TW200422585A - High-resolution gas gauge proximity sensor - Google Patents

Description

200422585 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用來檢測非常小距離之裝置及方法，尤 其係具氣流之接近感測器。 【先前技術】 許多自動化的製造過程需要傳送製造工具及被加工的 產品或材料表面間的距離。於某些情況中，諸如半導體光 刻，距離必須以接近一奈米的準確度而予以量測。 與產生此種準確度的接近感測器相關聯之挑戰係重要 的’尤其於微影成像系統的背景。於微影成像的背景中， 附加係非侵入性且具有精確檢測非常小距離的能力，接近 感測器亦不能引起汙染物或與加工表面接觸，典型地爲一 半導體晶圓。任一情況的發生可能顯著地降低或破壞半導 體品質。 不同類型的接近感測器可取得來量測非常小距離。接 近感測器的實例包括電容及光學量計。當使用於微影成像 系統時’接近感測器具有嚴重的缺點，因爲沉積在晶圓上 之材料的物理特性可影響此些裝置的精確度。例如，依賴 電荷的集中之電容量計可產生疑似的接近讀數於集中的一 種類型的材料（例如，金屬）之位置。當使用以諸如砷化 鎵（Gallium Arsenide ( GaAs ))及磷化銦（Indium Phosphide ( InP ))的非導電電及/或光敏材料製成之外來 晶圓，另一級的問題發生。於此些例子中，電容及光學量 -5- (2) (2)200422585 計可能提供疑似的結果。 美國專利第495 3 3 8 8及45 5 05 92號揭示關於使用一氣 重S十式感測器的接近傳送之替代方法。空氣量計式感測器 對於電荷的集中或晶圓表面的電氣、光學及其它物理特性 係不易受傷的。然而，目前的半導體製造要求接近係在奈 米的位準的高精確度而予以量計。所需要的是比上述美國 專利案更精確的氣量計式接近感測器。

本發明提供一種高分辨率氣量計式接近感測器及方法 ，其顯著地改善先前類型的接近感測器的精確度。氣量計 式接近感測器藉由檢測量測及參考間隙間的差而決定接近 。間隙係接近感測器的噴嘴及噴嘴下方的表面間之距離或 間隙。 爲決定間隙差，具有一恆定質量流率之氣流係以一質 量流量控制器而予以量計，且被迫穿過量測通道及參考通 道的兩通道。依據本發明，多孔限制器係使用於參考通道 及量測通道。多孔限制器不會引起紊流，且減少氣動噪音 ，同時實施感測器的適當操作所需之阻抗功能。於本發明 的替代實施例中，一多孔減震器係置於接著質量流量控制 器的接近感測器內，且，接近感測器分成參考及量測通道 。多孔減震器使氣體紊流安靜，減少經由通道傳播的可能 噪音，並加強接近感測器的精確度。 每一通道具有一探針在遠端上，此探針定位在一表面 -6 - (3) (3)200422585 上方。一氣體被迫穿過通道，並對著各別的量測及參考表 面經由噴嘴射出。參考及量測通道間之橋接通道傳送兩個 通道間的質量流量，此質量流量係由參考及量測通道中的 氣壓差而引起的。傳送的質量流率表示參考及量測間隙間 的差。換言之，跨過橋接之傳送的質量流量表示一參考探 針及參考通道中的參考表面的參考間隙與一量測探針及量 測通道中的量測表面的量測間隙間的任何差。氣量計式接 近感測器可提供一指示，且基於傳送的質量流率請求一控 制作用。 依據本發明的另一觀點，不同噴嘴類型可被使用作爲 量測及參考探針。此些噴嘴致使此感測器隨時適用於不同 類型的加工表面。 依據本發明的另一觀點，一氣量計式接近感測器可包 含連接至一開關裝置的量測通道，此開關裝置連接至多量 測分支。每一量測分支具有相同如未包含量測分支的裝置 中的一量測通道的特性之特性。多量測分支加強一接近感 測器的能力，以量測在一量測表面的較大區上的間隙。 依據本發明的另一實施例，一種方法被提供給具有單 一量測通道的氣量計式接近感測器，此方法包括將氣流分 佈進入量測及參考通道及限制氣流均勻跨過每一通道的橫 截面區域的步驟。 依據本發明的另一實施例，一種方法係提供於具有量 測分支的氣量計式接近感測器。此方法包括將氣流分成一 量測分支及一參考通道，限制氣流均勻地跨過參考通道的 (4) 200422585 橫截面區或一量測分支與切換在量測分支間的步驟。另一 方法說明具有多量測分支的氣量計式接近感測器的使用’ 以測繪一量測表面的地形。

