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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laservorrichtung zum
Erzeugen eines Laserstrahls durch Einführen einer elektromagnetischen Welle
aus einem Wellenleiter in eine Laserröhre durch eine Vielzahl feiner
Schlitze, die in der Wellenleiterwand gebildet sind, beispielsweise
zu einer Laservorrichtung unter Verwendung einer Mikrowelle als
elektromagnetische Welle zum Anregen eines Lasergases, ein Belichtungsgerät, das den
Laser verwendet, und ein Einrichtungsherstellverfahren, das dieses
Gerät verwendet.
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ZUM STAND
DER TECHNIK
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Kürzlich hat
ein sogenannter Excimerlaser die Aufmerksamkeit auf sich gezogen
als der einzige Hochleistungslaser, der im ultravioletten Bereich schwingt.
Von diesem Excimerlaser wird erwartet, daß er in der Elektronik, Chemie
und Energiewirtschaft, bei speziellen Verarbeitungen und chemischen
Reaktionen von Metallen, Harzen, Glas, Keramiken und Halbleitern
Anwendung findet.
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Das
Prinzip der Arbeitweise eines Excimerlaseroszillators ist nachstehend
beschrieben. Lasergase, wie Ar, Kr, Ne, F2,
He, Xe, Cl2 und dergleichen in einer Laserröhre enthalten,
werden anregt durch Elektronenbestrahlung oder durch Entladung.
Anregte F-Atome, die inerten mit Kr- und Ar-Atomen gebunden sind
im Grundzustand, um KrF und ArF als Moleküle zu erzeugen, bestehen nur
im anregten Zustand. Diese Moleküle
werden Excimere genannt. Da Excimere instabil sind, emittieren sie
unmittelbar ultraviolette Strahlung und fallen in den Grundzustand zurück. Dieses
Phänomen
wird spontane Emission genannt. Ein Excimerlaseroszillator verwendet
dieses Licht um es in mitphasigem Strahl eines optischen Resonators
zu verstärken,
der aus einem Paar Reflexionsspiegeln aufgebaut ist und als Laserstrahl ausgelesen
wird.
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Im
Falle der Excimerlaseremission werden Mikrowellen als Lasergasanregerquelle
verwendet. Mikrowellen sind elektromagnetische Wellen, die eine
Schwingungsfrequenz von einigen hundert MHz bis zu mehreren zehn
GHz haben. In diesem Falle, der beispielweise im Dokument US-A-4
802 183 beschrieben ist, wird eine Mikrowelle aus einem Wellenleiter
in eine Laserröhre
durch einen Schlitz eingeführt,
der im Wellenleiter gebildet ist, wodurch ein Lasergas in der Laserröhre anregt
und in ein Plasma überführt wird.
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Es
ist jedoch schwierig, die Strahlungseigenschaften der elektrischen
Welle aus einem Schlitz zu vereinheitlichen, der in einer Wellenleiterwand
in einer gesamten Zone über
dem Schlitz gebildet ist. Üblicherweise
ist die Verteilung eine sinusförmige
Verteilung in der Längsachse
des Schlitzes oder eine ähnliche
Verteilung. Das heißt,
wie in 13A gezeigt, ist die elektrische
Feldstärkenverteilung
in der Mitte entlang der Längsachse
eines jeden Schlitzes am größten, und
die Feldstärkenverteilung
an den Enden der Längsachse
eines jeden Schlitzes am geringsten.
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Ein
anregtes Plasma hat darüber
hinaus eine Eigenschaft des sich Konzentrieren auf die Mitte in der
Längsachse
eines jeden Schlitzes in Hinsicht auf die Mikrowellenfeldstärkenverteilung.
Dies befördert die
ungleichförmige
Verteilung der Feldstärke
in einem Schlitz mit Längsachse.
Dies ist weitestgehend der Grund zum Verhindern einer einheitlichen
Verteilung vom anregten Plasma in Längsrichtung eines jeden Schlitzes.
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Dieses
Phänomen
wird verursacht durch die Eigenschaft, daß ein Plasma leicht im Mittenabschnitt
in Längsrichtung
eines jeden Schlitzes anregt wird, weil die Stärke der elektrischen Welle
als Anregungsquelle ein Maximum in der Mittenposition hat, und durch
die Eigenschaft, daß das
anregte Plasma leicht konzentriert wird, um die geringste Oberfläche in der
Form einer Sphäre
zu haben. Dieses anregte Plasma in der Mittenstelle bildet einen
Bereich mit einer geringen Raumimpedanz in der Mitte des Schlitzes.
Dieser Abschnitt verbraucht vorzugsweise Energie. Die Plasmafunktion
als Schild zum Verringern der Schlitzlänge, und ein Schlitz, der so
ausgelegt ist, daß er
eine Länge
entsprechend dem Mikrowellenemissionsabschnitt hat, arbeitet üblicherweise
auch als Schlitz mit einer Länge,
die die Hälfte
der entworfenen Länge
ist. Als Konsequenz wird keine Mikrowelle aus dem Schlitz nach außen emittiert.
