CN116830019A - 光隔离器、紫外线激光装置和电子器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的一个观点的光隔离器具有：第1偏振片，其使紫外线波长的线偏振的入射光透过；法拉第转子，其通过磁场使透过第1偏振片后的光的偏振方向旋转；以及第2偏振片，其使透过法拉第转子后的入射光透过。法拉第转子的法拉第材料为氟化钙晶体，在将晶轴的[001]的方向设为a轴、[100]的方向设为b轴、[010]的方向设为c轴时，在将这3个轴以c轴为中心旋转第1角度、以旋转了第1角度后的b轴为中心旋转了第2角度后的轴分别设为x轴、y轴和z轴的情况下，第1角度为40度以上且50度以下，第2角度为45度以上且75度以下，z轴与入射光的传播方向平行，以第1偏振片的透射轴与x轴之间的角度差处于0度以上且45度以下的范围内的方式配置氟化钙晶体。

Description

光隔离器、紫外线激光装置和电子器件的制造方法
技术领域
本公开涉及光隔离器、紫外线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和高集成化，要求分辨率的提高。因此，从曝光用光源发射的光的短波长化得以发展。例如，作为曝光用的气体激光装置，使用输出波长大约为248nm的激光的KrF准分子激光装置、以及输出波长大约为193nm的激光的ArF准分子激光装置。
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，大约为350pm～400pm。因此，在利用使KrF和ArF激光这种紫外线透过的材料构成投影透镜时，有时产生色差。其结果，分辨率可能降低。因此，需要将从气体激光装置输出的激光的谱线宽度窄带化到能够无视色差的程度。因此，在气体激光装置的激光谐振器内，为了使谱线宽度窄带化，有时具有包含窄带化元件(标准具、光栅等)的窄带化模块(Line Narrowing Module：LNM)。下面，将谱线宽度被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：日本特开2006-73921号公报
专利文献2：日本特开昭61-141189号公报
专利文献3：日本特开2011-225400号公报
非专利文献
非专利文献1：Vyatkin、Anton&Snetkov、Ilya&Palashov、Oleg&Khazanov、Efim.“Specificity of Thermally Induced Depolarization in CaF2.”2013Conference onLasers and Electro-Optics、CLEO 2013.10.1364/CLEO_SI.2013.CTu1O.5.
发明内容
本公开的一个观点的光隔离器具有：第1偏振片，其透射轴被配置成，该第1偏振片针对紫外线波长的线偏振的入射光的归一化透射率为0.9以上；法拉第转子，其包含法拉第材料，通过磁场使透过第1偏振片后的光的偏振方向旋转；以及第2偏振片，其透射轴被配置成，该第2偏振片针对透过法拉第转子后的入射光的归一化透射率为0.9以上，其中，法拉第材料为氟化钙晶体，在将作为氟化钙晶体的晶轴的[001]的方向设为a轴、[100]的方向设为b轴、[010]的方向设为c轴时，在将a轴、b轴和c轴这3个轴以c轴为中心旋转第1角度、以旋转了第1角度后的b轴为中心旋转了第2角度后的轴分别设为x轴、y轴和z轴的情况下，第1角度为40度以上且50度以下，第2角度为45度以上且75度以下，z轴与从第1偏振片入射到氟化钙晶体的光的传播方向平行，以第1偏振片的透射轴与x轴之间的角度差处于0度以上且45度以下的范围内的方式，配置氟化钙晶体。
本公开的另一个观点的紫外线激光装置具有：振荡级激光器，其输出紫外线波长的线偏振的脉冲激光；放大器，其对脉冲激光进行放大并输出；以及光隔离器，其被配置于振荡级激光器与放大器之间的光路上，光隔离器具有：第1偏振片，其透射轴被配置成，该第1偏振片针对紫外线波长的线偏振的入射光的归一化透射率为0.9以上；法拉第转子，其包含法拉第材料，通过磁场使透过第1偏振片后的光的偏振方向旋转；以及第2偏振片，其透射轴被配置成，该第2偏振片针对透过法拉第转子后的入射光的归一化透射率为0.9以上，其中，法拉第材料为氟化钙晶体，在将作为氟化钙晶体的晶轴的[001]的方向设为a轴、[100]的方向设为b轴、[010]的方向设为c轴时，在将a轴、b轴和c轴这3个轴以c轴为中心旋转第1角度、以旋转了第1角度后的b轴为中心旋转了第2角度后的轴分别设为x轴、y轴和z轴的情况下，第1角度为40度以上且50度以下，第2角度为45度以上且75度以下，z轴与从第1偏振片入射到氟化钙晶体的光的传播方向平行，以第1偏振片的透射轴与x轴之间的角度差处于0度以上且45度以下的范围内的方式，配置氟化钙晶体。
本公开的另一个观点的电子器件的制造方法包含以下步骤：使用紫外线激光装置生成由放大器放大后的激光，将放大后的激光输出到曝光装置，在曝光装置内在感光基板上曝光激光，以制造电子器件，紫外线激光装置具有：振荡级激光器，其输出紫外线波长的线偏振的脉冲激光；放大器，其对脉冲激光进行放大并输出；以及光隔离器，其被配置于振荡级激光器与放大器之间的光路上，光隔离器具有：第1偏振片，其透射轴被配置成，该第1偏振片针对紫外线波长的线偏振的入射光的归一化透射率为0.9以上；法拉第转子，其包含法拉第材料，通过磁场使透过第1偏振片后的光的偏振方向旋转；以及第2偏振片，其透射轴被配置成，该第2偏振片针对透过法拉第转子后的入射光的归一化透射率为0.9以上，其中，法拉第材料为氟化钙晶体，在将作为氟化钙晶体的晶轴的[001]的方向设为a轴、[100]的方向设为b轴、[010]的方向设为c轴时，在将a轴、b轴和c轴这3个轴以c轴为中心旋转第1角度、以旋转了第1角度后的b轴为中心旋转了第2角度后的轴分别设为x轴、y轴和z轴的情况下，第1角度为40度以上且50度以下，第2角度为45度以上且75度以下，z轴与从第1偏振片入射到氟化钙晶体的光的传播方向平行，以第1偏振片的透射轴与x轴之间的角度差处于0度以上且45度以下的范围内的方式，配置氟化钙晶体。
