WO2022195893A1 - 紫外線レーザ装置及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

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WO2022195893A1
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laser
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ultraviolet
laser light
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裕基 田丸
泰祐 三浦
亮 安原
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ギガフォトン株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to an ultraviolet laser device and an electronic device manufacturing method.
  • a KrF excimer laser device that outputs laser light with a wavelength of about 248 nm and an ArF excimer laser device that outputs laser light with a wavelength of about 193 nm are used.
  • the spectral line width of the spontaneous oscillation light of the KrF excimer laser device and the ArF excimer laser device is as wide as 350-400 pm. Therefore, if the projection lens is made of a material that transmits ultraviolet light, such as KrF and ArF laser light, chromatic aberration may occur. As a result, resolution can be reduced. Therefore, it is necessary to narrow the spectral line width of the laser light output from the gas laser device to such an extent that the chromatic aberration can be ignored. Therefore, in the laser resonator of the gas laser device, a line narrow module (LNM) including a band narrowing element (etalon, grating, etc.) is provided in order to narrow the spectral line width.
  • LNM line narrow module
  • a gas laser device whose spectral line width is narrowed will be referred to as a band-narrowed gas laser device.
  • An ultraviolet laser device includes an oscillation stage laser that outputs linearly polarized pulsed laser light of an ultraviolet wavelength, an amplifier that amplifies and outputs the pulsed laser light, and a space between the oscillation stage laser and the amplifier. an optical isolator arranged on the optical path, wherein the optical isolator rotates the polarization direction of the pulsed laser light output from the oscillation stage laser by a first angle in a first rotation direction by a magnetic field in a first direction.
  • a first Faraday rotator a first polarizer arranged such that the normalized transmittance for the pulsed laser beam output from the first Faraday rotator is 0.9 or more, and the first polarizer
  • the polarization direction of the pulsed laser beam transmitted through the is rotated by a second angle in a second rotation direction opposite to the first rotation direction by a magnetic field in a second direction opposite to the first direction.
  • 2 Faraday rotators, and a second polarizer arranged so that the normalized transmittance for the pulsed laser light output from the second Faraday rotators is 0.9 or more.
  • a method for manufacturing an electronic device includes an oscillation stage laser that outputs linearly polarized pulsed laser light having an ultraviolet wavelength, an amplifier that amplifies and outputs the pulsed laser light, and an oscillation stage laser and the amplifier. and an optical isolator arranged on an optical path between the optical isolator, the optical isolator rotating the polarization direction of the pulsed laser light output from the oscillation stage laser in a first rotational direction by a magnetic field in the first direction.
  • a first Faraday rotator that rotates by an angle of , a first polarizer arranged so that the normalized transmittance for the pulsed laser light output from the first Faraday rotator is 0.9 or more, and a first The polarization direction of the pulsed laser light transmitted through the first polarizer is rotated in a second direction opposite to the first direction by a magnetic field in a second direction opposite to the first direction.
  • An ultraviolet laser device is used to generate laser light amplified by an amplifier, the amplified laser light is output to an exposure device, and a photosensitive substrate is exposed to the laser light within the exposure device in order to manufacture an electronic device. Including.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing the configuration of an ultraviolet laser device according to a comparative example.
  • FIG. 2 is a diagram showing a problem of the ultraviolet laser device according to the comparative example.
  • FIG. 3 schematically shows the configuration of an optical isolator according to a comparative example for suppressing return light.
  • FIG. 4 schematically shows the configuration of an ultraviolet laser device according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the Faraday rotator.
  • FIG. 6 is a chart showing preferable ranges of the magnetic field and the thickness of the Faraday material when the wavelength of the pulsed laser light is the oscillation wavelength of the ArF excimer laser.
  • FIG. 7 is a chart showing preferable ranges of the magnetic field and the thickness of the Faraday material when the wavelength of the pulsed laser light is the oscillation wavelength of the KrF excimer laser.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the angle difference between the transmission axis of the polarizer and the polarization direction of the pulsed laser beam and the extinction ratio, and a graph obtained by converting the extinction ratio into normalized transmittance.
  • FIG. 9 schematically shows the configuration of an ultraviolet laser device according to Embodiment 2.
  • FIG. 10 schematically shows the configuration of an ultraviolet laser device according to Embodiment 3.
  • FIG. 11 schematically shows the configuration of an ultraviolet laser device according to Embodiment 4.
  • FIG. 12 is a top view schematically showing the configuration of an amplification-stage laser applied to Embodiment 4.
  • FIG. 13 schematically shows a configuration example of an exposure apparatus.
  • a “polarizer” is an optical element that separates light in a specific polarization direction (transmission axis direction) from light whose polarization direction is orthogonal to that.
  • parallel refers to a practically acceptable angle difference that does not lose its technical significance, unless otherwise specified, unless otherwise specified from the context. includes the notion of approximately parallelism, including the range of In addition, the terms “perpendicular” or “perpendicular” in this specification also lose their technical significance, unless explicitly stated otherwise, unless otherwise clear from the context. It includes the concept of substantially perpendicular or substantially perpendicular, including the range of practically acceptable angular differences without .
  • FIG. 1 is a side view schematically showing the configuration of an ultraviolet laser device 20 according to a comparative example.
  • the comparative examples of the present disclosure are forms known by the applicant to be known only by the applicant, and not known examples to which the applicant admits.
  • the ultraviolet laser device 20 is an excimer laser device including a master oscillator (MO) 22 , an MO beam steering unit 24 and a power oscillator (PO) 26 .
  • MO 22 includes a band narrowing module (LNM) 30, a chamber 32, and an output coupling mirror 34.
  • LNM band narrowing module
  • the LNM 30 includes a prism expander 36 for narrowing the spectral width and a grating 38.
  • the prism expander 36 and the grating 38 are arranged in a Littrow arrangement in which the incident angle and the diffraction angle match.
  • Out-coupling mirror 34 is a partially reflective mirror with a reflectivity of 40% to 60%.
  • Output coupling mirror 34 is arranged to form an optical cavity with LNM 30 .
  • a chamber 32 is placed on the optical path of the optical resonator.
  • the chamber 32 includes a pair of discharge electrodes 40a, 40b and two windows 42, 44 through which the laser light is transmitted.
  • the chamber 32 is filled with laser gas.
  • the laser gas includes rare gas, halogen gas, and buffer gas.
  • the rare gas may be argon (Ar) or krypton (Kr) gas, for example.
  • Halogen gas may be, for example, fluorine (F 2 ) gas.
  • the buffer gas may be neon (Ne) gas, for example.
  • a voltage is applied between the discharge electrodes 40a and 40b by a power source (not shown).
  • the power supply may be a pulse power module (PPM) that includes a switch and charging capacitor.
  • PPM pulse power module
  • the MO beam steering unit 24 includes a high reflection mirror 50 and a high reflection mirror 52, and is arranged so that the laser light output from the MO 22 is incident on the PO 26.
  • MO pulse energy monitor 54 is arranged between the high reflection mirror 50 and the high reflection mirror 52 .
  • MO pulse energy monitor 54 includes beam splitter (BS) 55 and optical sensor 56 .
  • the BS 55 is arranged on the optical path of the pulsed laser beam output from the MO 22 and arranged so that the reflected light from the BS 55 is incident on the optical sensor 56 .
  • PO 26 is an amplification stage laser that includes a rear mirror 60 , a chamber 62 and an output coupling mirror 64 .
  • the rear mirror 60 and the output coupling mirror 64 constitute an optical resonator, and a chamber 62 is arranged on the optical path of this optical resonator.
  • the configuration of the chamber 62 may be similar to that of the chamber 32.
  • the chamber 62 includes a pair of discharge electrodes 70a, 70b and two windows 72,74.
  • the chamber 62 is filled with laser gas.
  • Rear mirror 60 may be, for example, a partially reflective mirror with a reflectivity of 50% to 90%.
  • Out-coupling mirror 64 may be a partially reflective mirror with a reflectivity of 10% to 30%.
  • a high voltage pulse is applied between the discharge electrodes 40a and 40b in the chamber 32 from a power source (not shown).
  • a discharge is generated between the discharge electrodes 40a and 40b in the chamber 32, the laser gas is excited, and the ultraviolet wavelength of 150 nm to 380 nm narrowed by the optical resonator composed of the output coupling mirror 34 and the LNM 30. of pulsed laser light is output from the output coupling mirror 34 .
  • the energy of the pulsed laser light output from the output coupling mirror 34 is measured by the MO pulse energy monitor 54 . Also, this pulsed laser light is incident on the rear mirror 60 of the PO 26 as seed light by the MO beam steering unit 24 .
  • a high voltage pulse is applied between the discharge electrodes 70a and 70b in the chamber 62 from a power source (not shown).
  • a discharge is generated between the discharge electrodes 70a and 70b in the chamber 62, the laser gas is excited, and the seed light is amplified by the Fabry-Perot optical resonator composed of the output coupling mirror 64 and the rear mirror 60.
  • the pulsed laser beam is output from the output coupling mirror 64 as an output laser beam.
  • FIG. 2 is a diagram showing a problem of the ultraviolet laser device 20 according to the comparative example. If the return light from PO26 returns to MO22, laser performance will deteriorate.
  • the term "returned light” as used herein refers to the sum of two types of light, that is, the MO returned light and the PO exit light.
  • the light emitted from the MO 22 is incident on the PO 26, but since the rear mirror 60 inside the PO 26 is a partially reflecting mirror (reflectance 50% to 90%), part of the light incident on the rear mirror 60 is inside the PO 26. Instead of going to , it returns to the MO22 side as it is.
  • the light that is reflected by the rear mirror 60 and returns to the MO 22 side without proceeding into the chamber 62 of the PO 26 is called "MO return light".
  • the light incident on the PO 26 from the MO 22 and transmitted through the rear mirror 60 is resonated and amplified within the PO 26 and output.
  • rear mirror 60 in PO 26 is a partially reflective mirror, so some of the light that enters chamber 62 of PO 26 and is amplified returns to MO 22 .
  • the light that passes through the rear mirror 60 and returns to the MO 22 is called "PO light".
  • the returned light becomes a heat load on the LNM 30, etc., and can cause deterioration in line width stability, pulse energy stability, and the like.
  • FIG. 3 shows a configuration example of an optical isolator 80 according to a comparative example that suppresses return light.
