JPH01295215A - 照明装置 - Google Patents
照明装置Info
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- JPH01295215A JPH01295215A JP1087787A JP8778789A JPH01295215A JP H01295215 A JPH01295215 A JP H01295215A JP 1087787 A JP1087787 A JP 1087787A JP 8778789 A JP8778789 A JP 8778789A JP H01295215 A JPH01295215 A JP H01295215A
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- Japan
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 17
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Light Sources And Details Of Projection-Printing Devices (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
- Projection-Type Copiers In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はレーザ光のようなコヒーレント光により所望の
コヒーレンシィの照明を行い得る照明装置に関する。
コヒーレンシィの照明を行い得る照明装置に関する。
結像光学系においては、必要な解像力を得るため照明の
コヒーレンシィを適当な値にすることが必要であり、こ
のためにσ値（対物レンズのＮＡ。
コヒーレンシィを適当な値にすることが必要であり、こ
のためにσ値（対物レンズのＮＡ。
に対する照明系のＮ、Ａ、の比）を制御することが知ら
れている。
れている。
レーザ光のようなコヒーレントな光源を照明光源とする
場合には、光源をスポットに集光し、それを結像光学系
の瞳位置で適当な大きさだけ走査することによって、必
要とするコヒーレンシィを得ることかできる。しかし走
査する面積が大きい場合には、走査するための光学系が
大きくなり、また走査に要する時間が長くなるという欠
点がある。
場合には、光源をスポットに集光し、それを結像光学系
の瞳位置で適当な大きさだけ走査することによって、必
要とするコヒーレンシィを得ることかできる。しかし走
査する面積が大きい場合には、走査するための光学系が
大きくなり、また走査に要する時間が長くなるという欠
点がある。
そこで、本発明の目的は、コヒーレンシィの高いレーザ
光源を用いた場合にも、コヒーレンシィを低減した証明
を可能とし、簡単な構成によって実質的にインコヒーレ
ントな光源を形成することもでき、対物光学系を介して
効率良い照明を可能とする照明装置を提供することにあ
る。
光源を用いた場合にも、コヒーレンシィを低減した証明
を可能とし、簡単な構成によって実質的にインコヒーレ
ントな光源を形成することもでき、対物光学系を介して
効率良い照明を可能とする照明装置を提供することにあ
る。
本発明による照明装置は、光源と、内面反射可能な側面
を有する反射部材と、該反射部材と前記光源との間に配
置されて前記反射部材に入射する光源からの入射光束を
所定の点を中心として所望の角度で交差する光束に変換
する光束変換手段とを有し、前記反射部材の内面反射に
よって複数の光源像を形成し、前記複数の光源の像を対
物光学系の入射瞳上に形成することによって被照明物体
を照明するものである。
を有する反射部材と、該反射部材と前記光源との間に配
置されて前記反射部材に入射する光源からの入射光束を
所定の点を中心として所望の角度で交差する光束に変換
する光束変換手段とを有し、前記反射部材の内面反射に
よって複数の光源像を形成し、前記複数の光源の像を対
物光学系の入射瞳上に形成することによって被照明物体
を照明するものである。
上記の如き本発明の構成によれば、光束変換手段によっ
て内面反射可能な側面を有する反射部材に入射する光束
の角度が種々に異なることとなるため、反射部材の各反
射面での反射により入射側に多数の光源像か形成される
。そして、これら多数の光源像それぞれから物体面に達
するまでの光路長が、内面反射による反射光路の長さに
よって差を生ずるために、複数の光源像全体としてのコ
ヒーレンシィを低減させることかできる。さらに、光束
変換手段の構成を、反射部材に入射する光束の角度を時
間と共に変化するような走査手段として構成する場合に
は、時間平均されることによってさらにコヒーレンシィ
を低下させることが可能となり、実質的なインコヒーレ
ント光源を形成することも可能になる。
て内面反射可能な側面を有する反射部材に入射する光束
の角度が種々に異なることとなるため、反射部材の各反
射面での反射により入射側に多数の光源像か形成される
。そして、これら多数の光源像それぞれから物体面に達
