TWI512265B - 電容式感測系統 - Google Patents

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Description

電容式感測系統
本發明係有關於一種用以量測距離之電容式感測器(capacitive sensor)，特別是用以在一微影設備(lithography apparatus)中量測距一靶材(target)之距離的電容式感測器。
帶電微粒以及光學微影機器和檢查機器係用以將圖案曝顯於晶圓和其他靶材之上，此基本上是半導體裝置製造流程的一部分。在一微影系統之中，通常藉由微影機器所發出的光學或微粒曝光射束針對一晶圓的多重位置處進行曝光。晶圓一般而言係置放於一晶圓固定臺之上，且通常是藉由控制該晶圓固定臺相對於一固定的電子/光學腔體之平移而達成上述之多重曝光。該等曝光通常是在晶圓的表面連續執行。
待進行曝光的晶圓表面幾乎絕不會是完全平整的。一典型的晶圓在未箝緊至晶圓固定臺的情形下可以在其中具有高達50微米的翹曲。除了上述的晶圓翹曲之外，晶圓在其表面上可能具有其他的不均勻性。該等晶圓翹曲和其他不均勻性在晶圓表面造成高度上的變異。為了達到最新微影機器所需的極高精確度，其必須矯正此種高度上的變異以將被曝光的晶圓表面維持於用以將上述光學或微粒曝光射束聚焦至晶圓上之投射透鏡(projection lens)的焦點平面(focal plane)之中。
支承晶圓的晶圓固定臺可以被調整以補償晶圓表面的高度上之變異。其可以改變晶圓固定臺之高度以將待曝光的晶圓表面調整至投射透鏡的焦點平面上。晶圓固定臺高度之控制可以是利用傳送自量測晶圓表面高度(例如，介於投射透鏡及晶圓表面間的距離)的感測器之信號而達成。其需要高度靈敏之感測器以確保能以最新微影機器所要求的極度精確性進行晶圓位置的正確控制。已有許多不同種類之感測器被使用於此類應用，包括電容式探針。然而，現有的電容式探針以及相關的量測及控制系統均受制於一些缺點。
現有之電容式感測器其高度及感測器面積通常很大。圖1A及1B顯示一先前技術電容式感測器之結構。圖1A顯示一剖面視圖而圖1B則顯示該感測器探針之一端面視圖。一導電感測電極2被一導電防護電極3環繞。一絕緣層4分隔該二電極而另一絕緣層5可用以將防護電極3與外殼6隔離。一電性纜線7和連接器8將該感測器連接至一信號處理系統以得到所需之最終量測信號。該感測器之運作範圍係取決於感測電極2之下的感測面積。防護電極3被設成與感測電極同一電位，以將電場限制在感測面積之內，而在感測電極2和靶材9之間產生一相當均勻之電場。此種架構導致一相當高的感測器，通常大約20毫米之高度，以及一相當大的感測電極。
該相當大的感測器高度及寬度使得該感測器之位置需要相當程度地遠離投射透鏡，故將因源於生產公差及熱膨脹之感測器與投射透鏡間的相對位置之變異而產生誤差。現有電容式探針之超大尺寸同時亦使得多重感測器組態中的個別感測器彼此分隔遙遠，因而降低感測系統的空間解析度，致使晶圓表面上發生於小區域上的不均勻度難以被偵測出來。此過寬的間隔亦造成較為緩慢的量測程序，從而降低使用該等系統之微影機器的生產量。
英國專利案2,131,176描述一種電容距離量測探針，藉由將二片熱塑性聚合物薄膜黏接在一起且在一側沉積一銅質塗層而製成，使得一薄片之銅塗覆面接合至其他薄片的未塗覆面。一薄片上的暴露銅塗層被分成構成一感測電極之一第一區域以及至少部分地環繞該感測電極之一第二區域，該第二區域與其他薄片上的銅質塗層電性互連以界定出該感測電極之一防護電極。此架構與圖1所示的架構相仿，其提供一環繞感測電極之防護電極，環繞感測電極之防護電極二者均形成於同一表面之上且位於此疊層元件的同一層處。此造成一需要在不同導電層間建立電性連接之結構，因而需要較為複雜且成本較高之製程。
此外，通往此等感測器的導線連接難以完成，且接線引入影響感測器讀取之電容而需列入考慮，通常是對感測器及導線安裝之組合進行校準。現有感測器需要校準，加上當置換感測器之時感測器接線需要再次校準，使得此種置換變得複雜、耗時、且昂貴。
第4,538,069號的美國專利案描述一種校準用於曝顯十字標線(reticle)之單一電子射束微影機器之電容高度微測計(capacitance height gage)之方法。該高度微測計先利用一雷射干涉儀(laser interferometer)在一校準設備中進行校準，接著機器被重新定位至微影站以曝顯一十字標線，而距該十字標線之距離以該電容微測計加以量測。該電容微測計係形成於一基板之上，該基板被固定於該電子射束光學模組外殼之底部。該十字標線靶材被接地，而電容微測計被相位相差180°之信號驅動，且發自每一微測計的輸出信號被分開處理以產生四個高度量測信號。
本發明尋求解決或減少上述缺點而提出一種改良之電容式感測系統，其包含一具有薄膜結構之感測器，該薄膜結構包含一感測器，具有一第一絕緣層以及一包含一感測電極形成於該第一絕緣層之一第一表面之上的第一導電膜以及一包含一背護電極(back guard electrode)之第二導電膜。該背護電極係形成於一單一平面之中且包含同一平面中之一周邊部分，並配置於該第一絕緣層之一第二表面及一第二絕緣層或保護層之一第一表面之上。該背護電極之該周邊部分延伸超過該感測電極以形成一側護電極(side guard electrode)，該側護電極大致或完全環繞該感測電極。
此感測器結構省略與感測電極形成於同一層級的分離之側護電極，並省略介於該分離之側護電極與背護電極之間的電性連接，同時仍達成一高精確度之感測器設計。在一如同本發明所設想的小尺寸薄膜感測器之中，此電性連接使得製程更加複雜且成本更高，其需要量測諸如穿過絕緣層之穿孔或者額外的外部導線連接。本發明採納一側護電極可以形成自背護電極一周邊部分之洞見，使得側護電極與背護電極形成為同一平面中的單一薄膜，例如，形成於同一絕緣層表面之上。此設計排除對一分離之側護電極做出一電性連接所需之難度。在背護電極之場力線延伸越過背護電極之平面且介於感測電極和背護電極之間的絕緣層之疊層厚度高度極淺使得防護電極不需要恰與感測電極具有相同高度(意即，位於同一平面之中)等條件均成立之基礎上，位於與感測電極同一平面內而環繞感測電極之分離側護電極可予以省略。此感測器設計與先前的管狀設計以及具有一側護電極形成於與感測電極同一平面上之此設計的薄膜等效形式均有所偏異，造成一可能更普遍且更易於施行的簡單且生產費用低廉但卻精確的感測器。
該電容式感測系統可以進一步包含一長形連接構件，該構件包含複數導電軌道印刷或黏附其上之一可撓性膜片(flexible membrane)，該複數導電軌道在一端電性連接至該感測器之感測電極及背護電極而在另一端電性連接至一連接器。前述之絕緣層可以包含感測電極形成於其中之一第一區域以及複數導電軌道形成於其上之一第二長形區域。
該薄膜結構可以進一步包含一第三導電薄膜，其包含一遮蔽電極(shield electrode)配置於該第二絕緣層的一第二表面之上。該薄膜結構可以進一步包含一長形連接構件，該構件包含複數導電軌道印刷或黏附其上之一可撓性膜片，該複數導電軌道在一端電性連接至該感測器之至少該感測電極及該感測電極之背護電極、該背護電極、以及該遮蔽電極(44)而在另一端電性連接至一連接器。該感測器可以連接至一三軸纜線，且該遮蔽電極可以電性連接至其一外環接地電性導體。
該電容式感測系統可以亦包含一AC電源以供電予該電容式感測器、一信號處理電路以處理來自該感測器之信號、以及一三軸纜線以將該電容式感測器連接至該AC電源及該信號處理電路，其中該纜線具有一中心導體、一外環導體、以及一遮蔽導體，該中心導體用以將該AC電源電性連接至該感測器之感測電極，該外環導體用以電性連接至該感測器之背護電極，且該遮蔽導體用以將該感測器之遮蔽電極於該纜線遠離感測器之一端電性連接至該信號處理電路之一接地端。
在另一特色之中，本發明係有關於一種電容式感測系統，其包含一具有薄膜結構之感測器，該薄膜結構包含一感測器，具有一第一絕緣層、一包含一感測電極形成於該第一絕緣層之一第一表面之上的第一導電膜、一包含一背護電極配置於該第一絕緣層之一第二表面和一第二絕緣層之一第一表面之上的第二導電膜、以及一包含一遮蔽電極配置於該第二絕緣層之一第二表面之上的第三導電膜。該感測器被固定至一結構並電性連接至一三軸纜線，該感測器之遮蔽電極電性連接至該三軸纜線之一外環導體以於該纜線遠離感測器之一端形成一通往接地電位之連接，且該感測器之遮蔽電極並未電性連接至該感測器處之該結構。
感測器之電極可以透過一薄膜連接器元件連接至三軸纜線中之對應導體。感測器之電極可以透過薄膜連接器上的導電軌道連接至纜線中的導體，該等導電軌道在一端電性連接至至少該感測器之感測電極及背護電極並在另一端電性連接至一連接器。一或多個電性連接至背護電極的導電軌道可以被配置成位於連接至感測電極之導電軌道的上方，電性連接至背護電極的導電軌道較寬，使得一周邊部分自連接至感測電極的導電軌道之邊緣向外延伸。該系統可以進一步包含一或多個導電軌道在一端連接至該感測器之一遮蔽電極並在另一端電性連接至該纜線之一外環接地電位電性導體。一或多個電性連接至遮蔽電極的導電軌道可以被配置成位於連接至背護電極的導電軌道以及連接至感測電極的導電軌道的上方。
該電容式感測系統之絕緣層可以與額外的電容式感測器共用，且該薄膜結構可以是可撓性的。該等絕緣層可以包含凱通膜(Kapton sheet；即聚亞醯胺膜)、或一派瑞克斯基板(pyrex substrate)、或一具有一絕緣塗層之矽基板(silicon substrate)。
在另一特色之中，本發明亦係有關於一種用以曝光一靶材之微影系統，該系統包含一投射透鏡系統，用以將一曝光射束聚焦至該靶材之上、一可移動平臺，用以承載該靶材、一電容式感測系統(依據上述任一變異)，用以進行有關一介於該投射透鏡系統和該靶材間之距離之量測、以及一控制單元，用以至少部分地依據來自該電容式感測系統之一信號控制該可移動平臺之移動而調整該靶材之一位置。
以下係本發明各種實施例之說明，其僅係用以示範且係參照圖式進行。
電容式感測器之理論
電容式感測器利用在二導電表面之間所建立之一均勻電場。在短距離下，施加之電壓係正比於該等表面之間的距離。單板式感測器量測介於一單一感測器平板與一電性傳導靶材表面之間的距離。
圖2顯示一平行極板電極配置。介於二電極11、12之間的電容等於介於該二電極間的電位差在其中的一個電極上感應出的電荷除以該電位差，如等式(1)所示，
該二平行電極彼此分隔一距離d 。忽略場力彎曲效應和介電質的非均勻性，介於該二電極間的電容由等式(2)給定，
其中C 係介於該二電極間之電容(F)，A 係該二電極之交疊面積(m2 )，ε 0 係自由空間之介電常數(permittivity；或稱電容率)(8.85 x 10-12 F/m)，ε r 係介於電極間之介質的相對介電常數，而d 係介於電極間的距離(m)。
當利用一交流電流源13對一平行極板電容器充電之時，在電極之間產生的電壓位準取決於該等電極之阻抗。一平行極板電容之阻抗如等式(3)所示，
其中的Z 係阻抗(Ω)，f 係頻率(Hz)，而C 是電容(F)。
由等式(3)可以看出，電容式阻抗係與電容之數值以及施加至電容器的信號之頻率成反比。在一電容式感測器的情形中，其量測一電性參數(電壓或電流)之變化，此對應至該感測器之阻抗的變化。當施加至感測器之信號的頻率維持固定之時，可以使得阻抗與電容的變化成反比。等式(2)顯示電容係直接正比於感測器電極的交疊面積，並反比於電極間距離的變化。結合等式(2)和(3)產生以下等式：
其中i =電流。
藉由將電極交疊面積和施加至感測器的電氣信號(電流)之頻率維持固定，電極間距離的改變導致該電容式感測器之阻抗的改變。跨感測器之電壓將正比於阻抗，且正比於感測器電極之間的距離(d)，此致使其得以進行距離的精確量測。以下描述各種有用的量測概念。
電容式感測器之量測原理
圖3顯示一單一電容式感測器探針1，其量測距接地導電靶材9的分隔距離。當供以一AC電流之時，電流將沿著一路徑15自感測器經由感測器-靶材電容16流至靶材，並經由靶材-接地阻抗17從靶材流至接地端。影響此距離量測的來自外界作用或變異之干擾在圖中被表示為電壓19。從感測器到靶材的距離量測之精確度取決於感測器可以如何精確地量測感測器-靶材電容16。當靶材接地的狀況不佳時，靶材-接地阻抗17之電容通常均大幅超過感測器-靶材電容16，且可能超過100倍之多。此高電容造成一低阻抗17，故其對感測器的影響不大。然而，阻抗17的變異將影響距離量測，且其甚為希望將此影響最小化。
圖4顯示一種由二電容式感測器探針1a及1b構成的配置形式，以進行對靶材9之分隔距離之差動式量測(differential measurement)。該感測器被供以一偏移180度之AC電流，使得電流將沿著一路徑18自一感測器經由感測器-靶材電容16a流至靶材，並從靶材經由另一感測器-靶材電容16b流至另一感測器。此種以不同相位之信號驅動二感測器之配置方式有效防止電流經由靶材流至接地端，而能將靶材至接地端阻抗17之影響最小化。未接地之靶材亦有所用處，因為其使得電流可以自一感測器流至另一感測器而不需要一接地之返回路徑。在由成對感測器中的每一感測器取得一分隔且獨立之電容(及距離)量測的傳統量測系統之中可以使用此種以不同相位之信號激發感測器之配置方式。每一感測器分別量測距靶材的距離。干擾19在圖4中被表示成二個干擾電壓19a及19b，各自等於電壓19之數值的一半，相當於一個對每一感測器影響程度相等之共模干擾(common mode disturbance)。
差動式量測配置亦可以配合供予感測器的不同相位之信號使用。在此配置方式之中，該二感測器的輸出耦接的方式使得感測器1a之感測器-靶材電容16a係藉由感測器1a之驅動電壓在其正相半周期期間以及感測器1b之驅動電壓在其正相半周期期間進行充電，而感測器1b之感測器-靶材電容16b則是藉由感測器1b之驅動電壓在其負相半周期期間以及感測器1a之驅動電壓在其負相半周期期間進行充電。因此，每一感測器之輸出信號均對應至介於該二感測器和該靶材之間的平均距離。
感測器被供以一具有固定斜率及振幅之三角形電壓波形，造成一近似方波之電流流入感測器之電容，意即，在某一半周期近似固定正電流而在另一半周期近似固定負電流。實務上，電流將在每一半周期期間上升至一大致之穩態，故量測較佳為在每一半周期的後半部當電流抵達該穩態期間進行。
其可以量測流過感測器的電流和相關的感測器電容，並轉換成一個待進一步處理之電壓。差動對(differential pair)中的每一感測器之結果數值可以被結合以降低或排除共模干擾。舉例而言，在正電流周期期間流過感測器1a之穩態電流與正電流周期期間流過感測器1b之穩態電流可以相加，同樣地，在負電流周期期間流過感測器1a之穩態電流與負電流周期期間流過感測器1b之穩態電流可以相加。相加的正周期數值與相加的負周期數值二值相減得到一差動感測器信號，意即，Vdiff=(V1pos+V2pos)一(V1neg+V2neg)。
由於該對感測器極為接近以及其不同相位之驅動方式，感測器電流針對該感測器對(sensor pair)下的感測器-靶材電容16a及16b二者進行充電及放電，使得每一量測數值均係一介於每一感測器與靶材之距離之平均值。此可以被視為介於該感測器對與該靶材上相對於該二感測器中間一點處的距離。每一量測數值各自均無法免於任何干擾之影響，例如，圖4中所示的干擾19a和19b。此等干擾在正周期數值和負周期數值中均出現，但基本上藉由正負數值相減以求出差動感測器信號之運算已自量測中移除。此種配置方式之優點在於個別感測器上的共模干擾在量測期間被抵銷。量測期間二感測器中維持固定的任何差異均將抵銷而得到一精確之量測。此差動式量測配置大幅地降低靶材-接地電容之影響並增加該感測系統之靈敏性。
感測器之結構
圖5顯示一包含一薄膜結構之電容式感測器之一剖面視圖。導電感測電極31和導電側護電極32形成於或附加至一絕緣膜34之上。一導電背護電極35配置於絕緣膜34的背側之上。介於感測電極與防護電極之間的間隙39相當狹窄，通常是十分之數微米，且可以是一空氣間隙或是填充以絕緣材料。
產生於感測電極和靶材之間的電場在靠近感測電極的邊緣處彎曲。在靠近感測電極的邊緣處存在一導體對於電場以及感測器之量測具有巨大且無法預測的影響。為了避免此種境況(並且讓感測器量測更加可以預測並更易於模式化而使得電場可以被以解析方式估算出來)，感測電極被環繞以防護電極，其與感測電極被供以同一電位。防護電極係做為一針對外部干擾之遮蔽，同時亦將電場彎曲效果移出感測電極下的感測區域，降低寄生電容。在感測電極和靶材之間的電場的每一側邊，一電場產生於防護電極和靶材之間。感測電極和防護電極之間並未產生電場，因為其處於同一電位。此在感測電極之下的區域造成一大致均勻之電場，同時在防護電極的外部邊緣處發生場的彎曲。
相較於將感測電極及靶材分隔的距離，感測電極31之面積應該要大。並且，相較於感測電極和靶材之間的距離，感測電極31和側護電極32之間的間隙39應該要小，而相較於感測電極和靶材之間的距離，側護電極32之寬度應該要大。在一實施例中，感測電極之寬度至少是感測電極和靶材之間距離的五倍，感測電極和防護電極之間的間隙小於或等於感測電極和靶材之間距離的五分之一，而防護電極之寬度至少是感測電極和靶材之間距離的五倍。遵循此等比較性設計規則提供具有一可高度預測電容之電容式感測器設計規則之一實施例，例如，1 ppm的電容可預測性。此處之可預測性被定義為，當前述等式(2)的理想極板-距離電容公式被用來計算有限電極尺寸而非無限電極尺寸之電容值時所產生的相對誤差。
除了介於感測電極和被量測靶材之間的感測器電容C1 之外，感測器在該結構的每一分隔元件之間均具有固有的寄生電容C2 及C3 。相較於被量測的電容C1 ，寄生電容C2 和C3 算是小的。在圖5的實施例之中，寄生電容包含介於感測電極和側護電極之間的電容C2 以及介於感測電極和背護電極之間的電容C3 。
