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JP2012129320A - 光学ユニット、露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents

光学ユニット、露光装置及びデバイスの製造方法 Download PDF

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JP2012129320A JP2010278520A JP2010278520A JP2012129320A JP 2012129320 A JP2012129320 A JP 2012129320A JP 2010278520 A JP2010278520 A JP 2010278520A JP 2010278520 A JP2010278520 A JP 2010278520A JP 2012129320 A JP2012129320 A JP 2012129320A
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Hideo Takino
日出雄 瀧野
Kotaro Kasashima
孝太郎 笠島
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Abstract

【課題】光学部材と温度調節機構との間で熱交換を速やかに行うことができる光学ユニット、露光装置及びデバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】入射側フライアイミラー48の第2面49を支持する支持面50aと、該支持面50aとは異なる裏面50bとを有し、支持面50aから裏面50bを貫通する第1貫通孔63aが形成された支持部材50と、入射側フライアイミラー48に係合する先端側部位65bと、第1貫通孔63a内に配置される基端側部位65aとを有する軸部65を備え、軸部65の一端部から軸部65の他端部を貫通する第2貫通孔67が形成されるとともに、入射側フライアイミラー48と支持部材50とを係合するボルト64と、ボルト64の第2貫通孔67に挿入され、入射側フライアイミラー48との間で熱交換を行う突出部材69と、突出部材69を介して、入射側フライアイミラー48の温度を調整する温度調節装置44とを備える。
【選択図】図4

Description

本発明は、入射した光を反射する反射型の光学部材を備える光学ユニット、該光学ユニットを備える露光装置及び該露光装置を用いるデバイスの製造方法に関するものである。
一般に、半導体集積回路などのマイクロデバイスを製造するための露光装置は、所定のパターンが形成されたレチクルなどのマスクに露光光を照明する照明光学系と、露光光によって照明されたマスクのパターンの像を感光性材料の塗布されたウエハやガラスプレートなどの基板に投影する投影光学系とを備えている。このような露光装置では、半導体集積回路の高集積化及び該高集積化に伴うパターンの像の微細化を図るために、露光技術の更なる高解像度化が要望されている。その高解像度化を達成する露光装置の一つとして、5〜20nm程度の波長を有するEUV(Extreme Ultraviolet:極端紫外)光を露光光として用いるEUV露光装置が注目されている。このようなEUV露光装置の照明光学系は、マスクの被照射面を照明する照明光の強度分布を均一にするために、一対のフライアイミラーで構成される光学ユニットを備えている(特許文献1参照)。
米国特許出願公開第2007/0273859号公報
ところで、EUV露光装置では、EUV光に対して高い透過率を示す硝材が限られることから、照明光学系および投影光学系は、例えばモリブデン(Mo)とケイ素(Si)の多層膜が反射面に形成された反射光学部材によって構成される。しかしながら、EUV光が反射光学部材に照射されると、EUV光の一部が反射光学部材によって吸収されてしまうため、反射光学部材の温度が変化してしまう。このため、反射光学部材が変形してしまう。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は反射光学部材と温度調節装置との間で熱交換を効率よく行うことができる光学ユニット、露光装置及びデバイスの製造方法を提供することにある。
本発明は、実施形態に示す図1〜図10に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の光学ユニットは、光(EL)を反射させる第1面(47)及び該第1面(47)とは異なる第2面(49)を有する光学部材(48)の温度を調整する光学ユニット(41)において、前記光学部材(48)の第2面(49)を支持する支持面(50a)と、前記支持面(50a)とは異なる第3面(50b)とを有し、前記支持面(50a)から前記第3面(50b)を貫通する第1貫通孔(63a)が形成された支持部材(50)と、前記光学部材(48)に係合する第1部分(65b)と、前記第1貫通孔(63a)内に配置される第2部分(65a)とを有する棒状部(65)を備え、前記棒状部(65)の一端部から前記棒状部(65)の他端部を貫通する第2貫通孔(67)が形成されるとともに、前記光学部材(48)と前記支持部材(50)とを係合する係合部材(63)と、前記係合部材(63)の前記第2貫通孔(65)に挿入され、前記光学部材(48)との間で熱交換を行う熱交換部材(69)と、前記熱交換部材(69)を介して、前記光学部材(48)の温度を調整する温度調節機構(44)とを備えることを要旨とする。
なお、本発明をわかりやすく説明するために実施形態に示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。
第1の実施形態における露光装置を示す概略構成図。 オプティカルインテグレータ光学系の構成を示す概略構成図。 (a)は入射側フライアイミラーを模式的に示す正面図、(b)は射出側フライアイミラーを模式的に示す正面図。 第1の実施形態における第1光学ユニットの断面図。 第2の実施形態における第1光学ユニットの断面図。 第3の実施形態における第1光学ユニットの断面図。 第4の実施形態における第1光学ユニットの断面図。 別の実施形態における第1光学ユニットの断面図。 デバイスの製造例のフローチャート。 半導体デバイスの場合の基板処理に関する詳細なフローチャート。
