TWI292032B - Liquid flow proximity sensor for use in immersion lithography - Google Patents

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TWI292032B
TWI292032B TW092135860A TW92135860A TWI292032B TW I292032 B TWI292032 B TW I292032B TW 092135860 A TW092135860 A TW 092135860A TW 92135860 A TW92135860 A TW 92135860A TW I292032 B TWI292032 B TW I292032B
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Description

1292032 (1) 玖、發明說明 【發明所屬技術領域】 本發明關係於用以檢測很小距離之設備與方法，更明 確地說，關係於液體流之接近感應。 【先前技術】 很多自動製程需要感應於一製造工具與產品或被加工 材料表面間之距離。於例如半導體微影之某些狀況中，距 離必須以接近奈米之正確性加以量測。 用以建立此正確性之接近感應器的相關挑戰係相當地 大，特別是在光微影系統之領域更是如此。於光微影領域 中，除了爲非侵入式並具有能力以精確檢測很小距離外， 接近感應器並不能引入污染物或與典型爲半導體晶圓之加 工面接觸。這兩情形之發生均會使半導體品質嚴重劣化或 損毀。 很多類型之接近感應器均可以用以量測很小距離。接 近感應器之例子包含電容及光學測量儀器。當這些接近感 應器用於光微影系統中，因爲沉積於晶圓上之材料的物理 特性可能衝擊這些裝置之精確性，所以這些接近感應器具 有嚴重的缺點。例如，取決於電荷之濃度之電容可能在一 類型之材料（例如金屬）集中之位置處’會得到假的接近讀 値。而當使用由例如砷化鎵（GaAs)及磷化銦（InP)之非透 光及/或感光材料所作成之晶圓，則會有另一類型之問題 發生。於這些情形下，電容及光學測量儀器均可能提供假 -4- 1292032 (2) 結果。 美國專利第4，953’ 388及4，550，592號揭示另一種 使用氣壓計感應器方式，以作接近感應。一氣壓計感應器 易受到電荷濃度或晶圓表面電氣、光學及其他物理特性之 影響。然而，現行半導體製造需要接近度被以奈米級之高 精確度加以計量。 再者’由於在微影方法內之成像要求變得愈有挑戰性 ，被使用之另一方式爲浸入式微影法。在浸入式微影法中 ，於投影光學盒之最後透鏡及晶圓間之間隙係被塡充以液 體，以加強系統效能。此一方式支援更小特性尺寸之印刷 。於這些系統中，予以加工之晶圓爲一液體池所包圍。例 如美國專利第4，9 5 3，3 8 8及4，5 5 0，5 92號所揭示之氣壓 計感應器將不能有效地應用至浸入式微影系統中。 浸入式微影系統能在微微影（microlithography)區域內 產生相當多優點。該技術使得於像空間中之折射率，即投 影系統之數値孔徑大於1。結果，該技術具有潛力以將用 以微影中之193奈米工具向下延伸至45奈米’甚至可能更 低。然而，爲了更有效之浸入式微影系統’包圍在工作面 旁之液體的折射率必須保持恆定。例如液體中之發泡及溫 度改變之變動可能影響折射率。因此，一接近感應器必須 不會造成發泡或溫度改變，理想上要能降低這些影響。 因此，有需要一液體流接近感應器，其可以在浸入式 微影系統中，精確地感應距離。 1292032 (3) 【發明內容】 [發明目的] 本發明提供一高解析度液體流接近感應器及方法，其 可以精確地感應於浸入式微影系統中之距離。該液體流接 近感應器藉由檢測於量測與參考間距（standoff)間之差， 而決定接近度。一間距係爲在接近感應器之噴嘴與噴嘴下 之表面間之距離或間隙。 爲了決定間距，具有定流體質流率之液體流係被以一 質流控制器加以量測並被強迫通過兩通道-一量測通道與 一參考通道。依據本發明，多孔限制器被用於參考通道與 量測通道中。多孔限制器不會引入渦流，同時執行感應器 適當操作所需之抗擋功能。於本發明之其他實施例中，一 多孔緩衝器被放置於接近感應器內通過液體質流控制器並 在接近感應器前分叉爲參考及量測通道。多孔緩衝器減少 渦流並降低傳遞經這些通道之可能噪音，並加強接近感應 器之精確度。 每一通道在一末端有一探棒，其係定位於一表面上。 一液體被強迫經通道並由噴嘴射向相關量測與參考面。一 在參考與量測通道間之橋通道感應於兩通道間之液體質流 ，其係爲參考與量測通道中之液體壓力差所造成者。所感 應之液體質流率係爲參考與量測間距中之差的代表値。換 句話說，通過橋之感應液體質流係爲參考探棒與在參考通 道中參考面之參考間距與量測探棒與量測通道之量測表面 間之量測間距間之差的代表値。液體流接近感應器可以提 -6- 1292032 (4) 供一指示以基於所感應之質流率，而喚起一控制動作。 依據本發明之另一態樣’不同噴嘴類型可以用作爲量 測與參考探棒。這些噴嘴使得感應器可以迅速地適用至不 同類型之加工面上。 依據本發明之另一態樣，一液體流接近感應器可以包 含一量測通道，其被連接至一連接至多數量測分支之開關 裝置。每一量測分支具有與一不包含量測分支之裝置中之 毚測通道同樣之特徵。多數量測分支加強了接近感應器以 量測在一量測面之較大區域上之間距的能力。 依據本發明另一態樣，一方法被提供用於具有單一量 測通道之液體流接近感應器。該方法包含步驟有：將液體 流分成量測與參考通道，並限制液體流均勻地流經每一通 道之剖面區域。 依據本發明另一實施例，一方法提供用於具有多數量 測分支之液體流接近感應器。該方法包含步驟有··將液體 流分爲一量測分支與一參考通道；均勻地限制液體流至參 ^通道或量測分支之剖面積；及切換於量測分支之間。另 〜方法說明具有多數量測分支之液體流接近感應器被用以 映圖·一量測面之構形。 