在一感測器的實施例之中，介於感測電極和靶材之間的電容C1 係0.1 pF至1 pF，而介於感測及側護電極之間的寄生電容C2 則是小於其100到1000分之一，基本上係0.001 pF(意即，10-15 F)的等級。介於感測電極及背側電極之間的寄生電容C3 基本上較大且佔有支配性的主要地位，通常大約是1到1000 pF(意即，10-12 F到10-9 F)。藉由施加同一電位予防護電極和感測電極，此等寄生電容之效應得以降低。此可以藉由電性連接側護及感測電極，或是藉由使用主動式防護達成，詳如下述。主動式防護亦可以使用於背護電極。
針對微影機器運作於一真空處理室(vacuum chamber)的清潔環境之中的應用，其偏好將感測器建構成在該真空環境中發出極低程度之污染。其可以形成一保護層於此類應用所使用的感測器之導體上，諸如凱通聚醯亞胺膜或類似的保護膜，特別是當所用材料可能汙染該真空環境時。圖6A-6D顯示包含保護層37及38之薄膜感測器之各種實施例之剖面視圖，圖6E顯示圖6A及6B之感測器之一上視圖，而圖6F顯示圖6D之感測器之一上視圖。
圖6A顯示一實施例之剖面視圖，其具有一感測電極31及側護電極32形成於或附加至絕緣膜34之表面上，以及一背護電極35形成於絕緣膜34之另一表面上。感測器被附加至一平板40，其基本上係需要進行距離量測之設備的結構的一部分，或者可以被附加至該結構之部分，例如，一微影機器之投射透鏡周圍之一固定平板或隔離平板，感測器於此量測介於該投射透鏡與該透鏡下方的一晶圓之間的距離。平板40可以是具導電性的，從而可以同時亦做為該感測器之一遮蔽電極。
圖6B顯示另一實施例，具有一導電遮蔽電極44形成於或附加至第二絕緣膜43以做為該感測器結構的一部分。此架構使得感測器能夠被固定至一非導電性表面。即便是固定至一導電表面，其亦在程度上確保一致性以及遮蔽電極之功能。將遮蔽電極44納入成為感測器結構的一部分同時亦提供一獨立之接地電位，否則其可能需自支承表面取得。舉例而言，當感測器被使用於一電子射束微影系統上之時，來自該機器的接地電位可能被投射透鏡之電性雜訊影響。其同時亦使得感測器遮蔽電極能夠與量測電路以及連接感測器至該電路的纜線具有相同的接地。
此可以藉由將感測器遮蔽電極連接至連接纜線中之一遮蔽導體而達成，其接著被連接至量測電路所使用之一接地點。此使得感測器和量測電子免於具有不同的接地。當連接至一三導體纜線之時，例如一三軸纜線，此架構同時亦使得連接點配置成感測器中的三個導電層各自與該三軸纜線中的對應導體連接，包含遮蔽電極，包含遮蔽電極至該三軸纜線之一遮蔽導體之連接，以提供自該電路至該感測器之一獨立接地電位。
圖6C例示另一實施例，包含一外環側護電極33電性連接至遮蔽電極44。該連接可以藉由例如以雷射在絕緣層34和43之中形成洞眼或穿孔而達成，以容許每一階層上的導電層部分之間的電性連接。
圖6D描繪另一實施例，其在與感測電極同一階層或同一表面上不具有側護電極。如上所述，側護電極在先前設計之中一直被視為必須存在以限制感測電極在感測區域內所產生之電場，使得一相對均勻的電場產生於感測電極和靶材之間並降低位置接近感測器之導體對感測器之影響。如圖1A所示，在既高且大的先前架構之中，其需要一防護電極向下延伸至與感測器電極相同之平面以環繞感測器電極。側護電極同樣地在薄膜設計中被視為不可或缺，以將一防護電極放置於與感測器電極的同一階層。其傾向於將側護電極電性連接至背護電極，但此種配置方式需要在該二電極之間製做出一電性連接，此有所困難。在圖6A-6C所示的設計之中，此連接係穿越絕緣層34而形成。由於感測器的小尺寸以及絕緣層34之薄的程度，精確地做出正確尺寸之洞眼以及在絕緣層中之定位係有難度的。其可以使用雷射達成此目的，但製程將變得更加複雜且費用更高。
然而，若薄膜感測器的膜層夠薄，則發現其不再需要與感測電極位於同一階層的側護電極。同樣的效果可以藉由將感測器設計成具有一小於背護電極35之感測電極31，使得背護電極之一周邊部分側向延伸超過並環繞感測電極。此背護電極之周邊部分從而做為一側護電極。從背護電極35的該周邊部分發出的電場延伸穿過絕緣層34，其用以限制感測電極在感測區域內所產生之電場，使得一相當均勻之電場產生於感測電極及靶材之間。位於接近感測器處之一導體所造成的電場彎曲係發生於背護電極周邊部分的外部邊緣而非發生於感測電極處。結果是一較簡單之設計，其製造較不複雜且生產費用更低廉，但卻可以在感測電極下方的區域中產生一大致均勻之電場，且對於位於接近感測器處之一導體所造成的干擾的敏感度較低。
圖6A及6B之實施例之一上視圖顯示於圖6E之中，其中感測電極31形成為一圓形之形狀，具有一幾乎完全環繞感測電極之"C"形側護電極32，並在感測電極31周邊環繞的二電極之間留下一狹窄之間隙。在此實施例之中，側護電極32和背側電極35選擇性地彼此電性相連，藉由絕緣膜34中的開孔37使得防護和背側電極得以電性接觸。在此實施例之中係使用一單一"C"形開孔，雖然其亦可以使用其他形狀及/或多個開孔。連接防護和背側電極將二電極置於同一電位以消除介於其間的任何電容效應，且藉由使用主動式防護，介於防護和背側電極以及感測電極之間的任何電容效應亦可以被消除。
在圖6E的實施例之中，內部感測電極31具有一或多個延伸，構成形成從感測電極到外部信號處理電路之電性連接的連接線41，且側護電極32同樣地具有一或多個延伸，構成形成電性連接之連接線42。感測電極31、側護電極32、及連接線41和42係形成自薄膜。在所示的實施例之中，電極31和32以及連接線41和42均位於同一平面之中，且可以藉由沉積或形成膜層，利用一雷射，經由蝕刻，或其他適當之移除技術移除一些部分，以形成自同一薄膜。側護電極32大致環繞感測電極31，留下一小間隙讓連接線41自感測電極向外延伸以提供一介於感測電極和信號處理電路間的電性連接。該等連接線同時亦加入寄生電容，此應在感測器之設計中列入考慮。
圖6D之實施例之一上視圖顯示於圖6F之中(絕緣層34未顯示於圖中，使得可以看見背護電極35)。此類似圖6E之實施例，除了缺少與感測電極位於同一階層的側護電極之外。在此視圖之中，背護電極35之周邊區域35a係做為一側護電極。感測器可以是以與如上述圖6E之實施例的相同方式建構，且連接線41及42自感測及背護電極向外延伸以提供如上所述的電性連接。
在此等實施例之中，電極31和35，以及該二電極包含於其中的電極32及44，可以是形成自導電層大約18微米厚，絕緣膜34及43可以是大約25微米厚，而保護層37、38可以是大約50微米厚。此薄膜感測器可以是構建成一大約100至200微米的總厚度，以及介於感測器結構背側表面與感測電極前側表面(意即，面對進行距離量測方向的表面)之間一50至150微米之厚度，在較佳實施例中大約100微米。該感測器的薄膜結構、小面積、和極小的高度(厚度)使得其有可能將該感測器套用於可用空間極小的應用(特別是可用高度極其有限的情況)，以及感測器間或感測器與其他設備間需要緊密間隔的情況。
顯示於圖6A-F(以及顯示於以下所述的其他實施例中)之薄膜感測器之小尺寸提供許多優點。該薄膜結構造成極小之高度，且感測器之寬度或面積亦可以非常小。此使得感測器能夠被安置於極為接近預定之距離量測點之處。當使用於一用於量測介於投射透鏡與待曝光靶材間距離之微影機器時，感測器之安置可以是緊鄰該投射透鏡以及與使得感測器及投射透鏡被固定至同一參考點相同的安置結構。此大幅地降低源於感測器及投射透鏡間相對移動之誤差，排除針對感測器安置變異之修正的需要，並減除校準之需求。感測器的小尺寸同時亦降低感測器本身的平整度需求。
圖7及圖8顯示此薄膜感測器之進一步實施例，其中絕緣層34僅形成於感測電極31和背側電極35之間，使得側護電極32及背側電極35可以直接彼此相連。
圖7A和圖7B分別顯示具有方形感測電極之一上視圖和一剖面視圖。在一實施例中，該方形感測器被設計成在感測器及靶材相距100微米之理論距離時具有1 pF之理論感測器電容(介於感測電極及靶材間的電容C1 )。該感測電極具有一3.5毫米(+/-0.01毫米)之寬度以及12.25平方毫米之面積。防護電極具有1.5毫米(+/-0.01毫米)之寬度，而介於感測和防護電極間的間隙係0.015毫米(+/-0.001毫米)。在另一實施例之中，感測器被設計成在感測器及靶材相距100微米之理論距離時具有10 pF之理論感測器電容。該感測電極具有一11毫米(+/-0.01毫米)之寬度以及121平方毫米之面積。防護電極寬度及間隙均未改變，分別是1.5毫米(+/-0.01毫米)以及0.015毫米(+/-0.001毫米)。
圖8A和圖8B分別顯示具有圓形感測電極之一上視圖和一剖面視圖。在一實施例中，該圓形感測器被設計成在感測器及靶材相距100微米之理論距離時具有1 pF之理論感測器電容。感測電極具有一4毫米(+/- 0.001毫米)之直徑以及12.25平方毫米之面積。防護電極具有一4.015毫米(+/- 0.001毫米)之內徑以及8毫米(+/- 0.001毫米)之外徑。在另一實施例之中，感測器被設計成在感測器及靶材相距100微米之理論距離時具有10 pF之理論感測器電容。感測電極具有一6.2毫米(+/- 0.001毫米)之直徑以及121平方毫米之面積。防護電極具有一6.215毫米(+/- 0.001毫米)之內徑以及12.4毫米(+/- 0.001毫米)之外徑。
圖5至圖8之實施例可以被構建成在感測器和靶材之間具有一80至180微米之量測範圍(在垂直於感測電極表面的z軸上)。其可以改變感測器的尺寸以適用一不同的量測範圍，如同相關技術熟習者所應認可。
圖5至圖8之實施例亦可以是利用微影技術做出，以達到甚至更薄的材料疊層，例如，具有100奈米(+/- 10奈米)厚度之感測電極31，厚度150奈米(+/- 10奈米)之側護電極32(若有包含的話)及背側電極35，以及厚度50奈米(+/- 10奈米)之絕緣層34。此等實施例之中的感測電極係方形或圓形，提供大感測面積以最大化感測器之靈敏度，並最小化感測器的整體尺寸。然而，感測器可以與該等形狀相異，而具有一長方形、卵形或其他形狀之感測電極(以及，情況類似地，防護電極)以最大化感測區域。
圖5至圖8之實施例可以被構建成具有一做為電極31、32之導電層沉積於絕緣層35之上或是透過一黏著劑或接合層黏附至該絕緣層。介於感測及防護電極之間的間隙39之形成可以是藉由針對感測及防護電極二者形成一單一導電層並利用一雷射或蝕刻移除材料以建立該間隙。其偏好以雷射做出極小的間隙寬度，且可以使用雷射做出一具有極小偏離之25微米寬之間隙，而蝕刻則通常精準度較差。
感測器可以利用各種不同之技術製造，例如，利用微影技術、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems；微機電系統)技術，或可撓性印刷電路技術。利用可撓性印刷電路技術，絕緣層34可以是配具一適當材質之可撓性薄片或捲帶之形式，諸如凱通聚醯亞胺膜或類似的可撓性絕緣膜。導電電極31、32及35可以是由一銅質或其他適當導電材料之薄層構成、利用黏著劑固定至絕緣層34、形成為一無膠壓製層(adhesiveless laminate)，例如，使用一直接金屬化製程(direct metallization process)、或者是利用導電油墨或其他適當之印刷技術印刷至絕緣層之上。保護絕緣膜37及38可以是由與疊層34相同種類之材料構成。
可撓性印刷薄膜感測器易於生產且可以快速地產出，導致極短的生產前置時間。其可以將該感測器製做成從感測器到信號處理電路之間具有穩健的連接。小尺寸對於置放於待量測距離之點上或極接近處提供更佳之可撓性。感測器可以被黏附於適當處做為個別之感測器元件以快速並簡易地組裝感測系統。個別感測器之平整及傾斜度可以在其被黏附到位之後進行檢查並在量測程序之中進行校準。在使用一可撓性薄片之材料做為絕緣疊層之情形，可以將整個感測器構建成具有可撓性。
在一些上述的實施例之中，感測及側護電極間的間隙寬度並未滿足前述的比較性設計規則，例如，感測及防護電極間的間隙寬度大於感測電極及靶材間距離的五分之一。然而，薄膜結構之優點在感測器的許多應用上均比上述特點重要。
圖9A至9C顯示構建為一單一整合式單元之一感測器對之各種實施例。在此等實施例之中，該整合式單元包含二感測器30a及30b，各自均具有其自身的感測電極31a、31b以及背護電極35a、35b。圖9A之中的感測器使用導電平板40做為一遮蔽電極，而圖9B及9C之中的感測器則共用與感測器對整合之一單一遮蔽電極44。在圖9C的實施例之中，其利用介於遮蔽電極44和平板40之間的膠點或膠線56將感測器固定至平板40。在平板40係具導電性之情況，可以使用一導電膠將平板40和遮蔽電極44電性連接以更有效地使該遮蔽電極接地。該二感測器30a、30b在較佳實施例中係做為如前所述之一差動對，其中每一感測器均被一與對中另一感測器不同相位的電壓或電流所驅動，在較佳實施例中係相位相差180度，且執行一差動式量測以抵銷共模誤差。
圖9D顯示一差動式感測器對之一上視圖。背護與感測電極形成於一圓角四邊形之中，該形狀係設計以契合於，例如，顯示於圖20D及21B的區域115之內。此形狀針對在區域115限制範圍內的感測電極造成最大面積，以產生最高解析度之量測。該等電極亦可以形成為圓形的形狀，亦緊密地契合於區域115之內，以產生最大面積的感測電極。
圖10A至10D顯示使用不同材料做為感測器基板之一薄膜電容式感測器的各種組態。此等實施例適合於使用微影技術之架構，使其可以製造具有極小間隙尺寸之極為精確形狀之電極。此讓一感測器能夠被構建以滿足前述之比較性設計規則，且具有極高之解析度以量測極小的形態和極小的距離。微影製程亦使得連接線和接觸/接合墊被製做成具有極小的軌道寬度和精確尺寸。此外，微影製程係熟習相關技術者所熟知，一旦製造流程開發出來，其可以隨即被套用於具有更高解析度之感測器之生產。然而，製程的前期開發造成一較長的生產前置時間，且將需要短程的循環試驗以驗證不同的製程步驟。圖10A至10D僅顯示疊層之配置，並未顯示一側護電極，但若其包含於其中，則將與感測電極形成於同一層，且其並未顯示一側護電極及背護電極之選擇性連接。
對於一或多個感測器安置於一諸如微影機器的設備上之應用，此等實施例中的基板可以是被超過一個感測器所共用，使得一組感測器被構建於一單元之中。此類配置之一實例顯示於圖13A至13D之中，描述於下。基板可以從而被連接至一固定平板或者該基板可以被當成用以將感測器固定至機器的固定平板。
圖10A中之實施例具有一矽基板45，其兩側上形成有絕緣層47a、47b。一感測電極31形成於其中一絕緣層之一表面上，且一背護電極35形成於另一絕緣層之一表面上。此實施例可能需要防護電極之主動偏壓(active biasing)以正常運作，其可能需要針對感測器固定其上之平板進行圖案化。此外，介於投射透鏡和感測器之間的電容性耦合可能是一個問題。
圖10B中的實施例具有一矽基板45內含多重疊層形成於一側，包含一第一絕緣層47a、一感測電極31形成於該第一絕緣層之上、一第二絕緣層47b、以及一背護電極35形成於該第二絕緣層之上。此實施例排除圖案化固定感測器之固定平板的需要，且同時亦排除投射透鏡和感測器之間的電容性耦合。然而，與圖10A的實施例相比，其需要一額外的絕緣層。
矽基板並非一優良的絕緣體，故絕緣層包含於此等實施例之中。矽基板之另一缺點在於，由於矽中的雜質，寄生電流可以產生於矽之中，而此等電流可以擾亂感測器之電容量測。
圖10C中的實施例具有一派瑞克斯基板46，其中一感測電極31形成於一表面之上而一背側電極35形成於另一表面之上。若實施防護電極之主動偏壓，則此實施例亦需要圖案化固定感測器於其上的平板，雖然主動式防護可以省略，但在靈敏性上降低並在感測器中加入一小量的非線性。具有此種結構之一實施例，包含厚度100微米之基板以及介於感測電極和側護電極之間16微米之間隙，當施予150 kHz(仟赫茲)的50 μA(微安培)電流時，在感測器和靶材相距一0.8微米之距離之情況可以產生一大約11.5 V之有效輸出電壓，且在感測器和靶材相距一1.8微米之距離之情況可以產生一大約13.5 V之有效輸出電壓。
圖10D中的實施例具有一派瑞克斯基板46內含多重疊層形成於一側，包含一防護電極49、一絕緣層47形成於該防護電極之上、一感測電極48形成於該絕緣層之上。此配置方式不需要針對感測器固定於其上的平板進行圖案化，且由於該100微米之派瑞克斯層，介於投射透鏡和感測器之間的電容性耦合亦隨之降低。派瑞克斯係一優良之絕緣體，因而對於使用一派瑞克斯基板之實施例，矽實施例中所用的絕緣層可以被省略。
感測器電極(感測、側護及背護電極)與信號處理系統間電性連接之形成需要做出一通往小型感測器元件之穩健低阻抗連接。該連接應該要能夠承受預期之機械應力，同時在感測器配置之中要避免引入額外的寄生電容。對於使用微影機器之感測器應用，該連接同時亦應該要避免使用會對真空環境產生污染的材料。
圖11顯示一感測器具有接觸墊50a、50b形成於連接線41及42之端點，用以造出從感測器通往信號處理電路之外部連接。圖12A及12B顯示用於電性接觸至感測器電極之接觸墊之結構之剖面視圖。其特別適用於使用由矽、派瑞克斯和類似材質構成之基板的實施例。此等實施例在一基板之背側提供一接觸墊，以電性連接至位於該基板一前側上之感測器電極。圖12A顯示一實施例，其具有一穿過一基板55之穿孔。一導電接觸墊50形成於矽基板之一背測之上，且穿過該穿孔形成一導電連接51以連接至位於該基板前側上之一導電層52。圖12B顯示一實施例，具有一電性連接形成於基板55的邊緣上。一導電接觸墊50形成於該基板之一背側上，且一導電連接51形成於該基板之邊緣處，以連接至位於該基板前側上之導電層52。
