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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Instandhalten eines
gespülten
Lichtwegs in einem Fotolithografiesystem mit einer kontaktlosen Spülglasversiegelung.
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Bei
der Herstellung von integrierten Schaltungen werden Fotolithografie
und Projektionsdrucktechniken verwendet. Bei einer Fotolithografie
wird ein Bild, das auf einem Retikel beinhaltet ist, durch ein optisches
System auf eine Fläche
eines Halbleiterwafers projiziert. Die Halbleiterwaferfläche wird
mit einem fotosensitiven Fotolack beschichtet, so dass ein Bild
darauf geätzt
wird.
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Im
Allgemeinen ist ein Fotolithografiesystem in einer Reinraumumgebung
mit Umgebungsatmosphäre
angeordnet. Jedoch sind einige Lichtwellenlängen, die bei der Fotolithografie
verwendet, empfindlich gegen Absorption durch atmosphärischen Sauerstoff.
Deshalb müssen,
wenn solche sauerstoffempfindlichen Lichtwellenlängen bei der Fotolithografie
verwendet werden, diese durch eine sauerstoffgespülte Atmosphäre übertragen
werden.
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In
einigen Situationen kann die Umgebungsatmosphäre des Reinraums nicht sauerstoffgespült werden,
da dieses Probleme hinsichtlich der Wartungsfreundlichkeit und des
Betriebs hervorruft. Abschnitte der Steuerbewegung des Fotolithografiesystems
eines illuminierenden Lasers über
eine Halbleiterwaferfläche
können
durch ein Laserinterferometer gesteuert werden. Das Laserinterferometer
ist empfindlich hinsichtlich des Lichtbrechungsindexes von Luft,
welcher beeinflusst werden kann durch eine zufällige Fluktuation eines Brechungsindexes,
hervorgerufen durch eine Fluktuation einer umgebenden Stickstoffkonzentration.
Somit muss in einigen Situationen die stickstoffgespülte Umgebung
soweit wie möglich
auf den Lichtweg des fotolithografischen Systems begrenzt werden.
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Das
Versiegeln des Lichtweges ist jedoch aufgrund dessen schwierig,
dass der Lichtweg mehrere Punkte aufweist, die gegen die Umgebung
versiegelt werden müssen.
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Darüber hinaus
kann eine Versiegelung zwischen Flächen in dem Lichtweg erforderlich
sein, die sich relativ zueinander bewegen. Zum Beispiel kann sich
die Projektionsoptik in Relation zu der Halbleiterwaferoberfläche bewegen,
wenn diese Lichtwellenlängen über unterschiedliche
Flächen
der Halbleiterwaferoberfläche
projiziert. Die Projektionsoptik kann sich auch in Relation zu dem
Retikel bewegen, wenn unterschiedliche Flächen des Retikels abgebildet werden.
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Aus
EUV- und Röntgenstrahlung-Lithografiesystemen,
wie sie zum Beispiel aus
EP
0 532 968 A und
EP 0
242 178 bekannt sind, welche unter Vakuum betrieben werden
und die nicht als Fotolithografiesysteme betrachtet werden, sind
Versiegelungen und Luftlagerungen bekannt.
EP 0 957 402 A2 offenbart
eine Lithografieeinrichtung mit einer UV- oder EUV-Spülanordnung
mit Mitteln zum kontinuierlichen Spülen der Innenseite eines Hohlrohrs,
die zwischen dem Schutzsystem und dem Substrathalter angeordnet
ist, mit einem Gasstrom.
EP
0 886 184 A2 offenbart eine UV-Projektionsvorrichtung, die ein Vakuumverteiler
mit einer Kavität
und Bohrungen zum Abfluss von Gas aus der Kavität umfasst. Sowohl
EP 0 957 402 A2 als auch
EP 0 886 184 A2 können als
repräsentativ
für den
nächsten
Stand der Technik für den
unabhängigen
Vorrichtungsanspruch 1 betrachtet werden.
EP 0 957 402 A2 wird als
der nächstliegende
Stand für
den unabhängigen
Verfahrensanspruch 11 betrachtet. Jedoch ist das, was benötigt wird,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Instandhalten eines gespülten Lichtweges
in einem Fotolithografiesystem, welches ein sauerstoffgespülter Lichtweg
sein kann.
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Die
Aufgabe wird gelöst
mit der Vorrichtung gemäß Anspruch
1 und dem Verfahren gemäß Anspruch
11.
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Die
Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine kontaktlose
Spülgasversiegelung
gerichtet. Die Erfindung ist weiter gerichtet auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Schaffen eines gespülten Lichtweges zwischen einer
optischen Ursprungsfläche
und einer optischen Zielfläche
und zum Ermöglichen
einer Relativbewegung zwischen der optischen Ursprungsfläche und
der optischen Zielfläche.
Die kontaktlose Spülgasversiegelung
der vorliegenden Erfindung wird gebildet durch eine Spüleinrichtung.
Die Spüleinrichtung
ist in dem Lichtweg zwischen der optischen Ursprungsfläche und
der optischen Zielfläche
angeordnet.
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Die
Spülvorrichtung
umfasst einen Körper, einen
mittigen Hohlraum, eine Gaszufuhrbohrung oder mehrere Gaszufuhrbohrungen
und eine oder mehrere Gasableitungsbohrungen. Der Körper definiert
erste und zweite gegenüberliegende
Flächen. Die
erste gegenüberliegende
Fläche
ist konfiguriert für
eine Positionierung nahe benachbart zu der optischen Zielfläche. Die
zweite gegenüberliegende
Fläche
ist konfiguriert zum Eingriff mit der optischen Ursprungsfläche. Der
mittige Hohlraum ist in dem Körper
gebildet, um Licht durch den Körper
durchzulassen, wobei der mittige Hohlraum an der ersten und zweiten
gegenüberliegenden
Fläche
geöffnet
ist. Die eine Gaszufuhrbohrung oder die mehreren Gaszufuhrbohrungen
sind in dem Körper
ausgebildet, um einem Strom eines Spülgases zu dem mittigen Hohlraufan
zuzuführen.
