Lp的偏振状态成为P偏振。
在图2中，前侧光学系统35包括输出耦合镜40和高反射镜41。输出耦合镜40在从MO射束转向单元20入射的激光Lp的光路上配置成使激光Lp以规定的入射角入射。
输出耦合镜40例如是反射率在10％～30％的范围内的部分反射镜。输出耦合镜40具有相对的第1面40a和第2面40b。第1面40a和第2面40b与一对放电电极33a、33b的放电方向即V轴方向平行。在第1面40a形成有防反射膜。在第2面40b形成有部分反射膜。
输出耦合镜40使从MO射束转向单元20入射到第1面40a的激光Lp透过。另外，输出耦合镜40使从高反射镜41入射到第2面40b的激光Lp的一部分透过，且将一部分反射。透过了输出耦合镜40的上述激光Lp的一部分从前侧光学系统35射出，向后述的高反射镜42入射。被输出耦合镜40的第2面40b反射后的激光Lp的一部分向腔室32入射。
高反射镜41具有形成有高反射膜的高反射面41a。输出耦合镜40与高反射镜41配置成使得第2面40b与高反射面41a形成规定的角度而相对。高反射镜41利用高反射面41a将从后侧光学系统36经由腔室32入射的激光Lp向输出耦合镜40的第2面40b反射。
虽然在图1中省略了图示，但如图2所示，在前侧光学系统35的光出射侧配置有高反射镜42。高反射镜42将从前侧光学系统35射出的激光Lp反射而使其沿Z轴方向行进。
后侧光学系统36包括第1高反射镜50和第2高反射镜51。第1高反射镜50具有形成有高反射膜的高反射面50a。第2高反射镜51具有形成有高反射膜的高反射面51a。高反射面50a和高反射面51a与V轴方向平行。第1高反射镜50与第2高反射镜51配置成使得高反射面50a与高反射面51a形成规定的角度而相对。
第1高反射镜50利用高反射面50a将从前侧光学系统35经由腔室32入射的激光Lp向第2高反射镜51反射。第2高反射镜51利用高反射面51a将从第1高反射镜50入射的激光Lp向腔室32反射。
由前侧光学系统35和后侧光学系统36构成包含在一对放电电极33a、33b之间交叉的第1光路P1和第2光路P2的环形谐振器。第1光路P1和第2光路P2在一对放电电极33a、33b之间的放电空间内靠近。
第1光路P1由输出耦合镜40和第1高反射镜50构成。第2光路P2由第2高反射镜51和高反射镜41构成。第1光路P1是前侧光学系统35将从主振荡器10入射的激光Lp朝向后侧光学系统36射出的光路。第2光路P2是后侧光学系统36将经由第1光路P1入射的激光Lp朝向前侧光学系统35射出的光路。
即，第1光路P1是从前侧光学系统35经由腔室32到达后侧光学系统36的去路。第2光路P2是从后侧光学系统36经由腔室32到达前侧光学系统35的回路。另外，第1光路P1和第2光路P2包含在与一对放电电极33a、33b的放电方向即V轴方向正交的面中。
1.2动作
当在主振荡器10的腔室14中产生放电时，激光气体被激励，通过由输出耦合镜17和LNM11构成的光谐振器而被窄带化后的激光Lp从输出耦合镜17射出。该激光Lp通过MO射束转向单元20，作为种子光入射到功率振荡器30的前侧光学系统35。
入射到前侧光学系统35的激光Lp透过输出耦合镜40而入射到环形谐振器的内部。透过了输出耦合镜40的激光Lp沿着第1光路P1行进而入射到腔室32。与激光Lp入射到腔室32的定时同步地，在放电空间内产生放电。其结果是，激光气体被激励，激光Lp被放大。被放大后的激光Lp从腔室32射出并沿着第1光路P1行进，之后入射到后侧光学系统36。
入射到了后侧光学系统36的激光Lp被第1高反射镜50和第2高反射镜51反射，其行进方向被折返，从而从后侧光学系统36射出。从后侧光学系统36射出的激光Lp沿着第2光路P2行进而入射到腔室32。入射到了腔室32的激光Lp在放电空间内再次被放大并从腔室32射出。从腔室32射出的激光Lp沿着第2光路P2行进后，入射到前侧光学系统35。
入射到了前侧光学系统35的激光Lp被高反射镜41向输出耦合镜40反射。入射到了输出耦合镜40的激光Lp的一部分透过输出耦合镜40而从前侧光学系统35朝向高反射镜42射出，通过被高反射镜42反射而从激光装置2射出。
另外，入射到了输出耦合镜40的激光Lp的剩余的一部分被输出耦合镜40反射而从前侧光学系统35朝向腔室32射出。即，激光Lp的剩余的一部分的行进方向被前侧光学系统35折返。行进方向被折返后的激光Lp再次沿着第1光路P1行进而入射到腔室32。这样，激光Lp的一部分在包含第1光路P1和第2光路P2的环形谐振器中反复环绕。激光Lp在一次放电时间内多次通过放电空间，由此进行放大振荡。