附图说明
下面，参照附图将本公开的若干个实施方式作为简单例子进行说明。
图1是概略地示出比较例的紫外线激光装置的结构的侧视图。
图2是示出比较例的紫外线激光装置的课题的图。
图3概略地示出抑制返回光的比较例的光隔离器的结构。
图4概略地示出实施方式1的光隔离器的结构。
图5是使晶轴旋转后的x轴、y轴和z轴的定义以及旋转角α和旋转角β的说明图。
图6是示出法拉第材料的优选配置条件的例子的立体图。
图7是示出第1偏振片的透射轴与法拉第材料的晶轴之间的关系的示意图。
图8示出在图7中沿入射光传播的方向观察的情况下的第1偏振片的透射轴与法拉第材料的x轴和y轴之间的关系。
图9是从非专利文献1转记的曲线图，是示出退偏度γ与旋转角β之间的关系的曲线图，该退偏度γ是透射光中的与入射光的偏振方向正交的偏振成分相对于入射到CaF 2晶体的光的全部入射功率的比例。
图10是估计入射光的波长为193nm的情况下的退偏度γ与旋转角β之间的关系的曲线图。
图11是示出施加给法拉第转子的磁场和法拉第材料的厚度的优选范围的图表。
图12是示出偏振片的透射轴与脉冲激光的偏振方向之间的角度差和消光比之间的关系的曲线图以及将消光比换算成归一化透射率的曲线图。
图13概略地示出实施方式2的光隔离器的结构。
图14是被应用于实施方式2的法拉第转子的主视图。
图15是图14的15-15线处的剖视图。
图16概略地示出实施方式3的光隔离器的结构。
图17概略地示出实施方式4的紫外线激光装置的结构。
图18概略地示出实施方式5的紫外线激光装置的结构。
图19概略地示出实施方式6的紫外线激光装置的结构。
图20概略地示出实施方式7的紫外线激光装置的结构。
图21是概略地示出被应用于实施方式7的放大级激光器的结构的俯视图。
图22概略地示出曝光装置的结构例。
具体实施方式
-目录-
1.用语的说明
2.比较例的紫外线激光装置的概要
2.1结构
2.2动作
3.课题
4.实施方式1
4.1结构
4.2第1偏振片的透射轴与法拉第材料的晶轴之间的关系
4.3关于旋转角α和旋转角β
4.4磁场和法拉第材料的厚度的优选范围
4.5偏振片的透射轴与激光的偏振方向之间的容许角度差
4.6动作
4.7作用/效果
4.8晶轴的验证方法
4.9变形例
5.实施方式2
5.1结构
5.2动作
5.3作用/效果
6.实施方式3
6.1结构
6.2动作
6.3作用/效果
7.实施方式4
7.1结构
7.2动作
7.3作用/效果
7.4变形例
8.实施方式5
8.1结构
8.2动作
8.3作用/效果
9.实施方式6
9.1结构
9.2动作
9.3作用/效果
10.实施方式7
10.1结构
10.2动作
10.3作用/效果
11.关于电子器件的制造方法
12.光隔离器的另一个应用例
13.其他
下面，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几个例子，不限定本公开的内容。此外，各实施方式中说明的结构和动作并不一定全都是本公开的结构和动作所必须的。另外，对相同结构要素标注相同参照标号并省略重复说明。
1.用语的说明
“偏振片”是指对特定的偏振方向(透射轴方向)的光和偏振方向与其正交的光进行分离的光学元件。
在本说明书中，关于“平行”这样的用语，除了根据上下文可知的情况以外，只要没有明确记载，则不限于严格平行的情况，包括包含不失去技术意义的实用上被容许的角度差的范围的大致平行的概念。此外，关于本说明书中的“正交”或“垂直”这样的用语，也除了根据上下文可知的情况以外，只要没有明确记载，则不限于严格正交或垂直的情况，包括包含不失去技术意义的实用上被容许的角度差的范围的大致正交或大致垂直的概念。
2.比较例的紫外线激光装置的概要
2.1结构
图1是概略地示出比较例的紫外线激光装置20的结构的侧视图。本公开的比较例是申请人认识到仅申请人知道的方式，不是申请人自己承认的公知例。
紫外线激光装置20是包含主振荡器(MO)22、MO射束转向单元24和功率振荡器(PO)26的准分子激光装置。MO22包含窄带化模块(LNM)30、腔32和输出耦合镜34。
LNM30包含用于对谱宽度进行窄带化的棱镜扩展器36和光栅38。棱镜扩展器36和光栅38被进行入射角度和衍射角度一致的利特罗配置。输出耦合镜34是反射率为40％～60％的部分反射镜。输出耦合镜34被配置成与LNM30一起构成光谐振器。
腔32被配置于光谐振器的光路上。腔32包含一对放电电极40a、40b和供激光透过的2个窗口42、44。在腔32内填充有激光气体。激光气体包含稀有气体、卤素气体和缓冲气体。稀有气体例如可以是氩(Ar)或氪(Kr)气体。卤素气体例如可以是氟(F 2)气体。缓冲气体例如可以是氖(Ne)气体。在放电电极40a、40b之间，通过未图示的电源被施加电压。电源可以是包含开关和充电电容器的脉冲功率模块(PPM)。
MO射束转向单元24包含高反射镜50和高反射镜52，被配置成从MO22输出的激光入射到PO26。
在高反射镜50与高反射镜52之间配置有MO脉冲能量监视器54。MO脉冲能量监视器54包含分束器(BS)55和光传感器56。BS55被配置于从MO22输出的脉冲激光的光路上，BS55的反射光被配置成入射到光传感器56。
PO26是包含后镜60、腔62和输出耦合镜64的放大级激光器。后镜60和输出耦合镜64构成光谐振器，在该光谐振器的光路上配置有腔62。
腔62的结构可以与腔32相同。腔62包含一对放电电极70a、70b和2个窗口72、74。在腔62内填充有激光气体。后镜60例如可以是反射率为50％～90％的部分反射镜。输出耦合镜64可以是反射率为10％～30％的部分反射镜。
2.2动作
