JP2018066959A - Optical device, projection optical system, exposure apparatus and production method of article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学装置、投影光学系、露光装置及び物品の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical apparatus, a projection optical system, an exposure apparatus, and an article manufacturing method.
近年、露光装置には、解像度の向上が要求されており、それに伴い、露光収差への要求も厳しくなってきている。そこで、露光収差の補正に可変ミラーを用いる技術が提案されている(特許文献1参照)。また、天文分野では、地上に設置された望遠鏡における空気揺らぎの影響を抑えるために、可変ミラーを用いるようになってきている。特許文献1には、ミラーの中心部を支持し、ミラーの中心部以外の領域に複数のアクチュエータを配置した構成が提案されている。
In recent years, the exposure apparatus has been required to improve the resolution, and accordingly, the demand for exposure aberration has become stricter. Therefore, a technique using a variable mirror for correcting exposure aberration has been proposed (see Patent Document 1). In the astronomical field, variable mirrors have been used to suppress the influence of air fluctuations in telescopes installed on the ground.
ミラーの中心部を支持する構成において、ミラーと支持部とは中心部で結合されるため、ミラーの中心部の近傍の剛性は、中心部から離れた領域の剛性よりも高くなる。従って、ミラーの中心部に近い領域ほど変形しにくいため、アクチュエータには、大きな駆動力が必要となる。ここで、アクチュエータとして、非接触型のアクチュエータ、例えば、ローレンツ力を利用するボイスコイルモータ(VCM)を用いる場合を考える。この場合、ミラーの中心部の近傍の領域と、ミラーの中心部以外の領域とで、同じ推力定数を有するVCMを配置すると、ミラーの中心部の近傍の領域に配置されたVCMは、大きな力を出力しなければならないため、発熱量が大きくなる。これは、ミラーの熱変形の主な要因となっている。 In the configuration for supporting the center portion of the mirror, the mirror and the support portion are coupled at the center portion, so that the rigidity in the vicinity of the center portion of the mirror is higher than the rigidity in the region away from the center portion. Therefore, since the region closer to the center of the mirror is less likely to be deformed, the actuator requires a large driving force. Here, consider a case where a non-contact type actuator, for example, a voice coil motor (VCM) using Lorentz force is used as the actuator. In this case, if a VCM having the same thrust constant is arranged in a region near the center of the mirror and a region other than the center of the mirror, the VCM arranged in the region near the center of the mirror has a large force. Must be output, which increases the amount of heat generated. This is a main factor of the thermal deformation of the mirror.
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、ミラーの熱変形を低減するのに有利な光学装置を提供することを例示的目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an optical device that is advantageous for reducing thermal deformation of a mirror.
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての光学装置は、ベースと、前記ベースに設けられ、ミラーを支持する支持部と、前記ベースと前記ミラーとの間に設けられ、前記ミラーの裏面に力を加えて前記ミラーの表面を変形させる複数の第1アクチュエータと、前記支持部を前記ミラーの光軸方向に沿って案内するリニアガイドと、を有し、前記支持部は、前記リニアガイドを介して前記ベースに支持され、前記リニアガイドは、前記ベースを貫通するように設けられていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical device according to an aspect of the present invention includes a base, a support provided on the base and supporting a mirror, and provided between the base and the mirror. A plurality of first actuators that apply a force to the back surface of the mirror to deform the surface of the mirror, and a linear guide that guides the support portion along the optical axis direction of the mirror. The linear guide is supported by the base, and the linear guide is provided so as to penetrate the base.
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。 Further objects and other aspects of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、例えば、ミラーの熱変形を低減するのに有利な光学装置を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide an optical device that is advantageous in reducing thermal deformation of a mirror.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same reference number is attached | subjected about the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted.
