CN118202534A - 光学脉冲展宽器、激光装置以及电子器件的制造方法 - Google Patents

光学脉冲展宽器、激光装置以及电子器件的制造方法 Download PDF

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CN118202534A CN202180103980.6A CN202180103980A CN118202534A CN 118202534 A CN118202534 A CN 118202534A CN 202180103980 A CN202180103980 A CN 202180103980A CN 118202534 A CN118202534 A CN 118202534A
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actuator
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田丸裕基
三浦泰祐
安原亮
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Inter University Research Institute Corp National Institute of Natural Sciences
Gigaphoton Inc
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
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Abstract

将脉冲激光的脉冲宽度拉伸的光学脉冲展宽器具备：偏振片，其将入射的脉冲激光的特定的偏振方向的成分分离；延迟光学***，其包括传播被偏振片反射或透过了偏振片的脉冲激光的多个反射镜；以及第1法拉第转子，其包括第1磁铁和第1法拉第材料，第1法拉第转子配置在延迟光学***的光路上，使脉冲激光的偏振方向旋转。

Description

光学脉冲展宽器、激光装置以及电子器件的制造方法
技术领域
本公开涉及光学脉冲展宽器、激光装置以及电子器件的制造方法。
背景技术
近年来，在半导体曝光装置中，随着半导体集成电路的微细化及高集成化，要求提高分辨率。因此，从曝光用光源放出的光的短波长化得以进展。例如，使用了输出波长约248nm的激光的KrF准分子激光装置、以及输出波长约193nm的激光的ArF准分子激光装置，来作为曝光用的气体激光装置。
KrF准分子激光装置和ArF准分子激光装置的自然振荡光的谱线宽度较宽，为350～400pm。因此，当利用使KrF和ArF激光这样的紫外线透过的材料构成投影透镜时，有时会产生色差。其结果是，分辨率可能会下降。于是，需要对从气体激光装置输出的激光的谱线宽度进行窄带化，直到达到能够忽略色差的程度。因此，在气体激光装置的激光谐振器内，为了对谱线宽度进行窄带化，有时会设置包含窄带化元件(标准具、光栅等)的窄带化模块(Line Narrowing Module：LNM)。以下，将对谱线宽度进行窄带化的气体激光装置称为窄带化气体激光装置
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第6067311号
专利文献2：日本特开2006-186046号公报
发明内容
本公开的一个观点的光学脉冲展宽器将脉冲激光的脉冲宽度拉伸，其中，光学脉冲展宽器具备：偏振片，其将入射的脉冲激光的特定的偏振方向的成分分离；延迟光学***，其包括传播被偏振片反射或透过了偏振片的脉冲激光的多个反射镜；以及第1法拉第转子，其包括第1磁铁和第1法拉第材料，第1法拉第转子配置在延迟光学***的光路上，使脉冲激光的偏振方向旋转。
本公开的另一个观点的激光装置具备：振荡器，其输出脉冲激光；以及光学脉冲展宽器，其将脉冲激光的脉冲宽度拉伸，光学脉冲展宽器具备：偏振片，其将入射的脉冲激光的特定的偏振方向分离；延迟光学***，其包括传播被偏振片反射或透过了偏振片的脉冲激光的多个反射镜；以及第1法拉第转子，其包括第1磁铁和第1法拉第材料，第1法拉第转子配置在延迟光学***的光路上，使脉冲激光的偏振方向旋转。
本公开的另一个观点的电子器件的制造方法包括如下步骤：通过激光装置生成脉冲宽度被拉伸了的激光；将激光输出到曝光装置；以及在曝光装置内将激光曝光到感光基板，以制造电子器件，激光装置具备：振荡器，其输出脉冲激光；以及光学脉冲展宽器，其将脉冲激光的脉冲宽度拉伸，光学脉冲展宽器具备：偏振片，其将入射的脉冲激光的特定的偏振方向分离；延迟光学***，其包括传播被偏振片反射或透过了偏振片的脉冲激光的多个反射镜；以及第1法拉第转子，其包括第1磁铁和第1法拉第材料，第1法拉第转子配置在延迟光学***的光路上，使脉冲激光的偏振方向旋转。
附图说明
以下，将本公开的若干实施方式仅作为例子，参照附图来进行说明。
图1是示出偏振片的透射轴与入射光的偏振方向所成的角和透射率之间的关系的例子的图表。
图2概略地示出比较例的激光装置的结构。
图3概略地示出实施方式1的激光装置的结构。
图4是示出法拉第转子的详细结构的剖视图。
图5是图4中的5-5线处的剖视图。
图6是入射到光学脉冲展宽器(OPS)的脉冲激光的偏振方向和通过了OPS的脉冲激光的偏振方向的例子的说明图。
图7是示出实施方式1的激光装置中的控制处理的例1的流程图。
图8是示出实施方式1的激光装置中的控制处理的例2的流程图。
图9是示出应用于图7的步骤S14或图8的步骤S24的子程序的例子的流程图。
图10是示出实施方式1的激光装置中的TIS控制的变形例的流程图。
图11是示出应用于图10的步骤S40的处理的子程序的例子的流程图。