Durch diese beiden Faktoren wird ein Plasma leicht nur in der Mitte
eines Schlitzes gebildet, und es ist sehr schwierig, ein einheitliches
Plasma über
dem Schlitz zu anregen, wie in 13B gezeigt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung entstand zur Lösung der obigen Probleme und
hat zur Aufgabe, die Anregungszustandsverteilung eines Lasergases
in Längsrichtung
eines jeden Schlitzes in einer Schlitzgliederungsstruktur zu steuern,
um so das Lasergas über
die Länge
eines jeden Schlitzes mit minimaler Verlustenergie zu anregen.
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Nach
der vorliegenden Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben
ist, ist eine Laservorrichtung vorgesehen, die einen Laserstrahl
durch Einführen
einer elektrischen Welle in eine Laserröhre erzeugt, die mit einem
Lasergas gefüllt
ist, durch einen Schlitz, der in der Wellenleiterwand gebildet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß ein
Energielieferabschnitt für
Energie für
das Lasergas zum Steuern einer Verteilung des Anregungszustands
vom Lasergas unabhängig
vom Einführen
der elektromagnetischen Welle in die Laserröhre durch einen Schlitz vorgesehen
ist, wobei der Energielieferabschnitt Energie für das Lasergas liefert, um
so das Lasergas entlang des Schlitzes im wesentlichen gleichförmig zu
anregen.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung enthält der Energielieferabschnitt
vorzugsweise nahe des Schlitzes eine Elektrode zum Liefern von Energie
für das
Lasergas.
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Bei
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ionisiert der
Energielieferabschnitt vorzugsweise das Lasergas durch Liefern von
Energie an das Lasergas unter Verwendung der Elektrode.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen,
daß der
Energielieferabschnitt vorläufig
das Lasergas ionisiert, bevor eine elektromagnetische Welle durch
den Wellenleiter geliefert wird.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung liefert die
Elektrode vorzugsweise Energie für
das Lasergas, um eine Ionisationsdichte nahe einem Endabschnitt
des Schlitzes höher
zu machen als eine Ionisationsdichte nahe eines Mittenabschnittes
vom Schlitz.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung enthält der Energielieferabschnitt
vorzugsweise nahe des Schlitzes wenigstens ein Paar Elektroden zum
Liefern von Energie für
das Gas, und wenigstens ein Paar Elektroden sind vorgesehen, um die
Ionisationsdichte nahe einem Endabschnitt des Schlitzes höher als
die Ionisationsdichte nahe des Mittenabschnitts vom Schlitz zu machen.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen,
daß der
Energielieferabschnitt wenigstens ein Paar Elektroden enthält, um Energie
für das
Lasergas zu liefern, und wenigstens ein Paar Elektroden ist geformt,
um die Ionisationsdichte nahe einem Endabschnitt des Schlitzes höher zu machen
als die Ionisationsdichte nahe einem Mittelabschnitt vom Schlitz.
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Die
Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise
den Energielieferabschnitt nahe dem Schlitz, eine Vielzahl von Elektrodenpaaren
zum Liefern von Energie an das Lasergas mit einer Stromdichte, die
höher ist
als die Stromdichte eines Stromes, der zwischen dem Elektrodenpaar nahe
dem Mittenabschnitt des Schlitzes fließt und zwischen das Elektrodenpaar
nahe an einem Endabschnitt des Schlitzes zu liefern ist.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen,
daß der
Energielieferabschnitt nahe des Schlitzes eine Vielzahl von Elektrodenpaaren
enthält,
um Energie an das Lasergas zu liefern und die Vielzahl nahe einem
Endabschnitt des Schlitzes konzentriert sind.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen,
daß ein
Energielieferabschnitt längs
des Schlitzes ein Paar Elektroden enthält, um Energie an das Lasergas
zu liefern, und jedes Elektrodenpaar ist weiter nahe an einem Abschnitt
des Schlitzes als nahe eines Mittenabschnitts vom Schlitz.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen,
daß der
Energielieferabschnitt nahe des Schlitzes eine Vielzahl von Elektrodenpaaren
enthält,
um Energie an das Lasergas zu liefern, und das Elektrodenpaar nahe
einem Endabschnitt des Schlitzes befindet sich näher am Schlitz als das Elektrodenpaar
nahe eines Mittenabschnitts vom Schlitz.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung liefert der
Energielieferabschnitt vorzugsweise Energie an das Lasergas, um
die Ionisationsdichte nahe eines Endabschnitts vom Schlitz höher zu machen
als die Ionisationsdichte nahe eines Mittenabschnitts vom Schlitz.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung enthält der Energielieferabschnitt
vorzugsweise eine Lichtquelle zum Bestrahlen eines Abschnitts nahe
des Schlitzes mit Licht.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen,
daß der
Wellenleiter sich zwischen der Lichtquelle und der Laserröhre befindet,
und eine Oberfläche
des Wellenleiters hat ein Fenster, das Licht aus der Lichtquelle
sendet.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung befindet sich
die Oberfläche
vom Wellenleiter, in der das Fenster vorzugsweise einer Oberfläche des
Wellenleiters gebildet ist, gegenüber dem Schlitz.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung hat das Fenster
vorzugsweise eine Größe, die
den Durchgang für
elektrische Wellen sperrt.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung enthält der Energielieferabschnitt
vorzugsweise weiterhin einen Reflexionsspiegel, der Licht aus der
Lichtquelle hin zum Abschnitt nahe des Schlitzes reflektiert.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung erzeugt die
Lichtquelle vorzugsweise ultraviolettes Licht.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung sind eine Vielzahl
von Schlitzen vorzugsweise im Wellenleiter gebildet.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung sind die Vielzahl
von Schlitzen vorzugsweise in der Längsrichtung des Wellenleiters
angeordnet.