1.3课题
在比较例的激光装置2的功率振荡器30中，为了利用前侧光学系统35和后侧光学系统36使激光Lp的行进方向折返，需要在第1光路P1和第2光路P2的两端使二者具有一定以上的间隔D。这是因为，在间隔D小的情况下，前侧光学系统35和后侧光学系统36的设计会变得困难。以下，将第1光路P1和第2光路P2的两端的间隔D称为光路端间隔D。
为了在放电空间高效地放大激光Lp，为了使第1光路P1与第2光路P2在放电空间内靠近，需要使第1光路P1与第2光路P2以较小的角度交叉。因此，为了得到使激光Lp的行进方向折返所需的光路端间隔D，需要将功率振荡器30的谐振器长度L设为一定以上的长度。在此，谐振器长度L是指环形谐振器的Z轴方向上的距离。
然而，若增加谐振器长度L，则激光Lp在环形谐振器中环绕的环绕时间变长，因此在一次放电时间内激光Lp通过放电空间的次数减少。其结果是，放大效率降低。
为了提高放大效率，要求使第1光路P1和第2光路P2在放电空间内靠近，并且缩短谐振器长度L。
2.第1实施方式
2.1结构
图3概略地示出本公开的第1实施方式的激光装置所包含的功率振荡器30a的结构例。图4示出第1平行平面基板61和第2平行平面基板62的结构。图5用于说明第1平行平面基板61和第2平行平面基板62的作用。第1实施方式的激光装置仅功率振荡器30a的结构与比较例的激光装置2的结构不同。
在图3中，功率振荡器30a包括腔室32、前侧光学系统35、后侧光学系统36、第1平行平面基板61以及第2平行平面基板62。功率振荡器30a与比较例的功率振荡器30的不同之处在于，包括第1平行平面基板61和第2平行平面基板62。功率振荡器30a所包含的腔室32、前侧光学系统35以及后侧光学系统36的结构与比较例相同。
第1平行平面基板61和第2平行平面基板62分别是对激光Lp具有透过性的平行平面基板。第1平行平面基板61和第2平行平面基板62例如由氟化钙(CaF2)形成。
在本实施方式中，第1平行平面基板61和第2平行平面基板62配置在腔室32与前侧光学系统35之间。具体而言，第1平行平面基板61配置在腔室32的前侧的第1光路P1上。第2平行平面基板62配置在腔室32的前侧的第2光路P2上。腔室32的前侧的第1光路P1是指腔室32与前侧光学系统35之间的第1光路P1。腔室32的前侧的第2光路P2是指腔室32与前侧光学系统35之间的第2光路P2。
在图4中，第1平行平面基板61包括彼此相对的第1面61a和第2面61b以及第3面61c。第1面61a和第2面61b是相互平行的平面，与V轴方向平行。第3面61c是相对于第1面61a和第2面61b倾斜的斜面，并且是与V轴方向和Z轴方向平行的平面。第1平行平面基板61的从V轴方向观察时的侧面形状为梯形。
第2平行平面基板62包括彼此相对的第1面62a和第2面62b以及第3面62c。第1面62a和第2面62b是相互平行的平面，与V轴方向平行。第3面62c是相对于第1面62a和第2面62b倾斜的斜面，并且是与V轴方向和Z轴方向平行的平面。第2平行平面基板62的从V轴方向观察时的侧面形状为梯形。
第1平行平面基板61和第2平行平面基板62例如是相同形状且具有相同大小的平行平面基板。第1平行平面基板61和第2平行平面基板62配置成第3面61c与第3面62c间隔开且第2面61b与第2面62b形成规定的角度而相对。通过以这样的方式构成第1平行平面基板61和第2平行平面基板62，能够在环形谐振器内的狭窄空间内在第1光路P1和第2光路P2上配置平行平面基板，能够节省空间。
如图5所示，第1平行平面基板61配置成使得第1面61a的法线与第1光路P1以角度θ1相交。例如，角度θ1是布儒斯特角。即，入射到第1平行平面基板61的激光Lp的入射角是布儒斯特角。第1平行平面基板61使第1光路P1平行移动距离δ1。具体而言，第1平行平面基板61使第1光路P1在腔室32侧向靠近第2光路P2的方向平行移动距离δ1。距离δ1是根据角度θ1和第1平行平面基板61的折射率及厚度决定的值。