(第1の実施形態)
以下に、本発明を具体化した第1の実施形態について図1〜図4に基づき説明する。なお、本実施形態では、投影光学系の光軸に平行な方向をZ軸方向とし、Z軸方向に垂直な平面内で走査露光時のレチクルR及びウエハWの走査方向をY軸方向とし、その走査方向に直交する非走査方向をX軸方向として説明する。また、X軸、Y軸、Z軸の周りの回転方向をθx方向、θy方向、θz方向ともいう。
図1に示すように、本実施形態の露光装置11は、光源装置12から射出される、波長が100nm程度以下の軟X線領域である極端紫外光、即ちEUV(Extreme Ultraviolet)光を露光光ELとして用いるEUV露光装置である。こうした露光装置11は、内部が大気よりも低圧の真空雰囲気に設定されるチャンバ13(図1では二点鎖線で囲まれた部分)を備えている。このチャンバ13内には、光源装置12からチャンバ13内に供給された露光光ELで所定のパターンが形成された反射型のレチクルRを照明する照明光学系14と、パターンの形成されたパターン形成面Raが−Z方向側(図1では下側)に配置されるようにレチクルRを保持するレチクル保持装置15とが設けられている。また、チャンバ13内には、レチクルRを介した露光光ELでレジストなどの感光性材料が塗布されたウエハWを照射する投影光学系16と、露光面(感光性材料が塗布されたウエハ表面)Waが+Z方向側(図1では上側)に配置されるようにウエハWを保持するウエハ保持装置17とが設けられている。
光源装置12は、波長が5〜20nmのEUV光を露光光ELとして出力する装置であって、図示しないレーザ励起プラズマ光源を備えている。このレーザ励起プラズマ光源では、高出力レーザを用いて高密度のEUV光発生物質(ターゲット)を照射することによりターゲットがプラズマ化され、該プラズマからEUV光が露光光ELとして放射される。高出力レーザとしては、例えば、CO2レーザ、半導体レーザ励起を利用したYAGレーザ、エキシマレーザなどがある。そして、放射された露光光ELは、図示しない集光光学系によって集光されてチャンバ13内に出力される。
照明光学系14は、チャンバ13の内部と同様に、内部が真空雰囲気に設定される筐体18(図1では実線で囲まれた部分)を備えている。この筐体18内には、光源装置12から筐体18内に入射された露光光ELを反射可能な複数の反射ミラー(図1では、オプティカルインテグレータ光学系40を構成する一対のフライアイミラー48,56のみ図示)が設けられている。そして、各反射ミラーによって順に反射された露光光ELは、筐体18内に設置された折り返し用の反射ミラー19に入射し、該反射ミラー19で反射した露光光ELがレチクル保持装置15に保持されるレチクルRに導かれる。なお、筐体18は、除振部材を介してチャンバ13に支持されている。このため、チャンバ13の振動が筐体18に伝播しない。なお、折り返し用の反射ミラー19は、筐体18の外側や後述する鏡筒27の内側に設置してもよいし、筐体18と鏡筒27との間で支持させるようにして設置してもよい。
レチクル保持装置15は、投影光学系16の物体面側に配置されており、レチクルRを静電吸着するための第1静電吸着保持装置25を備えている。この第1静電吸着保持装置25は、誘電性材料から構成され且つ吸着面26aを有する基体26と、該基体26内に配置される図示しない複数の電極部とを有している。そして、図示しない電圧印加部から電圧が各電極部にそれぞれ印加された場合、基体26から発生されるクーロン力により、吸着面26aにレチクルRが静電吸着される。
また、レチクル保持装置15は、図示しないレチクル移動装置の駆動によって、Y軸方向に移動可能である。すなわち、レチクル移動装置は、第1静電吸着保持装置25に保持されるレチクルRをY軸方向に所定ストロークで移動させる。また、レチクル移動装置は、レチクルRをX軸方向(図1において紙面と直交する方向)及びθz方向に微動させることが可能である。なお、レチクルRのパターン形成面Raが露光光ELで照明される場合、該パターン形成面Raの一部には、X軸方向に延びる略円弧状の照明領域が形成される。
投影光学系16は、露光光ELでレチクルRのパターン形成面Raを照明することにより形成されたパターンの像を所定の縮小倍率(例えば1/4倍)に縮小させる光学系であって、チャンバ13の内部と同様に、内部が真空雰囲気に設定される鏡筒27を備えている。この鏡筒27内には、複数枚(例えば、2〜10枚であって、図1では6枚)の反射型のミラー28〜33が収容されている。これら各ミラー28〜33は、図示しないミラー保持装置を介して鏡筒27に支持されている。そして、物体面側であるレチクルR側から導かれた露光光ELは、各ミラー28〜33に順に反射され、ウエハ保持装置17に保持されるウエハWに導かれる。なお、照明光学系14及び投影光学系16が備える各ミラー19,28〜33,48,56において露光光ELを反射するミラー面には、露光光ELを反射する反射層がそれぞれ形成されている。
ウエハ保持装置17は、ウエハWを静電吸着するための第2静電吸着保持装置34を備えている。この第2静電吸着保持装置34は、誘電性材料から構成され且つ吸着面35aを有する基体35と、該基体35内に配置される図示しない複数の電極部とを有している。そして、図示しない電圧印加部から電圧が各電極部にそれぞれ印加された場合、基体35から発生されるクーロン力により、吸着面35aにウエハWが静電吸着される。また、ウエハ保持装置17には、第2静電吸着保持装置34を保持する図示しないウエハホルダと、該ウエハホルダのZ軸方向における位置及びX軸周り、Y軸周りの傾斜角を調整する図示しないZレベリング機構とが組み込まれている。
こうしたウエハ保持装置17は、図示しないウエハ移動装置の駆動によって、Y軸方向に移動可能である。すなわち、ウエハ移動装置は、第2静電吸着保持装置34に保持されるウエハWをY軸方向に所定ストロークで移動させる。また、ウエハ移動装置は、第2静電吸着保持装置34に保持されるウエハWをX軸方向に所定ストロークで移動させることが可能であると共に、Z軸方向に微動させることが可能である。
そして、ウエハWの一つのショット領域にレチクルRのパターンを形成する場合、照明光学系14によって照明領域をレチクルRに形成した状態で、レチクル移動装置の駆動によって、レチクルRをY軸方向(例えば、+Y方向側から−Y方向側)に所定ストローク毎に移動させる。また同時に、ウエハ移動装置の駆動によって、ウエハWをレチクルRのY軸方向に沿った移動に対して投影光学系16の縮小倍率に応じた速度比でY軸方向(例えば、−Y方向側から+Y方向側)に同期して移動させる。そして、一つのショット領域へのパターンの形成が終了した場合、ウエハWの他のショット領域に対するパターンの形成が連続して行われる。