图12是示出应用于图10的步骤S46的处理的子程序的例子的流程图。
图13概略地示出实施方式1的变形例1的激光装置的结构。
图14概略地示出实施方式1的变形例2的激光装置的结构。
图15概略地示出实施方式2的激光装置的结构。
图16是示出入射到第2法拉第转子的脉冲激光的偏光方向和通过了OPS的脉冲激光的偏光方向的例子的说明图。
图17是示出实施方式2的激光装置中的控制处理的例子的流程图。
图18是示出应用于图17的步骤S74的处理的子程序的例子的流程图。
图19概略地示出实施方式2的变形例1的激光装置的结构。
图20概略地示出实施方式2的变形例2的激光装置的结构。
图21概略地示出曝光装置的结构例。
具体实施方式
-目录-
1.术语的说明
1.1偏振片
1.2 TIS(Time-Integral Square：时间积分平方)
2.比较例的激光装置的概要
2.1结构
2.2动作
2.3课题
3.实施方式1
3.1结构
3.2动作
3.3控制流程的例1
3.4控制流程的例2
3.5效果
3.6变形例1
3.6.1结构
3.6.2动作
3.6.3效果
3.7变形例2
3.7.1结构
3.7.2动作
3.7.3效果
4.实施方式2
4.1结构
4.2动作
4.3控制流程的例子
4.4效果
4.5变形例1
4.5.1结构
4.5.2动作
4.5.3效果
4.6变形例2
4.6.1结构
4.6.2动作
4.6.3效果
5.激光装置的变形例
6.关于电子器件的制造方法
7.其他
以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。以下说明的实施方式示出本公开的若干例子，并不限定本公开的内容。此外，在各实施方式中说明的结构和动作并非都是本公开的结构和动作所必须的。另外，针对相同的结构要素标注相同的参照标号，省略重复的说明。
1.术语的说明
1.1偏振片
“偏振片”是指将特定的偏振方向(透射轴方向)的光和偏振方向与其正交的光分离的光学元件。在光的偏振方向相对于偏振片的透射轴倾斜θ度的情况下，各偏振成分按下式的比例被分离。将下式的关系称为马吕斯(Malus)定律。
[数学式1]
IT(θ)＝Icos2θ
IR(θ)＝I-Icos2θ＝Isin2θ
图1是示出偏振片的透射轴与入射光的偏振方向所成的角和透射率之间的关系的例子的图表。图1的横轴表示偏振片的透射轴与偏振光所成的角θ，纵轴表示透射率。
1.2TIS(Time-Integral Square：时间积分平方)
TIS是表示激光的脉冲宽度的长度的指标，通过下式来计算。
[数学式2]
在此，I(t)表示每个时间的光强度。
2.比较例的激光装置的概要
2.1结构
图2概略地示出比较例的激光装置2的结构。本公开的比较例是申请人认为仅由申请人知晓的方式，并非申请人自己认可的公知例。激光装置2包括振荡器10、光学脉冲展宽器(Optical Pulse Stretcher：OPS)50、监视模块60以及激光控制部70。
在从振荡器10输出的脉冲激光的光路上依次配置有OPS50和监视模块60。振荡器10包括腔室14、后镜17及输出耦合镜18。配置为由输出耦合镜18和后镜17构成光学谐振器。
腔室14配置在光学谐振器的光路上，包括一对放电电极15a、15b和供激光透过的两个窗口16a、16b。向腔室14内导入准分子***体。准分子***体例如可以包含Ar气体或Kr气体作为稀有气体，包含F2气体作为卤素气体，包含Ne气体作为缓冲气体。
OPS50包括分束器52和凹面镜54a、54b、54c、54d，由它们形成延迟光路。分束器52配置在激光的光路上，并涂覆有使入射的脉冲激光中的一部分透过并将另一部分反射的膜。分束器52的反射率优选为约60％。如上所述，分束器52使透过了分束器52的脉冲激光从激光装置2输出。
凹面镜54a～54d是焦距全部为大致相同的f的凹面镜。凹面镜54a～54d被配置成以下的关系。即，凹面镜54a～54d被配置为，被分束器52反射后的激光的在分束器52的位置处的像通过凹面镜54a和凹面镜54b反转而成像，通过凹面镜54c和凹面镜54d再次返回到分束器52，正转而成像。在该情况下，延迟光程长度L为8f。
监视模块60包括分束器62和光传感器63。光传感器63例如也可以是双平面放电管、光电二极管。使用光传感器63计测出的数据被发送到激光控制部70。
2.2动作
基于激光控制部70的控制，从未图示的电源向腔室14内的放电电极15a、15b之间施加高电压脉冲。当在腔室14内的放电电极15a、15b之间产生放电时，***体被激励，通过由输出耦合镜18和后镜17构成的光学谐振器，从输出耦合镜18输出波长为150nm至380nm的紫外线波长的脉冲激光。
从输出耦合镜18输出的脉冲激光入射至OPS50，一部分脉冲激光多次通过OPS50内的延迟光路，从而被拉伸至规定的脉冲宽度。
通过了OPS50的脉冲激光的一部分透过分束器62而从激光装置2输出。通过了OPS50的脉冲激光的另一部分被分束器62反射而入射到光传感器63。光传感器63对脉冲能量E进行计测，并将得到的数据从监视模块60发送到激光控制部70。
激光控制部70控制从未图示的电源输出的高电压脉冲的电压，使得目标脉冲能量Et与计测出的脉冲能量E之差ΔE接近0。
2.3课题
对在OPS50中被拉伸的脉冲宽度或脉冲波形进行变更的方法例如有以下两种。
方法1：变更循环光程长度。
方法2：变更分束器52的反射率。
方法1需要事先准备循环光程长度不同的多种OPS的壳体的高质量产品。方法2需要事先准备分束器52的反射率不同的多种高质量产品。进而，方法1和方法2均需要更换为高质量产品，更换作业需要花费很大的劳力和时间。另外，能够变更的仅是所准备的高质量产品的结构，变更的自由度也小，难以进行脉冲宽度或脉冲波形的优化。
3.实施方式1