  • the upper part of FIG. 3 shows the operation of the optical isolator 80 with respect to the pulsed laser light (MO injection light: outgoing light) traveling from the MO 22 to the PO 26 .
  • the lower part of FIG. 3 shows the operation of the optical isolator 80 with respect to laser light (return light) traveling from the PO 26 toward the MO 22 .
  • the optical isolator 80 has a half-wave plate 81, a first polarizer 83, a Faraday rotator 84, and a second polarizer 88 arranged in this order from the MO 22 side.
  • Faraday rotator 84 includes Faraday material 85 and magnets 86 .
  • the rightward arrow shown in the Faraday rotator 84 indicates the direction of the magnetic field generated by the magnet 86.
  • a double-headed arrow shown in a dashed circle in the figure represents the direction of the plane of polarization of the pulsed laser beam when the line of sight is aligned with the direction in which the pulsed laser beam travels, that is, the polarization direction.
  • FIG. 4 as well.
  • horizontally polarized, linearly polarized pulsed laser light is output from the MO 22 .
  • the direction of polarization of the horizontally polarized pulsed laser light output from the MO 22 is rotated counterclockwise by 45 degrees by the half-wave plate 81 .
  • the first polarizer 83 has its transmission axis parallel to the polarization direction of the pulsed laser beam output from the half-wave plate 81, and the pulsed laser beam output from the half-wave plate 81 is , is transmitted through the first polarizer 83 .
  • the pulsed laser light transmitted through the first polarizer 83 has its polarization direction rotated 45 degrees clockwise by the Faraday rotator 84 to which the magnetic field is applied. As a result, the pulsed laser light output from the Faraday rotator 84 is horizontally polarized.
  • the second polarizer 88 has its transmission axis parallel to the polarization direction of the pulsed laser light output from the Faraday rotator 84, and the pulsed laser light output from the Faraday rotator 84 is directed to the second After passing through polarizer 88 , it enters PO 26 .
  • the half-wave plate 81 adjusts the polarization direction of the pulsed laser beam from the MO 22 so that the polarization direction of the pulsed laser beam output from the MO 22 and the polarization direction of the pulsed laser beam incident on the PO 26 are the same. . This avoids changing other modules that depend on the polarization direction.
  • the return light from the PO 26 is transmitted through the second polarizer 88 in the same polarization direction as the incident light to the PO 26, and is polarized by the Faraday rotator 84 to which the magnetic field is applied. rotates 45 degrees clockwise.
  • the polarization direction of the return light that has passed through the Faraday rotator 84 is orthogonal to the transmission axis of the first polarizer 83 , and the return light is reflected by the first polarizer 83 and does not enter the MO 22 .
  • the half-wave plate 81 in the optical isolator 80 according to the comparative example has low durability at short wavelengths such as excimer lasers, and is difficult to use stably for a long period of time.
  • FIG. 4 schematically shows a configuration example of the ultraviolet laser device 100 according to the first embodiment.
  • an optical isolator 120 including a first Faraday rotator 110 and a second Faraday rotator 112 is arranged between MO22 and PO26.
  • the optical isolator 120 divides the first Faraday rotator 110, the first polarizer 83, the second Faraday rotator 112, and the second polarizer 88 in the direction in which the laser light travels from the MO 22 to the PO 26. They are arranged in this order on the optical path.
  • the first Faraday rotator 110 and the second Faraday rotator 112 each have a magnet, and by reversing the direction of the applied magnetic field, the direction of rotation of the polarization direction is reversed.
  • the direction of the magnetic field applied to the first Faraday rotator 110 shown in FIG. 4 (the direction indicated by the downward arrow in FIG. 4) is an example of the "first direction" in the present disclosure.
  • the direction of the magnetic field applied to the second Faraday rotator 112 shown in FIG. 4 (the direction indicated by the upward arrow in FIG. 4) is an example of the "second direction" in the present disclosure.
  • the Faraday material, size, and magnetic field are selected so that the rotation angle of the respective polarization directions is 45 degrees. Details of preferable selection conditions will be described later (FIGS. 5 to 7).
  • the optical isolator 120 further includes a damper 116 for termination of return light.
  • the damper 116 is arranged such that the return light reflected by the first polarizer 83 is incident on the damper 116 .
  • Other configurations may be the same as in FIG.
  • FIG. 4 also shows the polarization direction of the pulsed laser light at points a, b, c and d on the optical path between the MO 22 and PO 26 .
  • FIG. 4 shows the polarization directions at points a to d for the pulsed laser beam propagating in the direction from MO22 to PO26, and points d and c for the return light traveling in the direction from PO26 to MO22. indicates the polarization direction at the point.
  • a pulsed laser beam (point a) output from the MO 22 and polarized in a specific direction has its polarization direction rotated 45 degrees counterclockwise by the first Faraday rotator 110 (point b).
  • the counterclockwise direction is an example of the "first rotation direction” in the present disclosure
  • 45 degrees is an example of the "first angle” in the present disclosure.
  • the first polarizer 83 is arranged such that its transmission axis is parallel to the polarization direction of the pulsed laser light output from the first Faraday rotator 110 .
  • the direction-rotated pulsed laser beam passes through the first polarizer 83 (point c).
  • the pulsed laser beam transmitted through the first polarizer 83 enters the second Faraday rotator 112, and the second Faraday rotator 112 rotates the polarization direction clockwise by 45 degrees (point d).
  • the clockwise direction is an example of the "second rotation direction” in the present disclosure
  • 45 degrees is an example of the "second angle” in the present disclosure.
  • the pulse laser light whose polarization direction has been rotated by the second Faraday rotator 112 passes through the second polarizer 88 .
  • the polarization direction at point a and the polarization direction at point e of the pulsed laser light traveling from MO 22 to PO 26 are the same.
  • the pulsed laser light returning from PO26 to MO22 will be described.
  • the polarization direction of the pulsed laser light propagating in the direction from MO22 to PO26 is the same as the polarization direction of the pulsed laser light (return light) returning in the direction from PO26 to MO22. Therefore, return light traveling in the direction from PO 26 to MO 22 is transmitted through the second polarizer 88 .
  • the returning light that has passed through the second polarizer 88 has its polarization direction rotated clockwise by 45 degrees by the second Faraday rotator 112 (point c).
  • point c the polarization direction of the pulsed laser light propagating in the direction from MO22 to PO26 is orthogonal to the polarization direction of the pulsed laser light returning in the direction from PO26 to MO22. Therefore, the pulsed laser light returning from PO 26 toward MO 22 is reflected by the first polarizer 83 and enters the damper 116 . Damper 116 absorbs and blocks the light reflected by first polarizer 83 .
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of the Faraday rotator 130 .
  • Faraday rotator 130 can be applied as first Faraday rotator 110 and second Faraday rotator 112, respectively.
  • Faraday rotator 130 has Faraday material 135 and magnets 136 .
  • Faraday material 135 is a material that is transparent at ultraviolet wavelengths and has a large Verdet constant. The description "transparent" means having light transmittance.
  • the Verdet constant depends on the type of material and the wavelength.
  • Faraday material 135 for example, calcium fluoride (CaF 2 ), synthetic quartz (SiO 2 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), etc. are suitable.
  • Faraday material 135 is held in holder 137 .
  • the magnet 136 has a hollow structure, and a Faraday material 135 is placed inside via a holder 137 .
  • the direction of the magnetic field through Faraday material 135 is parallel to the direction of light propagation.
  • the direction of rotation of the plane of polarization (polarization direction) by the Faraday rotator 130 depends on the sign of the Verdet constant and the direction of the applied magnetic field.
  • FIG. 6 shows preferable ranges of the magnetic field and the thickness of the Faraday material 135 when the wavelength of the pulsed laser light is the oscillation wavelength of the ArF excimer laser.
  • the oscillation wavelength of the ArF excimer laser includes a wavelength of approximately 193 nm.
  • FIG. 6 shows the cases where the Faraday material 135 is CaF 2 and SiO 2 respectively. Note that the thickness of the Faraday material 135 is evaluated by the thickness in the optical axis direction.
  • FIG. 7 shows preferable ranges of the magnetic field and the thickness of the Faraday material 135 when the wavelength of the pulsed laser light is the oscillation wavelength of the KrF excimer laser.
  • the oscillation wavelength of the KrF excimer laser includes a wavelength of about 248 nm.
  • FIG. 7 shows the cases where the Faraday material 135 is CaF 2 and SiO 2 respectively.
  • the preferred ranges shown in FIGS. 6 and 7 were selected based on the ease of realization of the magnetic field.
  • the magnetic field in the most preferable range is the magnetic flux density when a neodymium magnet or the like having strong magnetic force is used.
  • the thickness of the Faraday material 135 is a value obtained by calculating the thickness at which the plane of polarization rotates 45 degrees based on the selected material, the magnetic flux density of the magnetic field, and the Verdet constant.
  • the Faraday material 135 is calcium fluoride and the wavelength of the pulsed laser light is the oscillation wavelength of the ArF excimer laser, the magnetic field applied to the Faraday rotator 130 and the optical axis direction of the Faraday material 135
  • the respective preferred ranges for the thickness are 0.5T to 3.0T and 6mm to 40mm. More preferably 0.75T to 2.9T and 10mm to 30mm, most preferably 0.8T to 1.5T and 15mm to 25mm.
  • the notation indicating a numerical range such as "0.5T to 3.0T” indicates a range including the numerical value shown before and after " ⁇ ", for example, the notation "0.5T to 3.0T" is " 0.5T or more and 3.0T or less".
  • the preferable range of the magnetic field applied to the Faraday rotator 130 and the thickness of the Faraday material 135 in the optical axis direction is 0.5T to 3T and 3mm to 25mm. More preferably 0.75T to 2.9T and 6mm to 20mm, most preferably 0.8T to 1.5T and 8mm to 15mm.
  • the magnetic field applied to the Faraday rotator 130 and the optical axis direction of the Faraday material 135 Preferred ranges for the thickness are 0.5T to 3.0T and 13mm to 83mm. More preferably 0.75T to 2.9T and 20mm to 55mm, most preferably 0.8T to 1.5T and 30mm to 50mm.
  • the preferable range of the magnetic field applied to the Faraday rotator 130 and the thickness of the Faraday material 135 in the optical axis direction is , 0.5T to 3.0T and 8 mm to 53 mm. More preferably 0.75T to 2.9T and 10mm to 40mm, most preferably 0.8T to 1.5T and 15mm to 30mm.
