(57)【要約】【課題】精度の高い液体流近接センサを提供する。【解決手段】液体流近接センサ１００に送入された液体を基準チャネル１１８と測定チャネル１１６とに分割する接合部１１４が設けられており、基準チャネルに沿って、基準チャネル１１８を通る液体流を均一に制限する第１の多孔質流れ制限器１２２が配置されており、測定チャネルに沿って、測定チャネル１１６を通る液体流を均一に制限する第２の多孔質流れ制限器１２０が配置されており、基準チャネルの端部に基準プローブ１３０が、測定チャネルの端部に測定プローブ１２８が設けられており、基準チャネルと測定チャネルとの間の液体質量流量を検出するために基準チャネルと測定チャネルとの間に質量流量センサ１３８が接続されており、基準面１３４と測定面１３２との間のスタンドオフ１４２，１４０の差が高い感度で検出される。【選択図】図１Ａ
2004198430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準面スタンドオフと測定面スタンドオフとの差を検出するための液体流近接センサにおいて、
液体流近接センサに送入された液体を基準チャネルと測定チャネルとに分割する接合部が設けられており、
基準チャネルに沿って配置された第１の多孔質流れ制限器が設けられており、該第１の多孔質流れ制限器が、基準チャネルを通る液体流を均一に制限するようになっており、
測定チャネルに沿って配置された第２の多孔質流れ制限器が設けられており、該第２の多孔質流れ制限器が、測定チャネルを通る液体流を均一に制限するようになっており、
基準チャネルの端部に基準プローブが設けられており、液体が、基準プローブを通って基準チャネルから流出し、基準スタンドオフを横切り、基準面に衝突し、
測定チャネルの端部に測定プローブが設けられており、液体が、測定プローブを通って測定チャネルから流出し、測定スタンドオフを横切り、測定面に衝突し、
基準チャネルと測定チャネルとの間の液体質量流量を検出するために基準チャネルと測定チャネルとの間に接続された液体質量流量センサが設けられており、基準面と測定面との間のスタンドオフの差が高い感度で検出されることができることを特徴とする、基準面スタンドオフと測定面スタンドオフとの差を検出するための液体流近接センサ。
【請求項２】
液体の一定の液体質量流量を排出するために前記接合部の前に配置された液体質量流量制御装置が設けられている、請求項１記載のセンサ。
【請求項３】
液体乱流を低減するために前記液体質量流量制御装置の後に配置されたスナッバが設けられている、請求項２記載のセンサ。
【請求項４】
液体の一定の液体質量流量を提供するために前記接合部の前に配置された圧力レギュレータが設けられている、請求項１記載のセンサ。
【請求項５】
前記接合部の前に配置されたスナッバが設けられている、請求項１記載のセンサ。
【請求項６】
前記第１及び第２の多孔質流れ制限器が、それぞれ第１及び第２の多孔質材料から形成されており、該第１及び第２の多孔質材料が、実質的に同じ透過性特性を有している、請求項１記載のセンサ。
【請求項７】
前記第１の多孔質材料と前記第２の多孔質材料とが同じでありかつポリエチレンを含む、請求項６記載のセンサ。
【請求項８】
前記第１の多孔質材料と前記第２の多孔質材料とが同じでありかつ焼結ステンレス鋼を含む、請求項６記載のセンサ。
【請求項９】
前記第１及び第２の多孔質流れ制限器がそれぞれ、約２〜１５ｍｍの長さを有している、請求項１記載のセンサ。
【請求項１０】
前記基準プローブと前記測定プローブとがそれぞれ１つ又は２つ以上の液体ボアを含む、請求項１記載のセンサ。
【請求項１１】
前記基準プローブと前記測定プローブとそれぞれの液体ボアとが、基準面及び測定面に対して垂直な方向に延びている、請求項１０記載のセンサ。
【請求項１２】
前記基準プローブと前記測定プローブとがそれぞれ、約０．５ｍｍ〜２．５ｍｍの内径を有する１つの液体ボアを含む、請求項１記載のセンサ。
【請求項１３】
前記基準プローブ及び前記測定プローブがそれぞれノズルを含む、請求項１記載のセンサ。
【請求項１４】
前記基準プローブと前記測定プローブとがそれぞれシャワーヘッド形ノズルを含む、請求項１記載のセンサ。
【請求項１５】
前記液体質量流量センサによって検出された液体質量流が、測定スタンドオフと基準スタンドオフとの差をナノメートル範囲で示している、請求項１記載のセンサ。
【請求項１６】
基準面スタンドオフと測定面スタンドオフとの差を検出するための液体流近接センサにおいて、
液体流近接センサに送入された液体を基準チャネルと測定チャネルとに分岐する接合部が設けられており、
測定チャネルと複数の測定ブランチとに接続された第１のスイッチング装置が設けられており、該第１のスイッチング装置が、一度に液体を１つの測定ブランチへ通流させ、液体の流れを１つの測定ブランチから別の測定ブランチへ切り替えるために使用されることができ、
基準チャネルに沿って配置された第１の多孔質流れ制限器が設けられており、該第１の多孔質流れ制限器が、基準チャネルを通る液体流を均一に制限するようになっており、
前記複数の測定ブランチに沿って配置された複数の測定ブランチ多孔質流れ制限器が設けられており、各測定ブランチ多孔質流れ制限器が、個々の測定ブランチを通る液体流を均一に制限するようになっており、
基準チャネルの端部に基準プローブが設けられており、液体が、基準プローブを通って基準チャネルから流出し、基準スタンドオフを横切り、基準面に衝突し、
複数の測定プローブが設けられており、それぞれの測定ブランチの端部に１つの測定プローブが配置されており、液体が、測定プローブを通って測定ブランチから流出し、測定スタンドオフを横切り、測定面に衝突し、
ブリッジチャネルと複数の測定ブランチとに接続された第２のスイッチング装置が設けられており、該第２のスイッチング装置が、一度に液体を１つの測定ブランチへ通流させ、液体の流れを１つの測定ブランチから別の測定ブランチへ切り替えるために使用されることができ、