次に、オプティカルインテグレータ光学系40について説明する。
図1及び図2に示すように、オプティカルインテグレータ光学系40は、露光光ELの入射側に配置される第1光学ユニット41と、射出側に配置される第2光学ユニット42とを備えている。第1光学ユニット41には、入射した露光光ELを第2光学ユニット42側に反射する反射光学素子43と、該反射光学素子43が着脱可能な状態で取り付けられる温度調節装置44とが設けられている。また、第2光学ユニット42には、第1光学ユニット41側から入射した露光光ELを反射する反射光学素子45と、該反射光学素子45が着脱可能な状態で取り付けられる温度調節装置46とが設けられている。反射光学素子43及び反射光学素子45は、筐体連結部材41a,42aを用いて筐体18に連結されている。また、温度調節装置44,46は、チャンバ連結部材44a,46aを用いてチャンバ13に連結されている。すなわち、本実施形態では、筐体連結部材41a,42a及びチャンバ連結部材44a,46aが第1光学ユニット41及び第2光学ユニット42を固定する固定機構を構成している。そして、本実施形態では、温度調節装置44または温度調節装置46の振動が、反射光学素子43または反射光学素子45に伝播することはない。
第1光学ユニット41の反射光学素子43は、図2及び図3(a)に示すように、入射した露光光ELを反射する第1面47(図2では下面)を有する入射側フライアイミラー48と、入射側フライアイミラー48を第1面47の反対側に位置する第2面49(図2では上面)側から支持する支持部材50とを備えている。入射側フライアイミラー48は、図3(a)に示すように、二次元的に配置された複数の光学要素51から構成されており、該各光学要素51は、平面視略円弧状の第1要素面52(反射面ともいう。)を有している。すなわち、入射側フライアイミラー48の第1面47は、複数の第1要素面52で構成されている。また、入射側フライアイミラー48の第2面49は、Z軸方向に略直交する平面状に構成されている。こうした入射側フライアイミラー48は、第1面47がレチクルRのパターン形成面Raと光学的に共役な位置又は共役な位置近傍に位置するように配置されている。
第2光学ユニット42の反射光学素子45は、図2及び図3(b)に示すように、入射した露光光ELを反射する第1面55(図2では上面)を有する射出側フライアイミラー56と、射出側フライアイミラー56を第1面55の反対側に位置する第2面57(図2では下面)側から支持する支持部材58とを備えている。射出側フライアイミラー56は、二次元的に配置された複数の光学要素59から構成されており、該各光学要素59は、平面視略矩形状の第2要素面60を有している。すなわち、射出側フライアイミラー56の第1面55は、複数の第2要素面60で構成されている。こうした射出側フライアイミラー56は、照明瞳面と光学的に共役な位置又は共役な位置近傍に位置するように配置されている。
入射側フライアイミラー48に入射した露光光ELの光束は、第1要素面52毎に波面分割され、波面分割された多数の光束は、射出側フライアイミラー56に入射する。そして、射出側フライアイミラー56の各第2要素面60には、該各第2要素面60に個別対応する入射側フライアイミラー48の第1要素面52から射出された光束が入射する。その結果、射出側フライアイミラー56近傍には、多数の光源像(二次光源ともいう。)が形成される。そして、射出側フライアイミラー56から射出された多数の光束がレチクルRのパターン形成面Ra上で重畳することにより、レチクルR上での高照度均一性が確保される。
次に、第1光学ユニット41の構成について説明する。
図4に示すように、第1光学ユニット41の反射光学素子43は、筐体18に対して筐体連結部材41aを用いて固定されており筐体18との相対的な位置が決められている。筐体連結部材41aには、反射光学素子43を駆動して、反射光学素子43の位置や角度を調節する駆動装置61が設けられている。この駆動装置61は、筐体連結部材41aと反射光学素子43との連結部位に設けられている。ただし、駆動装置61は、反射光学素子43に対して駆動力を作用させることができる箇所であれば任意の箇所に設けてもよい。その一方で、反射光学素子43は、筐体連結部材41aから取り外された場合には、温度調節装置44に対してZ軸方向に移動可能とされている。
また、反射光学素子43において、入射側フライアイミラー48には、複数の収容部62(62a,62b)が形成されている。これらの収容部62は、第2面49側に開口するとともに−Z方向へ凹状に形成されている。また、XY平面における断面形状が略円形状となるように形成されている。なお、入射側フライアイミラー48に形成された収容部62のうち、支持部材50には入射側フライアイミラー48を支持するボルト64が挿入される収容部62aは、収容部62a以外の他の収容部62bよりも入射側フライアイミラー48の第2面49における開口面積が大きくなるように設計されている。例えば、収容部62aは図4において入射側フライアイミラー48の周辺部に形成されている。また、これらの収容部62内には、伝熱効率の高い熱伝達媒体が収容されている。
本実施形態では、熱伝達媒体として、伝熱用の液体の一種である液体金属が用いられている。液体金属としては、例えば、ガリウムとインジウムの合金、ガリウムとインジウムと錫の合金、ガリウムとインジウムと亜鉛の合金、ガリウムと錫の合金、ガリウムと亜鉛の合金、及び水銀などが挙げられる。そして、収容部62内において伝熱用の液体の液面は、第2面49よりも−Z方向側に位置している。
支持部材50には、入射側フライアイミラー48の第2面49を支持する支持面50aが設けられており、該支持面50aは第2面49とほぼ平行な平面をなすように形成されている。また、支持部材50には、支持面50aから該支持面50aとは反対側の裏面50bに向けて支持面50aと直交するZ軸方向に貫通する複数(図4では7つのみ図示)の貫通孔63(63a,63b)が形成されている。これらの貫通孔63は、入射側フライアイミラー48に形成された収容部62の各位置に対応するように配置されている。つまり、収容部62と該収容部62に対応する貫通孔63によって、支持部材50の裏面50bに開口する凹部が構成される。
