CN116868108A - 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，其是使用法拉第材料得到的，法拉第转子通过磁场使透过第1偏振片后的光的偏振方向沿第1旋转方向旋转第1旋转量，并且，通过光学活性或双折射使偏振方向沿与第1旋转方向相反的方向即第2旋转方向旋转第2旋转量；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。

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：日本特开平6-51242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2015-64569号公报
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，其是使用法拉第材料得到的，法拉第转子通过磁场使透过第1偏振片后的光的偏振方向沿第1旋转方向旋转第1旋转量，并且，通过光学活性或双折射使偏振方向沿与第1旋转方向相反的方向即第2旋转方向旋转第2旋转量；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。
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偏振片针对从振荡级激光器输出的脉冲激光的归一化透射率为0.9以上；法拉第转子，其是使用法拉第材料得到的，法拉第转子通过磁场使透过第1偏振片后的脉冲激光的偏振方向沿第1旋转方向旋转第1旋转量，并且，通过光学活性或双折射使偏振方向沿与第1旋转方向相反的方向即第2旋转方向旋转第2旋转量；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脉冲激光的归一化透射率为0.9以上。
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偏振片针对从振荡级激光器输出的脉冲激光的归一化透射率为0.9以上；法拉第转子，其是使用法拉第材料得到的，法拉第转子通过磁场使透过第1偏振片后的脉冲激光的偏振方向沿第1旋转方向旋转第1旋转量，并且，通过光学活性或双折射使偏振方向沿与第1旋转方向相反的方向即第2旋转方向旋转第2旋转量；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脉冲激光的归一化透射率为0.9以上。
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是示出脉冲激光的波长为ArF准分子激光器的振荡波长的情况下的磁场和法拉第材料的厚度的优选范围的图表。
图6是示出脉冲激光的波长为KrF准分子激光器的振荡波长的情况下的磁场和法拉第材料的厚度的优选范围的图表。
图7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8概略地示出实施方式2的紫外线激光装置的结构。
图9概略地示出实施方式3的紫外线激光装置的结构。
图10是示出被应用于实施方式3的法拉第转子的主视图。
图11是图10的11-11线处的剖视图。
图12概略地示出实施方式4的紫外线激光装置的结构。
图13概略地示出实施方式5的紫外线激光装置的结构。
图14概略地示出实施方式6的紫外线激光装置的结构。
图15是概略地示出被应用于实施方式6的放大级激光器的结构的俯视图。
图16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 动作
4.3法拉第材料、尺寸和磁场的磁通密度的选定例
4.3.1选定例1
4.3.2选定例2
4.3.3选定例3
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作用/效果
4.7变形例
5.实施方式2
5.1 结构
5.2 动作
5.3作用/效果
5.4变形例
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
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.关于电子器件的制造方法
11.光隔离器的另一个应用例
12.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被进行使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，被未图示的电源施加电压。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。将不向PO26的腔62内进行、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中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。光隔离器80被配置于MO22与PO26之间。图3的上段示出针对从MO22朝向PO26行进的脉冲激光(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行进的激光(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1/2波长板81、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行进的方向一致时的脉冲激光的偏振面的方向即偏振方向。在图4中也同样。
如图3的上段所示，从MO22输出在水平方向上偏振的线偏振的脉冲激光。通过1/2波长板81，从MO22输出的水平偏振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被反射而不入射到MO22。比较例的光隔离器80中的1/2波长板81在准分子激光器这样的短波长下的耐久性低，很难长期间稳定地使用。