3.1结构
图3概略地示出实施方式1的激光装置2A的结构。关于图3所示的激光装置2A，对与图2所示的结构的不同点进行说明。
腔室14的窗口16b例如可以配置成布儒斯特角。从腔室14射出的脉冲激光的偏振可以是线偏振或随机偏振。
激光装置2A包括OPS51来代替图2的OPS50。在OPS51中，在由凹面镜54a～54d构成的延迟光路上配置有法拉第转子91。法拉第转子91例如配置在凹面镜54b与凹面镜54c之间的光路上。法拉第转子91也可以配置在延迟光路上的任意位置。法拉第转子91优选配置在准直光的光路上。
另外，在OPS51内配置偏振片53来代替图2的分束器52。偏振片53涂覆有对于P偏振光具有高透射率、对于S偏振光具有高反射率的膜。
法拉第转子91包括法拉第材料95和磁铁96。法拉第材料95可以是氟化钙(CaF2)晶体或合成石英。磁铁96可以是永磁铁，也可以是电磁铁。
图4是示出法拉第转子91的详细结构的剖视图。图4示出与脉冲激光的光轴平行的截面。图4中的中心线CL表示磁铁96的中央。图5是图4中的5-5线处的剖视图。
在法拉第转子91配置有控制偏振方向的旋转量的致动器120。致动器120例如可以是使法拉第材料95相对于磁铁96在脉冲激光的光轴方向上移动的机构。基于致动器120的法拉第材料95的可移动量(最大移动量)优选为法拉第材料95的脉冲激光的光轴方向上的长度的一半以上。基于致动器120的法拉第材料95的最小移动单位例如可以为0.2mm左右。此外，致动器120也可以构成为使磁铁96相对于法拉第材料95在脉冲激光的光轴方向上移动。
法拉第转子91是本公开中的“第1法拉第转子”的一例。法拉第材料95和磁铁96是本公开中的“第1法拉第材料”和“第1磁铁”的一例。致动器120是本公开中的“第1致动器”的一例。
致动器120并不限于使法拉第材料95和磁铁96相对移动的移动机构，例如也可以是将磁铁96设为电磁铁并控制在电磁铁中流动的电流的机构，或者也可以是使用加热器等来控制磁铁96的温度的机构。在本说明书中，术语“致动器”不限于进行机械性动作的装置，而是用作也包括能够通过改变电流、温度等来改变基于法拉第转子91的偏振方向的旋转量的机制(机构)的概念的术语。
与脉冲激光的光轴垂直的截面的形状为纵长的长方形，因此法拉第材料95的截面形状也可以为纵长的长方形。配置有法拉第材料95的磁铁96的磁场产生部97的截面形状也可以是与法拉第材料95的截面形状相同朝向的纵长的长方形。
法拉第材料95以保持于法拉第材料保持架100的状态配置于磁铁96的磁场产生部97。法拉第材料保持架100的与脉冲激光的光轴垂直的截面的形状可以与法拉第材料95同样地为纵长的长方形。在法拉第材料保持架100的纵长的长方形的长度方向的一端形成有贯通孔101，在另一端形成有内螺纹的孔102。
在贯通孔101中***有引导轴124，在内螺纹的孔102中拧入有棒状的外螺纹126。法拉第材料保持架100借助于引导轴124和外螺纹126保持于板121a和板121b。另外，外螺纹126被保持为能够旋转，并与致动器120连接。另外，板121a和板121b还保持磁铁96。致动器120是本公开中的“第1移动机构”的一例。
另外，如图3所示，激光装置2A包括OPS控制部72，OPS控制部72接收光传感器63的计测结果，控制致动器120。OPS控制部72与激光控制部70连接。OPS控制部72能够经由激光控制部70来接收光传感器63的计测结果。
激光控制部70和OPS控制部72分别使用处理器构成。本公开的处理器是包括存储有控制程序的存储装置和执行控制程序的CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)的处理装置。处理器为了执行本公开所包含的各种处理而被特别地构成或编程。处理器也可以包括以FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)为代表的集成电路。OPS控制部72的处理功能也可以嵌入激光控制部70中。激光控制部70和OPS控制部72的功能可通过一个以上的处理器来实现。
3.2动作
当向特定方向偏振的脉冲激光透过施加了磁场的法拉第材料95时，偏振方向旋转。法拉第转子91中的脉冲激光的偏振方向的旋转量由磁场强度、法拉第材料95所具有的折射率等物理量、以及法拉第材料95的长度决定。
磁铁96的磁场产生部97的磁场的强度根据光轴方向的位置而变化。因此，通过利用致动器120来改变法拉第材料95相对于磁铁96在脉冲激光的光轴方向上的位置，能够控制法拉第转子91中的脉冲激光的偏振的旋转量。
偏振片53使从振荡器10输出的向特定方向偏振的脉冲激光的与偏振片53的透射轴平行的成分透过，并使其通过OPS51。另外，偏振片53将与偏振片53的透射轴正交的成分反射，使其在OPS51内的延迟光路中传播。
图6是示出入射到OPS51的脉冲激光的偏振方向和通过了OPS51的脉冲激光的偏振方向的例子的说明图。图6中的圆内所示的双向箭头表示脉冲激光的偏振方向。在图6中，示出了朝向脉冲激光的传播方向观察时的脉冲激光的偏振方向。
如图6所示，在从振荡器10输出的脉冲激光的偏振方向与偏振片53的透射轴正交的情况下，脉冲激光的全部成分被反射，在OPS51内的延迟光路中传播。另外，在从振荡器10输出的脉冲激光的偏振方向与偏振片53的透射轴平行的情况下，脉冲激光全部成分透过偏振片53，不在OPS51内的延迟光路中传播，因此无法进行脉冲宽度的拉伸及脉冲波形的变更。
在图6中，透过了偏振片53的脉冲激光的成分通过OPS51，被偏振片53反射后的脉冲激光的成分在OPS51内的延迟光路中传播，但也可以是透过了偏振片53的脉冲激光的成分在OPS51内的延迟光路中传播，被偏振片53反射后的脉冲激光的成分通过OPS51。