从未图示的电源向腔32内的放电电极40a、40b之间施加高电压脉冲。当在腔32内的放电电极40a、40b之间产生放电时，激光气体被激励，从输出耦合镜34输出被由输出耦合镜34和LNM30构成的光谐振器窄带化后的、波长为150nm～380nm的紫外线波长的脉冲激光。
从输出耦合镜34输出的脉冲激光的能量由MO脉冲能量监视器54来计测。此外，通过MO射束转向单元24，该脉冲激光作为种子光入射到PO26的后镜60。
在透过后镜60后的种子光入射到腔62的时机，从未图示的电源向腔62内的放电电极70a、70b之间施加高电压脉冲。当在腔62内的放电电极70a、70b之间产生放电时，激光气体被激励，通过由输出耦合镜64和后镜60构成的法布里-珀罗型光谐振器，种子光被放大，被放大后的脉冲激光作为输出激光而从输出耦合镜64输出。
3.课题
图2是示出比较例的紫外线激光装置20的课题的图。当来自PO26的返回光返回到MO22时，激光性能恶化。这里所说的“返回光”是指MO返回光和PO漏出光这2种光之和。从MO22出射的光入射到PO26，但是，PO26内的后镜60是部分反射镜(反射率为50％～90％)，因此，入射到后镜60的光的一部分不朝向PO26内部而直接返回到MO22侧。将不进入PO26的腔62内、被后镜60反射而返回到MO22侧的光称为“MO返回光”。
另一方面，从MO22入射到PO26且透过后镜60后的光在PO26内被谐振/放大而被输出。如上所述，PO26内的后镜60是部分反射镜，因此，入射到PO26的腔62而被放大的光的一部分返回到MO22。将在PO26被放大的光中的透过后镜60而返回到MO22的光称为“PO漏出光”。
返回光成为LNM30等的热负荷，可能成为线宽度的稳定性、脉冲能量的稳定性等恶化的原因。为了抑制进入MO22的返回光，存在在MO22与PO26之间配置光隔离器的方法。
图3示出抑制返回光的比较例的光隔离器80的结构例。图3的上段示出针对从MO22朝向PO26前进的脉冲激光(MO注入光：前进的光)的光隔离器80的动作。图3的下段示出针对从PO26朝向MO22前进的激光(返回的光)的光隔离器80的动作。
光隔离器80从MO22侧起依次配置有第1偏振片83、法拉第转子84和第2偏振片88。法拉第转子84包含法拉第材料85和磁铁86。另外，在图3中，法拉第转子84中所示的向右箭头表示基于磁铁86的磁场的方向。图中的虚线圆内所示的双向箭头表示使视线与脉冲激光前进的方向一致时的脉冲激光的偏振面的方向即偏振方向。
如图3的上段所示，从MO22输出向水平方向偏振的线偏振的脉冲激光。通过1/2波长板81，从MO22输出的脉冲激光的偏振方向沿逆时针方向旋转45度。第1偏振片83被配置成其透射轴与从1/2波长板81输出的脉冲激光的偏振方向平行，从1/2波长板81输出的脉冲激光透过第1偏振片83。
通过被施加了磁场的法拉第转子84，透过第1偏振片83后的脉冲激光的偏振方向沿顺时针方向旋转45度。由此，从法拉第转子84输出的脉冲激光成为水平偏振光。第2偏振片88被配置成其透射轴与从法拉第转子84输出的脉冲激光的偏振方向平行，从法拉第转子84输出的脉冲激光透过第2偏振片88后入射到PO26。
1/2波长板81对来自MO22的脉冲激光的偏振方向进行调整，以使得从MO22输出的脉冲激光的偏振方向和入射到PO26的脉冲激光的偏振方向相同。由此，不用对依赖于偏振方向的其他模块进行变更。
另一方面，如图3的下段所示，来自PO26的返回光以与向PO26入射的入射光相同的偏振方向透过第2偏振片88，通过被施加了磁场的法拉第转子84，偏振方向沿顺时针方向旋转45度。通过法拉第转子84后的返回光的偏振方向与第1偏振片83的透射轴正交，返回光在第1偏振片83反射而不入射到MO22。
这里，在抑制波长大约为193nm的准分子激光器这样的短波长的光的返回光的情况下，作为法拉第转子84的法拉第材料85，使用氟化钙(CaF 2)晶体。
在高输出的激光、例如10W以上的激光入射到CaF 2晶体的情况下，无法忽略热致双折射的影响，偏振纯度恶化。由于该偏振纯度的恶化，在第1偏振片83反射的返回光的比例降低，光隔离器80的隔离比劣化。
4.实施方式1
4.1结构
图4概略地示出实施方式1的光隔离器120的结构。关于图4所示的结构，对与图3的不同之处进行说明。光隔离器120代替图3的法拉第转子84而具有包含法拉第材料135的法拉第转子112。法拉第材料135为CaF 2晶体，在实施方式1中，与图3的结构的不同之处在于，以激光的偏振纯度的恶化在透过法拉第材料135的前后变少的方式配置法拉第转子112。
具体而言，以法拉第材料135的晶轴和入射的光的传播方向成为以下关系的方式配置法拉第转子112。即，在法拉第材料135为CaF 2晶体的情况下，如图5所示，在将作为晶轴的[001]的方向设为a轴、[100]的方向设为b轴、[010]的方向设为c轴时，将a轴、b轴和c轴这3个轴以c轴为中心旋转α、以旋转了α后的b轴为中心旋转了β后的轴分别设为x轴、y轴和z轴。关于旋转角α和旋转角β在后面叙述。
而且，如图6所示，以法拉第材料135的z轴变成与激光的传播方向平行、且激光的偏振方向在法拉第材料135的介质长度的大致中心处变成与x轴平行的方式，配置法拉第材料135。其他结构可以与图3相同。
4.2第1偏振片的透射轴与法拉第材料的晶轴之间的关系
图7是概略地示出第1偏振片83的透射轴TA1与法拉第材料135的x轴和y轴之间的关系的侧视图。图8示出沿入射的光传播的方向(z轴)观察的情况下的第1偏振片83的透射轴TA1与法拉第材料135的x轴和y轴之间的关系。透过第1偏振片83入射到法拉第转子112的光的偏振方向与x轴平行。此外，在图8中，入射光的偏振方向通过法拉第转子112而旋转的方向为顺时针方向。在入射光的偏振方向通过法拉第转子112而旋转的方向上，第1偏振片83的透射轴TA1与入射光的偏振方向之间的角度差θ的优选范围为0度以上且45度以下。
4.3关于旋转角α和旋转角β