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In
der Laservorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist der Energielieferabschnitt
vorzugsweise für
jeden Schlitz vorgesehen.
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Nach
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist
weiterhin ein Belichtungsgerät,
das die Laservorrichtung enthält,
und ein Einrichtungsherstellverfahren, wie es in den Patentansprüchen angegeben
ist.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnung deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine Querschnittsansicht, die Hauptteile einer ExcimerLaservorrichtung
nach dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2A und 2B sind
schematische Ansichten, die die detaillierte Anordnung eines Wellenleiters
von der ExcimerLaservorrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigen;
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3A bis 3C sind
Aufsichten, die praktische Beispiele von Elektroden zeigen, die
nahe eines Schlitzes im Wellenleiter nachgebildet sind, nach einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4A bis 4C sind
Aufsichten, die praktische Beispiele von Elektroden zeigen, die
nahe eines Schlitzes im Wellenleiter gebildet sind, nach dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5A bis 5C sind
schematische Ansichten, die zeigen, wie die Anregung von Plasma gleichförmig gestaltet
wird durch Vorionisationskompensation, im ersten Ausführungsbeispiel
nach der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
eine schematische Ansicht, die zeigt, wie die Vorionisationskompensation
unter Verwendung von Reflektionsspiegeln erfolgt, im ersten Ausführungsbeispiel
nach der vorliegenden Erfindung;
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7A und 7B sind
Querschnittsansichten, die jeweils einen Ultraviolettbestrahlungsmechanismus
im zweiten Ausführungsbeispiel
nach der vorliegenden Erfindung zeigen;
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8A bis 8C sind
schematische Ansichten, die die Abschnitte ultravioletter Bestrahlung der
Positionen von Sendefenstern für
ultraviolette Bestrahlung zeigen;
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9A bis 9C sind
schematische Ansichten, die zeigen, wie die Anregung von Plasma gleichförmig gemacht
wird durch ultraviolette Bestrahlung, im zweiten Ausführungsbeispiel
nach der vorliegenden Erfindung;
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10 ist
eine schematische Ansicht, die einen Stepper zeigt, nach dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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11 ist
ein Ablaufdiagramm, die die Herstellschritte einer Halbleitereinrichtung
unter Verwendung des Steppers zeigen, nach dem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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12 ist
ein Ablaufdiagramm, das die Einzelheiten eines Waferprozesses in 11 zeigt;
und
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13A und 13B sind
schematische Ansichten, die eine elektrische Feldstärkeverteilung und
Plasmadichte nahe einem Schlitz in einer herkömmlichen ExcimerLaservorrichtung
zeigen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachstehend
anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben sind bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Nachstehend
beschreiben ist das erste Ausführungsbeispiel.
In diesem Ausführungsbeispiel
ist ein Excimerlaseroszillator erläutert, der einen sogenannten
Excimerlaserstrahl emittiert. 1 ist eine schematische
Ansicht, die die Hauptteile des Excimerlaseroszillators dieses Ausführungsbeispiels zeigt.
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Wie
in 1 gezeigt, enthält dieser Excimerlaseroszillator
eine Laserröhre 2,
einen Wellenleiter 1 und ein Kühlgefäß 7. Die Laserröhre 2 emittiert
einen Laserstrahl durch Licht, das in Resonanz tritt, das durch
die Anregung eines Excimerlasergases erzeugt wird. Der Wellenleiter 1 anregt
das Excimerlasergas in der Laserröhre 2, um Plasma zu
erzeugen. Das Kühlgefäß 7 besitzt Kühlwassereingangs/-ausgangssteilen 9 zum
Kühlen
des Wellenleiters 1.
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Das
Excimerlasergas als Material zum Erzeugen eines Excimerlaserstrahls
ist wenigstens ein inertes Gas, das aus Kr, Ar, Ne und He ausgewählt ist,
oder aus einer Gasmischung wenigstens eines inerten Gases, das zuvor
beschrieben wurde, und F2-Gas. Diese Gase
können
in geeigneter Weise ausgewählt
werden und gemäß der Gegenstandswellenlänge verwendet
werden. Beispielsweise wird KrF verwendet, wenn ein Laserstrahl
mit einer Wellenlänge
von 248 nm zu erzeugen ist; ArF wird verwendet, wenn ein Laserstrahl
mit einer Wellenlänge von
193 nm zu erzeugen ist; F2 wird verwendet,
wenn ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 157 nm zu erzeugen
ist; Kr2 wird verwendet, wenn ein Laserstrahl
mit einer Wellenlänge
von 147 nm zu erzeugen ist; ArKr wird verwendet, wenn ein Laserstrahl
mit einer Wellenlänge
von 134 nm zu erzeugen; und Ar2 wird verwendet,
wenn ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 126 nm zu erzeugen
ist.
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Die
Laserröhre
hat Lasergaseinlaß/-auslaßstellen 8,
durch die das Excimerlasergas in die Röhre eingeführt wird, und hat Reflexionsstrukturen 5 und 6 an
den beiden Endabschnitten. Diese Reflexionsstrukturen 5 und 6 entzerren
die Phasen vom Licht durch Plasmaentladung und erzeugen einen Laserstrahl.