經由多孔限制器、質量流量控制器及/或減震器的使 用，本發明的實施例以奈米的準確度在一高分辨率基於氣 流而致使距離的量測。本發明尤其有利於微影成像系統及 工具。於微影成像系統中，逐漸增加地需要以高分辨來決 定光刻產生工具的適當幾何參考點及半導體晶圓間的距離 。使用高分辨氣流接近傳送技術於高分辨性能的半導體製 造中，進一步提供晶圓接近量測相對於晶圓材料及沉積在 晶圓上的材料的物理參數的獨立性。 本發明的其它實施例、特性及優點，以及本發明的各 種實施例的結構與操作’係參考以下的附圖詳細的說明。 【實施方式】 雖然本發明在本文中係參考特定用途的解說實施例而 予以說明’應瞭解到，本發明未受其限制。接近本文中所 提供的教導之熟習此項技藝者將認知到其範圍內的附加修 改、應用及實施例，以及，本發明具有重要實用性的附加 領域。 內容的目錄 A.氣量計式接近感測器 1.流量限制器 -8 - (5) 200422585 2.減震器 3 .噴嘴 B. 方法 C. 模式及模擬結果 1. 模擬參數的選擇 2. 結果 D. 結論 A.氣量計式接近感測器 圖1 A解說依據本發明的實施例之氣量計式接2 器1〇〇。氣量計式接近感測器100包括：質量流量杉 106、中央通道112、量測通道116、參考通道118、 通道限制器1 20、參考通道限制器1 22、量測探針 參考探針1 3 0、橋接通道1 3 6及質量流量感測器1 3 體供應源102在一想要壓力下將氣體噴入氣量計式趋 測器100。 中央通道1 12連接氣體供應源102至質量流量β 1 06，然後終止在接合點1 1 4。質量流量控制器1 06 一恆定流率於氣量計式接近感測器1 00內。氣體係糖 孔減震器1 1 0自質量流量控制器1 06而逼出，其中蹇 1 08附接至中央1 1 2。減震器1 1 0降低由氣體供應、| 引入的氣體紊流，且其使用選擇性的。在離開減震蓉 之後，氣體經由中央通道1 1 2行進至接合點1 1 4。片 道1 1 2終止在接合點1 1 4，並分成量測通道1 1 6及_ £感測 ^制器 量測 128、 8。氣 $近感 ?制器 保持 I由多 F壓器 Ϊ 102 ί 110 1央通 ^考通 -9- (6) (6)200422585 道118。質量流量控制器106注入氣體在一足夠低的流率 以提供層流狀且不可壓縮的流體流在整個系統中，因此最 小化不想要的氣動噪音的產生。 橋接通道1 3 6係連接於量測通道1 1 6及參考通道1 1 8 之間。橋接通道1 3 6連接至量測通道1 1 6在接合點1 24。 橋接通道136連接至參考通道118在接合點126。於一實 例中，接合點1 1 4及接合點1 24間的距離以及接合點η 4 及接合點1 2 6間的距離係相等的。 氣量計式接近感測器1 0 0的所有通道允許氣體流過它 們。通道112、116、118及136可以導管（管狀筒、管子 等）製成，或任何其它類型之可容納並導引氣體流過感測 器1 0 0的結構。此通道不具有銳彎，不規則性或不必要的 阻礙，其可能例如，因爲製造出局部紊流或流動不穩定性 而產生氣動噪音。量測通道116及參考通道118的整個長 度可以是相等，或可不相等於其它實例中。 參考通道1 1 8終止參考探針1 3 〇。同樣地，量測通道 1 1 6終止於量測探針1 2 8。參考探針1 3 0係定位在參考表 面1 3 4上方。量測探針1 2 8係定位在量測表面1 3 2上方。 於微影成像術的背景中，量測表面1 3 2通常是一半導體晶 圓或支撐一晶圓的平台。參考表面134可以是一扁平金屬 板’然而未受限此實例。由氣體供應源i 〇2注入的氣體係 發射自探針1 2 8、1 3 0的每一者，並衝擊在量測表面1 3 2 及參考表面1 3 4上。噴嘴係設於量測探針丨2 8及參考探針 130。以下進一步參考圖3 A-3E說明噴嘴的實例。如上述 -10- (7) 200422585 ，噴嘴與對應量測或參考表面間的距離稱爲間隙。 於一個實施例中，參考探針1 3 0係定位在具有 參考間隙1 42的固定參考表面i 3 4上方。量測探針 位在具有一未知量測間隙1 4 0的量測表面1 3 2上方 參考間隙1 42係設定在代表一理想間隙的想要恆定 此種配置，量測探針1 2 8的回壓逆流係未知量測間 的函數；及，參考探針1 3 0的回壓逆流係已知參 142的函數。如果間隙140及142係相等的，架構 的，且，橋接係平衡的。因此，沒有氣體流過橋 136。另一方面，當量測間隙140及參考間隙142 ，量測通道1 1 6及參考通道1 1 8間之合成壓力差引 體流穿過質量流量感測器1 3 8。 質量流量感測器1 3 8係沿著橋接通道1 3 6而配 佳地在中心點。橋接通道1 3 6感測由量測通道1 1 6 通道1 1 8間的壓力差引起之氣流。此些壓力差由於 面132的垂直位置之變化而發生。用於一對稱橋接 測間隙140及參考間隙142係相等時，探針128、 兩者相對於表面1 3 2、1 3 4之間隙係相同的。質量 測器1 3 8將檢測不到質量流率，因爲將沒有壓力差 及參考通道之間。量測間隙1 4 0及參考間隙1 4 2間 導致不同壓力於量測通道1 1 6及參考通道1 1 8。適 移可被導入用於非對稱配置。 質量流量感測器1 3 8感測由一壓力差或不平衡 的氣流。壓力差造成一氣流，此氣流的速度係量 一已知 128定 。已知 値。以 隙140 考間隙 係對稱 接通道 係不同 起一氣 置，較 及參考 量測表 ，當量 130的 流量感 在量測 的差將 當的偏 所引起 測間隙 -11 . (8) (8)200422585 140的特有函數。換言之，假設氣量計100中的恆定流率 ，量測通道1 1 6與參考通道1 1 8中的氣體壓力間的差係間 隙1 40及1 42的大小間的差的函數。如果參考間隙1 42係 設爲一已知間隙，量測通道1 1 6與參考通道1 1 8的氣體壓 力間的差係量測間隙140 (亦即，量測表面132與量測探 針1 2 8間的z方向的未知間隙）的尺寸的函數。 質量流量感測器1 3 8檢測穿過橋接通道1 3 6之任一方 向的氣流。因爲橋接架構，僅當通道1 1 6、1 1 8間的壓力 差發生時，氣流發生穿過橋接通道136。當一壓力不平衡 存在時，質量流量感測器1 3 8檢測一合成氣流，且可起動 一適當控制函數。質量流量感測器1 3 8可經由一視頻顯示 器或聲頻指示來提供被感測流的指示。替代地，取代質量 流量感測器，差動壓力感測器可被使用。差動壓力感測器 量測兩個通道間的壓力差，此壓力差係此量測與參考間隙 間的差的函數。 此控制函數可用來計算精確的間隙差。於另一實施例 中，此控制函數可用來增加或減小量測間隙1 4 0的尺寸。 此係藉由相對於量測探針1 2 8移動量測表面1 3 2直到壓力 差足夠地接近零而予以完成，當不再有距量測表面1 3 2與 參考表面1 3 4的間隙間的差時，此壓力差發生。 圖1 A解說本發明的至少三個元件，此些元件減小氣 體紊流及其它氣動噪音，以使本發明達到奈米準確度。此 些元件，質量流量控制器1 0 6、減震器1 1 〇及限制器1 2 〇 、1 2 2，都可使用於本發明的實施例內，或依據想要的靈 -12- (9) (9)200422585 敏度之任何組合。例如，如果一應用需要非常精確的靈敏 度，所有元件可被使用。替代地，如果一應用需要較小的 靈敏度，或許僅使用減震器110需要，其中多孔限制器 1 20及1 22由孔口所取代。結果，本發明提供一彈性的方 法，成本利益上符合一特別應用的必備條件。 依據本發明的其它實施例，質量流量控制器106及/ 或減震器110的加入可被使用於美國專利第495 3 3 8 8及 4 5 5 0 5 9 2號中所揭示的系統，明顯地增強其靈敏性。 圖1 B解說依據本發明的實施例之氣量計式接近感測 器1 5 0。氣量計式接近感測器1 5 0包括其具有相似的操作 原理如氣量計式接近感測器1 〇〇的許多相同組件。兩個感 測器間的差別在於，氣量計式接近感測器1 5 0具有三個量 測分支，其比得上包含於氣量計式接近感測器1 00內的一 個量測通道。此三個量測分支係爲了方便解說而顯示，且 ，本發明未受限於量測分支。二或更多之任何數量的量測 分支可被使用。 氣量計式接近感測器1 5 0包括質量流量控制器1 5 3、 中央通道156、參考通道158、參考通道限制器166、參 考探針174、橋接通道190及質量流量感測器192。再者 ，氣量計式接近感測器1 5 0包括量測通道1 5 9。量測通道 1 5 9分成三個量測分支1 6 3、1 6 4及1 6 5。量測分支1 6 3包 括量測分支限制器1 6 7及量測探針1 7 5。量測分支1 6 4包 括量測分支限制器1 6 8及量測探針1 7 6。量測分支1 6 5包 括量測分支限制器1 69及量測探針1 77。最後，氣量計式 •13- (10) 200422585 接近感測器1 5 0包括量測通道切換裝置1 6 0、橋接 換裝置161及開關裝置桿162。 氣體供應源1 5 1在一想要的壓力下將氣體注入 式接近感測器1 5 0。中央通道1 5 6連接氣體供應1 : 量流量控制器1 5 3，然後終止在接合點1 5 7。質量 制器1 5 3保持一恆定流率於氣量計式接近感測器1 質量流量控制器1 5 3在一足夠低的流率而將氣體注 提供層流狀、及不可壓縮流體流在整個系統，因此 不想要的氣動噪音的產生。氣體係經由多孔減震器 質量流量控制器1 5 3而逼出，其中蓄壓器1 5 4附接 156。