  • the Faraday material 135 may be divided into a plurality of pieces, and the sum of these pieces may satisfy the above thickness.
  • the number of divisions may be, for example, two, three, or four.
  • the first Faraday rotator 110 and the second Faraday rotator 112 use the same Faraday material, the same thickness in the direction of the optical axis, and the same magnitude of the magnetic field, the same amount of rotation can be achieved. Since the plane of polarization rotates in the opposite direction at (angle), it is easy to handle and is a preferred form.
  • FIG. 8 shows a graph showing the relationship between the angle difference between the transmission axis of the polarizer and the polarization direction of the pulsed laser beam and the extinction ratio (dB), and a graph obtained by converting the extinction ratio into normalized transmittance.
  • the vertical axis on the left side of FIG. 8 represents the extinction ratio
  • the vertical axis on the right side represents the normalized transmittance.
  • the normalized transmittance is a value normalized so that the transmittance is 1.0 when the angle difference is 0 degree.
  • the preferable allowable range of the angle difference between the transmission axis of the first polarizer 83 or the second polarizer 88 and the polarization direction of the pulsed laser light is 0.9 or more when the normalized transmittance is 0.9 or more. is a range of ⁇ 17.5 degrees.
  • the pulsed laser light is polarized before and after passing through the optical isolator 120 without using the half-wave plate 81 having low durability in short wavelengths. direction can be the same. Therefore, return light can be suppressed without changing modules that depend on other polarization directions.
  • the pulsed laser light returning from the PO 26 toward the MO 22 is reflected by the first polarizer 83 and absorbed by the damper 116, and is incident on the MO 22. is suppressed.
  • the heat load on the MO 22 is reduced, and the energy stability and line width stability are improved as compared with the configuration of the comparative example.
  • MO pulse energy monitor 54 is arranged either upstream or downstream of the optical isolator 120 in which the first Faraday rotator 110 and the second Faraday rotator 112 are arranged in tandem. However, it is preferable to arrange it on the upstream side of the optical isolator 120 as shown in FIG.
  • MO pulse energy monitor 54 is an example of an "energy monitor" in this disclosure.
  • the directions of the magnetic fields applied to the first Faraday rotator 110 and the second Faraday rotator 112 may be opposite to each other, and are not limited to the example shown in FIG. For example, a configuration is also possible in which the direction of the magnetic field applied to the first Faraday rotator 110 is upward in FIG. 4, and the direction of the magnetic field applied to the second Faraday rotator 112 is downward in FIG.
  • the first Faraday rotator 110 and the second Faraday rotator 112 rotate the plane of polarization at the same rotation angle (45 degrees) in opposite directions.
  • the angle of rotation of the polarization direction by 110 and the angle of rotation of the polarization direction by the second Faraday rotator 112 are not limited to the same angle in the opposite direction, but both can be used as long as the intended function can be achieved in practice. angle difference is allowed.
  • the rotation angle in the first rotation direction by the first Faraday rotator 110 and the rotation angle in the second rotation direction (opposite to the first rotation direction) by the second Faraday rotator 112 is allowed within 17.5 degrees.
  • the rotation angle in the first rotation direction by the first Faraday rotator 110 may be within 45 degrees ⁇ 17.5 degrees, and similarly, the rotation angle in the second rotation direction by the second Faraday rotator 112 may be It may be within 45 degrees ⁇ 17.5 degrees.
  • the polarization direction of the pulsed laser light transmitted through the first Faraday rotator 110 and incident on the first polarizer 83 and the pulsed laser light returning from the PO 26 are transmitted through the second Faraday rotator 112 and converted into the first polarized light.
  • the return light is reflected by the first polarizer 83 and is suppressed from entering the MO 22 due to the structure in which the polarization direction of the light entering the element 83 intersects with it at an angle of 90° ⁇ 17.5° or less.
  • FIG. 9 schematically shows the configuration of an ultraviolet laser device 102 according to the second embodiment.
  • the ultraviolet laser device 102 shown in FIG. 9 has a biaxially adjustable parallel plane substrate 202 and a biaxially adjustable high reflection mirror 52 arranged on the optical path between the second polarizer 88 and the PO 26 . It differs from the configuration shown in FIG.
  • the plane-parallel substrate 202 is held by a two-axis angle adjustment holder 204 whose angle can be adjusted using each of two orthogonal axes as a rotation axis.
  • a plane-parallel substrate 202 is placed on the optical path between the second polarizer 88 and the highly reflective mirror 52 .
  • the plane-parallel substrate 202 may be a calcium fluoride substrate.
  • the two-axis angle adjustment holder 204 is a holder whose angle can be adjusted using, for example, an axis perpendicular to the plane of FIG. 9 and an axis parallel to the plane of the plane-parallel substrate 202 and the plane of FIG. It's okay.
  • the high-reflection mirror 52 is held by a two-axis angle adjustment holder 208 whose angle can be adjusted using each of two orthogonal axes as a rotation axis.
  • the two-axis angle adjustment holder 208 is a holder whose angle can be adjusted using, for example, an axis perpendicular to the paper surface of FIG. 9 and an axis parallel to the reflecting surface of the high reflection mirror 52 and the paper surface of FIG. It's okay.
  • the adjustment of the optical axis is performed by adjusting the biaxially adjustable parallel plane substrate 202 and the biaxially adjustable high reflection mirror 52 so that the pulsed laser beam from the MO 22 reaches the PO 26 most efficiently. It is made to be incident.
  • the biaxially adjustable parallel plane substrate 202 is adjusted so that the pulsed laser light from the MO 22 is shifted parallel to the traveling direction so that the pulsed laser light is most efficiently incident on the PO 26 .
  • the biaxially adjustable high reflection mirror 52 is adjusted so that the pulsed laser light is most efficiently incident on the PO 26 .
  • Each of the biaxial angle adjustment holder 204 and the biaxial angle adjustment holder 208 is an example of the "optical axis adjustment mechanism" in the present disclosure.
  • a configuration that includes both the biaxially adjustable parallel plane substrate 202 and the biaxially adjustable high-reflection mirror 52 is a preferred form, but a configuration that includes only one of these is also possible.
  • FIG. 10 schematically shows the configuration of an ultraviolet laser device 103 according to the third embodiment. Regarding the configuration shown in FIG. 10, points different from FIG. 4 will be described.
  • the ultraviolet laser device 103 shown in FIG. 10 includes an ultraviolet solid-state laser device 232 as an oscillation stage laser instead of the MO 22 in FIG. 4, and an excimer amplifier 236 instead of the PO 26 .
  • Other configurations may be similar to the configuration shown in FIG.
  • the ultraviolet solid-state laser device 232 emits, for example, the 4th, 5th or 6th harmonic of a solid-state laser whose fundamental wave is in the near-infrared band (wavelength of 780 nm to 2500 nm) (wavelength range of 150 nm to 380 nm). ).
  • the ultraviolet solid-state laser device 232 is arranged to output seed light with a wavelength of about 193 nm and the seed light is incident on the excimer amplifier 236 .
  • the ultraviolet solid-state laser device 232 may have a configuration including a semiconductor laser system, a titanium-sapphire amplifier, and a wavelength conversion system.
  • the semiconductor laser system includes a distributed feedback (DFB) semiconductor laser that outputs a CW laser beam with a wavelength of about 773.6 nm, and a semiconductor optical amplifier (SOA) that pulses the CW laser beam. It may be a configuration including.
  • the wavelength conversion system includes a plurality of nonlinear optical crystals, wavelength-converts an incident pulsed laser beam, and outputs a quadruple harmonic pulsed laser beam.
  • a wavelength conversion system includes, for example, an LBO crystal and a KBBF crystal.
  • LBO crystal is a nonlinear optical crystal represented by the chemical formula LiB 3 O 5 .
  • a KBBF crystal is a nonlinear optical crystal represented by the chemical formula KBe 2 BO 3 F 2 .
  • the excimer amplifier 236 includes a chamber 242 , a convex cylindrical mirror 244 and a concave cylindrical mirror 246 .
  • the chamber 242 includes a pair of discharge electrodes 250a, 250b and two windows 252, 254 through which laser light is transmitted.
  • the discharge electrodes 250a and 250b are arranged facing each other with a discharge space 256 interposed therebetween. A space between the discharge electrodes 250 a and 250 b becomes a discharge space 256 .
  • the direction in which the discharge electrodes 250a and 250b face each other across the discharge space 256 corresponds to the discharge direction.
  • the chamber 242 is filled with a laser gas similar to the laser gas described in FIG.
  • the convex curved surface of the convex cylindrical mirror 244 and the concave curved surface of the concave cylindrical mirror 246 are each coated with a highly reflective film for a wavelength of about 193 nm.
  • the convex cylindrical mirror 244 and the concave cylindrical mirror 246 are arranged so that the seed light from the solid-state ultraviolet laser device 232 passes through the discharge space 256 of the excimer amplifier 236 three times, thereby expanding and amplifying the beam in the discharge direction. placed.
  • the seed light output from the solid-state ultraviolet laser device 232 passes through the optical isolator 120 and enters the excimer amplifier 236 .
  • the seed light with a wavelength of about 193.4 nm incident on the excimer amplifier 236 is reflected by the convex cylindrical mirror 244 and the concave cylindrical mirror 246, thereby passing through the discharge space 256 between the discharge electrodes 250a and 250b three times. This expands and amplifies the beam of seed light.
  • Excimer amplifier 236 is an example of a "multipass amplifier" in this disclosure. Various multi-pass amplifiers can be applied without being limited to the 3-pass excimer amplifier 236 .
  • the operation of the optical isolator 120 is the same as that of the first embodiment described with reference to FIG.
  • the optical isolator 120 prevents amplified spontaneous emission (ASE) or the like generated by the excimer amplifier 236 from entering the ultraviolet solid-state laser device 232 .
  • ASE amplified spontaneous emission
  • the polarization direction can be made the same before and after passing through the optical isolator 120 without using the half-wave plate 81 having low durability in short wavelengths. can. Therefore, return light can be suppressed without changing modules that depend on other polarization directions.
  • the ultraviolet laser device 103 since the light returning from the excimer amplifier 236 toward the ultraviolet solid-state laser device 232 does not enter the ultraviolet solid-state laser device 232, the heat load on the ultraviolet solid-state laser device 232 is reduced. , energy stability, line width stability, etc. are improved as compared with the configuration of the comparative example.