Die eine Gasableitungsbohrung oder die mehreren Gasableitungsbohrungen
sind in dem Körper
an der ersten gegenüberliegenden
Fläche
ausgebildet, um Gas von einem Spalt abzulassen, der zwischen der
ersten gegenüberliegenden Fläche und
der optischen Zielfläche
gebildet ist.
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Weitere
Ausführungsbeispiele,
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindungen, genauso wie
die Struktur und der Betrieb der verschiedenen Ausführungsbeispiele
gemäß der vorliegenden
Erfindung werden im Detail weiter unten mit Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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In
den Figuren kennzeichnen gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen identische,
funktionsähnliche
und/oder strukturell-ähnliche
Elemente. Die Zeichnungen, in welchen ein Element zuerst auftaucht,
ist durch die am weitesten links befindlichen Zeichen in dem korrespondierenden
Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm eines herkömmlichen
Fotolithografiesystems.
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2 zeigt
ein beispielhaftes Blockdiagramm eines Fotolithografiesystems gemäß eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt
eine Querschnittsansicht einer beispielhaften kontaktlosen Spülgasversiegelung
gemäß eines
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Spüleinrichtung
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt
beispielhaft eine bewegbare Fläche.
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6 zeigt
eine Ansicht von unten einer beispielhaften Spüleinrichtung gemäß eines
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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7 zeigt
eine Querschnittsansicht einer kontaktlosen Spülgasversiegelung, welche die
exemplarische Spüleinrichtung
nach 6 einbindet.
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8 zeigt
ein Flussdiagramm, welches detailliert Betriebsschritte eines beispielhaften
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung bereitstellt.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Überblick und Terminologie
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Die
vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
für eine
kontaktlose Spülgasversiegelung
gerichtet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die kontaktlose
Spülgasversiegelung
der vorliegenden Erfindung durch eine Spüleinrichtung in einem Lichtweg
gebildet. Die Spüleinrichtung
enthält
eine im Wesentlichen sauerstofffreie Spülgasumgebung in einem Bereich
des Lichtweges zum Durchlassen von sauerstoffempfindlicher aktinischer
Strahlung. Die aktinische Strahlung wird durch eine Beleuchtungsquelle übertragen
und verläuft
entlang des Lichtweges durch eine Spülgasumgebung zu einer bewegbaren
Fläche,
die freiliegt.
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Die
vorliegende Erfindung entspricht aktinischen Lichtübertragungserfordernissen
und einer Sensitivität
von Sauerstoffabsorption in fotolithografischen Systemen und dem
Bedarf, Verunreinigungen vor dem Aussetzen eines Fotolacks mit aktinischer Strahlung zu
entfernen. Die vorliegende Erfindung stellt bereit und beinhaltet
eine gespülte
Atmosphäre für sauerstoffempfindliche
Lichtübertragung.
Darüber hinaus
kann die vorliegende Erfindung für
einen gespülten
Atmosphärendruck
und einen Außenumgebungsluftdruck
angepasst werden.
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Die
vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um eine Umgebung, deren
Sauerstoff oder jedes andere Gas ausgespült wurde, instand zu halten.
Darüber
hinaus ist die vorliegende Erfindung anwendbar auf jede Art von
gespültem
Gas, das verwendet wird, um ein gespültes Volumen zu füllen. Die Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann auch verwendet werden für andere Applikationen, die kontaktlose
Spülgasversiegelungen
erfordern.
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Weitere
Funktionen der kontaktlosen Spülgasversiegelung
der vorliegenden Erfindung umfassen das Verhindern, dass Spülgas in
die Umgebungsatmosphäre
entweicht und das Verhindern, dass Umgebungsatmosphäre in das
gespülte
Volumen eintritt.
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Es
wurden durchweg durch die Beschreibung Bemühungen vorgenommen, um die
folgenden Begriffsdefinitionen so konsistent wie möglich beizubehalten.
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„Umgebungsluft" bedeutet eine sauerstoffbeinhaltende
Atmosphäre,
so wie normale atmosphärische
Luft, wie sie zum Beispiel in einer Reinraumumgebung gefunden wird.
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„Spülgas" bedeutet ein Gas
mit gesteuerter Reinheit.
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„Spülplatte" ist eine Platte,
die aus einem Metall oder anderem geeignetem Material hergestellt ist,
das verwendet wird, um die Ebene, die bereitgestellt ist durch eine
bewegbare Fläche,
auszubauen.
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„Spülvolumen" bedeutet ein Volumen
oder ein Raum, in dem Sauerstoff, oder ein anderes unerwünschtes
Gas, ausgespült
ist.
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Herkömmliche Fotolithografiesysteme
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1 zeigt
ein herkömmliches
Fotolithografiesystem 100. Das herkömmliche Fotolithografiesystem 100 ist
in einer Umgebungsluft oder eine Gasumgebung angeordnet.
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Das
herkömmliche
Fotolithografiesystem 100 umfasst eine Beleuchtungsquelle 102,
eine Ursprungslichtanordnung 104, ein Retikel 106,
eine Projektionsoptikanordnung 108 und eine Halbleiterwaferfläche 110.
Die Beleuchtungsquelle 102 umfasst eine Lichtstrahlungsquelle
zum Belichten der Halbleiterwaferfläche 110. Die Quelloptikanordnung 104 umfasst
eine Optik, die notwendig ist, um eine Strahlung von der Beleuchtungsquelle 102 zu
dem Retikel 106 zu führen.