對於使用矽或其他非介電質基板之實施例，一絕緣層53將導電層52與基板分隔，且一小絕緣層54將接觸墊50與基板分隔。該穿孔在圖12A之中亦塗覆以一絕緣層，且圖12B中位於導電連接51下之基板邊緣亦塗覆以一絕緣層。接觸墊所需之該額外絕緣層產生一額外的小寄生電容。對於使用一諸如派瑞克斯之介電質基板的實施例，該額外絕緣層係選擇性，而額外的寄生電容從而縮減。
圖13A至13D顯示一感測系統之實施例，其具有多個感測器構建於一環繞一微影機器之一投射透鏡104之單一基板102之上。圖13A顯示該基板之一前側，意即，朝下面對待曝光晶圓之一側。八個感測器(包含四感測器對)形成於基板之上，成對分隔於投射透鏡周圍。在此實施例之中，每一感測器形成一導電感測電極31於該基板的前側之上。一側護電極32環繞每一感測電極，一小間隙形成於其間。連接線105充當介於每一感測及防護電極與基板邊緣之電性連接。在此實施例之中，基板係以諸如派瑞克斯或凱通之介電材質製成，且電極和基板之間並未使用額外的絕緣層。其亦可以形成一薄保護絕緣層於基板前側上的感測器電極上。
圖13B顯示該基板之背側，意即，朝上遠離待曝光晶圓之一側。每一感測器均形成一導電背護電極35於基板的背側之上。就每一感測器而言，該背側電極對齊位於基板前側之感測及側護電極。在此實施例之中具有圓形電極，所有電極之中心就每一感測器而言均是對齊的。背側電極35比感測電極31具有一較大的直徑，且可以等於或大於位於前側之側護電極32的直徑。連接線106充當介於背護電極與基板邊緣間之電性連接。
基板前側上的連接線105與背側上的連接線106可以被配置以形成基板背側上的接觸墊50a及50b於邊緣處，利用諸如顯示於圖11、12A或12B中之架構，其中接觸墊50a電性連接至感測電極31而接觸墊50b連接至側護電極32及背護電極35。在此實施例之中，接觸墊區域交替形成，使得來自一感測電極之每一接觸墊50a在其兩側均具有一來自對應之側護及背護電極之接觸墊50b。一額外的接觸墊50c亦形成於基板之邊緣處以連接至一遮蔽電極，其可以連接至將感測器連接至量測系統之纜線之屏蔽護套。接觸墊區域共同形成接觸墊50，配置於對應至基板上的感測器對配置的分離區域之中。
圖13C顯示基板之背側，具有一絕緣層110形成於基板上，並在環繞基板邊緣保留一間隙，使得接觸墊50被暴露出來以做為連接之用。圖13D顯示基板102固定於一隔離/固定平板112之上。固定平板112可以是導電性的，且可以充當一遮蔽電極，可以接地，或者其可以是以一分離組件之形式提供一做為遮蔽電極之導電遮蔽平板。接觸墊50c係充做一連接區域形成通往遮蔽電極之電性連接，例如，以連接至感測器遮蔽護套。絕緣層110使防護電極與固定平板/遮蔽電極電性隔離。在此實施例之中，固定平板在環繞其邊緣處具有切除區以使得接觸墊50暴露出來而造出電性連接。
在一實施例中，圖13A至13D之配置可以包含一50毫米直徑之派瑞克斯基板，具有例如19 x 19毫米或26 x 26毫米之方形孔洞，以容納一投射透鏡。感測電極具有一3.8毫米之直徑以及一介於感測及防護電極間16微米之間隙，防護電極具有一1毫米之寬度，而背側電極具有一6毫米之直徑。連接線105具有一0.05毫米之寬度及一16微米之間隔，而連接線106具有一0.5毫米之寬度及一0.5毫米之間隔，接觸墊可以是0.5毫米寬及1.4毫米長，且接墊彼此被一0.5毫米之間隙分隔。感測器可以被施加以頻率200 kHz之10 μA電流。
顯示於圖13A至13D之實施例中的感測器，或本文所述的任一種其他感測器配置方式，均可以依據例如圖6A至6F、7A至7B、8A至8B、9A至9C、10A至10D、11或12A至12B中所述之任一實施例構建而成，且可以是以差動對的形式配置，其中一差動對中的每一感測器均被與差動對中的另一感測器不同相位之一電壓或電流驅動。舉例而言，一差動對中之一第一感測器可以被與該對中的另一感測器相位相差180度之一電流驅動。為了降低介於感測器對之間的耦合，讓多個感測器差動對可以一起使用，每一感測器對均可以被與相鄰感測器對相位有所偏移之一電壓或電流驅動。例如，相鄰之感測器對可以各自被一彼此相位相差90度之電流驅動。舉例而言，圖13A頂端之感測器對可以被施加以相位0及180度之電流，位於右側及左側的感測器對各自可以被施加以相位90及270度之電流，而底部之感測器對可以被施加以相位0及180度之電流。以此種方式，其運用一相位分割技術配合相鄰感測器對之正交偏壓，以分隔差動對並降低介於其間之干擾。其亦可以替代性地或進一步地採用諸如頻率分割或時間分割之其他技術以降低介於感測器對之間的干擾。
其需要一從感測器探針到信號處理系統之電性連接以將電氣信號傳離感測器並將原始感測器信號轉換成一有用的格式。圖14顯示一感測器配置之一側視圖，內含感測器30固定於一微影機器投射透鏡104周圍之一基板102之一前側之上。基板102亦可以充當一固定平板112以將感測器固定至進行一距離量測之設備，例如，一微影機器之投射透鏡。接觸墊50形成於基板的背側之上，而金屬接觸彈簧形式之連接導線60與接墊電性接觸以連接至一信號處理系統。
圖15A及15B顯示另一種可供選擇之連接配置方式，其使用一可撓性印刷電路連接構件110，包含一可撓性膜片111，導電軌道114a、114b、114c印刷或黏附於其上。一保護絕緣層可以形成於該等導電軌道上。該撓性印刷連接器110之一端接合至接觸墊50或感測器電極之連接區域，使得導電軌道形成一通往感測器電極之電性連接。在所示的實施例之中，導電軌道114a連接至感測電極之一接觸墊，而導電軌道114b及114c連接至側護電極及/或背側電極之接觸墊。在一遮蔽電極包含於感測器結構中之情況，額外的導電軌道可以形成於撓性印刷連接器之上以將遮蔽電極連接至一位於感測器及支承感測器結構遠端之接地電位。一連接器插頭或插槽116透過接頭117接附至撓性印刷連接器110的另一端，造成與導線或連接接腳120之電性接觸以將感測器信號傳輸至信號處理系統。圖15A顯示撓性印刷連接器110之一實施例之下側，其顯示導電軌道114a至114c，以及該等導電軌道所連接之一組接觸墊50之一上視圖。圖15B顯示該撓性印刷連接器110連接至該等接觸墊之一側視圖。該撓性印刷連接器係可撓性的，且可以使用於本文所述之任一感測器實施例。該撓性印刷連接器之最大彎曲半徑(maximum bending radius)應予慎重考慮，特別是對於極細小的導電軌道寬度，且該撓性印刷連接器與感測器接觸墊在組裝期間之對齊相當重要。
當絕緣層34係由一諸如聚合物絕緣膜或類似之適當材料製成時，可撓性膜片111可以是由相同之材料構成且整合至絕緣層34而做為其一延伸。在此實施例之中，導電軌道114a-c可以類似地由相同之材料構成且整合至感測電極31和側護電極32及/或背側電極35而做為該等電極之一延伸。在此組態之中，介於電極和導電軌道間的接觸墊將不再是必需的，但接觸墊可以使用於導電軌道之終端。在另一實施例之中，導電軌道可以是以與感測器電極相同之方式形成疊層，舉例而言，使得連接至一背護電極之導電軌道形成於一絕緣層上，該絕緣層形成於連接至一感測電極之導電軌道上。此結構亦可以被延伸以包含一導電軌道連接至一形成於絕緣層上之一遮蔽電極，該絕緣層形成於連接至背護電極之導電軌道上，例如圖21D所示。
圖16A顯示一帶電微粒微影機器之一投射透鏡及偏轉器堆疊(deflector stack)132之一剖面視圖。堆疊132基本上包含垂直疊置的投射透鏡元件以及小射束偏轉器元件以將微影機器產生的帶電微粒小射束聚焦至晶圓之表面並以一掃描模式跨越晶圓表面對其進行偏轉。每一垂直疊置的投射透鏡元件實際上均可以包含一投射透鏡之陣列以同時將大量小射束聚焦至晶圓表面上，每一小射束用以曝光晶圓之一不同部分，且每一偏轉器元件均可以類似地包含一偏轉器之陣列。
透鏡堆疊132固定於一外殼框架構件130之中。一固定平板112，其亦可以充當介於透鏡堆疊之二靜電透鏡元件間之一隔離件，被置放於下方並接附至框架構件130，具有一位於中央之孔洞，透過其投射出帶電微粒射束。平板/隔離件112可以是由玻璃或其他適當之絕緣材料製成，以於存在透鏡堆疊132以及底部透鏡104、晶圓、感測器、及附近其他組件中的高電壓之間提供一絕緣層。平板112，配合通常是圓柱形狀之框架構件130和上方固定平板133，共同構成投射透鏡及偏轉器堆疊132之一外殼結構。
平板112或者可以是導電性的或包含一導電層，做為電容式感測器之一遮蔽電極。平板112亦可以是感測器可以形成於其上的基板102。在所顯示的實施例之中，投射透鏡堆疊132包含一連串投射透鏡元件配置成一垂直堆疊之形式，大部分位於平板112上方，但該堆疊最後的透鏡元件104係位於該平板的下方，平板112的底部表面之上。
圖16B顯示一用於量測一距離之感測器配置，其係有關介於投射透鏡堆疊之底部投射透鏡104與靜置於可移動式晶圓固定臺134上的晶圓9之間的距離。其應注意晶圓及固定臺均基於方便性而示意性地顯示，其寬度實際上遠大於透鏡堆疊外殼之尺寸。通常晶圓係200或300毫米之直徑，而透鏡堆疊外殼係50至70毫米。感測器30被固定於與置放底部投射透鏡104的同一平板112之上，且極為接近透鏡104。感測器較佳為小於微影機器之曝光場之尺寸，且一些或所有感測器可以是比一個等於該曝光場尺寸之寬度或長度之距離更接近投射透鏡之邊緣。
在此配置之中，感測器之安裝與投射透鏡呈一固定之相對關係，使得底部投射透鏡104和晶圓9之間的距離可以決定自介於感測器和晶圓間的量測距離。本文所述之感測器的極小尺寸使其有可能將感測器安置於極為接近投射透鏡之處並容許其與投射透鏡之最後聚焦元件安置於同一支承構件之上，使得其二者均被固定至同一參考點。由於感測器與底部投射透鏡被整合於一單一結構之上，此大幅地降低源於感測器及投射透鏡相對位置改變之誤差，舉例而言，因為熱脹冷縮以及底部投射透鏡安置其上的支承構件與感測器安置其上的支承構件間的移動，以及分別因為感測器與投射透鏡不同基礎架構的安裝不精確所造成。此致使針對感測器系統在x和y軸上(意即，平行晶圓之表面)和在z軸上(意即，垂直晶圓之表面)的變異進行校準的需要得以排除，或至少降低該等校準之需要。傳統的電容式感測器的高度和寬度過大以至於無法安置於平板112之上，而必須被安置於遠離投射透鏡104之處，例如框架構件131之上。
聚焦效果主要是決定於最後(底部)的投射透鏡104。在上述的整合式設計特徵之中，電容式高度感測器與投射透鏡彼此整合，使得感測器和該最後投射透鏡元件的聚焦產生區域之間並無其他元件存在。該整合式系統之中唯一必需注意的變異係該單一投射透鏡電極104之公差，其係一極薄之元件(通常是200微米或更小)。感測器和投射透鏡之間的關係僅會被該最後元件104之公差干擾。若排除聚焦元件(投射透鏡之最後元件)的厚度公差之影響，電容式感測器的確切量測基本上將等於從聚焦元件到晶圓表面(意即，射束聚焦的平面/位置)之距離。此種聚焦元件的厚度不確定性僅是量測目標及感測器運作範圍的一小部分，因此除了決定感測器靜止電容(rest capacitance)的'無限遠量測'之外，並不需要對感測器進行額外的校準。此可以藉由直接量測無限遠，意即，未置放一晶圓之情況，而決定。感測器和投射透鏡的緊密整合將系統的整體公差最小化，使得電容式感測器的讀取結果的精確度足以使用於微影機器而不需要額外的校準。一額外之優點在於該微小設計使得其能夠量測與接近曝光射束之靶材(晶圓)的距離，更進一步最小化量測誤差。
感測器係配置於與投射透鏡104之底部相鄰的平板112之上。對於以分離形式構建之感測器，例如，依據顯示於圖5至圖9的薄膜架構形式者，個別的感測器可以直接固定至固定平板112，例如，透過黏著劑的方式。對於形成於一共同基板上的感測器，例如，顯示於圖13A至13D者，感測器基板亦可以利用黏著劑或其他接附方式固定至固定平板112。其亦有可能將共同感測器基板同時亦做為固定平板112。
投射透鏡104之底部可以是與感測器30之感測電極之底部表面大致位於同一高度，或者可以略微較低。藉由設計系統使得預定量測之距離幾乎等於實際上量得之距離(意即，介於感測電極之底部表面與待量測靶材之間的距離)，則系統之靈敏度得以提升。在一實施例中，當使用於一微影機器時，投射透鏡104之底部延伸超過感測器30之感測電極之底部表面下方50微米。投射的焦點平面係在投射透鏡之底部下方50微米以及感測電極下方100微米。晶圓固定臺在感測電極的底部表面下方具有一80至180微米的z軸(垂直)方向移動範圍，以及一100奈米的定位精確度，此範圍的頂端使晶圓落入感測電極的80微米之內，而此範圍的底部將晶圓移動至感測電極下方180微米處。
圖17A至17D顯示具有多個感測器30及整合型撓性印刷連接器110之一可撓性印刷電路結構120。結構120包含一絕緣材料之可撓性基座，諸如一凱通聚醯亞胺膜或類似的可撓性絕緣膜。感測器的導電電極和製成連接線的導電軌道可以是由一銅質或其他適當導電材料之薄層構成、利用黏著劑固定至絕緣基座層、形成為一無膠壓製層，例如，使用一直接金屬化製程、或者是利用導電油墨或其他適當之印刷技術印刷至絕緣層之上。一保護絕緣膜可以從而形成於該導電層上。
在顯示於圖17B的實施例之中，八對感測器排列於一環繞一用以容納底部投射透鏡104之方形缺口121的方形陣列之中。其亦可以使用單一感測器取代感測器對，且亦可以使用感測器或感測器對的不同空間配置。該可撓性基座層包含做為撓性印刷連接器110的延伸部分，以如前所述的方式構建，用以製成介於感測器和一信號處理系統之間的電性連接。撓性印刷連接器110連接至連接器116，其提供應力緩解以及通往三軸纜線210之介面，該三軸纜線210係用以連接至一遠端信號處理系統。
一感測器與自該感測器傳輸信號至一遠離該感測器處而在該處可做出更大型且更穩固之連接所需之連接及接線之整合解決了許多問題。由於接線及連接器硬體的尺寸限制，故感測器的超小尺寸使其難以構造出電性連接。接線導入的電容必須加以控制，使其不至於支配感測器系統。接線的任何小移動或振動均可能造成損傷或者需要重新校準感測器。將感測器及感測器接線二者整合於一單一撓性印刷可撓性基座層之上使得感測器的連接可以具有極小的尺寸，該等接線招致的電容可以在系統設計期間加以控制，而整合於一單一基座層產生一機械性的穩健設計，巨幅降低接線移動所造成的問題。
將多個感測器與其相連接線整合於一單一基座層具有進一步的優點。藉由形成感測器之陣列於一單一基座之上，感測器的空間配置在製造之時固定，且一較大的整合結構更易於處置及接附至例如一微影機器之設備。
信號預處理電路200可以藉由印刷整合於撓性印刷連接器之上或者將該電路形成於可撓性基座層之上。信號預處理電路200可以包含一使用於感測器防護電極之主動偏壓(描述於下)的緩衝器/放大器(buffer/amplifier)，可以包含額外電路，或可以省略，使得僅連接投射透鏡附近的硬體，而所有主動式組件均置於遠端。當微影機器運作於一真空環境之中時，將主動式組件置於接近感測器處且位於真空中可能由於真空中熱傳輸之不足而造成從該等主動式組件散熱的問題。然而，將主動式防護所必需的組件置於接近防護電極處得以增加系統之效能。在所顯示的實施例之中，信號預處理電路200被置於緊鄰連接器116之處，使得電路產生之熱可以經由連接器116更有效地被傳導至纜線210並離開感測器配置。
圖18顯示可供選擇的另一種連接配置。一撓性印刷連接器110在一端連接至一位於固定平板112上之感測器30，而在另一端透過連接導線或接腳201連接至一信號預處理電路200。信號預處理電路200可以是安置於一框架構件131之上，較佳為位於一凹處或隔出的空間之中。信號預處理電路200之輸出透過導線或接腳202、連接器204、以及三軸纜線210被傳送至一控制系統。
圖19A及19B顯示一配置，用以將整合之可撓性印刷電路結構120(顯示於圖17A至17D之中)安置於一微影機器中。圖19A顯示上述之配置，投射透鏡堆疊被移除以增進可見度，而可撓性印刷電路結構120位於一框架構件136中之一凹井之中。連接器116透過三軸纜線210連接至電纜束212，其又連接至纜線214以連接至一遠端信號處理系統。圖19B顯示一底部視圖，其顯示可撓性印刷電路結構120以及面向晶圓之感測器30。
可撓性印刷電路結構120可以利用一黏著劑或其他適當之接附方法被固定至一固定平板之底部表面，例如顯示於圖16A及16B中之固定平板112。此造成感測器陣列與相連導線及固定平板112和底部投射透鏡104之整合，全部位於單一結構之中。感測器從而以與投射透鏡呈一固定相對關係之方式被安置於極為接近投射透鏡之處，產生如前於圖16A及16B的實施例中所述之效益。
圖20A、20B及20D顯示位於一環繞微影機器投射透鏡104之一固定平板112上的電容式感測器之各種組態。在圖20A之中，四個感測器對被散佈於固定平板112的四個象限之中，感測器被成對配置以進行差動式感測。在固定平板之底側，每一感測器包含一感測電極31且可以同時亦包含一側護電極32。此種配置特別適合於進行一晶圓之高度及傾斜度之量測。圖20B顯示十六個感測器成對安排於一方形矩陣之中的配置方式，投射透鏡104所置放的方形中間並無任何感測器。上述的所有組態之中，偏好將背護電極包含於一感測器基板的背側之上，且亦可以如前所述地包含遮蔽電極。圖20C顯示相對於固定平板112及感測器位於各種不同位置的晶圓9a、9b、9c、9d，該四個晶圓位置交疊的區域代表平板112之上延伸自投射透鏡104四個角落的四個區域115。圖20D顯示配置於該四個區域115中的四個(差動式)感測器對。
區域115的配置方式將感測器分散，使得以至少一感測器或感測器對量測距晶圓表面距離之可能性最大化。若晶圓的放置使得僅有一感測器/感測器對係位於該晶圓上方，則對該晶圓表面的距離量測僅能依靠該感測器/感測器對。只要另一感測器/感測器對變成位於該晶圓上方，則其亦將由此感測器/感測器對進行量測，且可以自位於該晶圓上方的該二感測器/感測器對計算一平均距離數值。同樣地，當一第三及第四感測器/感測器對變成位於該晶圓上方之時，其亦將被列入考慮。更多感測器/感測器對之納入較佳為以漸進的方式加入平均距離之計算，例如，藉由逐漸納入其他感測器/感測器對之貢獻，以避免在最終量測的距離值產生突然的驟變。