減震器155降低由氣體供應源151引入的氣 ，且其使用係選擇性的。在離開減震器1 5 5之後， 進穿過中央通道156至接合點157。中央通道156 接合點1 5 7，並分成量測通道1 5 9及參考通道1 5 8。 量測通道1 5 9終止於量測通道切換裝置1 60。 道切換裝置160可以是一掃瞄閥或其它類型的切換 其用來切換一量測通道至數個量測分支的一者，此 支亦連接至量測通道切換裝置1 6 0。量測分支的物 係相同如量測通道的物理特性。量測通道切換裝置 藉由開關裝置桿162而操作的。開關裝置桿162控 分支1 6 3、1 6 4及1 6 5的一者係經由量測通道切 160而連接至量測通道159。 橋接通道190係經由橋接通道切換裝置161連 考通道158與量測分支163、164及165的一者間 通道切 氣量計 Π至質 流量控 5 0內。 入，以 最小化 155 g 至通道 體紊流 氣體行 終止在 量測通 裝置， 量測分 理特性 160係 制量測 換裝置 接於參 。橋接 -14- (11) (11)200422585 通道190在接合點170連接至參考通道158。橋接通道 1 9 0終止於橋接通道切換裝置1 6丨。橋接通道切換裝置 1 6 1可以是一掃瞄閥或其它類型的切換裝置，其用來切換 一橋接通道至量測分支的一者。於圖1 B所示的一個實例 中，三個量測分支163、164及165係分別地在接合點 171、172及173而連接至橋接通道切換裝置ι61。開關裝 置桿162控制量測分支163、丨64及165的一者係經由橋 接通道切換裝置161而連接至橋接通道。開關裝置桿162 控制量測通道切換裝置160及橋接通道切換裝置161兩者 ’以使相同的量測分支將連接至量測通道1 5 9及橋接通道 1 90兩者。替代的，兩個獨立的開關桿可被使用。 於一個實例中，接合點1 5 7及接合點1 70間的距離及 接合點157及接合點171、172及1：73間的距離係相等的 〇 氣量計式接近感測器1 5 0內的所有通道及分支允許氣 體流過它們。通道156、158、159及190與分支163、 164及165可以導管（管狀筒、管子等）製成，或任何其 它類型，其可容納並導引氣流穿過感測器1 5 0。此通道及 分支不具有銳彎，不規則性或不必要的阻礙，其可能例如 ，因爲製造出局部紊流或流動不穩定性而產生氣動噪音。 量測通道1 5 8及量測通道1 5 9的整個長度加上量測分支 163、164及165的一者可以是相等，或可以是不相等於 其它實例中。 參考通道1 5 8終止於參考探針1 74。同樣地，量測分 -15- (12) (12)200422585 支163、164及165分別終止於量測探針175、176、177 。參考探針174係定位在參考表面178上方。量測探針 1 7 5、1 7 6及1 7 7係定位在量測表面1 7 9上方。於微影成 像術的背景中，量測表面1 7 9通常是一半導體晶圓或支撐 一晶圓的平台。參考表面178可以是一扁平金屬板，然而 未受限此實例。由氣體供應源1 5 1注入的氣體係發射自參 考探針174，並衝擊在參考表面178上。同樣的，由氣體 供應1 5 1注入的氣體係發射自量測探針1 7 5、1 7 6或1 7 7 的一者，並衝擊在量測表面1 79上。開關裝置桿1 62的位 置決定發射的哪一量測探針氣體。噴嘴係設於探針174、 175、176及177。以下進一步參考圖3A-3E說明噴嘴的實 例。如上述，噴嘴與對應量測或參考表面間的距離稱爲間 隙。 於一個實施例中，參考探針1 74係定位在具有一已知 參考間隙1 8 0的固定參考表面1 7 8上方。量測探針1 7 5、 1 7 6及1 7 7定位在具有一未知量測間隙1 8 1、1 8 2及1 8 3 的量測表面1 79上方。未知量測間隙1 8 1、1 82及1 83可 以是相等的，或可不相等的，其中一量測表面的地勢在每 一區有所不同。已知參考間隙1 8 0係設定在代表一理想間 隙的想要恆定値。以此種配置，來自使用中的量測探針 1 7 5、1 7 6或1 7 7之回壓逆流分別係未知量測間隙1 8 j、 182或183的函數；及，參考探針174的回壓逆流係已知 參考間隙1 8 0的函數。如果使用中的參考間隙1 8 〇及量測 間隙1 8 1、1 8 2或1 8 3係相等的，架構係對稱的，且，橋 -16- (13) (13)200422585 接係平衡的。因此，沒有氣流穿過橋接通道1 7 4。另一方 面，當參考間隙1 8 0及對應使用中的量測分支之量測間隙 1 8 1、1 8 2或1 8 3係不同，參考通道1 5 8及使用中的量測 分支163、164或165間之合成壓力差包括穿過橋接通道 1 9 0的氣流。 質量流量感測器1 92係沿著橋接通道1 90而配置’較 佳地，在中心點。質量流量感測器1 92感測由參考通道 158與使用中的量測分支163或165間的壓力差所引起之 氣流。此些壓力差由於量測表面1 79的垂直位置之變化而 發生。用於一對稱橋接，當已知參考間隙1 80及對應使用 中的量測分支之未知量測間隙1 8 1、1 82或1 83係相等時 ，質量流量感測器1 92將檢測不到質量氣流，因爲在使用 中的量測分支與參考通道間沒有壓力差。已知參考間隙 1 80及對應使用中的量測分支的未知量測間隙1 8 1、1 82 或1 8 3間的差將導致參考通道1 5 8及使用中的量測分支 163、164或165的不同壓力。適當偏移可被引用於不對 稱配置。 質量流量感測器1 92感測由一壓力差或不平衡所引起 的氣流。壓力差造成一氣流，此氣流的流率係未知量測間 隙181、182或183的唯一函數。換言之，假設氣量計式 150中的恆定流率，量測分支163、164或165與參考通 道1 5 8中的氣體壓力間的不同係已知參考間隙1 8 0與對應 使用中的量測分支的未知量測間隙1 8 1、1 8 2或1 8 3間的 不同的函數。如果已知參考間隙1 80係設定在一已知間隙 -17- (14) (14)200422585 ，使用中的量測分支163、164或165與參考通道158中 的氣體壓力間的差係一量測間隙（亦即，量測表面1 79與 量測探針1 7 5、1 7 6或1 7 7間的z方向的未知間隙）的大 小的函數。 質量流量感測器1 92檢測穿過橋接通道1 90的任一方 向之氣流。因爲橋接架構，僅當壓力差發生在參考通道 158與使用中的量測分支163、164或165之間時，氣流 發生穿過橋接通道190。當壓力不平衡存在時，質量流量 感測器1 92檢測一合成氣流，且可開始一適當的控制功能 。質量流量感測器1 92可提供一感測流穿過視頻顯示器的 指示或聲頻指示。替代地，取代質量流量感測器，一差動 壓力感測器可被使用。差動壓力感測器量測參考通道與一 量測分支間的壓力差，此壓力差係一量測間隙及參考間隙 間的差的函數。 此控制功能可用來計算精確的間隙差。於另一實施例 中，控制功能可用來增加或減小未知量測間隙1 8 1、1 8 2 或1 8 3的尺寸。這是藉由相對於一量測探針移動量測表面 直到壓力差足夠接近零而完成的，當距一量測表面與參考 表面1 7 8的間隙間不再有差別時，此狀況發生。 圖1 B解說本發明的至少三個元件，此元件降低氣體 紊流及其它氣動噪音，以致使本發明達到奈米準確性。此 些元件，質量流量控制器1 5 3、減震器1 5 5及限制器1 6 6 、：1678、168及169，都可使用在本發明的實施例，或依 據想要的靈敏度以任何組合方式。例如，如果一應用需要 -18- (15) (15)200422585 非常精確靈敏度，所有元件可被使用。替代地，如果一應 用需要較少靈敏度，大槪僅針對減震器1 5 5，其中多孔限 制器1 6 6、1 6 7、1 6 8及1 6 9由於孔口而取代。結果，本發 明提供一彈性的方法，成本利益上符合一特別應用的必備 條件。 1.流量限制器 依據本發明的一個實施例並參照氣量計式接近感測器 1 〇 〇，量測通道1 1 6及參考通道1 1 8包含限制器1 2 0、1 2 2 。每一限制器1 20、1 22限制氣流行進穿過各別的量測通 道1 1 6及參考通道1 1 8。量測通道限制器1 2 0係位於接合 點1 1 4及接合點1 24間的量測通道1 1 6內。同樣的，參考 通道限制器122係位於接合點1 14及接合點126間的參考 通道1 1 8內。於一個實例中，自接合點1 1 4至量測通道限 制器120之距離及自接合點1 14至參考通道限制器122之 距離係不相等的。於其它實例中，距離是不相等。這是沒 有硬性規定感測器必須是對稱的，然而，如果幾何上係對 稱的，感測器較容易使用。 依據本發明的另一特性，每一限制器120、122包含 一多孔材料，諸如聚乙烯或燒結的不鏽鋼。圖2提供具有 多孔材料210之限制器120的橫截面圖，氣流200通過此 多孔材料210。量測通道限制器120及參考通道限制器 1 22具有實質地相同的尺寸及滲透特性。限制器的長度一 般在2至1 5 irnn的範圍，然而未受限於此些長度。量測通 -19- (16) 200422585 道限制器1 20及參考通道限制器1 22限制氣流平順地跨過 通道1 1 6、1 1 8的橫截區域。本發明人發現到，比較由使 用自一固體非多孔材料鑽孔的單一孔口的限制器所引起之 紊流及噪音的量’多孔材料限制器提供一明顯的降低於氣 流中之紊流及相關的氣動噪音。於氣量計式接近感測器 1 5 0內，具有上述特性的多孔限制器 1 6 6、1 6 7、1 6 8及 1 6 9亦被使用來達到此些優點。