图9是转记了非专利文献1所记载的Fig.1的曲线图。在图9中，示出退偏度γ的旋转角β的依赖性，该退偏度γ是透射光中的与入射光的偏振方向正交的偏振成分相对于入射到CaF 2晶体的光的全部入射功率的比例。在图9中，旋转角α为45度。根据图9中的实线所示的曲线图，在β为50度～60度时，偏振方向变化的比例小，偏振纯度的恶化小。
该图9是入射光的波长为1074nm的情况下的曲线图，因此，在估计入射光的波长为193nm的情况下的γ的值与旋转角β之间的关系时，如图10所示。图10的纵轴将β为0度时的γ的值归一化为“1”。
根据图10，β的优选范围为45度～75度，更优选范围为54度～66度，最优选范围为58度～62度。根据图10的曲线图，关于优选旋转角，在α为45度时，β被估计为45度～75度。此外，α的容许范围为45度±5度。另外，“45度～75度”等表示数值范围的表述表示包含“～”的前后所示的数值的范围，例如“45度～75度”的表述意味着“45度以上且75度以下”。旋转角α是本公开中的“第1角度”的一例，旋转角β是本公开中的“第2角度”的一例。
图10是入射光的波长为193nm的情况下的曲线图，但是，在入射光的波长为248nm等其他紫外线波长的情况下，虽然与图10的曲线图存在微小的偏差，但是能够成为大致与图10的曲线图相同的曲线图。由此，根据图10掌握的旋转角α、β的上述的优选范围也被应用于248nm等其他紫外线波长的入射光。
4.4磁场和法拉第材料的厚度的优选范围
关于入射光的波长为193nm的情况和入射光的波长为248nm的情况，图11示出法拉第材料135为CaF 2晶体时的磁场和法拉第材料135的厚度的优选范围。ArF准分子激光器的振荡波长包含波长193nm。KrF准分子激光器的振荡波长包含波长248nm。
优选范围根据磁场的实现容易度来选定。最优选范围的磁场是使用了磁力强的钕磁铁等的情况下的磁通密度。法拉第材料135的厚度是根据选择出的材料和磁场的磁通密度以及费尔德常数计算基于法拉第效应实现的偏振面的旋转成为45度的厚度而得到的值。
在法拉第材料135为CaF 2晶体、且入射光的波长为ArF准分子激光器的振荡波长即193nm的情况下，如图11所示，施加给法拉第转子112的磁场和法拉第材料135的光轴方向的厚度的可选择范围为0.5T～3.0T和6mm～40mm。更加优选为0.75T～2.9T和10mm～30mm，最优选为0.8T～1.5T和15mm～25mm。
此外，在入射光的波长为KrF准分子激光器的振荡波长即248nm的情况下，施加给法拉第转子112的磁场和法拉第材料135的光轴方向的厚度的可选择范围为0.5T～3.0T和13mm～83mm。更加优选为0.75T～2.9T和20mm～55mm，最优选为0.8T～1.5T和30mm～50mm。
在对组入法拉第转子112的CaF 2晶体进行加工的阶段，根据晶轴的方向、光轴方向的厚度等被确定的参数制作法拉第转子112。
另外，法拉第材料135也可以分割成多个，它们的合计满足上述的厚度。被分割的个数例如可以是2个、3个、4个等。
4.5偏振片的透射轴与激光的偏振方向之间的容许角度差
最优选第1偏振片83和第2偏振片88各自的透射轴与入射到各偏振片的脉冲激光的偏振方向平行，但是，不限于严格平行的情况，在能够发挥实用上的目标功能的范围内，容许两者的角度差。
图12是示出偏振片的透射轴与脉冲激光的偏振方向之间的角度差和消光比(dB)之间的关系的曲线图以及将消光比换算成归一化透射率的曲线图。图12的左侧的纵轴表示消光比，右侧的纵轴表示归一化透射率。归一化透射率是以角度差为0度时的透射率成为1.0的方式进行归一化而得到的值。
在使从MO22输出的脉冲激光透过的第1偏振片83和使从法拉第转子112输出的脉冲激光透过的第2偏振片88中的各个偏振片中，如果针对入射的脉冲激光的归一化透射率为0.9以上，则在实用上能够充分有效地发挥功能。因此，根据图12，第1偏振片83或第2偏振片88的透射轴与脉冲激光的偏振方向之间的角度差的优选容许范围是归一化透射率成为0.9以上的±17.5度的范围。
4.6动作
通过被施加了磁场的法拉第转子112，从MO22输出且透过第1偏振片83后的线偏振的脉冲激光的偏振方向在透过法拉第转子112的前后沿顺时针方向旋转45度。第2偏振片88被配置成其透射轴与从法拉第转子112输出的脉冲激光的偏振方向平行，从法拉第转子112输出的脉冲激光透过第2偏振片88后入射到PO26。
另一方面，来自PO26的返回光透过第2偏振片88，通过被施加了磁场的法拉第转子112，偏振方向沿顺时针方向旋转45度。透过法拉第转子112后的返回光的偏振方向与第1偏振片83的透射轴正交，返回光在第1偏振片83反射。这样，来自PO26的返回光在透过法拉第转子112后被第1偏振片83反射，向MO22的入射被抑制。
使用图6说明的“激光的偏振方向在法拉第材料135的中心处变成与x轴平行”这样的条件是优选条件之一。不要求严格地以偏振方向在法拉第材料135的介质长度的中心位置处变成与x轴平行的方式配置法拉第转子112。关于入射到法拉第材料135的光，由于法拉第效应而使偏振面旋转，因此，如果偏振方向在于法拉第材料135的介质中前进的光的光路的中途(法拉第材料135的介质中的某处)变成与x轴平行，则偏振纯度的恶化的抑制效果变高。以偏振方向在法拉第材料135的厚度的中心附近处变成与x轴平行的方式配置法拉第转子112，由此，偏振纯度的恶化抑制的效果被平均化，这点特别优选。
4.7作用/效果
根据实施方式1的光隔离器120，即使高输出的激光入射到法拉第转子112。基于热致双折射的影响而引起的偏振纯度的恶化也被抑制，能够维持高隔离比。
以满足上述的条件的方式配置法拉第转子112，由此，由于光弹性效应而引起的应变也变小，即使是相同的输入热量，也能够抑制热致双折射的影响。
4.8晶轴的验证方法
作为验证是否是满足实施方式1中说明的条件的光隔离器的结构的方法，例如存在以下这种方法。