固定平板112之尺寸決定最小的靶材尺寸，通常大約60毫米。對於300毫米的晶圓，前述介於晶圓位置9a至9d的四個重疊區域115代表感測器的適當配置區域。然而，感測器之安置較佳儘可能接近微影機器的光或電子射束之實際投射區域。諸如450毫米的較大型晶圓尺寸傾向於增大區域115，因為界定區域115的圓形區面趨向於直線。
圖21A及21B顯示具有四個差動式感測器對30a、30b之一可撓性印刷電路結構120之實施例。結構120可以是由諸如一凱通聚醯亞胺膜或近似圖17A至17D實施例的類似可撓性絕緣膜之一絕緣材料之可撓性基座構成，且亦可以包含一或多個整合式撓性印刷連接器110。在所顯示的實施例之中，從面對感測電極的下方看去(並省略感測器上的任何絕緣保護層，使得感測電極可以被看見)，該四個感測器對被配置成位於環繞一底部投射透鏡104的圖20D之區域115中。其亦可以使用單一感測器取代上述之感測器對。感測器與導線連接之整合使其可以對極小型感測器製做出簡單且穩固之連接，並控制接線所引入的電容。圖21A例示一具有圓形感測器之實施例。圖21B例示一具有四邊形感測器之實施例以最大化區域115之使用(基於簡明之故，感測器被顯示成具有尖銳的轉角，雖然例如圖9D中所示的圓角形式係較佳的)。
圖21C自感測器後方某一角度處顯示可撓性印刷電路結構120。四個整合之撓性連接器110被摺疊並自基座層120向上延伸。導電軌道沿著撓性連接器110自每一感測器之感測器電極延伸，而後環繞可撓性膜片122及123以連接至用以連接至遠端電路之纜線。其由上方看見基座層並顯示感測器之背護電極35a、35b(絕緣層及任何遮蔽電極均予省略，使背護電極可被看見)，且具有導電軌道114b形成於撓性連接器110之一內側110b之上。導電軌道亦可以是形成於撓性連接器110之外側110a之上。導電軌道可以是由一銅質或其他適當導電材料之薄層構成、利用黏著劑固定至絕緣層、形成為一無膠壓製層、或者是如圖17A至17D的實施例印刷至絕緣層之上。
圖21D係一感測器30及相連撓性連接器110之一剖面視圖。導電軌道114a-e沿著用以將感測器連接至遠端電路的撓性連接器110自感測器電極延伸。在此實施例之中，導電軌道114a-e係由相同之材料構成且整合至感測電極，做為該等電極之一延伸。導電軌道以與感測器電極相同之方式配置於疊層之中。絕緣層34包含撓性連接器110之一延伸部分。導電軌道114a延伸自感測電極31，二者均形成於絕緣層34之上。導電軌道114b延伸自背護電極35，二者均形成於絕緣層34及43之間，其中導電軌道114b寬於導電軌道114a，使得導電軌道114b具有一周邊部分做為導電軌道114a之一側護電極。導電軌道114a載運來自感測電極之信號，且相對於周圍環境中的導體將具有一特定電容。導電軌道114a附近的導體將影響此電容，以其影響感測器之感測電極相同之方式。導電軌道114b因此被設計成充當一側護電極，以降低源於鄰近導體之干擾。
此處感測器包含一遮蔽電極，導電軌道114d延伸自遮蔽電極44，二者均形成於絕緣層43及38之間。此配置擴大遮蔽電極對於承載來自感測電極之量測信號的導電軌道114a之長度的影響，以降低對距離量測之干擾和外界的影響。
在圖21C的實施例之中，導電軌道114b及114d以及居間的絕緣層向內延伸於撓性連接器的內側表面110b之上。其可以在撓性連接器的外側表面110a上仿製類似的配置方式。一絕緣保護層37可以沿著撓性連接器110形成並延伸於導電軌道114a上，且導電軌道114c沿著導電軌道114a上方的撓性連接器延伸，使得周邊部分延伸於其任一側之上。導電軌道114c可以從而電性連接至導電軌道114b，其係連接至背護電極，而後將導電軌道114c帶回與背護電極相同之電位。導電軌道114c亦可以直接連接至背護電極或者藉由一些其他方式電性連接。
同樣地，其可以沿著撓性連接器延伸於導電軌道114c上而形成另一絕緣層43a，且另一導電軌道114e沿著撓性連接器延伸於導電軌道114c上方。導電軌道114e可以電性連接至導電軌道114d或者電性連接至一用以連接至一接地電位之纜線導體，該接地電位較佳為位於該感測器遠端之一接地端。最後，一保護層38a可以形成於最頂端。
利用此雙側式配置，載運來自感測電極之信號的導電軌道114a被有效地夾置於背護電極的延伸之間，且此組合結構被夾置於遮蔽電極的延伸之間，因而大幅地降低對距離量測之干擾以及外界的影響。
導電軌道114a-e可以是在遠離感測器的終端連接至一用以傳送感測器信號至遠端電路之纜線。其可以使用一三軸纜線，中心纜線導體連接至導電軌道114a，居間纜線導體連接至導電軌道114b和114c，而外圍纜線導體連接至導電軌道114d及114e。此等連接可以是藉由透過覆於其上之絕緣層中的孔洞暴露出每一導電軌道中之金屬之接觸墊。
顯示於圖21C中之感測器及連接器結構適合於用以將一電容式感測器之陣列固定及連接至一微影機器之一投射透鏡。此配置達成許多目標，其提供一可撓性基座層用以將極小型薄膜電容式感測器直接固定至安置最後投射透鏡元件之同一固定平板且極為接近投射透鏡之聚焦點。此種固定方法移除因感測元件及投射透鏡間之高度變異而校準感測器系統之需要。延伸該感測器電極的整合式連接器建立通往感測器之穩健電性連接，對於系統之電容引入極小之變異，並移除因通往感測器之連接之變異所需之校準。
此產生一極為簡單之系統，不需要進行現場校準。感測器之靜止電容得以決定(其可以直接藉由量測無限遠而得出，意即，感測器前方不放置晶圓)並於隨後加以補償。其不需要感測器之進一步校準，因為感測器之靜止電容基本上是固定的。寄生電容(例如，源於接線的小移動)容易保持於低點，因為藉由固定的連接結構及三軸纜線，連接之移動及振動大部分已被移除。由此產生之結構容易接附於微影機器之內，且使得感測器易於移除及置換，或者使得投射透鏡加上感測器結構之組合免於冗長的重新校準。
電子電路
圖22顯示一感測器系統300，其包含一或多個感測器探針30、一信號處理系統301、以及一用以將信號自感測器探針傳送至信號處理系統之連接系統302。信號處理系統301可以包含用以驅動該感測器探針之電流或電壓源電路、用以放大原始感測器信號之放大器/緩衝器電路、用以對感測器防護電極施加偏壓以及連接纜線導體之電路、用以處理接收自探針之信號及將經過處理之信號輸出為量測數據之信號處理電路、以及用以校準系統之電路。連接系統302可以包含將感測器連接至信號處理系統之纜線。
系統的每一部分均可能是各種量測誤差以及靈敏度降低因素之來源。誤差由感測器探針引入，源於該等探針的有限幾何結構，以及在感測器電極及其他組件的幾何構造上造成不規則性和不精確性的製程限制。源於感測器探針結構的固有/寄生電容以及與靠近探針的其他組件之互動均可以降低感測器之靈敏度。
誤差可以是由探針之裝設而引起，肇因於裝設表面或探針的傾斜或不平整，以及位置的容忍公差和有關裝設的其他因素。誤差可以是由信號處理系統引起，肇因於信號處理誤差、組件容忍公差、外部或內部干擾、以及其他因素。誤差亦可以是由連接系統引起，諸如由連接線、接觸墊、連接導線及纜線等連接組件所引入的額外電容。
針對偵測感測器電容之改變，其代表介於感測器和靶材間的距離，可以運用各種放大器組態。圖23A係一基本高阻抗放大器電路之一簡化電路圖。該高輸入阻抗放大器採用一放大器305之單位增益非反相組態(unity gain non-inverting configuration)。其連接一AC電流源306做為該放大器之一輸入，與感測器探針30並聯。該電路產生一正比於電容變化之線性輸出309，其隨著感測器探針30和靶材9之間的距離改變。
感測器30連接於放大器輸入及接地端或虛擬接地端(意即，被量測電容之一電極連接至接地端)之間。然而，針對晶圓之距離量測，感測器之感測電極形成量測電容之一電極而晶圓中之一導電層形成另一電極。晶圓9之導電層基本上透過晶圓固定臺134以及其他微影機器組件電容性地耦接至接地端。晶圓和接地端之間的電容基本上在6 pF到70 nF之間變動，且感測器電容的理論數值基本上大約等於0.1 pF到1 pF。針對感測器30和晶圓9之間距離微小變化的精確量測，其必須使得晶圓對接地端之電容至少大於感測器電容理論數值的1000倍。由於晶圓對接地端電容之變化範圍相當大，此電容上的小變化即可以影響距離量測。若晶圓對接地端電容並未至少大於感測器電容理論數值的1000倍，則晶圓對接地端電容的小變化將造成量測電容上的變化以及距離量測上的非預期的改變。
基於差動式量測原理，一差動對中的二感測器30a、30b被相位相差180度之電流源306a、306b所驅動，如圖23B所示。通過一探針之電流經由靶材中的導電層找到一路徑。在該電流路徑的中央處產生該電流路徑中之一虛擬接地，意即，最低電位或一固定電位。高阻抗放大器305a、305b被用以量測對應至感測器及靶材中一導電層間距離變化之電壓信號。差動式量測原理使得距離之量測與晶圓對接地端阻抗之變異無關。
圖24A顯示一使用一電壓源對感測器30施加偏壓之替代性電路。二固定阻抗71及72、一可變電容73、以及感測器30(顯示為一可變電容)被安排於一惠斯登電橋(whetstone bridge)配置之中，並施以電壓源306。該電橋具有二橋柱配置於一並聯電路之中，阻抗71及可變電容73於一第一節點處連接在一起並形成一橋柱，而阻抗72和感測器30連接於一第二節點處以形成另一橋柱。固定阻抗71及72具有完全相同之阻抗數值，且可變電容73被調整成與感測器30之理論電容相等。該電橋每一橋柱中點處之二節點連接至一差動放大器75之二輸入端，該差動放大器75量測跨節點，意即跨可變電容73和感測器30，之電壓差異。其改變該可變電容以調整該差動放大器之空值(null value)，且可藉由一自動化校準演算法進行調整。
該電橋組件及差動放大器可以是置於感測器處。當配合一如圖17A至17D所示的撓性印刷結構使用之時，固定阻抗71、72可以被形成於與感測器同一可撓性基座層之上。其可以利用一可變電容二極體(變容二極管(varicap))或其他適當組件形成可變電容73。可變電容73亦可以被整合於可撓性基座層之上，做為一固定或形成於該基座層上之組件，或者利用銅和絕緣層被整合入該可撓性結構本身。該差動放大器可以是形成於該基座層之上，但上述有關在一真空環境中之主動式組件之考量亦適用。當該差動放大器被放置於遠端且使用同一纜線長度連接至感測器及可變電容時，可以移除有效纜線電容且可以抵銷共模干擾。
圖24B顯示圖24A之電路實施為一差動式感測器對。該對中的每一感測器30a、30b均連接至一固定阻抗71、72並施加一電壓源306a、306b。此處藉由固定電容71及72以及感測器對30a及30b形成惠斯登電橋配置，透過位於靶材上的導電晶圓連接。
圖25顯示一利用具有高阻抗放大器電路之差動式量測之實施例。二感測器30a、30b被配置於一差動對之中。感測器30a之感測電極31a被AC電流源306a驅動，而感測器30b之感測電極31b被AC電流源306b驅動。該二電流源306a、306a彼此相位相差180度。在一半周期期間，電流307流動之方向通過感測器30a和感測器-至-靶材電容16a，通過靶材9之一導電層，並通過感測器-至-靶材電容16b及感測器30b。在下一半周期期間，該電流於相反之方向流動。
放大器/緩衝器305a放大感測器30a之原始輸出電壓以產生待進一步處理之輸出信號309a。輸出309a亦可以被饋回至感測器30a之側護電極32a及/或背護電極35a。此藉由對防護電極施加與出現於感測電極處相同之電壓實施主動式防護，使得感測電極和防護電極之間未形成電場，且使得感測電極和靶材之間的電場儘可能均勻。放大器/緩衝器305b同樣地放大感測器30b之原始輸出電壓以產生輸出信號309b，並針對感測器30b之防護電極提供一主動偏壓信號。輸出信號309a、309b可以分別輸入至同步偵測器(synchronous detector)電路330a、330b。
放大器305a、305b較佳被置於接近感測器30a、30b處，特別是當實施防護電極之主動偏壓時，以防止因將感測器經由纜線連接至進行信號處理之一遠端位置所引起的額外電容而造成的誤差。針對運作於真空中之微影機器之電容式感測器應用，將主動式組件置於接近感測器處通常需要將該等組件置放於真空處理室之中，由於經由真空幅射之熱傳輸之不足(雖然經由傳導之熱傳輸仍可在真空中發生)而可能造成散熱問題。基於此緣故，電流源306a、306b及諸如同步偵測器330a、330b之進一步的信號處理電路可以被置於真空處理室外部的感測器遠端之處。然而，放大器305a、305b較佳為置放於真空處理室中接近感測器之處以得到較低的量測誤差，利用允許熱傳離主動式組件之組態。
圖26顯示一同步偵測器電路330之一實施例。一參考振盪器(reference oscillator)331產生一被電流源306使用之參考頻率f1 以產生驅動感測器之交流電流332，且被相位偏移器(phase shifter)333使用以產生參考信號334(其頻率亦是f1 )，其相對於該參考頻率具有一相位偏移。參考信號334之相位偏移被調整成等於介於參考頻率及來自感測器的信號309之間的相位偏移，以補償發生於同步偵測器電路330和感測器之間的纜線連接以及該感測配置內的相位偏移。
來自感測器之頻率f2 之輸出309係輸入緩衝器335之輸入。倍頻器(multiplier)337接收頻率f2 之緩衝或放大輸入信號336以及頻率f1 之參考信號334。倍頻器337的輸出將包含二輸入頻率之和(f1 +f2 )以及介於該二輸入頻率之差(f1 -f2 )之成分。倍頻器337的輸出通過低通濾波器(low pass filter)338以濾除較高之頻率而留下相當於該二輸入頻率之差(f1 -f2 )的低頻成分。此信號被放大器339放大以產生量測信號340。此量測信號340代表感測器所量測的阻抗上的變化，其與感測器和靶材間距離之變化相關。
如上所述，用以驅動感測器之電流源電路以及信號處理電路可以被置於感測器的遠端。然而，一用以將感測器連接至遠端電路之纜線連接將在系統中引入額外的不良電容。圖27係一顯示感測器系統中之電容的示意圖。電容Cin代表纜線電容加上電流源306之輸出電容，電容Cs代表待量測之感測器-至-靶材電容加上感測器及感測器連接線的固有(寄生)電容，而電容Cout代表纜線電容加上緩衝器305之輸入電容。雜散電容Cin及Cout應該比Cs和待量測之感測器-至-靶材電容小，因為大的雜散電容將降低感測器的靈敏度。
連接感測器至信號處理電路的纜線之電容可能很大且對於感測器的靈敏度有反面的效應。其可以對纜線導體使用主動式防護以降低或排除此問題。圖28A顯示一配置，具有一將感測器30連接至信號處理電路330之纜線350。在所顯示的配置之中，放大器/緩衝器305被置於感測器30的附近(垂直虛線的左側)，而電流源306被置於感測器的遠端(垂直虛線之右側)。電流源306透過纜線的中央導體351傳送電流至感測器30。緩衝器305對同軸導體352施加與感測器的感測電極上的同一電壓。由於中央導體351及同軸導體352之上具有同一電壓，故介於該等導體間的任何雜散電容之效應實質上均被抵銷。
圖28B顯示介於纜線350的導體以及感測器30的導電電極之間的連接。中央導體351連接至感測電極31，內環同軸導體352連接至背護電極35，而外環同軸導體353連接至遮蔽電極44。
在此實施例之中的纜線係一三軸纜線，具有一做為遮蔽且接地之第三同軸導體353。該遮蔽較佳為連接至位於纜線遠端處之一獨立接地端，例如，位於電路330處。此接地端僅係一遮蔽接地端且傾向於不連接至任何位於感測器處之接地。
此配置可能有許多替代方式。例如，其可以使用一非同軸纜線，且緩衝器305可以被置於遠離感測器之處以由信號處理電路330附近之纜線350之遠端供電予導體352。
感測器及信號處理電路的實體分隔在傳統設計之中已然加以避免，其中之感測器及電路係由同一製造商供應且在工廠中被視為匹配之套組而一起進行校準以使得電子電路匹配於感測器並避免非線性。在本文所述的系統之中，可以使用一自動化腳本配合晶圓固定臺控制系統以快速地校準感測系統，例如，藉由將晶圓固定臺移動到已知的位置並由感測器進行量測。此排除了將感測器和信號處理電路視為一匹配對的需要，並容許置換一感測器但不置換信號處理電路，大幅地簡化微影機器之維護及降低其非生產時間，從而增加生產量。
圖29顯示一同步電路360之另一實施例。一數位參考振盪器376產生一參考頻率f1 ，其形成一參考信號輸入至混合器(mixer)372，且亦饋入數位相位偏移器377以引入一相位延遲。該相位延遲參考頻率被數位至類比轉換器(digital-to-analog converter)378轉換成一類比信號，而該類比相位延遲信號驅動供電予感測器30之電流源306。該相位延遲被調整成等於感測系統及纜線350中產生之相位偏移，等於介於參考頻率f1 以及位於同步偵測器電路輸入處的感測器系統輸出信號361之間的相位差。其可以藉由調整相位偏移器377設定該相位延遲直到在混合器372得到一最大輸出。其應注意感測系統及纜線中的相位偏移應該維持固定，即使當感測器之電容有所改變之時亦然。
