JP7621597B2 - 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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Description

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 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。
特開平６－５１２４２号公報 特開昭６１－１４１１８９号公報 特開２０１５－６４５６９号公報
概要
本開示の一観点に係る光アイソレータは、紫外線波長の直線偏光の入射光に対する規格化透過率が０．９以上の透過軸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光の偏光方向を、磁場によって第１の回転方向に第１の回転量で回転させると共に、光学活性もしくは複屈折によって第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に第２の回転量で回転させるファラデー材料が用いられたファラデー回転子と、ファラデー回転子を透過した入射光に対する規格化透過率が０．９以上の透過軸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に対する規格化透過率が０．９以上の透過軸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、磁場によって第１の回転方向に第１の回転量で回転させると共に、光学活性もしくは複屈折によって第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に第２の回転量で回転させるファラデー材料が用いられたファラデー回転子と、ファラデー回転子を透過したパルスレーザ光に対する規格化透過率が０．９以上の透過軸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に対する規格化透過率が０．９以上の透過軸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、磁場によって第１の回転方向に第１の回転量で回転させると共に、光学活性もしくは複屈折によって第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に第２の回転量で回転させるファラデー材料が用いられたファラデー回転子と、ファラデー回転子を透過したパルスレーザ光に対する規格化透過率が０．９以上の透過軸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に係る光アイソレータの構成を概略的に示す。 図５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６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７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８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９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１０は、実施形態３に適用されるファラデー回転子の正面図である。 図１１は、図１０の１１－１１線における断面図である。 図１２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１３は、実施形態５に係る紫外線レーザ装置の構成を概略的に示す。 図１４は、実施形態６に係る紫外線レーザ装置の構成を概略的に示す。 図１５は、実施形態６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 ファラデー材料、サイズ及び磁場の磁束密度の選定例
４．３．１ 選定例１
４．３．２ 選定例２
４．３．３ 選定例３
４．４ 磁場及びファラデー材料の厚さの好ましい範囲
４．５ 偏光子の透過軸とレーザ光の偏光方向との許容角度差
４．６ 作用・効果
４．７ 変形例
５．実施形態２
５．１ 構成
５．２ 動作
５．３ 作用・効果
５．４ 変形例
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．実施形態５
８．１ 構成
８．２ 動作
８．３ 作用・効果
９．実施形態６
９．１ 構成
９．２ 動作
９．３ 作用・効果
１０．電子デバイスの製造方法について
１１．光アイソレータの他の応用例
１２．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。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。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に係る光アイソレータ１２０の構成を概略的に示す。図４に示す構成について、図３と異なる点を説明する。光アイソレータ１２０は、図３で説明した１／２波長板８１を用いておらず、ＭＯ２２とＰＯ２６との間の光路上に、ＭＯ２２の側から第１の偏光子８３、ファラデー回転子１１２及び第２の偏光子８８がこの順に配置される。
