WO2023286236A1 - 光アイソレータ、紫外線レーザ装置及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

光アイソレータ、紫外線レーザ装置及び電子デバイスの製造方法 Download PDF

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WO2023286236A1
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篤 淵向
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    • H01S3/22—Gases
    • H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
    • H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical isolator, an ultraviolet laser device, and a method of manufacturing an electronic device.
  • 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 narrowing module (LNM) including a band narrowing element (etalon, grating, etc.) is provided in order to narrow the spectral line width.
  • LNM line narrowing module
  • a gas laser device whose spectral line width is narrowed will be referred to as a band-narrowed gas laser device.
  • An optical isolator includes a case, a first polarizer arranged in the case so that linearly polarized incident light having an ultraviolet wavelength is transmitted, and light transmitted through the first polarizer.
  • a first Faraday material for rotating a polarization direction in a first rotation direction and a first magnet for generating a first magnetic field in a first magnetic field generating region where the first Faraday material is arranged;
  • a first Faraday rotator arranged and a first position adjustment mechanism for moving the first Faraday material relative to the case, and the optical axis of the light passing through the first Faraday material.
  • the cross-sectional shape of the first Faraday material in the vertical cross section and the cross-sectional shape of the first magnetic field generation region are shapes having long axes in the same direction. Move in the direction of the short axis perpendicular to the long axis.
  • An ultraviolet laser 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.
  • an optical isolator disposed on the optical path between the case, a first polarizer disposed within the case to transmit linearly polarized incident light of ultraviolet wavelengths;
  • a first Faraday rotator including a first magnet and disposed in the case; and a first position adjustment mechanism for moving the first Faraday material relative to the case.
  • the cross-sectional shape of the first Faraday material and the cross-sectional shape of the first magnetic field generation region in the cross section perpendicular to the optical axis of the light transmitted through the Faraday material have long axes in the same direction, and the first position An adjustment mechanism moves the first Faraday material in a minor axis direction perpendicular to the major axis.
  • 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.
  • an optical isolator disposed on the optical path between the case and a first polarizer disposed within the case to transmit linearly polarized incident light at ultraviolet wavelengths; a first Faraday material that rotates the polarization direction of the pulsed laser beam that has passed through the first polarizer in a first rotation direction; a first Faraday rotator arranged in a case including a first magnet to be generated; and a first position adjustment mechanism for moving the first Faraday material relative to the case;
  • the cross-sectional shape of the first Faraday material and the cross-sectional shape of the first magnetic field generation region in a cross section perpendicular to the optical axis of the light transmitted through the one Faraday material have long axes in the same direction.
  • the position adjustment mechanism moves the first Faraday material in the short axis direction perpendicular to the long axis, generates laser light amplified by an amplifier using an ultraviolet laser device, and sends the amplified laser light to the exposure device It involves exposing laser light onto a photosensitive substrate in an exposure apparatus for outputting and manufacturing electronic devices.
  • 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 including an optical isolator.
  • FIG. 5 schematically shows the configuration of an optical isolator according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view along line 6-6 in FIG.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a shape having a long axis.
  • 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
  • FIG. 8 schematically shows the cross-sectional shape of a cross section perpendicular to the optical axis of the Faraday rotator.
  • FIG. 9 shows a specific configuration example of the optical isolator according to the first embodiment.
  • 10 is a cross-sectional view taken along line 10-10 in FIG. 9.
  • FIG. 11 schematically shows the configuration of an optical isolator according to Modification 1.
  • FIG. 12 schematically shows the configuration of an optical isolator according to Modification 2.
  • FIG. 13 schematically shows the configuration of an optical isolator according to Modification 3.
  • FIG. 14 schematically shows the configuration of an optical isolator according to the second embodiment.
  • 15 is a cross-sectional view taken along line 15-15 in FIG. 14.
  • FIG. FIG. 16 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 that is an oscillation stage laser, an MO beam steering unit 24, and a power oscillator (PO) 26 that is an amplification stage laser.
  • 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 linewidth 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 70 a and 70 b inside 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.
  • a pulsed laser beam is output from the output coupling mirror 64 .
  • FIG. 2 is a diagram showing a problem of the ultraviolet laser device 20 according to the comparative example.
  • the "returned light” referred to here includes two types of MO returned light and 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 return light from the PO 26 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 schematically shows a configuration example of an optical isolator 80 according to a comparative example that suppresses return light.
  • An optical isolator 80 is placed between MO 22 and PO 26 .
  • 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 magnet 86 has a hollow structure, and the Faraday material 85 is arranged inside through a holder.
  • the internal space (hollow portion) of the magnet 86 in which the Faraday material 85 is arranged is a magnetic field generation region where the magnetic field applied to the Faraday material 85 is generated.
  • Magnet 86 may be a permanent magnet. In FIG.
  • the rightward arrow shown in the Faraday rotator 84 indicates the direction of the magnetic field applied to the Faraday material 85 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.
  • a linearly polarized pulsed laser beam polarized in a specific direction (here, the horizontal direction is exemplified) is output from the MO 22 .
  • the polarization direction of the linearly 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 beam transmitted through the first polarizer 83 has its polarization direction rotated 45 degrees clockwise by the Faraday material 85 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. . Thereby, even if the optical isolator 80 is arranged, the polarization direction of the pulsed laser light does not change before and after the optical isolator 80 .
  • the polarized component in the same polarization direction as the pulsed laser light incident on the PO 26 is transmitted through the second polarizer 88, and the polarization direction is rotated 45 degrees clockwise by the Faraday material 85 to which the magnetic field is applied. Then, the return light is reflected by the first polarizer 83 and does not enter the MO 22 .
  • the polarization component with a polarization direction different from that of the pulsed laser light incident on the PO 26 is reflected by the second polarizer 88 and does not return to the MO 22 .
  • the second polarizer 88 is arranged to remove the disturbed polarization component when the polarization of the return light from the PO 26 is disturbed to obtain a higher effect of the optical isolator 80 . Therefore, the second polarizer 88 may not be used when there is no polarization disturbance of the returned light or when a sufficient extinction ratio can be obtained even with the disturbed returned light.
  • the ratio of return light passing through the first polarizer 83 to return light incident on the second polarizer 88 is called an extinction ratio.
  • FIG. 4 schematically shows the configuration of the ultraviolet laser device 21 including the optical isolator 90.
  • FIG. With regard to the configuration shown in FIG. 4, differences from FIGS. 1 to 3 will be described.
  • the ultraviolet laser device 21 shown in FIG. 4 has a configuration in which an optical isolator 90 is arranged between the MO beam steering unit 24A and the MO beam steering unit 24B in order to suppress return light.
  • a Faraday rotator 91 is arranged instead of the half-wave plate 81 in FIG. This is because the Faraday material forming the Faraday rotator 91 has a higher resistance to the laser light of the ultraviolet wavelength than the half-wave plate 81 does. Note that the function of the Faraday rotator 91 is the same as that of the half-wave plate 81 .
  • the Faraday rotator 91 has a structure similar to that of the Faraday rotator 84 and includes a Faraday material FM and a magnet MG (not shown).
  • the downward arrow shown in the Faraday rotator 91 in FIG. 4 represents the direction of the magnetic field applied to the Faraday material FM.
  • the direction of the magnetic field applied to the Faraday material FM by the magnet MG of the Faraday rotator 91 is opposite to the direction of the magnetic field applied to the Faraday material 85 of the Faraday rotator 84 .
  • the optical isolator 90 includes an isolator case 96 in which a Faraday rotator 91, a first polarizer 83, a Faraday rotator 84 and a second polarizer 88 are arranged.
  • the MO beam steering unit 24A includes a high reflection mirror 50 and a beam splitter 55.
  • MO beam steering unit 24B includes a highly reflective mirror 52 .
  • the isolator case 96 is connected to the case of the MO beam steering unit 24A via the bellows 25A and to the case of the MO beam steering unit 24B via the bellows 25B.
  • the optical isolator 90 must be arranged so that the pulsed laser light passes through the Faraday material FM, the first polarizer 83, the Faraday material 85, and the second polarizer 88.
  • the optical axis of the pulsed laser light directed from the MO 22 to the PO 26 differs depending on the device. Therefore, in the optical isolator 90, the Faraday material FM having a sufficient size with respect to the cross section (beam cross section) of the pulsed laser light, the first polarizer 83, the Faraday material 85, and the second polarized light A child 88 is arranged.
  • Such a problem is not limited to the optical isolator 90 illustrated in FIG. It becomes large and maintenance becomes bad.
  • FIG. 5 schematically shows the configuration of the optical isolator 110 according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view along line 6-6 in FIG.
  • the configurations shown in FIGS. 5 and 6 will be described with respect to the differences from the optical isolator 90 shown in FIG.
  • the term "section” or "sectional shape” refers to a section perpendicular to the optical axis of the pulsed laser beam PL as shown in FIG. 6 or the shape of the section, unless otherwise specified.
  • the traveling direction of the pulsed laser beam PL is parallel to the V-axis direction (V direction), and the cross section shown in FIG. 6 is the HZ plane parallel to the H-axis and Z-axis.