Das Retikel 106 umfasst eine Maske mit einem Muster, das
auf die Halbleiterwaferoberfläche 110 durch
Strahlung von der Beleuchtungsquelle 102 zu übertragen
ist. Die Projektionsoptikanordnung 108 umfasst die Optik,
die notwendig ist, um die Strahlung, die durch das Maskenmuster des
Retikels 106 zu der Halbleiterwaferfläche 110 übertragen
wurde, zu führen.
Die Halbleiterwaferfläche 110 ist
die Fläche
eines Haibleiterwafers, die beleuchtet und geätzt werden soll.
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Die
Beleuchtungsquelle 102 erzeugt eine Strahlung 112.
Die Strahlung 112 wird durch die Quelloptikanordnung 104,
das Retikel 106 und die Projektionsoptikanordnung zu der
Halbleiterwaferfläche 110 übertragen.
Die Strahlung 112 wird übertragen
durch verschiedene Umgebungsluftspalten und Kanäle in und zwischen der Beleuchtungsquelle 102, der
Quelloptikanordnung 104, dem Retikel 106, der Projektionsoptikanordnung 108 und
der Halbleiterwaferfläche 110.
Wenn die Strahlung 112 Lichtwellenlängen umfasst, die durch Sauerstoff
absorbiert werden können,
kann der Sauerstoff in diesen Umgebungsluftspalten und Kanälen eines
herkömmlichen Fotolithografiesystems 100 diese
absorbieren, was verhindert, dass eine ausreichende Menge an Strahlung
die Halbleiterwaferfläche 110 erreicht.
Dieses kann zu einem unangemessenen Transfer des Musters des Retikels 106 zu
der Halbleiterwaferfläche 110 führen und
schlechtere Halbleiterwafer erzeugen.
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Beispiel eines Fotolithografiesystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung
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2 zeigt
ein exemplarisches Fotolithografiesystem 200 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Fotolithografiesystem 200 ist
in einer Außenluftumgebung
angeordnet. Das Fotolithografiesystem 200 hält eine
Spülgasumgebung
zum Übertragen
von Lichtwellenlängen,
die empfindlich sind auf das Durchlaufen durch Sauerstoff, instand.
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Das
Fotolithografiesystem 200 umfasst eine Beleuchtungsquelle 202,
eine Quelloptikanordnung 204, eine erste Spüleinrichtung 206,
ein Retikel 208, eine zweite Spüleinrichtung 210,
eine Projektionsoptikanordnung 212, eine dritte Spüleinrichtung 214 und
eine Halbleiterwaferfläche 216.
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Die
Beleuchtungsquelle 202 umfasst eine Strahlungsquelle zum
Belichten einer Halbleiterwaferfläche 216. Die Beleuchtungsquelle 202 kann
jede anwendbare Lichtstrahlungsquelle umfassen, die zum Belichten
einer Halbleiterwaferfläche
geeignet ist, einschließlich
eines Lasers. Die Beleuchtungsquelle 202 überträgt die Strahlung 218.
Die Strahlung 218 kann jede geeignete Art an Lichtstrahlung
umfassen, einschließlich
Laserlicht. Die Strahlung 218 kann sauerstoffempfindliche
Lichtwellenlängen
umfassen, die geeignet sind zum Belichten und Ätzen eines Halbleiterwafers.
Solche Lichtwellenlängen
können
zum Beispiel Licht mit einer Wellenlänge von 157 nm umfassen.
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Die
Quelloptikanordnung 204 ist gekoppelt mit einem Ausgang
einer Beleuchtungsquelle 202. Die Strahlung 218 wird
durch die Quelloptikanordnung 204 übertragen. Die Quelloptikanordnung 204 umfasst
eine Spülglaslichtumgebung,
so dass sauerstoffempfindliche Wellenlängen, die dadurch verlaufen,
nicht verschlechtert werden. Die Quelloptikanordnung 204 umfasst
eine Optik, die erforderlich ist, um die Strahlung 218 zu
konditionieren und zu formen, um geeignet zu sein zum Beleuchten
des Retikels 208.
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Eine
erste Fläche
einer ersten Spüleinrichtung 206 ist
mit einer Ausgangsfläche
der Quelloptikanordnung 204 gekoppelt. Die Strahlung 218 wird durch
die erste Spüleinrichtung 206 zu
dem Retikel 208 übertragen.
Die erste Spüleinrichtung 206 hilft dabei,
eine Spülgasumgebung
instand zu halten, so dass sauerstoffempfindliche Wellenlängen, die
dadurch verlaufen, nicht geschwächt
werden.
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Das
Retikel 208 ist mit einer Ausgangsfläche der Quelloptikanordnung 204 durch
eine erste Spüleinrichtung 206 gekoppelt.
Die erste Spüleinrichtung 206 bewahrt
diesen kontaktlosen Spülspalt,
wie weiter unten beschrieben, zwischen einer zweiten Fläche der
ersten Spüleinrichtung 206 und
einer ersten Fläche
des Retikels 208. Das Retikel 208 umfasst eine
Maske mit einem Muster, das transferiert wird auf die Halbleiterwaferfläche 216 durch
den Prozess der Fotolithografie. Das Retikel 208 kann mit
einem Pellikel gekoppelt werden, das aus dem relevanten Stand der
Technik bekannt ist. Das Retikel 208 hält eine Spülgasumgebung instand, so dass
sauerstoffempfindliche Wellenlängen,
die dadurch hindurch verlaufen, nicht geschwächt werden. Das Retikel 208 kann
bewegbar sein in Relation zu der zweiten Fläche der ersten Spüleinrichtung 206,
so dass unterschiedliche Bereiche der Maske in den Strahlungsweg 218 bewegt
werden können.