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Der
Wellenleiter 1 ist ein Mittel zum Liefern einer Mikrowelle
an das Lasergas in einer Gaslieferdurchgangsstruktur 11.
Eine Vielzahl langer und enger Schlitze 10 sind in der
oberen Oberfläche
des Wellenleiters 1 gebildet. Wird eine Mikrowelle mit
einer Frequenz von mehreren 100 MHz bis zu mehreren GHz vom unteren
Abschnitt des Wellenleiters 1 eingeführt, wie in 1 gezeigt,
breitet sich die Mikrowelle im Wellenleiter 1 aus und wird
von den Schlitzen 10 zum Äußeren des Wellenleiters 1 durch die
Schlitze 10 emittiert. Die emittierte Wellenlänge wird
in die Laserröhre 1 eingeführt, und
zwar durch ein Fenster 15, das in der Laserröhre 2 gebildet
ist. Die solchermaßen
eingeführte
Mikrowelle anregt das Excimerlasergas in der Laserröhre 2,
wodurch durch Resonanzbildung ein Excimerlaserstrahl erzeugt wird.
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2A und 2B zeigen
die praktische Struktur des Wellenleiters 1. 2A ist
eine perspektivische Ansicht des Wellenleiters 1. 2B ist
eine Aufsicht vom Wellenleiter 1.
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Wie
in 2B gezeigt, sind die Schlitze 10 in einer
Linie angeordnet, so daß deren
Längsrichtung konsistent
ist hinsichtlich der Längsrichtung
des Wellenleiters 1. Elektroden 13 sind zur Umgebung
dieses Schlitzes 10 gebildet. In diesem Falle kann entweder eine
Gleichspannung oder eine Wechselspannung (einschließlich Hochfrequenzspannung)
den Elektroden 13 zugeführt
werden.
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3A bis 3C zeigen
Beispiele der Anordnung von Elektroden 13, die um einen
beliebigen Schlitz 10 gebildet sind. Die Elektroden 13 werden verwendet
zum Ionisieren eines Lasergases, bevor Mikrowellen beaufschlagen. 2B, 3A zeigen ein
Beispiel der Anordnung von 6 Elektroden um den Schlitz 10.
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3B zeigt
die Stromdichten, die die sechs Elektroden 13 beaufschlagen.
Jc sei die Stromdichte bei den Elektroden 13,
die sich nahe am Schlitz 10 in Längsrichtung befinden, und Je sei die Stromdichte an der Elektrode 13,
die sich am Endabschnitt des Schlitzes in Längsrichtung befindet. Die Stromdichten
sind justiert, um der Beziehung Jc < Je zu
genügen.
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Wenn
die Stromdichte an jedem Endabschnitt des Schlitzes 10 höher eingestellt
ist als im Mittenabschnitt des Schlitzes 10, haben die
Dichten von Elektronen, die auf diese Weise durch Vorionisation
erzeugt sind, eine vorbestimmte Verteilung. Dies ermöglicht einen
Plasma, leicht an allen Abschnitten des Schlitzes anregt zu werden.
Das heißt, die
Elektronendichteverteilung, die die Elektrode 13 erzeugt,
kann die Bildung eines elektrisch leitenden Zustands kompensieren
in der Breitenrichtung des Schlitzes 10 nach Anregen vom
Plasma. Im in 3B gezeigten Falle wird die
Stromdichte an jedem Ende des Schlitzes 10 höher eingestellt
als im Mittenabschnitt des Schlitzes 10. Die Bildung einer Elektronendichteverteilung
ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
Eine geeignete Elektronendichte kann unter Verwendung der Elektrode 13 gemäß dem Betriebszustand
gebildet werden.
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Wie
zuvor beschrieben, wird ein Plasma nahe der Mitte des Schlitzes 10 in
Längsrichtung leicht
anregt. Durch Befördern
der Anregung eines Plasmas an jedem Abschnitt des Schlitzes 10 kann folglich
ein einheitliches Plasma über
die gesamte Zone über
den Schlitz 10 gebildet werden.
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5A bis 5C sind
Graphen, die schematisch die Wirkungen der Vereinheitlichungsplasmaerzeugung
durch Vorionisation unter Verwendung der Elektrode 13 zeigen. 5A zeigt
als Vergleich den Zustand der Plasmaanregung in Längsrichtung vom
Schlitz 10, ohne irgendeine Elektrode 13. 5B ist
ein Graph, der schematisch eine Elektronendichteverteilung (Vorionisationskompensation)
in Längsrichtung
des Schlitzes 10 zeigt, der aus einer Stromdichte beginnt,
die einer jeden Elektrode 13 vorgegeben ist.
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5C zeigt
die Dichte eines Plasmas, das erzeugt wird durch Mikrowellen, die
der Schlitz 10 in einem Falle emittiert, bei dem die Vorionisationskompensation
in 5B von der Elektrode 13 zur Ausführung kommt.
Durch Anlegen des elektrischen Feldes, kann auf diese Weise, wie
in 5B gezeigt, ein Plasma an jedem Endabschnitt des
Schlitzes 10 in Längsrichtung
befördert
werden, und von daher kann der Zustand der Plasmaanregung über den
gesamten Bereich des Schlitzes 10 gleichförmig gestaltet werden,
wie in 5C gezeigt.