基準チャネルと前記第２のスイッチング装置との間の液体流量を検出するために、基準チャネルと前記第２のスイッチング装置との間に接続された液体質量流量センサが設けられており、基準面と測定面との間のスタンドオフの差が高い感度で検出されることができることを特徴とする、基準面スタンドオフと測定面スタンドオフとの差を検出するための液体流近接センサ。
【請求項１７】
液体の一定の液体質量流量を排出するために前記接合部の前に配置された液体質量流量制御装置が設けられている、請求項１６記載のセンサ。
【請求項１８】
液体乱流を低減するために前記液体質量流量制御装置の後に配置されたスナッバが設けられている、請求項１７記載のセンサ。
【請求項１９】
液体の一定の液体質量流量を排出するために前記接合部の前に圧力レギュレータが設けられている、請求項１６記載のセンサ。
【請求項２０】
前記接合部の前に配置されたスナッバが設けられている、請求項１６記載のセンサ。
【請求項２１】
前記第１の多孔質流れ制限器と、前記測定ブランチ多孔質流れ制限器のそれぞれが、多孔質材料から形成されており、該多孔質材料が実質的に同じ透過性特性を有している、請求項１６記載のセンサ。
【請求項２２】
前記第１の多孔質流れ制限器と、前記それぞれの測定ブランチ流れ制限器とのための前記多孔質材料が、同じでありかつポリエチレンを含む、請求項２１記載のセンサ。
【請求項２３】
前記第１の多孔質流れ制限器と、前記それぞれの測定ブランチ多孔質流れ制限器のための前記多孔質材料が、同じでありかつ焼結ステンレス鋼を含む、請求項２１記載のセンサ。
【請求項２４】
前記基準プローブと、前記複数の測定プローブのそれぞれが、ノズルを含む、請求項１６記載のセンサ。
【請求項２５】
前記基準プローブと、前記複数の測定プローブのそれぞれとが、シャワーヘッド形ノズルを含む、請求項１６記載のセンサ。
【請求項２６】
前記液体質量流量センサによって検出される液体質量流量が、測定スタンドオフと基準スタンドオフとの差をナノメートル範囲で示している、請求項１６記載のセンサ。
【請求項２７】
基準面スタンドオフと測定面スタンドオフとの差を検出するための液体流近接センサにおいて、
液体流近接センサ内へ送入された液体を基準チャネル及び測定チャネル内へ分割する接合部が設けられており、
基準チャネルと複数の基準ブランチとに接続された第１のスイッチング装置が設けられており、前記第１のスイッチング装置が慣れを一度に１つの基準ブランチへ流れさせかつ、液体流を１つの基準ブランチから別の基準ブランチへ切り替えるために使用されることができ、
測定チャネルに沿って配置された第１の多孔質流れ制限器が設けられており、該第１の多孔質流れ制限器が、測定チャネルを通る液体流を均一に制限するようになっており、
前記複数の基準ブランチに沿って配置された複数の基準ブランチ多孔質流れ制限器が設けられており、各基準ブランチ多孔質流れ制限器が、個々の基準ブランチを通る液体流を均一に制限するようになっており、
測定チャネルの端部に測定プローブが設けられており、これにより、液体は測定プローブを通って測定チャネルから流出し、測定スタンドオフを横切り、測定面に衝突し、
複数の基準プローブが設けられており、この場合、基準プローブが各基準ブランチの端部に配置されており、これにより、液体が基準プローブを取って基準ブランチから流出し、基準スタンドオフを横切り、基準面に衝突し、
ブリッジチャネル及び複数の基準ブランチに接続された第２のスイッチング装置が設けられており、該第２のスイッチング装置が、液体を一度に１つの基準ブランチに流れさせかつ、液体流を１つの基準ブランチから別の基準ブランチへ切り替えるために使用されることができ、
測定チャネルと前記第２のスイッチング装置との間の液体流を検出するために、測定チャネルと前記第２のスイッチング装置との間に接続された液体質量流量センサが設けられており、基準面と測定面との間のスタンドオフの差が高い感度で検出されることができることを特徴とする、基準面スタンドオフと測定面スタンドオフとの差を検出するための液体流近接センサ。
【請求項２８】
液体の一定の液体質量流量を排出するために前記接合部の前に配置された液体質量流量制御装置が設けられている、請求項２７記載のセンサ。
【請求項２９】
液体乱流を低減するために前記液体質量流量制御装置の後に配置されたスナッバが設けられている、請求項２８記載のセンサ。
【請求項３０】
液体の一定の液体質量流量を排出するために前記接合部の前に配置された圧力レギュレータが設けられている、請求項２７記載のセンサ。
【請求項３１】
前記接合部の前に配置されたスナッバが設けられている、請求項２７記載のセンサ。
【請求項３２】
前記第１の多孔質流れ制限器と、前記測定ブランチ多孔質流れ制限器のそれぞれとが、多孔質材料から形成されており、前記多孔質材料が実質的に同じ透過特性を有している、請求項２７記載のセンサ。
【請求項３３】
液体流近接センサにおいて使用するためのブリッジにおいて、
液体流を受け取りかつ該液体流を基準チャネルと測定チャネルとに分割する接合部が設けられており、
基準チャネルに沿って配置された第１の多孔質流れ制限器が設けられており、該第１の多孔質流れ制限器が、基準チャネルを通る液体流を均一に制限するようになっており、
測定チャネルに沿って配置された第２の多孔質流れ制限器が設けられており、該第２の多孔質流れ制限器が、測定チャネルを通る液体流を均一に制限するようになっていることを特徴とする、液体流近接センサにおいて使用するためのブリッジ。
【請求項３４】
基準スタンドオフと測定スタンドオフとの差を検出するための方法において、
（ａ）液体の流れを測定チャネルと基準チャネルとに分配し、
（ｂ）測定チャネル及び基準チャネルの横断面に亘って実質的に均一に液体の流れを制限し、
（ｃ）基準面及び測定面にそれぞれ衝突するように、液体を基準チャネル及び測定チャネルからノズルを介して排出し、
（ｄ）基準チャネルと測定チャネルとを接続したブリッジチャネルにおいて液体質量流量を検出するステップを含んでおり、該液体質量流量が、測定スタンドオフと基準スタンドオフとの差の大きさを表していることを特徴とする、基準スタンドオフと測定スタンドオフとの差を検出するための方法。