  • Embodiment 4 7.1 Configuration FIG. 11 schematically shows the configuration of an ultraviolet laser device 104 according to Embodiment 4. As shown in FIG. Regarding the configuration shown in FIG. 11, points different from FIG. 4 will be described.
  • the ultraviolet laser device 104 according to Embodiment 4 differs from the configuration of Embodiment 1 in the configuration of the amplification stage laser and the configuration of the high reflection mirror that introduces the laser light from the MO 22 into the amplification stage laser.
  • the stage laser differs in that it is PO 266 with a ring resonator 270 .
  • FIG. 12 is a top view schematically showing the configuration of the PO 266 applied to Embodiment 4.
  • FIG. The ring resonator 270 includes a highly reflective mirror 284 , a highly reflective mirror 285 , a highly reflective mirror 286 and a partially reflective mirror 290 .
  • the ultraviolet laser device 104 is provided with a high reflection mirror 283 in order to introduce the laser light output from the MO 22 and reflected by the high reflection mirrors 50 and 52 into the ring resonator 270 .
  • the high reflection mirror 283 is arranged on the optical path between the high reflection mirror 52 and the partial reflection mirror 290 so that the laser beam reflected by the high reflection mirror 52 is incident on the partial reflection mirror 290 .
  • the laser light output from the MO 22 is sequentially reflected by the high reflection mirror 50 , the high reflection mirror 52 and the high reflection mirror 283 , and then enters the ring resonator 270 through the partial reflection mirror 290 .
  • the laser light transmitted through the partial reflection mirror 290 is reflected by the high reflection mirror 284, enters the chamber 62 and is amplified, is then reflected by the high reflection mirrors 285 and 286, and enters the chamber 62 again. is amplified by A part of the laser light output from the chamber 62 is transmitted by the partially reflecting mirror 290 and the other part is reflected and amplified again by the ring resonator 270 .
  • the amplified pulsed laser light that has passed through the partially reflecting mirror 290 is output from the ultraviolet laser device 104 .
  • the optical isolator 120 suppresses return light from the PO 266 from entering the MO 22 .
  • the operation of the optical isolator 120 is the same as that of the first embodiment described with reference to FIG.
  • FIG. 13 schematically shows a configuration example of an exposure apparatus 300 .
  • Exposure apparatus 300 includes illumination optical system 304 and projection optical system 306 .
  • the illumination optical system 304 illuminates a reticle pattern of a reticle (not shown) placed on the reticle stage RT with laser light incident from the ultraviolet laser device 100 .
  • the projection optical system 306 reduces and projects the laser beam transmitted through the reticle to form an image on a workpiece (not shown) placed on the workpiece table WT.
  • the workpiece is a photosensitive substrate, such as a semiconductor wafer, coated with photoresist.
  • the exposure apparatus 300 synchronously translates the reticle stage RT and the workpiece table WT, thereby exposing the workpiece to laser light reflecting the reticle pattern.
  • a semiconductor device can be manufactured through a plurality of processes.
  • a semiconductor device is an example of an "electronic device" in this disclosure.
  • the ultraviolet laser device 102, 103, or 104 described in the second to fourth embodiments may be used to generate laser light.

Landscapes

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Abstract

本開示の一観点に係る紫外線レーザ装置は、紫外線波長の直線偏光のパルスレーザ光を出力する発振段レーザと、パルスレーザ光を増幅して出力する増幅器との間の光路上に光アイソレータが配置される。光アイソレータは、発振段レーザから出力されたパルスレーザ光の偏光方向を第１の方向の磁場によって第１の回転方向に第１の角度回転させる第１のファラデー回転子と、第１のファラデー回転子から出力されたパルスレーザ光を規格化透過率０．９以上で透過するように配置される第１の偏光子と、第１の偏光子を透過したパルスレーザ光の偏光方向を、第１の方向とは逆方向の磁場によって第１の回転方向とは逆方向に第２の角度回転させる第２のファラデー回転子と、第２のファラデー回転子から出力されたパルスレーザ光を規格化透過率０．９以上で透過するように配置される第２の偏光子とを備える。

Description

紫外線レーザ装置及び電子デバイスの製造方法
　本開示は、紫外線レーザ装置及び電子デバイスの製造方法に関する。
　近年、半導体露光装置においては、半導体集積回路の微細化及び高集積化につれて、解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される光の短波長化が進められている。例えば、露光用のガスレーザ装置としては、波長約２４８ｎｍのレーザ光を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置、ならびに波長約１９３ｎｍのレーザ光を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられる。
　ＫｒＦエキシマレーザ装置及びＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振光のスペクトル線幅は、３５０～４００ｐｍと広い。そのため、ＫｒＦ及びＡｒＦレーザ光のような紫外線を透過する材料で投影レンズを構成すると、色収差が発生してしまう場合がある。その結果、解像力が低下し得る。そこで、ガスレーザ装置から出力されるレーザ光のスペクトル線幅を、色収差が無視できる程度となるまで狭帯域化する必要がある。そのため、ガスレーザ装置のレーザ共振器内には、スペクトル線幅を狭帯域化するために、狭帯域化素子（エタロンやグレーティング等）を含む狭帯域化モジュール（Line Narrow Module：ＬＮＭ）が備えられる場合がある。以下では、スペクトル線幅が狭帯域化されるガスレーザ装置を狭帯域化ガスレーザ装置という。
特開２００４－６２００６号公報 特開昭６１－１４１１８９号公報 特表２０１１－５１７０６６号公報
概要