第１の偏光子８３は、その透過軸がＭＯ２２から出力された特定方向に偏光し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る。
ファラデー回転子１１２は、ファラデー材料１３５と磁石１３６とを含む。ファラデー材料１３５は、使用波長において透明で、かつ光学活性もしくは複屈折を持つ材料である。ファラデー材料１３５は、例えば、水晶やフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）である。磁石１３６は、中空構造であり、磁場の印加方向は光の伝搬方向と平行である。例えば、印加される磁場の方向は、図４においてファラデー回転子１１２中に示す矢印方向である。
第２の偏光子８８は、その透過軸がファラデー回転子１１２からＰＯ２６に向けて出力されたパルスレーザ光の偏光方向と平行となるように配置される。
４．２ 動作
ファラデー材料１３５は、光学活性もしくは複屈折を持つため、磁場を印加することによりファラデー効果で偏光面が回転し、かつ、光学活性もしくは複屈折によって偏光面が回転する。
実施形態１に係る光アイソレータ１２０では、図４の上段に示すように、行きの光が、ファラデー材料１３５を透過することにより、ファラデー効果で偏光面が＋４５度（又は－４５度）回転すると共に、光学活性もしくは複屈折によって偏光面が－４５度（又は＋４５度）±（１８０×ｎ）度回転するように、磁場の磁束密度及びファラデー材料１３５の厚みが選択される。ここでｎは整数である。
言い換えると、行きの光においては、ファラデー効果による偏光面の回転角と、光学活性もしくは複屈折による偏光面の回転角とが相殺されるように、印加する磁場の磁束密度及びファラデー材料１３５の厚みが選択される。このような条件を満たすファラデー回転子１１２が用いられると、ファラデー回転子１１２の透過前後で偏光方向は変わらない。
図４に示す例では、ＭＯ２２からＰＯ２６の方向にファラデー回転子１１２を透過する「行きの光」は、ファラデー効果による偏光面の回転（時計回り方向に４５度回転）と、光学活性もしくは複屈折による偏光面の回転（反時計回り方向に４５度回転）とが互いに逆方向の回転となって、互いに打ち消し合しあい、ファラデー回転子１１２の透過の前後で偏光方向が維持される。図４の上段のファラデー回転子１１２から出力されたパルスレーザ光の偏光方向を示す図示において、破線円に沿って時計回り方向に４５度回転する様子を示す太線の円弧矢印は、ファラデー効果による偏光面の回転を表している。また、同図示の反時計回り方向に４５度回転する様子を示す細線の円弧矢印は、光学活性もしくは複屈折による偏光面の回転を表している。こうして、ＭＯ２２から出力されたパルスレーザ光は、第１の偏光子８３、ファラデー回転子１１２及び第２の偏光子８８をそれぞれ透過してＰＯ２６に入射する。
ファラデー効果は、偏光面の回転方向が光の伝搬方向によらず、磁場の印加方向によるため、光の進行方向に対して非相反性をもつ。一方、光学活性や複屈折による偏光面の回転方向は光の伝搬方向に依存するため、光の進行方向に対して相反性を持つ。
このため、図４の下段に示すように、ＰＯ２６からの戻り光は、ファラデー回転子１１２を透過後、偏光方向が時計回り方向に９０度回転し、第１の偏光子８３で反射される。図４に示す例では、ＰＯ２６からの戻り光は、ファラデー効果による偏光面の回転（４５度回転）と、光学活性もしくは複屈折による偏光面の回転（４５度回転）とが同方向の回転となり、これらの回転角度が重なりあって、ファラデー回転子１１２の透過の前後で偏光方向が９０度回転する。図４の下段のファラデー回転子１１２を透過した戻りのパルスレーザ光の偏光方向を示す図示において、破線円に沿って時計回り方向に４５度回転する様子を示す太線の円弧矢印は、ファラデー効果による偏光面の回転を表している。また、同図示の時計回り方向に４５度回転する様子を示す細線の円弧矢印は、光学活性もしくは複屈折による偏光面の回転を表している。こうして、ＰＯ２６からの戻りのパルスレーザ光は、ファラデー回転子１１２を透過後に第１の偏光子８３によって反射され、ＭＯ２２への入射が抑制される。
図４に示したファラデー回転子１１２のファラデー効果による偏光面の回転方向は本開示における「第１の回転方向」の一例である。また、第１の偏光子８３から第２の偏光子８８の方向に進むパルスレーザ光に対するファラデー材料１３５の光学活性もしくは複屈折による偏光面の回転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 ファラデー材料、サイズ及び磁場の磁束密度の選定例
４．３．１ 選定例１
ファラデー材料１３５としては、水晶といった光学活性を持つ材料や、ＭｇＦ２といった複屈折を持つ材料が選定される。例えば、パルスレーザ光の波長が１９３ｎｍであって、ファラデー回転子１１２のファラデー材料１３５として水晶を選定した場合、比旋光度ρは３３１．８５ｄｅｇ／ｍｍ、ヴェルデ定数Ｖは７０．１ｒａｄ／Ｔｍである。
光学活性によって偏光面が回転する量Θρは、式（１）で表される。
Θρ＝ρＬ （１）
式中のＬは媒質長であり、本例では水晶の長さ（光軸方向の厚さ）である。
また、ファラデー効果によって偏光面が回転する量Θｖは、式（２）で表される。
Θｖ=ＶＢＬ （２）
式中のＢは、印加する磁場の磁束密度である。
例えば、水晶の長さを１１．５３ｍｍ、印加する磁場の磁束密度を０．９７Ｔとすると、光学活性によって偏光面が回転する量Θρは、式（１）より、３８２５度（＝４５度＋１８０度×２１）となる。ファラデー効果によって偏光面が回転する量Θｖは、式（２）より、４５度となる。よって、光学活性によって偏光面が回転する方向に対してファラデー効果によって偏光面が回転する方向が逆になるように磁場を印加することにより、ファラデー回転子１１２の透過前後で偏光の方向が変わらないようにすることができる。