本実施形態において、支持部材50は、複数のボルト64を用いて入射側フライアイミラー48を支持している。ボルト64は、例えば、図4に示されるように、入射側フライアイミラー48の周辺部に設けられる。なお、ボルト64は、入射側フライアイミラー48の中心部に設けられても良い。ボルト64は、頭部と軸部65とを有している。ボルト64の頭部は、多角形柱形状を有している。また、軸部65より大きく形成されており、ボルト64が支持部材50の所定の位置で係止する。ボルト64の軸部65は、略円柱形状を有しており、その側面には雄ねじ加工が施されている。一方、支持部材50の貫通孔63aの側面、及び入射側フライアイミラー48の収容部62aの側面のうち少なくとも+Z方向側の側面には、雌ねじ加工が施されている。そして、ボルト64が貫通孔63a及び収容部62aによって構成される凹部内に螺合される。
このとき、ボルト64の軸部65の基端側部位65aは、支持部材50の貫通孔63a内に収容されると共に、該貫通孔63aに係合されている。また、軸部65において基端側部位65aよりも−Z方向側に位置する先端側部位65bは、入射側フライアイミラー48の収容部62aに収容されると共に、該収容部62aに係合されている。ここで、「係合」とは、入射側フライアイミラー48とボルト64とが少なくとも一方向において相対移動不能に嵌め合わされた状態を意味している。すなわち、本実施形態では、軸部65が貫通孔63a及び収容部62aによって構成される凹部に係合されることにより、入射側フライアイミラー48が支持部材50に移動不能な状態で固定される。
本実施形態のボルト64には、軸部65の長手方向の一端部から軸部65の長手方向の他端部を貫通する第2貫通孔67が形成されている。この第2貫通孔67を+Z方向側から見た場合の形状は略円形状である。こうした第2貫通孔67の中心と、ボルト64の軸部65の中心はほぼ一致している。このようにボルト64に第2貫通孔67を設けることにより、入射側フライアイミラー48の収容部62a内は、第2貫通孔67を介して外部と連通している。
温度調節装置44は、略直方体状の温度調節ブロック81を備えている。この温度調節ブロック81には、図示しない冷媒供給装置から冷媒を供給するための供給管路82と、冷媒供給装置に冷媒を排出するための排出管路83とが接続されている。供給管路82および排出管路83は、冷媒が流れることによって生じる振動が筐体18に伝播しないように、配管されている。例えば、筐体18と供給管路82および筐体18と排出管路83とが接触する箇所に防振ゴムや防振シート等の除振部材を設けて、筐体18の外部から筐体18の内部に設けられた温度調節ブロック81に冷媒を供給するように、供給管路82および排出管路83が配管されている。こうした温度調節ブロック81内には、供給管路82及び排出管路83に連通する循環流路84(図4では破線で示す。)が形成されている。この循環流路84は、供給された冷媒を温度調節ブロック81内で循環させるための流路である。なお、供給管路82および排出管路83は、チャンバ連結部材44aおよび46aに設けても良い。例えば、チャンバ連結部材44aおよび46aの側面や内部に供給管路82および排出管路83を形成しても良い。
また、温度調節ブロック81は、支持部材50に対向する対向面81aを有している。そして、対向面81a側において支持部材50の貫通孔63に対応する各位置には、伝熱効率が高い材料(例えば、アルミニウムなどの金属)で構成される突出部材69が固定されている。これらの突出部材69は、温度調節ブロック81の対向面81aから−Z方向側(重力方向における下側)に突出している。なお、突出部材69は、その直径が支持部材50の貫通孔63の内径、入射側フライアイミラー48の収容部62の内径、及びボルト64の第2貫通孔67の内径よりも小さくなるように構成されている。
各突出部材69のうち、支持部材50の貫通孔63bに位置対応する突出部材69の先端部は、貫通孔63bを通じて入射側フライアイミラー48の収容部62b内に収容される。このとき、突出部材69の先端部は、収容部62b内に収容される熱伝達媒体に接触している。熱伝達媒体が伝熱用の液体である場合、突出部材69の先端部は、収容部62bに収容される伝熱用の液体内に浸っている。なお、本実施形態では、貫通孔63bに位置対応する突出部材69は、貫通孔63bの側面及び収容部62bの側面に接触しないように配置されている。好ましくは、突出部材69は、貫通孔63b内及び収容部62b内の中央に配置されている。
また、各突出部材69のうち、支持部材50の貫通孔63aに位置対応する突出部材69の先端部は、ボルト64の第2貫通孔67を通じて入射側フライアイミラー48の収容部62a内に収容される。このとき、突出部材69の先端部は、収容部62a内に収容される熱伝達媒体に接触している。熱伝達媒体が伝熱用の液体である場合、突出部材69の先端部は、収容部62aに収容される伝熱用の液体内に浸っている。なお、本実施形態では、貫通孔63aに位置対応する突出部材69は、第2貫通孔67の側面及び収容部62aの側面に接触しないように配置されている。好ましくは、突出部材69は、第2貫通孔63a内及び収容部62a内の中央に配置されている。その結果、突出部材69の側面とボルト64の第2貫通孔67の側面との間には隙間が介在している。
次に、第1光学ユニット41において、露光光ELが入射する入射側フライアイミラー48の温度を調整する際の作用に着目して説明する。
さて、温度調節装置44の温度調節ブロック81が循環流路84内を流動する冷媒によって冷却されると、該温度調節ブロック81に支持される各突出部材69が冷却される。すると、入射側フライアイミラー48と温度調節装置44との間で、各収容部62内の熱伝達媒体及び各突出部材69を介して熱が交換される。その結果、入射側フライアイミラー48の昇温が抑制されるため、入射側フライアイミラー48の第1面47の熱変形が抑制される。