Die Strahlung 218 wird durch das Retikel 208 zu
der zweiten Spüleinrichtung 210 übertragen.
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Das
Retikel 208 ist mit einer Eingangsfläche der Projektionsoptikanordnung 212 durch
die zweite Spüleinrichtung 210 gekoppelt.
Die zweite Spüleinrichtung 210 bewahrt
einen kontaktlosen Spülspalt, wie
weiter unten beschrieben, zwischen einer zweiten Fläche der
zweiten Spüleinrichtung 210 und
einer zweiten Fläche
des Retikels 208. Das Retikel 208 kann bewegbar
sein in Relation zu der zweiten Fläche der zweiten Spüleinrichtung 210,
so dass unterschiedliche Flächen
der Maske in den Strahlungsweg 218 bewegt werden können. Die
Strahlung 218 wird durch die zweite Spüleinrichtung 210 zu
der Projektionsoptikanordnung 212 übertragen. Die zweite Spüleinrichtung 210 hilft
dabei, eine Spülgasumgebung beizubehalten,
so dass sauerstoffempfindliche Wellenlängen, welche dadurch verlaufen,
nicht geschwächt
werden.
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Die
Projektionsoptikanordnung 212 ist mit einer ersten Fläche der
zweiten Spüleinrichtung 210 gekoppelt.
Die Projektionsoptikanordnung 210 hält eine Spülgasumgebung instand, so dass
sauerstoffempfindliche Wellenlängen,
die dadurch verlaufen, nicht geschwächt werden. Die Projektionsoptikanordnung 212 umfasst
eine Optik, die erforderlich ist, um eine Strahlung 218,
die von dem Retikel 208 von der Halbleiterwaferfläche 216 empfangen
wird, zu führen.
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Eine
erste Fläche
der dritten Spüleinrichtung 214 ist
mit einem Ausgang der Projektionsoptikanordnung 212 gekoppelt.
Die Strahlung 218 wird durch die dritte Spüleinrichtung 214 zu
der Halbleiterwaferfläche 216 übertragen.
Die dritte Spüleinrichtung 214 hilft
dabei, eine Spülgasumgebung
instand zu halten, so dass sauerstoffempfindliche Wellenlängen, die dadurch
verlaufen, nicht geschwächt
werden.
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Die
Halbleiterwaferfläche 216 ist
mit einem Ausgang der Projektionsoptikanordnung 212 durch die
dritte Spüleinrichtung 214 gekoppelt.
Die dritte Spüleinrichtung 214 hält einen
kontaktlosen Spülspalt,
wie weiter unten beschrieben, zwischen einer zweiten Fläche der
dritten Spüleinrichtung 214 und einer
Halbleiterwaferfläche 216 instand.
Die Halbleiterwaferfläche 216 kann
bewegbar sein in Relation zu der zweiten Fläche der dritten Spüleinrichtung 214,
so dass unterschiedliche Bereiche der Waferfläche in den Strahlungsweg 218 bewegt
werden können.
Die Halbleiterwaferfläche 216 umfasst
eine Fläche,
die belichtet wird durch die Strahlung 218, die durch eine
Beleuchtungsquelle 218 übertragen
wird.
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Das
Fotolithografiesystem 200 schafft einen Spülgaslichtweg
für eine
Strahlung 218 von der Beleuchtungsquelle 202 durch
die Quelloptikanordnung 204, das Retikel 208 und
die Projektionsoptikanordnung 212 zu der Halbleiterwaferfläche 216.
Somit kann die Beleuchtungsquelle 202 sauerstoffempfindliche
Lichtwellenlängen übertragen,
ohne unter einer signifikanten Abschwächung zu leiden, die hervorgerufen
wird durch Sauerstoffabsorption.
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Drei
Spüleinrichtungen
sind in dem Ausführungsbeispiel
nach 2 dargestellt. Zusätzliche oder weniger Spüleinrichtungen
gemäß der vorliegenden
Erfindung können
in anderen Ausführungsbeispielen
verwendet werden, wie es für
die Anwendung erforderlich ist. Darüber hinaus kann jede Spüleinrichtung
angepasst werden auf die spezielle Anwendung, wie für den Fachmann
anhand der technischen Lehre hierin leicht verständlich ist.
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Die
kontaktlose Spülgasversiegelung
der vorliegenden Erfindung wird weiter oben in einer beispielhaften
Fotolithografieumgebung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist
nicht begrenzt auf solch eine Umgebung und ist anwendbar für zusätzliche Fotolithografieumgebungen.
Das Beispiel hierin ist dargestellt für Zwecke der Illustration und
nicht zur Begrenzung. Alternativen werden für den Fachmann basierend auf
den hierin enthaltenden Lehren offensichtlich. Der Geltungsbereich
der vorliegenden Erfindung ist definiert durch die Ansprüche.
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Kontaktlose Spülgasversiegelung
der vorliegenden Erfindung
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
für eine kontaktlose
Spülgasversiegelung
gemäß der vorliegenden
Erfindung werden weiter unten beschrieben.
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3 zeigt
eine Querschnittsansicht einer beispielhaften kontaktlosen Spülgasversiegelung 300 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die kontaktlose Spülgasversiegelung 300 umfasst
eine Spüleinrichtung 302,
eine optische Ursprungsfläche 304,
eine bewegbare Fläche 306,
eine Gaszufuhr 308 und eine Vakuumquelle 310.
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Die
Spüleinrichtung 302 hält eine
kontaktlose Spülgasversiegelung über einen
Spülspalt 312 zwischen
einer ersten gegenüberliegenden
Fläche 314 der
Spüleinrichtung 302 und
der bewegbaren Fläche 306 instand.