　本開示の一観点に係る紫外線レーザ装置は、紫外線波長の直線偏光のパルスレーザ光を出力する発振段レーザと、パルスレーザ光を増幅して出力する増幅器と、発振段レーザと増幅器との間の光路上に配置される光アイソレータと、を備え、光アイソレータは、発振段レーザから出力されたパルスレーザ光の偏光方向を第１の方向の磁場によって第１の回転方向に第１の角度回転させる第１のファラデー回転子と、第１のファラデー回転子から出力されたパルスレーザ光に対する規格化透過率が０．９以上となるように配置される第１の偏光子と、第１の偏光子を透過したパルスレーザ光の偏光方向を、第１の方向とは逆方向の第２の方向の磁場によって第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に第２の角度回転させる第２のファラデー回転子と、第２のファラデー回転子から出力されたパルスレーザ光に対する規格化透過率が０．９以上となるように配置される第２の偏光子と、を備える。
　本開示の他の一観点に係る電子デバイスの製造方法は、紫外線波長の直線偏光のパルスレーザ光を出力する発振段レーザと、パルスレーザ光を増幅して出力する増幅器と、発振段レーザと増幅器との間の光路上に配置される光アイソレータと、を備え、光アイソレータは、発振段レーザから出力されたパルスレーザ光の偏光方向を第１の方向の磁場によって第１の回転方向に第１の角度回転させる第１のファラデー回転子と、第１のファラデー回転子から出力されたパルスレーザ光に対する規格化透過率が０．９以上となるように配置される第１の偏光子と、第１の偏光子を透過したパルスレーザ光の偏光方向を、第１の方向とは逆方向の第２の方向の磁場によって第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に第２の角度回転させる第２のファラデー回転子と、第２のファラデー回転子から出力されたパルスレーザ光に対する規格化透過率が０．９以上となるように配置される第２の偏光子と、を備える紫外線レーザ装置を用いて増幅器により増幅されたレーザ光を生成し、増幅されたレーザ光を露光装置に出力し、電子デバイスを製造するために、露光装置内で感光基板上にレーザ光を露光することを含む。
　本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図１は、比較例に係る紫外線レーザ装置の構成を概略的に示す側面図である。 図２は、比較例に係る紫外線レーザ装置の課題を示す図である。 図３は、戻り光を抑制する比較例に係る光アイソレータの構成を概略的に示す。 図４は、実施形態１に係る紫外線レーザ装置の構成を概略的に示す。 図５は、ファラデー回転子の構成を概略的に示す断面図である。 図６は、パルスレーザ光の波長がＡｒＦエキシマレーザの発振波長の場合における磁場とファラデー材料の厚さの好ましい範囲を示す図表である。 図７は、パルスレーザ光の波長がＫｒＦエキシマレーザの発振波長の場合における磁場とファラデー材料の厚さの好ましい範囲を示す図表である。 図８は、偏光子の透過軸とパルスレーザ光の偏光方向との角度差と消光比との関係を示すグラフ及び消光比を規格化透過率に換算したグラフである。 図９は、実施形態２に係る紫外線レーザ装置の構成を概略的に示す。 図１０は、実施形態３に係る紫外線レーザ装置の構成を概略的に示す。 図１１は、実施形態４に係る紫外線レーザ装置の構成を概略的に示す。 図１２は、実施形態４に適用される増幅段レーザの構成を概略的に示す上面図である。 図１３は、露光装置の構成例を概略的に示す。
実施形態
　－目次－
１．用語の説明
２．比較例に係る紫外線レーザ装置の概要
　２．１　構成
　２．２　動作
３．課題
４．実施形態１
　４．１　構成
　４．２　動作
　４．３　ファラデー回転子の具体例
　４．４　偏光子の透過軸とレーザ光の偏光方向との許容角度差
　４．５　作用・効果
　４．６　変形例
５．実施形態２
　５．１　構成
　５．２　動作
　５．３　作用・効果
６．実施形態３
　６．１　構成
　６．２　動作
　６．３　作用・効果
７．実施形態４
　７．１　構成
　７．２　動作
　７．３　作用・効果
８．電子デバイスの製造方法について
９．その他
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
　１．用語の説明
　「偏光子」とは、特定の偏光方向（透過軸方向）の光とそれと偏光方向が直交する光を分離する光学素子をいう。
　本明細書において「平行」という用語は、文脈から明らかな場合を除き、明記がない限り、厳密に平行である場合に限らず、技術的意義が失われることのない実用上許容される角度差の範囲を含む略平行の概念が含まれる。また、本明細書における「直交」又は「垂直」という用語についても、文脈から明らかな場合を除き、明記がない限り、厳密に直交又は垂直である場合に限らず、技術的意義が失われることのない実用上許容される角度差の範囲を含む略直交又は略垂直の概念が含まれる。
　２．比較例に係る紫外線レーザ装置の概要
　２．１　構成
　図１は、比較例に係る紫外線レーザ装置２０の構成を概略的に示す側面図である。本開示の比較例とは、出願人のみによって知られていると出願人が認識している形態であって、出願人が自認している公知例ではない。
　紫外線レーザ装置２０は、マスターオシレータ（ＭＯ）２２と、ＭＯビームステアリングユニット２４と、パワーオシレータ（ＰＯ）２６とを含むエキシマレーザ装置である。ＭＯ２２は、狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）３０と、チャンバ３２と、出力結合ミラー３４とを含む。
　ＬＮＭ３０は、スペクトル幅を狭帯域化するためのプリズムエキスパンダ３６と、グレーティング３８とを含む。プリズムエキスパンダ３６とグレーティング３８とは入射角度と回折角度とが一致するリトロー配置とされる。出力結合ミラー３４は、反射率が４０％～６０％の部分反射ミラーである。出力結合ミラー３４は、ＬＮＭ３０と共に光共振器を構成するように配置される。
　チャンバ３２は、光共振器の光路上に配置される。チャンバ３２は、一対の放電電極４０ａ，４０ｂと、レーザ光が透過する２枚のウインドウ４２，４４とを含む。チャンバ３２内には、レーザガスが充填される。レーザガスは、レアガスと、ハロゲンガスと、バッファガスとを含む。レアガスは、例えばアルゴン（Ａｒ）又はクリプトン（Ｋｒ）ガスであってよい。ハロゲンガスは、例えばフッ素（Ｆ２）ガスであってよい。バッファガスは、例えばネオン（Ｎｅ）ガスであってよい。放電電極４０ａ，４０ｂ間には図示しない電源によって電圧が印加される。電源は、スイッチと充電コンデンサとを含むパルスパワーモジュール（ＰＰＭ）であってよい。
　ＭＯビームステアリングユニット２４は、高反射ミラー５０と高反射ミラー５２とを含み、ＭＯ２２から出力されたレーザ光がＰＯ２６に入射するように配置される。
　高反射ミラー５０と高反射ミラー５２との間に、ＭＯパルスエネルギモニタ５４が配置される。ＭＯパルスエネルギモニタ５４は、ビームスプリッタ（ＢＳ）５５と、光センサ５６とを含む。ＢＳ５５は、ＭＯ２２から出力されるパルスレーザ光の光路上に配置され、ＢＳ５５の反射光は光センサ５６に入射するように配置される。
　ＰＯ２６は、リアミラー６０と、チャンバ６２と、出力結合ミラー６４とを含む増幅段レーザである。リアミラー６０と出力結合ミラー６４とは光共振器を構成し、この光共振器の光路上にチャンバ６２が配置される。
　チャンバ６２の構成は、チャンバ３２と同様であってもよい。チャンバ６２は、一対の放電電極７０ａ，７０ｂと、２枚のウインドウ７２，７４とを含む。チャンバ６２内には、レーザガスが充填される。リアミラー６０は、例えば、反射率５０％～９０％の部分反射ミラーであってよい。出力結合ミラー６４は、反射率１０％～３０％の部分反射ミラーであってよい。
　２．２　動作
　図示しない電源より高電圧パルスがチャンバ３２内の放電電極４０ａ，４０ｂ間に印加される。チャンバ３２内の放電電極４０ａ，４０ｂ間で放電が発生すると、レーザガスが励起され、出力結合ミラー３４とＬＮＭ３０とで構成される光共振器によって狭帯域化された、波長が１５０ｎｍから３８０ｎｍの紫外線波長のパルスレーザ光が出力結合ミラー３４から出力される。
　出力結合ミラー３４から出力されたパルスレーザ光のエネルギは、ＭＯパルスエネルギモニタ５４で計測される。また、このパルスレーザ光はＭＯビームステアリングユニット２４によってＰＯ２６のリアミラー６０にシード光として入射する。
　リアミラー６０を透過したシード光がチャンバ６２に入射するタイミングで、図示しない電源より高電圧パルスがチャンバ６２内の放電電極７０ａ，７０ｂ間に印加される。チャンバ６２内の放電電極７０ａ，７０ｂ間で放電が発生すると、レーザガスが励起され、出力結合ミラー６４とリアミラー６０とで構成されるファブリーペロー型の光共振器によって、シード光が増幅され、増幅されたパルスレーザ光が出力結合ミラー６４から出力レーザ光として出力される。
　３．課題
　図２は、比較例に係る紫外線レーザ装置２０の課題を示す図である。ＰＯ２６からの戻り光がＭＯ２２まで戻るとレーザ性能が悪化する。ここでいう「戻り光」とは、ＭＯ戻り光と、ＰＯ抜け光との２種類の光の和を指す。ＭＯ２２より出射された光は、ＰＯ２６へと入射されるが、ＰＯ２６内のリアミラー６０は部分反射ミラー（反射率５０％～９０％）であるため、リアミラー６０に入射する光の一部はＰＯ２６内部へ向かわずにそのままＭＯ２２側へ戻ってしまう。ＰＯ２６のチャンバ６２内に進むことなく、リアミラー６０によって反射されてＭＯ２２側へと戻る光を「ＭＯ戻り光」という。
　一方、ＭＯ２２よりＰＯ２６へ入射され、リアミラー６０を透過した光は、ＰＯ２６内で共振・増幅されて出力される。前述のとおり、ＰＯ２６内のリアミラー６０は部分反射ミラーであるため、ＰＯ２６のチャンバ６２に入射して増幅された光の一部はＭＯ２２へ戻ってしまう。ＰＯ２６で増幅された光のうちリアミラー６０を透過してＭＯ２２へと戻る光を「ＰＯ抜け光」という。
　戻り光は、ＬＮＭ３０などの熱負荷となり、線幅の安定性や、パルスエネルギの安定性等が悪化する原因となり得る。ＭＯ２２に進入する戻り光を抑制するために、ＭＯ２２とＰＯ２６との間に光アイソレータを配置する方法がある。
　図３は、戻り光を抑制する比較例に係る光アイソレータ８０の構成例を示す。図３の上段には、ＭＯ２２からＰＯ２６へと向かって進むパルスレーザ光（ＭＯ注入光：行きの光）に対する光アイソレータ８０の動作を示す。図３の下段には、ＰＯ２６からＭＯ２２へと向かって進むレーザ光（戻りの光）に対する光アイソレータ８０の動作を示す。
　光アイソレータ８０は、ＭＯ２２の側から、１／２波長板８１と、第１の偏光子８３と、ファラデー回転子８４と、第２の偏光子８８とがこの順に配置される。ファラデー回転子８４は、ファラデー材料８５と磁石８６とを含む。なお、図３において、ファラデー回転子８４中に示す右向きの矢印は、磁石８６による磁場の方向を表している。図中の破線円内に示す両向き矢印は、パルスレーザ光が進む方向に視線を合わせたときのパルスレーザ光の偏光面の方向、すなわち偏光方向を表している。図４においても同様である。
　図３の上段に示すように、ＭＯ２２から水平方向に偏光した直線偏光のパルスレーザ光が出力される。ＭＯ２２から出力された水平偏光のパルスレーザ光は、１／２波長板８１によって偏光方向が反時計回り方向に４５度回転する。第１の偏光子８３は、その透過軸が１／２波長板８１から出力されたパルスレーザ光の偏光方向と平行に配置されており、１／２波長板８１から出力されたパルスレーザ光は、第１の偏光子８３を透過する。
　第１の偏光子８３を透過したパルスレーザ光は、磁場が印加されたファラデー回転子８４により偏光方向が時計回り方向に４５度回転する。これにより、ファラデー回転子８４から出力されたパルスレーザ光は水平偏光となる。第２の偏光子８８は、その透過軸がファラデー回転子８４から出力されたパルスレーザ光の偏光方向と平行に配置されており、ファラデー回転子８４から出力されたパルスレーザ光は、第２の偏光子８８を透過した後、ＰＯ２６に入射する。