するまでの光路長が、内面反射による反射光路の長さに
よって差を生ずるために、複数の光源像全体としてのコ
ヒーレンシィを低減させることかできる。さらに、光束
変換手段の構成を、反射部材に入射する光束の角度を時
間と共に変化するような走査手段として構成する場合に
は、時間平均されることによってさらにコヒーレンシィ
を低下させることが可能となり、実質的なインコヒーレ
ント光源を形成することも可能になる。
以下、本発明を図示した構成に基ついて説明する。
第１図は本発明による照明装置の原理的構成を示す光路
図であり、光源像形成手段として透明物質で形成された
柱状部材を用い物体面（１０）をインコヒーレントに照
明するものである。レーザー光源（１）からのコヒーレ
ント光は走査光学装置（２０）により所定の光束径に拡
大されてＸ−Ｚ平面内で所定の角度範囲にわたって二次
元的に走査され、第２図の斜視図に示したごとき四角柱
部材（９）の入射面（９ａ）より四角柱部材（９）内に
入射する。四角柱部材（９）の各側面には内面反射する
よう反射膜が蒸着されており、入射する光束は走査角度
θに応じて四角柱部材（９）の側面の内面で反射されて
射出面（９ｂ）より射出する。第１図は光軸方向に２軸
をとった場合のＸ−Ｚ平面内での走査光束の様子を示す
光路図である。第１図に示したごとく−４＝ 走査光学装置（２０）により平行光束が四角柱部材（９
）の入射面（９ａ）の中央Ａ。点を回転中心として回転
し、Ｘ−２平面内で光軸となす角θが十〇。
図であり、光源像形成手段として透明物質で形成された
柱状部材を用い物体面（１０）をインコヒーレントに照
明するものである。レーザー光源（１）からのコヒーレ
ント光は走査光学装置（２０）により所定の光束径に拡
大されてＸ−Ｚ平面内で所定の角度範囲にわたって二次
元的に走査され、第２図の斜視図に示したごとき四角柱
部材（９）の入射面（９ａ）より四角柱部材（９）内に
入射する。四角柱部材（９）の各側面には内面反射する
よう反射膜が蒸着されており、入射する光束は走査角度
θに応じて四角柱部材（９）の側面の内面で反射されて
射出面（９ｂ）より射出する。第１図は光軸方向に２軸
をとった場合のＸ−Ｚ平面内での走査光束の様子を示す
光路図である。第１図に示したごとく−４＝ 走査光学装置（２０）により平行光束が四角柱部材（９
）の入射面（９ａ）の中央Ａ。点を回転中心として回転
し、Ｘ−２平面内で光軸となす角θが十〇。
〜０〜−〇。の範囲で連続的に変化する。
平行光束の傾角θがいま時計方向に０〜θ。まで変化す
る場合を説明すれば、０〜θ１まては平行光束は側面で
反射されることなく直接射出面（９ｂ）に達するが、０
１〜θ２の時には第１図中下方の側面で内面反射されて
射出面（９ｂ）に達するためこの範囲では、光束があた
かも下方側面に関してＡｈ点と対象なＡ１点を中心とし
て供給されるように射出面（９ｂ）に達する。そしてさ
らに大きな角度の０２〜θ。の時には、下方側面で反射
された後、上方側面でも反射されるため、光束はあたが
も上方側面に関してＡ１点と対象なＡ２点を中心として
供給されるように射出面に達する。他方、平行光束の傾
角θが反時計方向に０〜θ。まで変化する場合には、０
〜θ１では光束は直接射出面（９ｂ）に達し、０１〜θ
２の範囲では光束はあたかも上方側面に関してＡ。点と
対象なＡ１′点より供給されるごとくして射出面（９ｂ
）に達し、０２〜θ。の範囲では光束はあたかも下方側
面に関してＡ１′点と対称なＡ２”点より供給されるよ
うに射出面（９ｂ）に達する。従って、第１図に示した
Ｘ−Ｚ平面図で四角柱部材（９）に入射する光束の角度
か０→＋θ。→０→−θ０→０と１周期走査されると、
射出面（９ｂ）には、あたかも順に、Ａ ｏ 、 Ａ
Ｉ＋Ａ２．ＡＩ、ＡＯ，ＡＩ’、Ａ２’、Ａ１．ＡＱ
の各点から順次光束か供給されることとなり、四角柱部
材（９）の側面での内面反射により実質的には極めて大
きな光源より光束か供給される状態となる。この状態は
第１図に示したｘ−Ｚ平面と直交するＹ−Ｚ平面内ても
同様に形成されるため、四角柱部材（９）の射出面（９
ｂ）近傍の物体面（１０）は四角柱部材（９ａ）の入射
面（９ａ）を含むＸ−Ｙ平面上の極めて大きな領域から
照明されることとなる。
る場合を説明すれば、０〜θ１まては平行光束は側面で
反射されることなく直接射出面（９ｂ）に達するが、０
１〜θ２の時には第１図中下方の側面で内面反射されて
射出面（９ｂ）に達するためこの範囲では、光束があた
かも下方側面に関してＡｈ点と対象なＡ１点を中心とし
て供給されるように射出面（９ｂ）に達する。そしてさ
らに大きな角度の０２〜θ。の時には、下方側面で反射
された後、上方側面でも反射されるため、光束はあたが
も上方側面に関してＡ１点と対象なＡ２点を中心として
供給されるように射出面に達する。他方、平行光束の傾
角θが反時計方向に０〜θ。まで変化する場合には、０
〜θ１では光束は直接射出面（９ｂ）に達し、０１〜θ
２の範囲では光束はあたかも上方側面に関してＡ。点と
対象なＡ１′点より供給されるごとくして射出面（９ｂ