經過多孔限制器、液體質流控制器及/或緩衝器之使 $ ’本發明之實施例允許基於液體流之具有奈米正確度之 胃解析度之距離量測。本發明係特別有利於浸入式光微影 系統與工具中。於光微影系統中，特別想要以高解析度， 決定於一微影生產工具之適當幾何參考與半導體晶圓間之 -7- 1292032 (5) 距離。使用一高解析度液體流接近感應器技術更提供與晶 圓材料之物理參考及於半導體製造所沉積於晶圓上之材料 無關高解析度效能的晶圓接近量測。 本發明之其他實施例、特點及優點及本發明之各種實 施例之結構與操作將參考附圖詳述如下。 本發明將參考附圖加以說明。於圖式中，相同參考數 係表示相同或功能類似之元件。 【實施方式】 雖然，本發明係參考特定應用之實施例加以說明，但 可以了解的是，本發明並不限定於此。熟習於本技藝者可 以取用於此所提供之技術，而得知在本案範圍內之其他修 改、應用及實施例，其中本發明係特別適用。 A.液體流接近感應器 第1 A圖例示依據本發明一實施例之液體流接近感應 器1〇〇。液體流接近感應器1〇〇包含液體質流控制器106、 中央通道1 1 2、量測通道1 1 6、參考通道1 1 8、量測通道限 制器1 20、參考通道限制器1 22、量測探棒1 2 8、參考探棒 130、橋通道136及液體質流感應器138。液體供給1〇2將一 液體以想要壓力射入液體流接近感應器1 〇〇。用於液體供 給1 02之感應器液體可以爲任何適用於液體浸入式微影之 液體，例如去離子水、環辛烷及Krytox。感應器液體應 與用於包圍住加工面之浸入式液體相容。 -8- 1292032 (6) 中央通道112將102連接至液體質流控制器i〇6然後終 止於接合點1 1 4。液體質流控制器1 〇6在液體流接近感應器 1 〇 〇內維持一定流率。於另一實施例中，一壓力調節器可 以用以替換液體質流控制器1 06。液體被強迫流出液體質 流控制器106通過一多孔緩衝器1 1〇，並以一累積器1〇8固 定至通道1 12。緩衝器1 10降低了爲液體供給1〇2所引入渦 流’且其使用爲可選擇的。於離開緩衝器1 1 〇時，液體行 經中央通道II2至接合點114。中央通道112終止於接合點 1 1 4並分成量測通道丨1 6與參考通道1 1 8。液體質流控制器 106以足夠低速率噴出液體，以提供層流與不可壓縮之液 體流於整個系統上，以最小化不想要之液體噪音之產生。 橋通道1 3 6係連接於量測通道1 1 6與參考通道1 1 8之間 。橋通道136將量測通道1 16接連至接合點124。橋通道136 將參考通道1 1 8接連至接合點]26。於一例子中，於接合點 接合點114與接合點124之距離與接合點接合點114與接合 點1 2 6間之距離係相等的。 在液體流接近感應器1 00內之所有通道允許液體流經 其間。通道1 1 2、1 1 6、1 1 8、及1 3 6可以由導管（例如硬管 、軟管等）作成，或者，其他類型之結構作成，其可以包 含並導引液體流經感應器100。通過並不具有急彎、不規 則或不必要之阻礙，其可能引起液體噪音者，例如藉由產 生局部渦流或流動不穩定。量測通道1 1 6及參考通道1 1 8之 整個長度可以等於或於其他例子中也可不相等。 參考通道1 1 8終結爲參考探棒1 3 0。同樣地，量測通道 -9- 1292032 (7) 1 1 6終結爲量測探棒1 2 8。參考探棒1 3 0被定位於參考面1 3 4 上。量測探棒128定位於量測面132上。於光微影領域中， 量測面1 3 2經常係爲一半導體晶圓或一支撐晶圓之平台。 參考面1 3 4可以爲一平面金屬板，但並不限定於此例子。 參考探棒130及量測探棒128均定位成使得流出液體之孔係 在覆蓋被加工晶圓之浸入液體1 44池之下面。爲液體供給 102所噴射之液體係由每一探棒128、130所射出並碰撞在 量測面1 3 2及參考面1 3 4上。噴嘴係被提供於量測探棒1 2 8 及參考探棒130中。例示噴嘴係進一步參考第3A-3E圖所 說明如下。如上所述，於一噴嘴與一相關量測或參考面間 之距離被稱爲間距。 於一實施例中，參考探棒1 3 0係以一已知參考間距1 42 定位於一固定參考面134上。量測探棒128係以一未知量測 間距1 4 0定位於量測面1 3 2上。已知參考間距1 4 2係被設定 相對應於最佳間距之想要定値。以此一配置，量測探棒 1 2 8之背壓流係爲未知量測間距1 4 0之函數；及參考探棒 130之背壓流係爲已知參考間距142之函數。若140及參考 間距1 42相等，則架構係對稱及橋爲平衡。因此，並沒有 液體流經橋通道1 3 6。另一方面，當量測間距1 4 0與參考間 距]42有差時，於量測通道1 1 6與參考通道1 1 8間之所得壓 力差引入一液體流，經過液體質流感應器1 3 8。 液體質流感應器138係沿著橋通道136定位，較佳係在 一中心點。液體質流感應器1 3 8感應由量測通道1 1 6與參考 通道Π 8間之壓力差所造成之液體流。這些壓力差係由於 -10 - 1292032 (8) 量測面1 3 2之垂直定位之變化所造成。對於一對稱橋，當 量測間距1 4 0及參考間距1 4 2相等時，相較於表面1 3 2、1 3 4 ’兩者探棒量測探棒1 2 8、1 3 0之間距係相同。因爲在量測 與參考通道間沒有壓力差，所以液體質流感應器1 3 8將不 會檢測出液體質流。於量測間距140及參考間距142間之差 將造成於量測通道1 1 6與參考通道1 1 8間之壓力差。適當偏 移可能造成非對稱配置。 液體質流感應器1 3 8感應由壓力差或不平衡所造成之 液體流。壓力差造成一液體流，其流率係爲量測間距140 之特有函數。換句話說，假設一定流率進入液體量測器 1〇〇，則於量測通道1 16及參考通道1 1 8中之液體壓力係爲 間距140及142間之差之函數。若參考間距142係被設定爲 一已知間距，則於量測通道U 6與參考通道1 1 8中之液體差 間之差將爲量測間距140之大小（即於量測面132與量測探 棒1 2 8間之z方向中之未知間距）之函數。 