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不同之处进行说明。光隔离器120未使用图3中说明的1/2波长板81，而在MO22与PO26之间的光路上从MO22侧起依次配置有第1偏振片83、法拉第转子112和第2偏振片88。
第1偏振片83被配置成其透射轴与从MO22输出的向特定方向偏振的脉冲激光的偏振方向平行。
法拉第转子112包含法拉第材料135和磁铁136。法拉第材料135是在使用波长下透明、且具有光学活性或双折射的材料。法拉第材料135例如为石英、氟化镁(MgF 2)。磁铁136为中空构造，磁场的施加方向与光的传播方向平行。例如，被施加的磁场的方向是图4中法拉第转子112中所示的箭头方向。
第2偏振片88被配置成其透射轴与从法拉第转子112朝向PO26输出的脉冲激光的偏振方向平行。
4.2动作
法拉第材料135具有光学活性或双折射，因此，通过施加磁场，由于法拉第效应使偏振面旋转，并且由于光学活性或双折射使偏振面旋转。
在实施方式1的光隔离器120中，如图4的上段所示，选择磁场的磁通密度和法拉第材料135的厚度，使得前进的光透过法拉第材料135，由此，由于法拉第效应使偏振面旋转+45度(或-45度)，并且由于光学活性或双折射使偏振面旋转-45度(或+45度)±(180×n)度。这里，n为整数。
换言之，选择要施加的磁场的磁通密度和法拉第材料135的厚度，使得在前进的光中，基于法拉第效应实现的偏振面的旋转角和基于光学活性或双折射实现的偏振面的旋转角相互抵消。当使用满足这种条件的法拉第转子112时，偏振方向在透过法拉第转子112的前后不变。
在图4所示的例子中，关于从MO22向PO26的方向透过法拉第转子112的“前进的光”，基于法拉第效应实现的偏振面的旋转(沿顺时针方向旋转45度)和基于光学活性或双折射实现的偏振面的旋转(沿逆时针方向旋转45度)相互成为相反方向的旋转，相互抵消，在透过法拉第转子112的前后，偏振方向被维持。在图4的上段的示出从法拉第转子112输出的脉冲激光的偏振方向的图示中，呈现沿着虚线圆沿顺时针方向旋转45度的状况的粗线的圆弧箭头表示基于法拉第效应实现的偏振面的旋转。此外，该图示的呈现沿逆时针方向旋转45度的状况的细线的圆弧箭头表示基于光学活性或双折射实现的偏振面的旋转。这样，从MO22输出的脉冲激光分别透过第1偏振片83、法拉第转子112和第2偏振片88入射到PO26。
关于法拉第效应，偏振面的旋转方向与光的传播方向无关，而是基于磁场的施加方向，因此，针对光的行进方向具有非相反性。另一方面，基于光学活性、双折射实现的偏振面的旋转方向依赖于光的传播方向，因此，针对光的行进方向具有相反性。
因此，如图4的下段所示，来自PO26的返回光透过法拉第转子112后，偏振方向沿顺时针方向旋转90度，在第1偏振片83被反射。在图4所示的例子中，关于来自PO26的返回光，基于法拉第效应实现的偏振面的旋转(45度旋转)和基于光学活性或双折射实现的偏振面的旋转(45度旋转)成为相同方向的旋转，这些旋转角度重合，偏振方向在透过法拉第转子112的前后旋转90度。在图4的下段的示出透过法拉第转子112的返回的脉冲激光的偏振方向的图示中，呈现沿着虚线圆沿顺时针方向旋转45度的状况的粗线的圆弧箭头表示基于法拉第效应实现的偏振面的旋转。此外，该图示的呈现沿顺时针方向旋转45度的状况的细线的圆弧箭头表示基于光学活性或双折射实现的偏振面的旋转。这样，来自PO26的返回的脉冲激光透过法拉第转子112后被第1偏振片83反射，向MO22的入射被抑制。
图4所示的法拉第转子112的基于法拉第效应实现的偏振面的旋转方向是本公开中的“第1旋转方向”的一例。此外，法拉第材料135针对从第1偏振片83向第2偏振片88的方向行进的脉冲激光的、基于光学活性或双折射实现的偏振面的旋转方向是本公开中的“第2旋转方向”的一例。
4.3法拉第材料、尺寸和磁场的磁通密度的选定例
4.3.1选定例1
作为法拉第材料135，选定石英这样的具有光学活性的材料、MgF 2这样的具有双折射的材料。例如，在脉冲激光的波长为193nm、且选定了石英作为法拉第转子112的法拉第材料135的情况下，比旋光度ρ为331.85度/mm，费尔德常数V为70.1rad/Tm。
偏振面由于光学活性而旋转的量Θρ用式(1)表示。
Θρ＝ρL (1)
式中的L为介质长度，在本例中，是石英的长度(光轴方向的厚度)。
此外，偏振面由于法拉第效应而旋转的量Θv用式(2)表示。
Θv＝VBL (2)
式中的B是要施加的磁场的磁通密度。
例如，在将石英的长度设为11.53mm、将要施加的磁场的磁通密度设为0.97T时，根据式(1)，偏振面由于光学活性而旋转的量Θρ成为3825度(＝45度+180度×21)。根据式(2)，偏振面由于法拉第效应而旋转的量Θv成为45度。由此，通过以偏振面由于法拉第效应而旋转的方向与偏振面由于光学活性而旋转的方向相反的方式施加磁场，能够使偏振的方向在透过法拉第转子112的前后不变。
作为基于法拉第效应实现的偏振面的旋转量而例示的45度是本公开中的“第1旋转量”的一例。此外，作为基于光学活性实现的偏振面的旋转量而例示的3825度是本公开中的“第2旋转量”的一例。
4.3.2选定例2
在脉冲激光的波长为193nm、且选定了MgF 2作为法拉第转子112的法拉第材料135的情况下，寻常光线和非寻常光线各自的折射率如下所述。
No＝1.4277
Ne＝1.4414
No为寻常光线的折射率，Ne为非寻常光线的折射率。
为了给出基于双折射实现的偏振的旋转，在下面的式(3)中，以成为δ＝180+m×360度(m为整数)的方式设定法拉第材料135的厚度d。
δ(λ)＝Δn(λ)×d×(360/λ) (3)
这里，Δn＝Ne-No。λ为波长。
通过给出180度的相位差，当使法拉第材料135的光学轴旋转θ时，偏振旋转2θ。
此外，MgF 2在波长193nm下的费尔德常数V为38.1rad/Tm。由此，例如，能够通过将MgF 2的光轴方向的厚度(介质长度)L设为20.62mm、将要施加的磁场的磁通密度B设为1.00T来实现。
4.3.3选定例3
在脉冲激光的波长为248nm、且选定了石英作为法拉第转子112的法拉第材料135的情况下，比旋光度ρ为157.45度/mm，费尔德常数V为30.4rad/Tm。