  • the optical isolator 110 includes a Faraday rotator 120 and a Faraday rotator 122 instead of the Faraday rotator 91 and the Faraday rotator 84 of FIG.
  • Faraday rotator 120 is arranged on the side closer to MO22 than first polarizer 83, that is, on the incident side of first polarizer 83 on the optical path of pulsed laser light PL output from MO22 toward PO26. be.
  • Faraday rotator 120 includes Faraday material 130 and magnets 140 .
  • the size of the magnet 140 of the Faraday rotator 120 can be reduced as the cross-sectional shape of the magnetic field generation region 142 in which the Faraday material 130 is arranged is smaller. Since the cross-sectional shape of the pulsed laser beam PL output from the MO 22 is a shape having a long axis (for example, a rectangle), regarding the cross-sectional shape of the magnetic field generation region 142, the length of the short axis orthogonal to the long axis is longer than that of the long axis. Making it shorter is more effective in miniaturizing the magnet 140 .
  • the cross-sectional shape of the Faraday material 130 is made to have a long axis in the same direction as the cross-sectional shape of the pulse laser beam PL, and the short axis is made as short as possible. Further, in accordance with the Faraday material 130 , the cross-sectional shape of the magnetic field generating region 142 of the magnet 140 is made to have a long axis in the same direction as the Faraday material 130 .
  • the position of the optical isolator 110 is adjusted by moving the Faraday material 130 in a direction parallel to the short axis (short axis direction).
  • a position adjustment mechanism is arranged. A configuration example of the position adjustment mechanism will be described later with reference to FIGS. 8 and 9.
  • FIG. The position adjustment mechanism is a mechanism that moves the Faraday rotator 120 relative to the isolator case 96 .
  • a double-headed arrow parallel to the Z direction in FIGS. 5 and 6 represents the direction in which the Faraday rotator 120 is moved by the position adjustment mechanism.
  • the position adjustment mechanism may be configured to move the first polarizer 83 together with the movement of the Faraday rotator 120 . That is, the Faraday material 130 and the first polarizer 83 may be integrally structured, and the position adjustment mechanism may move the Faraday material 130 and the first polarizer 83 integrally.
  • the optical isolator 110 may include a rotating mechanism that rotates the Faraday material 130 about an axis perpendicular to the optical axis of the pulsed laser beam PL and the minor axis direction of the Faraday material 130 .
  • a configuration example of the rotation mechanism will be described later with reference to FIGS. 8 and 9. FIG.
  • Fig. 7 shows an example of a shape with a long axis.
  • a shape having a major axis means a longitudinal shape having a major axis and a minor axis, and the length in the first direction, which is the major axis direction, is the second direction, which is the minor axis direction perpendicular to the first direction.
  • a shape that is longer than the length in the direction of Shapes with long axes include, for example, ellipses and rectangles. As shown in the left diagram of FIG. 7, the ellipse has a major axis and a minor axis. As shown in the right diagram of FIG. 7, in the case of a rectangle, the long side is defined as the long axis and the short side is defined as the short axis.
  • Shapes having major axes include a shape in which two circles having the same radius are connected by a common outer tangent line (ellipse) and a shape in which the four corners of a rectangle are rounded (rounded rectangle).
  • FIG. 8 schematically shows the cross-sectional shape of the Faraday rotator 120.
  • the Faraday material 130 is held in a Faraday material holder 132 and placed in the magnetic field generating region 142 of the magnet 140 .
  • the direction of the magnetic field through Faraday material 130 is parallel to the direction of light propagation.
  • the direction of rotation of the plane of polarization (direction of polarization) by the Faraday rotator 120 depends on the sign of the Verdet constant and the direction of the applied magnetic field.
  • the cross-sectional shape of the Faraday material 130 is a shape having a long axis in the same direction as the cross-sectional shape of the pulsed laser beam PL, and is larger than the cross-sectional shape of the pulsed laser beam PL.
  • the cross-sectional shape of the Faraday material 130 illustrated in FIG. 8 is a rectangle with the major axis oriented in the H direction, and the length LFMz of the minor axis of the Faraday material 130 is the length of the minor axis of the cross-sectional shape of the pulse laser beam PL. Longer than LPLz, the major axis length LFMh of the Faraday material 130 is longer than the major axis length LPLh of the cross-sectional shape of the pulsed laser beam PL.
  • the difference (LFMz ⁇ LPLz) between the minor axis length LFMz of the Faraday material 130 and the minor axis length LPLz of the pulsed laser beam PL may be, for example, about 2 mm to 4 mm. Also, the difference (LFMh ⁇ LPLh) between the major axis length LFMh of the Faraday material 130 and the major axis length LPLh of the pulsed laser beam PL may be, for example, about 3 mm to 5 mm. Since the Faraday material 130 is movable in the minor axis direction, the minor axis length difference (LFMz ⁇ LPLz) may be smaller than the major axis length difference (LFMz ⁇ LPLz).
  • the cross-sectional shape of the magnetic field generating region 142 in which the Faraday material 130 is arranged is a shape having the long axis in the same direction as the cross-sectional shape of the Faraday material 130 .
  • the cross-sectional shape of the magnetic field generation region 142 illustrated in FIG. 8 is a rectangle with the long axis directed in the H direction.
  • the minor axis length LMGz of the magnetic field generation region 142 is longer than the minor axis length LFMz of the Faraday material 130 and is as short as possible.
  • the difference between LMGz and LFMz (LMGz-LFMz) is preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less.
  • the length LMGh of the major axis of the magnetic field generation region 142 is equal to or longer than the length LFMh of the major axis of the Faraday material 130, and is actually equal to or longer than the length of the Faraday material holder 132 in the H direction.
  • the difference (LMGh-LFMh) between the major axis length LMGh of the magnetic field generating region 142 and the major axis length LFMh of the Faraday material 130 is greater than the difference (LMGz-LFMz) between LMGz and LFMz in the minor axis direction.
  • the short axis length LPLz of the cross section of the pulsed laser beam PL is 2 mm and the long axis length LPLh is 12 mm
  • the length of the short axis of the Faraday material 130 is A preferred value for LFMz is between 4 mm and 6 mm
  • a preferred value for the major axis length LFMh is between 15 mm and 17 mm.
  • the short axis length LMGz of the magnetic field generation region 142 preferably has a value of 4 mm to 7 mm
  • the long axis length LMGh preferably has a value of 17 mm or more.
  • the Faraday rotator 122 may also have the same configuration as the Faraday rotator 120.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line 10-10 in FIG. 9.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line 10-10 in FIG. 9.
  • the Faraday material 130 of the Faraday rotator 120, the Faraday material holder 132, the magnet 140, the polarizer holder 146, and the first polarizer 83 form a magnet block MGB1 with an integrated structure.
  • the members other than the magnet 140 are non-magnetic materials.
  • the non-magnetic material may be, for example, copper-based, aluminum-based, austenitic stainless steel, or the like.
  • the first polarizer 83 is configured integrally with the Faraday rotator 120 while being held by the polarizer holder 146 .
  • Faraday material 130 is placed in magnetic field generating region 142 of magnet 140 while being held in Faraday material holder 132 .
  • the Faraday material 150 of the Faraday rotator 122, the Faraday material holder 152, the magnet 160, the polarizer holder 166, and the second polarizer 88 form a magnet block MGB2 with an integrated structure.
  • the members other than the magnet 160 are non-magnetic materials.
  • the second polarizer 88 is configured integrally with the Faraday rotator 122 while being held by the polarizer holder 166 .
  • Faraday material 150 is placed in magnetic field generating region 162 of magnet 160 while being held in Faraday material holder 152 .
  • the magnet block MGB1 and the magnet block MGB2 are arranged in an isolator case 96 that can be sealed.
  • the H-direction opening of the isolator case 96 is covered with an isolator lid 98 .
  • the isolator case 96 and isolator lid 98 are sealed with an O-ring 97 .
  • the isolator lid 98 has through holes 99a and 99b, the slide plate 170 is inserted into the through hole 99a, and the slide plate 180 is inserted into the through hole 99b.
  • the through holes 99a and 99b are elongated in the Z direction, and the slide plate 170 is fixed to the isolator lid 98 so as to be slidable in the Z direction along the through holes 99a.
  • the slide plate 170 For example, at the four corners of the slide plate 170 are formed through holes 171 through which fixing screws (not shown) are passed for fixing the slide plate 170 to the isolator lid 98 .
  • the through hole 171 may also be an oval elongated in the Z direction.
  • the isolator lid 98 is provided with a Z-direction adjusting screw 172 for sliding the slide plate 170 in the Z-direction.
  • the magnet block MGB1 is supported by the slide plate 170 via a shaft 174, as shown in FIG. That is, magnet block MGB1 is fixed to one end of shaft 174 , and shaft 174 is inserted into through-hole 175 of slide plate 170 .
  • the shaft 174 has a cylindrical shape and is rotatable about a rotation axis parallel to the H direction.