液體質流感應器1 3 8檢測流經橋通道1 3 6中之液體流。 因爲橋架構，所以只有當於通道1 1 6、1 1 8間有壓力差發生 時，液體流才會發生於橋通道1 3 6中。當一壓力不平衡存 在時，液體質流感應器1 3 8檢測出一所得液體流，並可以 啓始一適當控制功能。液體質流感應器1 3 8可以提供一指 示，以經由視訊顯示或一音訊指示，而指出感應流通過。 或者，除了液體質流感應器外，也可使用一差動壓力感應 器。差動壓力感應器量測於兩通道中之壓力之差’其係爲 量測與參考間距間之差的函數。 -11 - 1292032 (ίο) 174、橋通道190及液體質流感應器192。 另外，液體流接近感應器150包含量測通道159。量測 通道159分成三個量測分支163、164及165。量測分支163 包含量測分支限制器167及量測探棒175。量測分支164包 含量測分支限制器1 6 8及量測探棒1 7 6。量測分支1 6 5包含 量測分支限制器1 69及量測探棒1 77。最後，液體流接近感 應器150包含量測通道開關裝置160、橋通道開關裝置161 ，及開關裝置槓桿162。 液體供給1 5 1以一想要壓力將液體噴入液體流接近感 應器1 5 0。如同於液體流接近感應器1 00之例子，用於液體 供給1 5 1之感應器液體可以爲用於液體浸入式微影之液體 ，例如去離子水、環辛烷、及 Krytox。感應器液體應與 用於包圍加工面之浸入液體相容。 中央通道1 56將液體供給連接至液體質流控制器153， 然後，終止於接合點1 5 7。液體質流控制器1 5 3維持在液體 流接近感應器150內之定流率。液體質流控制器153以足夠 低流率噴出，以提供層流及不可壓縮流於整個系統，以最 小化不想要液體噪音之產生。於另一實施例中，一壓力調 節器可以用以換代液體質流控制器1 5 3。液體被由液體質 流控制器1 5 3強迫流出經過多孔緩衝器1 5 5，並具有累積器 154固定至通道156。緩衝器155降低由液體供給151所引入 之液體渦流，其使用可以免除。於離開緩衝器1 5 5時，液 體行經中央通道1 5 65至接合點157。中央通道156終止於接 合點157並分成量測通道159與參考通道158。 1292032 (11) 量測通道1 5 9終止於量測通道開關裝置l 6 0。量測通道 開關裝置1 6 0可以爲一掃描閥或其他類型之開關裝置，其 係用以切換一量測通道至幾個量測分支之一，這些量測分 支也是連接至一量測通道切換裝置1 6 0。量測分支之物理 特徵係相同於一量測通道之物理特徵。量測通道開關裝置 160可以切換一開關裝置槓桿162加以操作。開關裝置槓桿 162控制哪一量測分支163、164或165係經由量測通道切換 裝置160連接至量測通道159。 橋通道190經由該橋通道開關裝置161連接於參考通道 158與三個量測分支163、164或165之一之間。橋通道190 於接合點1 7 0連接參考通道1 5 8。橋通道1 9 0終止於橋通道 開關裝置1 6 1。橋通道開關裝置1 6 1可以爲一掃描閥或其他 類型之開關裝置，其係作用以切換一橋通道至量測分支之 一。於第1 Β圖所示之例子中，三個量測分支1 6 3、1 6 4及 165係分別於接合點171、172及173連接至橋通道開關裝置 161。開關裝置槓桿162控制哪一量測分支163、164或165 被經由橋通道開關裝置1 6 1連接至橋通道。開關槓桿1 62控 制量測通道開關裝置1 60及橋通道開關裝置1 6 1，使得相同 量測分支將連接至量測通道159與橋通道190。或者，也可 使用兩獨立開關槓桿。 於一例子中，於接合點157與接合點170間之距離及於 接合點157與接合點171、172或173間之距離爲相等。 在液體流接近感應器1 5 0內所有通道與分支允許液體 流經其間。通道1 5 6、1 5 8、1 5 9及1 9 0與分支1 6 3、1 6 4及 -14 - 1292032 (12) 165可以由導管（硬管、軟管等）或其他類型結構所作成， 其可以包含並導通液體流經液體流接近感應器1 5 0。通道 及分支並沒有急彎曲、不規則或不必要阻礙，其可能引入 液體噪音，藉由例如產生局部渦流或流動不穩定性。參考 通道158與量測通道159之整個長度加上量測分支163、164 或1 6 5之一可以相等，於其他例子可以不相等。 參考通道158終止有一參考探棒174。同樣地，量測分 支163、164及165分別終止有量測探棒175、176及177。參 考探棒174係定位於參考面IN上。量測探棒175、17 6及 1 7 7係定位於量測面1 7 9上。於光微影之領域中，量測面 179經常爲一半導體晶圓或一支撐一晶圓之平台。參考面 1 7 8可以是一平金屬板，但並不限定於此例。由液體供給 1 5 1所噴出之液體係由參考探棒1 74所發射並碰撞於參考面 1 7 8上。同樣地，爲液體供給1 5 1所噴出之液體係由三個探 棒175、176或177之一所射出並碰撞在量測面179上。所有 參考探棒與量測探棒均定位使得液體流出之孔係在浸入液 體194池之下，該液體覆蓋被加工之晶圓。開關裝置槓桿 1 62之位置決定哪一量測探棒液體正射出。噴嘴係被提供 於探棒174、175、176及177之中。例示噴嘴係進一步說明 於第3 A-3E圖中。如上所述，於噴嘴與相關量測或參考面 間之距離係被稱爲一間距。 於一實施例中，參考探棒1 74係定位於一固定參考面 178上之一已知參考間距180處。量測探棒175、176及177 係定位於量測面1 7 9上之未知量測間距處1 8 1、1 8 2及1 8 3。 1292032 (13) 量測間距1 8 1、1 82及1 83可以相等或不等，其中一量測面 之構形於每一區域中均有所不同。已知參考間距1 8 〇係被 設定爲一想要定値，其代表一最佳間距。