第2平行平面基板62配置成使得第1面62a的法线与第2光路P2以角度θ2相交。例如，角度θ2是布儒斯特角。即，入射到第2平行平面基板62的激光Lp的入射角是布儒斯特角。第2平行平面基板62使第2光路P2平行移动距离δ2。具体而言，第2平行平面基板62使第2光路P2在腔室32侧向靠近第1光路P1的方向平行移动距离δ2。距离δ2是根据角度θ2和第2平行平面基板62的折射率及厚度决定的值。在本实施方式中，δ1＝δ2。
即，第1平行平面基板61和第2平行平面基板62在腔室32的前侧使第1光路P1和第2光路P2在腔室32侧向彼此靠近的方向平行移动。
2.2动作
第1实施方式的激光装置的动作除了在功率振荡器30a中在环形谐振器中环绕的激光Lp在第1平行平面基板61和第2平行平面基板62的作用下发生偏移以外，与比较例的激光装置2的动作相同。
在本实施方式中，从前侧光学系统35射出并在第1光路P1上行进的激光Lp透过第1平行平面基板61而发生偏移并入射到腔室32。另外，从腔室32射出并在第2光路P2上行进的激光Lp透过第2平行平面基板62而发生偏移并入射到前侧光学系统35。
2.3效果
在图5中，用虚线表示比较例中的前侧光学系统35的位置，用实线表示本实施方式中的前侧光学系统35的位置。在本实施方式中，通过第1平行平面基板61和第2平行平面基板62，第1光路P1和第2光路P2在腔室32侧向彼此靠近的方向平行移动，因此能够使得到使激光Lp的行进方向折返所需的光路端间隔D的位置靠近腔室32侧。
因此，在本实施方式中，与比较例的情况相比，能够使前侧光学系统35靠近腔室32侧。其结果是，能够使第1光路P1与第2光路P2在放电空间内靠近，并且缩短谐振器长度L。能够缩短谐振器长度L的距离ΔL取决于上述的距离δ1、δ2和第1光路P1与第2光路P2交叉的角度。
通过缩短谐振器长度L，激光Lp在环形谐振器中环绕的环绕时间变短，因此在一次放电时间内激光Lp通过放电空间的次数增加。其结果是，放大效率得到提高。
2.4变形例
接着，对第1实施方式的功率振荡器30a的变形例进行说明。图6概略地示出变形例的功率振荡器30b的结构例。第1平行平面基板61和第2平行平面基板62在第1实施方式中配置于腔室32的前侧，但在本变形例中配置于腔室32的后侧。功率振荡器30b除了第1平行平面基板61和第2平行平面基板62的配置不同以外，其结构与第1实施方式的功率振荡器30a相同。
图6所示的第1平行平面基板61和第2平行平面基板62与图5所示的第1平行平面基板61和第2平行平面基板62相对于与V轴方向平行的中心轴处于180°的旋转对称的关系。
在本变形例中，第1平行平面基板61和第2平行平面基板62配置在腔室32与后侧光学系统36之间。具体而言，第1平行平面基板61配置在腔室32的后侧的第1光路P1上。第2平行平面基板62配置在腔室32的后侧的第2光路P2上。入射到第1平行平面基板61的激光Lp的入射角是布儒斯特角。入射到第2平行平面基板62的激光Lp的入射角是布儒斯特角。
第1平行平面基板61使第1光路P1在腔室32侧向靠近第2光路P2的方向平行移动。第2平行平面基板62使第2光路P2在腔室32侧向靠近第1光路P1的方向平行移动。即，第1平行平面基板61和第2平行平面基板62在腔室32的后侧使第1光路P1和第2光路P2在腔室32侧向彼此靠近的方向平行移动。
根据本变形例，与比较例的情况相比，能够使后侧光学系统36靠近腔室32侧。因此，能够得到与能够使前侧光学系统35靠近腔室32侧的第1实施方式相同的效果。
3.第2实施方式
3.1结构
接着，对本公开的第2实施方式的激光装置进行说明。此外，以下对与第1实施方式的激光装置的结构的不同点进行说明。
关于第2实施方式的激光装置，仅功率振荡器的结构与第1实施方式的激光装置的结构不同。图7概略地示出第2实施方式的功率振荡器30c的结构例。功率振荡器30c与第1实施方式的功率振荡器30a的不同点在于，除了前侧光学系统35、后侧光学系统36、第1平行平面基板61以及第2平行平面基板62之外，还包括第3平行平面基板63和第4平行平面基板64。
第1平行平面基板61和第2平行平面基板62与第1实施方式同样地配置于腔室32的前侧。第3平行平面基板63和第4平行平面基板64配置于腔室32的后侧。第3平行平面基板63和第4平行平面基板64的结构与第1实施方式的变形例的第1平行平面基板61和第2平行平面基板62(参照图6)相同。