  • a handle 176 is fixed to the other end of the shaft 174 , the handle 176 rotates around the rotation axis of the shaft 174 and is fixed to the slide plate 170 .
  • the shaft 174 and the slide plate 170 are sealed with an O-ring 178, and the slide plate 170 and the isolator lid 98 are sealed with an O-ring 179.
  • the configurations of the magnet block MGB2, the slide plate 180, the shaft 184, the through hole 185, and the handle 186 are also similar to those of the magnet block MGB1 and the like.
  • the slide plate 180 is fixed to the isolator lid 98 so as to be slidable in the Z direction along the through hole 99b.
  • the through hole 181 of the slide plate 180 may be an elongated hole elongated in the Z direction, and the isolator lid 98 is provided with a Z direction adjusting screw 182 for sliding the slide plate 180 in the Z direction.
  • the shaft 184 and the slide plate 180 are sealed with an O-ring 188, and the slide plate 180 and the isolator lid 98 are sealed with an O-ring 189.
  • Faraday material 130 and Faraday material 150 may be, for example, calcium fluoride (CaF 2 ) crystals.
  • the isolator case 96 is provided with an introduction port 190 and an introduction port 191 for introducing the purge gas, and an exhaust port 194 and an exhaust port 195 for exhausting the purge gas.
  • the optical isolator 110 is positioned on the frame (not shown) of the ultraviolet laser device 21 with positioning pins (not shown).
  • Step 1 Attach an optical sensor PS (not shown) such as a power meter to the location of the bellows 25B.
  • an optical sensor PS such as a power meter
  • the handle 176 may be rotated on an axis parallel to the H axis and fixed at a position where the power of the optical sensor PS is maximized.
  • the purge gas may be introduced into the isolator case 96 from the introduction port 191 through the introduction port 190 and exhausted from the exhaust port 195 through the exhaust port 194 .
  • the purge gas may be introduced from the bellows 25A and exhausted from the bellows 25B without arranging the introduction port 190 and the introduction port 191 and the exhaust port 194 and the exhaust port 195.
  • the purge gas may flow in the opposite direction.
  • the purge gas may be nitrogen, for example. Nitrogen is an example of a "gas" in this disclosure.
  • the bellows 25A, 25B can be examples of "inlet” and "exhaust port” in the present disclosure.
  • the function of the Faraday rotator 120 is the same as that of the half-wave plate 81 in FIG.
  • the function of Faraday rotator 122 is the same as that of Faraday rotator 84 in FIG.
  • the isolator case 96 and the isolator lid 98 are examples of "case” in this disclosure.
  • the pulsed laser beam PL that passes through the Faraday rotator 122 and enters the first polarizer 83 is an example of “incident light” in the present disclosure.
  • the Faraday rotator 122 is an example of the "first Faraday rotator" in the present disclosure
  • the Faraday material 150, the magnet 160 and the magnetic field generation region 162 are the “first Faraday material” and the “first magnet” in the present disclosure.
  • the magnetic field generated in the magnetic field generation region 162 by the magnet 160 is an example of the "first magnetic field” in the present disclosure.
  • a position adjustment mechanism including a slide plate 180 and a Z direction adjustment screw 182 for moving the magnet block MGB2 in the Z direction is an example of the "first position adjustment mechanism” in the present disclosure.
  • the slide plate 180 is an example of the "first slide plate” in the present disclosure
  • the Z-direction adjusting screw 182 is an example of the "first adjusting screw” in the present disclosure.
  • a rotation mechanism including a shaft 184 and a handle 186 for rotating the magnet block MGB2 about a rotation axis parallel to the H direction is an example of the "first rotation mechanism” in the present disclosure.
  • Axis 184 is an example of a "first axis” in the present disclosure.
  • the rotation direction (clockwise direction in FIG.
  • the Faraday rotator 120 is an example of the "second Faraday rotator” in the present disclosure
  • the Faraday material 130, the magnet 140 and the magnetic field generation region 142 are the “second Faraday material” and the "second magnet” in the present disclosure.
  • the magnetic field generated in the magnetic field generation region 142 by the magnet 140 is an example of the "second magnetic field” in the present disclosure.
  • a position adjustment mechanism including a slide plate 170 and a Z direction adjustment screw 172 for moving the magnet block MGB1 in the Z direction is an example of the "second position adjustment mechanism” in the present disclosure.
  • the slide plate 170 is an example of a “second slide plate” in this disclosure
  • the Z-direction adjusting screw 172 is an example of a “second adjusting screw” in this disclosure.
  • a rotation mechanism including a shaft 174 and a handle 176 for rotating the magnet block MGB1 about a rotation axis parallel to the H direction is an example of the "second rotation mechanism” in the present disclosure.
  • Axis 174 is an example of a "second axis" in the present disclosure.
  • the rotation direction (counterclockwise direction in FIG. 3) in which the polarization direction of the pulsed laser beam PL rotated by 45 degrees due to the transmission of the pulsed laser beam PL output from the MO 22 through the Faraday rotator 120 is the “second It is an example of "direction of rotation”.
  • the cross-sectional shape of the Faraday materials 130 and 150 has a long axis and the short axis is made as short as possible. Since the magnetic field generating regions 142 and 162 of 140 and 160 have cross-sectional shapes with long axes in the same direction, the magnets 140 and 160 can be efficiently miniaturized.
  • the pulsed laser beam PL traveling from the MO 22 to the PO 26 deviates from the design value
  • the pulsed laser beam is The light PL can be adjusted to pass through the Faraday material 130,150.
  • the weight of the optical isolator 110 is correspondingly reduced, and maintainability is improved.
  • FIG. 11 schematically shows the configuration of an optical isolator 111 according to Modification 1.
  • the optical isolator 111 shown in FIG. 11 may be employed instead of the optical isolator 110 described in FIGS. Regarding the configuration shown in FIG. 11, points different from FIG. 9 will be described.
  • the Faraday rotator 120 may not be arranged.
  • an optical isolator 111 as shown in FIG. 11 can be used.
  • the optical isolator 111 does not have the Faraday rotator 120 arranged thereon, nor does it have position adjusting mechanisms such as the slide plate 170 and the Z-direction adjusting screw 172 for moving the Faraday rotator 120 .
  • first polarizer 83 In optical isolator 111 , first polarizer 83 , polarizer holder 147 , Faraday material 150 of Faraday rotator 122 , Faraday material holder 152 , magnet 160 , polarizer holder 166 , and second polarizer 88 . is an integral structure and constitutes the magnet block MGB2.
  • the first polarizer 83 is configured integrally with the Faraday rotator 122 while being held by the polarizer holder 147 .
  • Other configurations may be the same as those of the optical isolator 110 according to the first embodiment.
  • FIG. 12 schematically shows the configuration of an optical isolator 112 according to Modification 2. As shown in FIG. If there is no polarization disturbance of the return light or if a sufficient extinction ratio can be obtained even with the return light whose polarization is disturbed, the second polarizer 88 does not have to be arranged, and the optical isolator 111 in FIG. , an optical isolator 112 as shown in FIG. 12 may be employed. Regarding the configuration shown in FIG. 12, points different from FIG. 11 will be described.
  • the second polarizer 88 and the polarizer holder 166 are not arranged in the optical isolator 112 .
  • Other configurations are the same as those of the optical isolator 111 shown in FIG.
  • FIG. 13 schematically shows the configuration of an optical isolator 113 according to Modification 3. As shown in FIG. The optical isolator 113 shown in FIG. 13 may be employed instead of the optical isolator 110 described in FIGS. Regarding the configuration shown in FIG. 13, points different from FIG. 5 will be described.
  • the optical isolator 113 has the optical axis shift canceling element 201 arranged on the optical path between the first polarizer 83 and the Faraday rotator 122, and the optical axis shift cancellation element 201 on the optical path between the second polarizer 88 and the bellows 25B.
  • An axis shift canceling element 202 is arranged.
  • the optical axis shift canceling element 202 is located closer to the PO 26 than the second polarizer 88 is, that is, on the optical path of the pulsed laser beam PL output from the Faraday rotator 122 and traveling toward the second polarizer 88 . 2 on the output side of the polarizer 88 .
  • the optical axis shift canceling elements 201 and 202 may be parallel flat plates of calcium fluoride, for example.
  • the optical axis shift canceling element 201 is an example of the "first optical axis shift canceling element" in the present disclosure.
  • the optical axis shift canceling element 202 is an example of the "second optical axis shift canceling element" in the present disclosure.
  • the optical axis shift canceling element 201 may be placed in the polarizer holder 146 of the magnet block MGB1.
  • the optical axis shift canceling element 202 may be arranged in the polarizer holder 166 of the magnet block MGB2.
  • the optical axis of the pulsed laser beam PL output from the MO 22 is offset before and after passing through the first polarizer 83 . This offset is canceled by arranging the optical axis shift canceling element 201 .
  • the optical axis of the pulsed laser beam PL output from the MO 22 is offset before and after transmission through the second polarizer 88 . This offset is canceled by arranging the optical axis shift canceling element 202 .
  • the optical axis shift canceling element 202 is also unnecessary.