以此一配置，來 自使用中之量測探棒1 7 5、1 7 6或1 7 7之上游背壓力係分別 爲未知量測間距181、182及183之函數；及參考探棒174之 上游背壓係爲已知參考間距180之函數。若參考間距180及 量測間距181、182或183相等，則架構係對稱及橋被平衡 。因此，並沒有液體流經橋通道1 90。另一方面，當參考 間距180及對應使用中之量測分支之量測間距181、182或 183不同時，於參考通道158與量測分支163、164或165間 之所得壓力差造成一液體流經橋通道190。 液體質流感應器192係沿著橋通道190定位，較佳係於 中央圖。液體質流感應器192感應由參考通道158與被使用 之量測分支163、164或165所造成壓力差所造成之液體流 。這些壓力差發生爲量測面1 79之垂直定位之變化。對於 一對稱橋，當參考間距1 8 0與正使用之量測分支之量測間 1 8 1、1 8 2或1 8 3相等時，液體質流感應器1 92將不會檢出液 體質流，因爲在所用量測分支與參考通道間並沒有壓力差 。於參考間距1 8 0與對於使用中之量測分支之量測間距1 8 1 、182或183間之差將造成於參考通道〗58與被使用之量測 分支163、164或165間之不同壓力。適當調整可以引入於 非對稱配置中。 液體質流感應器192藉由一壓力差或不平衡所造成而 感應液體流。一壓力差造成液體流，其流率係爲量測間距 -16- 1292032 (14) 181、182或183之特有函數。換句話說，假設一定流率流 入液體量測計1 5 0，於量測分支丨6 3、1 6 4或1 6 5與參考通道 1 5 8間之液體壓力差係爲於參考間距1 8 〇與對應於使用中之 量測分支之量測間距1 8 1 v 1 8 2或1 8 3間差的函數。若參考 間距1 80係被設定爲已知間距，則於被使用之量測分支1 63 、164或165與參考通道158間之液體壓力差係爲量測間距 之函數（即於量測面1 7 9及被使用之量測探棒1 7 5、1 7 6或 1 7 7間之z方向中之未知間距）。 液體質流感應器192檢測經過橋通道190兩方向中之液 體流。因爲橋架構，所以液體流發生只當參考通道1 5 8與 被使用之量測分支1 6 3、1 6 4或1 6 5間之壓力差發生時才會 發生。當一壓力不平衡存在時，液體質流感應器192檢測 所得液體流’並可以啓始一適當控制函數。液體質流感應 器Γ92可以經由一視訊顯示器或音響指示，來提供指示一 感應流之指示。或者，除了液體質流控制器外，也可以使 用一差動壓力感應器。差動壓力感應器量測於參考通道與 釁測分支間之壓力差，其係爲量測間距與參考間距間之差 的函數。 控制函數可以被計算精確之間隙差。於其他實施例中 ，控制函數可以增加或減少量測間距1 8 1、1 8 2或1 8 3之尺 寸。這可以藉由相對於量測探棒移動量測面，直到壓力差 係足夠接近零而加以完成，這會發生於當由量測面與參考 面1 7 8間之間距間不再有差之情形下。 於另一實施例中，液體流接近感應器1 5 0具有多數參 -17- 1292032 (15) 考分支，其可以用以作爲參考通道’但只有一量測分支用 作爲量測通道。這是液體流接近感應器1 5 0之相反配置’ 其具有多數量測分支，但只有一參考分支。一具有多重參 考分支之液體流接近感應的設計可以爲熟習於本技藝者基 於本案之教導而加以決定。每一參考分支之參考間距可以 被調整至不同高度。當參考間距被設定至不同高度時’量 測間距也可以基於所需靈敏度，而容易地調整至不同高度 。以此方式，當量測探棒與量測面間需要一額外間隙時’ 量測探棒可以容易地升高。 第1B圖例示本發明之至少三個元件，其降低液體渦 流及其他液體噪音，以使得本發明完成奈米正確性。包含 液體質流率控制器153、緩衝器155及限制器166、.167、 ]68及169之這些元件可以用於本發明之一實施例中，或取 決於想要之靈敏性而是任一組合。例如，若一應用需要很 精確靈敏度，則所有元件均可被使用。或者，若一應用需 要較低之靈敏度，則也許只要緩衝器1 5 5，以多孔限制器 166、167、168及169被小孔所替代。結果，本發明提供一 彈性方式，以有效成本配合特定應闱需求。 第1 C圖例示一依據本發明實施例之連接至一浸入液 體供給系統之液體流接近感應器之參考及量測探棒之示意 圖。量測探棒128及參考探棒130係浸入於浸入液體144中 。k入室1 4 3提供一室，以包含浸入液體} 4 4於量測面工3 2 及參考面1 3 4旁。浸入液體供給1 4 6經由一或多數輸入點， fen供一浸入液體流進入浸入室1 4 3。同樣地，浸入液體栗 -18- 1292032 (16) 148由浸入室143經由一或多數輸入點移除浸入液體。控制 感應器及電路被用以維持在量測面132旁之浸入液體144的 固定溫度及體積。 1 .流體限制器 依據本發明一實施例參考液體質接近感應器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120、122限制行經個別量測通道1 16及參考通道1 18之 液體流。量測通道限制器1 20係位在接合點1 1 4及接合點 124間之量測通道1 16內。同樣地，參考通道限制器122係 位在接合點1 1 4及接合點1 2 6間之參考通道1 1 8內。於一例 子中，由接合點1 1 4至量測通道限制器1 20之距離與由接合 點U 4至參考通道限制器122間之距離係相等的。於其他例 子中，距離也可以不相等。其中並不需要感應器爲對稱， 然而，感應器若幾何對稱則容易使用。 依據本發明另一特性，每一限制器1 2 0、1 2 2包含一多 孔材料，例如聚乙烯或燒結不鏽鋼。第2圖提供一具有多 孔材料2 1 0之限制器1 2 0之剖面圖，多孔係使液體流2 0 0通 過。量測通道限制器120及參考通道限制器122具有實質相 同尺寸及滲透特性。限制器典型長度範圍由2至15mm，但 並不限定於這些長度。量測通道限制器120及參考通道限 制器1 22均勻地限制流過通道1 1 6及1 1 8剖面之液體。