ファラデー効果による偏光面の回転量として例示した４５度は本開示における「第１の回転量」の一例である。また、光学活性による偏光面の回転量として例示した３８２５度は本開示における「第２の回転量」の一例である。
４．３．２ 選定例２
パルスレーザ光の波長が１９３ｎｍであって、ファラデー回転子１１２のファラデー材料１３５としてＭｇＦ２を選定した場合、常光線と異常光線のそれぞれの屈折率は次のとおりである。
Ｎｏ＝１．４２７７
Ｎｅ＝１．４４１４
Ｎｏは常光線の屈折率であり、Ｎｅは異常光線の屈折率である。
複屈折による偏光の回転を与えるために、次の式（３）において、δ＝１８０＋ｍ×３６０ｄｅｇ（ｍは整数）となるように、ファラデー材料１３５の厚みｄを設定する。
δ（λ）=Δｎ（λ）×ｄ×（３６０／λ） （３）
ここで、Δｎ＝Ｎｅ－Ｎｏである。λは波長である。
１８０度の位相差を与えることで、ファラデー材料１３５の光学軸をθ回転させると偏光は２θ回転する。
また、ＭｇＦ２の波長１９３ｎｍにおけるヴェルデ定数Ｖは３８．１ｒａｄ／Ｔｍである。よって、例えば、ＭｇＦ２の光軸方向の厚さ（媒質長）Ｌを２０．６２ｍｍで、印加する磁場の磁束密度Ｂを１．００Ｔとすることで、達成可能である。
４．３．３ 選定例３
パルスレーザ光の波長が２４８ｎｍであって、ファラデー回転子１１２のファラデー材料１３５として水晶を選定した場合、比旋光度ρは１５７．４５ｄｅｇ／ｍｍ、ヴェルデ定数Ｖは３０．４ｒａｄ／Ｔｍである。
例えば、水晶の長さを２６．５８ｍｍ、印加する磁場の磁束密度を０．９７Ｔとすると、光学活性によって偏光面が回転する量Θρは、式（１）より、４１８５度（＝４５度＋１８０度×２３）となる。ファラデー効果によって偏光面が回転する量Θｖは、式（２）より、４５度となる。よって、光学活性によって偏光面が回転する方向に対してファラデー効果によって偏光面が回転する方向が逆になるように磁場を印加することにより、ファラデー回転子１１２の透過前後で偏光の方向が変わらないようにすることができる。
４．４ 磁場及びファラデー材料の厚さの好ましい範囲
磁場及びファラデー材料１３５の厚さの好ましい範囲を、ファラデー材料１３５がＭｇＦ２の場合と、水晶の場合とについて、図５及び図６に示す。図５は、入射光の波長が１９３ｎｍである場合の好ましい範囲を示し、図６は、入射光の波長が２４８ｎｍである場合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１９３ｎｍが含まれる。ＫｒＦエキシマレーザの発振波長には波長２４８ｎｍが含まれる。
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、ファラデー効果による偏光面の回転と、光学活性もしくは複屈折による偏光面の回転とがそれぞれ４５度となる厚さを算出した値である。
図５に示すように、ファラデー材料１３５がＭｇＦ２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１９３ｎｍである場合、ファラデー回転子１１２に印加する磁場とファラデー材料１３５の光軸方向の厚さの選択可能範囲は、０．５Ｔ～３．０Ｔと６ｍｍ～４２ｍｍとである。さらに好ましくは、０．７５Ｔ～２．９Ｔと７ｍｍ～３０ｍｍとであり、最も好ましくは、０．８Ｔ～１．５Ｔと１３ｍｍ～２６ｍｍ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が水晶であって、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１９３ｎｍである場合、ファラデー回転子１１２に印加する磁場とファラデー材料１３５の光軸方向の厚さの選択可能範囲は、０．５Ｔ～３．０Ｔ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６に示すように、ファラデー材料１３５がＭｇＦ２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である場合、ファラデー回転子１１２に印加する磁場とファラデー材料１３５の光軸方向の厚さの選択可能範囲は、０．５Ｔ～３．０Ｔと１３ｍｍ～８３ｍｍとである。さらに好ましくは、０．７５Ｔ～２．９Ｔと１４ｍｍ～５５ｍｍとであり、最も好ましくは、０．８Ｔ～１．５Ｔと２７ｍｍ～５２ｍｍである。
ファラデー材料１３５が水晶であって、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である場合、ファラデー回転子１１２に印加する磁場とファラデー材料１３５の光軸方向の厚さの選択可能範囲は、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～３２ｍｍ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。
４．５ 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７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７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７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。