【請求項３５】
前記ステップ（ｄ）が、基準チャネルと測定チャネルとを接続したブリッジチャネルにおける液体質量流量を監視するステップを含んでおり、該液体質量流量が、測定スタンドオフと基準スタンドオフとの差の大きさを表している、請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
前記ステップ（ｄ）が、基準チャネルと測定チャネルとの液体圧力差を監視するステップを含んでおり、該液体圧力差が、測定スタンドオフと基準スタンドオフとの差の大きさを表している、請求項３４記載の方法。
【請求項３７】
さらに前記検出ステップに応答して制御動作を行うことを含む、請求項３４記載の方法。
【請求項３８】
さらに前記検出ステップに応答して制御動作を行うことを含む、請求項３５記載の方法。
【請求項３９】
さらに前記検出ステップに応答して制御動作を行うことを含む、請求項３６記載の方法。
【請求項４０】
基準スタンドオフと測定スタンドオフとの差を検出する方法において、
（ａ）測定チャネルと基準チャネルとに液体の流れを分配し、
（ｂ）液体の流れを複数の測定ブランチの間で切り替え、液体の流れが一度に１つの測定ブランチを流過し、
（ｃ）測定ブランチ及び基準チャネルの横断面に亘って実質的に均一に液体の流れを制限し、
（ｄ）基準面と測定面とにそれぞれ衝突するように、液体を基準チャネル及び測定チャネルからノズルを介して排出し、
（ｅ）基準チャネルと測定チャネルとを接続したブリッジチャネルにおける液体質量流量を検出するステップを含んでおり、該液体質量流量が、測定スタンドオフと基準スタンドオフとの差の大きさを表していることを特徴とする、基準スタンドオフと測定スタンドオフとの差を検出する方法。
【請求項４１】
前記ステップ（ｅ）が、基準チャネルと測定ブランチとを接続したブリッジチャネルにおける液体質量流量を監視するステップを含んでおり、該液体質量流量が、測定スタンドオフと基準スタンドオフとの差の大きさを表している、請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
前記ステップ（ｅ）が、基準チャネルと測定ブランチとにおける液体圧力差を監視するステップを含んでおり、該液体圧力差が、測定スタンドオフと基準スタンドオフとの差の大きさを表している、請求項４０記載の方法。
【請求項４３】
さらに前記検出ステップに応答して制御動作を行うことを含む、請求項４０記載の方法。
【請求項４４】
さらに前記検出ステップに応答して制御動作を行うことを含む、請求項４１記載の方法。
【請求項４５】
さらに前記検出ステップに応答して制御動作を行うことを含む、請求項４２記載の方法。
【請求項４６】
測定面の微細構成をマッピングする方法において、
（ａ）液体の流れを、多数の測定ブランチを有する液体流近接センサ内に送入し、
（ｂ）測定ブランチを使用して測定面の領域の微細構成をマッピングし、
（ｃ）測定面の一領域の前記マッピングが完了した場合、液体の流れを前記測定ブランチから別の測定ブランチへ切り替え、
（ｄ）微細構成マッピングが望まれる測定面の全ての領域がマッピングされるまでステップ（ａ）からステップ（ｃ）までを繰り返すことを特徴とする、測定面の微細構成をマッピングする方法。
【請求項４７】
前記測定面が半導体ウェハである、請求項４６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願とのクロスリファレンス
本出願は、２００２年１２月１９日に出願された出願番号第１０／３２２７６８号の一部継続出願であり、その開示内容全体は本願明細書に記載されたものとする。
【０００２】
本発明は、極めて小さな距離を検出するための装置及び方法、特に液体流を用いた近接検出に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの自動化された製造プロセスは、製造工具と、加工されている製品又は材料面との間の距離を検出することを必要とする。半導体リソグラフィ等の幾つかの状況において、距離は、ナノメートルに接近する精度で測定されなければならない。
【０００４】
このような精度の近接センサを形成することに関する挑戦は、特にフォトリソグラフィシステムにおいて重要である。フォトリソグラフィにおいて、非侵入式であること及び微小な距離を正確に検出する能力を有することに加え、近接センサは、汚染物を導入することができないか又は、工作物面、通常半導体ウェハ、と接触することはできない。いずれかの状況の発生は、半導体品質を著しく低下させるか又は損なう。
【０００５】
微小な距離を測定するために種々異なる形式の近接センサが使用される。近接センサの例として、キャパシタンス及び光学ゲージがある。これらの近接センサは、フォトリソグラフィシステムにおいて使用される場合に深刻な欠点を有する。なぜならば、ウェハ上に堆積された材料の物理的特性がこれらの装置の精度に影響するからである。例えば、電荷の密度に依存するキャパシタンスゲージは、１つのタイプの材料（例えば金属）が集中させられている箇所において、偽の近接読取りを生じるおそれがある。砒化ガリウム（ＧａＡｓ）及びリン化インジウム（ＩｎＰ）等の非導電性及び／又は感光性材料から形成された外来ウェハが使用される場合、別のクラスの問題が生じる。これらの場合、キャパシタンス及び光学ゲージは、偽の結果を提供する。
【０００６】
米国特許第４９５３３８８号明細書及び米国特許第４５５０５９２号明細書は、空気マイクロメータセンサを使用する、近接検出への択一的なアプローチを開示している。空気マイクロメータセンサは、ウェハ表面の電荷の密度、又は電気的、光学的及びその他の物理的特性に影響されにくい。しかしながら、現在の半導体製造は、近接はナノメートルのオーダで極めて正確に計測されることを必要とする。
【０００７】