在液 體流接近感應器150內，具有上述特徵之多孔限制器166、 167、168及169同時也用以完成這些優點。 1292032 (17) 限制器具有兩主要功能。首先，它們放大於液體流接 近感應器1 〇〇內之壓力及流體渦流，多數渦流係由液體質 流控制器106或拾音源所產生。第二，它們作爲橋內之所 需抵抗元件。 雖然，已經顯示一液體流接近感應器之實施例，但本 發明並不限定於此例子。於此所示之例子係作爲例示目的 並不是作限制用。其他（於此所述之包含等效、擴充、變 化等）對於熟習於本技藝者在本案之教導下係爲明顯的。 此等變化仍在本發明之精神與範圍內。 2.緩衝器 依據本發明一實施例並參考液體流接近感應器1 0 0， 通道1 1 2包含緩衝器1 1 0。類似於限制器之操作，緩衝器 1 1 〇降低由液體供給1 02所引入之液體渦流並將液體質流感 應器與液體流接近感應器之上游部份中之拾音部分隔。緩 衝器11 0係位於累積器1 〇 8與接合點丨丨4間之通道1 1 2內。依 據本發明另一特性，緩衝器1 1 0包含一多孔材料，例如聚 乙烯或燒結不鏽鋼。用於液體流接近感應器1 5 0內之緩衝 器1 5 5具有與緩衝器〗1 〇相同之特性，並用以完成相同之優 點。 3 ·噴嘴 於液體流接近感應器1 0 〇中，也可以使用不同類型之 噴嘴作爲參考探棒130與量測探棒128，這係取決於特定應 -20 - 1292032 (18) 用而定。同樣不同類型之噴嘴也可以用於液體流接近感應 益1 5 0 ’用爲寥考採棒1 7 4及星測探棒量測間距1 8 1、1 8 2或 183、182及183。噴嘴類型之選擇等等係取決於所需之足 跡（量測區域）而定。 液體流接近感應器噴嘴3 00之基本架構係特徵在於一 平端面，其係平行於量測面之表面，如第3 A圖所示。噴 嘴之幾何形狀係由量測計間距h及內徑d所決定。一般而 言，如果噴嘴外徑D足夠大，則噴嘴壓力降與噴嘴外徑D 之依附關係很弱。 第3 B及3 C圖例示一噴嘴3 1 0，其可以用以作爲依據 本發明一實施例之參考探棒或量測探棒。噴嘴3 1 0包含前 面3 1 2、液體孔前開口 3 1 4及液體孔後開口 3 1 5。 噴嘴3 1 Q係固定至量測通道1 1 6與參考通道1 1 8。於一 實施例中，兩相同噴嘴3 1 0作爲量測探棒1 2 8與參考探棒 130。原則上，噴嘴並不一定要完全相同。噴嘴3 10被固定 至量測通道1 1 6。前面3 1 2應平行於量測面1 3 2。行經量測 通道1 1 6之液體經由液體孔後開口 3 1 5進入噴嘴3 1 0並經由 液體孔前開口 3 1 4離開。同樣地，噴嘴3 1 0固定至參考通道 1 1 8。前面3 1 2平行參考面1 3 4。行經參考通道1 1 8之液體經 由液體孔後開口 3 1 5進入噴嘴3 1 0並經由液體孔前開口 3 1 4 離開。液體孔前開口 3 1 4之直徑可以取決於一特定應用而 加以改變。於一例子中，液體孔前開口 3 1 4之內徑係於約 〇·5至2·5毫米（mm)之間。 第3D及3E圖例示噴氣頭噴嘴350，其可以依據本發 1292032 (19) 明之實施例用作爲參考探棒與量測探棒。噴氣頭噴嘴3 5 0 包含前面3 5 5、多數液體孔前開口 3 6 0、及一液體孔後開口 3 6 5。多數液體孔前開口分佈壓力於較噴嘴3〗〇爲寬之量測 面1 3 2區域上。一噴氣頭噴嘴係主要被用作以降低空間解 析度，以均勻地在較寬空間區域內，集積接近量測。另一 方式將爲使用包含多孔過濾器之噴嘴。 一噴氣頭噴嘴350被固定至量測通道116及參考通道 1 1 8。於一實施例中，兩相同噴氣頭噴嘴3 5 0作爲量測探棒 1 2 8及參考探棒1 3 0。原則上，噴嘴並不需要相同。噴氣頭 噴嘴3 5 0被固定至量測通道1 1 6。前面3 5 5係平行於量測面 1 3 2。行經量測通道1 1 6之液體經由液體孔後開口 3 6 5進入 噴氣頭噴嘴3 5 0，以及，經由多數液體孔前開口 3 6 0離開。 同樣地，噴氣頭噴嘴3 5 0被周定至參考通道1 1 8。前面3 5 5 係平行於參考面1 3 4。行經參考通道1 1 8之液體經由液體孔 後開口 3 6 5進入噴氣頭噴嘴35〇並經由多數液體孔前開口 3 6 0離開。噴嘴之使用已經參考液體流接近感應器1 〇 〇加以 解釋。每一噴嘴類型可以與液體流接近感應器1 50—起使 用，其中，噴嘴可以固定至每一量測分支探棒及參考通道 探棒。 不同類型噴嘴之例示實施例已經加以說明。本發明並 不限定於這些例子。於此所述之例子係作爲例示目的，而 不作限定用。其他替代物（於此所述之等效、擴充、變化 等）對於熟習於本技藝者參考本案教導後即可明顯了解。 此等替代物仍在本案之精神及範圍內。 -22- 1292032 (20) B.方法 例示於第4圖之程序顯示一用以使用液體流以檢測很 小距離並執行一控制動作（步驟410至470)之方法4 00、。爲 方便起見，方法係針對液體流接近感應器1 〇〇加以說明。 然而，方法4 0 0並不限定於感應器1 〇 〇之結構，其可以液體 流接近感應器1 5 0或具有不同結構之感應器加以實施。 該程序開始於步驟4 1 0。於步驟4 1 0中，一作業員或機 械裝置放置一參考探棒於一參考面上。例如，一作業員或 機械裝置以一已知參考間距1 4 2，放置參考探棒3 1 0放參考 面1 3 4上。或者，參考間距可以安排於感應器組件內，即 在感應器組件內部。參考間距係預先調整至一特定値，其 典型被保持爲定値。於步驟420中，一作業員或機械裝置 放置量測探棒於一量測面上。例如，一作業員或機械裝置 放置量測探棒128於量測面132上，以形成量測間隙140。 於步驟43 0中，液體被注入感應器內。例如，一量測 液體被以一定液體質流率注入液體流接近感應器1 00。於 步驟44〇中，保持進入感應器爲一定液體流率。例如，液 體質流控制器1 0 6維持一定液體流率。於步驟4 5 0中，液體 流分配於量測與參考通道之間。