例如，在将石英的长度设为26.58mm、将要施加的磁场的磁通密度设为0.97T时，根据式(1)，偏振面由于光学活性而旋转的量Θρ成为4185度(＝45度+180度×23)。根据式(2)，偏振面由于法拉第效应而旋转的量Θv成为45度。由此，通过以偏振面由于法拉第效应而旋转的方向与偏振面由于光学活性而旋转的方向相反的方式施加磁场，能够使偏振的方向在透过法拉第转子112的前后不变。
4.4磁场和法拉第材料的厚度的优选范围
关于法拉第材料135为MgF 2的情况和法拉第材料135为石英的情况，图5和图6示出磁场和法拉第材料135的厚度的优选范围。图5示出入射光的波长为193nm的情况下的优选范围，图6示出入射光的波长为248nm的情况下的优选范围。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和基于光学活性或双折射实现的偏振面的旋转分别成为45度的厚度而得到的值。
如图5所示，在法拉第材料135为MgF 2、且脉冲激光的波长为ArF准分子激光器的振荡波长即193nm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6mm～42mm。更加优选为0.75T～2.9T和7mm～30mm，最优选为0.8T～1.5T和13mm～26mm。另外，“0.5T～3.0T”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“0.5T～3.0T”的表述意味着“0.5T以上且3.0T以下”。
在法拉第材料135为石英、且脉冲激光的波长为ArF准分子激光器的振荡波长即193nm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3mm～25mm。更加优选为0.75T～2.9T和6mm～20mm，最优选为0.8T～1.5T和8mm～15mm。
此外，如图6所示，在法拉第材料135为MgF 2、且脉冲激光的波长为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14mm～55mm，最优选为0.8T～1.5T和27mm～52mm。
在法拉第材料135为石英、且脉冲激光的波长为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8mm～53mm。更加优选为0.75T～2.9T和10mm～40mm，最优选为0.8T～1.5T和15mm～32mm。
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7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7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。在使从第1法拉第转子110输出的脉冲激光透过的第1偏振片83和使从第2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7，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作用/效果
根据实施方式1的光隔离器120，即使不使用短波长下的耐久性低的1/2波长板81，也能够使脉冲激光的偏振方向在透过光隔离器120的前后相同。因此，不对其他的依赖于偏振方向的模块进行变更就能够抑制返回光。
4.7变形例
在图4中，说明了如下例子：针对前进的光，由于法拉第材料135的法拉第效应而使偏振面旋转45度，由于光学活性或双折射而使偏振面向相反方向旋转45度+(180×n)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，容许两者的旋转角的范围。根据图7，法拉第材料135针对前进的光的基于法拉第效应实现的偏振面的旋转量可以为45度±17.5度以内，基于光学活性或双折射实现的偏振面的旋转量可以为45度+(180×n)度±17.5度以内。
此外，在图4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7，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被反射，向MO22的入射被抑制。
5.实施方式2
5.1结构
图8概略地示出实施方式2的紫外线激光装置100的结构例。关于图8所示的结构，对与图1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光隔离器120。如实施方式1中说明的那样，光隔离器120包含第1偏振片83、法拉第转子112和第2偏振片88。
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相同。
在图8中，还示出MO22与PO26之间的光路上的a点、b点和c点所示的各部位处的脉冲激光的偏振方向。在图8中，示出从MO22向PO26的方向传播的脉冲激光的a点～c点的各部位处的偏振方向和从PO26向MO22的方向返回的返回光的c点和b点的各部位处的偏振方向。
5.2动作
光隔离器120的动作与实施方式1相同。从MO22输出且向特定的方向偏振的脉冲激光(a点)透过第1偏振片83(b点)。透过第1偏振片83后的脉冲激光入射到法拉第转子112，偏振方向在法拉第转子112的前后被维持，从法拉第转子112输出(c点)。从法拉第转子112输出的脉冲激光透过第2偏振片88。从MO22向PO26行进的脉冲激光的a点的偏振方向和d点的偏振方向相同。
关于从PO26向MO22的方向返回的返回光，在图4中的d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的方向返回的返回光透过第2偏振片88(c点)。
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旋转90度(b点)。在b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被反射后的光。