さらに、リソグラフィ法におけるイメージング要求度が一層厳しくなっているため、使用されている１つの択一的なアプローチは浸漬リソグラフィである。浸漬リソグラフィにおいては、システム性能を高めるために、投影光学ボックスにおける最後のレンズとウェハとの間のギャップが液体で満たされている。このようなアプローチは、より小さなフィーチャ寸法の印刷を補助する。これらのシステムにおいて、加工されるウェハは液体のプールによって包囲されている。米国特許第４９５３３８８号明細書及び米国特許第４５５０５９２号明細書に開示されているような空気ゲージセンサは、浸漬リソグラフィシステムにおいて効果がないであろう。
【０００８】
浸漬リソグラフィシステムは、マイクロリソグラフィ分野において著しい関心を集めている。その技術は、イメージ空間における屈折率、ひいては、投影システムの開口数が１より大きくなることを可能にする。その結果、この技術は、リソグラフィにおいて使用される１９３ｎｍツールを４５ｎｍまで、場合によってはそれ以下に下げる潜在性を備えている。浸漬リソグラフィが有効であるためには、しかしながら、加工面を包囲する液体の屈折率が一定でなければならない。液体における気泡発生及び温度変化等の変数は、屈折率に影響するおそれがある。したがって、近接センサは気泡又は温度変化を惹起してはならず、理想的にはこれらの効果を低減することができる。
【０００９】
必要とされているものは、浸漬リソグラフィシステムにおいて距離を正確に検出することができる液体流近接センサである。
【特許文献１】米国特許第４９５３３８８号明細書
【特許文献２】米国特許第４５５０５９２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の課題は、精度の高い液体流近接センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、浸漬リソグラフィシステムにおいて距離を正確に検出することができる高分解能の液体流近接センサ及び方法を提供する。液体流近接センサは、測定スタンドオフと基準フタンドオフとの差を検出することによって近接を決定する。スタンドオフは、近接センサのノズルと、ノズルの下方の面との間の距離若しくはギャップである。
【００１２】
スタンドオフ差を決定するために、一定の液体質量流量を備えた液体流が、液体質量流量制御装置を用いて計量供給され、２つのチャネル、すなわち測定チャネル及び基準チャネルに通過させられる。本発明によれば、基準チャネル及び測定チャネルにおいて多孔質制限器が使用される。多孔質制限器は、乱流を導入せず、センサの適切な作動のために必要な抵抗機能を行う。本発明の択一的な実施形態では、近接センサ内に、液体質量流量制御装置に続いて、近接センサが基準チャネル及び測定チャネルに分岐する前に多孔質スナッバが配置されている。多孔質スナッバは乱流を静め、チャネルを通じて伝播する起こりうるノイズを低減し、近接センサの精度を向上させる。
【００１３】
各チャネルは、面の上方に位置決めされた遠位端部にプローブを有している。液体はチャネル内を通過させられ、個々の測定面及び基準面に向かってノズルを介して放出される。基準チャネルと測定チャネルとの間のブリッジチャネルは、２つのチャネルの間の液体質量流量を検出し、この質量流量は、基準チャネルと測定チャネルとにおける液体圧力の差によって誘発される。検出された液体質量流量は、基準スタンドオフと測定スタンドオフとの差を表している。換言すれば、ブリッジにおいて検出された液体質量流量は、基準チャネル内の基準プローブと基準面との基準スタンドオフと、測定チャネルにおける測定プローブと測定面との測定スタンドオフとのあらゆる差を表している。液体流近接センサは、検出された質量流量に基づき表示を提供しかつ制御動作を惹起することができる。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、別のノズル形式を測定及び基準プローブとして使用することができる。これらのノズルにより、センサが種々異なるタイプの加工面に容易に適応されることができる。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、液体流近接センサは、スイッチング装置に接続された測定チャネルを含むことができ、このスイッチング装置は複数の測定ブランチに接続されている。各測定ブランチは、測定ブランチを含まない装置における測定チャネルの特性と同じ特性を有している。複数の測定ブランチは、測定面のより大きな領域に亘ってスタンドオフを測定するための近接センサの能力を向上させる。
【００１６】
本発明の別の実施形態によれば、１つの測定チャネルを備えた液体流近接センサのための方法が提供される。この方法は、液体流を測定チャネル及び基準チャネル内に分配し、液体流を各チャネルの横断面に亘って均一に制限するステップを含んでいる。
【００１７】
本発明の別の実施形態によれば、複数の測定ブランチを備えた液体流近接センサのための方法が提供される。この方法は、液体流を測定ブランチ及び基準チャネル内に分配し、液体流を基準チャネル又は測定ブランチの横断面に亘って均一に制限し、測定ブランチを切り替えるステップを含む。付加的な方法では、測定面の微細構造をマッピングするために、複数の測定ブランチを備えた液体流近接センサが使用される。
【発明の効果】
【００１８】
多孔質制限器、液体質量流量制御装置、及び／又はスナッバを使用することによって、本発明の実施形態では、ナノメートルの精度で高分解能で液体流量に基づき距離を測定することができる。本発明は、浸漬フォトリソグラフィシステム及びツールにおいて特に有利である。フォトリソグラフィシステムにおいて、リソグラフィ製造ツールの適切な幾何学的基準と半導体ウェハとの間の距離を高分解能で決定することが益々望まれている。高分解能液体流近接検出技術を使用することにより、さらに、高分解能性能での半導体製造中にウェハに堆積されるウェハ材料及び材料の物理的パラメータから、ウェハ近接測定が独立させられる。
【００１９】