　１／２波長板８１は、ＭＯ２２から出力されたパルスレーザ光の偏光方向とＰＯ２６に入射するパルスレーザ光の偏光方向とが同じになるように、ＭＯ２２からのパルスレーザ光の偏光方向を調整する。これにより、偏光方向に依存する他のモジュールを変更しないで済む。
　一方、ＰＯ２６からの戻り光は、図３の下段に示すように、ＰＯ２６への入射光と同じ偏光方向で第２の偏光子８８を透過し、磁場が印加されたファラデー回転子８４により偏光方向が時計回り方向に４５度回転する。ファラデー回転子８４を通過した戻り光の偏光方向は第１の偏光子８３の透過軸と直交しており、戻り光は第１の偏光子８３で反射されてＭＯ２２に入射しない。
　比較例に係る光アイソレータ８０における１／２波長板８１は、エキシマレーザのような短波長における耐久性が低く、長期間安定して使用することが難しい。
　４．実施形態１
　４．１　構成
　図４は、実施形態１に係る紫外線レーザ装置１００の構成例を概略的に示す。図４に示す構成について、図１と異なる点を説明する。紫外線レーザ装置１００は、ＭＯ２２とＰＯ２６との間に第１のファラデー回転子１１０と、第２のファラデー回転子１１２とを含む光アイソレータ１２０が配置される点で図１の構成と異なる。光アイソレータ１２０は、第１のファラデー回転子１１０と、第１の偏光子８３と、第２のファラデー回転子１１２と、第２の偏光子８８とを、ＭＯ２２からＰＯ２６へレーザ光が進む方向の光路上に、この順で配置されて含む。
　第１のファラデー回転子１１０と第２のファラデー回転子１１２とは、それぞれ磁石を有し、印加する磁場の向きを反転させることにより、偏光方向の回転する向きが反対になるようにする。図４に示す第１のファラデー回転子１１０に印加される磁場の方向（図４において下向きの矢印で示す方向）は本開示における「第１の方向」の一例である。図４に示す第２のファラデー回転子１１２に印加される磁場の方向（図４において上向きの矢印で示す方向）は本開示における「第２の方向」の一例である。
　また、第１のファラデー回転子１１０と第２のファラデー回転子１１２とは、それぞれの偏光方向の回転角度が４５度となるようなファラデー材料、サイズ及び磁場が選定される。好ましい選定条件に関して詳細は後述する（図５～図７）。
　光アイソレータ１２０は、さらに戻り光終端用のダンパー１１６を含む。ダンパー１１６は、第１の偏光子８３によって反射された戻り光がダンパー１１６に入射するように配置される。他の構成は、図１と同様であってよい。
　図４においては、ＭＯ２２とＰＯ２６との間の光路上のａ点、ｂ点、ｃ点及びｄ点で示す各箇所におけるパルスレーザ光の偏光方向も示す。図４には、ＭＯ２２からＰＯ２６の方向に伝搬するパルスレーザ光についてのａ点～ｄ点の各箇所での偏光方向と、ＰＯ２６からＭＯ２２の方向に進む戻り光についてのｄ点及びｃ点の各箇所での偏光方向を示す。
　４．２　動作
　まず、ＭＯ２２からＰＯ２６の方向に伝搬するパルスレーザ光について説明する。ＭＯ２２から出力され、特定の方向に偏光したパルスレーザ光（ａ点）は、第１のファラデー回転子１１０により偏光方向が反時計回り方向に４５度回転する（ｂ点）。反時計回り方向は本開示における「第１の回転方向」の一例であり、４５度は本開示における「第１の角度」の一例である。
　第１の偏光子８３は、その透過軸が第１のファラデー回転子１１０から出力されたパルスレーザ光の偏光方向と平行になるように配置されているため、第１のファラデー回転子１１０により偏光方向が回転したパルスレーザ光は第１の偏光子８３を透過する（ｃ点）。
　第１の偏光子８３を透過したパルスレーザ光は第２のファラデー回転子１１２に入射し、第２のファラデー回転子１１２により偏光方向が時計回り方向に４５度回転する（ｄ点）。時計回り方向は本開示における「第２の回転方向」の一例であり、４５度は本開示における「第２の角度」の一例である。第２のファラデー回転子１１２により偏光方向が回転したパルスレーザ光は第２の偏光子８８を透過する。ＭＯ２２からＰＯ２６に進むパルスレーザ光のａ点の偏光方向とｅ点の偏光方向とは同じである。
　次に、ＰＯ２６からＭＯ２２の方向に戻るパルスレーザ光について説明する。図４中のｅ点において、ＭＯ２２からＰＯ２６の方向に伝搬するパルスレーザ光の偏光方向と、ＰＯ２６からＭＯ２２の方向に戻るパルスレーザ光（戻り光）の偏光方向とは同じである。このため、ＰＯ２６からＭＯ２２の方向に進む戻り光は、第２の偏光子８８を透過する。
　第２の偏光子８８を透過した戻り光は、次に、第２のファラデー回転子１１２により偏光方向が時計回りに４５度回転する（ｃ点）。ｃ点において、ＭＯ２２からＰＯ２６の方向に伝搬するパルスレーザ光の偏光方向と、ＰＯ２６からＭＯ２２の方向に戻るパルスレーザ光の偏光方向とは直交する。このため、ＰＯ２６からＭＯ２２の方向に戻るパルスレーザ光は、第１の偏光子８３により反射されて、ダンパー１１６に入射する。ダンパー１１６は、第１の偏光子８３で反射された光を吸収し遮断する。
　４．３　ファラデー回転子の具体例
　図５は、ファラデー回転子１３０の構成例を概略的に示す断面図である。ファラデー回転子１３０は、第１のファラデー回転子１１０及び第２のファラデー回転子１１２のそれぞれとして適用され得る。ファラデー回転子１３０は、ファラデー材料１３５と磁石１３６とを有する。ファラデー材料１３５は、紫外線波長において透明で、かつヴェルデ定数の大きな材料である。「透明」という記載は、光透過性を有するという意味である。
　ヴェルデ定数は、材料の種類と波長とに依存する。ファラデー材料１３５としては、例えば、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）や合成石英（ＳｉＯ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）などが好適である。ファラデー材料１３５はホルダ１３７に保持される。
　磁石１３６は、中空構造となっており、内部にホルダ１３７を介してファラデー材料１３５が配置される。ファラデー材料１３５を貫く磁場の方向は、光の伝搬方向と平行である。ファラデー回転子１３０による偏光面（偏光方向）の回転方向は、ヴェルデ定数の符号と、印加される磁場の方向とに依存する。
　図６は、パルスレーザ光の波長がＡｒＦエキシマレーザの発振波長の場合における磁場とファラデー材料１３５の厚さの好ましい範囲を示す。ＡｒＦエキシマレーザの発振波長には波長約１９３ｎｍが含まれる。図６には、ファラデー材料１３５がＣａＦ２の場合とＳｉＯ２の場合とについてそれぞれ示す。なお、ファラデー材料１３５の厚さは、光軸方向の厚さによって評価される。
　図７は、パルスレーザ光の波長がＫｒＦエキシマレーザの発振波長の場合における磁場とファラデー材料１３５の厚さの好ましい範囲を示す。ＫｒＦエキシマレーザの発振波長には波長約２４８ｎｍが含まれる。図７には、ファラデー材料１３５がＣａＦ２の場合とＳｉＯ２の場合とについてそれぞれ示す。
　図６及び図７に示す好ましい範囲は、磁場の実現しやすさを基に選定した。最も好ましい範囲の磁場は、磁力の強いネオジム磁石等を使用した場合の磁束密度である。ファラデー材料１３５の厚さは、選択した材料及び磁場の磁束密度と、ヴェルデ定数とを基に、偏光面が４５度回転する厚さを算出した値である。
　図６に示すように、ファラデー材料１３５がフッ化カルシウムであって、パルスレーザ光の波長がＡｒＦエキシマレーザの発振波長である場合、ファラデー回転子１３０に印加する磁場とファラデー材料１３５の光軸方向の厚さとのそれぞれの好ましい範囲は、０．５Ｔ～３．０Ｔと６ｍｍ～４０ｍｍとである。さらに好ましくは、０．７５Ｔ～２．９Ｔと１０ｍｍ～３０ｍｍとであり、最も好ましくは、０．８Ｔ～１．５Ｔと１５ｍｍ～２５ｍｍとである。なお、「０．５Ｔ～３．０Ｔ」等の数値範囲を示す表記は、「～」の前後に示す数値を含む範囲を示しており、例えば「０．５Ｔ～３．０Ｔ」の表記は「０．５Ｔ以上３．０Ｔ以下」を意味する。
　ファラデー材料１３５が合成石英であって、パルスレーザ光の波長がＡｒＦエキシマレーザの発振波長である場合、ファラデー回転子１３０に印加する磁場とファラデー材料１３５の光軸方向の厚さとの好ましい範囲は、０．５Ｔ～３Ｔと３ｍｍ～２５ｍｍとである。さらに好ましくは、０．７５Ｔ～２．９Ｔと６ｍｍ～２０ｍｍとであり、最も好ましくは、０．８Ｔ～１．５Ｔと８ｍｍ～１５ｍｍである。
　また、図７に示すように、ファラデー材料がフッ化カルシウムであって、パルスレーザ光の波長がＫｒＦエキシマレーザの発振波長の場合、ファラデー回転子１３０に印加する磁場とファラデー材料１３５の光軸方向の厚さとの好ましい範囲は、０．５Ｔ～３．０Ｔと１３ｍｍ～８３ｍｍとである。さらに好ましくは、０．７５Ｔ～２．９Ｔと２０ｍｍ～５５ｍｍとであり、最も好ましくは、０．８Ｔ～１．５Ｔと３０ｍｍ～５０ｍｍとである。
　ファラデー材料が合成石英であって、パルスレーザ光の波長がＫｒＦエキシマレーザの発振波長である２４８ｎｍの場合、ファラデー回転子１３０に印加する磁場とファラデー材料１３５の光軸方向の厚さとの好ましい範囲は、０．５Ｔ～３．０Ｔと８ｍｍ～５３ｍｍとである。さらに好ましくは、０．７５Ｔ～２．９Ｔと１０ｍｍ～４０ｍｍとであり、最も好ましくは、０．８Ｔ～１．５Ｔと１５ｍｍ～３０ｍｍとである。
　なお、ファラデー材料１３５は、複数個に分割して、これらの合計で上記の厚さを満たしてもよい。分割される個数は、例えば、２個や３個や４個などでもよい。第１のファラデー回転子１１０と第２のファラデー回転子１１２とで、異なるファラデー材料、異なる光軸方向の厚さ、異なる磁場の大きさなど、異種のファラデー回転子を用いることも可能である。その一方で、第１のファラデー回転子１１０と第２のファラデー回転子１１２とで、同じファラデー材料、同じ光軸方向の厚さ及び同じ磁場の大きさのものを使用することにより、同じ回転量（角度）で偏光面がそれぞれ逆方向に回転する構成となるため、扱い易く好ましい形態である。
　４．４　偏光子の透過軸とレーザ光の偏光方向との許容角度差
　第１の偏光子８３及び第２の偏光子８８のそれぞれの透過軸と、各偏光子に入射させるパルスレーザ光の偏光方向とは平行であることが最も好ましいが、厳密に平行である場合に限らず、実用上目的の機能を果たすことができる範囲で、両者の角度差が許容される。
　図８は、偏光子の透過軸とパルスレーザ光の偏光方向との角度差と消光比（ｄＢ）との関係を示すグラフ及び消光比を規格化透過率に換算したグラフを示す。図８の左側の縦軸は消光比を表し、右側の縦軸は規格化透過率を表す。規格化透過率は、角度差が０度のときの透過率が１．０になるように規格化した値である。第１のファラデー回転子１１０から出力されたパルスレーザ光を透過する第１の偏光子８３及び第２のファラデー回転子１１２から出力されたパルスレーザ光を透過する第２の偏光子８８のそれぞれにおいて、入射するパルスレーザ光に対する規格化透過率が０．９以上であれば、実用的に十分有効に機能し得る。したがって、図８によれば、第１の偏光子８３又は第２の偏光子８８の透過軸とパルスレーザ光の偏光方向との角度差の好ましい許容範囲は、規格化透過率が０．９以上になる±１７．５度の範囲である。
　４．５　作用・効果
　実施形態１に係る紫外線レーザ装置１００によれば、短波長における耐久性が低い１／２波長板８１を用いなくても、光アイソレータ１２０の通過前後でパルスレーザ光の偏光方向を同じにできる。このため、他の偏光方向に依存するモジュールを変更することなく戻り光を抑制することができる。