<第1実施形態>
図1(a)及び図1(b)は、本発明の第1実施形態における光学装置100の構成を示す概略図である。図1(a)は、光学装置100の上面図を示し、図1(b)は、光学装置100の断面(正面)図を示している。光学装置100は、ミラー1を変形させる、具体的には、ミラー1の反射面1aを所望の形状に変形させる可変ミラー装置である。光学装置100は、支持部2と、ベース3と、リニアガイド4と、複数のアクチュエータ(第1アクチュエータ)5とを有する。
<First Embodiment>
FIG. 1A and FIG. 1B are schematic views showing the configuration of the
支持部2は、ミラー1を支持し、本実施形態では、ミラー1の裏面(反射面1aとは反対側の面)1bの中心部を支持面2aで支持する。支持部2の支持面2aとは反対側の面2bは、リニアガイド4を介してベース3に支持されている。リニアガイド4は、例えば、ボールベアリングで構成され、ベース3を貫通するように設けられている。また、リニアガイド4は、支持部2aをミラー1の光軸方向に沿って案内する。従って、支持部2は、リニアガイド4に案内され、ミラー1の光軸方向に沿って移動可能となっている。ミラー1の裏面には、複数の磁石5aが配置(接着)され、複数の磁石5aのそれぞれに隙間を介して対向するように、複数のコイル5bがベース3に配置されている。一対の磁石5aとコイル5bとで、ミラー1の裏面1bに力を加えてミラー1の反射面1a(表面)を変形させるアクチュエータ5が構成される。また、アクチュエータ5は、ミラー1とベース3との間に設けられ、ミラー1の中心から放射状に配置されている。
The
コイル5bに電流を流すと、磁石5aとコイル5bとの間にローレンツ力が発生し、かかるローレンツ力の大きさは、電流の大きさに比例する。また、コイル5bで発生する熱量(発熱量)は、コイル5bを流れる電流の大きさの二乗に比例し、コイル5bの抵抗に比例する。従って、アクチュエータ5で発生させる力が大きいほど、コイル5bに流すべき電流は大きくなり、コイル5bの発熱量も大きくなる。例えば、アクチュエータ5で発生させる力を2倍にするためには、コイル5bに流す電流を2倍にする必要があり、コイル5bの発熱量は4倍となる。アクチュエータ5は、磁石5aとコイル5bとが非接触で磁気結合されているため、アクチュエータとしての剛性が低い。従って、アクチュエータ5は、低剛性のアクチュエータに分類される。
When a current is passed through the
図2(a)及び図2(b)を参照して、本実施形態において、ミラー1の中心部の近傍に配置されたアクチュエータ5(コイル5b)の発熱量を抑える原理について説明する。図2(a)は、支持部2をベース3に固定した場合、即ち、従来技術において、ミラー1(の反射面1a)を初期形状から目標形状に変形させる過程を示している。図2(b)は、支持部2がリニアガイド4を介してミラー1の光軸方向に沿って移動可能である場合、即ち、本実施形態において、ミラー1(の反射面1a)を初期形状から目標形状に変形させる過程を示している。
With reference to FIG. 2A and FIG. 2B, the principle of suppressing the amount of heat generated by the actuator 5 (
ミラー1の目標形状は、ミラー面内の軸に対するチルト成分やミラー面外に対するシフト(並進)成分を含む形状とする。このような位置姿勢成分を含む目標形状にミラー1を変形させるために、ここでは、第1ステップ(変形駆動)、第2ステップ(チルト駆動)及び第3ステップ(シフト駆動)の3つのステップに分けて説明する。第1ステップでは、位置姿勢成分を含んでいない単純な形状にミラー1を変形させる。第2ステップでは、チルト成分を含む形状にミラー1を変形させる。第3ステップでは、シフト成分を含む形状にミラー1を変形させる。
The target shape of the
従来技術では、図2(a)に示すように、第2ステップにおいて、ミラー1の中心部の近傍の変形量(駆動量)は、ミラー1の外周部の変形量に比べて線形的に小さくなる。従って、ミラー1の中心部の近傍に配置されたアクチュエータ5の発熱量は、あまり大きくならない。一方、第3ステップでは、ミラー1の中心部の近傍とミラー1の外周部とにおいて、同じ変形量が求められる。シフトが大きいほど、ミラー1の中心部の近傍をアクチュエータ5で無理やり変形させなければならないため、ミラー1の中心部の近傍に配置されたアクチュエータ5の発熱量は、急激に大きくなる。本発明者の検討では、図3に示すように、ミラー1の面積の約3%以内を占めるミラー1の中心部の近傍の中心領域におけるアクチュエータ5の発熱量は、全体のアクチュエータ5の発熱量の約60%となり、ミラー1の熱変形の主な要因となっている。
In the prior art, as shown in FIG. 2A, in the second step, the deformation amount (drive amount) in the vicinity of the center portion of the
本実施形態では、図2(b)に示すように、第1ステップ及び第2ステップで必要となるミラー1の変形量は、従来技術(図2(a))と同じである。ここで、本実施形態では、支持部2は、リニアガイド4を介して、ミラー1の光軸方向に沿って移動可能にベース3に支持されている。従って、第3ステップにおいて、ミラー1を変形させると、支持部2は、リニアガイド4に案内され、ミラー1の光軸方向に沿って上下に移動する。これにより、ミラー1の中心部を含むミラー全体が上下に移動するため、本実施形態では、ミラー1の中心部の近傍に配置されたアクチュエータ5において、従来技術のようにミラー1を無理やり変形させる力を発生させる必要がない。これにより、ミラー1の中心部の近傍に配置されたアクチュエータ5の発熱量が急激に大きくなることはなく、かかるアクチュエータ5の発熱量の増加を抑制することができるため、ミラー1の熱変形を低減することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2B, the amount of deformation of the
ここでは、ミラー1を初期形状から目標形状に変形させる過程を3つのステップに分けて説明したが、実際には、このような3つのステップに分ける必要はない。3つのステップで必要となるミラー1の変形量を加算した総変形量に対応する指令値をアクチュエータ5のそれぞれに与えれば、アクチュエータ5を1回駆動するだけで、ミラー1を目標形状に変形させることができる。