本発明のその他の実施形態、特徴及び利点と、本発明の様々な実施形態の構造及び動作とを、添付の図面を参照にして以下に詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は添付の図面に関して説明される。図面において、同一の参照符号は同一の又は機能的に類似のエレメントを表している。
【００２１】
ここでは本発明は特定の用途のための例としての実施形態に関して説明されているが、本発明はこの実施形態に限定されないと理解されるべきである。ここに提供された説明へのアクセスを有する当業者は、本発明の範囲内での付加的な変更、用途、及び実施形態、並びに本発明が著しく有益である付加的な分野を認識するであろう。
【００２２】
Ａ．液体流近接センサ
図１Ａは、本発明の実施形態による液体流近接センサ１００を示している。液体流近接センサ１００は、液体質量流量制御装置１０６と、中央チャネル１１２と、測定チャネル１１６と、基準チャネル１１８と、測定チャネル制限器１２０と、基準チャネル制限器１２２と、測定プローブ１２８と、基準プローブ１３０と、ブリッジチャネル１３６と、液体質量流量センサ１３８とを有している。液体供給部１０２は液体を所望の圧力で液体流近接センサ１００内へ噴射する。液体供給部１０２において使用されるセンサ液体は、液体浸漬リソグラフィに適したあらゆる液体、例えば脱イオン水、シクロオクタン及びクリトクス（Krytox）であってよい。センサ液体は、加工面を包囲する浸漬液体として使用される液体と適合することが望ましい。
【００２３】
中央チャネル１１２は液体供給部１０２を液体質量流量制御装置１０６へ接続しており、次いで接合点１１４において終わっている。液体質量流量制御装置１０６は、液体流近接センサ１００内に一定の流量を維持する。択一的な実施形態では、液体質量流量制御装置１０６の代わりに圧力レギュレータを使用することができる。液体は液体質量流量制御装置１０６から多孔質スナッバ１１０を通って排出され、チャネル１１２に取り付けられたアキュムレータ１０８を備えている。スナッバ１１０は、液体供給部１０２によって導入される乱流を低減し、その使用は選択的である。スナッバ１１０を出ると、液体は中央チャネル１１２内を接合点１１４まで進む。中央チャネル１１２は、接合点１１４において終わっており、測定チャネル１１６と基準チャネル１１８とに分岐している。液体質量流量制御装置１０６は、液体を十分に低い流量で噴射し、これにより、システムを通じて層状でかつ圧縮不能な流体流れを提供し、望ましくない液体ノイズの発生を最小限に抑制する。
【００２４】
測定チャネル１１６と基準チャネル１１８との間にブリッジチャネル１３６が接続されている。ブリッジチャネル１３６は接合部１２４において測定チャネル１１６に接続されている。ブリッジチャネル１３６は接合部１２６において基準チャネル１１８に接続されている。１つの例では、接合部１１４と接合部１２４との間の距離と、接合部１１４と接合部１２６との間の距離とは等しい。
【００２５】
液体流近接センサ１００内の全てのチャネルは、これらのチャネル内に液体を流過させる。チャネル１１２，１１６，１１８及び１３６は、導管（チューブ、パイプ等）又は、液体流を含みかつこの液体流をセンサ１００内で案内することができるあらゆるその他の形式の構造物から形成されていることができる。チャネルは、鋭い屈曲部、凹凸又は不要な障害物を有しておらず、これらは、例えば局所的な乱流又は流れの不安定を生ぜしめることによって液体ノイズを導入する。測定チャネル１１６及び基準チャネル１１８の全長は、等しくてよく、他の実施例では等しくなくてよい。
【００２６】
基準チャネル１１８は基準プローブ１３０内で終わっている。同様に、測定チャネル１１６は測定プローブ１２８内で終わっている。基準プローブ１３０は基準面１３４の上方に位置決めされている。測定プローブ１２８は測定面１３２の上方に位置決めされている。フォトリソグラフィの場合、測定面１３２はしばしば半導体ウェハ、又はウェハを支持したステージである。基準面１３４は平らな金属板であることができるが、この例に限定されない。基準プローブ１３０及び測定プローブ１２８は、液体が流出するボアが、加工されているウェハをカバーする浸漬液体１４４のプールの下方に浸漬されるように位置決めされている。液体供給部１０２から噴射された液体は、各プローブ１２８，１３０から放出され、測定面１３２及び基準面１３４に衝突する。ノズルが測定プローブ１２８及び基準プローブ１３０に設けられている。例としてノズルは、図３Ａ〜図３Ｅに関連して以下にさらに説明されている。上述のように、ノズルと、対応する測定面又は基準面との間の距離は、スタンドオフと呼ばれる。
【００２７】
１つの実施形態において、基準プローブ１３０は、既知の基準スタンドオフ１４２だけ離れて、定置の基準面１３４の上方に位置決めされている。測定プローブ１２８は、未知の測定スタンドオフ１４０だけ離れて、測定面１３２の上方に位置決めされている。既知の基準スタンドオフ１４２は、最適なスタンドオフを表す所望の一定の値に設定されている。このような装置を用いて、測定プローブ１２８の上流の背圧は、未知の測定スタンドオフ１４０の関数であり；基準プローブ１３０の上流の背圧は、既知の基準スタンドオフ１４２の関数である。スタンドオフ１４０及び１４２が等しいならば、構成は対称的であり、ブリッジが平衡させられる。その結果、ブリッジングチャネル１３６には液体流が生じない。これに対して、測定スタンドオフ１４０と基準スタンドオフ１４２とが異なる場合、測定チャネル１１６と基準チャネル１１８との間の結果的な圧力差が、液体質量流量センサ１３８内に液体流を生ぜしめる。
【００２８】
液体質量流センサ１３８はブリッジチャネル１３６に沿って、有利には中心点に配置されている。液体質量流センサ１３６は、測定チャネル１１６と基準チャネル１１８との間の圧力差によって惹起される液体流を検出する。これらの圧力差は、測定面１３２の垂直方向の位置の変化によって生じる。対称的なブリッジの場合、測定スタンドオフ１４０と基準スタンドオフ１４２とが等しい場合、スタンドオフは、面１３２，１３４と比較してプローブ１２８，１３０の両者に対して同じである。測定チャネルと基準チャネルとの間には圧力差が生じないので、液体質量流量センサ１３８は液体質量流量を検出しない。測定スタンドオフ１４０と基準スタンドオフ１４２との差は、測定チャネル１１６と基準チャネル１１８とにおける圧力差を生じる。非対称的な配列のために、適切なオフセットを導入することができる。