[步骤1]关于放入法拉第转子112的法拉第材料(CaF 2晶体)135，通过背面反射劳厄法、透射劳厄法进行晶体取向分析，确定法拉第材料135的晶轴。
[步骤2]根据被刻印于第1偏振片83的标记确定第1偏振片83的透射轴。或者，使用线偏振的激光测定透射轴的方向。
通过上述的步骤1、2，可知法拉第材料135的晶轴与入射光的传播方向之间的关系。此外，可知法拉第材料135的晶轴与第1偏振片83的透射轴之间的关系。
4.9变形例
在实施方式1中，说明了如下例子：透过第1偏振片83入射到法拉第转子112的前进的光的偏振方向在透过法拉第转子112的前后被维持，透过第2偏振片88入射到法拉第转子112的返回光的偏振方向在透过法拉第转子112的前后旋转90度，但是，不限于该例子，在能够发挥实用上的目标功能的范围内，容许透过法拉第转子112的前后的偏振方向的角度差。根据图12，也可以构成为透过第1偏振片83入射到法拉第转子112的前进的光的偏振方向在透过法拉第转子112的前后被维持在17.5度以内的角度差，透过第2偏振片88入射到法拉第转子112的返回光的偏振方向在透过法拉第转子112的前后旋转90度±17.5度以内的角度。根据入射到第1偏振片83的前进的光的偏振方向和从PO26返回的返回光透过法拉第转子112入射到第1偏振片83时的偏振方向以90度±17.5度以内的角度交叉的结构，返回光在第1偏振片83反射，向MO22的入射被抑制。
5.实施方式2
5.1结构
图13概略地示出实施方式2的光隔离器122的结构。关于图13所示的结构，对与图3和图4的不同之处进行说明。实施方式2的光隔离器122与实施方式1的结构的不同之处在于，代替实施方式1中的法拉第转子112而使用能够进行温度调整的法拉第转子113，具有将法拉第转子113的温度控制成恒定的温度的结构。
图14是概略地示出法拉第转子113的结构的主视图，图15是图14的15-15线处的剖视图。法拉第材料135被保持于保持架137，被配置于中空构造的磁铁136的内部。法拉第转子113包含加热器138a、138b和温度传感器139。加热器138a、138b和温度传感器139被安装于保持架137。优选加热器138a、138b构成为，以与光轴方向平行地延伸的方式被配置于隔着法拉第材料135对称的位置。温度传感器139检测法拉第转子113的温度。
光隔离器122具有加热器电源142和对法拉第转子113的温度进行控制的处理器144(参照图13)。加热器电源142向加热器138a、138b供给电力。
处理器144根据从温度传感器139得到的信息对加热器电源142进行控制，以使法拉第转子113的温度保持恒定。另外，“保持恒定”这样的记载包含保持在被容许的范围内。处理器144经由加热器电源142对加热器138a、138b进行控制，以抑制法拉第材料135的温度变化。处理器144是包含存储有控制程序的存储装置和执行控制程序的CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)的处理装置。
其他结构可以与实施方式1相同。以满足图5～图11中说明的条件等的方式配置法拉第转子113。
5.2动作
处理器144经由加热器电源142驱动加热器138a、138b，通过法拉第转子113的温度传感器139监视温度，对法拉第转子113进行调温以保持规定的温度。规定的温度例如优选为100℃以下且室温。此外，优选温度的控制范围为±1℃。其他动作与实施方式2相同。
5.3作用/效果
图10所示的优选β的角度具有温度依赖性，因此，根据实施方式2的光隔离器122，通过将温度控制成恒定，能够抑制由于优选β变化而引起的偏振纯度的恶化，能够维持高隔离比。
此外，根据实施方式2的结构，通过将温度控制成恒定，由于温度变化而引起的光路长度的变化被抑制，能够将偏振的旋转角保持恒定，能够抑制隔离比的恶化。
6.实施方式3
6.1结构
图16概略地示出实施方式3的光隔离器123中的法拉第转子112的部分的结构。另外，与图4的光隔离器120同样，光隔离器123包含图16中未示出的第1偏振片83和第2偏振片88。关于图16所示的结构，对与图4的不同之处进行说明。
实施方式3的光隔离器123具有使法拉第转子112绕y轴旋转的旋转台150。其他结构可以与图4相同。
6.2动作
通过移动旋转台150，法拉第转子112绕y轴旋转。使法拉第转子112以y轴为中心旋转，由此，能够维持α的旋转角，并且调整β的旋转角，该y轴是b轴以c轴为中心旋转了α而得到。
6.3作用/效果
根据实施方式3的光隔离器123，能够将β的旋转角调整成偏振纯度的恶化在透过法拉第转子112的前后较少的角度。其结果，能够提高隔离比。
7.实施方式4
7.1结构
图17概略地示出实施方式4的紫外线激光装置100的结构例。关于图17所示的结构，对与图1的不同之处进行说明。紫外线激光装置100与图1的结构的不同之处在于，在MO22与PO26之间的光路上配置有1/2波长板81和光隔离器120。光隔离器120的结构与实施方式1中说明的结构相同，包含第1偏振片83、法拉第转子112和第2偏振片88，如实施方式1中说明的那样，法拉第转子112构成为以满足特定的条件的方式配置CaF 2晶体的晶轴。
光隔离器120还包含返回光末端用的衰减器116。衰减器116被配置成被第1偏振片83反射后的返回光入射到衰减器116。其他结构可以与图1和图4相同。
在图17中，还示出MO22与PO26之间的光路上的a点、b点、c点和d点所示的各部位处的脉冲激光的偏振方向。在图17中，示出从MO22向PO26的方向传播的脉冲激光的a点～d点的各部位处的偏振方向和从PO26向MO22的方向前进的返回光的d点和c点的各部位处的偏振方向。
7.2动作
1/2波长板81和光隔离器120的动作与图3和实施方式1相同。通过1/2波长板81，从MO22输出且向特定的方向偏振的脉冲激光(a点)的偏振方向沿逆时针方向旋转45度(b点)。