此限制器提供兩個主要功能。首先，它們緩和存在於 氣量計式接近感測器1 〇〇的壓力及氣流擾動，由減震器 1 1 0產生的最顯著擾動，或聽覺拾取的來源。次者，它們 用作爲橋接內的必要阻抗元件。

氣量計式接近感測器的示範性已被提出。本發明未受 限此實例。此實例在本文中提出用於解說的目的，而不是 限制。基於含蓋於本文中的教導，對於熟習此項技藝者而 言，其它的選擇（包括本文中所述的等效物、擴充、變化 、誤差等）將顯而易見。此種選擇屬於本發明的範圍及精 神0 2.減震器 依據本發明的一個實施例並參照氣量計式接近感測器 1 〇〇，通道1 1 2容納減震器1 1 0。相似於限制器的操作， 減震器1 10減小由氣體供應源102所引起的氣體紊流，並 隔絕質量流量感測器免於氣量計式感測器的上游部中的聽 覺拾取。減震器1 1 〇係位於蓄壓器1 〇 8及接合點1 1 4間的 -20- (17) (17)200422585 通道1 1 2中。依據本發明的另一特性，減震器i丨〇包括一 多孔材料，諸如聚乙烯或燒結的不鏽鋼。本發明人發現到 ’多孔材料提供顯著減小於紊流及氣流中相關的氣動噪音 。使用於氣量計式接近感測器1 5 0的減震器i 5 5具有如減 震器1 1 0的相同特性，且使用來達到相同利益。 3.噴嘴 於氣量計式接近感測器1 0 0中，依據特別應用而定， 不同類型的噴嘴可被使用作爲參考探針1 3 0及量測探針 1 2 8。相同的，不同類型的噴嘴可使用於參考探針丨74及 未知量測間隙1 8 1、1 82及1 83用的氣量計式接近感測器 1 5 0。在其它用途方面，噴嘴類型的選擇依據所需的腳印 (量測區）。 氣量計式噴嘴3 00的基板架構之特徵在於，一扁平端 表面平行於量測表面的表面，如圖3 A所示。一噴嘴的幾 何係由量計間隙h及內徑d予以決定。通常，噴嘴壓降在 噴嘴外徑D上的相關性係微小，如果D係足夠大的話。 剩下的物理參數爲：Qm_氣體的質量流率，及△ p_橫過噴 嘴的壓降。氣體係以密度p及動態黏度7?爲其特徵。

Ap 1 2 h —pu -j 非尺寸參數間尋求的關係爲：2 、雷諾數Re、及d ，其中徑向速度u係在噴嘴面及晶圓間的圓柱形區之入口

Re = ^ 處取得。雷諾數係界定爲 v，其中v爲運動黏度係數 -21 - (18) 200422585 一連串之變化的量測間隙測試係使用具有不同內徑d 的噴嘴及使用不同質量流率予以實施。圖5繪出這些測試 的數據點。對於獲得自這些測試的數據點（如圖5所示） 之適當吻合而產生以下的關係式：

Ap ud p u2 v 2 / , \-1.3114 ⑴ 78.493 △ j 因爲空氣通過噴嘴的質量流率可寫成： Qm = puTidh 以質量流率Qm及噴嘴內徑d來表示速度U而產生：