輸入緩衝器362接收感測器信號361，而緩衝信號被輸入至帶通濾波器(band pass filter)363以自該信號濾除雜訊及干擾。經過濾波之信號被類比至數位轉換器(analog-to-digital converter)364轉換成一數位信號。接著運用數位處理，電路360因此係結合信號之類比及數位處理以利用二者之最佳特徵。經過數位濾波之感測器信號接著被輸入至一單一輸入差動輸出之差動放大器(或相位分離器(phase splitter))371，其具有二個差動式輸出，其中之一與輸入信號同相，而另一輸出則與輸入信號相位相差180度。混合器372接收差動式輸出(頻率f2 )以及參考信號(頻率f1 )。輸入頻率f1 (參考頻率)以及f2 (感測器信號361之頻率)於混合器372中被移除，而混合器輸出包含頻率等於輸入頻率之和及差之成分(意即，f1 +f2 及f1 -f2 )。低通濾波器373濾除頻率之和而留下相當於參考頻率及感測器信號頻率之差(f1 -f2 )的低頻成分。當頻率f1 及f2 相等且同相之時，混合器輸出一正比於感測器信號361之振幅的DC值，其正比於感測器電容且正比於感測器和靶材之間的距離。放大器374放大低通濾波器之輸出，而後其可以被輸入至一控制系統。
其可以使用一校準演算法以自動地校準感測器系統之同步偵測器電路。該演算法逐步調整數位相位偏移器377以遞增或遞減相位延遲，並監測混合器372之輸出。調整相位偏移器直到混合器372的輸出達到一最大值，表示參考信號和感測器信號相位相同。
同步偵測電路之數位處理可以利用一現場可程式邏輯閘陣列(field programmable gate array；FPGA)實施，且該校準演算法亦可以實施於FPGA及/或配合FPGA運作之軟體。
此種具有自動化校準之設計允許置換一感測器或感測器之陣列而無需亦置換或重新校準處理來自感測器或複數感測器之量測信號的信號處理電路。傳統之感測器系統設計包含在工廠中被視為匹配之套組而一起校準的感測器及信號處理電路，使得置換感測器之時亦需同時置換信號處理電路。此自動化校準演算法使得感測器能以與信號處理電路無關的方式獨立地進行置換，並加速新感測器與現有信號處理電路之校準，大幅地簡化微影機器之維護並縮減其非生產性的時間。因而造成微影機器較少的停機時間以及較高之生產量。
圖30係一感測器差動對30a、30b之處理電路之簡化示意圖。該感測器由相位相差180度之電流(或電壓)源306a、306b施加偏壓。每一感測器30a、30b之輸出分別被饋入同步偵測器電路360a、360b，且該同步偵測器電路之輸出被輸入至實施一減法運算之電路380。該同步偵測器電路之輸出係彼此相位相差180度，故該減法係用以自該二同步偵測器電路輸出移除共模干擾，但保留感測器信號。
此電容式感測器可以被用以在一微影機器上進行晶圓定位之控制。圖31係此一控制系統之示意圖。感測器30量測一有關介於微影機器之投射透鏡104與靜置於可移動式晶圓固定臺134上的晶圓9之間的距離。在此配置之中，感測器之安裝與投射透鏡呈一固定之相對關係，使得投射透鏡和晶圓之間的距離可以決定自介於感測器和晶圓間的量測距離。感測器信號被傳送至信號處理單元301，而信號處理單元輸出的量測數據被傳送至控制單元400。控制單元400可以被用以控制晶圓固定臺之z軸(垂直)方向之移動以將晶圓維持於微影機器之投射透鏡之焦點平面上，使得機器發出的帶電微粒小射束在晶圓於x和y軸上移動時仍維持聚焦於晶圓的表面上。
此搭配控制系統之感測器系統可以在晶圓移動時被用以在許多不同的點精確地決定投射透鏡和晶圓之間的距離。此使得系統能夠決定晶圓表面之拓樸結構(topology)，偵測晶圓中是否存在傾斜或翹曲以及晶圓表面上的其他不規則性。晶圓表面幾乎絕不會是完全平整的。一典型之晶圓在未被箝緊的狀態下可以在其中具有高達50微米之翹曲。除了上述的晶圓翹曲之外，晶圓表面可能具有其他不均勻性在其表面上。該晶圓翹曲和其他的不均勻性在晶圓表面造成高度上的變異，導致晶圓表面偏離投射透鏡的焦點平面。該控制系統可被用以矯正此種高度上的變異以將晶圓表面維持於用以將上述光學或微粒曝光射束聚焦至晶圓上之投射透鏡的焦點平面之中。其可以利用傳送自感測器之信號調整晶圓固定臺之垂直位置以補償晶圓表面高度上的該等變異。
本系統係設計以在處理(例如，曝光)晶圓的同時，量測晶圓表面之拓樸結構，而非事先進行量測。此降低整體晶圓處理時間並增加生產量。
在一實施例中，其使用八個感測器置於投射透鏡周圍之一方形矩陣中之配置方式，如圖32A所示。此配置允許晶圓傾斜量、晶圓翹曲度及其他不規則性之量測與晶圓之曝光均在晶圓的單一次掃描中完成。在一典型的配置之中，其在一機械掃描方向移動晶圓，同時微影機器之光學或帶電微粒射束掃描過晶圓表面之上以依據一曝光圖案對晶圓進行曝光。
在圖32A的實施例之中，當晶圓沿一機械掃描方向405移動，第一列感測器A至C在晶圓表面上的一直線中之三點量測距晶圓表面之距離，對應至感測器A、B及C。晶圓位置中之一傾斜量、晶圓之翹曲度、或者是其他的表面不規則性均可以藉由對感測器B之量測與感測器A及C之量測進行比較而計算出來。沿著該線條計算出來的晶圓傾斜量、翹曲度或不規則性之數值被儲存於控制系統中的記憶體內。當晶圓往方向405前進，先前由感測器A至C量測之直線落到投射透鏡104下方且已就緒而可進行曝光。位於投射透鏡對立側的感測器D及E量測距感測器A及C先前所量測的直線上的點之距離。此時可以依據所儲存之數值以及感測器D及E目前的量測值計算投射透鏡下方之點處的晶圓高度。控制系統可以使用此投射透鏡下方之點處的晶圓高度之計算，調整晶圓固定臺之高度‧以確保晶圓表面維持於投射透鏡的焦點平面上。此使得晶圓表面的傾斜量、翹曲度或其他不規則性之補償均能夠在晶圓的單一次掃描中被測出並加以修正。
第三列感測器F至H係提供以使得上述的同一程序在二個機械掃描方向均能夠使用，意即，當晶圓在方向405上或相反方向上移動之時。圖32A例示一包含八個感測器之矩陣，然而上述之方法可以利用不同數目之感測器實施。此外，圖32A中所顯示的每一個感測器均可以是一感測器之差動對，在A至H每一點上進行差動式量測。
另一實施例顯示於圖32B之中，其在一投射透鏡104的四個角落具有以差動對形式配置之八個感測器。此種配置適用於，例如，其中之晶圓在曝光期間被箝制妥當以將晶圓翹曲度降低至一可接受數值之微影系統。然而，即使是極為平整的晶圓固定臺表面以及將晶圓妥善地箝制於晶圓固定臺上而保持平整，由於晶圓及其表面上抗蝕層之差異，其將仍然存有變異。在此實施例之中，當晶圓在機械掃描方向405上移動，包含感測器對A及B的第一列在晶圓表面上一直線中對應至位置A及B的二點處量測距晶圓表面之距離。量測亦可以在位於位置C及D處之感測器對C及D進行。
其可以計算出在A、B、C及D處距晶圓之距離、距晶圓之平均距離、以及晶圓中是否存在傾斜及其傾斜量(例如，掃描方向上及另一方向上的晶圓傾斜)，並儲存於控制系統中的記憶體。由此等量測，可以計算出介於投射透鏡104中心與晶圓表面之間的距離。
圖32C例示一種用以決定介於一投射透鏡及一晶圓表面間之距離以及該晶圓表面上之傾斜值的量測方法。曝光之前，在一些預先定義之位置處量測晶圓之局部梯度，例如，在晶圓中心以及環繞晶圓周邊的四個等距離處，如圖32C所示。晶圓固定臺可以被控制以調整晶圓固定臺在x方向上的傾斜度Rx以及晶圓固定臺在y方向上的傾斜度Ry。量測期間，晶圓固定臺之傾斜度Rx及Ry係維持於一固定數值。
利用該量測結果，計算出待被一處理單元曝光之晶圓之整體區域之一高度地圖。依據該高度地圖，計算出用於在曝光期間驅動晶圓固定臺的傾斜修正數值Rx(x,y)和Ry(x,y)，以傾斜晶圓固定臺而修正晶圓表面高度之變異。其可以對整體曝光計算出x及y方向上的固定傾斜修正值，意即，針對曝光動作，Rx(x,y)係一固定數值且Ry(x,y)係一(可能不同的)固定數值。其亦可以進行一較為複雜之計算，針對晶圓的不同區域計算出多個傾斜修正數值Rx及Ry，並在各個區域被曝光時依此調整晶圓固定臺。
曝光期間，依據計算出的傾斜修正數值Rx及Ry控制晶圓固定臺x及y方向上的傾斜度。例如，此可以利用針對晶圓固定臺位置及傾斜度之回授之干涉儀信號達成。其從而可以使用位準感測器(level sensor)以僅產生z方向之數據，意即，介於投射透鏡和晶圓表面之間的距離。
此程序不同於前述的在線量測方法以及一先前之晶圓地圖方法，其在許多不同之位置量測z方向上距晶圓之距離，並據此計算出晶圓表面在x及y方向上的整體傾斜度。晶圓固定臺接著在曝光之前被調整以對任何此等傾斜進行最佳之修正，使得其在晶圓掃描期間，對投射頭呈現一理論上平行的晶圓表面，位於微影腔體之光軸的橫切面上。掃描期間，可以使用計算出的晶圓表面高度地圖以適應z方向上的變異，意即，投射透鏡及晶圓表面之間的距離變異。其可以直接自先前得出的高度地圖或藉由使用量測數值間之內插求出該z方向上的數值。
本發明透過上述特定實施例說明如上。其應注意各種不同之架構及替代均有提及，熟習相關技術者應能知悉其可以套用於本文所述的任一實施例。此外，其應能領略，該等實施例在未脫離本發明之精神和範疇下容許存在熟習相關技術者所習知的各種修改及替代形式。因此，雖然以特定實施例之形式呈現，但其僅係用以示範，而非用以限制本發明之範疇，該範疇係由後附的申請專利範圍所界定。
1‧‧‧單一電容式感測器探針
1a、1b‧‧‧電容式感測器探針
2‧‧‧導電感測電極
3‧‧‧導電防護電極
4、5‧‧‧絕緣層
6‧‧‧外殼
7‧‧‧電性纜線
8‧‧‧連接器
9‧‧‧靶材
9a-d‧‧‧晶圓
11、12‧‧‧電極
13‧‧‧電流源
15‧‧‧路徑
16、16a、16b‧‧‧感測器-靶材電容
17‧‧‧靶材-接地阻抗
18‧‧‧路徑
19、19a、19b‧‧‧干擾
30‧‧‧感測器
30a、30b‧‧‧差動式感測器對
31、31a、31b‧‧‧感測電極
32、32a、32b‧‧‧導電側護電極
33‧‧‧外環側護電極
34‧‧‧絕緣膜
35、35a、35b‧‧‧導電背護電極
36‧‧‧開孔
37‧‧‧保護層
38、38a‧‧‧保護層
39‧‧‧間隙
40‧‧‧平板
41‧‧‧連接線
42‧‧‧連接線
43‧‧‧絕緣膜
43a‧‧‧絕緣層
44‧‧‧遮蔽電極
45‧‧‧矽基板
46‧‧‧派瑞克斯基板
47、47a、47b‧‧‧絕緣層
50、50a-c‧‧‧導電接觸墊
51‧‧‧導電連接
52‧‧‧導電層
53、54‧‧‧絕緣層
55‧‧‧基板
56‧‧‧膠點或膠線
60‧‧‧連接導線
71、72‧‧‧固定阻抗
73‧‧‧可變電容
75‧‧‧差動放大器
102‧‧‧單一基板
104‧‧‧投射透鏡
105‧‧‧連接線
106‧‧‧連接線
110‧‧‧連接構件
110a‧‧‧撓性連接器外側
110b‧‧‧撓性連接器內側
111‧‧‧可撓性膜片
112‧‧‧固定平板
114a-e‧‧‧導電軌道
115‧‧‧區域
116‧‧‧連接器插頭或插槽
117‧‧‧接頭
120‧‧‧連接接腳
122‧‧‧可撓性膜片
123‧‧‧可撓性膜片
130‧‧‧外殼框架構件
131‧‧‧框架構件
132‧‧‧透鏡堆疊
133‧‧‧上方固定平板
134‧‧‧可移動式晶圓固定臺
200‧‧‧信號預處理電路
201‧‧‧導線或接腳
202‧‧‧導線或接腳
204‧‧‧連接器
210‧‧‧三軸纜線
212‧‧‧電纜束
214‧‧‧纜線
300‧‧‧感測器系統
301‧‧‧信號處理系統
302‧‧‧連接系統
305‧‧‧緩衝器
305a、305b‧‧‧高阻抗放大器
306、306a、306b‧‧‧電流源
307‧‧‧電流
309、309a、309b‧‧‧信號
330、330a、330b‧‧‧同步偵測器電路
331‧‧‧參考振盪器
332‧‧‧交流電流
333‧‧‧相位偏移器
334‧‧‧參考信號
335‧‧‧輸入緩衝器
336‧‧‧輸入信號
337‧‧‧倍頻器
338‧‧‧低通濾波器
339‧‧‧放大器
340‧‧‧量測信號
350‧‧‧纜線
351‧‧‧中央導體
352‧‧‧內環同軸導體
353‧‧‧外環同軸導體
360‧‧‧同步電路
360a、360b‧‧‧同步偵測器電路
361‧‧‧感測器信號
362‧‧‧輸入緩衝器
363‧‧‧帶通濾波器
364‧‧‧類比至數位轉換器
371‧‧‧差動放大器
372‧‧‧混合器
373‧‧‧低通濾波器
374‧‧‧放大器
376‧‧‧數位參考振盪器
377‧‧‧數位相位偏移器
378‧‧‧數位至類比轉換器
380‧‧‧電路
400‧‧‧控制單元
405‧‧‧機械掃描方向
A-H‧‧‧感測器
C1‧‧‧感測器電容
C2、C3‧‧‧寄生電容
Cin、Cout、Cs‧‧‧電容
參照顯示於圖式中之實施例闡明本發明之各種特色，其中：
圖1A係一電容式感測器之一剖面視圖；圖1B係圖1A之電容式感測器之一端面視圖；圖2係一平行極板電極配置之一簡化示意圖；圖3係一電容式感測器探針及接地導電靶材之一示意圖；圖4係以一差動式量測方式配置之二電容式感測器探針及一接地導電靶材之一示意圖；圖5係一包含一薄膜結構之電容式感測器之一剖面視圖；圖6A、6B、6C及6D係一薄膜感測器之各種實施例之剖面視圖；圖6E係圖6A及6B之感測器之一上視圖；圖6F係圖6D之感測器之一上視圖；圖7A係具有一方形感測電極之一薄膜感測器之一上視圖；圖7B係圖8A之感測器之一剖面視圖；圖8A係具有一圓形感測電極之一薄膜感測器之一上視圖；圖8B係圖8A之感測器之一剖面視圖；圖9A、9B及9C係一整合型差動式薄膜感測器之各種實施例之剖面視圖；圖9D係一整合型差動式薄膜感測器之一上視圖；圖10A至10D係薄膜電容式感測器之剖面視圖；圖11係具有連接線及接觸墊之一感測器之一上視圖；圖12A及12B係接觸墊結構之剖面視圖；圖13A至13D係形成於一共同基板上的感測器、連接線以及接觸墊之示意圖；圖14係安置於一微影機器上的感測器之一側視圖；圖15A及15B係一撓性印刷連接器之示意圖；圖16A及16B係一帶電微粒微影機器之一投射透鏡堆疊之剖面視圖；圖17A至17D係具有多個感測器及整合型撓性印刷連接器之一可撓性印刷電路結構之示意圖；圖18係一微影機器上之感測器的另一種連接配置；圖19A及19B係一用以將一整合型可撓性印刷電路結構安置於一微影機器上之配置方式之示意圖；圖20A及20B係一固定平板上之電容式感測器之組態之示意圖；圖20C及20D係配置為對角線組態之電容式感測器之示意圖；圖21A及21B係一具有多個電容式感測器形成於其上的薄膜結構之示意圖；圖21C係具有多個感測器及整合型撓性印刷連接器之一可撓性印刷電路結構之示意圖；圖21D係一整合型撓性印刷連接器之一剖面視圖；圖22係一感測器系統及信號處理系統之一示意圖；圖23A係具有電流源之一高阻抗放大器電路之一簡化電路圖；圖23B係具有電流源之一差動式感測器配置之一簡化電路圖；圖24A係具有電壓源之一惠斯登電橋配置之一簡化電路圖；圖24B係具有電壓源之一差動式感測器配置之一簡化電路圖；圖25係一差動式感測器電路配置之一簡化電路圖；圖26係一同步偵測器電路之一簡化電路圖；圖27係一顯示在一感測器系統中之電容之示意圖；圖28A及28B係具有一將一感測器連接至一信號處理電路之纜線之配置之簡化電路圖；圖29係一同步電路之另一實施例之一簡化電路圖；圖30係一用以處理來自一感測器差動對之信號之配置之簡化電路圖；圖31係一用以定位一用於一微影機器之晶圓之控制系統之一示意圖；以及圖32A及32B係配合圖31之控制系統使用之感測器配置之示意圖。
圖32C例示一種用以決定介於一投射透鏡及一晶圓表面間之距離以及該晶圓表面上之傾斜值的量測方法。
30．．．感測器
31．．．感測電極
34．．．絕緣膜
35．．．導電背護電極
37．．．保護層
38．．．保護層
40．．．平板
43．．．絕緣膜
44．．．遮蔽電極

Claims (23)

  1. 一種電容式感測系統，包含一構建為一單一整合式單元之感測器對，該單一整合式單元具有薄膜結構，該感測器對的每一個感測器(30a、30b)具有一分隔感測電極(31a、31b)形成自在一單一第一絕緣層(34)之一第一表面之上的第一導電膜、且每一個感測器具有一分隔背護電極(35)形成自第二導電膜，該背護電極形成於一單一平面之中且在該同一平面之中包含一周邊部分，該背護電極配置於該第一絕緣層(34)之一第二表面和一單一第二絕緣層(43)之一第一表面之上，其中每一個背護電極之該周邊部分延伸超過每一個感測電極以形成至少部份環繞該感測電極之側護電極。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電容式感測系統，其中該薄膜結構更包含一長形連接構件(110)，該構件包含複數導電軌道(114a-c)印刷或黏附其上之一可撓性膜片，該複數導電軌道在一端電性連接至該感測器之該感測電極(31a、31b)及該背護電極(35a、35b)而在另一端電性連接至一連接器(116)。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之電容式感測系統，其中該絕緣層(34)包含形成該感測電極(31a、31b)之一第一區域以及該複數導電軌道(114a-c)形成於其上之一第二長形區域。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之電容式感測系統，其中該薄膜結構更包含一第三導電薄膜，該第三導電 薄膜包含一整合式遮蔽電極(44)配置於該第二絕緣層(43)之一第二表面之上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電容式感測系統，其中該薄膜結構更包含一長形連接構件(110)，該構件包含複數導電軌道(114a-e)印刷或黏附其上之一可撓性膜片，該複數導電軌道在一端電性連接至該感測電極(31a、31b)、該背護電極(35a、35b)、和該遮蔽電極(44)，而在另一端電性連接至一連接器(116)。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之電容式感測系統，其中該感測器連接至一三軸纜線(350)，且其中該遮蔽電極(44)電性連接至其一外環接地電性導體(353)。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之電容式感測系統，更包含一AC電源(306)以供電予該電容式感測器、一信號處理電路(301)以處理來自該感測器之信號、以及一三軸纜線(350)以將該電容式感測器連接至該AC電源及該信號處理電路，其中該纜線具有一中心導體(351)、一外環導體(352)、以及一遮蔽導體(353)，該中心導體用以將該AC電源電性連接至該感測器之該感測電極(31)，該外環導體用以電性連接至該感測器之該背護電極(35)，且該遮蔽導體用以將該感測器之該遮蔽電極(44)於該纜線遠離該感測器之一端電性連接至該信號處理電路之一接地端。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之電容式感測系統，其中該感測器對的感測電極實質上為相同的尺寸。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之電容式感測系 統，其中分隔該感測器對的感測電極之距離實質上和感測電極的尺寸相等。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之電容式感測系統，其中該感測電極的尺寸實質上和該感測器對的背護電極的尺寸相等。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之電容式感測系統，其中該絕緣層(34、43)係與額外之電容式感測器(30)共用。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之電容式感測系統，其中該薄膜結構係可撓性的。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之電容式感測系統，其中該絕緣層(34、43)包含凱通膜(Kapton sheet)。