被偏振片53、凹面镜54a及凹面镜54b反射后的脉冲激光的偏振方向通过法拉第转子91而发生旋转。偏振方向发生了旋转的脉冲激光返回到偏振片53，与偏振片53的透射轴平行的成分透过偏振片53，再次在OPS2内的延迟光路中传播。与偏振片53的透射轴正交的成分被反射，通过OPS51。
另外，本说明书中的“正交”或“垂直”这样的术语除了根据上下文明确记载的情况以外，只要没有明确记载，则不限于严格地正交或垂直的情况，包括大致正交或大致垂直的概念，大致正交或大致垂直包含不丧失技术意义的实用上允许的角度差的范围。另外，关于本说明书中的“平行”这样的术语，除了根据上下文明确记载的情况以外，只要没有明确记载，则不限于严格地平行的情况，也包括大致平行的概念，大致平行包含不丧失技术意义的实用上允许的角度差的范围。
OPS控制部72可以通过控制法拉第转子91的致动器120来变更偏振方向的旋转量。OPS控制部72也可以控制致动器120，使法拉第材料95沿光轴方向移动规定的移动量来改变偏振方向，并基于与法拉第材料95的每个位置对应的光传感器63的计测结果来确定法拉第转子91的旋转量。
形成OPS51的延迟光路的凹面镜54a、54b、54c、54d是本公开中的“延迟光学***”的一例。凹面镜54a、54b、54c、54d是本公开中的“多个反射镜”的一例。
3.3控制流程的例1
图7是示出实施方式1的激光装置2A中的控制处理的例1的流程图。图7示出如下流程：OPS控制部72从光传感器63取得脉冲波形并计算脉冲宽度(TIS)，控制法拉第转子91，使得TIS满足目标。
在步骤S11中，OPS控制部72接收目标TIS。目标TIS例如可以从未图示的加工装置或曝光装置接收。
之后，在步骤S12中，OPS控制部72发出设定目标TIS的振荡请求。
在步骤S13中，OPS控制部72判定是否允许设定TIS的振荡。在步骤S13的判定结果为“否”的情况下，OPS控制部72重复步骤S13。
在步骤S13的判定结果为“是”的情况下，OPS控制部72进入步骤S14。在步骤S14中，OPS控制部72进行第1TIS控制。此外，在附图中，例如将第1TIS控制表述为“TIS控制1”。关于应用于步骤S14的第1TIS控制的子程序，使用图8在后面进行说明。
在步骤S14之后的步骤S15中，OPS控制部72发送表示目标TIS的设定结束的信号。
在步骤S15之后，OPS控制部72结束图7的流程。
图8是示出实施方式1的激光装置2A中的控制处理的例2的流程图。图8所示的流程例如可以在图7的流程结束后执行。
在步骤S20中，激光控制部70开始激光装置2A的运转。
在步骤S21中，OPS控制部72判定是否接收到目标TIS。在步骤S21的判定结果为“是”的情况下，OPS控制部72进入步骤S22。步骤S22至步骤S25的各步骤可以与图7中的步骤S12至步骤S15的对应的步骤相同，省略重复的说明。
在步骤S25之后的步骤S26中，激光控制部70判定是否结束激光装置2A的运转。在步骤S26的判定结果为“否”的情况下，返回步骤S21。
另外，在步骤S21的判定结果为“否”的情况下，OPS控制部72进入步骤S26。
在步骤S26的判定结果为“是”的情况下，激光控制部70使激光装置2A停止，结束图8的流程。
图9是示出应用于图7的步骤S14或图8的步骤S24的子程序的例子的流程图。
当图9的流程开始时，在步骤S30中，OPS控制部72使法拉第材料95相对于磁铁96在光轴方向上的位置移动至初始位置。法拉第材料95的光轴方向的位置例如由法拉第材料95的中央位置规定。法拉第材料95的初始位置例如可以是磁铁96的中央位置。
接着，在步骤S32中，OPS控制部72使振荡器10输出脉冲激光。
在步骤S33中，OPS控制部72利用光传感器63计测脉冲波形。
然后，在步骤S34中，OPS控制部72根据计测出的脉冲波形计算TIS，将计算出的TIS的值与法拉第材料95的位置关联起来进行存储。
之后，在步骤S36中，OPS控制部72判定法拉第材料95的位置是否为移动最终位置。当步骤S36的判定结果为“否”时，OPS控制部72进入步骤S37，使法拉第材料95在光轴方向上移动。此时的移动量例如可以是0.5mm等预先决定的移动量。在步骤S37之后，返回步骤S33。
在步骤S36的判定结果为“是”的情况下，OPS控制部72进入步骤S38。
在步骤S38中，OPS控制部72使脉冲激光的输出停止。
之后，在步骤S39中，OPS控制部72使法拉第材料95向满足TIS的目标值(目标TIS)的位置移动。此外，OPS控制部72也可以使法拉第材料95移动到TIS最长的位置，从而代替步骤S39。OPS控制部72控制致动器120，使得TIS成为目标值以上。
在步骤S39之后，OPS控制部72结束图9的流程，返回图7或图8的流程。
3.4控制流程的例2
图10是示出实施方式1的激光装置2A中的TIS控制的变形例的流程图。图10的流程是预先制作记述了TIS与法拉第材料95的位置之间的关系的表数据，并基于该表数据控制法拉第转子91的方法的例子。
在步骤S40中，OPS控制部72进行表数据的制作及存储的处理。关于应用于步骤S40的处理的子程序，使用图11在后面进行说明。
在步骤S40之后，在步骤S41中，OPS控制部72发送振荡准备完成的信号。
在步骤S42中，激光控制部70开始激光装置2A的运转。步骤S43～S48的各步骤可以与图8中的步骤S21至步骤S26的对应的步骤相同。但是，在图10中包含步骤S46，来代替图8的步骤S24，。
在步骤S46中，OPS控制部72进行第2TIS控制。关于应用于步骤S46的第2TIS控制的子程序，使用图12在后面进行说明。
图11是示出应用于图10的步骤S40的处理的子程序的例子的流程图。