第1偏振片83被配置成其透射轴变成与从1/2波长板81输出的脉冲激光的偏振方向平行，因此，通过1/2波长板81使偏振方向旋转后的脉冲激光透过第1偏振片83(c点)。
透过第1偏振片83后的脉冲激光入射到法拉第转子112，通过法拉第转子112，偏振方向沿顺时针方向旋转45度(d点)。第2偏振片88被配置成其透射轴变成与通过法拉第转子112使偏振方向旋转后的脉冲激光的偏振方向平行，因此，通过法拉第转子112使偏振方向旋转后的脉冲激光透过第2偏振片88。从MO22向PO26前进的脉冲激光的a点的偏振方向和e点的偏振方向相同。
在图17中的e点，从MO22向PO26的方向传播的脉冲激光的偏振方向和从PO26向MO22的方向返回的脉冲激光(返回光)的偏振方向相同。因此，从PO26向MO22的方向前进的返回光透过第2偏振片88。
接着，通过法拉第转子112，透过第2偏振片88后的返回光的偏振方向顺时针旋转45度(c点)。在c点，从MO22向PO26的方向传播的脉冲激光的偏振方向和从PO26向MO22的方向返回的脉冲激光的偏振方向正交。因此，从PO26向MO22的方向返回的脉冲激光被第1偏振片83反射而入射到衰减器116。衰减器116吸收并遮断在第1偏振片83反射后的光。
7.3作用/效果
根据实施方式4的紫外线激光装置100，即使高输出的激光入射到法拉第转子112，由于热致双折射的影响而引起的偏振纯度的恶化也被抑制，能够维持高隔离比。
此外，根据实施方式4的结构，向MO22的方向返回的脉冲激光被第1偏振片83反射，向MO22的入射被抑制，因此，对MO22的热负荷被减轻，与比较例的结构(图1)相比，能量稳定性、线宽度稳定性等提高。
7.4变形例
关于MO脉冲能量监视器54的配置，能够配置于光隔离器120的上游侧或下游侧中的任意一方，但是，如图17那样，优选构成为配置于光隔离器120的上游侧。
8.实施方式5
8.1结构
图18概略地示出实施方式5的紫外线激光装置105的结构。关于图18所示的结构，对与图17的不同之处进行说明。图18所示的紫外线激光装置105与图17所示的结构的不同之处在于，在第2偏振片88与PO26之间的光路上配置有能够进行2轴调整的平行平面基板202和能够进行2轴调整的高反射镜52。平行平面基板202被保持于能够将正交的2轴分别作为旋转轴进行角度调整的2轴角度调整保持架204。
平行平面基板202被配置于第2偏振片88与高反射镜52之间的光路上。平行平面基板202可以是氟化钙的基板。2轴角度调整保持架204例如可以是能够将与图18的纸面垂直的轴以及与平行平面基板202的基板面和图18的纸面平行的轴分别作为旋转轴进行角度调整的保持架。
高反射镜52被保持于能够将正交的2轴分别作为旋转轴进行角度调整的2轴角度调整保持架208。2轴角度调整保持架208例如可以是能够将与图18的纸面垂直的轴以及与高反射镜52的反射面和图18的纸面平行的轴分别作为旋转轴进行角度调整的保持架。
8.2动作
通过调整能够进行2轴调整的平行平面基板202和能够进行2轴调整的高反射镜52来进行光轴的调整，以使得来自MO22的脉冲激光最高效地入射到PO26。
调整能够进行2轴调整的平行平面基板202，使得来自MO22的脉冲激光与行进方向平行地移位，由此使脉冲激光最高效地入射到PO26。
调整能够进行2轴调整的高反射镜52，以对来自MO22的脉冲激光入射到PO26的角度进行变更，由此使脉冲激光最高效地入射到PO26。
2轴角度调整保持架204和2轴角度调整保持架208分别是本公开中的“光轴调整机构”的一例。具有能够进行2轴调整的平行平面基板202和能够进行2轴调整的高反射镜52双方的结构是优选方式，但是，也可以是仅具有其中一方的结构。
8.3作用/效果
根据实施方式5的紫外线激光装置105，得到与实施方式4相同的效果。进而，根据实施方式5的结构，与实施方式4的结构相比，入射到PO26的注入光的光轴调整变得容易。
9.实施方式6
9.1结构
图19概略地示出实施方式6的紫外线激光装置106的结构。关于图19所示的结构，对与图17的不同之处进行说明。图19所示的紫外线激光装置106代替图17中的MO22而具有紫外线固体激光装置232作为振荡级激光器，代替PO26而具有准分子放大器236。其他结构可以与图17所示的结构相同。
紫外线固体激光装置232例如输出将近红外段(波长780nm～波长2500nm)作为基本波的固体激光器的4倍波、5倍波或6倍波(波长150nm～波长380nm的范围)。例如，紫外线固体激光装置232被配置成输出大约193nm的波长的种子光，种子光入射到准分子放大器236。
作为一例，紫外线固体激光装置232也可以构成为包含半导体激光系统、钛蓝宝石放大器和波长转换系统。半导体激光系统也可以构成为包含输出波长大约为773.6nm的CW激光的分布反馈型(Distributed Feedback：DFB)的半导体激光器和对CW激光进行脉冲化的半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier：SOA)。波长转换系统包含多个非线性光学晶体，对入射的脉冲激光进行波长转换而输出4次谐波的脉冲激光。波长转换系统例如包含LBO晶体和KBBF晶体。LBO晶体是由化学式LiB 3O 5表示的非线性光学晶体。KBBF晶体是由化学式KBe 2BO 3F 2表示的非线性光学晶体。
准分子放大器236包含腔242、凸面柱面镜244和凹面柱面镜246。
腔242包含1对放电电极250a、250b和供激光透过的2个窗口252、254。放电电极250a、250b隔着放电空间256对置地配置。放电电极250a、250b之间的空间成为放电空间256。放电电极250a、250b隔着放电空间256对置的方向相当于放电方向。在腔242中填充有与图1中说明的激光气体相同的激光气体。
在凸面柱面镜244的凸曲面和凹面柱面镜246的凹曲面分别被涂敷有针对波长大约193nm的光的高反射膜。