  14. 一種電容式感測系統，包含一薄膜結構，該薄膜結構包含一絕緣材料之可撓性基座層，複數個感測器形成於該可撓性基座層上，每個感測器(30)具有一第一絕緣層(34)、一包含一感測電極(31)形成於該第一絕緣層之一第一表面之上的第一導電膜、一包含一背護電極(35)配置於該第一絕緣層(34)之一第二表面和一第二絕緣層(43)之一第一表面之上的第二導電膜、以及一包含一遮蔽電極(44)配置於該第二絕緣層(43)之一第二表面之上的第三導電膜，其中每個感測器被固定至一結構並電性連接至一三軸纜線(350)，該感測器之該遮蔽電極電性連接至該三軸纜線之一外環導體(353)以於該纜線遠離該感測器之一端形成一通往接地電位之連接，且其中該感測器之該遮蔽電極並未電性連接至該感測器處之該結構，且 其中該基座層進一步包含一形成可撓性連接器結構的延伸部分，該可撓性連接器結構將每個感測器(30)的電極透過一薄膜連接器元件(110)連接至該三軸纜線(35)中之對應導體。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之電容式感測系統，其中該感測器(30)之電極透過該薄膜連接器(110)上的複數導電軌道(114a-e)連接至該纜線(350)之導體，該複數導電軌道在一端電性連接至至少該感測器之該感測電極(31)及該背護電極(35)而在另一端電性連接至一連接器(116)。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之電容式感測系統，其中一或多個電性連接至該背護電極(35)之導電軌道位於連接至該感測電極之導電軌道的上方，電性連接至該背護電極之導電軌道較寬，使得一周邊部分自連接至該感測電極之導電軌道之邊緣向外延伸。
  17. 如申請專利範圍第15項或第16項所述之電容式感測系統，更包含一或多個導電軌道在一端連接至該感測器之一遮蔽電極(44)並在另一端電性連接至該纜線之一外環接地電位電性導體(353)。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之電容式感測系統，其中一或多個電性連接至該遮蔽電極(44)之導電軌道位於連接至該背護電極之導電軌道以及連接至該感測電極之導電軌道的上方。
  19. 如申請專利範圍第14至16項中任一項所述之電容式感測系統，其中該絕緣層(34、43)係與額外之電容式感測 器(30)共用。
  20. 如申請專利範圍第14至16項中任一項所述之電容式感測系統，其中該薄膜結構係可撓性的。
  21. 如申請專利範圍第14至16項中任一項所述之電容式感測系統，其中該絕緣層(34、43)包含凱通膜(Kapton sheet)。
  22. 一種電容式感測系統，包含一或多個具有薄膜結構之感測器，該薄膜結構包含：第一導電膜，其包含用於該一或多個感測器之每一者的分隔感測電極；第二導電膜，其包含用於該一或多個感測器之每一者的分隔背護電極；第一絕緣膜，其配置於該第一導電膜和該第二導電膜之間；其中該感測電極比該背護電極小，使得該背護電極之一周邊部分側向延伸超過該感測電極，以形成一側護電極，該側護電極實質上環繞該感測電極。
  23. 一種用以曝光靶材之微影系統，該系統包含：一投射透鏡系統，用以將一曝光射束聚焦至該靶材上；一可移動平臺，用以承載該靶材；一依據申請專利範圍第1、2、14至16、22項中任一項之電容式感測系統，用以進行有關一介於該投射透鏡系統和該靶材間之距離之量測；以及一控制單元，用以至少部分地依據來自該電容式感測 系統之一信號控制該可移動平臺之移動而調整該靶材之一位置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI822621B (zh) * 2023-03-30 2023-11-11 力晶積成電子製造股份有限公司 檢測裝置

Families Citing this family (88)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8151995B2 (en) * 2008-02-04 2012-04-10 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus to prevent mold compound feeder jams in systems to package integrated circuits
US8513959B2 (en) * 2009-12-31 2013-08-20 Mapper Lithography Ip B.V. Integrated sensor system
US8688393B2 (en) * 2010-07-29 2014-04-01 Medtronic, Inc. Techniques for approximating a difference between two capacitances
GB201016556D0 (en) * 2010-10-01 2010-11-17 Senergy Technology Ltd Methods for providing for correcting data and associated apparatus
JP5353991B2 (ja) * 2010-11-30 2013-11-27 株式会社日本自動車部品総合研究所 静電容量式乗員検知装置
KR20120080923A (ko) * 2011-01-10 2012-07-18 삼성전자주식회사 반도체 패키지 및 이의 제조 방법
KR20140027298A (ko) * 2011-04-22 2014-03-06 마퍼 리쏘그라피 아이피 비.브이. 웨이퍼와 같은 타겟의 처리를 위한 리소그래피 시스템 및 웨이퍼와 같은 타겟의 처리를 위한 리소그래피 시스템 작동 방법
US9644995B2 (en) 2011-06-30 2017-05-09 Mapper Lithography Ip B.V. Current measurement system
US8933712B2 (en) 2012-01-31 2015-01-13 Medtronic, Inc. Servo techniques for approximation of differential capacitance of a sensor
JP5909822B2 (ja) * 2012-02-27 2016-04-27 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ及びその作製方法
US8961228B2 (en) * 2012-02-29 2015-02-24 Tyco Electronics Corporation Electrical connector having shielded differential pairs
JP6219320B2 (ja) 2012-03-08 2017-10-25 マッパー・リソグラフィー・アイピー・ビー．ブイ． ウェーハなどのターゲットを処理するためのリソグラフィシステム及び方法
US9665014B2 (en) 2012-03-08 2017-05-30 Mapper Lithography Ip B.V. Charged particle lithography system with alignment sensor and beam measurement sensor
DE102012205122A1 (de) * 2012-03-29 2013-10-02 Robert Bosch Gmbh Kapazitives Ortungsgerät
JP5934546B2 (ja) * 2012-03-29 2016-06-15 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 描画装置および描画方法
JP5981270B2 (ja) * 2012-08-28 2016-08-31 日置電機株式会社 電圧測定用センサおよび電圧測定装置
JP5981271B2 (ja) * 2012-08-28 2016-08-31 日置電機株式会社 電圧測定用センサおよび電圧測定装置
US9692875B2 (en) * 2012-08-31 2017-06-27 Analog Devices, Inc. Grip detection and capacitive gesture system for mobile devices
TWI464371B (zh) * 2012-10-22 2014-12-11 Pixart Imaging Inc 微機電裝置與製作方法
CN105378492B (zh) * 2013-03-15 2018-10-02 伊利昂科技有限公司 测量物质的电学性能的装置和方法
TW201504631A (zh) * 2013-07-23 2015-02-01 Mpi Corp 光電元件檢測用之高頻探針卡
US9263234B2 (en) 2013-09-07 2016-02-16 Mapper Lithography Ip B.V. Target processing unit
US9739816B2 (en) * 2013-11-27 2017-08-22 Analog Devices, Inc. Capacitive sensor with differential shield
WO2015123614A2 (en) * 2014-02-14 2015-08-20 Witricity Corporation Object detection for wireless energy transfer systems
JP6452140B2 (ja) * 2014-02-19 2019-01-16 本田技研工業株式会社 距離センサ及び計測方法
KR102224824B1 (ko) * 2014-05-30 2021-03-08 삼성전자 주식회사 Ito 전극패턴을 포함하는 전자장치 및 그 전자장치의 제조방법
US10139869B2 (en) 2014-07-23 2018-11-27 Analog Devices, Inc. Capacitive sensors for grip sensing and finger tracking
US9811218B2 (en) 2014-08-16 2017-11-07 Synaptics Incorporated Location based object classification
WO2016073144A1 (en) 2014-11-03 2016-05-12 Illinois Tool Works Inc. Transmissive front-face heater for vehicle sensor system
UA114724C2 (uk) * 2014-12-23 2017-07-25 Микола Іванович Єпіфанов Автономний модульний пристрій для підвищення безпеки транспортного засобу і кластерний пристрій для його реалізації
US10132651B2 (en) * 2015-03-23 2018-11-20 Iee International Electronics & Engineering S.A. Capacitive sensing system with hardware diagnostics concept for detection of sensor interruption
KR101679204B1 (ko) * 2015-04-22 2016-11-25 에이디반도체(주) 감지신호 전달 장치 및 이를 이용한 정전용량 센서 장치
CN105185283B (zh) * 2015-10-23 2017-12-08 京东方科技集团股份有限公司 检测装置、基板架、检测基板架上基板位置的方法
DE102016202456B4 (de) * 2016-02-17 2017-10-26 Olympus Winter & Ibe Gmbh Chirurgievorrichtung mit Funktionsvorrichtung
JP6650325B2 (ja) * 2016-04-01 2020-02-19 アルプスアルパイン株式会社 入力装置
US9852833B1 (en) * 2016-06-28 2017-12-26 Alcatel-Lucent Usa Inc. Magnetization alignment in a thin-film device
US9725302B1 (en) * 2016-08-25 2017-08-08 Applied Materials, Inc. Wafer processing equipment having exposable sensing layers
JP6775800B2 (ja) * 2016-10-25 2020-10-28 島根県 静電容量型センサ
CN108007327A (zh) * 2016-10-31 2018-05-08 深圳指瑞威科技有限公司 电容式距离传感器
FR3060733B1 (fr) * 2016-12-16 2019-01-25 Fogale Nanotech Dispositif et procede de detection de l'approche et/ou de contact, et de l'appui d'un objet, relativement a une surface de detection
FR3062205B1 (fr) * 2017-01-23 2020-01-31 Fogale Nanotech Dispositif capacitif de detection d'un objet electriquement flottant
EP3855129B1 (en) * 2017-03-22 2023-10-25 Knowles Electronics, LLC Interface circuit for a capacitive sensor
TWI613578B (zh) * 2017-04-10 2018-02-01 友達光電股份有限公司 觸控電極陣列和觸控顯示裝置
JP6916302B2 (ja) * 2017-04-21 2021-08-11 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．Ｈｅｗｌｅｔｔ‐Ｐａｃｋａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌ．Ｐ． センサ較正
CN107204325B (zh) * 2017-05-25 2023-06-02 成都线易科技有限责任公司 电容器阵列及制造方法
JP6718622B2 (ja) 2017-05-26 2020-07-08 株式会社京岡 隙間センサおよび隙間測定方法
JP7094513B2 (ja) * 2017-06-19 2022-07-04 ユニパルス株式会社 厚み測定装置
KR101879285B1 (ko) * 2017-08-01 2018-07-17 송청담 고감도 정전 센서 회로
GB2566053A (en) * 2017-08-31 2019-03-06 Weston Aerospace Ltd Sensor and method of manufacturing same