４．６ 作用・効果
実施形態１に係る光アイソレータ１２０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の透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。
４．７ 変形例
図４では、行きの光に対して、ファラデー材料１３５のファラデー効果によって偏光面が４５度回転し、光学活性もしくは複屈折によって偏光面が逆方向に４５度＋（１８０×ｎ）度回転する例を説明したが、この例に限らず、実用上目的の機能を果たすことができる範囲で、両者の回転角の範囲が許容される。図７によれば、行きの光に対するファラデー材料１３５のファラデー効果による偏光面の回転量は、４５度±１７．５度以内であってよく、光学活性もしくは複屈折による偏光面の回転量は４５度＋（１８０×ｎ）度±１７．５度以内であってよい。
また、図４では、第１の偏光子８３を透過してファラデー回転子１１２に入射する行きの光の偏光方向がファラデー回転子１１２の透過の前後で維持され、第２の偏光子８８を透過してファラデー回転子１１２に入射する戻り光の偏光方向がファラデー回転子１１２の透過の前後で９０度回転する例を説明したが、この例に限らず、実用上目的の機能を果たすことができる範囲で、ファラデー回転子１１２の透過の前後における偏光方向の角度差が許容される。図７によれば、第１の偏光子８３を透過してファラデー回転子１１２に入射する行きの光の偏光方向は、ファラデー回転子１１２の透過の前後で１７．５度以内の角度差に維持され、第２の偏光子８８を透過してファラデー回転子１１２に入射する戻り光の偏光方向は、ファラデー回転子１１２の透過の前後で９０度±１７．５度以内の角度回転するように構成されてよい。第１の偏光子８３に入射する行きの光の偏光方向と、ＰＯ２６から戻る戻り光がファラデー回転子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８は、実施形態２に係る紫外線レーザ装置１００の構成例を概略的に示す。図８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との間の光路上に光アイソレータ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、実施形態１で説明したとおり、第１の偏光子８３と、ファラデー回転子１１２と、第２の偏光子８８とを含む。
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８においては、ＭＯ２２とＰＯ２６との間の光路上のａ点、ｂ点及びｃ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８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～ｃ点の各箇所での偏光方向と、ＰＯ２６からＭＯ２２の方向に戻る戻り光についてのｃ点及びｂ点の各箇所での偏光方向を示す。
５．２ 動作
光アイソレータ１２０の動作は、実施形態１と同様である。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の偏光子８３を透過する（ｂ点）。第１の偏光子８３を透過したパルスレーザ光はファラデー回転子１１２に入射し、ファラデー回転子１１２の前後で偏光方向が維持されて、ファラデー回転子１１２から出力される（ｃ点）。ファラデー回転子１１２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ｄ点の偏光方向とは同じである。
ＰＯ２６からＭＯ２２の方向に戻る戻り光については、図４中のｄ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の方向に戻る戻り光は、第２の偏光子８８を透過する（ｃ点）。
第２の偏光子８８を透過した戻り光は、ファラデー回転子１１２により偏光方向が９０度回転する（ｂ点）。ｂ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。
５．３ 作用・効果
実施形態２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の透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。
また、実施形態２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。
５．４ 変形例
ＭＯパルスエネルギモニタ５４の配置については、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８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。
６．実施形態３
６．１ 構成
図９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９に示す構成について、図８と異なる点を説明する。実施形態３に係る紫外線レーザ装置１０３は、実施形態２におけるファラデー回転子１１２に代えて、温度調整が可能なファラデー回転子１１３が用いられ、ファラデー回転子１１３を一定の温度に温度制御する構成を備えている点で実施形態２の構成と異なる。