ここで、もし仮にボルト64に第2貫通孔67を設けなかった場合、入射側フライアイミラー48におけるボルト64の配置位置の近傍は、突出部材69を用いた温度調整を行うことができない。そのため、入射側フライアイミラー48におけるボルト64の配置位置の近傍に露光光ELが入射する場合には、ボルト64の配置位置の近傍の温度は、他の位置の温度よりも高くなってしまう。すなわち、入射側フライアイミラー48の第1面47では、ボルト64の配置位置の近傍と他の位置とで温度差が発生し、結果として、入射側フライアイミラー48の一部分が局所的に熱変形するおそれがある。この場合、レチクルRにおいて露光光ELで照明される照明領域での光照度分布が発生してしまう。
この点、本実施形態では、ボルト64に第2貫通孔67を設け、第2貫通孔67と該第2貫通孔67と連通する収容部62a内に突出部材69が挿入される。すなわち、ボルト64に対して第2貫通孔67を設けない場合とは異なり、入射側フライアイミラー48におけるボルト64の配置位置の近傍が突出部材69によって直接冷却される。そのため、温度調節ブロック81には、入射側フライアイミラー48の反射面となる第1面47の全域から突出部材69を介して熱が放熱されることにより、入射側フライアイミラー48の第1面47が満遍なく冷却されるようになる。その結果、入射側フライアイミラー48の一部分の局所的な熱変形が抑制され、レチクルRの照明領域内における光照度の均一性が確保される。
ところで、温度調節ブロック81では、その内部に形成された循環流路84内を循環する冷媒の脈動によって振動が発生している。この振動は、温度調節ブロック81に固定される各突出部材69には伝達されるものの、入射側フライアイミラー48側にはほとんど伝達されない。これは、各突出部材69の先端部と収容部62の側面との間に介在する熱伝達媒体が、温度調節ブロック81側から伝達される振動を吸収するダンパーとして機能するためである。
また、突出部材69は、支持部材50やボルト64に接触していない。そのため、温度調節ブロック81で発生した振動は、突出部材69を介して支持部材50及び入射側フライアイミラー48に伝播されない。
したがって、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
(1)入射側フライアイミラー48を支持部材50に固定させるためのボルト64は、第2貫通孔67が形成されている。そして、温度調節装置44によって温度調節された突出部材69は、第2貫通孔67内に挿入されている。したがって、温度調節装置44は、入射側フライアイミラー48におけるボルト64の配置位置の近傍を、突出部材69を用いて温度調節することが可能となる。
(2)また、支持部材50においてボルト64の配置位置の近傍以外の部分には、貫通孔63bが形成されている。そして、温度調節装置44によって温度調節された突出部材69は、貫通孔63b内に挿入されている。したがって、温度調節ブロック81は、入射側フライアイミラー48の反射面となる第1面47を満遍なく冷却することができる。
(3)突出部材69の側面とボルト64の第2貫通孔67の側面との間には、隙間が介在している。そのため、温度調節装置44側で発生した振動が、突出部材69及びボルト64を介して支持部材50及び入射側フライアイミラー48に伝播することを抑制できる。
(4)ボルト64は、軸部65の先端側部位65bが入射側フライアイミラー48の第2面49に形成された収容部62に対して螺合される。そのため、ボルト64は、入射側フライアイミラー48と支持部材50とを相対移動不能に固定することができる。
(5)また、ボルト64は、軸部65の基端側部位65aが支持部材50の貫通孔63aに対して螺合される。そのため、ボルト64は、入射側フライアイミラー48と支持部材50とを更に強固に固定することができる。
(6)温度調節ブロック81には突出部材69が固定される一方で、入射側フライアイミラー48には該突出部材69が挿入される収容部62が形成されている。すなわち、突出部材69の先端部を、入射側フライアイミラー48に収容部62を設けない場合と比較して、入射側フライアイミラー48の第1面47に近接させることができる。そして、突出部材69の先端部を入射側フライアイミラー48の第1面47に近接させることができる分、入射側フライアイミラー48の第1面47側で発生した熱を、突出部材69を介して速やかに放出することができ、ひいては第1面47の熱変形を抑制することができる。
(7)突出部材69と入射側フライアイミラー48の収容部62との間には、熱伝導性が高く且つ剛性の低い熱伝達媒体が介設されている。そのため、収容部62内に熱伝達媒体が介設されない場合と比較して、突出部材69の先端部と入射側フライアイミラー48の収容部62の側面と間での熱伝達効率が向上する。したがって、入射側フライアイミラー48から熱伝達媒体及び突出部材69を介して温度調節ブロック81に対して更に速やかに熱を放熱させることができる。
(8)突出部材69と入射側フライアイミラー48の収容部62との間には、熱伝達媒体として液体金属が介設されている。そのため、温度調節ブロック81において振動が発生したとしても、液体金属が、温度調節ブロック81側から伝達される振動を吸収するダンパーとして機能するため、かかる振動が入射側フライアイミラー48に伝播することを抑制できる。
(9)突出部材69の熱伝導性は入射側フライアイミラー48の熱伝導性よりも高い。そのため、入射した露光光ELの一部の吸収によって入射側フライアイミラー48で発生した熱を、突出部材69に対して温度調節装置44側に速やかに放熱させることができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を図5に基づき説明する。なお、第2の実施形態は、突出部材69が入射側フライアイミラー48に固定されると共に、入射側フライアイミラー48の反射面となる第1面47が鉛直上方(重力方向における上側)に指向している点が第1の実施形態と異なっている。したがって、以下の説明においては、第1の実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第1の実施形態と同一又は相当する構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
図5に示すように、本実施形態の入射側フライアイミラー48の第2面49側には、ボルト64の先端側部位65bが螺合される収容部62aが形成されている。また、支持部材50においてボルト64の配置位置には貫通孔63aが形成されると共に、ボルト64の配置位置以外の部分には、貫通孔63bが形成されている。