第3平行平面基板63配置在腔室32的后侧的第1光路P1上。第4平行平面基板64配置在腔室32的后侧的第2光路P2上。入射到第3平行平面基板63的激光Lp的入射角是布儒斯特角。入射到第4平行平面基板64的激光Lp的入射角是布儒斯特角。
第3平行平面基板63使第1光路P1在腔室32侧向靠近第2光路P2的方向平行移动。第4平行平面基板64使第2光路P2在腔室32侧向靠近第1光路P1的方向平行移动。即，第3平行平面基板63和第4平行平面基板64在腔室32的后侧使第1光路P1和第2光路P2在腔室32侧向彼此靠近的方向平行移动。
3.2动作
第2实施方式的激光装置的动作除了以下的点以外，与第1实施方式的激光装置的动作相同：在环形谐振器中环绕的激光Lp除了在第1平行平面基板61和第2平行平面基板62的作用下发生偏移之外，还在第3平行平面基板63和第4平行平面基板64的作用下发生偏移。
在本实施方式中，从前侧光学系统35射出并在第1光路P1上行进的激光Lp透过第1平行平面基板61而发生偏移并入射到腔室32。从腔室32射出并在第1光路P1上行进的激光Lp透过第3平行平面基板63而发生偏移并入射到后侧光学系统36。
从后侧光学系统36射出并在第2光路P2上行进的激光Lp透过第4平行平面基板64而发生偏移并入射到腔室32。从腔室32射出并在第2光路P2上行进的激光Lp透过第2平行平面基板62而发生偏移并入射到前侧光学系统35。
3.3效果
在本实施方式中，能够使前侧光学系统35和后侧光学系统36靠近腔室32侧。其结果是，与第1实施方式相比，能够进一步缩短谐振器长度L，放大效率得到进一步提高。
4.第3实施方式
4.1结构
接着，对本公开的第3实施方式的激光装置进行说明。此外，以下对与第1实施方式的激光装置的结构的不同点进行说明。
第3实施方式的激光装置仅功率振荡器的结构与第1实施方式的激光装置的结构不同。图8概略地示出第3实施方式的功率振荡器30d的结构例。功率振荡器30d包括前侧光学系统35、后侧光学系统36以及两个第1平行平面基板61。功率振荡器30d与第1实施方式的功率振荡器30a的不同之处在于，功率振荡器30d包括两个第1平行平面基板61来代替第1平行平面基板61和第2平行平面基板62。
两个第1平行平面基板61配置在第1光路P1上。具体而言，两个第1平行平面基板61中的一方配置在腔室32的前侧的第1光路P1上，另一方配置在腔室32的后侧的第1光路P1上。入射到各个第1平行平面基板61的激光Lp的入射角是布儒斯特角。
配置在腔室32的前侧的第1光路P1上的第1平行平面基板61的结构与第1实施方式的第1平行平面基板61相同。配置在腔室32的后侧的第1光路P1上的第1平行平面基板61的结构与第1实施方式的变形例的第1平行平面基板61(参照图6)相同。
各个第1平行平面基板61使第1光路P1在腔室32侧向靠近第2光路P2的方向平行移动。即，两个第1平行平面基板61在腔室32的前侧和后侧使第1光路P1和第2光路P2在腔室32侧向彼此靠近的方向平行移动。
4.2动作
第3实施方式的激光装置的动作除了以下的点以外，与第1实施方式的激光装置的动作相同：在环形谐振器中环绕的激光Lp在两个第1平行平面基板61的作用下发生偏移，而并非是第1平行平面基板61和第2平行平面基板62。
在本实施方式中，从前侧光学系统35射出并在第1光路P1上行进的激光Lp透过第1平行平面基板61而发生偏移并入射到腔室32。从腔室32射出并在第1光路P1上行进的激光Lp透过第1平行平面基板61而发生偏移并入射到后侧光学系统36。
在本实施方式中，在第2光路P2上行进的激光Lp不发生偏移。从后侧光学系统36射出并在第2光路P2上行进的激光Lp经由腔室32入射到前侧光学系统35。
4.3效果
在本实施方式中，通过两个第1平行平面基板61，能够使前侧光学系统35和后侧光学系统36靠近腔室32侧。在各个第1平行平面基板61的折射率及厚度与第1实施方式的第1平行平面基板61和第2平行平面基板62各自的折射率及厚度相同的情况下，能够使谐振器长度L成为与第1实施方式相同的长度。因此，能够得到与第1实施方式相同的效果。
4.4变形例
接着，对第3实施方式的功率振荡器30d的变形例进行说明。在第3实施方式中，在腔室32的前侧及后侧的第1光路P1上分别配置了第1平行平面基板61。也可以取而代之，仅在腔室32的前侧及后侧的任意一方的第1光路P1上配置第1平行平面基板61。