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3C und 4A bis 4C zeigen
weitere Anordnungen der Elektrode 13. 3C zeigt
einen Fall, bei dem die Anzahl von Elektroden 13 an jeden
Abschnitt des Schlitzes 10 erhöht ist, um die Anregung von
Lasergas an jedem Endabschnitt des Schlitzes 10 weiter
zu erleichtern. Die Anordnung gestattet eine effizientere Plasmaanregung
an jedem Endabschnitt des Schlitzes 10.
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4A zeigt
einen Fall, bei dem die Elektroden 13 nur an Endabschnitten
des Schlitzes 10 gebildet sind, während sich keine Elektroden 13 am
Mittenabschnitt des Schlitzes 10 befindet, bei dem das Lasergas
leicht zu anregen ist. Die Bildung von Elektroden 13 nur
an Endabschnitten des Schlitzes 10, bei dem Lasergas nicht
leicht anregt wird, stellt eine Plasmadichte sicher, die derjenigen
am Mittenabschnitt des Schlitzes 10 gleicht, wodurch die
Plasmadichte im gesamten Bereich über dem Schlitz 10 gleichförmig gestaltet
wird.
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4B zeigt
einen Fall, bei dem die Elektroden 13 integral in Längsrichtung
des Schlitzes 10 gebildet sind. In diesem Falle kann die
Elektronendichteverteilung an jedem Endabschnitt des Schlitzes 10 erhöht werden,
indem die Fläche
des Mittenabschnitts einer jeden Elektrode 13 in Längsrichtung des
Schlitzes 10 verringert wird.
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4C zeigt
einen Fall, bei dem die Elektroden 13 sich nahe dem Schlitz 10 an
jedem Abschnitt des Schlitzes 10 befinden, bei dem das
Lasergas nicht leicht anregbar ist. Durch Erhöhen der Elektronendichte an
jedem Abschnitt des Schlitzes 10 kann das Anregen von Lasergas
an jedem Endabschnitt des Schlitzes 10 befördert werden.
Dies ermöglicht es,
die Lasergasanregung (Plasmadichte) auf dem Schlitz 10 zu
vereinheitlichen.
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6 zeigt
eine Anordnung, bei der die Elektroden 13 vom Schlitz 10 beabstandet
sind. Wenn die Elektroden 13 vom Schlitz 10 in dieser Weise
beabstandet sind, kann eine effiziente Vorionisierung realisiert
werden durch Erhöhen
der Stromdichte auf der Seite des Schlitzes 10 unter Verwendung
von Reflexionsspiegeln 14. Da in diesem Falle das Lasergas über den
Wellenleiter 1 fließt,
werden Reflexionsspiegel 14 vorzugsweise über dem
Flußweg
des Lasergases angeordnet.
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Wie
zuvor beschrieben, sind gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung die Elektroden 13 nahe eines
jeden Schlitzes 10 angeordnet, um die Elektronendichte
an jedem Endabschnitt des Schlitzes 10 in Längsrichtung
zu erhöhen,
verglichen mit der Elektronendichte am Mittenabschnitt des Schlitzes 10 in
Längsrichtung,
wodurch das Anregen von Lasergas an jedem Endabschnitt des Schlitzes 10 in
Längsrichtung
insbesondere befördert
wird. Dies ermöglicht
es, den Lasergasanregungszustand (Plasmadichte) im gesamten Bereich
des Schlitzes 10 gleichförmig zu gestalten.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist nachstehend erläutert. 7A und 7B sind
schematische Querschnittsansichten, die jeweils einen Wellenleiter
einer ExcimerLaservorrichtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigen. Der Wellenleiter im zweiten Ausführungsbeispiel
ist eingerichtet, den Wellenleiter des ersten Ausführungsbeispiels
zu ersetzen, und die Gesamtanordnung der ExcimerLaservorrichtung
ist dieselbe wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Dieselben Bezugszeichen
wie im ersten Ausführungsbeispiel
bedeuten aus diesem Grund im wesentlichen dieselben Teile im zweiten
Ausführungsbeispiel,
und eine detaillierte Beschreibung dieser ist hier fortgelassen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
des Ausführens
einer W-Bestrahlungskompensation
unter Verwendung einer Ultraviolettlichtquelle im zweiten Ausführungsbeispiel
ist nachstehend beschrieben.
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7A ist
eine Querschnittsansicht entlang einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung
des Wellenleiters 21. Wie in 7A gezeigt,
hat der Wellenleiter 21 von der ExcimerLaservorrichtung
nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
eine im wesentlichen L-förmige Gestalt.
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Schlitze 10 sind
an der unteren Oberfläche des
Wellenleiters 21 gebildet. Eine Mikrowelle wird in den
Wellenleiter 21 in der Richtung eingeleitet, die durch
einen Pfeil A in 7A gezeigt ist, und in eine Laserröhre 2 durch
einen Schlitz 10 emittiert, wodurch Plasma über dem
Schlitz 10 angeregt wird.
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Im
Wellenleiter 21 wird ein W-Sendefenster 21A an
einer Stelle gegenüber
dem Schlitz 10 gebildet. Eine W-Lichtquelle 22 und
ein Reflexionsspiegel 23 sind außerhalb des W-Sendefensters 21a angeordnet.