凸面柱面镜244和凹面柱面镜246被配置成，来自紫外线固体激光装置232的种子光3次通过准分子放大器236的放电空间256，由此，在放电方向上射束被扩大、放大。
9.2动作
从紫外线固体激光装置232输出的种子光透过光隔离器120入射到准分子放大器236。入射到准分子放大器236的波长大约为193nm的种子光在凸面柱面镜244和凹面柱面镜246反射，由此3次通过放电电极250a、250b之间的放电空间256。由此，种子光的射束被扩大、放大。准分子放大器236是本公开中的“多通放大器”的一例。不限于3通的准分子放大器236，能够应用各种多通放大器。
光隔离器120的动作与实施方式1相同。光隔离器120抑制由准分子放大器236产生的自然放射放大光(Amplified Spontaneous Emission：ASE)等入射到紫外线固体激光装置232。
9.3作用/效果
根据实施方式6的紫外线激光装置106，从准分子放大器236向紫外线固体激光装置232的方向返回的光不入射到紫外线固体激光装置232，因此，对紫外线固体激光装置232的热负荷被减轻，与比较例的结构相比，能量稳定性、线宽度稳定性等提高。
10.实施方式7
10.1结构
图20概略地示出实施方式7的紫外线激光装置107的结构。关于图20所示的结构，对与图17的不同之处进行说明。实施方式7的紫外线激光装置107相对于实施方式4的结构而言，放大级激光器的结构和将来自MO22的激光导入到放大级激光器的高反射镜的结构不同。
图17所示的实施方式4的放大级激光器是具有由后镜60和输出耦合镜64构成的法布里-珀罗型光谐振器的PO26，与此相对，图20所示的实施方式7的放大级激光器是具有环形谐振器270的PO266，这点不同。
图21是概略地示出被应用于实施方式7的PO266的结构的俯视图。环形谐振器270构成为包含高反射镜284、高反射镜285、高反射镜286和部分反射镜290。
紫外线激光装置107配置有高反射镜283，以将从MO22输出且被高反射镜50和高反射镜52反射后的激光导入到环形谐振器270。高反射镜283被配置于高反射镜52与部分反射镜290之间的光路上，以使在高反射镜52反射后的激光入射到部分反射镜290。
10.2动作
从MO22输出的激光在高反射镜50、高反射镜52和高反射镜283依次反射后，从部分反射镜290入射到环形谐振器270。
透过部分反射镜290后的激光在高反射镜284反射后，入射到腔62而被放大，然后，在高反射镜285和高反射镜286反射，再次入射到腔62而被放大。然后，从腔62输出的激光的一部分透过部分反射镜290，另外一部分被反射而在环形谐振器270再次被放大。
透过部分反射镜290后的放大脉冲激光从紫外线激光装置107输出。
光隔离器120抑制来自PO266的返回光入射到MO22。1/2波长板81和光隔离器120的动作与图3和图17中说明的实施方式4相同。
10.3作用/效果
根据实施方式7的紫外线激光装置107，得到与实施方式4相同的效果。
11.关于电子器件的制造方法
图22概略地示出曝光装置300的结构例。曝光装置300包含照明光学系统304和投影光学系统306。照明光学系统304通过从紫外线激光装置100入射的激光对被配置于掩模版台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306对透过掩模版后的激光进行缩小投影，使其在被配置于工件台WT上的未图示的工件上成像。工件是被涂布了光致抗蚀剂的半导体晶片等感光基板。
曝光装置300使掩模版台RT和工件台WT同步地平行移动，由此在工件上曝光反映了掩模版图案的激光。在通过以上这种曝光工序在半导体晶片上转印掩模版图案后，经过多个工序，由此能够制造半导体器件。半导体器件是本公开中的“电子器件”的一例。也可以代替紫外线激光装置100而使用实施方式5～7中说明的紫外线激光装置105、106或107生成激光。
12.光隔离器的另一个应用例
实施方式1～7中例示的光隔离器120、122和123不限于紫外线激光装置，能够应用于各种用途。例如，向光隔离器120入射的入射光不限于脉冲激光，也可以是CW激光，还可以是放射光。例如，光隔离器120也可以被配置于加速器中的放射光的出口。此外，也可以配置光隔离器120，以抑制使用氘灯的分光器中的紫外区域的波长的杂散光。光隔离器122和123也同样。
13.其他
上述说明不是限制，而是简单的例示。因此，本领域技术人员明白能够在不脱离权利要求书的情况下对本公开的实施方式施加变更。此外，本领域技术人员还明白组合本公开的实施方式进行使用。
只要没有明确记载，则本说明书和权利要求书整体所使用的用语应该解释为“非限定性”用语。例如，“包含”、“有”、“具有”、“具备”等用语应该解释为“不将被记载的结构要素以外的结构要素的存在除外”。此外，修饰词“一个”应该解释为意味着“至少一个”或“一个或一个以上”。此外，“A、B和C中的至少一方”这样的用语应该解释为“A”、“B”、“C”、“A+B”、“A+C”、“B+C”或“A+B+C”。进而，应该解释为还包含它们和“A”、“B”、“C”以外的部分的组合。

Claims (20)

1.一种光隔离器，其具有：
第1偏振片，其透射轴被配置成，该第1偏振片针对紫外线波长的线偏振的入射光的归一化透射率为0.9以上；
法拉第转子，其包含法拉第材料，通过磁场使透过所述第1偏振片后的光的偏振方向旋转；以及
第2偏振片，其透射轴被配置成，该第2偏振片针对透过所述法拉第转子后的所述入射光的归一化透射率为0.9以上，
其中，
所述法拉第材料为氟化钙晶体，
在将作为所述氟化钙晶体的晶轴的[001]的方向设为a轴、[100]的方向设为b轴、[010]的方向设为c轴时，在将所述a轴、所述b轴和所述c轴这3个轴以所述c轴为中心旋转第1角度、以旋转了所述第1角度后的所述b轴为中心旋转了第2角度后的轴分别设为x轴、y轴和z轴的情况下，