JP7058409B2 (ja) * 2017-09-06 2022-04-22 島根県 設置自由度の高い静電容量型センサ
JP7048043B2 (ja) * 2017-12-26 2022-04-05 島根県 非接触測定システム
KR102394081B1 (ko) * 2018-02-27 2022-05-04 삼성전자주식회사 감지 회로를 이용한 벤딩 정보에 기반하여 동작 모드를 변경하기 위한 방법, 전자 장치 및 저장 매체
CN110221594A (zh) * 2018-03-01 2019-09-10 苏州宝时得电动工具有限公司 电容传感器及自动行走设备
RU2688734C1 (ru) * 2018-04-06 2019-05-22 Общество с ограниченной ответственностью "СБ "Марит" (ООО "СБ "Марит") Емкостное средство обнаружения
US11953388B2 (en) * 2018-05-16 2024-04-09 Alleima Tube Ab Metallic tube structure with a sensor arrangement
CN108413856B (zh) * 2018-05-30 2020-07-10 华中科技大学 一种基于双变压器远距离隔离传输的电容位移传感装置
CN108562216B (zh) * 2018-05-30 2020-07-10 华中科技大学 一种基于变压器初级远距离传输的电容位移传感装置
EP3594639B1 (de) * 2018-07-13 2022-09-28 Tecan Trading Ag Vorrichtung und verfahren zur kapazitiven füllstandsmessung in flüssigkeitsbehältern
EP3608624B1 (de) * 2018-08-06 2022-06-29 Hexagon Technology Center GmbH Kapazitiver distanzsensor
US11342210B2 (en) 2018-09-04 2022-05-24 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for measuring wafer movement and placement using vibration data
US10847393B2 (en) * 2018-09-04 2020-11-24 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for measuring process kit centering
US11521872B2 (en) 2018-09-04 2022-12-06 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for measuring erosion and calibrating position for a moving process kit
US10794681B2 (en) 2018-09-04 2020-10-06 Applied Materials, Inc. Long range capacitive gap measurement in a wafer form sensor system
US11404296B2 (en) 2018-09-04 2022-08-02 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for measuring placement of a substrate on a heater pedestal
US10724964B1 (en) 2019-04-10 2020-07-28 Kla-Tencor Corporation Multi-sensor tiled camera with flexible electronics for wafer inspection
WO2020102612A1 (en) * 2018-11-15 2020-05-22 Kla Corporation Multi-sensor tiled camera with flexible electronics for wafer inspection
EP3654532B1 (en) * 2018-11-16 2022-05-18 Bently Nevada, LLC Proximity sensing system with component compatibility testing
CN109581511B (zh) * 2018-11-23 2020-06-16 辽宁大学 一种基于感应原理的非接触式煤岩带电监测传感器标定系统及方法
US11688617B2 (en) * 2018-12-11 2023-06-27 Rorze Corporation Electrostatic capacitance sensor
US10809048B2 (en) * 2019-01-08 2020-10-20 Formfactor Beaverton, Inc. Probe systems and methods for calibrating capacitive height sensing measurements
US10837803B2 (en) 2019-04-12 2020-11-17 Kla Corporation Inspection system with grounded capacitive sample proximity sensor
CN110044253A (zh) * 2019-05-27 2019-07-23 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种微马达及内嵌式角度测量装置
RU2722167C1 (ru) * 2019-08-11 2020-05-27 Сергей Викторович Тюрин Способ бесконтактного измерения смещения токоведущего проводника от геометрического центра кабельной жилы
RU2717904C1 (ru) * 2019-09-13 2020-03-26 Общество С Ограниченной Ответственностью "Конструкторское Бюро "Дорс" (Ооо "Кб "Дорс") Способ измерения при помощи дифференциального датчика
CN110631465B (zh) * 2019-09-16 2021-04-16 太原理工大学 基于电容原理差动式测量的积灰结渣在线监测装置及方法
CN110779965B (zh) * 2019-10-22 2022-08-02 电子科技大学 一种大面积表面损伤柔性探测装置
CN112744779B (zh) * 2019-10-30 2024-02-23 台湾积体电路制造股份有限公司 微机电系统及其制造方法
US11274037B2 (en) * 2019-10-30 2022-03-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Dual micro-electro mechanical system and manufacturing method thereof
RU197920U1 (ru) * 2020-01-28 2020-06-05 Акционерное общество "ПК Альматек" Печатная плата устройства для предъявления электрических импульсов при транслингвальной нейростимуляции
US11646707B2 (en) * 2020-05-21 2023-05-09 Novatek Microelectronics Corp. Analog front end with pulse width modulation current compensation
US11574530B2 (en) 2020-06-04 2023-02-07 Ecolink Intelligent Technology, Inc. Electronic sensor with flexible sensing device
CN112325980B (zh) * 2020-10-30 2024-03-01 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 自平衡交流电桥电容式油量传感器采集装置及方法
US11275312B1 (en) * 2020-11-30 2022-03-15 Waymo Llc Systems and methods for verifying photomask cleanliness
CN116829216A (zh) * 2020-12-16 2023-09-29 赛诺菲 电极系统、电子系统、药物递送装置和制造电子系统的方法
TWI790857B (zh) * 2021-12-15 2023-01-21 財團法人工業技術研究院 差動式電容裝置與差動式電容校準方法
CN114526144B (zh) * 2022-02-25 2023-03-21 潍柴动力股份有限公司 一种NOx传感器安装位置识别方法、装置、车辆及介质
EP4258320A1 (en) * 2022-04-08 2023-10-11 ASML Netherlands B.V. Sensor substrate, apparatus, and method
EP4310885A1 (en) 2022-07-21 2024-01-24 ASML Netherlands B.V. Electron-optical apparatus and method of obtaining topographical information about a sample surface

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6249130B1 (en) * 1998-12-21 2001-06-19 Agrichem, Inc. Shielded flat-plate proximity/dielectric properties sensor
TW555959B (en) * 2002-03-20 2003-10-01 Fujitsu Ltd Capacitance detection type sensor and manufacturing method thereof
CN1534269A (zh) * 2003-03-19 2004-10-06 Ade公司 用于测量成形目标的成形的非接触电容式位移传感器
US20050118859A1 (en) * 2003-11-28 2005-06-02 Agilent Technologies, Inc. Movable apparatus, a measuring apparatus, a capacitive distance sensing apparatus, and a positioning device
TWI235820B (en) * 2003-05-15 2005-07-11 Omron Tateisi Electronics Co Thickness detecting sensor
CN1704714A (zh) * 2004-06-03 2005-12-07 通用电气公司 非接触电容传感器和带有双层主动屏蔽的电缆
US6979833B2 (en) * 2000-08-15 2005-12-27 Asml Holding N.V. System for monitoring the topography of a wafer surface during lithographic processing

Family Cites Families (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3522528A (en) * 1968-02-27 1970-08-04 Trw Inc Noncontacting capacitance distance gauge having a servosystem and a position sensor
SU932208A1 (ru) * 1978-07-17 1982-05-30 Ордена Трудового Красного Знамени Предприятие П/Я А-1742 Устройство дл измерени рассто ний до провод щей поверхности
GB2131176B (en) 1982-10-07 1986-02-19 Rolls Royce Method of manufacturing a capacitance distance measuring probe
US4538069A (en) * 1983-10-28 1985-08-27 Control Data Corporation Capacitance height gage applied in reticle position detection system for electron beam lithography apparatus
US4539835A (en) 1983-10-28 1985-09-10 Control Data Corporation Calibration apparatus for capacitance height gauges
JPS615317A (ja) * 1984-06-18 1986-01-11 Omron Tateisi Electronics Co 自動焦点合わせ装置
SU1195182A1 (ru) * 1984-07-26 1985-11-30 Институт Электродинамики Ан Усср Емкостный измеритель перемещений
US4766368A (en) * 1986-09-30 1988-08-23 Cox Harold A Capacitive sensor
JP2518301B2 (ja) * 1987-09-11 1996-07-24 株式会社ニコン 間隔測定装置
AT393040B (de) 1988-03-03 1991-07-25 Setec Messgeraete Gmbh Kapazitiver naeherungsgeber
JPH01285801A (ja) * 1988-05-12 1989-11-16 Koko Res Kk 近接距離センサー及び形状判別装置
JP2807827B2 (ja) * 1989-07-03 1998-10-08 直之 大纒 静電容量型距離計
US5337353A (en) * 1992-04-01 1994-08-09 At&T Bell Laboratories Capacitive proximity sensors
JP2516666Y2 (ja) * 1992-10-23 1996-11-06 株式会社ミツトヨ 静電容量式変位測定装置
JPH0682506U (ja) * 1993-04-28 1994-11-25 兼子興産株式会社 非接触厚さ計
US5539323A (en) * 1993-05-07 1996-07-23 Brooks Automation, Inc. Sensor for articles such as wafers on end effector
JP3520881B2 (ja) * 1995-07-03 2004-04-19 株式会社ニコン 露光装置
JP3328710B2 (ja) 1995-08-23 2002-09-30 オムロン株式会社 半導体静電容量型センサ
WO1997029391A1 (en) 1996-02-09 1997-08-14 Scandmec Ab Device for sensing presence of an electrically conducting object
JPH09280806A (ja) * 1996-04-09 1997-10-31 Nissan Motor Co Ltd 静電容量式変位計
US5844486A (en) * 1997-01-02 1998-12-01 Advanced Safety Concepts, Inc. Integral capacitive sensor array
US6075375A (en) * 1997-06-11 2000-06-13 Applied Materials, Inc. Apparatus for wafer detection
JP3356043B2 (ja) * 1997-12-26 2002-12-09 三菱電機株式会社 レーザ加工装置用距離検出器