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Die
im wesentlichen L-förmige
Abschnittsgestalt des Wellenleiters 21 in diesem Ausführungsbeispiel
ermöglicht
es, direkt eine UV-Bestrahlung aus der Stelle durchzuführen, die
sich gegenüber
dem Schlitz 10 befindet. Darüber hinaus kann die Bildung des
W-Sendefensters 21a mit vorbestimmter Größe Mikrowellen
daran hindern, durch das W-Sendefenster 21a zu lecken.
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7B ist
eine Querschnittsansicht in senkrechter Richtung zur Längsrichtung
eines gekrümmten
Wellenleiters 21'.
Bei Verwendung des gekrümmten
Wellenleiters 21' wird
ein W-Sendefenster 21'a auf einer
geneigten Oberfläche 21'b gebildet,
um die direkte W-Bestrahlung aus einer Stelle zu ermöglichen,
die dem Schlitz 10 gegenüber liegt, wie im Falle des
Wellenleiters 21 in 7A.
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8A ist
eine Querschnittsansicht entlang der Längsrichtung des Wellenleiters 21.
Die W-Sendefenster 21a sind entlang der Längsrichtung
des Wellenleiters 21 gebildet. Die W-Lichtquellen 22 und die Reflexionsspiegel 23 sind
entsgrechend den Positionen der W-Sendefenster 21a angeordnet.
Die W-Lichtquellen 22 und
die Reflexionsspiegel 23 befinden sich so, daß sie W-Bestrahlung
an den Endabschnitten der Schlitze 10 in Längsrichtung
konzentrieren.
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Durch
konzentrierte W-Bestrahlung auf den Endabschnitten eines jeden Schlitzes 10 auf
diese Weise kann das Anregen von Lasergas an den Endabschnitten
des Schlitzes 10 befördert
werden. Dies ermöglicht
es, ein Plasma auf jedem Schlitz 10 gleichförmig zu
erzeugen.
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Als
Reflexionsspiegel 23 kann ein Reflexionsspiegel mit sphärischer
Oberfläche
oder einer beliebigen asphärischen
Oberfläche
(das heißt,
mit elliptischer oder hyperbolischer Gestalt) verwendet werden.
Darüber
hinaus kann eine Vielzahl von Linsen anstelle der Reflexionsspiegel 23 gemeinsam
mit einer einzigen Lichtquelle vorgesehen sein.
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3B und 3C zeigen
die Anordnung von W-Sendefenstern 21a als Mikrowellenmodus, geeignet
für einen
Fall, bei dem E- und H-Ebenen genutzt werden. Im allgemeinen ist
eine Wand eines rechteckigen Wellenleiters parallel zu einem elektrischen
Feld vorgesehen und wird als E-Ebene bezeichnet, eine Wand des Wellenleiters,
die parallel zum Magnetfeld verläuft,
wird als H-Ebene bezeichnet. Gemäß einem
Wellenleiter, der beispielsweise ausgelegt ist zum Ausbreiten lediglich
des allgemeinen TE10-Modus, ist eine E-Ebene ein Längsende und
steht dem Wellenleiter gegenüber,
und eine H-Ebene ist ein kurzes Ende, das dem Wellenleiter gegenübersteht.
Wenn, wie in 8B gezeigt, die E-Ebene verwendet
wird, werden vorzugsweise UV-Sendefenster 21a in Längsrichtung
des Schlitzes 10 gebildet. Diese Anordnung ermöglicht es,
die W-Strahlung auf die Endabschnitte eines jeden Schlitzes 10 zu
konzentrieren.
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Wenn,
wie in 8C gezeigt, die H-Ebene benutzt
wird und die Schlitze 10 in zwei Zeilen angeordnet sind,
werden die UV-Sendefenster 21a vorzugsweise
in Längsrichtung
der Schlitze 10 angeordnet, um sich zwischen den zwei Zeilen
von Schlitzen 10 zu befinden. Wenn die H-Ebene verwendet
wird, und die Schlitze 10 sind in zwei Zeilen angeordnet, um
zwei Emissionsleitungen zu bilden, werden Sendefenster vorzugsweise
für die
jeweiligen beiden Zeilen von Schlitzen 10 wie im Falle
angeordnet, bei dem die E-Ebene benutzt wird.
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9A bis 9C sind
Graphen, die jeweils zeigen, wie die Plasmaanregung gleichförmig durch W-Bestrahlung
erfolgt.
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9A zeigt
einen Lasergasanregungszustand (Plasmadichte) ohne irgendeine UV-Bestrahlung
zum Vergleich. 9B ist ein Graph, der schematisch
die W-Bestrahlungsstärke
der UV-Lichtquelle 22 nahe dem Schlitz 10 zeigt.
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9C zeigt
das Lasergas (Plasmadichte), das anregt ist durch Mikrowelle aus
dem Schlitz 10, wenn die in 9B gezeigte
W-Bestrahlung ausgeführt
wird. Durch Ausführen
der W-Bestrahlung,
wie in 9B gezeigt, kann die Anregung
des Lasergases an jedem Endabschnitt des Schlitzes 10 in Längsrichtung
besonders befördert
werden. Wie in 9C gezeigt, kann ein Lasergasanregungszustand
(Plasmadichte) im gesamten Bereich des Schlitzes 10 gleichförmig gestaltet
werden.