）に達し、０２〜θ。の範囲では光束はあたかも下方側
面に関してＡ１′点と対称なＡ２”点より供給されるよ
うに射出面（９ｂ）に達する。従って、第１図に示した
Ｘ−Ｚ平面図で四角柱部材（９）に入射する光束の角度
か０→＋θ。→０→−θ０→０と１周期走査されると、
射出面（９ｂ）には、あたかも順に、Ａ ｏ 、 Ａ
Ｉ＋Ａ２．ＡＩ、ＡＯ，ＡＩ’、Ａ２’、Ａ１．ＡＱ
の各点から順次光束か供給されることとなり、四角柱部
材（９）の側面での内面反射により実質的には極めて大
きな光源より光束か供給される状態となる。この状態は
第１図に示したｘ−Ｚ平面と直交するＹ−Ｚ平面内ても
同様に形成されるため、四角柱部材（９）の射出面（９
ｂ）近傍の物体面（１０）は四角柱部材（９ａ）の入射
面（９ａ）を含むＸ−Ｙ平面上の極めて大きな領域から
照明されることとなる。
ここで、第１図の光路図から明らかな如く、Ａ。Ａｔ
（Ａ＋’）Ａ２ （ＡＩ−の各点上に形成される各
光源の像から物体面（０）までの光路長はそれぞれ異な
るため、多数の光源像の全体としては空間的にコヒーレ
ンシィの低減した光源か形成されることになる。そして
、所定の時間内の走査についてみれば、その時間内に光
源像の位置が変わることにより、時間的にもコヒーレン
シィを低減させることができ、実質的なインコヒーレン
ト照明を行うことが可能となる。このようなインコヒー
レント照明において、物体面（１０）へ達する照明光の
開口数Ｎ、 Ａ、は走査光束の最大傾斜角によって決定
される。
（Ａ＋’）Ａ２ （ＡＩ−の各点上に形成される各
光源の像から物体面（０）までの光路長はそれぞれ異な
るため、多数の光源像の全体としては空間的にコヒーレ
ンシィの低減した光源か形成されることになる。そして
、所定の時間内の走査についてみれば、その時間内に光
源像の位置が変わることにより、時間的にもコヒーレン
シィを低減させることができ、実質的なインコヒーレン
ト照明を行うことが可能となる。このようなインコヒー
レント照明において、物体面（１０）へ達する照明光の
開口数Ｎ、 Ａ、は走査光束の最大傾斜角によって決定
される。
尚、上記の構成において、実質的な拡大されたインコヒ
ーレント光源面の位置が、四角柱部材の入射面（９ａ）
に合致しているが、これは走査される光束の回転中心入
〇が四角柱部材（９）の入射面（９ａ）上に位置するか
らであり、上記の配置に限られるものではない。また、
Ｘ−２平面内とＹ−Ｚ平面内とで各走査光束の回転中心
の位置か一致する必要がないことはいうまでもない。ま
た四角柱部材の光軸方向の長さか長いほど、内面反射の
回数が多（なり、それだけ光束の実質的供給源の数が増
し、より均一で面光源に近い光源を形成し得るか、反射
率や透過率の低下か避けられないため適当な長さに選定
することか望ましい。
ーレント光源面の位置が、四角柱部材の入射面（９ａ）
に合致しているが、これは走査される光束の回転中心入
〇が四角柱部材（９）の入射面（９ａ）上に位置するか
らであり、上記の配置に限られるものではない。また、
Ｘ−２平面内とＹ−Ｚ平面内とで各走査光束の回転中心
の位置か一致する必要がないことはいうまでもない。ま
た四角柱部材の光軸方向の長さか長いほど、内面反射の
回数が多（なり、それだけ光束の実質的供給源の数が増
し、より均一で面光源に近い光源を形成し得るか、反射
率や透過率の低下か避けられないため適当な長さに選定
することか望ましい。
第３図は本発明の実施例に用いられる走査光学装置の例
を示す概略斜視図である。レーザ光源（１）からの光束
はビームエキスパンダー（２１）により光束径を拡大さ
れ、Ｙ軸方向に回転軸を存する第１回転ミラー（２２）
に入射し、ここでの反射後アフォーカルレンズ系（２３
）を通って、Ｘ軸方向に回転軸を有する第２回転ミラー
（２４）に入射する。第２回転ミラー（２４）で反射さ
れた光束は、２つの正レンズ群２６ａ、 ２６ｂからな
る所謂ケプラー型のアフォーカルレンズ系（２６）を通
って、走査面（３）上に達する。
を示す概略斜視図である。レーザ光源（１）からの光束
はビームエキスパンダー（２１）により光束径を拡大さ
れ、Ｙ軸方向に回転軸を存する第１回転ミラー（２２）
に入射し、ここでの反射後アフォーカルレンズ系（２３
）を通って、Ｘ軸方向に回転軸を有する第２回転ミラー
（２４）に入射する。第２回転ミラー（２４）で反射さ
れた光束は、２つの正レンズ群２６ａ、 ２６ｂからな
る所謂ケプラー型のアフォーカルレンズ系（２６）を通
って、走査面（３）上に達する。
ここで第１及び第２回転ミラー（２２，２４）かそれぞ
れ回転することにより、アフォーカルレンズ系（２６）
に入射する光束は、所定の角度範囲で第１図に示す如く
走査する。第１及び第２回転ミラー（２２、２４）はそ
れぞれ多面鏡として構成することもできるし、第１、第
２回転ミラーの間に設けられるアフォーカルレンズ（２
３）に関して、両ミラーが兵役位置に構成されることも
有効であり、二次元老査のための構成は図示したものに
限られるものではない。
れ回転することにより、アフォーカルレンズ系（２６）
に入射する光束は、所定の角度範囲で第１図に示す如く