例如，液體流接近感應器 1 〇〇使得量測液體流予以均勻地分佈於量測通道1丨6及參考 通道1 1 8之間。 於步驟460中，於量測通道與參考通道中之液體流被 均勻地限制於通道之剖面區域上。量測通道限制器1 2 〇及 1292032 (21) 參考通道限制器1 22限制液體流，以降低液體噪音並作爲 在液體流接近感應器1 00中之抵抗元件。 於步驟470中，液體被強迫由一參考及量測探棒離開 。例如，液體流接近感應器1 00強迫液體離開量測探棒1 28 及參考探棒1 3 0。於步驟4 8 0中，一液體流被經由一連接至 一參考通道與量測通道之橋通道加以監視。於步驟490中 ，基於在參考與量測通道間之壓力差，而執行一控制動作 。例如，液體質流感應器138監視於量測通道1 16及參考通 道1 1 8間之液體質流。基於液體質流率，液體質流感應器 1 3 8啓始一控制動作。此控制作用可以包含提供一感應液 體質流之指示、送出一信息，以指示所感應之液體質流、 或啓始一伺服控制動作，以相對於參考面重新定位量測面 之位置，直到沒有液體質流或者感應到一液體質流之固定 參考値。 上述方法可以適用於一感應器，其具有多數量測分支 ，例如液體流接近感應器1 50者。當液體流接近感應器150 被使用時，一額外步騾可以被加入，其包含將一量測分支 切換至另一量測分支。 液體流接近感應器1 5 0之使用也可以促成一量測面之 構形之映圖。此映圖可以經由上述方法之原理加以完成’ 其中構形量測可以使用一量測分支採一加工面之特定區域 。若構形映圖想要不同區域，則液體流可以切換至不同量 測分支，以映圖不同區域之構形。因爲可以移動一量測面 之能力的限制，所以於部份例子中，可以使用具有多數分 -24- 1292032 (22) 支之接近感應器，以較具單一量測通道之接近感應器，更 爲迅速之方式映圖一量測面之構形。 例如’於一實施例中，映圖構形之方法包含將液體注 入一接近感應器中，例如液體流接近感應器1 5 0，並藉由 使用一量測分支，來採一序列之量測値，以量測一量測面 之區域之構形。於完成以一特定量測分支來映圖之區域的 映圖時，接近感應器將切換至不同量測分支，以重覆用於 該量測分支所到達之區域之映圖程序。該程序將重覆，直 到想要構形映圖之表面被完成爲止。量測面可以爲一半導 體晶圓或其他量測面，其上想要有一構形映圖者。 對上述爲熟習於本技藝者由前述教導所知之其他步驟 及加強也是爲本案所包含。 本發明已經針對第1至4圖參考液體加以說明。於一實 施例中，液體爲水。本發明並不限定於使用水。特定液體 的選擇使用將爲基於液體’其中，晶圓被浸入作爲浸入式 微影製程之一部份。於很多例子中，於液體流接近感應器 所用之液體將與用於浸入式微影製程者相同，但也不全然 都是如此。 D.結論 本發明之各種實施例已經說明如上，可以了解的是， 其係作爲例示而非限制用。熟習於本技藝者可以了解各種 形式及細節上之變化，仍可以在不脫離本發明之精神與範 圍下完成。 -25- 1292032 (23) 本發明已經以例示本發明之功能及關係之方法步驟爲 目的加以說明。這些方法步驟的邊界爲任意界定。其他邊 界也可以定義’只要其特定功能與關係可以被執行即可。 因此’此等邊界係在本發明申請專利範圍之精神及範圍內 。因此，本發明之範圍應不爲上述實施例所限定，但應依 以下之申請專利範圍與其等效加以界定。 〔圖式簡單說明】 第1 A圖爲依據本發明之一實施例之液體流接近感應 第1 B圖爲依據本發明一實施例之具有多數量測分支 之液體流接近感應器。 第1 C圖爲依據本發明一實施例之連接至一浸入式液 _供給系統之液體流接近感應器之參考與量測探棒之示意 _。 第2圖爲一圖，其提供依據本發明一實施例之限制器 之剖面圖。 弟3 A圖爲一噴嘴之基本特徵圖。 第3 B圖爲一顯示用於依據本發明之一實施例之參考 _棒與一量測探棒中之噴嘴之立體圖。 第3 C圖爲依據本發明之一實施例之用於第3 B圖之噴 嘴之剖面圖。 第3 D圖爲可以用於依據本發明實施例之參考探棒與 \量測探棒之噴氣頭噴嘴之立體圖。 -26- 1292032 (24) 第3 E圖爲依據本發明實施例之例示於第3 D圖之噴嘴 之剖面圖。 第4圖爲一流程圖，其顯示依據本發明一實施例，以 使用一液體流接近感應器以檢測很小距離並執行一控制動 作之方法。 [圖號說明] 100 液體 102 液體 106 流控 108 累積 110 緩衝 112 中央 114 接合 116 量測 1 1 8 參考 120 量測 122 參考 124 接合 1 2 6 接合 128 量測 130 參考 132 量測 134 參考 流接近感應器 供給 制器 器 器 通道 點 通道 通道 通道限制器 通道限制器 點 點 探棒 探棒 面 面
-27- 1292032 (25) 136 橋通 13 8 液體 140 量測 142 參考 144 浸入 150 液體 15 1 液體 153 液體 154 累積 155 多孔 1 56 通道 157 接合 1 5 8 參考 1 5 9 量測 160 開關 16 1 開關 1 62 裝置 163 分支 164 分支 165 分支 166 通道 167 分支 168 分支 169 分支 限制器 限制器 限制器 限制器 道 質流感應器 面 間距 液體 流接近感應器 供給 質流控制器 器 緩衝器 點 通道 通道 裝置 裝置 槓桿
-28- (26) 1292032 170 接合點 17 1 接合點 172 接合點 173 接合點 174 參考探棒 175 量測探棒 176 量測探棒
177 量測探棒 178 參考面 179 量測面 180 參考間距 181 量測間距 1 8 2 量測間距 1 8:3 量測間距 190 橋通道
192 液體質流感應器 194 浸入液體 143 浸入室 146 液體供給 14 8 液體栗 200 液體流 2 10 多孔材料 3 00 液體流接近感應器噴嘴 3 10 噴嘴 -29- 1292032 (27) 3 12 前面 3 14 前開口 3 15 後開口 3 5 0 噴氣頭噴嘴 355 前面 360 液體孔前開口 365 液體孔後開口