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Da,
wie zuvor beschrieben, im zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung die UV-Lichtquellen vorgesehen sind, die UV-Bestrahlung
auf die Endabschnitte der Schlitze 10 in Längsrichtung
zu konzentrieren, kann das Anregen des Lasergases an den Endabschnitten
der Schlitze 10 durch W-Bestrahlung befördert werden, wobei die Anregung
des Lasergases an den Endabschnitten der Schlitze 10 erfolgt,
bei denen das Lasergas noch nicht angeregt ist. Dies ermöglicht es,
die Anregung des Lasergases im Mittenabschnitt und an den Endabschnitt
eines jeden Schlitzes 10 in Längsrichtung gleichförmig zu
gestalten, wodurch eine gleichförmige
Anregung des Lasergases im gesamten Bereich eines jeden Schlitzes 10 möglich wird.
Bei der vorliegenden Erfindung kann dieselbe Wirkung erzielt werden,
wie zuvor unter Verwendung von Röntgenstrahlen
oder Hochfrequenzbestrahlung erfolgen, der Vorionisierung anstatt
der W-Bestrahlung.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Nachstehend beschrieben ist das dritte Ausführungsbeispiel. Im dritten
Ausführungsbeispiel erläutert ist
eine Belichtungsvorrichtung (das heißt, ein Stepper) mit dem Excimerlaseroszillator,
der in einem beliebigen zweiten Ausführungsbeispiel als Laserquelle
beschrieben ist. 10 ist eine schematische Ansicht,
die die Hauptbestandteile dieses Steppers zeigt. Dieser Stepper
umfaßt
ein optisches Beleuchtungssystem 111, ein optisches Projektionssystem 112,
eine Waferansaugvorrichtung 113 und eine Waferbühne 114.
Das optische Beleuchtungssystem 111 bestrahlt ein Reticle 101,
auf dem ein gewünschtes
Muster durch Beleuchtungslicht gezeichnet ist. Das optische Projektionssystem 112 projiziert
das Beleuchtungslicht (das Muster des Reticles 101), das das
Reticle 101 durchdringt, auf die Oberfläche eines Wafers 102 in
verkleinertem Maßstab.
Das Waferansaugsystem 113 setzt und fixiert den Wafer 102.
Die Waferbühne 114 befestigt
die Waferansaugvorrichtung. Die Waferbühne 114 legt die Wafervakuumansaugvorrichtung
fest. Angemerkt sei, daß nicht nur
ein Reticle (Reticle 101) des Sendetyps, gezeigt in 10,
sondern auch ein Reticle des Reflexionstyps als Reticle verwendbar
ist.
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Das optische Beleuchtungssystem 111 enthält einen
Excimerlaseroszillator 121 vom ersten Ausführungsbeispiel,
einen Strahlformumsetzer 122, einen optischen Integrator 123,
ein Stoppglied 124, eine Kondensorlinse 125, eine
Blende 127, eine Bilderzeugungslinse 128 und einen
Reflexionsspiegel 129. Der Excimerlaseroszillator 121 ist
eine Lichtquelle zum Emittieren eines hell leuchtenden Excimerlaserstrahls
als Beleuchtungslicht. Der Strahlgestaltumsetzer 122 setzt
das Beleuchtungslicht aus der Lichtquelle 121 um in einen
Strahl mit einer gewünschten
Abschnittsgestalt. Der optische Integrator 123 ist gebildet
aus einer zweidimensionalen Anordnung einer Vielzahl zylindrischer
Linsen oder Mikrolinsen. Das Stoppglied 123 befindet sich
nahe dem Abschnitt der zweiten Quellen, die gebildet sind aus dem
optischen Integrator 123, und können umgeschaltet werden auf
einen beliebigen Öffnungswert durch
Umschalten eines nicht dargestellten Mechanismus. Die Kondensorlinse 125 sammelt
das Beleuchtungslicht, das das Stoppglied 124 durchläuft. Die
Blende 127 ist aufgebaut beispielsweise aus vier variablen
Lamellen und plaziert auf der einander zugeordneten Ebene des Reticles 101,
um einen beliebigen Beleuchtungsbereich auf der Oberfläche des Reticles 101 zu
bestimmen. Die Bilderzeugungslinse 128 projiziert das Beleuchtungslicht,
gebildet in einer vorbestimmten Gestalt, durch die Blende 127 auf
die Oberfläche
des Reticles 101. Der Reflexionsspiegel 127 reflektiert
das Beleuchtungslicht aus der Bilderzeugungslinse 128 hin
zum Reticle 101.
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70
Nachstehend beschrieben ist die Arbeitsweise des Projizierens vom
Muster auf dem Reticle 101 auf die Oberfläche des
Wafers 102 in verkleinertem Maßstab durch Anwenden eines
Steppers, der in der zuvor beschriebenen Weise aufgebaut ist.
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71
Zuerst wird aus der Lichtquelle 121 emittiertes Beleuchtungslicht
durch den Strahlgestaltumsetzer 122 in eine vorbestimmte
Gestalt konvergiert und auf den optischen Integrator 123 gerichtet.
Eine Vielzahl von Sekundärquellen
wird somit nahe der Ausgangsoberfläche des optischen Integrators 123 gebildet.