5.3作用/效果
根据实施方式2的紫外线激光装置100，即使不使用短波长下的耐久性低的1/2波长板81，也能够使偏振方向在透过光隔离器120的前后相同。因此，不对其他的依赖于偏振方向的模块进行变更就能够抑制返回光。
此外，根据实施方式2的紫外线激光装置100，从PO26向MO22的方向返回的脉冲激光被第1偏振片83反射而被衰减器116吸收，向MO22的入射被抑制。由此，对MO22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。
5.4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8那样，优选构成为配置于光隔离器120的上游侧。
6.实施方式3
6.1结构
图9概略地示出实施方式3的紫外线激光装置103的结构。关于图9所示的结构，对与图8不同之处进行说明。实施方式3的紫外线激光装置103与实施方式2的结构的不同之处在于，代替实施方式2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10是概略地示出法拉第转子113的结构的主视图，图11是图10的11-11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而对称的位置。温度传感器139检测法拉第转子113的温度。
紫外线激光装置103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9)。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。
6.2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℃以下且为室温。其他动作与实施方式2相同。
6.3作用/效果
根据实施方式3的紫外线激光装置103，得到与实施方式2相同的效果。进而，根据实施方式3的结构，能够抑制法拉第材料135的温度由于环境温度的变化、激光的吸收等而变化。其结果，由于温度变化而引起的光路长度的变化被抑制，能够使偏振的旋转角保持恒定，能够抑制偏振片中的透射率的降低、隔离比的恶化。
7.实施方式4
7.1结构
图12概略地示出实施方式4的紫外线激光装置104的结构。关于图12所示的结构，对与图8的不同之处进行说明。图12所示的紫外线激光装置104与图8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12的纸面垂直的轴以及与平行平面基板202的基板面和图12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12的纸面垂直的轴以及与高反射镜52的反射面和图12的纸面平行的轴分别作为旋转轴进行角度调整的保持架。
7.2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。
整成能够进行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。
7.3作用/效果
根据实施方式4的紫外线激光装置104，得到与实施方式2相同的效果。进而，根据实施方式4的结构，与实施方式2的结构相比，入射到PO26的注入光的光轴调整变得容易。
8.实施方式5
8.1结构
图13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13所示的结构，对与图8不同之处进行说明。图13所示的紫外线激光装置105代替图8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8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，该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，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对置地被配置。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8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。
8.2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被反射，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的动作与图8中说明的实施方式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。
8.3作用/效果
根据实施方式5的紫外线激光装置105，即使不使用短波长下的耐久性低的1/2波长板81，也能够使偏振方向在透过光隔离器120的前后相同。因此，不对其他的依赖于偏振方向的模块进行变更就能够抑制返回光。
根据实施方式5的紫外线激光装置105，从准分子放大器236向紫外线固体激光装置232的方向的返回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。
9.实施方式6
9.1结构
图14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14所示的结构，对与图8不同之处进行说明。实施方式6的紫外线激光装置106相对于实施方式1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8所示的实施方式2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14所示的实施方式6的放大级激光器是具有环形谐振器270的PO266，这点不同。
图15是概略地示出被应用于实施方式6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106被配置有高反射镜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被反射后的激光入射到部分反射镜290。