【００２９】
液体質量流量センサ１３８は、圧力の差又は不均衡によって惹起される液体流を検出する。圧力差は液体流を生じ、液体流の流量は、測定スタンドオフ１４０の独特の関数である。換言すれば、液体ゲージ１００内への一定の流量を仮定すれば、測定チャネル１１６と基準チャネル１１８とにおける液体圧力の差は、スタンドオフ１４０と１４２との大きさの差の関数である。基準スタンドオフ１４２が既知のスタンドオフに設定されていれば、測定チャネル１１６と基準チャネル１１８とにおける液体圧力の差は、測定スタンドオフ１４０（すなわち測定面１３２と測定プローブ１２８との間のｚ方向での未知のスタンドオフ）のサイズの関数である。
【００３０】
液体質量流量センサ１３８はブリッジチャネルを通るいずれか方向での液体流を検出する。ブリッジの構成により、チャネル１１６，１１８の圧力差が生じた場合にのみブリッジチャネル１３６を通る液体流が生じる。圧力不均衡が存在する場合、液体質量流量センサ１３８は結果的な液体流を検出し、適切な制御機能を開始することができる。液体質量流量センサ１３８は、検出された流れを視覚ディスプレイ又は聴覚表示によって表示することができる。択一的に、液体質量流量センサの代わりに、圧力差センサを使用してよい。圧力差センサは、２つのチャネルの圧力差を測定し、この圧力差は、測定スタンドオフと基準スタンドオフとの差の関数である。
【００３１】
制御機能は、正確なギャップ差を計算するためのものであってよい。別の実施形態においては、制御機能は測定ギャップ１４０の寸法を増減させることであってよい。これは、圧力差が十分にゼロに近くなるまで測定面１３２を測定プローブ１２８に対して移動させることによって行われ、圧力差は、測定面１３２及び基準面１３４からのスタンドオフの差がもはや存在しない場合にゼロに近くなる。
【００３２】
図１Ａは、液体乱流及びその他の液体ノイズを低減し、これにより、本発明がナノメートル精度を達成することを可能にする本発明の少なくとも３つのエレメントを示している。これらのエレメント、すなわち液体質量流量制御装置１０６と、スナッバ１１０と、制限器１２０，１２２とは全て、本発明の実施形態において、又は望まれる感度に応じたあらゆる組み合わせで使用されてよい。例えば、用途が極めて正確な感度を要求する場合、全てのエレメントが使用されてよい。択一的に、用途が必要とする感度がより低い場合、おそらくスナッバ１１０のみが必要とされ、多孔質制限器１２０及び１２２はオリフィスと置換される。その結果、本発明は、特定の用途の要求を費用対効果高く満たすための柔軟なアプローチを提供する。
【００３３】
図１Ｂは、本発明の実施形態による液体流近接センサ１５０を示している。液体流近接センサ１５０は、同様の作動原理を備えた、液体流近接センサ１００と同じ構成部材の多くを有している。２つのセンサの相違は、液体流近接センサ１５０が３つの測定ブランチを有していることであり、これらの測定ブランチは、液体流近接センサ１００に設けられた１つの測定チャネルに該当する。３つの測定ブランチは、説明しやすくするために示されているが、本発明は３つの測定ブランチに限定されない。２つ以上のあらゆる数の測定ブランチを使用してよい。
【００３４】
液体流近接センサ１５０は、液体質量流量制御装置１５３と、中央チャネル１５６と、基準チャネル１５８と、基準チャネル制限器１６６と、基準プローブ１７４と、ブリッジチャネル１９０と、液体質量流量センサ１９２とを有している。さらに、液体流近接センサ１５０は測定チャネル１５９を有している。測定チャネル１５９は、３つの測定ブランチ１６３，１６４及び１６５に分岐している。測定ブランチ１６３は測定ブランチ制限器１６７及び測定プローブ１７５を有している。測定ブランチ１６４は測定ブランチ制限器１６８及び測定プローブ１７６を有している。測定ブランチ１６５は測定ブランチ制限器１６９及び測定プローブ１７７を有している。最後に、液体流近接センサ１５０は、測定チャネルスイッチング装置１６０と、ブリッジチャネルスイッチング装置１６１と、スイッチング装置レバー１６２とを有している。
【００３５】
液体供給部１５１は液体を所望の圧力で液体流近接センサ１５０内へ噴射する。液体流量近接センサ１００の場合のように、液体供給部１５１において使用されるセンサ液体は、液体浸漬リソグラフィに適したあらゆる液体、例えば脱イオン水、シクロオクタン及びクリトクスであってよい。センサ液体は、加工面を包囲する浸漬液体として使用される液体と適合することが望ましい。
【００３６】
中央チャネル１５６は液体供給部１５１を液体質量流量制御装置１５３へ接続しており、次いで接合部１５７において終わっている。液体質量流量制御装置１５３は、液体流近接センサ１５０内に一定の流量を維持する。液体質量流量制御装置１５３は液体を十分に低い流量で噴射し、これにより、システムを通る層状でかつ圧縮不能な流体流れを提供し、望ましくない液体ノイズの発生を最小限に抑制する。択一的な実施形態において、液体質量流量制御装置１５３の代わりに圧力レギュレータを使用することができる。液体は、液体質量流量制御装置１５３から多孔質スナッバ１５５を通って排出され、アキュムレータ１５４がチャネル１５６に取り付けられている。スナッバ１５５が、液体供給部１５１によって導入される液体乱流を低減し、その使用は選択的である。スナッバ１５５を出ると、液体は中央チャネル１５６を通って接合部１５７へ進む。中央チャネル１５６は、接合部１５７において終わっており、測定チャネル１５９と基準チャネル１５８とに分岐している。
【００３７】