此外，在第3实施方式中，在第1光路P1上配置了两个第1平行平面基板61，但也可以取而代之，在第2光路P2上配置两个第2平行平面基板62。具体而言，也可以将两个第2平行平面基板62中的一方配置在腔室32的前侧的第2光路P2上，将另一方配置在腔室32的后侧的第2光路P2上。此外，也可以仅在腔室32的前侧及后侧的任意一方的第2光路P2上配置第2平行平面基板62。
即，根据本公开的技术的激光装置的功率振荡器在第1光路P1上或第2光路P2上配置至少一个平行平面基板即可。
5.第4实施方式
5.1结构
接着，对本公开的第4实施方式的激光装置进行说明。此外，以下对与第1实施方式的激光装置的结构的不同点的进行说明。
第4实施方式的激光装置仅功率振荡器的结构与第1实施方式的激光装置的结构不同。图9概略地示出第4实施方式的功率振荡器30e的结构例。功率振荡器30e的前侧光学系统35a的结构与第1实施方式的前侧光学系统35的结构不同。功率振荡器30e的其他结构与第1实施方式的功率振荡器30a的结构相同。
前侧光学系统35a包括输出耦合镜40、第1高反射镜43以及第2高反射镜44。输出耦合镜40的结构与第1实施方式相同。第1高反射镜43配置为将在第2光路P2上行进并入射到前侧光学系统35a的激光Lp向第2高反射镜44反射。第2高反射镜44配置为将从第1高反射镜43入射来的激光Lp向输出耦合镜40的第2面40b反射。
输出耦合镜40使从第2高反射镜44入射到第2面40b的激光Lp的一部分透过，将一部分反射而使其沿着第1光路P1行进。
在第1实施方式中，环形谐振器由输出耦合镜40、高反射镜41、第1高反射镜50以及第2高反射镜51这四个反射镜构成。与此相对，在本实施方式中，环形谐振器由输出耦合镜40、第1高反射镜43、第2高反射镜44、第1高反射镜50以及第2高反射镜51这五个反射镜构成。
5.2动作
第4实施方式的激光装置的动作除了以下的点以外，与第1实施方式的激光装置的动作相同：入射到了前侧光学系统35a的激光Lp在被第1高反射镜43和第2高反射镜44反射之后入射到输出耦合镜40。
在本实施方式中，从腔室32经由第2平行平面基板62入射到了前侧光学系统35a的激光Lp被第1高反射镜43和第2高反射镜44反射而入射到输出耦合镜40。入射到了输出耦合镜40的激光Lp的一部分透过输出耦合镜40而从前侧光学系统35a朝向高反射镜42射出，通过被高反射镜42反射而从激光装置射出。另外，入射到了输出耦合镜40的激光Lp的剩余的一部分通过被输出耦合镜40反射而从前侧光学系统35a射出。
5.3效果
在本实施方式中，环形谐振器由五个反射镜构成，因此，激光Lp每当在环形谐振器中环绕一周时，射束轮廓发生镜面反转。即，从功率振荡器30e射出的激光Lp的射束轮廓在每环绕一周时发生镜面反转，因此激光Lp的空间相干性降低。由此，在将激光装置用作曝光用光源的情况下，能够抑制掩模版上的斑点。
另外，具有如下优点：即使在构成环形谐振器的五个反射镜发生角度偏移的情况下，通过激光Lp的射束轮廓在每环绕一周时发生镜面反转，也能够抑制各反射镜的角度偏移成分的累积。
5.4变形例
本实施方式的前侧光学系统35a不限于第1实施方式的前侧光学系统35，也可以代替第2实施方式、第3实施方式或它们的变形例的前侧光学系统35来使用。
6.平行平面基板的晶体取向
接着，对平行平面基板的晶体取向的变化进行说明。以下，对与入射到第1平行平面基板61的激光Lp的关系中优选的多个晶体取向进行说明。另外，对于第1平行平面基板61以外的平行平面基板也同样。
6.1晶体结构
图10示出形成第1平行平面基板61的CaF2晶体的结构。CaF2晶体中，钙离子(Ca2+)为面心立方晶格结构，氟离子(F-)为单纯立方晶格结构。另外，钙离子位于氟离子所构成的立方体的体心。氟离子位于钙离子所构成的正四面体的中心。
在以下的说明中，将立方晶中的晶体的面标记为(hkl)，将轴的方向标记为[uvw]。它们表示晶体中的特定的面和轴。另外，将与[uvw]轴等价的轴、即相对于坐标轴的相对关系相同的轴全部称为<uvw>。
CaF2晶体是以[111]轴为对称轴的3重对称。即，若从[111]轴的正上方观察CaF2晶体，则[100]轴与[010]轴所成的角度为120°，[100]轴与[001]轴所成的角度为240°。CaF2晶体的晶体生长方向为[111]轴方向，(111)面具有解理性。