  • the optical axis shift canceling element 202 by arranging the optical axis shift canceling element 202, the optical axis of the pulsed laser beam PL passing through the Faraday material 130 and the optical axis of the pulsed laser beam PL output from the optical isolator 113 toward the PO 26 are aligned. Become. Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 14 schematically shows the configuration of the optical isolator 114 according to the second embodiment.
  • 15 is a cross-sectional view taken along line 15-15 in FIG. 14.
  • the optical isolator 114 shown in FIG. 14 may be employed instead of the optical isolator 110 described in FIGS. Regarding the configuration shown in FIGS. 14 and 15, differences from FIGS. 9 and 10 will be described.
  • a slide plate 210 having the functions of the slide plates 170 and 180 is arranged.
  • the slide plate 210 has through holes 211 instead of the through holes 171 and 181 .
  • Other configurations may be the same as those of the first embodiment.
  • Z-direction adjustment of the slide plate 210 is performed using the Z-direction adjustment screw 172 and the Z-direction adjustment screw 182 . Note that the Z-direction adjustment of the slide plate 210 may be performed with only one of the Z-direction adjusting screw 172 and the Z-direction adjusting screw 182 . Other operations are the same as in the first embodiment.
  • the slide plate 210 is an example of the "third slide plate" in the present disclosure.
  • the oscillation stage laser is not limited to a band-narrowed gas laser such as MO22 shown in FIG.
  • the oscillation stage laser may be a solid-state laser that oscillates at a wavelength of approximately 193.4 nm, or an ultraviolet solid-state laser that outputs fourth harmonic light of a titanium sapphire laser (wavelength of approximately 774 nm).
  • the amplification stage laser is not limited to a configuration having a Fabry-Perot type resonator such as the PO26 shown in FIG. 4, and may have a configuration having a ring resonator.
  • the amplification-stage laser is not limited to a configuration having an optical resonator, and may be a simple amplifier.
  • the amplification stage laser may be a multi-pass amplifier such as a 3-pass amplifier that amplifies the seed light by reflecting it off a cylindrical mirror and passing it through the discharge space three times.
  • FIG. 16 schematically shows a configuration example of an exposure apparatus 300 .
  • Exposure apparatus 300 includes illumination optical system 304 and projection optical system 306 .
  • the ultraviolet laser device 21 generates laser light and outputs it to the exposure device 300 .
  • the illumination optical system 304 illuminates a reticle pattern of a reticle (not shown) arranged on the reticle stage RT with laser light incident from the ultraviolet laser device 21 .
  • 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.

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Abstract

本開示の一観点に係る光アイソレータは、ケースと、紫外線波長の直線偏光の入射光が透過するようにケース内に配置される第１の偏光子と、第１の偏光子を透過した光の偏光方向を第１の回転方向に回転させる第１のファラデー材料と第１のファラデー材料が配置される第１の磁場発生領域に第１の磁場を発生する第１の磁石とを含みケース内に配置される第１のファラデー回転子と、第１のファラデー材料をケースに対して相対的に移動させる第１の位置調整機構とを備える。第１のファラデー材料を透過する光の光軸に垂直な断面における第１のファラデー材料の断面形状と、第１の磁場発生領域の断面形状とは同じ向きの長軸を持つ形状である。第１の位置調整機構は、第１のファラデー材料を長軸に垂直な短軸方向に移動させる。

Description

光アイソレータ、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、光アイソレータ、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 Narrowing 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。
欧州特許出願公開第１０７２９３８号 特開２００７－１８３４１９号公報
概要
　本開示の一観点に係る光アイソレータは、ケースと、紫外線波長の直線偏光の入射光が透過するようにケース内に配置される第１の偏光子と、第１の偏光子を透過した光の偏光方向を第１の回転方向に回転させる第１のファラデー材料と第１のファラデー材料が配置される第１の磁場発生領域に第１の磁場を発生する第１の磁石とを含みケース内に配置される第１のファラデー回転子と、第１のファラデー材料をケースに対して相対的に移動させる第１の位置調整機構と、を備え、第１のファラデー材料を透過する光の光軸に垂直な断面における第１のファラデー材料の断面形状と、第１の磁場発生領域の断面形状とは同じ向きの長軸を持つ形状であり、第１の位置調整機構は、第１のファラデー材料を長軸に垂直な短軸方向に移動させる。
　本開示の他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、ケースと、紫外線波長の直線偏光の入射光が透過するようにケース内に配置される第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の回転方向に回転させる第１のファラデー材料と第１のファラデー材料が配置される第１の磁場発生領域に第１の磁場を発生する第１の磁石とを含みケース内に配置される第１のファラデー回転子と、第１のファラデー材料をケースに対して相対的に移動させる第１の位置調整機構と、を備え、第１のファラデー材料を透過する光の光軸に垂直な断面における第１のファラデー材料の断面形状と、第１の磁場発生領域の断面形状とは同じ向きの長軸を持つ形状であり、第１の位置調整機構は、第１のファラデー材料を長軸に垂直な短軸方向に移動させる。