測定チャネル１５９は測定チャネルスイッチング装置１６０内へ終わっている。測定チャネルスイッチング装置１６０は、測定チャネルスイッチング装置１６０にも接続された複数の測定ブランチの内の１つに測定チャネルを切り替えるために働く、スキャニング弁又はその他の形式のスイッチング装置であることができる。測定ブランチの物理的特性は、測定チャネルの物理的特性と同じである。測定チャネルスイッチング装置１６０はスイッチング装置レバー１６２によって操作される。スイッチング装置レバー１６２は、何れの測定ブランチ１６３，１６４又は１６５が測定チャネルスイッチング装置１６０を介して測定チャネル１５９に接続されるかを制御する。
【００３８】
ブリッジチャネル１９０は、基準チャネル１５８と、３つの測定ブランチ１６３，１６４又は１６５のうちの１つとの間にブリッジチャネルスイッチング装置１６１を介して接続されている。ブリッジチャネル１９０は接合部１７０において基準チャネル１５８に接続されている。ブリッジチャネル１９０はブリッジチャネルスイッチング装置１６１において終わっている。ブリッジチャネルスイッチング装置１６１は、ブリッジチャネルを測定ブランチの内の１つへ切り替えるために働く、スキャニング弁又はその他の形式のスイッチング装置であることができる。図１Ｂに示された１つの実施例において、３つのブランチ１６３，１６４及び１６５はそれぞれ接合部１７１，１７２及び１７３においてブリッジチャネルスイッチング装置１６１に接続されている。スイッチング装置レバー１６２は、いずれの測定ブランチ１６３，１６４又は１６５がブリッジチャネルスイッチング装置１６１を介してブリッジチャネルに接続されるかを制御する。スイッチングレバー１６２は、同じ測定ブランチが測定チャネル１５９及びブリッジチャネル１９０に接続されるように、測定チャネルスイッチング装置１６０及びブリッジチャネルスイッチング装置１６１を制御する。択一的に、２つの独立したスイッチングレバーを使用することができる。
【００３９】
１つの実施例において、接合部１５７と接合部１７０との間の距離、及び接合部１５７と接合部１７１，１７２又は１７３との間の距離は等しい。
【００４０】
液体流近接センサ１５０内の全てのチャネル及びブランチには液体が流過させられる。チャネル１５６，１５８，１５９及び１９０、及びブランチ１６３，１６４及び１６５は、導管（チューブ、パイプ等）又は、センサ１５０を通って液体流を含みかつ案内することができるあらゆるその他の形式の構造物から形成されることができる。チャネル及びブランチは、例えば局所的な乱流又は流れ不安定を生じることによって液体ノイズを導入する鋭い屈曲、凹凸又は不要な障害物を有していない。基準チャネル１５８の全長と、測定チャネル１５９と測定ブランチ１６３，１６４又は１６５のうちの１つとを合わせた全長とは、等しくてよいか、他の実施例では異なっていてよい。
【００４１】
基準チャネル１５８は基準プローブ１７４内で終わっている。同様に、測定ブランチ１６３，１６４及び１６５はそれぞれ測定プローブ１７５，１７６及び１７７内で終わっている。基準プローブ１７４は基準面１７８の上方に位置決めされている。測定プローブ１７５，１７６及び１７７は測定面１７９の上方に位置決めされている。フォトリソグラフィにおいては、測定面１７９はしばしば半導体ウェハ、又はウェハを支持するステージである。基準面１７８は平らな金属板であってよいが、この例に限定されない。液体供給部１５１によって噴射された液体は、基準プローブ１７４から放出され、基準面１７８に衝突する。同様に、液体供給部１５１によって噴射された液体は、３つの測定プローブ１７５，１７６又は１７７のうちの１つから放出され、測定面１７９に衝突する。全ての基準プローブ及び測定プローブは、液体が流出するボアが、加工されているウェハをカバーする浸漬液体１９４のプールよりも下方に浸漬されるように位置決めされている。スイッチング装置レバー１６２の位置が、いずれの測定プローブから液体が放出されるかを決定する。プローブ１７４，１７５，１７６及び１７７にはノズルが設けられている。例としてのノズルは、図３Ａ〜図３Ｅを参照にして以下に説明される。上述のように、ノズルと、対応する測定面又は基準面との間の距離はスタンドオフと呼ばれる。
【００４２】
１つの実施形態では、基準プローブ１７４は基準面１７８の上方に既知の基準スタンドオフ１８０だけ離れて位置決めされている。測定プローブ１７５，１７６及び１７７は、測定面１７９の上方に未知の測定スタンドオフ１８１，１８２及び１８３だけ離れて位置決めされている。測定スタンドオフ１８１，１８２及び１８３は等しいか、測定面の微細構成が領域毎に変化する場合は等しくなくてよい。既知の基準スタンドオフ１８０は、最適なスタンドオフを表す所望の一定値に設定されている。このような配列により、使用されている測定プローブ１７５，１７６又は１７７の上流の背圧は、それぞれ未知の測定スタンドオフ１８１，１８２又は１８３との関数である；基準プローブ１７４の上流の背圧は、既知の基準スタンドオフ１８０の関数である。基準スタンドオフ１８０と、使用されている測定スタンドオフ１８１，１８２又は１８３とが等しい場合、構成は対称的であり、ブリッジは平衡されている。その結果、ブリッジチャネル１９０には液体流が通過しない。これに対して、基準スタンドオフ１８０と、使用されている測定ブランチに対応する測定スタンドオフ１８１，１８２又は１８３が異なる場合、基準チャネル１５８と、使用されている測定ブランチ１６３，１６４又は１６５との間の結果的な圧力差が、ブリッジチャネル１９０を通る液体流を惹起する。
【００４３】
液体質量流量センサ１９２はブリッジチャネル１９０に沿って、有利には中心点に配置されている。液体質量流量センサ１９２は、基準チャネル１５８と、使用されている測定ブランチ１６３，１６４又は１６５との間の圧力差によって惹起される液体流を検出する。これらの圧力差は、測定面１７９の垂直方向位置の変化の結果として生じる。対称的なブリッジの場合、基準スタンドオフ１８０と、使用されている測定ブランチに対応する測定スタンドオフ１８１，１８２又は１８３とが等しい場合、使用されている測定ブランチと基準チャネルとの間には圧力差が生じないので、液体質量流量センサ１９２は液体質量流量が生じていないことを検出する。基準スタンドオフ１８０と、使用されている測定ブランチに対応する測定スタンドオフ１８１，１８２又は１８３との差は、基準チャネル１５８と使用されている測定チャネル１６３，１６４又は１６５とにおける圧力差を生じる。非対称的な配列のためには適切なオフセットが導入される。