Claims (1)

  1. 月V%修(更)正替換I 1292032 (1) 拾、申請專利範圍 附件2A: 第92 1 35 860號專利申請案 中文申請專利範圍替換本 民國96年4月25日修正 1 . 一種用以感應於參考面間距與量測面間距間之差之 液體流接近感應器，包含：
    一接合點，其將輸入至液體流接近感應器之液體分成 至一參考通道與一量測通道； 一第一多孔流限制器，沿著該參考通道放置，其中該 第一多孔流限制器均勻地限制流經參考通道之液體流； 一第二多孔流限制器，沿著該量測通道放置，其中該 第二多孔流限制器均勻地限制流經該量測通道之液體流； 一參考探棒，於該參考通道之一端，藉以液體經由該 參考探棒離開參考通道及行經一參考間距，以碰撞於一參 考面上；
    一量測探棒，於該量測通道之一端，藉以液體經由該 量測探棒離開量測通道並行經一量測間距，以碰撞於一量 測表面上；及 一液體質流感應器，連接於參考與量測通道之間，用 以感應其間之液體流，藉以在參考與量測面間之間距的差 可以以高靈敏度加以感應。 2.如申請專利範圍第1項所述之感應器，更包含一液 體質流控制器位於該接合點之前，以輸出液體之固定液體 質流率。 1292032 (2)
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    3 ·如申請專利範圍第2項所述之感應器，更包含一緩 衝器，位在該液體質流控制器之後，以降低液體渦流。 4.如申請專利範圍第1項所述之感應器，更包含一壓 力調節器位在該等接合點之前，以輸出液體之固定液體質 流率。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之感應器，更包含一緩 衝器，位於該接合點之前。
    6.如申請專利範圍第1項所述之感應器，其中該第一 及第二多孔流限制器係分別由第一及第二多孔材料作成， 該等第一及第二多孔材料具有實質相同之滲透特性。 7 ·如申請專利範圍第6項所述之感應器，其中該第一 多孔材料及第二多孔材料爲相同並包含聚乙烯。 8 ·如申請專利範圍第6項所述之感應器，其中該第一 多孔材料及第二多孔材料爲相同並包含燒結不鏽鋼。
    9 ·如申請專利範圍第1項所述之感應器，其中該第一 及第二多孔流限制器均具有約2至15mm之長度。 1 〇 ·如申請專利範圍第1項所述之感應器，其中該參考 探棒及該量測探棒均包含一或多數液體孔。 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項所述之感應器，其中該參 考探棒與該量測探棒及每一液體孔沿著垂直於參考面與量 測面之方向延伸。 1 2 ·如申請專利範圍第1項所述之感應器，其中該參考 探棒與該量測探棒均包含一單一液體孔，其具有於約0.5 至2.5mm間之內徑。 -2- 1292032 1 ο) 年m命巧ϋ替換買 1 3 ·如申請專利範圍第1項所述之感應器，其中該參考 探棒與該量測探棒均包含一噴嘴。 14.如申請專利範圍第1項所述之感應器，其中該參考 探棒與該量測探棒均包含一噴氣頭噴嘴。 1 5 ·如申請專利範圍第丨項所述之感應器，其中該爲液 體質流感應器所感應之液體流係爲量測間距與該參考間距 間於奈米範圍內之差的指示。 1 6 . —種液體流接近感應器，用以感應於一參考面間 距與一量測面間距間之差，該感應器包含： 一接合點，其將輸入至液體流接近感應器之液體分成 至一參考通道及一量測通道； 一第一開關裝置，連接至該量測通道與多數量測分支 ，其中該第一開關裝置允許液體於一次流動於一量測分支 中，並可以用以將液體流由一量測分支切換至另一量測分 支； 一第一多孔流限制器，沿著參考通道放置，其中該第 一多孔流限制器均勻地限制通過參考通道之液體流； 多數量測分支多孔流限制器，沿著多數量測分支放置 ，其中每一量測分支多孔流限制器均勻地限制流經一個別 量測分支之液體流； 一參考探棒，在該參考通道之一端，藉以液體經由該 參考探棒離開參考通道及行經一參考間距，以碰撞在一參 考面上； 多數量測探棒，其中一量測探棒放置於每一量測分支 -3- 1292032 (4) ）〇rn f4色替換頁 之一端，藉以液體經由一量測探棒離開一量測分支並行經 一量測間距，以碰撞於一量測面上；及 一第二開關裝置，連接至一橋通道及多數量測分支， 其中該第二開關裝置一次允許液體流動於一量測分支並可 以用以將液體流由一量測分支切換至另一量測分支；
    一液體質流感應器，連接於該參考通道與該第二開關 裝置之間，用以感應其間之液體流，藉以在參考面與量測 面間之間距的差可以以高靈敏度感應。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項所述之感應器，更包含一 液體質流控制器位於該接合點之前，以輸出液體之固定液 體質流率。 1 8 .如申請專利範圍第1 7項所述之感應器，更包含一 緩衝器，位在該液體質流控制器之後，以降低液體渦流。
    1 9 .如申請專利範圍第1 6項所述之感應器，更包含一 壓力調節器位在該接合點之前，以輸出液體之固定液體質 流率。 2 0.如申請專利範圍第16項所述之感應器，更包含一 緩衝器，位於該接合點之前。 21.如申請專利範圍第16項所述之感應器，其中該第 一及每一量測分支多孔流限制器係由多孔材料作成’該等 多孔材料具有實質相同之滲透特性。 22·如申請專利範圍第21項所述之感應器，其中該等 用於第一多孔流限制器及每一量測分支流限制器之多孔材 料爲相同並包含聚乙烯。 -4 - 外年¢:月日衝幻正供瞎 1292032 k狀日賊)正π (5) Γ _____ 23 .如申請專利範圍第2 1項所述之感應器’其中該等 用於第一多孔流限制器及每一量測分支多孔流限制器之多 孔材料爲相同並包含燒結不鏽鋼。 24.如申請專利範圍第1 6項所述之感應器’其中該參 考探棒與每一量測探棒均包含一噴嘴。 