Die Spüleinrichtung 302 schafft einen
gespülten
Lichtweg zwischen einer optischen Ursprungsfläche und einer optischen Zielfläche in einem
Fotolithografiesystem und erlaubt eine Relativbewegung zwischen
der optischen Ursprungsfläche und
der optischen Zielfläche.
Die Spüleinrichtung 302 umfasst
ein Spülvolumen 316,
zumindest eine Gaszufuhrbohrung 328, zumindest eine Vakuumbohrung 330 und
einen Körper 338.
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Der
Körper 338 umfasst
eine erste gegenüberliegende
Fläche 314 und
eine zweite gegenüberliegende
Fläche 336.
Die erste gegenüberliegende Fläche 314 ist
konfiguriert, um nahe benachbart zu der bewegbaren Fläche 306 positioniert
zu werden. Die zweite gegenüberliegende
Fläche 336 ist
konfiguriert, um im Eingriff mit der optischen Ursprungsfläche 304 zu
stehen. In einem Ausführungsbeispiel sind
die erste gegenüberliegende
Fläche 314 und
die zweite gegenüberliegende
Fläche 336 im
Wesentlichen parallel zueinander.
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Das
Spülvolumen 316 ist
bevorzugt ein Hohlraum, gebildet mitten in dem Körper 338 zum Durchlassen
von Licht durch die Spüleinrichtung 312.
Das Spülvolumen 316 ist
an der ersten und zweiten gegenüberliegenden
Fläche 314 und 336 geöffnet. In einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird eine aktinische Strahlung 318, die erzeugt wird durch
eine Beleuchtungsquelle, durch die optische Ursprungsfläche 304 und
das Spülvolumen 316 zu
einer bewegbaren Fläche 306 übertragen.
In alternativen Ausführungsbeispielen
wird die aktinische Strahlung 318, die durch eine Beleuchtungsquelle
erzeugt ist, in die entgegengesetzte Richtung durch die bewegbare Fläche 306 und
das Spülvolumen 316 zu
der optischen Ursprungsfläche 304 übertragen.
Das Spülgas in
dem Spülvolumen 316 ist
im Wesentlichen frei von Sauerstoff und schwächt somit im Wesentlichen nicht die
aktinische Strahlung 318. Die Erfindung hält bevorzugt
eine Spülgasumgebung
in einem Spülvolumen 316 durch
passives Eingreifen des Druckes des Spülgases in dem Spülvolumen 316 mit
dem der Umgebung außerhalb
der Spülvorrichtung 302 instand.
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Die
optische Ursprungsfläche 304 ist
eine optische Schnittstelle oder ein optisches Element in einem
Lichtweg, welches zu oder von der Spüleinrichtung 302 führt. Die
optische Ursprungsfläche 304 versiegelt
eine Öffnung
zu dem Spülvolumen 316 an der
zweiten gegenüberliegenden
Fläche 336.
Die optische Ursprungsfläche 304 kann
jedes optische Element oder jede optische Elementträgerstruktur
sein. Zum Beispiel kann die optische Ursprungsfläche 304 ein flaches
Stück Glas
sein oder eine flache Linse, ein Linsenelement mit einer Krümmung und/oder
andere optische Elemente oder Schnittstellen, die dem Fachmann bekannt
sind.
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Die
bewegliche Fläche 306 ist
im Wesentlichen eine planare Fläche,
die relativ zu der ersten gegenüberliegenden
Fläche 314 des
Körpers 338 bewegbar
ist. Zum Beispiel kann die bewegbare Fläche 306 eine Fläche eines
Retikels oder eines Halbleiterwafers sein, oder eine andere optische
Zielfläche.
Andere geeignete bewegbare Flächen
sind dem Fachmann bekannt anhand der hierin aufgeführten Lehre.
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Die
Gaszufuhr 308 führt
einen Spülgasstrom in
den mittigen Hohlraum des Spülvolumens 316. Das
Spülgas,
welches in das Spülvolumen 316 eintritt,
wird als Spülgasstrom 320 dargestellt.
Der Spülgasstrom 320 verläuft in die
Spüleinrichtung 302 durch
eine oder mehrere Gasstrombohrungen, die als Gasstrombohrung 328 dargestellt sind,
in den Körper 338.
Die Gaszufuhr 308 schafft einen Druckgradienten. Geeignete
Gaszufuhrsysteme für
eine Gaszufuhr 308 sind in dem Stand der Technik bekannt.
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Das
Vakuumsystem 310 entfernt das Spülgas und das Umgebungsgas von
einem Spülspalt 312.
Das Spülgas,
das abgelassen wird von dem Spülspalt 312,
ist als Spülgasstrom 322 dargestellt. Das
Umgebungsgas, das von dem Spülspalt 312 entfernt
wird, ist dargestellt als Umgebungsgasstrom 324. Die Kombination
von Spülgasstrom 322 und Umgebungsgasstrom 324 ist
als Gasstrom 326 dargestellt. Der Gasstrom 326 fließt von dem
Spülspalt 312 durch
eine oder mehrere Gasableitungsbohrungen ab, die in dem Körper 338 an
der ersten gegenüberliegenden
Fläche 314 gebildet
sind, dargestellt als Vakuumbohrung 330. Die Druckgradienten,
die zugeführt
werden durch die Gaszufuhr 308, werden unterstützt durch
einen vakuumgetriebenen Auslass des Vakuumsystems 310.
Das Vakuumsystem 310 verhindert, dass sowohl das Spülgas als
auch das Umgebungsgas den gesteuerten Bereich des Spülspalts 212 durch
eine beliebige Route unterschiedlich zu der Vakuumbohrung 330 verlassen.
Geeignete Vakuumsysteme zur Verwendung als Vakuumsystem 310 sind
aus dem Stand der Technik bekannt.