そして、入射側フライアイミラー48の第2面49には、支持部材50の貫通孔63内を挿通する突出部材69が延設されている。また、入射側フライアイミラー48の収容部62aの底面からは、ボルト64の第2貫通孔67内を挿通する突出部材69が延設されている。これらの各突出部材69は、支持部材50の裏面50bから−Z方向側(重力方向における下側)に突出している。
また、温度調節ブロック81の対向面81aにおいて各突出部材69に対応する各位置には、凹状の複数の収容部85が形成されている。そして、これらの収容部85内には、剛性が低く且つ伝熱効率が高い熱伝達媒体の一例として液体金属が収容されている。そして、収容部85内には、突出部材69の先端部が挿入される。より具体的には、突出部材69の先端部は、収容部85内の液体金属に浸っている。
そして、入射側フライアイミラー48に露光光ELが入射する場合、突出部材69は、入射した露光光ELの反射面となる第1面47で発生した熱を、液体金属を介して温度調節ブロック81に対して速やかに放熱することが可能となる。その結果、入射側フライアイミラー48の昇温が抑制されるため、入射側フライアイミラー48の第1面47の熱変形が抑制される。
特に、本実施形態では、入射側フライアイミラー48には、ボルト64の第2貫通孔67を挿通して温度調節ブロック81まで延びる突出部材69が設けられている。そのため、ボルト64に対して第2貫通孔67を設けない場合とは異なり、入射側フライアイミラー48におけるボルト64の配置位置の近傍を、突出部材69によって冷却することが可能となる。
したがって、本実施形態では、上記第1の実施形態の効果(1)、(2)、(4)、(5)、(9)に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
(10)入射側フライアイミラー48には突出部材69が固定される一方で、温度調節ブロック81には該突出部材69が挿入される収容部85が形成されている。そして、収容部85内には、液体金属が収容されている。そのため、温度調節ブロック81において振動が発生したとしても、液体金属が、温度調節ブロック81側から伝達される振動を吸収するダンパーとして機能するため、かかる振動が入射側フライアイミラー48に伝播することを抑制できる。
(11)また、突出部材69と温度調節ブロック81の収容部85との間には、熱伝導性が高く且つ剛性の低い熱伝達媒体が介設されている。そのため、収容部62内に熱伝達媒体が介設されない場合と比較して、突出部材69の先端部と温度調節ブロック81の収容部85の側面と間での熱伝達効率が向上する。したがって、入射側フライアイミラー48から熱伝達媒体及び突出部材69を介して温度調節ブロック81に対して更に速やかに熱を放熱させることができる。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態を図6に基づき説明する。なお、第3の実施形態は、突出部材69が入射側フライアイミラー48に固定されている点が上記第1の実施形態と異なっている。したがって、以下の説明においては、第1の実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第1の実施形態と同一又は相当する構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
図6に示すように、本実施形態の入射側フライアイミラー48の第2面49には、支持部材50の貫通孔63内を挿通する突出部材69が延設されている。また、入射側フライアイミラー48の収容部62aの底面からは、ボルト64の第2貫通孔67内を挿通する突出部材69が延設されている。これらの各突出部材69は、支持部材50の裏面50bから−Z方向側(重力方向における下側)に突出している。そして、突出部材69の先端部は、温度調節ブロック81の対向面81aに対して圧接している。
したがって、本実施形態では、上記各実施形態の効果(1)、(2)、(4)、(5)、(9)を得ることができる。
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態を図7に基づき説明する。なお、第4の実施形態は、入射側フライアイミラー48の反射面となる第1面47が鉛直上方(重力方向における上側)に指向している点が第1の実施形態と異なっている。したがって、以下の説明においては、第1の実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第1の実施形態と同一又は相当する構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
図7に示すように、本実施形態の温度調節ブロック81の対向面81aには、支持部材50に形成された貫通孔63(63a,63b)に対応する複数の突出部材69が設けられている。これらの突出部材69のうち貫通孔63bに対応する突出部材69の先端部は、該貫通孔63b内に収容されると共に、入射側フライアイミラー48の第2面49に圧接している。また、突出部材69のうち貫通孔63aに対応する突出部材69の先端部は、ボルト64の第2貫通孔67を挿通して収容部62a内に収容されている。そして、突出部材69の先端部は、収容部62aの底面に圧接している。
したがって、本実施形態では、上記各実施形態の効果(1)、(2)、(4)〜(6)、(9)を得ることができる。
なお、上記各実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・第2の実施形態において、図8に示す以下の構成を採用してもよい。すなわち、図8に示すように、入射側フライアイミラー48は、支持部材50の支持面50a上で位置決めピン90を用いて位置決めされる。この位置決めピン90の基端部は、支持部材50の貫通孔63内に係合されている。また、位置決めピン90の先端部は、入射側フライアイミラー48の収容部62内に係合されている。こうした位置決めピン90を複数用いて、支持部材50に対して入射側フライアイミラー48に位置決めされる。すなわち、「係合」とは、入射側フライアイミラー48を支持部材50に対して移動不能な状態で固定するという概念だけではなく、入射側フライアイミラー48を支持部材50に対して位置決めするという概念も含んでいる。
位置決めピン90には、長手方向に延びる貫通孔92が形成されている。そして、この貫通孔92内に突出部材69を挿通させる。このように構成しても、入射側フライアイミラー48において位置決めピン90の配置位置の近傍を、突出部材69を用いて温度調節することができる。