在以下的各例中，激光Lp作为P偏振光入射到第1平行平面基板61的第1面61a。如上所述，入射到第1面61a的激光Lp的入射角θ1为布儒斯特角。若将CaF2晶体的折射率n设为1.501958，则布儒斯特角约为56.34°。
6.2第1晶体取向
图11示出与入射到第1平行平面基板61的激光Lp的关系中优选的第1晶体取向。在图11中，第1平行平面基板61以使得[111]轴与通过内部的激光Lp的电场轴一致的方式形成。即，[111]轴平行于入射面，且平行于与通过第1平行平面基板61的内部的激光Lp的光路轴正交的方向。
在本公开中，将与线偏振光的电场矢量平行的轴称为电场轴。另外，在激光Lp除了包含偏振方向与入射面平行的P偏振成分以外还包含S偏振成分的情况下，将与P偏振成分的电场矢量平行的轴称为电场轴。
通过使得[111]轴与激光Lp的电场轴一致，能够得到第1平行平面基板61内的激光Lp的吸收量减少、热应力及双折射量减少的效果(详细而言，参照美国专利申请公开第2020/0067257号说明书)。
另外，[111]轴与<111>所包含的[111]轴以外的轴等价。因此，第1平行平面基板61以使得通过内部的激光Lp的P偏振成分的电场轴与<111>所包含的一个轴一致的方式形成即可。
6.3第2晶体取向
图12示出与入射到第1平行平面基板61的激光Lp的关系中优选的第2晶体取向。在图12中，第1平行平面基板61以使得[111]轴与通过内部的激光Lp的光路轴一致的方式形成。即，[111]轴与入射面平行，且与通过第1平行平面基板61的内部的激光Lp的光路轴平行。
通过使[111]轴与激光Lp的光路轴一致，使得激光Lp相对于作为解理面的(111)面垂直地入射，因此能够减少激光Lp的偏振状态的变化、波面的不均匀性等(详细而言，参照美国专利第6181724号说明书)。
此外，第1平行平面基板61以使得通过内部的激光Lp的光路轴与＜111＞所包含的一个轴一致的方式形成即可。
6.4第3晶体取向
图13示出与入射到第1平行平面基板61的激光Lp的关系中优选的第3晶体取向。在图13中，第1平行平面基板61以使得[111]轴与第1面61a及第2面61b正交的方式形成。即，第1面61a和第2面61b分别为(111)面。另外，第1平行平面基板61以激光Lp通过包含[111]轴和[001]轴的面的配置为基准，配置于以[111]轴为中心轴旋转了60°的位置。
通过如上述那样配置第1平行平面基板61，能够得到降低由激光Lp引起的热应力的效果(详细而言，参照美国专利申请公开第2011/0158281号说明书)。另外，通过将第1面61a和第2面61b作为解理面即(111)面，第1平行平面基板61的制造变得容易。
此外，第1平行平面基板61的表面与<111>所包含的一个第1轴正交，且第1平行平面基板61以激光Lp通过包含第1轴和如下的第2轴的面的配置为基准，配置于以第1轴为中心轴旋转了60°的位置即可，该第2轴是<001>所包含的一个轴。第1轴的一例是[111]轴，第2轴的一例是[001]轴。
7.主振荡器的变形例
接着，对主振荡器10的变形例进行说明。在上述各实施方式中，激光装置包括由准分子激光装置构成的主振荡器10，但主振荡器10能够进行各种变形。
7.1结构
图14概略地示出变形例的激光装置2a的结构例。激光装置2a包括主振荡器10a、MO射束转向单元20以及功率振荡器30a。MO射束转向单元20和功率振荡器30a的结构与第1实施方式相同。
主振荡器10a是固体激光装置，包括输出种子光的半导体激光器80、放大种子光的钛蓝宝石放大器81以及波长转换系统82。
半导体激光器80是输出波长为773.6nm的CW(Continuous Wave：连续波)激光作为种子光的分布反馈型的半导体激光器。通过变更半导体激光器80的温度设定，能够改变振荡波长。
钛蓝宝石放大器81包括钛蓝宝石晶体81a和泵浦脉冲激光器81b。钛蓝宝石晶体81a配置在种子光的光路上。泵浦脉冲激光器81b是输出YLF激光的二次谐波光的激光装置。
波长转换系统82是产生四次谐波光的波长转换系统，包括LBO(LiB3O5)晶体和KBBF(KBe2BO3F2)晶体。各晶体配置在未图示的旋转台上，构成为能够变更种子光相对于各晶体的入射角度。
7.2动作
在钛蓝宝石放大器81中，泵浦脉冲激光器81b基于从控制部(未图示)输入的触发信号，将输入到钛蓝宝石晶体81a的作为种子光的CW激光转换为脉冲激光来进行输出。从钛蓝宝石放大器81输出的脉冲激光被输入到波长转换系统82。波长转换系统82将输入的波长773.6nm的脉冲激光波长转换为波长193.4nm的脉冲激光，并将其作为激光Lp朝向MO射束转向单元20射出。