Beleuchtungslicht aus diesen Sekundärquellen wird von der Kondensorlinse 125 über das Stoppglied 124 gebündelt und
von der Blende 127 in eine vorbestimmte Gestalt gebracht.
Danach wird Beleuchtungsglied vom Reflexionsspiegel 229 über die
Bilderzeugungslinse 128 reflektiert und gelangt auf das
Reticle 101. Danach gelangt das Beleuchtungslicht durch
das Muster des Reticles 101 und vom optischen System 122 auf
die Oberfläche
des Wafers 102. Als Folge wird das Muster des Reticles 101 auf
den Wafer 102 im verkleinerten Maßstab projiziert, und der Wafer 102 wird
belichtet.
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Die Belichtungsvorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel verwendet den
Excimerlaseroszillator vom ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel als
Laserquelle. Diese Vorrichtung kann folglich einen energiereichen
und gleichförmigen Excimerlaserstrahl
verwenden, der für
eine relativ lange Zeitdauer ununterbrochen arbeitet. Dies ermöglicht eine schnelle
Belichtung des Wafer 102 mit genauer Belichtungsmenge.
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73
Als nächstes
beschrieben ist ein Halbleitereinrichtungsherstellverfahren, das
die Projektionsbelichtungsvorrichtung verwendet anhand 10.
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74 11 zeigt
den Ablauf der Herstellungsschritte der Halbleitereinrichtungen
(das heißt,
Halbleiterchips, wie IC und LSI, Flüssigkristallfelder oder CCD).
Zuerst wird in Schritt 1 (Schaltbild) die Schaltung der Halbleitereinrichtungen
festgelegt. In Schritt 2 (Maskenbildung) wird eine Maske mit dem
vorgesehenen Schaltungsmuster erzeugt. In Schritt 3 (Waferherstellung)
werden Wafer unter Verwendung von Materialien, wie Silizium, hergestellt.
Schritt 4 (Waferprozeß)
wird als Vorprozeß bezeichnet,
bei dem die aktuellen Schaltungen auf den Wafern durch fotolithographische
Technik unter Verwendung der Maske und der Wafer wie oben aufbereitet.
Schritt 5 (Zusammenbau) wird Nachverarbeitung genannt, bei der Halbleiterchips
aus den in Schritt 4 gebildeten Wafern erzeugt. Der Prozeß umfaßt die Verfahrensschritt,
wie den Zusammenbauschritt (Würfeln
und Bonden) und einen Verkapselungsschritt (Chipverkapselung). Schritt
6 (Testen) testet so, daß ein
Betriebstest und ein Haltbarkeitstest bezüglich der Halbleitereinrichtungen
durchgeführt
werden, die in Schritt 5 hergestellt wurden. Die Halbleitereinrichtungen
werden vervollständigt
durch diese Schritte und dann ausgeliefert (Schritt 7).
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75 12 zeigt
einen detaillierten Ablauf des zuvor beschriebenen Waferprozesses.
In Schritt 11 (Oxidation) werden die Oberflächen der Wafer oxidiert. In
Schritt 12 (CVD) werden elektrisch leitende Filme und Isolationsfilme
auf der Waferoberfläche unter
Verwendung einer Gasphasenreaktion gebildet. In Schritt 13 (PVD)
werden elektrisch leitende Fichten und Isolationsschichten auf den
Wafern durch Sprühen
oder Dampfauftragung erzeugt. In Schritt 14 (Innenimplantation) werden
Ionen in die Wafer implantiert. In Schritt 15 (Fotolackverarbeitung)
werden die Wafer mit einem lichtempfindlichen Wirkstoff beschichtet.
In Schritt 16 (Belichtung) wird die Projektionsbelichtungsvorrichtung,
die zuvor erläutert
wurde, zur Belichtung der Wafer für die Schaltungsmuster der
Maske verwendet. In Schritt 17 (Entwicklung) werden belichtete Wafer
ausgebildet. In Schritt 18 (Ätzen)
werden Abschnitte mit Ausnahme des entwickelten Fotolackbildes weggeätzt. In
Schritt 19 (Fotolackbeseitigung) wird der überflüssige Fotolack nach dem Ätzen beseitigt.
Mehrfachschaltungsmuster werden auf den Wafern durch Wiederholen dieser
Schritte gebildet.
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Dieses Herstellverfahren läßt sich
leicht und zuverlässig
mit einer hohen Ausbeute hervorragenden integrierten Halbleitereinrichtungen
durchführen,
die herkömmlicherweise
schwer herzustellen sind.
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Nach der vorliegenden Erfindung kann ein Plasma hergestellt werden,
das als Ganzes über
die Länge
eines jeden Schlitzes gleichförmig
ist. Dies ermöglicht
es, eine Laservorrichtung mit gleichförmiger Laseremission bei minimaler
Verlustenergie bereitzustellen, ein Hochleistungsbelichtungsgerät mit der Laservorrichtung
und ein Verfahren des Herstellens einer hochqualitativen Einrichtung
unter Verwendung der Belichtungsvorrichtung. Die vorliegende Erfindung
ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt, und
verschiedene Änderungen
und Abwandlungen sind innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung
möglich.
Um die Öffentlichkeit über den
Umfang der vorliegenden Erfindung zu informieren, werden folgende
Patentansprüche
aufgestellt.