Here, the process of deforming the
本実施形態では、リニアガイド4をボールベアリングとして説明したが、これに限定されるものではない。リニアガイド4は、支持部2をミラー1の光軸方向に沿って(直線的に)案内する機能を有していればよく、滑りタイプ、空圧タイプ、液圧タイプ、平行板ばねタイプなどであってもよい。
In the present embodiment, the
<第2実施形態>
図4は、本発明の第2実施形態における光学装置100の構成を示す概略図である。第2実施形態では、光学装置100は、支持部2、ベース3、リニアガイド4及びアクチュエータ5に加えて、アクチュエータ(第2アクチュエータ)6と、取付部材7とを更に有する。
Second Embodiment
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the
アクチュエータ6は、支持部2の支持面2aとは反対側の面2bに設けられ、リニアガイド4を介して、支持部2をミラー1の光軸方向に沿って駆動する。アクチュエータ6は、取付部材7によって、ベース3に取り付けられている。アクチュエータ6を設けることで、ミラー1を目標形状に変形させる際に、ミラー1の中心部の近傍に配置されたアクチュエータ5の負荷を更に軽減するとともに、ミラー1の応答速度を向上させることができる。アクチュエータ6としては、力アクチュエータ、変位アクチュエータ、空圧シリンダ、液圧シリンダなどを用いることが可能であるが、上述した効果を得る上では、接触型のアクチュエータ(高剛性のアクチュエータ)を用いることが好ましい。
The actuator 6 is provided on the
<第3実施形態>
図5は、本発明の第3実施形態における光学装置100の構成を示す概略図である。第3実施形態では、光学装置100において、ミラー1の光軸方向と重力方向とが直交するように、ミラー1が保持されている。換言すれば、ミラー1の光軸が水平方向となるように光学装置100を配置して用いる。第1実施形態及び第2実施形態においても、ミラー1の光軸が水平方向となるように光学装置100を配置して用いることは可能である。但し、ミラー1の光軸が水平方向となるように光学装置100を配置すると、ミラー1の自重に起因して、ベース3にモーメントがかかる。
<Third Embodiment>
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the
そこで、本実施形態では、図5に示すように、支持部2の支持面2aとは反対側の面2bに重り8を設けることで、ベース3にかかるモーメントを部分的又は完全に打ち消すようにしている。これにより、複雑な変形がベース3に生じることが抑制され、ミラー1(の反射面1a)の形状を高精度に制御することができる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 5, by providing a weight 8 on the
なお、重り8は、ミラー1の自重に起因してベース3にかかるモーメントを打ち消すために必要な重さを有するように構成されている。また、重り8の支持部側の面とは反対側の面8aには、第2実施形態のように、アクチュエータ6を設けてもよい。
The weight 8 is configured to have a weight necessary for canceling the moment applied to the
<第4実施形態>
図6は、本発明の第4実施形態における光学装置100の構成を示す概略図である。第4実施形態では、光学装置100は、ミラー1の裏面1bに力を加えてミラー1の反射面1aを変形させるアクチュエータとして、低剛性のアクチュエータ5と、高剛性のアクチュエータ9及び10とを有する。
<Fourth embodiment>
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the
アクチュエータ9及び10のそれぞれは、例えば、接触型のアクチュエータであって、アクチュエータ5の剛性よりも高い剛性を有する。本実施形態では、高剛性のアクチュエータ9は、ミラー1の中心部の近傍に配置されている。具体的には、ミラー1の裏面1bに力を加えてミラー1の反射面1aを変形させるアクチュエータのうち、支持部2に最も近いアクチュエータを高剛性のアクチュエータ9としている。また、高剛性のアクチュエータ10は、ミラー1の外周部に配置されている。具体的には、ミラー1の裏面1bに力を加えてミラー1の反射面1aを変形させるアクチュエータのうち、支持部2に最も遠いアクチュエータの少なくとも1つを高剛性のアクチュエータ10としている。なお、ミラー1の中心部の近傍や外周部においては、低剛性のアクチュエータ5を併用してもよい。
Each of the
本実施形態のように、低剛性のアクチュエータ5と、高剛性のアクチュエータ9及び10とを用いることで、光学装置100の全体の固有振動数を高くすることが可能となる。従って、光学装置100は、ミラー1(の反射面1a)の形状をより高精度に制御することができる。
By using the low-
本実施形態では、ミラー1の中心部の近傍及び外周部に高剛性のアクチュエータを配置しているが、これに限定されるものではない。高剛性のアクチュエータを配置する箇所は、必要に応じて決めればよい。また、第2実施形態や第3実施形態のように、支持部2の支持面2aとは反対側の面2bには、アクチュエータ6や重り8を設けてもよい。
In the present embodiment, high-rigidity actuators are arranged in the vicinity of the central portion of the