US5990473A (en) * 1998-02-04 1999-11-23 Sandia Corporation Apparatus and method for sensing motion in a microelectro-mechanical system
DE19812626A1 (de) 1998-03-23 1999-09-30 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur kapazitiven Objekterkennung bei Fahrzeugen
JP3246726B2 (ja) * 1998-11-13 2002-01-15 株式会社ミツトヨ 静電容量式変位検出器及び測定装置
JP2002537568A (ja) * 1999-02-24 2002-11-05 アドバンスド セーフティー コンセプツ，インク． 自動車用静電容量センサー
JP4872989B2 (ja) * 1999-07-22 2012-02-08 東京エレクトロン株式会社 静電容量型センサ部品、物体搭載体、半導体製造装置および液晶表示素子製造装置
JP2001091205A (ja) * 1999-07-22 2001-04-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 物体搭載装置
GB0000619D0 (en) * 2000-01-13 2000-03-01 British Aerospace Accelerometer
US7561270B2 (en) * 2000-08-24 2009-07-14 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, device manufacturing method and device manufactured thereby
EP1231515B1 (en) * 2001-02-08 2008-11-05 ASML Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US6859260B2 (en) 2001-04-25 2005-02-22 Asml Holding N.V. Method and system for improving focus accuracy in a lithography system
US20040207395A1 (en) * 2002-04-08 2004-10-21 Moshe Sarfaty Eddy current-capacitance sensor for conducting film characterization
US7109493B2 (en) 2002-06-15 2006-09-19 Anthony Derek Eastham Particle beam generator
EP1556669A1 (en) * 2002-10-31 2005-07-27 Harald Philipp Charge transfer capacitive position sensor
FI115109B (fi) * 2003-01-22 2005-02-28 Nokia Corp Tunnistusjärjestely ja tunnistusjärjestelyn käsittävä matkaviestin
JP4067053B2 (ja) * 2003-03-13 2008-03-26 キヤノン株式会社 静電容量センサ式計測装置
JP4054693B2 (ja) * 2003-02-27 2008-02-27 株式会社ミツトヨ 静電容量式変位測定器
JP4042973B2 (ja) * 2003-11-07 2008-02-06 株式会社日本自動車部品総合研究所 非接触式車両用接近体検出装置
JP2005175173A (ja) 2003-12-10 2005-06-30 Nikon Corp 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法
US20050134865A1 (en) * 2003-12-17 2005-06-23 Asml Netherlands B.V. Method for determining a map, device manufacturing method, and lithographic apparatus
JP2005183744A (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Nikon Corp 露光装置及びデバイス製造方法
KR101135232B1 (ko) 2004-01-20 2012-04-12 칼 짜이스 에스엠테 게엠베하 마이크로 리소그래픽 투영 노광 장치
JPWO2005088686A1 (ja) * 2004-03-16 2008-01-31 株式会社ニコン 段差計測方法及び装置、並びに露光方法及び装置
JP4356570B2 (ja) * 2004-09-16 2009-11-04 沖電気工業株式会社 静電容量型距離センサ
EP1830394A4 (en) * 2004-12-02 2009-05-27 Nikon Corp EXPOSURE APPARATUS, EXPOSURE METHOD, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD
KR20060082223A (ko) * 2005-01-11 2006-07-18 삼성전자주식회사 화상인식 반도체 모듈
US7342641B2 (en) * 2005-02-22 2008-03-11 Nikon Corporation Autofocus methods and devices for lithography
US7395717B2 (en) * 2006-02-10 2008-07-08 Milliken & Company Flexible capacitive sensor
US7208960B1 (en) * 2006-02-10 2007-04-24 Milliken & Company Printed capacitive sensor
JP2009527764A (ja) * 2006-02-21 2009-07-30 サイバーオプティクス セミコンダクタ インコーポレイテッド 半導体加工ツールにおける静電容量距離検出
CA2630541A1 (en) * 2006-02-27 2007-09-07 Edwards Lifesciences Corporation Method and apparatus for using flex circuit technology to create a reference electrode channel
WO2007104540A2 (de) * 2006-03-13 2007-09-20 Ident Technology Ag Kapazitive sensoreinrichtung
JP4828316B2 (ja) * 2006-06-13 2011-11-30 三菱電機株式会社 レーザ加工機用のギャップ検出装置及びレーザ加工システム並びにレーザ加工機用のギャップ検出方法
RU2338997C2 (ru) * 2006-07-13 2008-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Способ измерения зазора между электродами и подвижной массой микромеханического устройства и устройство для его реализации
RU2318183C1 (ru) * 2006-08-09 2008-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Диамех 2000" Устройство для измерения воздушного зазора
US20080079920A1 (en) * 2006-09-29 2008-04-03 Heiko Hommen Wafer exposure device and method
JP2008111758A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Yamatake Corp 容量式電磁流量計
JP4609731B2 (ja) 2006-10-31 2011-01-12 株式会社デンソー 静電容量式乗員検知センサ
NL1036009A1 (nl) * 2007-10-05 2009-04-07 Asml Netherlands Bv An Immersion Lithography Apparatus.
JP2009109208A (ja) * 2007-10-26 2009-05-21 Ono Sokki Co Ltd 測定装置および測定方法
NL1036069A1 (nl) * 2007-10-30 2009-05-07 Asml Netherlands Bv An Immersion Lithography Apparatus.
NL1036547A1 (nl) * 2008-02-20 2009-08-24 Asml Holding Nv Gas gauge compatible with vacuum environments.
NL1036516A1 (nl) * 2008-03-05 2009-09-08 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and method.
NL1036709A1 (nl) * 2008-04-24 2009-10-27 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and a method of operating the apparatus.
US8872771B2 (en) * 2009-07-07 2014-10-28 Apple Inc. Touch sensing device having conductive nodes
US8513959B2 (en) * 2009-12-31 2013-08-20 Mapper Lithography Ip B.V. Integrated sensor system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6249130B1 (en) * 1998-12-21 2001-06-19 Agrichem, Inc. Shielded flat-plate proximity/dielectric properties sensor
US6979833B2 (en) * 2000-08-15 2005-12-27 Asml Holding N.V. System for monitoring the topography of a wafer surface during lithographic processing
TW555959B (en) * 2002-03-20 2003-10-01 Fujitsu Ltd Capacitance detection type sensor and manufacturing method thereof
CN1534269A (zh) * 2003-03-19 2004-10-06 Ade公司 用于测量成形目标的成形的非接触电容式位移传感器
TWI235820B (en) * 2003-05-15 2005-07-11 Omron Tateisi Electronics Co Thickness detecting sensor
US20050118859A1 (en) * 2003-11-28 2005-06-02 Agilent Technologies, Inc. Movable apparatus, a measuring apparatus, a capacitive distance sensing apparatus, and a positioning device
CN1704714A (zh) * 2004-06-03 2005-12-07 通用电气公司 非接触电容传感器和带有双层主动屏蔽的电缆

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI822621B (zh) * 2023-03-30 2023-11-11 力晶積成電子製造股份有限公司 檢測裝置

Also Published As

Publication number Publication date
TW201142242A (en) 2011-12-01
WO2011080311A1 (en) 2011-07-07
US20110254565A1 (en) 2011-10-20
JP5781541B2 (ja) 2015-09-24
RU2573447C2 (ru) 2016-01-20
TWI460398B (zh) 2014-11-11
RU2012132638A (ru) 2014-02-10
JP2013516752A (ja) 2013-05-13
WO2011080308A1 (en) 2011-07-07
US20110193574A1 (en) 2011-08-11
EP2519801B1 (en) 2018-02-14
RU2012132633A (ru) 2014-02-10
JP2015079979A (ja) 2015-04-23
WO2011080308A4 (en) 2011-09-22
US20110193573A1 (en) 2011-08-11
KR20120102802A (ko) 2012-09-18
RU2012132637A (ru) 2014-02-10
JP5917665B2 (ja) 2016-05-18
KR101454727B1 (ko) 2014-10-27
EP2519858A1 (en) 2012-11-07
CN102782444B (zh) 2015-11-25
RU2012132634A (ru) 2014-02-10
EP2519859A1 (en) 2012-11-07
JP5559359B2 (ja) 2014-07-23
RU2559993C2 (ru) 2015-08-20
WO2011080309A1 (en) 2011-07-07
JP5784630B2 (ja) 2015-09-24
WO2011080310A1 (en) 2011-07-07
WO2011080311A4 (en) 2011-09-01
TW201508243A (zh) 2015-03-01
KR20120115992A (ko) 2012-10-19
RU2532575C2 (ru) 2014-11-10
CN105716630A (zh) 2016-06-29
TW201142241A (en) 2011-12-01
KR20120102148A (ko) 2012-09-17
EP2519800B1 (en) 2017-04-19
KR101676831B1 (ko) 2016-11-17
CN108151773A (zh) 2018-06-12
EP2519800A1 (en) 2012-11-07
JP5599899B2 (ja) 2014-10-01
TW201140256A (en) 2011-11-16
JP2013516601A (ja) 2013-05-13
EP2519801A1 (en) 2012-11-07
TWI453549B (zh) 2014-09-21
JP2013516753A (ja) 2013-05-13
CN102782444A (zh) 2012-11-14
KR101436947B1 (ko) 2014-09-02
CN102753931B (zh) 2015-08-05
KR101577717B1 (ko) 2015-12-16
TW201142240A (en) 2011-12-01
EP2519859B1 (en) 2017-05-31
CN105716630B (zh) 2019-08-23
CN102753931A (zh) 2012-10-24
JP2013516602A (ja) 2013-05-13
US8513959B2 (en) 2013-08-20
US8570055B2 (en) 2013-10-29
US20140049276A1 (en) 2014-02-20
KR20120118024A (ko) 2012-10-25
CN102782585A (zh) 2012-11-14
US20110261344A1 (en) 2011-10-27
CN102782584A (zh) 2012-11-14
KR20140136533A (ko) 2014-11-28
US8841920B2 (en) 2014-09-23
US8638109B2 (en) 2014-01-28

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