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Die
Gasstromdynamik sichert, dass für
die richtig spezifizierten Flussraten die Gasreinheit im Spülvolumen 316 am
signifikantesten durch die Gaszuführung 308 geregelt
wird. Zusätzlich
dient die kinetische Energie des Gasstroms in dem Spülvolumen 316 und
dem Spülspalt 312 dazu,
Verschmutzungen, die durch aktinisches Belichten des Halbleiterwaferfotolacks
entstanden sind, zu entfernen. Darüber hinaus wird eine Intensität an Flächendiskontinuitäten unterstützt durch
die durch einen Massenstrom angetriebene Geschwindigkeit in dem
Spülspalt 312.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann
der Spülspalt 312 eine
Länge oder
eine Höhe
in dem Bereich von 0,002 Inch bis 0,02 Inch (etwa 0,05 bis 0,5 mm)
zwischen der ersten gegenüberliegenden
Fläche 314 und
der bewegbaren Fläche 306 aufweisen.
Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Bereich begrenzt,
sondern ist anpassbar an andere Spülspaltbereiche, wie für den Fachmann anhand
der hierin aufgeführten
Lehre zu ersehen ist.
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Darüber hinaus
ist es nicht erforderlich, dass der Spülspalt 312 durchweg
gleichmäßig ausgebildet ist,
sondern er kann ungleichförmig
ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die bewegbare Fläche 306 in
einem leichten Winkel ab von der Parallelität zu der ersten gegenüberliegenden
Fläche 314 ausgebildet sein,
solang die Abstände
zwischen der bewegbaren Fläche 306 und
der ersten gegenüberliegenden
Fläche 314 in
einem ausgewiesenen akzeptablen Bereich liegen, wie in dem Bereich
der zuvor angegeben ist.
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Der
Körper 338 kann
in beliebiger Anzahl in unterschiedlichen Weisen geformt werden,
einschließlich
runder oder zylindrischer, elliptischer, quadratischer, rechtwinkliger,
irregulärer
und anderer Formen. 4 zeigt eine perspektivische
Ansicht einer beispielhaften runden oder zylindrischen Spüleinrichtung 302 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 4 zeigt
die zweite gegenüberliegende
Fläche 336 und
das Spülvolumen 316 der
Spüleinrichtung 302.
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Das
Spülgas
kann an einer oder mehreren Stellen einer äußeren Fläche der Spüleinrichtung eingefügt werden,
abhängig
davon, wie der Gasstrom innerhalb des Spülvolumens definiert wird für eine bestimmte
Anwendung. Jede Anzahl an Gasstrombohrungen zum Einlassen von Spülgas kann verwendet
werden. 4 zeigt exemplarisch Gasstrombohrungen 328 an
einer äußeren Fläche 402 der
Spüleinrichtung 302.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die Gaszufuhrbohrungen gleichmäßig beabstandet um die Spüleinrichtung.
In einem Ausführungsbeispiel
sind die Gaszuführungsbohrungen
geöffnet
zu dem Spülvolumen 316 benachbart
zu der zweiten gegenüberliegenden
Oberfläche 336.
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Der
Druck des Spülvolumens 316 relativ
zu dem Druck der Umgebung kann durch Variieren der Dimension der
Spüleinrichtung 302 gesteuert
werden. 3 zeigt einen ersten Abstand 332 und
einen zweiten Abstand 334. Durch Variieren des ersten Abstands 332 und
des zweiten Abstands 334 relativ zueinander kann der "Pegel"-Druck oder der Druck
innerhalb des Spülvolumens 316 relativ
zu dem Umgebungsdruck variiert werden. Der erste Abstand 312 und
der zweite Abstand 334 sind analog zu „Ableitungswegen" in der Fluiddynamik.
Durch Anpassen des ersten Abstandes 332 und des zweiten
Abstandes 334 können
der Druck in dem Spülvolumen 316 und
der Umgebungsdruck angepasst werden. Dadurch, dass der erste Abstand 332 länger relativ
zu dem zweiten Abstand 334 ist, kann der Druck in dem Spülvolumen 316 herabgesenkt
werden relativ zu dem Umgebungsdruck. Dadurch, dass der erste Abstand 332 kürzer relativ
zu dem zweiten Abstand 334 ist, kann der Druck in dem Spülvolumen 316 erhöht werden
relativ zu dem Umgebungsdruck.
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Zum
Beispiel würde
in einem zylindrischen Spüleinrichtungsausführungsbeispiel
eine Vakuumbohrung 330 an der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 314 radial
näher zu
dem Spülvolumen 316 angeordnet
sein als zu einem Außenrand
des Körpers 338,
um einen Druck in dem Spülvolumen 316 bereitzustellen,
der geringer ist als ein Druck außerhalb des Körpers 338.
Auf ähnliche
Weise würde eine
Vakuumbohrung 330 an der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 314 radial
näher an
einer Außenkante
des Körpers 338 lokalisiert
sein als an dem Spülvolumen 316,
um einen Druck innerhalb des Spülvolumens 316 bereitzustellen,
der höher
ist als ein Druck außerhalb
des Körpers 338.
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Exemplarische
Ausführungsbeispiele
einer kontaktlosen Spülgasversiegelung
der vorliegenden Erfindung sind zuvor beschreiben. Die vorliegende Erfindung
ist nicht begrenzt auf diese Beispiele. Die Beispiele sind hier
wiedergegeben für
Zwecke der Illustration und nicht für eine Beschränkung. Alternativen
sind dem Fachmann anhand der hierin beinhalteten Lehre offensichtlich.
Der Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.