2 5 .如申請專利範圍第1 6項所述之感應器，其中該參 考探棒與每一量測探棒均包含一噴氣頭噴嘴。 26 .如申請專利範圍第1 6項所述之感應器，其中該爲 液體質流感應器所感應之液體流的質量係爲量測間距與該 參考間距間於奈米範圍內之差的指示。 2 7.—種液體流接近感應器，用以感應於一參考面間 距與一量測面間距間之差，該感應器包含： 一接合點，其將輸入至液體流接近感應器之液體分成 至一參考通道及一量測通道； 一第一開關裝置，連接至該量測通道與多數參考分支 ，其中該第一開關裝置允許液體於一次流動於一參考分支 中，並可以用以將液體流由一參考分支切換至另一參考分 支； 一第一多孔流限制器，沿著量測通道放置，其中該第 一多孔流限制器均勻地限制通過量測通道之液體流； 多數參考分支多孔流限制器，沿著多數參考分支放置 ，其中每一參考分支多孔流限制器均勻地限制流經一個別 參考分支之液體流； 一量測探棒，在該量測通道之一端，藉以液體經由該 -5- 1292032 r——I ⑹ 作年k月/r日修< Jt)正替换買1 量測探棒離開量測通道及行經一量測間距，以碰撞在一量 測面上； 多數參考探棒，其中一參考探棒放置於每一參考分支 之一端，藉以液體經由一參考探棒離開一參考分支並行經 一參考間距，以碰撞於一參考面上；及 一第二開關裝置’連接至一橋通道及多數參考分支， 其中該第二開關裝置一次允許液體流動於一參考分支並可 以用以將液體流由一參考分支切換至另一參考分支； 一液體質流感應器’連接於該量測通道與該第二開關 裝置之間，用以感應其間之液體流，藉以在參考面與量測 面間之間距的差可以以高靈敏度感應。 28.如申請專利範圍第27項所述之感應器，更包含一 液體質流控制器位於該接合點之前，以輸出液體之固定液 體質流率。 29·如申請專利範圍第28項所述之感應器，更包含一 緩衝器，位在該液體質流控制器之後，以降低液體渦流。 30.如申請專利範圍第27項所述之感應器，更包含一 S力調節器位在該接合點之前，以輸出液體之固定液體質 流率。 3 1 ·如申請專利範圍第2 7項所述之感應器，更包含一 M ，位於該接合點之前。 3 2 ·如申請專利範圍第2 7項所述之感應器’其中該第 一及每〜量測分支多孔流限制器係由多孔材料作成，該等 多孔材料具有實質相同之滲透特性。 -6- 1292032 () i W年M Aa修(¾正替換頁 1,. 3 3 種於微影術中感應於一參考間距及一量測間距 中之差的方法 , J力法，包含步驟： (a) 將—* flea、办 攸體Η分佈於一量測通道與一參考通道之間 (b) 強迫液體流通過多孔限制器，以實質均勻地通過 里測與參考通道之剖面區域； (C)經由噴嘴輸出來自參考與量測通道之液體，以分 別碰撞於一微影參考面及一微影量測面上·，及 (d)感應一通過橋通道之液體質流率，該橋通道連接 該參考及量測通道，該液體質流率係爲於一量測間距與一 參考間距間之差大小的代表。 34·如申請專利範圍第3S項所述之方法，其中該步驟 (d)包含監視連接至該參考與量測通道之橋通道之液體質 流率的步驟’該液體質流率係爲量測間距與該參考間距間 之差大小之代表。 3 5 ·如申請專利範圍第3 3項所述之方法，其中該步驟 (d)包含監視於參考與量測通道中之液體壓力差，該液體 壓力差係爲量測間距與該參考間距間之差大小之代表。 3 6.如申請專利範圍第33項所述之方法，更包含反應 於該感應步驟’而執行一控制動作。 3 7 .如申請專利範圍第3 4項所述之方法，更包含反應 於該感應步驟’而執行一控制動作。 3 8 .如申請專利範圍第3 5項所述之方法，更包含反應 於該感應步驟，而執行一控制動作。 (8) (8) 1292032 〜-ΆΛ '-«rw.,.w... ________________ l A修(更)正制ϋ 3 9 . —種用以感應於一參考間距及一量測間距中之差 的方法，包含步驟： 與一參考通道之間 (a)將一液體流: (b) 將液體流切換於多數量測分支間，其中液體流一 次流經一量測分支； (c) 實質均勻地限制液體流於一量測分支與參考通道 之剖面區域上； (d) 經由噴嘴輸出來自參考通道與一量測分支之液體 ，以分別碰撞於一參考面及一量測面上；及 (e) 感應一通過橋通道之液體質流率，該橋通道連接 該參考及該等量測通道，該液體質流率係爲於一量測間距 與一參考間距間之差大小的代表。 40.如申請專利範圍第39項所述之方法，其中步驟（e) 包含監視連接至該參考通道與一量測分支之一橋通道之液 體質流率的步驟，該液體質流率係爲量測間距與該參考間 距間之差大小之代表。 4 1 ·如申請專利範圍第3 9項所述之方法，其中該步驟 (e)包含監視於參考通道與一量測分支中之液體壓力差的 步驟，該液體壓力差係爲量測間距與該參考間距間之差大 小之代表。 42 .如申請專利範圍第3 9項所述之方法，更包含反應 於該感應步驟，而執行一控制動作。 43 ·如申請專利範圍第40項所述之方法，更包含反應 -8 - 1292032 v 月 π:修，更)j£潜^頁 /Q) 」 l\J J ♦ t. e t 、. v.·,-· -.^»/-1—Wilf »1 1¾^ III -r-,--*4 於該感應步驟’而執行一控制動作。 44 ·如申請專利範圍第4 1項所述之方法，更包含反應 於該感應步驟’而執行一控制動作。 4 5 . —種用以映圖一量測面之構形之方法，包含步驟 - (a) 將一液體流注入一液體流接近感應器，其具有多 數量測分支； (b) 使用一量測分支，映圖該量測面之區域的構形； (c) 當完成該量測面之區域的映圖時，將液體流由一 量測分支切換至另一量測分支；及 (d) 重覆步驟（a)至（c)，直到該量測面之所有區域中之 想要構形映圖均被映圖完成爲止。 46·如申請專利範圍第45項所述之方法，其中該量測 面係爲一半導體晶圓。
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