　また、実施形態１に係る紫外線レーザ装置１００によれば、ＰＯ２６からＭＯ２２の方向に戻るパルスレーザ光は第１の偏光子８３によって反射されてダンパー１１６に吸収されることになり、ＭＯ２２への入射が抑制される。これにより、ＭＯ２２への熱負荷が軽減され、エネルギ安定性や線幅安定性などが比較例の構成よりも向上する。
　４．６　変形例
　ＭＯパルスエネルギモニタ５４の配置については、第１のファラデー回転子１１０と第２のファラデー回転子１１２とをタンデム配置した光アイソレータ１２０の上流側又は下流側のいずれにも配置することが可能であるが、図４のように、光アイソレータ１２０の上流側に配置する構成が好ましい。ＭＯパルスエネルギモニタ５４は本開示における「エネルギモニタ」の一例である。また、第１のファラデー回転子１１０と第２のファラデー回転子１１２とのそれぞれに印加する磁場の方向は、互いに逆向きであればよく、図４に示す例に限らない。例えば、第１のファラデー回転子１１０に印加する磁場の方向を図４において上向きとし、第２のファラデー回転子１１２に印加する磁場の方向を図４において下向きとする構成も可能である。
　また、図４では第１のファラデー回転子１１０と第２のファラデー回転子１１２とが逆方向に同じ回転角度（４５度）で偏光面を回転させる例を説明したが、第１のファラデー回転子１１０による偏光方向の回転角度と、第２のファラデー回転子１１２による偏光方向の回転角度とは逆方向に同じ角度である場合に限らず、実用上目的の機能を果たすことができる範囲で、両者の角度差が許容される。図８によれば、第１のファラデー回転子１１０による第１の回転方向の回転角度と、第２のファラデー回転子１１２による第２の回転方向（第１の回転方向と逆方向）の回転角度との角度差は、１７．５度以内で許容される。
　第１のファラデー回転子１１０による第１の回転方向の回転角度は４５度±１７．５度以内であってよく、同様に、第２のファラデー回転子１１２による第２の回転方向の回転角度は４５度±１７．５度以内であってよい。第１のファラデー回転子１１０を透過して第１の偏光子８３に入射するパルスレーザ光の偏光方向と、ＰＯ２６から戻るパルスレーザ光が第２のファラデー回転子１１２を透過して第１の偏光子８３に入射するときの偏光方向とが９０度±１７．５度以内の角度で交差する構成により、戻り光は第１の偏光子８３で反射され、ＭＯ２２への入射が抑制される。
　５．実施形態２
　５．１　構成
　図９は、実施形態２に係る紫外線レーザ装置１０２の構成を概略的に示す。図９に示す構成ついて、図４と異なる点を説明する。図９に示す紫外線レーザ装置１０２は、第２の偏光子８８とＰＯ２６との間の光路上に、２軸調整可能な平行平面基板２０２と、２軸調整可能な高反射ミラー５２とが配置される点で、図４に示す構成と異なる。平行平面基板２０２は、直交する２軸のそれぞれを回転軸として角度の調整が可能な２軸角度調整ホルダ２０４に保持される。
　平行平面基板２０２は、第２の偏光子８８と高反射ミラー５２との間の光路上に配置される。平行平面基板２０２はフッ化カルシウムの基板であってよい。２軸角度調整ホルダ２０４は、例えば、図９の紙面に垂直な軸と、平行平面基板２０２の基板面及び図９の紙面に平行な軸とのそれぞれを回転軸として角度調整が可能なホルダであってよい。
　高反射ミラー５２は、直交する２軸のそれぞれを回転軸として角度の調整が可能な２軸角度調整ホルダ２０８に保持される。２軸角度調整ホルダ２０８は、例えば、図９の紙面に垂直な軸と、高反射ミラー５２の反射面及び図９の紙面に平行な軸とのそれぞれを回転軸として角度調整が可能なホルダであってよい。
　５．２　動作
　光軸の調整は、２軸調整可能な平行平面基板２０２と、２軸調整可能な高反射ミラー５２とを調整することにより、ＭＯ２２からのパルスレーザ光がＰＯ２６に最も効率的に入射されるように行われる。
　２軸調整可能な平行平面基板２０２は、ＭＯ２２からのパルスレーザ光を進行方向と平行にシフトすることにより、ＰＯ２６に最も効率的にパルスレーザ光が入射されるように調整される。
　２軸調整可能な高反射ミラー５２は、ＭＯ２２からのパルスレーザ光がＰＯ２６に入射される角度を変更することにより、ＰＯ２６に最も効率的にパルスレーザ光が入射されるように調整される。
　２軸角度調整ホルダ２０４及び２軸角度調整ホルダ２０８のそれぞれは本開示における「光軸調整機構」の一例である。２軸調整可能な平行平面基板２０２と、２軸調整可能な高反射ミラー５２とを両方備える構成は好ましい形態であるが、これらのうち１つのみを備える構成も可能である。
　５．３　作用・効果
　実施形態２によれば、実施形態１と同様の効果が得られる。また、実施形態２によれば、ＰＯ２６に入射させる注入光の光軸調整が実施形態１に比べて容易になる。
　６．実施形態３
　６．１　構成
　図１０は、実施形態３に係る紫外線レーザ装置１０３の構成を概略的に示す。図１０に示す構成について、図４と異なる点を説明する。図１０に示す紫外線レーザ装置１０３は、図４におけるＭＯ２２の代わりに、発振段レーザとして紫外線固体レーザ装置２３２を備え、ＰＯ２６の代わりに、エキシマ増幅器２３６を備える。他の構成は、図４に示す構成と同様であってよい。
　紫外線固体レーザ装置２３２は、例えば、近赤外帯（波長７８０ｎｍ～波長２５００ｎｍ）を基本波とする固体レーザの第４倍波、第５倍波又は第６倍波（波長１５０ｎｍ～波長３８０ｎｍの範囲）を出力する。例えば、紫外線固体レーザ装置２３２は、波長約１９３ｎｍのシード光を出力し、シード光がエキシマ増幅器２３６に入射するように配置される。
　一例として、紫外線固体レーザ装置２３２は、半導体レーザシステムと、チタンサファイヤ増幅器と、波長変換システムとを含む構成であってもよい。半導体レーザシステムは、波長約７７３．６ｎｍのＣＷレーザ光を出力する分布帰還型（Distributed Feedback：ＤＦＢ）の半導体レーザと、ＣＷレーザ光をパルス化する半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：ＳＯＡ）とを含む構成であってよい。波長変換システムは、複数の非線形光学結晶を含み、入射したパルスレーザ光を波長変換して４倍高調波のパルスレーザ光を出力する。波長変換システムは、例えば、ＬＢＯ結晶と、ＫＢＢＦ結晶とを含む。ＬＢＯ結晶は化学式ＬｉＢ３Ｏ５で表される非線形光学結晶である。ＫＢＢＦ結晶は、化学式ＫＢｅ２ＢＯ３Ｆ２で表される非線形光学結晶である。
　エキシマ増幅器２３６は、チャンバ２４２と、凸面シリンドリカルミラー２４４と、凹面シリンドリカルミラー２４６とを含む。
　チャンバ２４２は、１対の放電電極２５０ａ，２５０ｂと、レーザ光が透過する２枚のウインドウ２５２，２５４とを含む。放電電極２５０ａ，２５０ｂは放電空間２５６を挟んで対向して配置される。放電電極２５０ａ，２５０ｂの間の空間が放電空間２５６となる。放電電極２５０ａ，２５０ｂが放電空間２５６を挟んで対向する方向が放電方向に相当する。チャンバ２４２には、図４で説明したレーザガスと同様のレーザガスが充填される。
　凸面シリンドリカルミラー２４４の凸曲面及び凹面シリンドリカルミラー２４６の凹曲面にはそれぞれ波長約１９３ｎｍに対する高反射膜がコートされている。
　凸面シリンドリカルミラー２４４と凹面シリンドリカルミラー２４６とは、紫外線固体レーザ装置２３２からのシード光が、エキシマ増幅器２３６の放電空間２５６を３回通過することによって、放電方向にビーム拡大され、増幅されるように配置される。
　６．２　動作
　紫外線固体レーザ装置２３２から出力されたシード光は、光アイソレータ１２０を通過して、エキシマ増幅器２３６に入射する。エキシマ増幅器２３６に入射した波長約１９３．４ｎｍのシード光は、凸面シリンドリカルミラー２４４及び凹面シリンドリカルミラー２４６で反射することにより、放電電極２５０ａ，２５０ｂの間の放電空間２５６を３回通過する。これにより、シード光のビームが拡大されて増幅される。エキシマ増幅器２３６は本開示における「マルチパス増幅器」の一例である。３パスのエキシマ増幅器２３６に限らず、各種のマルチパス増幅器を適用可能である。
　光アイソレータ１２０の動作は、図４で説明した実施形態１と同様である。光アイソレータ１２０は、エキシマ増幅器２３６で発生した自然放射増幅光（Amplified Spontaneous Emission：ＡＳＥ）等が紫外線固体レーザ装置２３２に入射するのを抑制する。
　６．３　作用・効果
　実施形態３に係る紫外線レーザ装置１０３によれば、短波長における耐久性が低い１／２波長板８１を用いなくても、光アイソレータ１２０の通過前後で偏光方向を同じにできる。このため、他の偏光方向に依存するモジュールを変更することなく、戻り光を抑制することができる。
　実施形態３に係る紫外線レーザ装置１０３によれば、エキシマ増幅器２３６から紫外線固体レーザ装置２３２の方向に戻る光は紫外線固体レーザ装置２３２に入射しないため、紫外線固体レーザ装置２３２への熱負荷が軽減され、エネルギ安定性や線幅安定性などが比較例の構成よりも向上する。
　７．実施形態４
　７．１　構成
　図１１は、実施形態４に係る紫外線レーザ装置１０４の構成を概略的に示す。図１１に示す構成について、図４と異なる点を説明する。実施形態４に係る紫外線レーザ装置１０４は、実施形態１の構成に対して、増幅段レーザの構成及びＭＯ２２からのレーザ光を増幅段レーザに導入する高反射ミラーの構成が異なる。
　図４に示す実施形態１の増幅段レーザは、リアミラー６０と出力結合ミラー６４とで構成されるファブリーペロー型の光共振器を有するＰＯ２６であるのに対し、図１１に示す実施形態４の増幅段レーザは、リング共振器２７０を有するＰＯ２６６である点が異なる。
　図１２は、実施形態４に適用されるＰＯ２６６の構成を概略的に示す上面図である。リング共振器２７０は、高反射ミラー２８４、高反射ミラー２８５、高反射ミラー２８６及び部分反射ミラー２９０を含んで構成される。
　紫外線レーザ装置１０４は、ＭＯ２２から出力され高反射ミラー５０と高反射ミラー５２とにより反射されたレーザ光をリング共振器２７０に導入するため、高反射ミラー２８３が配置される。高反射ミラー２８３は、高反射ミラー５２で反射されたレーザ光を部分反射ミラー２９０に入射させるように、高反射ミラー５２と部分反射ミラー２９０との間の光路上に配置される。
　７．２　動作
　ＭＯ２２から出力されたレーザ光は、高反射ミラー５０、高反射ミラー５２及び高反射ミラー２８３で順次反射された後、部分反射ミラー２９０からリング共振器２７０に入射する。
　部分反射ミラー２９０を透過したレーザ光は、高反射ミラー２８４で反射された後にチャンバ６２に入射して増幅され、その後、高反射ミラー２８５及び高反射ミラー２８６で反射され、再び、チャンバ６２に入射して増幅される。そして、チャンバ６２から出力されたレーザ光は部分反射ミラー２９０によって一部は透過し、他の一部は反射されてリング共振器２７０で再び増幅される。
　部分反射ミラー２９０を透過した増幅パルスレーザ光は、紫外線レーザ装置１０４から出力される。
　光アイソレータ１２０は、ＰＯ２６６からの戻り光がＭＯ２２に入射するのを抑制する。光アイソレータ１２０の動作は、図４で説明した実施形態１と同様である。
　７．３　作用・効果
　実施形態４に係る紫外線レーザ装置１０４によれば、実施形態１と同様の効果が得られる。
　８．電子デバイスの製造方法について