当图11的流程开始时，在步骤S50中，OPS控制部72使法拉第材料95相对于磁铁96在光轴方向上的位置移动至初始位置。步骤S50至步骤S54的各步骤可以与图9的步骤S30至步骤S34的对应的步骤相同。
在步骤S54之后的步骤S55中，OPS控制部72将法拉第材料95的位置和TIS的数据记录在表数据中。
之后，在步骤S56中，OPS控制部72判定法拉第材料95的位置是否为移动最终位置。步骤S56至步骤S58的各步骤可以与图9的步骤S36至步骤S38的对应的步骤相同。
通过重复步骤S53至步骤S57的循环，取得表示法拉第材料95的位置与TIS之间的关系的表数据。此外，法拉第材料95的位置与致动器120的控制量相对应，因此在表数据中也可以规定TIS与致动器120的控制量之间的关系。
在步骤S58之后，OPS控制部72结束图11的流程，返回图10的流程。
图12是示出应用于图10的步骤S46的处理的子程序的例子的流程图。当图12的流程开始时，在步骤S60中，OPS控制部72从表数据中读出能够实现目标TIS的法拉第材料95的目标位置。
然后，在步骤S61中，OPS控制部72驱动致动器120，使法拉第材料95向目标位置移动。
在步骤S61之后，OPS控制部72结束图12的流程，返回图10的流程。
3.5效果
根据实施方式1的OPS51，能够在不进行循环光程长度的变更、光学部件的变更这样的光学***的结构要素的变更的情况下变更为任意的脉冲宽度(TIS)。另外，根据实施方式1的OPS51，能够在不变更光学***的结构要素的情况下满足脉冲宽度(TIS)的目标值。
3.6变形例1
3.6.1结构
图13概略地示出实施方式1的变形例1的激光装置2B的结构。关于图13所示的结构，对与图3的不同点进行说明。
激光装置2B的振荡器10A包括窄带化模块(LNM)11来代替图3的后镜17。LNM11包括用于对谱线宽度进行窄带化的棱镜扩束器12和光栅13。棱镜扩束器12和光栅13采用入射角度与衍射角度一致的利特罗配置。LNM11是本公开中的“窄带化光学***”的一例。
输出耦合镜18是反射率为40％～60％的反射镜。输出耦合镜18和LNM11被配置为构成光学谐振器。
3.6.2动作
基于激光控制部70的控制，从未图示的电源向腔室14内的放电电极15a、15b施加高电压脉冲。当在腔室14内的放电电极15a、15b之间产生放电时，***体被激励，通过由输出耦合镜18和LNM11构成的光学谐振器，从输出耦合镜18输出被窄带化的波长为150nm至380nm的紫外线波长的脉冲激光。其他动作与图3中说明的实施方式1的激光装置2A的动作相同。
3.6.3效果
根据实施方式1的变形例1的激光装置2B，能够将被窄带化的紫外线波长的脉冲激光的脉冲宽度拉伸，并且能够变更脉冲波形。
另外，根据激光装置2B，能够在不变更光学***的结构要素的情况下将被窄带化的紫外线波长的脉冲激光变更为任意的脉冲宽度和脉冲波形。
3.7变形例2
3.7.1结构
图14概略地示出实施方式1的变形例2的激光装置2C的结构。关于图14所示的结构，对与图3的不同点进行说明。
在激光装置2C中，图3的振荡器10的部分由包含振荡级激光器10A和放大级激光器30的MOPO(Master Oscillator Power Oscillator：主振荡器/功率振荡器)方式的***构成。在振荡级激光器10A与放大级激光器30之间配置有MO射束转向单元20，在放大级激光器30与OPS51之间配置有PO射束转向单元40。
振荡级激光器10A包括LNM11、腔室14以及输出耦合镜18。振荡级激光器10A的结构可以与图13中说明的振荡器10相同。
MO射束转向单元20包括高反射镜21和高反射镜22，配置为使从振荡级激光器10A输出的脉冲激光入射到放大级激光器30。
放大级激光器30包括腔室34、后镜37以及输出耦合镜38。输出耦合镜38和后镜37构成光学谐振器，在该光学谐振器的光路上配置有腔室34。放大级激光器30是本公开中的“放大器”的一例。
腔室34的结构也可以是与腔室14相同的结构。腔室34包括一对放电电极35a、35b和两个窗口36a、36b，准分子***体被导入腔室34内。
后镜37可以是反射率为50％～90％的部分反射镜。输出耦合镜38可以是反射率为10％～30％的部分反射镜。
PO射束转向单元40包括高反射镜43和高反射镜44，配置为使从放大级激光器30输出的脉冲激光入射到OPS51。
3.7.2动作
基于激光控制部70的控制，从未图示的电源向腔室14内的放电电极15a、15b之间施加高电压脉冲。当在腔室14内的放电电极15a、15b之间产生放电时，***体被激励，通过由输出耦合镜18和LNM11构成的光学谐振器，从输出耦合镜18输出被窄带化的波长为150nm至380nm的紫外线波长的脉冲激光。
从输出耦合镜18输出的脉冲激光经由MO射束转向单元20作为种子光入射到放大级激光器30的后镜37。从输出耦合镜18输出的脉冲激光为本公开中的“第1脉冲激光”的一例。
在透过了后镜37的种子光入射到腔室34的定时下，从未图示的电源向腔室34内的放电电极35a、35b之间施加高电压脉冲。当在腔室34内的放电电极35a、35b之间产生放电时，***体被激励，种子光被由输出耦合镜38和后镜37构成的法布里-珀罗型的光学谐振器放大，放大后的脉冲激光从输出耦合镜38输出。
从放大级激光器30输出的脉冲激光经由PO射束转向单元40入射到OPS51。OPS51的动作与实施方式1相同。
3.7.3效果
根据实施方式1的变形例2的激光装置2C，能够将被窄带化的紫外线波长的高能量的脉冲激光的脉冲宽度拉伸，并且能够变更脉冲波形。
另外，根据激光装置2C，能够在不变更光学***的结构要素的情况下将被窄带化的紫外线波长的高能量的脉冲激光变更为任意的脉冲宽度和脉冲波形。
4.实施方式2
4.1结构