図１０は、ファラデー回転子１１３の構成を概略的に示す正面図であり、図１１は、図１０の１１－１１線における断面図である。ファラデー材料１３５はホルダ１３７に保持され、中空構造の磁石１３６の内部に配置される。ファラデー回転子１１３は、ヒータ１３８ａ，１３８ｂと、温度センサ１３９とを含む。ヒータ１３８ａ，１３８ｂ及び温度センサ１３９は、ホルダ１３７に取り付けられている。ヒータ１３８ａ，１３８ｂは、ファラデー材料１３５を挟んで対称的な位置に、光軸方向と平行に延在するように配置される構成が好ましい。温度センサ１３９は、ファラデー回転子１１３の温度を検出する。
紫外線レーザ装置１０３は、ヒータ電源１４２と、ファラデー回転子１１３の温度を制御するプロセッサ１４４とを備える（図９参照）。ヒータ電源１４２は、ヒータ１３８ａ，１３８ｂに電力を供給する。
プロセッサ１４４は、温度センサ１３９から得られる情報を基に、ファラデー回転子１１３の温度を一定に保つようにヒータ電源１４２を制御する。なお、「一定に保つ」という記載には、許容される範囲内に保つことが含まれる。プロセッサ１４４は、ファラデー材料１３５の温度変化を抑制するように、ヒータ電源１４２を介してヒータ１３８ａ，１３８ｂを制御する。プロセッサ１４４は、制御プログラムが記憶された記憶装置と、制御プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）とを含む処理装置である。
６．２ 動作
プロセッサ１４４は、ヒータ電源１４２を介してヒータ１３８ａ，１３８ｂを駆動し、ファラデー回転子１１３の温度センサ１３９によって温度を監視し、所定の温度に保つようにファラデー回転子１１３を温調する。所定の温度は、例えば、１００℃以下で室温が好ましい。他の動作は実施形態２と同様である。
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、実施形態２と同様の効果が得られる。さらに、実施形態３の構成によれば、ファラデー材料１３５が環境温度の変化やレーザ光の吸収などにより、温度が変化することを抑制できる。この結果、温度変化による光路長の変化が抑制され、偏光の回転角を一定に保つことができ、偏光子での透過率の低下やアイソレーション比の悪化を抑制することができる。
７．実施形態４
７．１ 構成
図１２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１２に示す構成について、図８と異なる点を説明する。図１２に示す紫外線レーザ装置１０４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８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１２の紙面に垂直な軸と、平行平面基板２０２の基板面及び図１２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１２の紙面に垂直な軸と、高反射ミラー５２の反射面及び図１２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。
７．２ 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。
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２と同様の効果が得られる。さらに、実施形態４の構成によれば、ＰＯ２６に入射させる注入光の光軸調整が実施形態２の構成に比べて容易になる。
８．実施形態５
８．１ 構成
図１３は、実施形態５に係る紫外線レーザ装置１０５の構成を概略的に示す。図１３に示す構成について、図８と異なる点を説明する。図１３に示す紫外線レーザ装置１０５は、図８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８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、約１９３ｎｍの波長のシード光を出力し、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８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。
８．２ 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を透過して、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１９３ｎｍ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８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。
８．３ 作用・効果
実施形態５に係る紫外線レーザ装置１０５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の透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５に係る紫外線レーザ装置１０５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。
９．実施形態６
９．１ 構成