　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、ケースと、紫外線波長の直線偏光の入射光が透過するようにケース内に配置される第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の回転方向に回転させる第１のファラデー材料と第１のファラデー材料が配置される第１の磁場発生領域に第１の磁場を発生する第１の磁石とを含みケース内に配置される第１のファラデー回転子と、第１のファラデー材料をケースに対して相対的に移動させる第１の位置調整機構と、を備え、第１のファラデー材料を透過する光の光軸に垂直な断面における第１のファラデー材料の断面形状と、第１の磁場発生領域の断面形状とは同じ向きの長軸を持つ形状であり、第１の位置調整機構は、第１のファラデー材料を長軸に垂直な短軸方向に移動させる、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、光アイソレータを含む紫外線レーザ装置の構成を概略的に示す。 図５は、実施形態１に係る光アイソレータの構成を概略的に示す。 図６は、図５中の６－６線における断面図である。 図７は、長軸を持つ形状の例を示す説明図である。 図８は、ファラデー回転子の光軸に垂直な断面の断面形状を概略的に示す。 図９は、実施形態１に係る光アイソレータの具体的な構成例を示す。 図１０は、図９中の１０－１０線における断面図である。 図１１は、変形例１に係る光アイソレータの構成を概略的に示す。 図１２は、変形例２に係る光アイソレータの構成を概略的に示す。 図１３は、変形例３に係る光アイソレータの構成を概略的に示す。 図１４は、実施形態２に係る光アイソレータの構成を概略的に示す。 図１５は、図１４中の１５－１５線における断面図である。 図１６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　作用・効果
　４．４　変形例１
　４．５　変形例２
　４．６　変形例３
　　４．６．１　構成
　　４．６．２　動作
　　４．６．３　作用・効果
５．実施形態２
　５．１　構成
　５．２　動作
　５．３　作用・効果
６．紫外線レーザ装置の他の構成例
７．電子デバイスの製造方法について
８．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、発振段レーザである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、増幅段レーザであるパワーオシレータ（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、スペクトル線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間には不図示の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
　不図示の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、不図示の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。ＭＯ２２から出力されたパルスレーザ光のうち、ＰＯ２６から戻る光（戻り光）があり、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」には、ＭＯ戻り光と、ＰＯ抜け光との２種類がある。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。
　ＰＯ２６からの戻り光は、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の構成例を概略的に示す。光アイソレータ８０は、ＭＯ２２とＰＯ２６との間に配置される。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。磁石８６は、中空構造となっており、内部にホルダを介してファラデー材料８５が配置される。ファラデー材料８５が配置される磁石８６の内部空間（中空部分）は、ファラデー材料８５に印加する磁場が発生する磁場発生領域である。磁石８６は永久磁石であってよい。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によりファラデー材料８５に印加され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３の上段に示すように、ＭＯ２２から特定方向（ここでは水平方向を例示）に偏光した直線偏光のパルスレーザ光が出力される。ＭＯ２２から出力された直線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材料８５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、光アイソレータ８０を配置しても、光アイソレータ８０の前後でパルスレーザ光の偏光方向は変化しない。
　戻り光のうち、ＰＯ２６に入射するパルスレーザ光と同じ偏光方向の偏光成分は第２の偏光子８８を透過し、磁場が印加されたファラデー材料８５により偏光方向が時計回りに４５度回転する。そして、第１の偏光子８３で反射され、戻り光はＭＯ２２に入射しない。
　戻り光のうち、ＰＯ２６に入射するパルスレーザ光と違う偏光方向の偏光成分は第２の偏光子８８で反射され、ＭＯ２２には戻らない。第２の偏光子８８は、ＰＯ２６からの戻り光の偏光が乱れていた際に乱れた偏光成分を除去してより高い光アイソレータ８０の効果を得るために配置されている。したがって、戻り光の偏光の乱れがない場合や乱れた戻り光でも十分な消光比が得られる場合は第２の偏光子８８を使用しないこともある。
　ここで、第２の偏光子８８に入射する戻り光に対する第１の偏光子８３を透過する戻り光の割合を消光比という。
　図４は、光アイソレータ９０を含む紫外線レーザ装置２１の構成を概略的に示す。図４に示す構成について、図１～図３と異なる点を説明する。図４に示す紫外線レーザ装置２１は、戻り光を抑制するために、光アイソレータ９０を、ＭＯビームステアリングユニット２４ＡとＭＯビームステアリングユニット２４Ｂとの間に配置した構成となっている。
　光アイソレータ９０においては、図３の１／２波長板８１の代わりに、ファラデー回転子９１が配置されている。これは１／２波長板８１に比べて、ファラデー回転子９１を構成するファラデー材料の方が紫外線波長のレーザ光に対して耐性が高いからである。なお、ファラデー回転子９１の機能は１／２波長板８１の機能と同じである。
　ファラデー回転子９１は、ファラデー回転子８４と同様の構造を有し、不図示のファラデー材料ＦＭと磁石ＭＧとを含む。図４においてファラデー回転子９１の中に示した下向きの矢印はファラデー材料ＦＭに印加される磁場の方向を表している。ファラデー回転子９１の磁石ＭＧによってファラデー材料ＦＭに印加される磁場の方向は、ファラデー回転子８４のファラデー材料８５に印加される磁場の方向とは逆向きになっている。
　光アイソレータ９０は、アイソレータケース９６を含み、アイソレータケース９６内にファラデー回転子９１、第１の偏光子８３、ファラデー回転子８４及び第２の偏光子８８が配置される。
　ＭＯビームステアリングユニット２４Ａは、高反射ミラー５０とビームスプリッタ５５とを含む。ＭＯビームステアリングユニット２４Ｂは、高反射ミラー５２を含む。アイソレータケース９６は、ベローズ２５Ａを介してＭＯビームステアリングユニット２４Ａのケースと接続され、ベローズ２５Ｂを介してＭＯビームステアリングユニット２４Ｂのケースと接続される。
　光アイソレータ９０は、パルスレーザ光がファラデー材料ＦＭと、第１の偏光子８３と、ファラデー材料８５と、第２の偏光子８８とを透過するように配置する必要がある。その一方で、ＭＯ２２からＰＯ２６に向かうパルスレーザ光の光軸は、装置により異なる。このため、光アイソレータ９０においては、パルスレーザ光の断面（ビーム断面）に対して十分な大きさを持ったファラデー材料ＦＭと、第１の偏光子８３と、ファラデー材料８５と、第２の偏光子８８とが配置される。
　しかし、ファラデー材料ＦＭ及びファラデー材料８５が大きくなると、均一な磁場を印加する磁石ＭＧ及び磁石８６が大きくなる。磁石ＭＧ及び磁石８６は重いため、２個の磁石ＭＧ，８６を配置した光アイソレータ９０は重くなり、メンテナンス性が悪くなる。
　このような課題は、図４に例示した光アイソレータ９０に限らず、図３のように１／２波長板８１を用いた光アイソレータ８０についても同様であり、ファラデー材料８５が大きくなると磁石８６が大きくなり、メンテナンス性が悪くなる。
　４．実施形態１
　４．１　構成
　図５は、実施形態１に係る光アイソレータ１１０の構成を概略的に示す。図６は、図５中の６－６線における断面図である。図５及び図６に示す構成について、図４に示す光アイソレータ９０と異なる点を説明する。なお、以下の説明において「断面」あるいは「断面形状」というときは、明記がない限り、図６のようにパルスレーザ光ＰＬの光軸に垂直な断面あるいはその断面の形状を指す。図５及び図６では、パルスレーザ光ＰＬの進行方向がＶ軸の方向（Ｖ方向）と平行であり、図６に示す断面はＨ軸及びＺ軸と平行なＨＺ平面である。
　光アイソレータ１１０は、図４のファラデー回転子９１とファラデー回転子８４との代わりに、ファラデー回転子１２０とファラデー回転子１２２とを含む。ファラデー回転子１２０は、第１の偏光子８３よりもＭＯ２２に近い側、すなわち、ＭＯ２２からＰＯ２６に向かって出力されたパルスレーザ光ＰＬの光路上における第１の偏光子８３の入射側に配置される。ファラデー回転子１２０は、ファラデー材料１３０と磁石１４０とを含む。
　ファラデー回転子１２０の磁石１４０は、ファラデー材料１３０が配置される磁場発生領域１４２の断面形状が小さい方が小型化できる。ＭＯ２２から出力されるパルスレーザ光ＰＬの断面形状は長軸を持つ形状（例えば長方形）であるため、磁場発生領域１４２の断面形状に関して、長軸よりも長軸に直交する短軸の長さを短くする方が磁石１４０の小型化に効果がある。
　よって、光アイソレータ１１０では、ファラデー材料１３０の断面形状を、パルスレーザ光ＰＬの断面形状と同じ向きの長軸を持つ形状にし、短軸を極力短くする。また、このファラデー材料１３０に合わせて、磁石１４０の磁場発生領域１４２の断面形状をファラデー材料１３０と同じ向きの長軸を持つ形状にする。