图15概略地示出实施方式2的激光装置2D的结构。关于图15所示的结构，对与图3的不同点进行说明。
在激光装置2D中，在OPS51的上游配置有法拉第转子202。法拉第转子202包括法拉第材料205和磁铁206。法拉第转子202的结构可以与图4及图5中说明的法拉第转子91的结构相同。
在法拉第转子202配置有使法拉第材料205相对于磁铁206在脉冲激光的光轴方向上移动的未图示的致动器。以下，为了便于说明，将配置在OPS51的延迟光路内的法拉第转子91记载为第1法拉第转子91，将配置在OPS51的上游的法拉第转子202记载为第2法拉第转子202。另外，将第1法拉第转子91的法拉第材料95、磁铁96以及致动器120记载为第1法拉第材料95、第1磁铁96以及第1致动器120，将第2法拉第转子202的法拉第材料205、磁铁206以及致动器记载为第2法拉第材料205、第2磁铁206以及第2致动器。
基于第2致动器的第2法拉第材料205的最大移动量优选为第2法拉第材料205的脉冲激光的光轴方向上的长度的一半以上。第2致动器的最小移动单位例如可以是0.2mm左右。此外，第2致动器也可以使第2磁铁206相对于第2法拉第材料205在脉冲激光的光轴方向上移动。第2致动器是本公开中的“第2移动机构”的一例。
4.2动作
图16是示出入射到第2法拉第转子202的脉冲激光的偏振方向和通过了OPS 51的脉冲激光的偏振方向的例子的说明图。
从放大级激光器30输出的向特定方向偏振的脉冲激光的偏振方向通过第2法拉第转子202而发生旋转。图16示出了偏振方向顺时针旋转的例子。
偏振片53使偏振方向发生了旋转的脉冲激光的与偏振片53的透射轴平行的成分透过，并使其通过OPS51。与偏振片53的透射轴正交的成分被偏振片53反射而在OPS51内的延迟光路中传播。
在图16中，透过了偏振片53的脉冲激光的成分通过OPS51，被偏振片53反射后的脉冲激光的成分在OPS51内的延迟光路中传播，但也可以是透过了偏振片53的脉冲激光的成分在OPS51内的延迟光路中传播，被反射的脉冲激光的成分通过OPS51。
被偏振片53反射后的脉冲激光的偏振方向在OPS 51内的延迟光路上的第1法拉第转子91中发生旋转。偏振方向在第1法拉第转子91中发生了旋转的脉冲激光返回到偏振片53，与偏振片53的透射轴平行的成分透过，再次在OPS51内的延迟光路中传播。在延迟光路中传播并返回到偏振片53的脉冲激光中的与偏振片53的透射轴正交的成分被反射，通过OPS51。
根据图16的结构，不在OPS51的延迟光路中循环而透过偏振片53从OPS51输出的0次循环光的偏振方向与在延迟光路中循环了1次以上之后从OPS51输出的循环1次之后的循环光的偏振方向不同，能够在2个部位进行偏振的旋转量的调整，因此与实施方式1的结构相比，脉冲宽度等的变更的自由度更大。
OPS控制部72可以控制第1法拉第转子91的第1致动器120来变更偏振方向的旋转量。OPS控制部72可以控制第2法拉第转子202的第2致动器来变更偏振方向的旋转量。
OPS控制部72也可以基于光传感器63的计测结果来决定第1法拉第转子91的旋转量。OPS控制部72也可以基于光传感器63的计测结果来决定第2法拉第转子202的旋转量。OPS控制部72也可以控制第2法拉第转子202的旋转量，以改变从激光装置2D输出的脉冲激光的脉冲波形的前半部分的波形。OPS控制部72也可以控制第1法拉第转子91的旋转量，以改变从激光装置2D输出的脉冲激光的脉冲波形的后半部分的波形。
4.3控制流程的例子
图17是示出实施方式2的激光装置2D中的控制处理的例子的流程图。关于图17的流程图，对与图7的不同点进行说明。
图17的步骤S71至步骤S73与图7的步骤S11至步骤S13的对应的步骤相同。图17的流程包括步骤S74来代替图7的步骤S14。
在步骤S73的判定结果为“是”的情况下，OPS控制部72进入步骤S74。在步骤S74中，OPS控制部72进行第3TIS控制。关于应用于步骤S74的第3TIS控制的子程序，使用图18在后面进行说明。
步骤S74之后的步骤S75与图7的步骤S15相同。在步骤S75之后，OPS控制部72结束图17的流程。
图18是示出第3TIS控制的例子的流程图。图18的流程图是应用于图17的步骤S74的处理的子程序的例子。在图18中，为了便于图示，将第1法拉第材料95标记为“法拉第材料1”，将第1磁铁96标记为“磁铁1”，将第2法拉第材料205标记为“法拉第材料2”，将第2磁铁206标记为“磁铁2”。
当图18的流程开始时，在步骤S80中，OPS控制部72使第1法拉第材料95相对于第1磁铁96在光轴方向上的位置移动到初始位置。步骤S80可以与图9的步骤S30相同。
接着，在步骤S81中，OPS控制部72使第2法拉第材料205相对于第2磁铁206在光轴方向上的位置移动到初始位置。第2法拉第材料205在光轴方向上的位置例如由第2法拉第材料205的中央位置规定。第2法拉第材料205的初始位置例如可以是第2磁铁206的中央位置。在步骤S81之后，OPS控制部72进入步骤S82。
接着，在步骤S82中，OPS控制部72使振荡器10输出脉冲激光。
在步骤S83中，OPS控制部72利用光传感器63计测脉冲波形。然后，在步骤S84中，OPS控制部72根据计测出的脉冲波形计算TIS，并将该值与第1法拉第材料95的位置及第2法拉第材料205的位置关联起来进行存储。
之后，在步骤S86中，OPS控制部72判定第1法拉第材料95的位置是否为移动最终位置。当步骤S86的判定结果为“否”时，OPS控制部72进入步骤S87，使第1法拉第材料95沿光轴方向移动。步骤S86和步骤S87与图9的步骤S36和步骤S37相同。在步骤S87之后，返回步骤S83。