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Kontaktloses Spülgasversiegelungsausführungsbeispiel
mit Spülplatte
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung können
weiter eine Spülplatte
umfassen. 5 zeigt eine beispielhafte bewegbare
Fläche 306,
welche eine Spülplatte 502 und
eine Halbleiterwaferfläche 504 umfasst.
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Die
Spülplatte 512 und
die Halbleiterwaferfläche 504 sind
koplanar. Die Spülplatte 512 kann verwendet
werden, um die Fläche
der bewegbaren Fläche 306 auszubauen.
Zum Beispiel kann die Spülplatte 502 verwendet
werden, um die Fläche
oder die Ebene der Halbleiterwaferfläche 504 auszubauen,
so dass eine Versiegelung zwischen der bewegbaren Fläche 306 und
einer Spüleinrichtung
entlang des gesamten Weges der Kanten der Waferfläche beibehalten
werden kann.
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Die
Spülplatte 502 begründet den
nicht unbedeutenden Durchmesser der Spüleinrichtung 302, welche
eine Fläche
benachbart zu dieser erfordert, um eine Gasversiegelung instand
zu halten. Die Spülplatte 502 erlaubt
es der Spüleinrichtung 302, sich
zu der Kante der Halbleiterwaferfläche 502 (oder einer
anderen Fläche)
zu bewegen, ohne die Gasabdichtung zu schwächen. Die Spülplatte 502 kann auch
verwendet werden, um die Fläche
oder die Ebene einer Retikelfläche,
oder einer anderen anwendbaren Fläche, auszubauen.
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In
dem Beispiel der bewegbaren Fläche 306, die
in 5 dargestellt ist, umgibt die Spülplatte 502 die
Kanten der Halbleiterwaferfläche 504 und
baut die Ebene des Wafers radial in alle Richtungen aus. Die Halbleiterwaferfläche 504 ist
im Wesentlichen rund, mit einem Durchmesser. Die Spülplatte 502 weist
eine im Wesentlichen runde Öffnung
darin auf, mit einem Durchmesser, der im Wesentlichen gleich ist
zu dem der Halbleiterwaferfläche 504,
so dass die Halbleiterwaferfläche 504 dort
hineinpasst.
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Die
Spülplatte 502 kann
jede geeignete planare Form aufweisen, einschließlich eine runde, elliptische,
quadratische, rechtwinklige, irreguläre oder jede andere Form, wie
es für
die spezielle Anwendung notwendig ist. Die Spülplatte 502 ist anpassbar an
jede Größe des Halbleiterwafers
oder Retikels oder anderer Flächen.
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Kontaktlose Spülgasversiegelungsausführungsbeispiele
mit internem Speicher
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Verschiedene
Ausführungsbeispiele
gemäß der vorliegenden
Erfindung können
unterschiedliche Gasströme
und Druckanordnungen bereitstellen. 6 zeigt
eine Ansicht von unten auf eine exemplarische Spüleinrichtung 602 gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 7 zeigt
eine Querschnittsansicht einer beispielhaften kontaktlosen Spülgasversiegelung 700,
welche die Spüleinrichtung 602 nach 6 einbindet. Die
kontaktlose Spülgasversiegelung 700 ist ähnlich konfiguriert
und wird ähnlich
betrieben wie die kontaktlose Spülgasversiegelung 300 nach 3.
Die kontaktlose Spülgasversiegelung 700 umfasst
eine Spülvorrichtung 602,
eine optische Ursprungsfläche 604 und
eine bewegbare Fläche 606,
wie in 7 dargestellt.
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Wie
in 7 dargestellt, hält die Spüleinrichtung 602 eine
Gasversiegelung in einem Spülspalt 612 zwischen
einer ersten gegenüberliegenden
Fläche 614 der
Spüleinrichtung 602 und
der bewegbaren Fläche 606 instand.
Die Spüleinrichtung 602 umfasst
ein Spülvolumen 616,
zumindest eine Gaszuführbohrung 628,
zumindest eine Vakuumbohrung 630, einen Speicher 632,
einen Vakuumkanal 634, zumindest eine Speicherbohrung 636 und
einen Körper 638.
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Das
Spülvolumen 616 ist
bevorzugt eine Bohrung, die mittig in dem Körper 638 ausgebildet
ist, um Licht durch die Spüleinrichtung 602 durchzulassen.
Wie in der Diskussion zuvor führt
eine Gaszufuhr ein Spülgas
in das Spülvolumen 616 durch
zumindest eine Gaszuführbohrung 628 in
die Körper 638 ein.
Eine Vakuumquelle entfernt das Spülgas und Umgebungsgas, das
in den Spülspalt 612 eindringt,
um die Gasversiegelung instand zu halten. Eine Beleuchtungsquelle überträgt eine
Strahlung 618 durch das Spülvolumen 616 zur bewegbaren Fläche 606.
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Der
Speicher 632 ist in dem Körper 638 angeordnet.
Der Speicher 632 ist ein Hohlraum, der zumindest eine Vakuumbohrung 630 in
dem Körper 638 verbindet.
In einem Ausführungsbeispiel,
in welchem der Körper 638 zylindrisch
ist, ist der Speicher ein kreisförmiger
Kanal in dem Körper 638.
Der Speicher 632 hilft dabei zu veranlassen, dass der Vakuumdruck
in dem Spülspalt 612 gleichmäßiger und
konstanter wird. Weitere Konfigurationen für den Speicher 632 sind
möglich.
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Der
Vakuumkanal 634 ist in dem Körper 638 angeordnet.