図１４は、実施形態６に係る紫外線レーザ装置１０６の構成を概略的に示す。図１４に示す構成について、図８と異なる点を説明する。実施形態６に係る紫外線レーザ装置１０６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８に示す実施形態２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１４に示す実施形態６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１５は、実施形態６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１０６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。
９．２ 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１０６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８で説明した実施形態２と同様である。
９．３ 作用・効果
実施形態６に係る紫外線レーザ装置１０６によれば、実施形態２と同様の効果が得られる。
１０．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。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３～６で説明した紫外線レーザ装置１０３、１０４、１０５又は１０６を用いてレーザ光を生成してもよい。
１１．光アイソレータの他の応用例
実施形態１～６において例示した光アイソレータ１２０は、紫外線レーザ装置に限らず、様々な用途に適用可能である。例えば、光アイソレータ１２０への入射光は、パルスレーザ光に限らず、ＣＷレーザ光であってもよいし、放射光であってもよい。例えば、光アイソレータ１２０は、加速器における放射光の出口に配置されてもよい。また、光アイソレータ１２０は、重水素ランプを用いた分光器における紫外域の波長の迷光を抑制するために配置されてもよい。
１２．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. 紫外線波長の直線偏光の入射光に対する規格化透過率が０．９以上の透過軸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光の偏光方向を回転させるファラデー材料が用いられたファラデー回転子と、
    前記ファラデー回転子を透過した前記入射光に対する規格化透過率が０．９以上の透過軸となるように配置される第２の偏光子と、
    を備え、
    前記ファラデー材料は、前記第１の偏光子から前記第２の偏光子へと進む前記入射光の偏光方向を磁場によって第１の回転方向に第１の回転量で回転させると共に、前記第１の偏光子から前記第２の偏光子へと進む前記入射光の偏光方向を光学活性もしくは複屈折によって前記第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に第２の回転量で回転させ、
    前記第１の回転量は４５度±１７．５度以内であり、
    前記第２の回転量は、ｎを整数として、４５度＋（１８０×ｎ）度±１７．５度以内であり、
    前記第１の偏光子から前記第２の偏光子へと進む前記入射光の偏光方向は、前記ファラデー回転子の透過の前後で１７．５度以内の角度差に維持され、
    前記第２の偏光子から前記第１の偏光子に向かって進む戻り光の偏光方向は、前記ファラデー回転子の透過の前後で９０度±１７．５度以内の角度回転し、前記戻り光は前記第１の偏光子によって反射される、
    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、
    前記ファラデー回転子を透過した前記入射光の偏光方向と、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、
    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、
    前記ファラデー材料は、水晶又はフッ化マグネシウムである、
    光アイソレータ。
  4. 請求項１に記載の光アイソレータであって、
    前記入射光の波長がＡｒＦエキシマレーザの発振波長又はＫｒＦエキシマレーザの発振波長である、
    光アイソレータ。
  5. 請求項１に記載の光アイソレータであって、
    前記ファラデー回転子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、
    光アイソレータ。
  6. 請求項５に記載の光アイソレータであって、
    前記ファラデー材料がフッ化マグネシウムであり、
    前記入射光の波長がＡｒＦエキシマレーザの発振波長である場合に、前記ファラデー材料の光軸方向の厚さは、６ｍｍ以上４２ｍｍ以下である、
    光アイソレータ。
  7. 請求項５に記載の光アイソレータであって、
    前記ファラデー材料がフッ化マグネシウムであり、
    前記入射光の波長がＫｒＦエキシマレーザの発振波長である場合に、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、
    光アイソレータ。
  8. 請求項５に記載の光アイソレータであって、
    前記ファラデー材料が水晶であり、
    前記入射光の波長がＡｒＦエキシマレーザの発振波長である場合に、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、
    光アイソレータ。
  9. 請求項５に記載の光アイソレータであって、
    前記ファラデー材料が水晶であり、