高剛性のアクチュエータとしては、典型的には、ピエゾアクチュエータや超磁歪素子アクチュエータなどが挙げられる。これらのアクチュエータは、変位アクチュエータであって、指令値(駆動)に対してヒステリシス特性を有しているため、一般的には、変位センサで変位をモニタしてフィードバック制御を行う必要がある。従って、高剛性のアクチュエータを多く用いると、装置のコストが非常に高くなるため、高剛性のアクチュエータは、その数をできるだけ少なくし、効率的に配置する方がコストの面で有利である。 Typical examples of the highly rigid actuator include a piezo actuator and a giant magnetostrictive element actuator. Since these actuators are displacement actuators and have hysteresis characteristics with respect to a command value (drive), it is generally necessary to monitor the displacement with a displacement sensor and perform feedback control. Therefore, if many high-rigidity actuators are used, the cost of the apparatus becomes very high. Therefore, it is advantageous in terms of cost to arrange the high-rigidity actuators as few as possible and efficiently arrange them.
図7を参照して、本発明の一側面としての露光装置50について説明する。露光装置50は、基板56を露光するリソグラフィ装置である。露光装置50は、照明光学系ILと、投影光学系POと、マスク55を保持して移動するマスクステージMSと、基板56を保持して移動する基板ステージWSとを有する。また、露光装置50は、CPUやメモリなどを含み、露光装置50の全体を制御する制御部51を有する。
With reference to FIG. 7, an
光源(不図示)からの光は、照明光学系ILに含まれるスリット(不図示)を介して、例えば、Y軸方向に長い円弧状の照明領域をマスク上に形成する。マスク55及び基板56のそれぞれは、マスクステージMS及び基板ステージWSに保持され、投影光学系POを介して、光学的にほぼ共役な位置(投影光学系POの物体面及び像面の位置)に配置されている。投影光学系POは、所定の投影倍率(例えば、1/2倍)を有し、マスク55に形成されたパターンを基板56に投影する。そして、マスクステージMS及び基板ステージWSを、投影光学系POの物体面と平行な方向(例えば、図7のX軸方向)に、投影光学系POの投影倍率に応じた速度比で走査する。これにより、マスク55に形成されたパターンを基板56に転写することができる。
Light from a light source (not shown) forms, for example, an arcuate illumination region that is long in the Y-axis direction on the mask through a slit (not shown) included in the illumination optical system IL. The
投影光学系POは、例えば、図7に示すように、平面ミラー52と、凹面ミラー53と、凸面ミラー54とを含む。照明光学系ILから射出され、マスク55を通過した光は、平面ミラー52の第1面52aで反射され、凹面ミラー53の第1面53aに入射する。凹面ミラー53の第1面53aで反射した光は、凸面ミラー54で反射され、凹面ミラー53の第2面53bに入射する。凹面ミラー53の第2面53bで反射した光は、平面ミラー52の第2面52bで反射され、基板上に結像する。投影光学系POでは、凸面ミラー54が光学的な瞳となる。
The projection optical system PO includes, for example, a
露光装置50において、上述した実施形態における光学装置100は、例えば、凹面ミラー53の反射面を任意の形状に変形させる(即ち、凹面ミラー53をミラー1とする)可変ミラー装置として用いられる。これにより、凹面ミラー53の中心部の近傍に配置されるアクチュエータの発熱量を抑制して、凹面ミラー53の熱変形を低減することができる。
In the
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に露光装置50を用いて潜像パターンを形成する工程(基板を露光する工程)と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等)を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。 The method for manufacturing an article according to an embodiment of the present invention is suitable for manufacturing an article such as a microdevice such as a semiconductor device or an element having a fine structure. In the method of manufacturing an article according to the present embodiment, a latent image pattern is formed on the photosensitive agent applied to the substrate using the exposure apparatus 50 (step of exposing the substrate), and the latent image pattern is formed in this step. Developing the substrate. Further, the manufacturing method includes other well-known steps (oxidation, film formation, vapor deposition, doping, planarization, etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, and the like). The method for manufacturing an article according to the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article as compared with the conventional method.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
100:光学装置 1:ミラー 2:支持部 3:ベース 4:リニアガイド 5:アクチュエータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Optical apparatus 1: Mirror 2: Support part 3: Base 4: Linear guide 5: Actuator