Der Vakuumkanal 634 ist mit dem Speicher 632 durch
zumindest eine Speicherbohrung 636 gekoppelt. Das Spülgas und
das Umgebungsgas strömen
von dem Spülspalt 612 durch
den Vakuumkanal 634, zumindest eine Speicherbohrung 636, den
Speicher 632 und zumindest eine Vakuumbohrung 630 zu
der Vakuumquelle. Der Vakuumkanal 634 trägt auch
dazu bei, zu verursachen, dass der Druck in dem Spülspalt 612 gleichmäßig und
konstant wird. In einem Ausführungsbeispiel,
in welchem die Spülvorrichtung 602 im
Wesentlichen zylindrisch ist, ist der Vakuumkanal 634 ein
kreisförmiger
Kanal in der ersten gegenüberliegenden
Fläche 614 des Körpers 638.
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Weitere
Ausführungsbeispiele
für variierende
Gasströme
und Drücke,
die von dem Fachmann erkannt werden anhand der hierin aufgeführten Lehre,
sind möglich.
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Betrieb der vorliegenden Erfindung
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Exemplarische
Betriebs- und/oder Strukturimplementationen, die bezogen sind auf
die Struktur(en) und/oder Ausführungsbeispiele,
die zuvor beschrieben sind, werden in diesem Abschnitt wiedergegeben.
Diese Komponenten und Verfahren sind hierin für Zwecke der Darstellung und
nicht für
eine Beschränkung
dargestellt. Die Erfindung ist nicht begrenzt auf die speziellen
Beispiele der Komponenten und Verfahren, die hierin beschrieben
sind. Alternativen werden für
den Fachmann basierend auf den hierin beinhalteten Lehren offensichtlich.
Der Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche definiert.
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8 zeigt
ein Flussdiagramm, welches detaillierte Betriebsschritte eines beispielhaften
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung bereitstellt. Die Schritte nach 8 müssen nicht
notwendigerweise in der gleichen Reihenfolge wie dargestellt auftreten,
wie für
den Fachmann basierend auf der hierin aufgeführten Lehre offensichtlich
ist. Andere strukturelle Ausführungsbeispiele
werden für
den Fachmann basierend auf der hierin beinhalteten Diskussion deutlich.
Diese Schritte werden im Detail weiter unten beschrieben.
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Der
in 8 dargestellte Vorgang zeigt ein Verfahren zum
Bereitstellen eines gespülten
Lichtweges zwischen einer optischen Ursprungsfläche und einer optischen Zielfläche und
zum Ermöglichen
einer relativen Bewegung zwischen der optischen Ursprungsfläche und
der optischen Zielfläche.
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Das
Verfahren startet mit Schritt 802. In Schritt 802 wird
ein Spalt zwischen einer ersten gegenüberliegenden Fläche und
einer optischen Zielfläche
gebildet. In Schritt 804 wird eine zweite gegenüberliegende
Fläche
versiegelt mit einer optischen Ursprungsfläche, um ein Spülvolumen
zwischen der ersten gegenüberliegenden
Fläche
und der zweiten gegenüberliegenden
Fläche
zu bilden. In Schritt 806 wird ein Spülgas eingeblasen in das geformte
Spülvolumen.
In Schritt 808 treten Umgebungsluft und das in das Spülvolumen
eingeblasene Spülgas
in den Spalt ein. In Schritt 810 werden die Umgebungsluft und
das Spülgas
in dem Spalt entfernt, um eine Versiegelung zwischen der ersten
gegenüberliegenden Fläche und
der optischen Zielfläche
zu bilden.
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Schritt 810 kann
einen Schritt einschließen, in
welchem die abgelassene Umgebungsluft und das Spülgas gespeichert werden. Zum
Beispiel können die
entfernte Umgebungsluft und das Spülgas in einem internen Speicher
der Spüleinrichtung
gespeichert werden.
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Schritt 810 umfasst
einen Schritt, in welchem die Umgebungsluft und das Spülgas in
dem Spalt durch zumindest eine Vakuumbohrung in der ersten gegenüberliegenden
Fläche
abgelassen werden, um eine Versiegelung zwischen der ersten gegenüberliegenden
Fläche
und der optischen Zielfläche
zu bilden.
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Das
Verfahren, das in 8 dargestellt ist, kann weiter
den Schritt umfassen, in welchem ein Abstand der ersten gegenüberliegenden
Fläche
radial außerhalb
der zumindest einen Vakuumbohrung modifiziert ist, um einen Druck
innerhalb des Spülvolumens
anzupassen.
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Das
Verfahren, das in 8 dargestellt ist, kann weiter
den Schritt umfassen, in welchem ein Abstand der ersten gegenüberliegenden
Fläche
radial innerhalb der zumindest einen Vakuumbohrung modifiziert wird,
um einen Druck innerhalb des Spülvolumens
anzupassen.
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Das
Verfahren, das in 8 dargestellt ist, kann weiter
den Schritt umfassen, in welchem die optische Zielfläche relativ
zu der ersten gegenüberliegenden
Fläche
bewegt wird.
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Das
Verfahren, das in 8 dargestellt ist, kann weiter
den Schritt umfassen, in welchem einen Flächenebene der optischen Zielfläche ausgebaut wird.
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Zusätzliche
Schritte oder Erweiterungen zu den zuvor aufgeführten Schritten, die dem Fachmann anhand
der technischen Lehre hierin bekannt sind, sind ebenso von der vorliegenden
Erfindung umfasst.
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Zusammenfassung
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Obwohl
verschiedene Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung zuvor beschrieben wurden, sollte es offensichtlich
sein, dass diese nur beispielhaft aufgeführt wurden keine Beschränkung sind.
Es ist für
den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Veränderungen
hinsichtlich Form und im Detail vorgenommen werden können, ohne
den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen. Somit sollte der
Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung nicht begrenzt werden
durch eines der zuvor aufgeführten
beispielhaften Ausführungsbeispiele, sondern
sollte nur in Übereinstimmung
mit den folgenden Ansprüchen
definiert werden.