Ap = 78.493 2π •QmV h -2.3114 j-0.6886

噴嘴的性能然後係以五個物理變數：U、△ p、Qm、 d及h的字眼予以表示。Eq(3)提供兩個主要變數Ap及 h間的關係，因爲剩下的變數用於實際系統通常將是常數 。此關係致使用於需要不同靈敏度的不同應用之噴嘴類型 的發展。 圖3B及3C解說依據本發明的實施例之噴嘴31〇，其 可使用作爲參考探針或量測探針。噴嘴3〗〇包括前表面 -22- (19) (19)200422585 3 1 2、氣體內徑前開口 3 ：[ 4及氣體內徑後開口 3丨5。 噴嘴3 1 0係附接至量測通道丨丨6及參考通道丨丨8兩者 。於一個實施例中，兩個相同的噴嘴3 1 0作爲量測探針 128及爹考|木針130。原則上’噴嘴不需是相同的。唷嘴 3 1 〇附接至量測通道1 1 6。前表面3 1 2應平行至量測表面 1 3 2。行進穿過量測通道1 1 6的氣體經由氣體內徑後開口 3 1 5而進入噴嘴3 1 0，並經由氣體內徑前開口 3丨4而離開 。相同地，噴嘴3 1 0係附接至參考通道1 1 8。前表面3 i 2 係平行至氣體內徑前開口 3 1 4。行進穿過參考通道丨丨8的 氣體經由氣體內徑後開口 3 1 5而進入噴嘴3 1 0中，並經由 氣體內徑前開口 3 1 4離開。氣體內徑前開口 3 1 4的直徑可 依一特定用途而變化。於一個實例中，氣體內徑前開口 314的內徑係界於0.5及2.5毫米（mm)之間。以下參考 圖6-8進一步說明具有多孔流限制器及單一氣體內徑噴嘴 在探針之氣量計式接近感測器模式的實例靈敏度分析結果 〇 圖3 D及3 E解說依據本發明的實施例之蓮蓬頭式噴 嘴3 5 0，其可使用作爲參考及量測探針。蓮蓬頭式噴嘴 3 5 0包括前表面3 5 5、數個氣體內徑前開口 3 60及氣體內 徑後開口 3 65。多氣體內徑前開口分佈壓力在量測表面 1 3 2比噴嘴3 1 0更寬的區域。一蓮蓬頭式噴嘴主要的係使 用來降低空間分辨率，以平坦地整合接近量測在一更寬的 空間區域。替代的方式應使用含有孔過濾器的噴嘴。 蓮蓬頭式噴嘴3 5 0係附接至量測通道1 1 6及參考通道 -23- (20) (20)200422585 1 1 8兩者。於一個實施例中，兩個相同的蓮蓬頭式噴嘴 3 5 0作爲量測探針1 2 8及參考探針1 3 0。原則上，噴嘴不 需是相同的。蓮蓬頭式噴嘴3 5 0附接至量測通道1 1 6。前 表面3 5 5係平行至量測表面1 3 2。行進穿過量測通道1 1 6 的氣體經由氣體內徑後開口 3 65而進入蓮蓬頭式噴嘴350 ，並經由數個氣體內徑前開口 3 6 0而離開。相同地，蓮蓬 頭式噴嘴3 5 0係附接至參考通道1 1 8。前表面3 5 5係平行 至參考表面134。行進穿過參考通道限制器122的氣體經 由氣體內徑後開口 3 6 5而進入蓮蓬頭式噴嘴3 5 0，並經由 數個氣體內徑前開口 3 60離開。爲了方便解說，噴嘴的使 用已參考氣量計式接近感測器1 〇〇而予以說明。噴嘴類型 的每一者亦可使用有氣量計式接近感測器1 5 0 ’其中噴嘴 附接至量測分支探針及參考通道探針的每一者。 不同類型的噴嘴的示範性實施例已被提出。本發明未 受限此實例。此實例在本文中提出用於解說的目的，而不 是限制。基於含蓋於本文中的教導，對於熟習此項技藝者 而言，其它的選擇（包括本文中所述的等效物、擴充、變 化、誤差等）將顯而易見。此種選擇屬於本發明的範圍及 精神。 B.方法 圖4所述的過程提出使用氣流的方法4 〇 〇，以檢測非 常小距離並實施一控制作用（步驟41 〇-470 )。爲了方便 起見，參考氣量計式接近感測器1 0 0說明的方法4 0 〇。然 -24- (21) (21)200422585 而，方法4 0 0不必要由感測器1 0 0的結構而予以限制，且 可以氣量計式接近感測器1 5 0或具有不同結構的感測器而 予以實施。 此過程起始於步驟4 1 0。於步驟4 1 〇中，一操作者或 機械裝置放置一參考探針在一參考表面上方。例如’一操 作者或機械裝置以已知參考間隙142定位參考探針130在 參考表面1 3 4上方。替代地，參考間隙可配置於感測器組 合內，亦即，感測器組合的內部。參考間隙係預先鄰接至 一特定値，此値通常將保持恆定。於步驟42〇中’ 一操作 者或機械裝置放置一量測探針在一量測表面上方。例如’ 一操作者或機械裝置定位量測探針128在量測表面132上 方以形成量測間隙140。 於步驟4 3 0中，氣體被注入一感測器中。例如，一量 測氣體係以一恆定質量流率而注入氣量計式接近感測器 100。於步驟440中，進入一恆定的氣體流率被保持。例 如，質量流量控制器1 06保持一恆定氣體流率。於步驟 450中，氣流係分佈於量測及參考通道之間。例如，氣量 計式接近感測器1 〇〇致使量測氣體的流動均勻地分佈在量 測通道1 1 6及參考通道1 1 8之間。 於步驟4 6 0中，量測通道及參考通道中的氣流被限制 均勻地分佈在通道的橫截面區域。量測通道限制器1 20及 參考通道限制器1 22限制氣體的流動，並作爲氣量計式接 近感測器1〇〇中的阻抗元件。 於步驟470中，氣體被迫離開參考及量測探針。例如 -25- (22) (22)200422585 ，氣量計式接近感測器1 00迫使氣體離開量測探針1 28及 參考探針1 3 0。於步驟4 8 0中’氣體的流動係經由連接參 考通道及量測通道之橋接通道而予以監視。於步驟490中 ，一控制作用基於參考及量測通道間的壓力差而予以實施 。例如，質量流量感測器1 3 8監視量測通道1 1 6及參考通 道1 1 8間的質量流率。基於此質量流率，質量流量感測器 1 3 8起動一控制作用。此種控制作用可包括提供被傳送的 質量流量的指示，傳送指示一被傳送的質量流量的訊息， 或起動一伺服控制作用來重新定位量測表面相對於參考表 面的位置，直到沒有質量流量或一固定參考値的質量流量 被傳送到。 以上方法可適於使用具有多量測分支的感測器，諸如 氣量計式接近感測器1 5 0。當氣量計式接近感測器1 5 0被 使用時，一附加步驟可被結合，其包括自一個量測分支的 使用而切換至另一量測分支。 氣量計式接近感測器1 5 0的使用亦可更有利於一量測 表面的地形的測繪。測繪可經由以上方法所述的原理而予 以完成，其中地形量測係實施在使用量測分支的一者之工 作表面的特定區域。如果一地形測繪被要求一不同區，氣 體的流動可切換至一不同量測分支，以測繪一不同區的地 形。因爲可能存在於移動一量測表面的能力中之限制，具 有多分支的接近感測器可使用於某些例子中，比起具有僅 一量測通道的接近感測器，更隨時地測繪一量測表面的地 形。 -26- (23) 200422585 例如，於一個實施例中，用來測繪地形的方法包 氣體注入諸如氣量計式接近感測器1 5 0的接近感測器 及，藉由使用量測分支的一者來實施一系列的量測。 成可藉由一特定量測分支予以測繪的區的測繪之後， 感測器將切換至一不同量測分支，以重新藉此量測分 到的區之測繪過程。此過程將被重複，直到一地形測 表面要求被完成爲止。量測表面可以是一半導體晶圓 一地形測繪要求的其它量測表面。 對於熟習此項技藝者所知之附加步驟或對以上步 加強形成本文中的教導，亦由本發明所包含。 本發明已參考一氣體並參照圖1-4而說明。於一 施例中，此氣體係空氣。本發明未受限於空氣。其它 或氣體的組合可被使用。例如，依被量測的表面而定 有一降低濕氣含量的氣體或一惰性氣體可被使用。比 氣’低濕氣含量氣體或惰性氣體較不可能與被量測的 反應。 C.模型及模擬結果 以依據本發明的實施例建立一原型之橋接架構， 明人發展一維（1-D)模型來模擬一氣量計式接近感 (氣量計）的操作。圖6係氣量計式接近感測器600 稱爲”橋接”600 )的示意圖，其操作係相對於此一維 而說明。如圖6所示，氣量計600包括五條引線11-兩個多孔流量限制器6 3 0、6 3 5、量測噴嘴6 4 0、參考 括將 ，以 在完 接近 支達 繪的 ，或 驟的 個實 氣體 ，具 起空 表面 本發 測器 (亦 模型 15、 噴嘴 -27- (24) 200422585 645及質量流量感測器665。引線u自接合點丨14延伸至 接合點124。引線12自接合點丨14延伸至接合點ι26。引 線13延伸在接合點124及〗26之間。引線14自接合點 1 2 4延伸至量測噴嘴6 4 0。引線1 5自接合點1 2 6延伸至參 考噴嘴645。多孔流量限制器63 0係沿著引線U而配置。 多孔流量限制器63 5沿著引線12而配置。量測噴嘴640 設在引線14的端。參考噴嘴645設在引線15的端。質量 流量感測器6 6 5係沿著引線1 3而設置。