在本变形例中，功率振荡器30a是ArF准分子放大器，将从MO射束转向单元20输入的波长193.4nm的激光Lp放大。
7.3其他
也可以将主振荡器10a设为是射出波长为248.4nm的脉冲激光的固体激光装置，将功率振荡器30a设为是KrF准分子放大器。在该情况下，半导体激光器80输出波长为745.2nm的CW激光，钛蓝宝石放大器81将从半导体激光器80输入的CW激光转换为脉冲激光并输出。在该情况下，波长转换系统82是产生三次谐波光的波长转换系统，包括LBO晶体和CLBO(CsLiB6O10)晶体。波长转换系统82通过LBO晶体生成二次谐波光，通过CLBO晶体生成三次谐波光，由此射出波长为248.4nm的脉冲激光作为激光Lp。
此外，激光装置2a也可以包括上述实施方式和变形例的任意的功率振荡器来代替功率振荡器30a。
8.电子器件的制造方法
图15概略地示出曝光装置200的结构例。曝光装置200包括照明光学系统204和投影光学系统206。照明光学系统204例如通过从激光装置2a入射的激光Lp，对配置在掩模版台RT上的未图示的掩模版的掩模版图案进行照明。投影光学系统206将透过掩模版后的激光Lp缩小投影，使其在配置于工件台WT上的未图示的工件上成像。工件是涂覆了光刻胶的半导体晶片等感光基板。
曝光装置200通过使掩模版台RT和工件台WT同步地进行平行移动，从而将反映出掩模版图案的激光Lp曝光到工件。在通过上述那样的曝光工序将掩模版图案转印到半导体晶片之后，能够经过多个工序来制造半导体器件。半导体器件是本公开中的“电子器件”的一例。
此外，向曝光装置200输出激光Lp的激光装置也可以是上述实施方式和变形例的任意的激光装置。
上述的说明并非限制，而仅是例示。因此，本领域技术人员显然能够在不脱离权利要求书的情况下对本公开的各实施方式追加变更。
在整个本说明书和权利要求书中使用的术语应解释为“非限定性”的术语。例如，“包含”或“所包含”这样的术语应解释为“不限定于作为所包含的要素而记载的要素”。“具有”这样的术语应解释为“不限定于作为具有的要素而记载的要素”。此外，在本说明书和权利要求书中记载的修饰语“一个”应解释为表示“至少一个”或者“一个或一个以上”。

Claims (20)

1.一种激光装置，其具备：
振荡器，其射出激光；
放大器，其将所述激光在包含一对放电电极的腔室内放大；
前侧光学系统和后侧光学系统，它们配置于隔着所述腔室对置的位置，构成包含第1光路和第2光路的环形谐振器，所述第1光路和所述第2光路在所述一对放电电极之间交叉；以及
第1平行平面基板，其配置在所述第1光路上或所述第2光路上，
所述第1光路是所述前侧光学系统将从所述振荡器入射的所述激光朝向所述后侧光学系统射出的光路，
所述第2光路是所述后侧光学系统将经由所述第1光路入射的所述激光朝向所述前侧光学系统射出的光路，
所述第1平行平面基板使所述第1光路和所述第2光路在所述腔室侧向彼此靠近的方向平行移动。
2.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述第1光路和所述第2光路包含在与所述一对放电电极的放电方向正交的面中，
所述第1平行平面基板使所述第1光路和所述第2光路在与所述放电方向正交的方向上平行移动。
3.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述激光装置还具备配置在所述第2光路上的第2平行平面基板，
所述第1平行平面基板配置在所述第1光路上。
4.根据权利要求3所述的激光装置，其中，
所述第1平行平面基板和所述第2平行平面基板配置在所述腔室与所述前侧光学系统之间，且使所述第1光路和所述第2光路在所述腔室侧向彼此靠近的方向平行移动。
5.根据权利要求4所述的激光装置，其中，
所述激光装置还具备：
第3平行平面基板，其配置在所述腔室与所述后侧光学系统之间的所述第1光路上；以及
第4平行平面基板，其配置在所述腔室与所述后侧光学系统之间的所述第2光路上，
所述第3平行平面基板和所述第4平行平面基板使所述第1光路和所述第2光路在所述腔室侧向彼此靠近的方向平行移动。
6.根据权利要求3所述的激光装置，其中，