　そして、パルスレーザ光ＰＬの光軸が設計値からずれた場合に対応するため、光アイソレータ１１０には、ファラデー材料１３０を短軸に平行な方向（短軸方向）に移動して位置を調整する位置調整機構が配置される。位置調整機構の構成例は図８及び図９を用いて後述する。位置調整機構は、ファラデー回転子１２０をアイソレータケース９６に対して相対的に移動させる機構である。図５及び図６におけるＺ方向と平行な両向き矢印は、位置調整機構によってファラデー回転子１２０が移動する方向を表している。
　位置調整機構は、ファラデー回転子１２０の移動と共に第１の偏光子８３を移動させる構成であってもよい。すなわち、ファラデー材料１３０と第１の偏光子８３とを一体構造とし、位置調整機構によりファラデー材料１３０及び第１の偏光子８３を一体で移動させる構成であってもよい。
　さらに、光アイソレータ１１０は、パルスレーザ光ＰＬの光軸とファラデー材料１３０の短軸方向とに垂直な軸でファラデー材料１３０を回転させる回転機構を備えてもよい。回転機構の構成例は図８及び図９を用いて後述する。
　図７は、長軸を持つ形状の例を示す。長軸を持つ形状とは、長軸と短軸とを持つ長手形状を意味し、長軸方向である第１の方向における長さが、第１の方向に垂直な短軸方向である第２の方向における長さよりも長い形状をいう。長軸を持つ形状には、例えば、楕円と長方形とがある。図７の左図に示すように、楕円は長軸と短軸とを持つ。図７の右図に示すように、長方形の場合、長辺を長軸、短辺を短軸と定義する。実施形態１では、パルスレーザ光ＰＬの断面形状（ビーム断面）が長方形であり、長軸がＨ方向、短軸がＺ方向に向く構成を例に説明する。なお、半径が等しい２つの円を共通外接線でつないだ形（長円）や長方形の四隅を丸めた形（角丸長方形）なども長軸を持つ形状に含まれる。
　図８は、ファラデー回転子１２０の断面形状を概略的に示す。ファラデー材料１３０はファラデー材料ホルダ１３２に保持された状態で、磁石１４０の磁場発生領域１４２に配置される。ファラデー材料１３０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１２０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。
　ファラデー材料１３０の断面形状は、パルスレーザ光ＰＬの断面形状と同じ向きの長軸を持つ形状であり、パルスレーザ光ＰＬの断面形状よりも大きい。図８に例示するファラデー材料１３０の断面形状は、Ｈ方向に長軸が向いた長方形であり、ファラデー材料１３０の短軸の長さＬＦＭｚは、パルスレーザ光ＰＬの断面形状の短軸の長さＬＰＬｚよりも長く、ファラデー材料１３０の長軸の長さＬＦＭｈは、パルスレーザ光ＰＬの断面形状の長軸の長さＬＰＬｈよりも長い。
　ファラデー材料１３０の短軸の長さＬＦＭｚとパルスレーザ光ＰＬの短軸の長さＬＰＬｚとの差（ＬＦＭｚ－ＬＰＬｚ）は、例えば、２ｍｍ～４ｍｍ程度であってもよい。また、ファラデー材料１３０の長軸の長さＬＦＭｈとパルスレーザ光ＰＬの長軸の長さＬＰＬｈとの差（ＬＦＭｈ－ＬＰＬｈ）は、例えば、３ｍｍ～５ｍｍ程度であってもよい。ファラデー材料１３０は短軸方向に移動可能であるため、短軸の長さの差（ＬＦＭｚ－ＬＰＬｚ）は、長軸の長さの差（ＬＦＭｚ－ＬＰＬｚ）よりも小さくてもよい。
　ファラデー材料１３０が配置される磁場発生領域１４２の断面形状は、ファラデー材料１３０の断面形状と同じ向きの長軸を持つ形状である。図８に例示する磁場発生領域１４２の断面形状は、Ｈ方向に長軸が向いた長方形である。磁石１４０の小型化の観点から、磁場発生領域１４２の短軸の長さＬＭＧｚは、ファラデー材料１３０の短軸の長さＬＦＭｚ以上であって、極力短いことが望ましい。例えば、ＬＭＧｚとＬＦＭｚとの差（ＬＭＧｚ－ＬＦＭｚ）は２ｍｍ以下であることが望ましく、１ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
　磁場発生領域１４２の長軸の長さＬＭＧｈは、ファラデー材料１３０の長軸の長さＬＦＭｈ以上であり、実際には、ファラデー材料ホルダ１３２のＨ方向の長さ以上である。磁場発生領域１４２の長軸の長さＬＭＧｈとファラデー材料１３０の長軸の長さＬＦＭｈとの差（ＬＭＧｈ－ＬＦＭｈ）は、短軸方向のＬＭＧｚとＬＦＭｚとの差（ＬＭＧｚ－ＬＦＭｚ）よりも大きくてもよい。
　具体的な寸法例を示すと、例えば、パルスレーザ光ＰＬの断面の短軸の長さＬＰＬｚが２ｍｍであり、長軸の長さＬＰＬｈが１２ｍｍである場合、ファラデー材料１３０における短軸の長さＬＦＭｚの好ましい値は４ｍｍ～６ｍｍであり、長軸の長さＬＦＭｈの好ましい値は１５ｍｍ～１７ｍｍである。また、この場合、磁場発生領域１４２の短軸の長さＬＭＧｚの好ましい値は４ｍｍ～７ｍｍであり、長軸の長さＬＭＧｈの好ましい値は１７ｍｍ以上である。
　ファラデー回転子１２２についてもファラデー回転子１２０と同様の構成であってよい。図８に示すファラデー材料１３０、ファラデー材料ホルダ１３２及び磁石１４０は、ファラデー回転子１２２のファラデー材料、ファラデー材料ホルダ、磁石及び磁場発生領域に置き換えて理解してよい。
　図９及び図１０は、光アイソレータ１１０の具体的な構成例を示す。図１０は、図９中の１０－１０線における断面図である。
　ファラデー回転子１２０のファラデー材料１３０と、ファラデー材料ホルダ１３２と、磁石１４０と、偏光子ホルダ１４６と、第１の偏光子８３とは一体構造により磁石ブロックＭＧＢ１を構成している。磁石ブロックＭＧＢ１を構成している部材のうち、磁石１４０以外は非磁性材料である。非磁性材料は、例えば、銅系、アルミ系、オーステナイト系ステンレスなどであってもよい。第１の偏光子８３は偏光子ホルダ１４６に保持された状態でファラデー回転子１２０と一体に構成される。ファラデー材料１３０は、ファラデー材料ホルダ１３２に保持された状態で磁石１４０の磁場発生領域１４２に配置される。
　同様に、ファラデー回転子１２２のファラデー材料１５０と、ファラデー材料ホルダ１５２と、磁石１６０と、偏光子ホルダ１６６と、第２の偏光子８８とは一体構造により磁石ブロックＭＧＢ２を構成している。磁石ブロックＭＧＢ２を構成している部材のうち、磁石１６０以外は非磁性材料である。第２の偏光子８８は偏光子ホルダ１６６に保持された状態でファラデー回転子１２２と一体に構成される。ファラデー材料１５０は、ファラデー材料ホルダ１５２に保持された状態で磁石１６０の磁場発生領域１６２に配置される。
　磁石ブロックＭＧＢ１と磁石ブロックＭＧＢ２とは密封可能なアイソレータケース９６内に配置される。アイソレータケース９６のＨ方向の開口面は、アイソレータ蓋９８によって覆われる。アイソレータケース９６とアイソレータ蓋９８とはＯリング９７でシールされる。アイソレータ蓋９８は、貫通口９９ａ，９９ｂを有し、貫通口９９ａにはスライドプレート１７０が挿入され、貫通口９９ｂにはスライドプレート１８０が挿入される。貫通口９９ａ，９９ｂはＺ方向に長い形状であり、スライドプレート１７０は貫通口９９ａに沿ってＺ方向にスライド可能な態様でアイソレータ蓋９８に固定される。例えば、スライドプレート１７０の四隅には、スライドプレート１７０をアイソレータ蓋９８に固定するための不図示の固定ねじを通す通し穴１７１が形成されている。通し穴１７１もＺ方向に長い長円であってよい。また、アイソレータ蓋９８には、スライドプレート１７０をＺ方向にスライドさせる、Ｚ方向調整ねじ１７２が配置される。
　また、磁石ブロックＭＧＢ１は、図１０に示すように、軸１７４を介してスライドプレート１７０に支持されている。すなわち、磁石ブロックＭＧＢ１は、軸１７４の一端に固定されており、軸１７４はスライドプレート１７０の貫通口１７５に挿入される。軸１７４は円筒形状であり、Ｈ方向に平行な回転軸で回転可能である。軸１７４の他端にはハンドル１７６が固定され、ハンドル１７６は、軸１７４の回転軸を中心に回転し、スライドプレート１７０に固定される。
　軸１７４とスライドプレート１７０とはＯリング１７８でシールされ、スライドプレート１７０とアイソレータ蓋９８とはＯリング１７９でシールされる。
　磁石ブロックＭＧＢ２と、スライドプレート１８０と、軸１８４と、貫通口１８５と、ハンドル１８６との構成についても、磁石ブロックＭＧＢ１等と同様の構成である。スライドプレート１８０は貫通口９９ｂに沿ってＺ方向にスライド可能な態様でアイソレータ蓋９８に固定される。スライドプレート１８０の通し穴１８１はＺ方向に長い長穴であってよく、アイソレータ蓋９８には、スライドプレート１８０をＺ方向にスライドさせる、Ｚ方向調整ねじ１８２が配置される。
　軸１８４とスライドプレート１８０とはＯリング１８８でシールされ、スライドプレート１８０とアイソレータ蓋９８とはＯリング１８９でシールされる。
　ファラデー材料１３０とファラデー材料１５０とは、例えばフッ化カルシウム（ＣａＦ２）結晶でもよい。
　アイソレータケース９６には、パージガスを導入する導入口１９０及び導入ポート１９１と、パージガスを排気する排気口１９４及び排気ポート１９５とが設けられる。
　４．２　動作
　ファラデー材料１３０と、第１の偏光子８３と、ファラデー材料１５０と、第２の偏光子８８とは、光アイソレータ１１０のアイソレータケース９６内で設計位置に配置する。
　紫外線レーザ装置２１の不図示のフレームに、不図示の位置決めピンで位置決めして光アイソレータ１１０を配置する。
　紫外線レーザ装置２１に光アイソレータ１１０を配置した後の調整手順の例を以下に示す。
　［手順１］ベローズ２５Ｂの場所にパワーメータなどの不図示の光センサＰＳを取り付ける。
　［手順２］ＭＯ２２をレーザ発振し、Ｚ方向調整ねじ１７２を回すことで磁石ブロックＭＧＢ１と、軸１７４と、スライドプレート１７０と、ハンドル１７６とをＺ方向に移動させ、光センサＰＳでのパワーが最大になる位置で固定する。
　［手順３］手順２におけるＺ方向の位置の調整に限らず、さらに、ハンドル１７６をＨ軸に平行な軸で回転し、光センサＰＳでのパワーが最大になる位置で固定してもよい。
　［手順４］磁石ブロックＭＧＢ２についても同様の調整を行う。
　［手順５］その後、光センサＰＳを取り除き、ベローズ２５Ｂを設置する。