・第3の実施形態において、温度調節ブロック81と突出部材69の先端部との間に、該突出部材69よりも熱伝導性が高く且つ剛性の低い熱伝達媒体を設けてもよい。
・第4の実施形態において、入射側フライアイミラー48と突出部材69の先端部との間に、該突出部材69よりも熱伝導性が高く且つ剛性の低い熱伝達媒体を設けてもよい。
・各実施形態において、支持部材50の第1貫通孔63aの側面に対して雌ねじ加工を施さない構成としてもよい。かかる構成においても、ボルト64の軸部65の先端側部位65bが入射側フライアイミラー48に螺合することにより、入射側フライアイミラー48と支持部材50とを締結することができる。
・各実施形態において、突出部材69の側面の少なくとも一部が支持部材50の貫通孔63の側面に接触するように、突出部材69を構成してもよい。同様に、突出部材69の側面の少なくとも一部がボルト64の第2貫通孔67の側面に接触するように、突出部材69を構成してもよい。
・第1及び第3の実施形態において、第2貫通孔67の中心とボルト64の軸部65の中心とが一致していなくてもよい。
・第1及び第3の実施形態において、突出部材69はヒートパイプであってもよい。
・第1及び第2の実施形態において、収容部62,85内に、熱伝達媒体を収容させなくてもよい。このように構成しても、突出部材69と入射側フライアイミラー48(又は温度調節ブロック81)との間で輻射によって熱交換することができる。
・各実施形態において、温度調節装置44は、熱輻射を利用して温度調節ブロック81の温度を調整する調整機構を備えた構成であってもよい。このとき、温度調節ブロック81を熱線吸収率の高い物質で構成し、調整機構と温度調節ブロック81との間を輻射を利用して熱の交換を行うように構成してもよい。なお、熱線吸収率の高い物質としては、例えば、ガラス、窒化ケイ素、炭化ケイ素、インコネルが挙げられる。また、熱線吸収率を上げるために、炭素鋼、ステンレス鋼などの金属表面を酸化させたものでもよい。
・各実施形態において、温度調節装置44は、温度調節ブロック81の温度を調節するためのペルチェ素子と、該ペルチェ素子を制御するためのコントローラーとを備えた構成であってもよい。
・各実施形態において、第1光学ユニット41は、入射側フライアイミラー48が発熱する場合には入射側フライアイミラー48を冷却させる一方で、入射側フライアイミラー48が基準温度よりも外的影響又は内的影響で基準温度よりも常に低温である場合には入射側フライアイミラー48を加熱させるようにしてもよい。
・各実施形態において、第2光学ユニット42では、第1光学ユニット41での入射側フライアイミラー48の温度を調節する方法と同一方法で、射出側フライアイミラー56の第1面55の温度を調節してもよい。
・本発明の光学ユニットを、フライアイミラー48,56以外の他のミラーと、該他のミラーの温度を調整する温度調節機構とを備えたユニットに具体化してもよい。
・各実施形態において、露光装置11は、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクルまたはマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハなどへ回路パターンを転写する露光装置であってもよい。また、露光装置11は、液晶表示素子(LCD)などを含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッド等の製造に用いられて、デバイスパターンをセラミックウエハ等へ転写する露光装置、及びCCD等の撮像素子の製造に用いられる露光装置などであってもよい。
・各実施形態において、光源装置12で用いられるEUV光発生物質は、気体状の錫(Sn)でもよいし、液体状又は固体状の錫でもよい。また、EUV光発生物質として、キセノン(Xe)を用いてもよい。
・各実施形態において、光源装置12は、放電型プラズマ光源を有する装置でもよい。
・各実施形態において、光源装置12は、例えばg線(436nm)、i線(365nm)、KrFエキシマレーザ(248nm)、Fレーザ(157nm)、Krレーザ(146nm)、Arレーザ(126nm)等を供給可能な光源であってもよい。また、光源装置12は、DFB半導体レーザまたはファイバレーザから発振される赤外域、または可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(またはエルビウムとイッテルビウムの双方)がドープされたファイバアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を供給可能な光源であってもよい。
・各実施形態において、露光装置11を、ステップ・アンド・リピート方式の装置に具体化してもよい。
次に、本発明の実施形態の露光装置11によるデバイスの製造方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図9は、マイクロデバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造例のフローチャートを示す図である。
まず、ステップS101(設計ステップ)において、マイクロデバイスの機能・性能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップS102(マスク製作ステップ)において、設計した回路パターンを形成したマスク(レチクルRなど)を製作する。一方、ステップS103(基板製造ステップ)において、シリコン、ガラス、セラミックス等の材料を用いて基板(シリコン材料を用いた場合にはウエハWとなる。)を製造する。
次に、ステップS104(基板処理ステップ)において、ステップS101〜ステップS104で用意したマスクと基板を使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップS105(デバイス組立ステップ)において、ステップS104で処理された基板を用いてデバイス組立を行う。このステップS105には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップS106(検査ステップ)において、ステップS105で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