Claims (11)
前記ベースに設けられ、ミラーを支持する支持部と、
前記ベースと前記ミラーとの間に設けられ、前記ミラーの裏面に力を加えて前記ミラーの表面を変形させる複数の第1アクチュエータと、
前記支持部を前記ミラーの光軸方向に沿って案内するリニアガイドと、を有し、
前記支持部は、前記リニアガイドを介して前記ベースに支持され、
前記リニアガイドは、前記ベースを貫通するように設けられていることを特徴とする光学装置。 Base and
A support provided on the base and supporting the mirror;
A plurality of first actuators provided between the base and the mirror to deform the surface of the mirror by applying a force to the back surface of the mirror;
A linear guide for guiding the support portion along the optical axis direction of the mirror;
The support portion is supported by the base via the linear guide,
The optical device is characterized in that the linear guide is provided so as to penetrate the base.
前記第2アクチュエータを前記ベースに取り付ける取付部材と、
を更に有することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学装置。 A second actuator provided on a surface of the support portion opposite to the support surface for supporting the mirror, and driving the support portion along the optical axis direction;
An attachment member for attaching the second actuator to the base;
The optical device according to claim 1, further comprising:
前記支持部の前記ミラーを支持する支持面とは反対側の面に設けられた重りを更に有することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学装置。 The mirror is held so that the optical axis direction and the gravitational direction are orthogonal to each other,
The optical apparatus according to claim 1, further comprising a weight provided on a surface of the support portion opposite to a support surface that supports the mirror.
前記複数の第1アクチュエータのうち、前記支持部に最も近い第1アクチュエータは、接触型のアクチュエータであることを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか1項に記載の光学装置。 The plurality of first actuators are arranged radially from the center of the mirror,
The optical apparatus according to claim 1, wherein the first actuator closest to the support portion among the plurality of first actuators is a contact-type actuator.
請求項1乃至8のうちいずれか1項に記載の光学装置を有することを特徴とする投影光学系。 A projection optical system for projecting a mask pattern onto a substrate,
A projection optical system comprising the optical device according to claim 1.
請求項9に記載の投影光学系を有することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus for exposing a substrate,
An exposure apparatus comprising the projection optical system according to claim 9.
露光した前記基板を現像する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。 Exposing the substrate using the exposure apparatus according to claim 10;
Developing the exposed substrate;
A method for producing an article comprising:
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10991942B2 (en) | 2018-03-23 | 2021-04-27 | EnPower, Inc. | Electrochemical cells having one or more multilayer electrodes |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10991942B2 (en) | 2018-03-23 | 2021-04-27 | EnPower, Inc. | Electrochemical cells having one or more multilayer electrodes |
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