　［手順６］導入ポート１９１から導入口１９０を通してアイソレータケース９６内にパージガスを導入し、排気口１９４を通して排気ポート１９５からパージガスを排気してもよい。あるいは、導入口１９０及び導入ポート１９１と排気口１９４及び排気ポート１９５を配置せずに、ベローズ２５Ａからパージガスを導入して、ベローズ２５Ｂからパージガスを排気してもよい。また、その逆方向にパージガスを流してもよい。パージガスは例えば、窒素でもよい。窒素は本開示における「ガス」の一例である。ベローズ２５Ａ，２５Ｂは本開示における「導入口」及び「排気口」の一例となり得る。
　ファラデー回転子１２０の機能は、図３における１／２波長板８１の機能と同じである。ファラデー回転子１２２の機能は、図３におけるファラデー回転子８４の機能と同じである。アイソレータケース９６とアイソレータ蓋９８とは本開示における「ケース」の一例である。ファラデー回転子１２２を透過して第１の偏光子８３に入射するパルスレーザ光ＰＬは本開示における「入射光」の一例である。ファラデー回転子１２２は本開示における「第１のファラデー回転子」の一例であり、ファラデー材料１５０、磁石１６０及び磁場発生領域１６２は本開示における「第１のファラデー材料」、「第１の磁石」及び「第１の磁場発生領域」の一例である。磁石１６０によって磁場発生領域１６２に発生する磁場は本開示における「第１の磁場」の一例である。
　磁石ブロックＭＧＢ２をＺ方向に移動させるためのスライドプレート１８０及びＺ方向調整ねじ１８２を含む位置調整機構は本開示における「第１の位置調整機構」の一例である。スライドプレート１８０は本開示における「第１のスライドプレート」の一例であり、Ｚ方向調整ねじ１８２は本開示における「第１の調整ねじ」の一例である。磁石ブロックＭＧＢ２をＨ方向と平行な回転軸で回転させるための軸１８４及びハンドル１８６を含む回転機構は本開示における「第１の回転機構」の一例である。軸１８４は本開示における「第１の軸」の一例である。第１の偏光子８３を透過したパルスレーザ光ＰＬがファラデー回転子１２２を透過することによりパルスレーザ光ＰＬの偏光方向が４５度回転する回転方向（図３において時計回り方向）は本開示における「第１の回転方向」の一例である。
　ファラデー回転子１２０は本開示における「第２のファラデー回転子」の一例であり、ファラデー材料１３０、磁石１４０及び磁場発生領域１４２は本開示における「第２のファラデー材料」、「第２の磁石」及び「第２の磁場発生領域」の一例である。磁石１４０によって磁場発生領域１４２に発生する磁場は本開示における「第２の磁場」の一例である。
　磁石ブロックＭＧＢ１をＺ方向に移動させるためのスライドプレート１７０及びＺ方向調整ねじ１７２を含む位置調整機構は本開示における「第２の位置調整機構」の一例である。スライドプレート１７０は本開示における「第２のスライドプレート」の一例であり、Ｚ方向調整ねじ１７２は本開示における「第２の調整ねじ」の一例である。磁石ブロックＭＧＢ１をＨ方向と平行な回転軸で回転させるための軸１７４及びハンドル１７６を含む回転機構は本開示における「第２の回転機構」の一例である。軸１７４は本開示における「第２の軸」の一例である。ＭＯ２２から出力されたパルスレーザ光ＰＬがファラデー回転子１２０を透過することによりパルスレーザ光ＰＬの偏光方向が４５度回転する回転方向（図３において反時計回り方向）は本開示における「第２の回転方向」の一例である。
　４．３　作用・効果
　実施形態１に係る光アイソレータ１１０によれば、ファラデー材料１３０，１５０の断面形状を、長軸を持つ形状にし、短軸を極力短くする構成を採用し、それに合わせて磁石１４０，１６０の磁場発生領域１４２，１６２の断面形状を同じ向きの長軸を持つ形状にしているので、磁石１４０，１６０を効率的に小型化することができる。
　また、実施形態１に係る光アイソレータ１１０によれば、ＭＯ２２からＰＯ２６に向かうパルスレーザ光ＰＬの光軸が設計値からずれた場合は、Ｚ方向調整ねじ１７２，１８２を含む位置調整機構によりパルスレーザ光ＰＬがファラデー材料１３０，１５０中を透過するように調整できる。
　磁石１４０，１６０を小型化することにより、光アイソレータ１１０の重量がその分軽くなりメンテナンス性が向上する。
　４．４　変形例１
　図１１は、変形例１に係る光アイソレータ１１１の構成を概略的に示す。図５～図１０で説明した光アイソレータ１１０の代わりに、図１１の光アイソレータ１１１を採用してもよい。図１１に示す構成について、図９と異なる点を説明する。
　ＭＯ２２から出力されたパルスレーザ光ＰＬの偏光方向とＰＯ２６に入射するパルスレーザ光ＰＬの偏光方向とが同じになるように調整する必要がない場合は、ファラデー回転子１２０を配置しなくてもよく、図１１に示すような光アイソレータ１１１を用いることができる。光アイソレータ１１１は、ファラデー回転子１２０が配置されておらず、ファラデー回転子１２０を移動させるためのスライドプレート１７０及びＺ方向調整ねじ１７２などの位置調整機構も配置されていない。
　光アイソレータ１１１では、第１の偏光子８３と偏光子ホルダ１４７と、ファラデー回転子１２２のファラデー材料１５０と、ファラデー材料ホルダ１５２と、磁石１６０と、偏光子ホルダ１６６と、第２の偏光子８８とが一体構造であって磁石ブロックＭＧＢ２を構成している。
　第１の偏光子８３は偏光子ホルダ１４７に保持された状態でファラデー回転子１２２と一体に構成される。その他の構成は、実施形態１に係る光アイソレータ１１０と同様であってよい。
　４．５　変形例２
　図１２は、変形例２に係る光アイソレータ１１２の構成を概略的に示す。戻り光の偏光の乱れがない場合や偏光が乱れた戻り光でも十分な消光比が得られる場合は、第２の偏光子８８を配置しなくてもよく、図１１の光アイソレータ１１１の代わりに、図１２に示すような光アイソレータ１１２を採用してもよい。図１２に示す構成について、図１１と異なる点を説明する。
　光アイソレータ１１２は、第２の偏光子８８と偏光子ホルダ１６６とが配置されていない。その他の構成は図１１に示す光アイソレータ１１１と同様である。
　４．６　変形例３
　４．６．１　構成
　図１３は、変形例３に係る光アイソレータ１１３の構成を概略的に示す。図５～図１０で説明した光アイソレータ１１０の代わりに、図１３の光アイソレータ１１３を採用してもよい。図１３に示す構成について、図５と異なる点を説明する。
　光アイソレータ１１３は、第１の偏光子８３とファラデー回転子１２２との間の光路上に光軸シフトキャンセル素子２０１が配置され、第２の偏光子８８とベローズ２５Ｂとの間の光路上に光軸シフトキャンセル素子２０２が配置される。光軸シフトキャンセル素子２０２は、第２の偏光子８８よりもＰＯ２６に近い側、すなわち、ファラデー回転子１２２から出力されて第２の偏光子８８に向かって進むパルスレーザ光ＰＬの光路上における第２の偏光子８８の出射側に配置される。
　光軸シフトキャンセル素子２０１，２０２は、例えば、フッ化カルシウムの平行平板であってもよい。光軸シフトキャンセル素子２０１は本開示における「第１の光軸シフトキャンセル素子」の一例である。光軸シフトキャンセル素子２０２は本開示における「第２の光軸シフトキャンセル素子」の一例である。
　光軸シフトキャンセル素子２０１は、磁石ブロックＭＧＢ１の偏光子ホルダ１４６に配置されてもよい。光軸シフトキャンセル素子２０２は、磁石ブロックＭＧＢ２の偏光子ホルダ１６６に配置されてもよい。
　４．６．２　動作
　ＭＯ２２から出力されたパルスレーザ光ＰＬの光軸は、第１の偏光子８３の透過前後で、オフセットする。光軸シフトキャンセル素子２０１を配置することにより、このオフセットをキャンセルする。
　同様に、ＭＯ２２から出力されたパルスレーザ光ＰＬの光軸は、第２の偏光子８８の透過前後で、オフセットする。光軸シフトキャンセル素子２０２を配置することにより、このオフセットをキャンセルする。なお、第２の偏光子８８が配置されない構成の場合、光軸シフトキャンセル素子２０２も不要である。
　４．６．３　作用・効果
　変形例３に係る光アイソレータ１１３によれば、光軸シフトキャンセル素子２０１を配置することにより、ファラデー材料１３０を透過するパルスレーザ光ＰＬの光軸とファラデー材料１５０を透過するパルスレーザ光ＰＬの光軸とが同一になる。
　また、光軸シフトキャンセル素子２０２を配置することにより、ファラデー材料１３０を透過するパルスレーザ光ＰＬの光軸と光アイソレータ１１３からＰＯ２６に向けて出力されるパルスレーザ光ＰＬの光軸とが同一になる。その他の作用・効果は、実施形態１と同様である。
　５．実施形態２
　５．１　構成
　図１４は、実施形態２に係る光アイソレータ１１４の構成を概略的に示す。図１５は、図１４中の１５－１５線における断面図である。図５～図１０で説明した光アイソレータ１１０の代わりに、図１４の光アイソレータ１１４を採用してもよい。図１４及び図１５に示す構成について、図９及び図１０と異なる点を説明する。
　光アイソレータ１１４は、光アイソレータ１１０におけるスライドプレート１７０とスライドプレート１８０との代わりに、スライドプレート１７０とスライドプレート１８０との機能を兼ねたスライドプレート２１０が配置されている。スライドプレート２１０は、通し穴１７１、１８１に代わる通し穴２１１を有する。その他の構成は実施形態１と同様であってよい。
　５．２　動作
　スライドプレート２１０のＺ方向の調整は、Ｚ方向調整ねじ１７２とＺ方向調整ねじ１８２とを用いて行われる。なお、スライドプレート２１０のＺ方向の調整は、Ｚ方向調整ねじ１７２又はＺ方向調整ねじ１８２の一方のみで行ってもよい。その他の動作は実施形態１と同様である。
　スライドプレート２１０は本開示における「第３のスライドプレート」の一例である。
　５．３　作用・効果
　実施形態２に係る光アイソレータ１１４によれば、実施形態１の作用・効果に加え、２つの磁石ブロックＭＧＢ１，ＭＧＢ２の相対位置関係を崩すことなく調整ができるので調整時間の短縮ができる。
　６．紫外線レーザ装置の他の構成例
　発振段レーザは、図４に示すＭＯ２２のような狭帯域化ガスレーザに限らず、紫外線波長のパルスレーザ光を出力する紫外線固体レーザであってもよい。例えば、発振段レーザは、波長約１９３．４ｎｍを発振する固体レーザ、あるいは、チタンサファイヤレーザ（波長約７７４ｎｍ）の第４高調波光を出力する紫外線固体レーザでもよい。