図10は、半導体デバイスの場合におけるステップS104の詳細工程の一例を示す図である。
ステップS111(酸化ステップ)においては、基板の表面を酸化させる。ステップS112(CVDステップ)においては、基板表面に絶縁膜を形成する。ステップS113(電極形成ステップ)においては、基板上に電極を蒸着によって形成する。ステップS114(イオン打込みステップ)においては、基板にイオンを打ち込む。以上のステップS111〜ステップS114のそれぞれは、基板処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
基板プロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップS115(レジスト形成ステップ)において、基板に感光性材料を塗布する。引き続き、ステップS116(露光ステップ)において、上で説明したリソグラフィシステム(露光装置11)によってマスクの回路パターンを基板に転写する。次に、ステップS117(現像ステップ)において、ステップS116にて露光された基板を現像して、基板の表面に回路パターンからなるマスク層を形成する。さらに続いて、ステップS118(エッチングステップ)において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップS119(レジスト除去ステップ)において、エッチングが済んで不要となった感光性材料を取り除く。すなわち、ステップS118及びステップS119において、マスク層を介して基板の表面を加工する。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、基板上に多重に回路パターンが形成される。
41…第1光学ユニット、42…第2光学ユニット、43…反射光学素子、44…温度調節機構の一例としての温度調節装置、45…反射光学素子、46…温度調節機構の一例としての温度調節装置、47…第1面、48…光学部材としての入射側フライアイミラー、49…第2面、50…支持部材、50a…支持面、50b…第3面の一例としての裏面、52…反射面の一例としての第1要素面、55…第1面、56…光学部材の一例としての射出側フライアイミラー、57…第2面、58…支持部材、60…反射面の一例としての第2要素面、62,62a…挿入部の一例としての収容部、63a…貫通孔(第1貫通孔)、63…係合部材の一例としてのボルト、65…棒状部の一例としての軸部、65a…第2部分の一例としての基端側部位、65b…第1部分の一例としての先端側部位、67…第2貫通孔、69…熱交換部材の一例としての突出部材、85…挿入部の一例としての収容部、EL…露光光。

Claims (11)

  1. 光を反射させる第1面及び該第1面とは異なる第2面を有する光学部材の温度を調整する光学ユニットにおいて、
    前記光学部材の第2面を支持する支持面と、前記支持面とは異なる第3面とを有し、前記支持面から前記第3面を貫通する第1貫通孔が形成された支持部材と、
    前記光学部材に係合する第1部分と、前記第1貫通孔内に配置される第2部分とを有する棒状部を備え、前記棒状部の一端部から前記棒状部の他端部を貫通する第2貫通孔が形成されるとともに、前記光学部材と前記支持部材とを係合する係合部材と、
    前記係合部材の前記第2貫通孔に挿入され、前記光学部材との間で熱交換を行う熱交換部材と、
    前記熱交換部材を介して、前記光学部材の温度を調整する温度調節機構とを備えることを特徴とする光学ユニット。
  2. 請求項1に記載の光学ユニットにおいて、
    前記熱交換部材は、前記第2貫通孔の側面との間に隙間が介在するように、前記第2貫通孔に挿入されることを特徴とする光学ユニット。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の光学ユニットにおいて、
    前記係合部材は、前記支持部材に前記光学部材を連結させるためのボルトであり、
    前記棒状部の前記第1部分は、前記光学部材の前記第2面に形成された凹部に螺合されることを特徴とする光学ユニット。
  4. 請求項3に記載の光学ユニットにおいて、
    前記棒状部の前記第2部分は、前記第1貫通孔に螺合されることを特徴とする光学ユニット。
  5. 請求項1〜請求項4のうち何れか一項に記載の光学ユニットにおいて、
    前記温度調節機構及び前記光学部材のうち一方には、前記熱交換部材が挿入される挿入部が形成されると共に、他方には前記熱交換部材が接続されることを特徴とする光学ユニット。
  6. 請求項5に記載の光学ユニットにおいて、
    前記熱交換部材と前記挿入部との間には、前記熱交換部材よりも熱伝導性が高く且つ剛性の低い熱伝達媒体が介設されることを特徴とする光学ユニット。
  7. 請求項6に記載の光学ユニットにおいて、
    前記挿入部は、凹状に形成され、
    前記温度調節機構及び前記光学部材のうち一方には、前記挿入部が上方に開口するように形成されており、
    前記挿入部に、前記熱伝達媒体として、液体金属を有することを特徴とする光学ユニット。
  8. 請求項1〜請求項7のうち何れか一項に記載の光学ユニットにおいて、
    前記光学部材には、前記熱交換部材が挿入される挿入部が形成されると共に、前記温度調節機構には前記熱交換部材が接続されており、
    前記熱交換部材の熱伝導性は、前記光学部材の熱伝導性よりも高いことを特徴とする光学ユニット。
  9. 請求項1〜請求項8のうち何れか一項に記載の光学ユニットにおいて、
    前記光学部材は、前記第1面が複数の反射面で構成されるフライアイミラーであることを特徴とする光学ユニット。
  10. 所定のパターンが形成されたマスクを照明し、前記所定のパターンを基板に露光する露光装置において、
    請求項1〜請求項9のうち何れか一項に記載の光学ユニットを備えたことを特徴とする露光装置。
  11. リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、
    前記リソグラフィ工程は、請求項10に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。
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