所述第1平行平面基板和所述第2平行平面基板配置在所述腔室与所述后侧光学系统之间，使所述第1光路和所述第2光路在所述腔室侧向彼此靠近的方向平行移动。
7.根据权利要求3所述的激光装置，其中，
所述第1平行平面基板和所述第2平行平面基板分别具有相对于所述激光入射的平面倾斜的斜面，所述第1平行平面基板的所述斜面与所述第2平行平面基板的所述斜面相对。
8.根据权利要求7所述的激光装置，其中，
所述第1平行平面基板的所述斜面与所述第2平行平面基板的所述斜面间隔开。
9.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述前侧光学系统包含输出耦合镜和高反射镜，
所述输出耦合镜使从所述振荡器入射的所述激光透过并沿着所述第1光路行进。
10.根据权利要求9所述的激光装置，其中，
所述高反射镜将在所述第2光路上行进并入射到所述前侧光学系统的所述激光向所述输出耦合镜反射，
所述输出耦合镜使从所述高反射镜入射的所述激光的一部分透过而从所述前侧光学系统射出，并且将从所述高反射镜入射的所述激光的一部分反射而使其沿着所述第1光路行进。
11.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述前侧光学系统包含输出耦合镜、第1高反射镜以及第2高反射镜，
所述输出耦合镜使从所述振荡器入射的所述激光透过并沿着所述第1光路行进。
12.根据权利要求11所述的激光装置，其中，
所述第1高反射镜将在所述第2光路上行进并入射到所述前侧光学系统的所述激光向所述第2高反射镜反射，
所述第2高反射镜将从所述第1高反射镜入射的所述激光向所述输出耦合镜反射，
所述输出耦合镜使从所述第2高反射镜入射的所述激光的一部分透过而从所述前侧光学系统射出，并且将从所述第2高反射镜入射的所述激光的一部分反射而使其沿着所述第1光路行进。
13.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述后侧光学系统包含第1高反射镜和第2高反射镜，
所述第1高反射镜将在所述第1光路上行进并入射到所述后侧光学系统的所述激光向所述第2高反射镜反射，
所述第2高反射镜将从所述第1高反射镜入射的所述激光反射而使其沿着所述第2光路行进。
14.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
入射到所述第1平行平面基板的所述激光的入射角是布儒斯特角。
15.根据权利要求14所述的激光装置，其中，
所述第1平行平面基板由氟化钙形成。
16.根据权利要求15所述的激光装置，其中，
通过所述第1平行平面基板的内部的所述激光的P偏振成分的电场轴与<111>所包含的一个轴一致。
17.根据权利要求15所述的激光装置，其中，
通过所述第1平行平面基板的内部的所述激光的光路轴与<111>所包含的一个轴一致。
18.根据权利要求15所述的激光装置，其中，
所述第1平行平面基板的表面与<111>所包含的一个第1轴正交，且所述第1平行平面基板以所述激光通过包含所述第1轴和如下的第2轴的面的配置为基准，配置于以所述第1轴为中心轴旋转了60°的位置，所述第2轴是<001>所包含的一个轴。
19.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述振荡器是固体激光装置。
20.一种电子器件的制造方法，其包括：
利用激光装置生成激光；
将所述激光输出到曝光装置；以及
在所述曝光装置内将所述激光曝光于感光基板，以制造电子器件，
所述激光装置具备：
振荡器，其射出所述激光；
放大器，其将所述激光在包含一对放电电极的腔室内放大；
前侧光学系统和后侧光学系统，它们配置于隔着所述腔室对置的位置，构成包含第1光路和第2光路的环形谐振器，所述第1光路和所述第2光路在所述一对放电电极之间交叉；以及
第1平行平面基板，其配置在所述第1光路上或所述第2光路上，
所述第1光路是所述前侧光学系统将从所述振荡器入射的所述激光朝向所述后侧光学系统射出的光路，
所述第2光路是所述后侧光学系统将经由所述第1光路入射的所述激光朝向所述前侧光学系统射出的光路，
所述第1平行平面基板使所述第1光路和所述第2光路在所述腔室侧向彼此靠近的方向平行移动。
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