氣量計的1 - D模型輔助氣量計的發展過程。此模型允 許氣量計物理參數的選擇，且在穩定狀態操作下，產生氣 量計性能的快速評估。

假設，橋接600的所有氣體通路具有相同直徑的圓形 橫截面。對於橋接的引線中的壓降之最顯著貢獻係來自限 制器630、635及噴嘴640、645，然而，來自引線11-15 的管中的黏滯損失之分佈貢獻被考慮。在彎管及接合點 i i 4、1 24、1 2 6的局部損失被忽略，因爲它們相對小。 以此些假設，氣體穿過橋接600的穩定不可壓縮流’ 如圖6所示，係由以下的一組代數式來決定： 2 = l2l + &， （4) 仏=2l + 23， （5) Q5=Q2 - Q3, ⑹ Δρ5-ΔρΑ^Δρ3, ⑻ =/·(β)，z =1，···，5 (9) -28- (25) 200422585 平衡橋接的接合點中之流率Qi導出公式（4-6 )，同 時，平衡跨接橋接的迴路中的引線之壓降△ Pi的値產生公 式（7 )及（8 )。公式（9 )界定流率Q及跨接引線（i = 1 · · 5 )的每一者的壓降△ p間的關係。 上引線11及12的壓降係管狀筒中的黏滯損失及多孔 限制器中黏滯損失的總和： ]，2， (10)

其中h及t係管狀筒長度及直徑，然而係引線i 中的（橫截面平均）速度。用於層狀管流，壓力損失係數 僅係雷諾數（Reynolds number)的函數： 多孔限制器的壓力損失係在達西（Darcy’s )定律之 後模型化。見 A.Bejan Convective Heat Transfer，Chapter 10 John Wiley&Sons，1 984。限制器 63 0、6 3 5 具有長度 1R，且具有如引線11及12的管狀筒之相同直徑，此直徑 導致相同的平均速度wi。常數#及κ分別地係流體（空 氣）的動態黏度及多孔材料的滲透度。壓降可以質量率 Q i的字眼而表示。代入黏度wi， -29- (12) (26) 200422585 w.二 4Q· 1 π df

產生 / z = 1，2， (13) AP/= ^

V 以及常數A及C : ,128v A =- π 〜4⑪ ~ 一 一 np (14) V及P分別地係氣體（空氣）的運動黏度及密度，以 及，⑭係多孔材料的傳導率。 橋接引線13中的壓降係簡單地模型化爲：

Ap3 (15) 因爲質量流量感測器的實際性能在槪算的充份位準下 係線性的。係數α係實驗決定，其顯示與質量流量計的技 術規格之良好一致性。 引線14及15的壓降係模型化爲管中的黏度損失（相 似如引線11及12 )及噴嘴中的損失的總和： Αρ/ = Λ di w2 puf2 78.493fA.V1 .3114 4,5 (16) v 公式（1 6 )中的總和的第二分量代表跨接一噴嘴的壓 -30- (27) 200422585 降之半貫驗性以相似性爲基礎的模型。變數;表示徑向 黏度的區域平均値在一晶圓的表面及空氣量計噴嘴的面間 的環形區。此速度可被計算爲： a π D h.