　図１３は、露光装置３００の構成例を概略的に示す。露光装置３００は、照明光学系３０４と投影光学系３０６とを含む。照明光学系３０４は、紫外線レーザ装置１００から入射したレーザ光によって、レチクルステージＲＴ上に配置された図示しないレチクルのレチクルパターンを照明する。投影光学系３０６は、レチクルを透過したレーザ光を、縮小投影してワークピーステーブルＷＴ上に配置された図示しないワークピースに結像させる。ワークピースはフォトレジストが塗布された半導体ウエハ等の感光基板である。
　露光装置３００は、レチクルステージＲＴとワークピーステーブルＷＴとを同期して平行移動させることにより、レチクルパターンを反映したレーザ光をワークピースに露光する。以上のような露光工程によって半導体ウエハにレチクルパターンを転写後、複数の工程を経ることで半導体デバイスを製造できる。半導体デバイスは本開示における「電子デバイス」の一例である。紫外線レーザ装置１００に代えて、実施形態２～４で説明した紫外線レーザ装置１０２、１０３又は１０４を用いてレーザ光を生成してもよい。
　９．その他
　上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。従って、特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかである。また、本開示の実施形態を組み合わせて使用することも当業者には明らかである。
　本明細書及び特許請求の範囲全体で使用される用語は、明記が無い限り「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」、「有する」、「備える」、「具備する」などの用語は、「記載されたもの以外の構成要素の存在を除外しない」と解釈されるべきである。また、修飾語「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。また、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」という用語は、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ａ＋Ｂ」「Ａ＋Ｃ」「Ｂ＋Ｃ」又は「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」と解釈されるべきである。さらに、それらと「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。

Claims (20)

  1. 　紫外線レーザ装置であって、
    　紫外線波長の直線偏光のパルスレーザ光を出力する発振段レーザと、
    　前記パルスレーザ光を増幅して出力する増幅器と、
    　前記発振段レーザと前記増幅器との間の光路上に配置される光アイソレータと、を備え、
    　前記光アイソレータは、
    　前記発振段レーザから出力されたパルスレーザ光の偏光方向を第１の方向の磁場によって第１の回転方向に第１の角度回転させる第１のファラデー回転子と、
    　前記第１のファラデー回転子から出力されたパルスレーザ光に対する規格化透過率が０．９以上となるように配置される第１の偏光子と、
    　前記第１の偏光子を透過したパルスレーザ光の偏光方向を、前記第１の方向とは逆方向の第２の方向の磁場によって前記第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に第２の角度回転させる第２のファラデー回転子と、
    　前記第２のファラデー回転子から出力されたパルスレーザ光に対する規格化透過率が０．９以上となるように配置される第２の偏光子と、を備える、
    　紫外線レーザ装置。
  2. 　請求項１に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記第１のファラデー回転子から出力されたパルスレーザ光の偏光方向と、前記第１の偏光子の透過軸との角度差は、１７．５度以内であり、
    　前記第２のファラデー回転子から出力されたパルスレーザ光の偏光方向と、前記第２の偏光子の透過軸との角度差は、１７．５度以内である、
    　紫外線レーザ装置。
  3. 　請求項１に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記第１の角度と前記第２の角度との角度差は１７．５度以内である、
    　紫外線レーザ装置。
  4. 　請求項１に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記第１の角度と前記第２の角度とはそれぞれ４５度±１７．５度以内であり、
    　前記発振段レーザから前記増幅器の方向に進むパルスレーザ光が前記第１の偏光子に入射するときの偏光方向と、
    　前記増幅器から前記発振段レーザの方向に戻るパルスレーザ光が前記第２のファラデー回転子を通過して前記第１の偏光子に入射するときの偏光方向とは９０度±１７．５度以内の角度で交差しており、
    　前記第２のファラデー回転子を通過して前記第１の偏光子に入射したパルスレーザ光は前記第１の偏光子によって反射される、
    　紫外線レーザ装置。
  5. 　請求項１に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記第１のファラデー回転子及び前記第２のファラデー回転子のそれぞれに印加される磁場の磁束密度は、０．５Ｔ以上３．０Ｔ以下である、
    　紫外線レーザ装置。
  6. 　請求項５に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記パルスレーザ光の波長がＡｒＦエキシマレーザの発振波長であり、
    　前記第１のファラデー回転子及び前記第２のファラデー回転子のそれぞれに含まれるファラデー材料がフッ化カルシウムであり、
    　前記ファラデー材料の光軸方向の厚さは、６ｍｍ以上４０ｍｍ以下である、
    　紫外線レーザ装置。
  7. 　請求項５に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記パルスレーザ光の波長がＡｒＦエキシマレーザの発振波長であり、
    　前記第１のファラデー回転子及び前記第２のファラデー回転子のそれぞれに含まれるファラデー材料が合成石英であり、
    　前記ファラデー材料の光軸方向の厚さは、３ｍｍ以上２５ｍｍ以下である、
    　紫外線レーザ装置。
  8. 　請求項５に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記パルスレーザ光の波長がＫｒＦエキシマレーザの発振波長であり、
    　前記第１のファラデー回転子及び前記第２のファラデー回転子のそれぞれに含まれるファラデー材料がフッ化カルシウムであり、
    　前記ファラデー材料の光軸方向の厚さは、１３ｍｍ以上８３ｍｍ以下である、
    　紫外線レーザ装置。
  9. 　請求項５に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記パルスレーザ光の波長がＫｒＦエキシマレーザの発振波長であり、
    　前記第１のファラデー回転子及び前記第２のファラデー回転子のそれぞれに含まれるファラデー材料が合成石英であり、
    　前記ファラデー材料の光軸方向の厚さは、８ｍｍ以上５３ｍｍ以下である、
    　紫外線レーザ装置。
  10. 　請求項１に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記第１のファラデー回転子及び前記第２のファラデー回転子のそれぞれに含まれるファラデー材料は、分割された複数の材料で構成される、
    　紫外線レーザ装置。
  11. 　請求項１に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記第２の偏光子と前記増幅器との間に、少なくとも２軸の調整機構を含む光軸調整機構を備える、
    　紫外線レーザ装置。
  12. 　請求項１１に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記光軸調整機構は、前記調整機構により２軸調整可能な平行平面基板を備える、
    　紫外線レーザ装置。
  13. 　請求項１１に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記光軸調整機構は、前記調整機構により２軸調整可能な高反射ミラーを備える、
    　紫外線レーザ装置。
  14. 　請求項１に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記発振段レーザと前記増幅器とのそれぞれは、レーザガスが充填されるチャンバを備える、
    　紫外線レーザ装置。
  15. 　請求項１に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記発振段レーザは紫外線固体レーザである、
    　紫外線レーザ装置。
  16. 　請求項１に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記増幅器は共振器を備える、
    　紫外線レーザ装置。
  17. 　請求項１に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記増幅器は、マルチパス増幅器である、
    　紫外線レーザ装置。
  18. 　請求項１に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記増幅器から前記第２の偏光子及び前記第２のファラデー回転子を経て前記第１の偏光子で反射された光を吸収するダンパーをさらに備える、
    　紫外線レーザ装置。
  19. 　請求項１に記載の紫外線レーザ装置であって、
    　前記発振段レーザと前記光アイソレータとの間に、前記発振段レーザのパルスエネルギを計測するエネルギモニタを備える、
    　紫外線レーザ装置。
  20. 　電子デバイスの製造方法であって、
    　紫外線波長の直線偏光のパルスレーザ光を出力する発振段レーザと、
    　前記パルスレーザ光を増幅して出力する増幅器と、
    　前記発振段レーザと前記増幅器との間の光路上に配置される光アイソレータと、を備え、
    　前記光アイソレータは、
    　前記発振段レーザから出力されたパルスレーザ光の偏光方向を第１の方向の磁場によって第１の回転方向に第１の角度回転させる第１のファラデー回転子と、
    　前記第１のファラデー回転子から出力されたパルスレーザ光に対する規格化透過率が０．９以上となるように配置される第１の偏光子と、
    　前記第１の偏光子を透過したパルスレーザ光の偏光方向を、前記第１の方向とは逆方向の第２の方向の磁場によって前記第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に第２の角度回転させる第２のファラデー回転子と、
    　前記第２のファラデー回転子から出力されたパルスレーザ光に対する規格化透過率が０．９以上となるように配置される第２の偏光子と、を備える紫外線レーザ装置を用いて前記増幅器により増幅されたレーザ光を生成し、
    　前記増幅されたレーザ光を露光装置に出力し、
    　電子デバイスを製造するために、前記露光装置内で感光基板上に前記レーザ光を露光すること
    　を含む、電子デバイスの製造方法。
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