9.2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依次被反射后，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被反射后，入射到腔62而被放大，然后，在高反射镜285和高反射镜286被反射，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106输出。
光隔离器120抑制来自PO266的返回光入射到MO22。光隔离器120的动作与图8中说明的实施方式2相同。
9.3作用/效果
根据实施方式6的紫外线激光装置106，得到与实施方式2相同的效果。
10.关于电子器件的制造方法
图16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3～6中说明的紫外线激光装置103、104、105或106生成激光。
11.光隔离器的另一个应用例
实施方式1～6中例示的光隔离器120不限于紫外线激光装置，能够应用于各种用途。例如，针对光隔离器120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。
12.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，其是使用法拉第材料得到的，所述法拉第转子通过磁场使透过所述第1偏振片后的光的偏振方向沿第1旋转方向旋转第1旋转量，并且，通过光学活性或双折射使所述偏振方向沿与所述第1旋转方向相反的方向即第2旋转方向旋转第2旋转量；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。
2.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。
3.根据权利要求1所述的光隔离器，其中，
所述第1旋转量为45度±17.5度以内，
所述第2旋转量为45度+(180×n)度±17.5度以内，n为整数。
4.根据权利要求1所述的光隔离器，其中，
从所述第1偏振片向所述第2偏振片行进的所述入射光的偏振方向在透过所述法拉第转子的前后被维持17.5度以内的角度差，
从所述第2偏振片朝向所述第1偏振片行进的返回光的偏振方向在透过所述法拉第转子的前后旋转90度±17.5度以内的角度，所述返回光被所述第1偏振片反射。
5.根据权利要求1所述的光隔离器，其中，
所述法拉第材料为石英或氟化镁。
6.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。
7.根据权利要求1所述的光隔离器，其中，
被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。
8.根据权利要求7所述的光隔离器，其中，
所述法拉第材料为氟化镁，
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42mm以下。
9.根据权利要求7所述的光隔离器，其中，
所述法拉第材料为氟化镁，
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。
10.根据权利要求7所述的光隔离器，其中，
所述法拉第材料为石英，
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3mm以上且25mm以下。
11.根据权利要求7所述的光隔离器，其中，
所述法拉第材料为石英，
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8mm以上且53mm以下。
12.根据权利要求1所述的光隔离器，其中，
所述法拉第材料由被分割的多个材料构成。
13.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恒定。
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偏振片针对从所述振荡级激光器输出的所述脉冲激光的归一化透射率为0.9以上；
法拉第转子，其是使用法拉第材料得到的，所述法拉第转子通过磁场使透过所述第1偏振片后的所述脉冲激光的偏振方向沿第1旋转方向旋转第1旋转量，并且，通过光学活性或双折射使所述偏振方向沿与所述第1旋转方向相反的方向即第2旋转方向旋转第2旋转量；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脉冲激光的归一化透射率为0.9以上。
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，
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。
17.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。
18.根据权利要求14所述的紫外线激光装置，其中，
所述振荡级激光器为紫外线固体激光器。
19.根据权利要求14所述的紫外线激光装置，其中，
所述放大器为具有谐振器的结构或多通放大器。
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偏振片针对从所述振荡级激光器输出的所述脉冲激光的归一化透射率为0.9以上；
法拉第转子，其是使用法拉第材料得到的，所述法拉第转子通过磁场使透过所述第1偏振片后的所述脉冲激光的偏振方向沿第1旋转方向旋转第1旋转量，并且，通过光学活性或双折射使所述偏振方向沿与所述第1旋转方向相反的方向即第2旋转方向旋转第2旋转量；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脉冲激光的归一化透射率为0.9以上。
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