(17) 其中D係噴嘴的內徑ID (噴嘴640、645兩者係相同 )，及h係量測間隙。適當的取代而產生：

78.493V 2π

h^23U4D -0.6886 十個公式（4-8、13、15、18 )的系統相對於流率Qi 係線性。層流狀假設的有效性係藉由計算進入系統的各別 段的雷諾數而予以確定。用於一指定組的輸入參數， M at lab程式可使用來以數字的方式解答以上公式。 1.模擬參數的選擇 模擬用的主參數被選擇來符合以空氣作爲氣體之量計 100、600的工作原型。主參數槪述如下。 空氣的特性： 密度 p = 1.2003【kg /m3 】 動態黏度 // = 1.8189E-05【kg / ( ms )】 -31 - (28) 200422585 運動黏度 > =1.5157E-05【m2/s】 多孔材料的特性： 多孔傳導性 ⑭=43 2 7 E-02【kg / ( sm3 )】 流量計反應（線性）： 校準常數a=1144E-04【l/(ms)】 空氣量計幾何參數： 引線# 1 2 3」 4 __ 直徑（mm ) 3.37 3.37 - 3.37 長度（mm ) 38.1 101.6 - 70.9 32^1_ 多孔插入長度（歷1 ) 7.0 7.0 - • 2 .結果 模擬的結果係以靈敏度曲線而予以顯示，如質量流率 及量測噴嘴間隙的函數（圖7 )，以及如噴嘴ID及多孔 限制器的長度的函數（圖8 )。 特定地，圖7解說如質量流率及量測噴嘴間隙的函數 之靈敏度曲線圖，用於具有1 . 1 4 ηιηι內徑（ID )的噴嘴之 量計及7 _長度的限制器。爲了產生此曲線’ 40至14〇 腿範圍的量計間隙被使用，及流率在100至5〇〇SCCm的範 圍。曲線顯示，隨時量計間隙變更小，量計檢測梦考間險 言十 及量測間隙間的差別變化增加。此曲線顯示’随 p 隙變小，靈敏度增加率在更高的流率表示更多。鬥樣也 -32- (29) (29)200422585 用於一恆定量計間隙，如氣體穿過量計的流率增大，靈敏 度亦增大。 圖8解說當量測間隙係1 〇 〇 mm且流率係2 0 0 s c c m時， 如噴嘴ID及限制器長度的函數之靈敏度曲線圖。爲產生 此曲線圖，0.5至2.5 mni範圍的ID之噴嘴被使用，且，5 至1 5 IM1範圍的長度之限制器被使用。此曲線顯示，噴嘴 ID變更小，量計檢測參考間隙及量測間隙間的差別變化 增加。此曲線另顯示，如噴嘴ID變得更小，靈敏度增加 率在不同限制器長度上保持相對地一致。最後，此曲線解 說量計靈敏度在兩個限制器的長度上的相對小的相關性。 如圖7及8所示，依附在流率及間隙上的靈敏性係相 對重要的。在比線性率更快下，靈敏性隨著流率（線性） 增加，而間隙減小。依附在其它兩參數（噴嘴ID及限制 器長度）於此些參數的可變性的實際範圍內係更相當弱的 。靈敏度隨著噴嘴的ID減小，而，隨著限制器長度增加 。此資料顯示，增加流率可使用來改善量計靈敏度，只要 這將不會造成氣動噪音的增加。對紊流的轉移將確實爲可 被使用的最大流率上之實際限制。 D.結論 雖然本發明的各種實施例已被說明，應瞭解到，它們 已經由實例而予以提出，而不是限制。對於熟習此項技藝 者而言，將係顯而易見’形式及細節上的各種改變可被製 作於其中’而不超過本發明的範圍及精神。 -33- (30) (30)200422585 以上，本發明已經由方法步驟的輔助而予以說明’其 解說特定函數的功能及其關係。爲了說明的方便性’此些 方法步驟的邊界在此已隨意地予以界定。選擇性邊界可被 界定，只要此特定功能及其關係係適當地實施。任何此種 替代邊界因此屬於所申請發明的範圍及精神內。因此’本 發明的範圍及領域應不受限於上述示範性實施例的任何者 ，然而應僅依據以下申請專利及其等效物而予以界定。 【圖式簡單說明】 現將參考附圖說明本發明。於圖式中，相同參考號碼 標示相同或功能上相似的元件。 圖1 A係依據本發明的實施例之氣量計式接近感測器 的示意圖。 圖1 B係依據本發明的實施例之具有多量測分支的氣 量計式接近感測器的示意圖。 圖2係提供依據本發明的實施例之限制器的橫截面圖 的示意圖。 圖3A係顯示噴嘴的基本特徵的示意圖。 圖3 B係顯示依據本發明的實施例可使用於一參考探 針或量測探針之噴嘴的立體圖的示意圖。 圖3 C係顯示依據本發明的實施例之圖3 B中所示的 噴嘴的橫截面圖的示意圖。 圖3 D係顯示依據本發明的實施例可使用於一參考探 針或量測探針之蓮蓬頭式的立體圖的示意圖。 -34- (31) (31)200422585 圖3 E係顯示依據本發明的實施例之圖3 D中所示之 噴嘴的橫截面圖的示意圖。 圖4係顯示依據本發明的實施例之使用氣量計式接近 感測器來檢測非常小距離並實施一控制作用之方法的流程 圖。 圖5係解說依據本發明的實施例之具有不同尺寸的噴 嘴的測試結果之靈敏度曲線圖。 圖6係依據本發明的實施例之具有橋接架構的氣量計 式接近感測器的示意圖。 圖7係解說如質量流率及量測噴嘴間隙的函數之模擬 結果之靈敏度曲線圖。 圖8係解說如噴嘴內徑（ID )及多孔限制器的長度的 函數之模擬結果的靈敏度曲線圖。 主要元件對照表 h 量計間隙 d 內徑 D 噴嘴外徑 Q m 質量流率 △ P 壓降 P 密度 V 動態黏度 LI -15 引線 100 氣量計式接近感測器 -35 - (32) 氣體供應源 質量流量控制器 蓄壓器 多孔減震器 中央通道 接合點 量測通道 參考通道 量測通道限制器 參考通道限制器 接合點 接合點 量測探針 參考探針 量測表面 參考表面 橋接通道 質量流量感測器 未知量測間隙 已知參考間隙 氣量計式接近感測器 氣體供應源 質量流量控制器 蓄壓器 -36- (33) 200422585 1 55 1 56 157 15 8 159 160 16 1 162 163 、 164 及 165 166 167 168 169 170 171、 172、 173 174 175 175 > 176、 177 1 76 177 178 179 180 181、 182 及 183 減震器 中央通道 接合點 參考通道 量測通道 量測通道切換裝置 橋接通道切換裝置 開關裝置桿 量測分支 參考通道限制器 量測分支限制器 量測分支限制器 量測分支限制器 接合點 接合點 參考探針 量測探針 量測探針 量測探針 量測探針 參考表面 量測表面 已知參考間隙 未知量測間隙 -37- (34)200422585 190 橋接通道 190 橋接通道 192 質量流量感測器 192 質量流量感測器 200 氣流 2 10 多孔材料 300 氣量計式噴嘴 3 10 噴嘴 3 12 前表面 3 14 氣體內徑前開口 3 15 氣體內徑後開口 350 蓮蓬頭式噴嘴 355 前表面 360 氣體內徑前開口 365 氣體內徑後開口 400 方法 600 氣量計式接近感測器 630 、 635 多孔流量限制器 640 量測噴嘴 645 參考噴嘴 665 質量流量感測器 -38-

Claims (1)