　増幅段レーザは、図４に示すＰＯ２６のようなファブリーペロー型の共振器を有する構成に限らず、リング共振器を有する構成であってもよい。または、増幅段レーザは、光共振器を有する構成に限らず、単なる増幅器でもよい。例えば、増幅段レーザは、シード光をシリンドリカルミラーで反射して放電空間を３回通過させることにより増幅を行う３パス増幅器などのマルチパス増幅器であってもよい。
　７．電子デバイスの製造方法について
　図１６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。紫外線レーザ装置２１はレーザ光を生成して露光装置３００に出力する。照明光学系３０４は、紫外線レーザ装置２１から入射したレーザ光によって、レチクルステージＲＴ上に配置された不図示の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上に配置された不図示の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。
　８．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 (19)

  1. 　ケースと、
    　紫外線波長の直線偏光の入射光が透過するように前記ケース内に配置される第１の偏光子と、
    　前記第１の偏光子を透過した光の偏光方向を第１の回転方向に回転させる第１のファラデー材料と前記第１のファラデー材料が配置される第１の磁場発生領域に第１の磁場を発生する第１の磁石とを含み前記ケース内に配置される第１のファラデー回転子と、
    　前記第１のファラデー材料を前記ケースに対して相対的に移動させる第１の位置調整機構と、を備え、
    　前記第１のファラデー材料を透過する光の光軸に垂直な断面における前記第１のファラデー材料の断面形状と、前記第１の磁場発生領域の断面形状とは同じ向きの長軸を持つ形状であり、
    　前記第１の位置調整機構は、前記第１のファラデー材料を前記長軸に垂直な短軸方向に移動させる、
    　光アイソレータ。
  2. 　請求項１に記載の光アイソレータであって、
    　前記入射光の光軸と前記第１のファラデー材料の前記短軸方向とに垂直な軸を中心に前記第１のファラデー材料を回転させる第１の回転機構をさらに備える、
    　光アイソレータ。
  3. 　請求項１に記載の光アイソレータであって、
    　前記ケース内の前記第１の偏光子の前記入射光の入射側に配置され、前記第１の偏光子に入射させる前記入射光の偏光方向を前記第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に回転させる第２のファラデー材料と前記第２のファラデー材料が配置される第２の磁場発生領域に第２の磁場を発生する第２の磁石とを含む第２のファラデー回転子と、
    　前記第２のファラデー材料を前記ケースに対して相対的に移動させる第２の位置調整機構と、をさらに備え、
    　前記第２のファラデー材料を透過する光の光軸に垂直な断面における前記第２のファラデー材料の断面形状と、前記第２の磁場発生領域の断面形状とは同じ向きの長軸を持つ形状であり、
    　前記第２の位置調整機構は、前記第２のファラデー材料の断面形状の長軸に垂直な短軸方向に前記第２のファラデー材料を移動させる、
    　光アイソレータ。
  4. 　請求項３に記載の光アイソレータであって、
    　前記入射光の光軸と前記第２のファラデー材料の断面形状の短軸方向とに垂直な軸を中心に前記第２のファラデー材料を回転させる第２の回転機構をさらに備える、
    　光アイソレータ。
  5. 　請求項３に記載の光アイソレータであって、
    　前記第２のファラデー回転子と前記第１の偏光子とが一体構造である、
    　光アイソレータ。
  6. 　請求項１に記載の光アイソレータであって、
    　前記第１のファラデー回転子から出力された光が透過するように前記ケース内に配置される第２の偏光子をさらに備える、
    　光アイソレータ。
  7. 　請求項６に記載の光アイソレータであって、
    　前記第１のファラデー回転子と前記第２の偏光子とが一体構造である、
    　光アイソレータ。
  8. 　請求項１に記載の光アイソレータであって、
    　前記第１のファラデー回転子と前記第１の偏光子とが一体構造である、
    　光アイソレータ。
  9. 　請求項１に記載の光アイソレータであって、
    　前記ケースは、密封可能であり、
    　前記ケースにガスの導入口と排気口とがある、
    　光アイソレータ。
  10. 　請求項１に記載の光アイソレータであって、
    　前記ケース内の前記第１の偏光子と第１のファラデー回転子との間に、前記第１の偏光子による光軸のオフセットをキャンセルする第１の光軸シフトキャンセル素子をさらに備える、
    　光アイソレータ。
  11. 　請求項６に記載の光アイソレータであって、
    　前記ケース内の前記第１のファラデー回転子から前記第２の偏光子に向かって進む光の光路上における前記第２の偏光子の出射側に、前記第２の偏光子による光軸のオフセットをキャンセルする第２の光軸シフトキャンセル素子をさらに備える、
    　光アイソレータ。
  12. 　請求項１に記載の光アイソレータであって、
    　前記第１のファラデー材料はフッ化カルシウムである、
    　光アイソレータ。
  13. 　請求項３に記載の光アイソレータであって、
    　前記第２のファラデー材料はフッ化カルシウムである、
    　光アイソレータ。
  14. 　請求項１に記載の光アイソレータであって、
    　前記第１の位置調整機構は、
    　前記ケースに固定された第１の調整ねじと、
    　前記第１の調整ねじによって前記短軸方向に移動する第１のスライドプレートと、
    　を含み、
    　前記第１のファラデー回転子は、前記第１のスライドプレートに支持されている、
    　光アイソレータ。
  15. 　請求項３に記載の光アイソレータであって、
    　前記第２の位置調整機構は、
    　前記ケースに固定された第２の調整ねじと、
    　前記第２の調整ねじによって前記短軸方向に移動する第２のスライドプレートと、
    　を含み、
    　前記第２のファラデー回転子は、前記第２のスライドプレートに支持されている、
    　光アイソレータ。
  16. 　請求項１に記載の光アイソレータであって、
    　前記ケース内の前記第１の偏光子の前記入射光の入射側に配置され、前記第１の偏光子に入射させる前記入射光の偏光方向を前記第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に回転させる第２のファラデー材料と前記第２のファラデー材料が配置される第２の磁場発生領域に第２の磁場を発生する第２の磁石とを含む第２のファラデー回転子をさらに備え、
    　前記第２のファラデー材料を透過する光の光軸に垂直な断面における前記第２のファラデー材料の断面形状と、前記第２の磁場発生領域の断面形状とは同じ向きの長軸を持つ形状であり、
    　前記第１の位置調整機構は、前記第２のファラデー材料を前記第１のファラデー材料と共に前記第２のファラデー材料の断面形状の長軸に垂直な短軸方向に移動させる、
    　光アイソレータ。
  17. 　請求項１６に記載の光アイソレータであって、
    　前記第１の位置調整機構は、
    　前記ケースに固定された第１の調整ねじと、
    　前記第１の調整ねじによって前記短軸方向に移動する第３のスライドプレートと、
    　を含み、
    　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は、前記第３のスライドプレートに支持されており、
    　前記第３のスライドプレートが移動することにより、前記第２のファラデー材料は前記第１のファラデー材料と共に前記ケースに対して相対的に移動する、
    　光アイソレータ。
  18. 　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、
    　ケースと、
    　紫外線波長の直線偏光の入射光が透過するように前記ケース内に配置される第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第１の回転方向に回転させる第１のファラデー材料と前記第１のファラデー材料が配置される第１の磁場発生領域に第１の磁場を発生する第１の磁石とを含み前記ケース内に配置される第１のファラデー回転子と、
    　前記第１のファラデー材料を前記ケースに対して相対的に移動させる第１の位置調整機構と、を備え、
    　前記第１のファラデー材料を透過する光の光軸に垂直な断面における前記第１のファラデー材料の断面形状と、前記第１の磁場発生領域の断面形状とは同じ向きの長軸を持つ形状であり、
    　前記第１の位置調整機構は、前記第１のファラデー材料を前記長軸に垂直な短軸方向に移動させる、
    　紫外線レーザ装置。
  19. 　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、
    　ケースと、
    　紫外線波長の直線偏光の入射光が透過するように前記ケース内に配置される第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第１の回転方向に回転させる第１のファラデー材料と前記第１のファラデー材料が配置される第１の磁場発生領域に第１の磁場を発生する第１の磁石とを含み前記ケース内に配置される第１のファラデー回転子と、
    　前記第１のファラデー材料を前記ケースに対して相対的に移動させる第１の位置調整機構と、を備え、
    　前記第１のファラデー材料を透過する光の光軸に垂直な断面における前記第１のファラデー材料の断面形状と、前記第１の磁場発生領域の断面形状とは同じ向きの長軸を持つ形状であり、
    　前記第１の位置調整機構は、前記第１のファラデー材料を前記長軸に垂直な短軸方向に移動させる、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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