走査する。第１及び第２回転ミラー（２２、２４）はそ
れぞれ多面鏡として構成することもできるし、第１、第
２回転ミラーの間に設けられるアフォーカルレンズ（２
３）に関して、両ミラーが兵役位置に構成されることも
有効であり、二次元老査のための構成は図示したものに
限られるものではない。
第４図は第１図に示したインコヒーレント照明の原理的
構成を投影露光装置に応用した実施例の光学系配置図で
ある。第４図の構成例では走査光学装置（２０″）によ
り走査される平行光束の回転中心Ａ。点が、四角柱部材
（９）の入射面（９ａ）から離れた位置にあり、ＡＩ点
を含むＸ−Ｙ平面上に実質的に拡大されたインコヒーレ
ント光源が形成される。そして、四角柱部材の射出面（
９ｂ）の近傍に配置された被照明物体としてのレチクル
（Ｒ）かインコヒーレント照明され、投影対物レンズ（
７′）によりレチクル（Ｒ）上のパターンがウェハ（Ｗ
）上に投影される。レチクル（Ｒ）を照明する実質的な
光源面がＡＩ点にあるため、投影対物レンズ（７′）は
その入射瞳がこのＡ。点の近傍に形成されるものである
ことが望ましい。また、四角柱部材（９）とレチクル（
Ｒ）との間にコンデンサーレンズを挿入する場合には、
このコンデンサーレンズに関して、投影対物レンズ（７
°）の入射瞳とへ〇点とが共役になるよう構成すること
が望ましい。
構成を投影露光装置に応用した実施例の光学系配置図で
ある。第４図の構成例では走査光学装置（２０″）によ
り走査される平行光束の回転中心Ａ。点が、四角柱部材
（９）の入射面（９ａ）から離れた位置にあり、ＡＩ点
を含むＸ−Ｙ平面上に実質的に拡大されたインコヒーレ
ント光源が形成される。そして、四角柱部材の射出面（
９ｂ）の近傍に配置された被照明物体としてのレチクル
（Ｒ）かインコヒーレント照明され、投影対物レンズ（
７′）によりレチクル（Ｒ）上のパターンがウェハ（Ｗ
）上に投影される。レチクル（Ｒ）を照明する実質的な
光源面がＡＩ点にあるため、投影対物レンズ（７′）は
その入射瞳がこのＡ。点の近傍に形成されるものである
ことが望ましい。また、四角柱部材（９）とレチクル（
Ｒ）との間にコンデンサーレンズを挿入する場合には、
このコンデンサーレンズに関して、投影対物レンズ（７
°）の入射瞳とへ〇点とが共役になるよう構成すること
が望ましい。
尚、上記実施例では四角柱部材により実質的な拡大され
たインコヒーレント光源を形成したが、柱状部材であれ
ば四角柱に限られるものではない。
たインコヒーレント光源を形成したが、柱状部材であれ
ば四角柱に限られるものではない。
また、走査光学装置においてレーザー光源からの光束径
をビームエキスパンダーによって拡大することは必ずし
も必要ではなく、レーザー光源からの光束を角度走査す
るだけで直ちに柱状部材へ入射させることによっても十
分にインコヒーレント照明を行うことができる。
をビームエキスパンダーによって拡大することは必ずし
も必要ではなく、レーザー光源からの光束を角度走査す
るだけで直ちに柱状部材へ入射させることによっても十
分にインコヒーレント照明を行うことができる。
以上のごとく、本発明によれば、コヒーレンシィの高い
光源を用いた場合にも、光束変換手段と内面反射面を有
する反射部材とにより、拡大された大きなインコヒーレ
ント光源が形成されるため、簡単な構成にてコヒーレン
シィの低下した光源を形成することかでき、対物光学系
を介して効率良い照明を行うことか可能である。そして
、レーザ光を小さな領域で走査することとすれば、実質
的にインコヒーレントな光源を形成することができ、簡
単な構成によって高速での走査が可能なインコヒーレン
ト照明装置が達成される。
光源を用いた場合にも、光束変換手段と内面反射面を有
する反射部材とにより、拡大された大きなインコヒーレ
ント光源が形成されるため、簡単な構成にてコヒーレン
シィの低下した光源を形成することかでき、対物光学系
を介して効率良い照明を行うことか可能である。そして
、レーザ光を小さな領域で走査することとすれば、実質
的にインコヒーレントな光源を形成することができ、簡
単な構成によって高速での走査が可能なインコヒーレン
ト照明装置が達成される。
第１図は本発明による原理的構成を示す光路図、第２図
は柱状部材の斜視図、第３図は実施例に用いられる走査
光学装置の斜視図、第４図は本発明による実施例の光学
構成図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １・・・レーザー光源 ２・・・光束変換手段 ７・・・対物光学系
は柱状部材の斜視図、第３図は実施例に用いられる走査
光学装置の斜視図、第４図は本発明による実施例の光学
構成図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １・・・レーザー光源 ２・・・光束変換手段 ７・・・対物光学系
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）光源と、内面反射可能な側面を有する反射部材と、
該反射部材と前記光源との間に配置されて前記反射部材