    前記入射光の波長がＫｒＦエキシマレーザの発振波長である場合に、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、
    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、
    前記ファラデー材料は、分割された複数の材料で構成される、
    光アイソレータ。
  11. 請求項１に記載の光アイソレータであって、
    前記ファラデー回転子は、ヒータと、温度センサとを備え、前記ファラデー材料の温度が一定に保たれるように制御される、
    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、
    前記ファラデー材料は、中空構造の磁石の内部に配置されている、
    光アイソレータ。
  13. 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前記パルスレーザ光に対する規格化透過率が０．９以上の透過軸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前記パルスレーザ光の偏光方向を回転させるファラデー材料が用いられたファラデー回転子と、
    前記ファラデー回転子を透過した前記パルスレーザ光に対する規格化透過率が０．９以上の透過軸となるように配置される第２の偏光子と、を備え、
    前記ファラデー材料は、前記第１の偏光子から前記第２の偏光子へと進む前記パルスレーザ光の偏光方向を磁場によって第１の回転方向に第１の回転量で回転させると共に、前記第１の偏光子から前記第２の偏光子へと進む前記パルスレーザ光の偏光方向を光学活性もしくは複屈折によって前記第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に第２の回転量で回転させ、
    前記第１の回転量は４５度±１７．５度以内であり、
    前記第２の回転量は、ｎを整数として、４５度＋（１８０×ｎ）度±１７．５度以内であり、
    前記第１の偏光子から前記第２の偏光子へと進む前記パルスレーザ光の偏光方向は、前記ファラデー回転子の透過の前後で１７．５度以内の角度差に維持され、
    前記第２の偏光子から前記第１の偏光子に向かって進む戻り光の偏光方向は、前記ファラデー回転子の透過の前後で９０度±１７．５度以内の角度回転し、前記戻り光は前記第１の偏光子によって反射される、
    紫外線レーザ装置。
  14. 請求項１３に記載の紫外線レーザ装置であって、
    前記ファラデー回転子に配置されたヒータと、
    前記ファラデー回転子の温度を検出する温度センサと、
    前記温度センサからの情報に基づき、前記ファラデー材料の温度変化を抑制するように、前記ヒータを制御するプロセッサと、を備える、
    紫外線レーザ装置。
  15. 請求項１３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。
  16. 請求項１３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。
  17. 請求項１３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。
  18. 請求項１３に記載の紫外線レーザ装置であって、
    前記増幅器は、共振器を備える構成、又はマルチパス増幅器である、
    紫外線レーザ装置。
  19. 請求項１５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であって、前記パルスレーザ光を透過する前記平行平面基板を備える、
    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前記パルスレーザ光に対する規格化透過率が０．９以上の透過軸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前記パルスレーザ光の偏光方向を回転させるファラデー材料が用いられたファラデー回転子と、
    前記ファラデー回転子を透過した前記パルスレーザ光に対する規格化透過率が０．９以上の透過軸となるように配置される第２の偏光子と、を備え、
    前記ファラデー材料は、前記第１の偏光子から前記第２の偏光子へと進む前記パルスレーザ光の偏光方向を磁場によって第１の回転方向に第１の回転量で回転させると共に、前記第１の偏光子から前記第２の偏光子へと進む前記パルスレーザ光の偏光方向を光学活性もしくは複屈折によって前記第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に第２の回転量で回転させ、
    前記第１の回転量は４５度±１７．５度以内であり、
    前記第２の回転量は、ｎを整数として、４５度＋（１８０×ｎ）度±１７．５度以内であり、
    前記第１の偏光子から前記第２の偏光子へと進む前記パルスレーザ光の偏光方向は、前記ファラデー回転子の透過の前後で１７．５度以内の角度差に維持され、
    前記第２の偏光子から前記第１の偏光子に向かって進む戻り光の偏光方向は、前記ファラデー回転子の透過の前後で９０度±１７．５度以内の角度回転し、前記戻り光は前記第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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