所述第1角度为40度以上且50度以下，
所述第2角度为45度以上且75度以下，
所述z轴与从所述第1偏振片入射到所述氟化钙晶体的光的传播方向平行，
以所述第1偏振片的透射轴与所述x轴之间的角度差处于0度以上且45度以下的范围内的方式，配置所述氟化钙晶体。
2.根据权利要求1所述的光隔离器，其中，
第2角度为54度以上且66度以下。
3.根据权利要求1所述的光隔离器，其中，
第2角度为58度以上且62度以下。
4.根据权利要求1所述的光隔离器，其中，
以从所述第1偏振片入射到所述法拉第材料且在所述法拉第材料的介质中传播的光的偏振方向由于法拉第效应而在所述法拉第材料的介质内变成与所述x轴平行的方式，配置所述氟化钙晶体。
5.根据权利要求1所述的光隔离器，其中，
所述入射光的偏振方向与所述第1偏振片的透射轴之间的角度差为17.5度以内，
透过所述法拉第转子后的所述入射光的偏振方向与所述第2偏振片的透射轴之间的角度差为17.5度以内。
6.根据权利要求1所述的光隔离器，其中，
从所述第2偏振片透过所述法拉第转子入射到所述第1偏振片的返回光的偏振方向以90度±17.5度以内的角度与所述第1偏振片的透射轴交叉，所述返回光被所述第1偏振片反射。
7.根据权利要求1所述的光隔离器，其中，
所述入射光的波长为ArF准分子激光器的振荡波长或KrF准分子激光器的振荡波长。
8.根据权利要求1所述的光隔离器，其中，
施加给所述法拉第转子的磁场的磁通密度为0.5T以上且3.0T以下。
9.根据权利要求8所述的光隔离器，其中，
在所述入射光的波长为ArF准分子激光器的振荡波长的情况下，所述法拉第材料的光轴方向的厚度为6mm以上且40mm以下。
10.根据权利要求8所述的光隔离器，其中，
在所述入射光的波长为KrF准分子激光器的振荡波长的情况下，所述法拉第材料的光轴方向的厚度为13mm以上且83mm以下。
11.根据权利要求1所述的光隔离器，其中，
所述法拉第材料是被分割成多个而构成的。
12.根据权利要求1所述的光隔离器，其中，
所述法拉第转子具有加热器和温度传感器，被控制成所述法拉第材料的温度被保持在容许温度范围内。
13.根据权利要求1所述的光隔离器，其中，
所述光隔离器具有使所述法拉第转子绕所述y轴旋转的旋转台。
14.一种紫外线激光装置，其具有：
振荡级激光器，其输出紫外线波长的线偏振的脉冲激光；
放大器，其对所述脉冲激光进行放大并输出；以及
光隔离器，其被配置于所述振荡级激光器与所述放大器之间的光路上，
所述光隔离器具有：
第1偏振片，其透射轴被配置成，该第1偏振片针对紫外线波长的线偏振的入射光的归一化透射率为0.9以上；
法拉第转子，其包含法拉第材料，通过磁场使透过所述第1偏振片后的光的偏振方向旋转；以及
第2偏振片，其透射轴被配置成，该第2偏振片针对透过所述法拉第转子后的所述入射光的归一化透射率为0.9以上，
其中，
所述法拉第材料为氟化钙晶体，
在将作为所述氟化钙晶体的晶轴的[001]的方向设为a轴、[100]的方向设为b轴、[010]的方向设为c轴时，在将所述a轴、所述b轴和所述c轴这3个轴以所述c轴为中心旋转第1角度、以旋转了所述第1角度后的所述b轴为中心旋转了第2角度后的轴分别设为x轴、y轴和z轴的情况下，
所述第1角度为40度以上且50度以下，
所述第2角度为45度以上且75度以下，
所述z轴与从所述第1偏振片入射到所述氟化钙晶体的光的传播方向平行，
以所述第1偏振片的透射轴与所述x轴之间的角度差处于0度以上且45度以下的范围内的方式，配置所述氟化钙晶体。
15.根据权利要求14所述的紫外线激光装置，其中，
所述紫外线激光装置具有：
加热器，其被配置于所述法拉第转子；
温度传感器，其检测所述法拉第转子的温度；以及
处理器，其根据来自所述温度传感器的信息对所述加热器进行控制，以抑制所述法拉第材料的温度变化。
16.根据权利要求14所述的紫外线激光装置，其中，
所述紫外线激光装置具有使所述法拉第转子绕所述y轴旋转的旋转台。
17.根据权利要求14所述的紫外线激光装置，其中，
在所述第2偏振片与所述放大器之间具有至少包含2轴的调整机构的光轴调整机构。
18.根据权利要求14所述的紫外线激光装置，其中，
所述振荡级激光器和所述放大器分别具有被填充激光气体的腔。
19.根据权利要求14所述的紫外线激光装置，其中，
所述振荡级激光器为紫外线固体激光器。
20.一种电子器件的制造方法，其包含以下步骤：
使用紫外线激光装置生成由放大器放大后的激光，
将放大后的所述激光输出到曝光装置，
在所述曝光装置内在感光基板上曝光所述激光，以制造电子器件，
所述紫外线激光装置具有：
振荡级激光器，其输出紫外线波长的线偏振的脉冲激光；
所述放大器，其对所述脉冲激光进行放大并输出；以及
光隔离器，其被配置于所述振荡级激光器与所述放大器之间的光路上，
所述光隔离器具有：
第1偏振片，其透射轴被配置成，该第1偏振片针对紫外线波长的线偏振的入射光的归一化透射率为0.9以上；
法拉第转子，其包含法拉第材料，通过磁场使透过所述第1偏振片后的光的偏振方向旋转；以及
第2偏振片，其透射轴被配置成，该第2偏振片针对透过所述法拉第转子后的所述入射光的归一化透射率为0.9以上，
其中，
所述法拉第材料为氟化钙晶体，
在将作为所述氟化钙晶体的晶轴的[001]的方向设为a轴、[100]的方向设为b轴、[010]的方向设为c轴时，在将所述a轴、所述b轴和所述c轴这3个轴以所述c轴为中心旋转第1角度、以旋转了所述第1角度后的所述b轴为中心旋转了第2角度后的轴分别设为x轴、y轴和z轴的情况下，
所述第1角度为40度以上且50度以下，
所述第2角度为45度以上且75度以下，
所述z轴与从所述第1偏振片入射到所述氟化钙晶体的光的传播方向平行，
以所述第1偏振片的透射轴与所述x轴之间的角度差处于0度以上且45度以下的范围内的方式，配置所述氟化钙晶体。
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