に入射する光源からの入射光束を所定の点を中心として
所望の角度で交差する光束に変換する光束変換手段とを
有し、前記反射部材の内面反射によって複数の光源像を
形成し、前記複数の光源の像を対物光学系の入射瞳上に
形成することによって被照明物体を照明することを特徴
とする照明装置。 ２）前記光源はレーザ光源であり、前記反射部材と前記
光束変換手段とにより形成される複数の光源像によって
コヒーレンシィを低減した光源を形成することを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の照明装置。 ３）前記光束変換手段は、射出光束の交差角を時間的に
変化させる走査手段を有することを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載の照明装置。 ４）前記対物光学系は、所定のパターンを有するレチク
ルをウェハ上に投影するための投影対物レンズを有し、
前記複数の光源像を該投影対物レンズの入射瞳上に形成
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の照明
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1087787A JPH01295215A (ja) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | 照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1087787A JPH01295215A (ja) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | 照明装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58100689A Division JPS59226317A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | 照明装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01295215A true JPH01295215A (ja) | 1989-11-28 |
| JPH0375846B2 JPH0375846B2 (ja) | 1991-12-03 |
Family
ID=13924697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1087787A Granted JPH01295215A (ja) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | 照明装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01295215A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6285855B1 (en) | 1997-03-24 | 2001-09-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination system and exposure apparatus having the same |
| US6377336B1 (en) | 1991-09-11 | 2002-04-23 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus |
| US6392742B1 (en) | 1999-06-01 | 2002-05-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination system and projection exposure apparatus |
| US6636293B1 (en) | 1990-08-21 | 2003-10-21 | Nikon Corporation | Exposure method and apparatus having a decreased light intensity distribution |
| US6665050B2 (en) | 1990-11-15 | 2003-12-16 | Nikon Corporation | Projection exposure methods using difracted light with increased intensity portions spaced from the optical axis |
| US6710855B2 (en) | 1990-11-15 | 2004-03-23 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus and method |
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