在步骤S86的判定结果为“是”的情况下，OPS控制部72进入步骤S90。在步骤S90中，OPS控制部72判定第2法拉第材料205的位置是否为移动最终位置。当步骤S90的判定结果为“否”时，OPS控制部72进入步骤S91，使第1法拉第材料95移动至初始位置。
之后，在步骤S92中，OPS控制部72使第2法拉第材料205在光轴方向上移动。此时的移动量例如可以是0.5mm等预先决定的移动量。在步骤S92之后，返回步骤S83。
在步骤S90的判定结果为“是”的情况下，OPS控制部72进入步骤S94。在步骤S94中，OPS控制部72使脉冲激光的输出停止。
之后，在步骤S96中，OPS控制部72使第1法拉第材料95和第2法拉第材料205移动至满足TIS的目标值(目标TIS)的位置。OPS控制部72也可以使第1法拉第材料95和第2法拉第材料205移动到TIS最长的位置，从而代替步骤S96。
在步骤S96之后，OPS控制部72结束图18的流程，返回图17的流程。
另外，并不限定于在图17和图18中说明的流程，也可以与在图10和图11中说明的例子同样地，预先制作记述了TIS与第1法拉第材料95的位置及第2法拉第材料205的位置之间的关系的表数据，并基于该表数据来控制第1法拉第转子91和第2法拉第转子202。
4.4效果
根据实施方式2，能够在不进行循环光程长度的变更、光学部件的变更这样的光学***的结构要素的变更的情况下将脉冲激光的脉冲宽度拉伸及变更脉冲波形。另外，根据实施方式2，能够在不变更光学***的结构要素的情况下满足脉冲宽度(TIS)的目标值。
在入射到OPS51的脉冲激光的偏振方向与偏振片53的透射轴正交的情况下，脉冲激光的全部成分被偏振片53反射而在延迟光路中传播。然后，仅脉冲激光的与偏振片53的透射轴正交的成分被偏振片53反射而通过OPS51。因此，透过了OPS51的脉冲激光仅为与偏振片53的透射轴正交的成分(偏振纯度高)。实施方式2的结构能够应用于曝光装置用光源等要求高偏振纯度的用途。
4.5变形例1
4.5.1结构
图19概略地示出实施方式2的变形例1的激光装置2E的结构。关于图19所示的结构，对与图15的不同点进行说明。
激光装置2E的振荡器10A包括LNM11来代替图15的后镜17。LNM11的结构可以与图13相同。
4.5.2动作
激光装置2E的振荡器10A的动作与图13的振荡器10A相同。其他动作与在图15中说明的实施方式2的激光装置2D的动作相同。
4.5.3效果
根据实施方式2的变形例1的激光装置2E，能够将被窄带化的紫外线波长的脉冲激光的脉冲宽度拉伸，并且能够变更脉冲波形。
另外，根据激光装置2E，能够在不变更光学***的结构要素的情况下将被窄带化的紫外线波长的脉冲激光变更为任意的脉冲宽度及脉冲波形。
4.6变形例2
4.6.1结构
图20概略地示出实施方式2的变形例2的激光装置2F的结构。关于图20所示的结构，对与图15的不同点进行说明。
激光装置2F的图19的振荡器10A的部分由包括振荡级激光器10A和放大级激光器30的MOPO(Master Oscillator Power Oscillator：主振荡器/功率振荡器)方式的***构成。在振荡级激光器10A与放大级激光器30之间配置有MO射束转向单元20，在放大级激光器30与OPS51之间配置有PO射束转向单元40。
振荡级激光器10A、MO射束转向单元20、放大级激光器30以及PO射束转向单元40的结构可以与图14相同。
4.6.2动作
激光装置2F的动作与激光装置2C的动作相同。
4.6.3效果
根据实施方式2的变形例2的激光装置2F，能够将被窄带化的紫外线波长的高能量的脉冲激光的脉冲宽度拉伸，并且能够变更脉冲波形。
另外，根据激光装置2F，能够在不变更光学***的结构要素的情况下将被窄带化的紫外线波长的高能量的脉冲激光变更为任意的脉冲宽度和脉冲波形。
5.激光装置的变形例
不限于图14和图19所示的振荡级激光器10A的结构，例如也可以采用包含半导体激光器和波长转换***的固体激光器***。波长转换***可以使用非线性光学晶体来构成。即，振荡级激光器不限于气体激光器，也可以是输出紫外线波长的脉冲激光的紫外线固体激光器。例如，振荡级激光器也可以是振荡出波长约193.4nm的固体激光器、或者输出钛蓝宝石激光(波长约774nm)的四次谐波的紫外线固体激光器。
放大器不限于图14所示的具有放大级激光器30那样的法布里-珀罗型的谐振器的结构，也可以是具有环形谐振器的结构。另外，放大器不限于具有光学谐振器的结构，也可以是单纯的放大器，例如准分子放大器。放大器也可以是通过利用柱面反射镜反射种子光并使其3次通过放电空间来进行放大的3通道放大器等多通道放大器。
6.关于电子器件的制造方法
图21概略地示出曝光装置80的结构例。曝光装置80包括照明光学***804和投影光学***806。激光装置2A生成激光并将激光输出到曝光装置80。照明光学***804通过从激光装置2A入射的激光，对配置在掩模版台RT上的未图示的掩模版的掩模版图案进行照明。投影光学***806将透过了掩模版的激光缩小投影后，使其在配置于工件台WT的未图示的工件上成像。工件是涂覆有光致抗蚀剂的半导体晶片等感光基板。
曝光装置80通过使掩模版台RT和工件台WT同步地进行平行移动，从而将反映出掩模版图案的激光曝光到工件。在通过上述那样的曝光工序将掩模版图案转印到半导体晶片之后，能够经过多个工序来制造半导体器件。半导体器件是本公开中的“电子器件”的一例。不限于激光装置2A，也可以使用激光装置2B～2F等。
7.其他
上述的说明并非限制，而仅是例示。因此，本领域技术人员显然能够在不脱离权利要求书的情况下对本公开的实施方式追加变更。此外，本领域技术人员显然也能够对本公开的实施方式进行组合并使用。