1. (1) (1)200422585 拾、申請專利範圍 1. 一種氣量計式接近感測器，用來傳送一參考表面間 隙與一量測表面間隙間的差，包含： 一接合點，其將輸入該氣量計式接近感測器的氣體分 成一參考通道及一量測通道； 一第一多孔流量限制器，沿著參考通道配置，其中該 第一多孔流量限制器均勻地限制穿過參考通道的氣流； 一第二多孔流量限制器，沿著量測通道配置，其中該 第二多孔流量限制器均勻地限制穿過量測通道的氣流； 一參考探針，位在參考通道的端，藉此，氣體經由參 考探針而離開參考通道，並行進跨過一參考間隙以衝擊在 一參考表面上； 一量測探針，位在量測通道的端，藉此，氣體經由量 測探針而離開量測通道，並行進跨過一量測間隙以衝擊在 一量測表面上；及 一質量流量感測器，連接於參考與量測通道之間，用 來傳送其間之氣流的質量，藉此，參考與量測表面間的間 隙差可在一高靈敏度下而予以感測。 2. 如申請專利範圍第1項之感測器，另包含一質量流 量控制器位在該接合點之前，以輸出一恆定的氣體質量流 率。 3 .如申請專利範圍第2項之感測器，另包含一減震器 位在該質量流量控制器之後，以減小氣體紊流。 4.如申請專利範圍第1項之感測器，另包含一減震器 -39- (2) (2)200422585 位在該接合點之前。 5 .如申請專利範圍第丨項之感測器，其中該第一及第 二多孔流量限制器係分別以第一及第二多孔材料而製成， 該第〜及第二多孔材料實質上具有相同滲透的特性。 6 ·如申請專利範圍第5項之感測器，其中該第一多孔 材料及第二多孔材料係相同，並包括聚乙烯。 7 ·如申請專利範圍第5項之感測器，其中該第一多孔 材料及第二多孔材料係相同，並包括燒結的不鏽鋼。 8 ·如申請專利範圍第1項之感測器，其中該第一及第 二多孔流量限制器各具有2至1 5 mm間的長度。 9·如申請專利範圍第丨項之感測器，其中該參考探針 及該量測探針各包含一或更多個氣體內徑。 1 0 .如申請專利範圍第9項之感測器’其中該參考探 針及該量測探針，以及每一氣體内徑沿著垂直至參考表面 及量測表面的方向而延伸。 1 1 ·如申請專利範圍第丨項之感測器，其中該參考探 針及該量測探針各包含具有0 · 5至2 · 5 mm間的內徑之單一 氣體內徑。 12.如申請專利範圍第丨項之感測器，其中該參考探 針及該量測探針各包含一噴嘴。 13·如申請專利範圍第丨項之感測器，其中該參考探 針及該量測探針各包含一蓮蓬頭式噴嘴。 1 4 .如申請專利範圍第1項之感測器’其中由該質重 流量感測器所傳送之氣流的質纛表示量測間隙與參考間隙 -40, (3) (3)200422585 間的差於奈米範圍。 1 5 . —種氣量計式接近感測器，用來傳送一參考表面 間隙與一量測表面間隙間的差，包含： 一接合點，其將輸入該氣量計式接近感測器的氣體分 成一參考通道及一量測通道； 一第一開關裝置，連接至量測通道及數個量測分支， 其中該第一開關裝置允許氣體每次流動於一量測分支，且 可使用來將該氣體流自一量測分支切換至另一量測分支； 一第一多孔流量限制器，沿著參考通道配置，其中該 第一多孔流量限制器均勻地限制穿過參考通道的氣流； 數個量測分支多孔流量限制器，沿著該數個量測分支 配置，其中每一量測分支多孔流量限制器均勻地限制穿過 一各別的量測分支的氣流； 一參考探針，位在參考通道的端，藉此，氣體經由參 考探針而離開參考通道，並行進跨過一參考間隙以衝擊在 一參考表面上； 數個量測探針，其中一量測探針係位在量測分支的每 一者的端，藉此，氣體經由一量測探針而離開一量測分支 ，並行進跨過一量測間隙，以衝擊在一量測表面上；及 一第二開關裝置，連接至橋接通道及數個量測分支， 其中該第二開關裝置允許氣體每次流動於一量測分支，且 可使用來將該氣體流自一量測分支切換至另一量測分支； 一質量流量感測器，連接於參考通道及該第二開關裝 置，用來傳送其間之氣流的質量，藉此，參考與量測表面 -41 - (4) (4)200422585 間的間隙差可在一高靈敏度下而予以感測。 16·如申請專利範圍第15項之感測器，另包含一質量 流量控制器位在該接合點之前，以輸出一恆定的氣體質量 流率。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項之感測器，另包含一減震 器位在該質量流量控制器之後，以減小氣體紊流。 1 8 ·如申請專利範圍第1 5項之感測器，另包含一減震 器位在該接合點之前。 1 9 .如申請專利範圍第1 5項之感測器，其中該第一及 該量測分支多孔流量限制器的每一者係以多孔材料製成， 該多孔材料實質上具有相同滲透的特性。 20·如申請專利範圍第19項之感測器，其中該第一多 孔流量限制器及該量測分支流量限制器的每一者之該多孔 材料係相同，並包括聚乙烯。 2 1 ·如申請專利範圍第1 9項之感測器，其中該第一多 ?L流量限制器及該量測分支流量限制器的每一者之該多孔 材料係相同，並包括燒結的不鏽鋼。 22·如申請專利範圍第15項之感測器，其中該參考探 針及該數個量測探針的每一者包含一噴嘴。 23·如申請專利範圍第15項之感測器，其中該參考探 針及該數個量測探針的每一者包含一蓮蓬頭式噴嘴。 24·如申請專利範圍第丨5項之感測器，其中由該質量 流量感測器所傳送之氣流的質量表示量測間隙與參考間隙 間的差於奈米範圍。 -42- (5) (5)200422585 25 . —種使用於一氣量計式接近感測器的橋接，包含 一接合點，其接收一氣流，並將該氣流分成一參考通 道及一量測通道； 一第一多孔流量限制器，沿著參考通道配置，其中該 第一多孔流量限制器均勻地限制穿過參考通道的氣流； 一第二多孔流量限制器，沿著量測通道配置，其中該 第二多孔流量限制器均勻地限制穿過量測通道的氣流。 2 6.—種用來傳送一參考間隙與一量測間隙間的差之 方法，包含以下步驟： (a) 分佈一氣流於一量測通道與一參考通道間； (b) 限制實質均勻地跨過量測及參考通道兩者的橫截 面區之氣流； (c) 自參考及量測通道經由噴嘴而輸出氣體，以分別 地衝擊在一參考表面及一量測表面上；及 (d) 傳送跨過連接參考及量測通道的橋接通道之質量 流率，該質量流率係表示一量測間隙與參考間隙間的差的 大小。 27.如申請專利範圍第26項之方法，其中步驟（d ) 包含監視跨過連接參考及量測通道的橋接通道之質量流率 的步驟，該質量流率係代表量測間隙與參考間隙間的差的 大小。 2 8 .如申請專利範圍第2 6項之方法，其中步驟（d ) 包含監視參考與量測通道間的氣壓差的步驟，該氣壓差係 -43- (6) (6)200422585 代表量測間隙與參考間隙間的差的大小。 2 9 ·如申請專利範圍第2 6項之方法，另包含實施回應 該傳送步驟的控制作用。 3 〇 .如申請專利範圍第2 7項之方法，另包含實施回應 該傳送步驟的控制作用。 3 1 ·如申請專利範圍第2 8項之方法，另包含實施回應 該傳送步驟的控制作用。 3 2 · —種用來傳送一參考間隙與一量測間隙間的差之 方法，包含以下步驟： (a) 分佈一氣流於一量測通道與一參考通道間； (b) 切換該氣流在數個量測分支之間，其中該氣流每 次流過一量測分支； (〇限制實質均勻地跨過量測及參考通道兩者的橫截 面區之氣流； (d) 自參考及量測通道經由噴嘴而輸出氣體，以分別 地衝擊在一參考表面及一量測表面上；及 (e) 傳送跨過連接參考及量測通道的橋接通道之質量 流率，該質量流率係表示一量測間隙與一參考間隙間的差 的大小。 3 3 ·如申請專利範圍第3 2項之方法，其中步驟（e ) 包含監視跨過連接該參考通道及一量測分支的橋接通道之 質量流率的步驟，該質量流率係代表量測間隙與參考間隙 間的差的大小。 3 4 ·如申請專利範圍第3 2項之方法，其中步驟（e ) -44- (7) (7)200422585 包含監視該參考通道與一量測分支間的氣壓差的步驟，該 氣壓差係代表量測間隙與參考間隙間的差的大小。 3 5 ·如申請專利範圍第3 2項之方法，另包含實施回應 該傳送步驟的控制作用。 36.如申請專利範圍第33項之方法，另包含實施回應 該傳送步驟的控制作用。 3 7 ·如申請專利範圍第3 4項之方法，另包含實施回應 該傳送步驟的控制作用。 3 8 · —種用來測繪一量測表面的地形之方法，包含： (a) 將一氣流注入具有多量測分支的氣量計式接近感 測器； (b) 使用一量測分支來測繪量測表面的區的地形； (c) 當量測表面的區的該測繪被完成時，將該氣流自 一量測分支切換至另一量測分支；及 (d) 重複步驟（a )至（c )，直到要求地形測繪的量 測表面的所有區已完成測繪爲止。 39·如申請專利範圍第38項之方法，其中該量測表面 係一半導體晶圓。 -45-