除非另有明确记载，否则在整个本说明书和权利要求书中使用的术语应解释为“非限定性”的术语。例如，“包含”、“具有”、“具备”、“包括”等术语应解释为“不排除存在所记载的结构要素以外的结构要素”。此外，修饰语“1个”应解释为表示“至少1个”或者“1个或1个以上”。此外，“A、B及C中的至少1个”这样的术语应解释为“A”、“B”、“C”、“A+B”、“A+C”、“B+C”或者“A+B+C”。此外，应解释为还包含它们与“A”、“B”、“C”以外的要素的组合。

Claims (20)

1.一种光学脉冲展宽器，其将脉冲激光的脉冲宽度拉伸，其中，
所述光学脉冲展宽器具备：
偏振片，其将入射的所述脉冲激光的特定的偏振方向的成分分离；
延迟光学***，其包括传播被所述偏振片反射或透过了所述偏振片的所述脉冲激光的多个反射镜；以及
第1法拉第转子，其包括第1磁铁和第1法拉第材料，所述第1法拉第转子配置在所述延迟光学***的光路上，使所述脉冲激光的偏振方向旋转。
2.根据权利要求1所述的光学脉冲展宽器，其中，
所述光学脉冲展宽器还具备：
第1致动器，其能够变更所述第1法拉第转子中的所述脉冲激光的偏振方向的旋转量；以及
处理器，其控制所述第1致动器。
3.根据权利要求2所述的光学脉冲展宽器，其中，
所述第1致动器是改变所述第1法拉第材料相对于所述第1磁铁在所述脉冲激光的光轴方向上的位置的第1移动机构。
4.根据权利要求1所述的光学脉冲展宽器，其中，
所述光学脉冲展宽器还具备第2法拉第转子，所述第2法拉第转子包括第2磁铁和第2法拉第材料，使向所述偏振片入射的所述脉冲激光的偏振方向旋转。
5.根据权利要求4所述的光学脉冲展宽器，其中，
所述光学脉冲展宽器还具备：
第1致动器，其能够变更所述第1法拉第转子中的所述脉冲激光的偏振方向的旋转量；
第2致动器，其能够变更所述第2法拉第转子中的所述脉冲激光的偏振方向的旋转量；以及
处理器，其控制所述第1致动器和所述第2致动器。
6.根据权利要求5所述的光学脉冲展宽器，其中，
所述第1致动器是改变所述第1法拉第材料相对于所述第1磁铁在所述脉冲激光的光轴方向上的位置的第1移动机构，
所述第2致动器是改变所述第2法拉第材料相对于所述第2磁铁在所述脉冲激光的光轴方向上的位置的第2移动机构。
7.根据权利要求1所述的光学脉冲展宽器，其中，
入射到所述光学脉冲展宽器的所述脉冲激光的偏振方向与所述偏振片的透射轴正交。
8.根据权利要求1所述的光学脉冲展宽器，其中，
所述多个反射镜包括4个凹面镜。
9.根据权利要求4所述的光学脉冲展宽器，其中，
所述第1法拉第材料和所述第2法拉第材料分别为氟化钙或合成石英。
10.一种激光装置，其具备：
振荡器，其输出脉冲激光；以及
光学脉冲展宽器，其将所述脉冲激光的脉冲宽度拉伸，
所述光学脉冲展宽器具备：
偏振片，其将入射的所述脉冲激光的特定的偏振方向分离；
延迟光学***，其包括传播被所述偏振片反射或透过了所述偏振片的所述脉冲激光的多个反射镜；以及
第1法拉第转子，其包括第1磁铁和第1法拉第材料，所述第1法拉第转子配置在所述延迟光学***的光路上，使所述脉冲激光的偏振方向旋转。
11.根据权利要求10所述的激光装置，其中，
所述激光装置还具备：
第1致动器，其能够变更所述脉冲激光的偏振方向的旋转量；以及
处理器，其控制所述第1致动器。
12.根据权利要求11所述的激光装置，其中，
所述第1致动器是改变所述第1法拉第材料相对于所述第1磁铁在所述脉冲激光的光轴方向上的位置的第1移动机构。
13.根据权利要求11所述的激光装置，其中，
所述激光装置还具备光传感器，该光传感器对通过了所述光学脉冲展宽器的所述脉冲激光的脉冲波形进行计测，
所述处理器根据所述脉冲波形来计算脉冲宽度，控制所述第1致动器，使得所述脉冲宽度成为目标值以上。
14.根据权利要求11所述的激光装置，其中，
所述处理器使用如下的表数据来控制所述第1致动器，使得所述脉冲宽度成为目标值以上，其中，所述表数据示出通过了所述光学脉冲展宽器的所述脉冲激光的脉冲宽度与所述第1致动器的控制量之间的关系。
15.根据权利要求10所述的激光装置，其中，
入射到所述光学脉冲展宽器的所述脉冲激光的偏振方向与所述偏振片的透射轴正交。
16.根据权利要求10所述的激光装置，其中，
所述振荡器包括对紫外线波长的所述脉冲激光的谱线宽度进行窄带化的窄带化光学***。
17.根据权利要求10所述的激光装置，其中，
所述振荡器包括：
振荡级激光器，其输出紫外线波长的第1脉冲激光；以及
放大器，其将从所述振荡级激光器输出的所述第1脉冲激光放大并输出。
18.根据权利要求10所述的激光装置，其中，
所述激光装置还具备第2法拉第转子，该第2法拉第转子包括第2磁铁和第2法拉第材料，使向所述光学脉冲展宽器入射的所述脉冲激光的偏振方向旋转。
19.根据权利要求18所述的激光装置，其中，
所述激光装置还具备：
第1致动器，其能够变更所述第1法拉第转子中的所述脉冲激光的偏振方向的旋转量；
第2致动器，其能够变更所述第2法拉第转子中的所述脉冲激光的偏振方向的旋转量；以及
处理器，其控制所述第1致动器和所述第2致动器。
20.一种电子器件的制造方法，其包括如下步骤：
通过激光装置生成脉冲宽度被拉伸了的激光；
将所述激光输出到曝光装置；以及
在所述曝光装置内将所述激光曝光到感光基板，以制造电子器件，
所述激光装置具备：
振荡器，其输出脉冲激光；以及
光学脉冲展宽器，其将所述脉冲激光的所述脉冲宽度拉伸，
所述光学脉冲展宽器具备：
偏振片，其将入射的所述脉冲激光的特定的偏振方向分离；
延迟光学***，其包括传播被所述偏振片反射或透过了所述偏振片的所述脉冲激光的多个反射镜；以及
第1法拉第转子，其包括第1磁铁和第1法拉第材料，所述第1法拉第转子配置在所述延迟光学***的光路上，使所述脉冲激光的偏振方向旋转。
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