【００４４】
液体質量流量センサ１９２は、圧力差又は不均衡によって惹起された液体流を検出する。圧力差は液体流を生ぜしめ、この液体流の流量は、測定スタンドオフ１８１ｍ１８２又は１８３の独特の関数である。換言すれば、液体ゲージ１５０への一定の流量を仮定すると、測定ブランチ１６３，１６４又は１６５と基準チャネル１５８とにおける液体圧力の差は、基準スタンドオフ１８０と、使用されている測定ブランチに対応する測定スタンドオフ１８１，１８２又は１８３との差の関数である。基準スタンドオフ１８０が既知のスタンドオフに設定されている場合、使用されている測定ブランチ１６３，１６４又は１６５と基準チャネル１５８とにおける液体圧力の差は、測定スタンドオフ（すなわち、測定面１７９と、使用されている測定プローブ１７５，１７６又は１７７との間のｚ方向での未知のスタンドオフ）の寸法の関数である。
【００４５】
液体質量流量センサ１９２は、ブリッジチャネル１９０を通るいずれかの方向での液体流を検出する。ブリッジの構成により、液体流は、基準チャネル１５８と使用されている測定ブランチ１６３，１６４又は１６５との間に圧力差が生じた場合にのみブリッジチャネル１９０を通過する。圧力不均衡が存在する場合、液体質量流量センサ１９２は、結果的な液体流を検出し、適切な制御機能を開始することができる。液体質量流量センサ１９２は、検出された流れを視覚ディスプレイ又は聴覚表示によって表示することができる。択一的に、液体質量流量センサの代わりに圧力差センサが使用されてよい。圧力差センサは、基準チャネルと測定ブランチとの間の圧力差を測定し、この圧力差は、測定スタンドオフと基準スタンドオフとの差の関数である。
【００４６】
制御機能は、正確なギャップ差を計算することであってよい。別の実施形態では、制御機能は、測定スタンドオフ１８１，１８２又は１８３の寸法を増減させることであってよい。このことは、圧力差が十分にゼロに近くなるまで測定面を測定プローブに対して移動させることによって遂行され、ゼロの圧力差は、もはや測定面及び基準面１７８からのスタンドオフの差が存在しない場合に生じる。
【００４７】
択一的な実施形態において、液体流近接センサ１５０は、基準チャネルとして使用することができる多数の基準ブランチを有しているが、測定チャネルとして使用するための１つの測定ブランチのみを有している。これは、多数の測定ブランチを有しているが１つの基準ブランチしか有していない液体流近接センサ１５０とは逆の構成である。多数の基準ブランチを備えた液体流近接センサの設計は、本明細書の記載に基づき当業者によって決定されることができる。各基準ブランチの基準スタンドオフは、種々異なる高さに調節されることができる。基準スタンドオフが種々異なる高さに設定される場合には、測定スタンドオフは、所要の感度に応じて種々異なる高さに容易に調節されることもできる。このように、測定プローブと測定面との間に付加的な間隙が必要とされる場合には、測定プローブは容易に持ち上げられることができる。
【００４８】
図１Ｂは、本発明がナノメートル精度を達成することができるようにするために液体乱流及びその他の液体ノイズを低減する、本発明の少なくとも３つのエレメントを示している。これらのエレメント、すなわち液体質量流量制御装置１５３と、スナッバ１５５と、制限器１６６，１６７，１６８及び１６９とは全て本発明の実施形態において又は望まれる感度に応じてあらゆる組み合わせで使用されてよい。例えば、用途が極めて正確な感度を要求する場合、全てのエレメントが使用される。択一的に、用途が必要とする感度がより低い場合には、おそらくスナッバ１５５のみが必要とされ、多孔質制限器１６６，１６７，１６８及び１６９はオリフィスと置換される。その結果、本発明は、特定用途の要求を費用対効果高く満たすために柔軟なアプローチを提供する。
【００４９】
図１Ｃは、本発明の実施形態による、浸漬液体供給システムに接続された液体流近接センサの基準プローブ及び測定プローブの図を示している。測定プローブ１２８及び基準プローブ１３０は浸漬液体１４４に沈められている。浸漬チャンバ１４３は、測定面１３２及び基準面１３４の周囲に浸漬液体１４４を含むためのチャンバを提供している。浸漬液体供給部１４６は、１つ又は２つ以上の進入箇所を介して浸漬チャンバ１４３への浸漬液体の流れを提供する。同様に、浸漬液体ポンプ１４８は、１つ又は２つ以上の進入箇所を介して浸漬チャンバ１４３から浸漬液体を除去する。測定面１３２の周囲の浸漬液体１４４の一定の温度及び容積を維持するために、制御センサ及び制御回路が使用される。
【００５０】
１．流れ制限器
本発明の１つの実施形態に従い、また液体流近接センサ１００を例にとると、測定チャネル１１６及び基準チャネル１１８は制限器１２０，１２２を有している。各制限器１２０，１２２は、それぞれの測定チャネル１１６及び基準チャネル１１８を進む液体流を制限する。測定チャネル制限器１２０は、接合部１１４と接合部１２４との間において測定チャネル１１６内に配置されている。同様に、基準チャネル制限器１２２は接合部１１４と接合部１２６との間において基準チャネル１１８内に配置されている。１つの例において、接合部１１４から測定チャネル制限器１２０までの距離と、接合部１１４から基準チャネル制限器１２２までの距離とは等しい。別の実施例では、この距離は等しくない。センサが対称的であるという固有の要求はないが、センサは、幾何学的に対称的であるならばより容易に使用することができる。
【００５１】
本発明の別の特徴によれば、各制限器１２０，１２２は、ポリエチレン又は焼結ステンレス鋼等の多孔質材料から成っている。図２は、多孔質材料２１を有する制限器１２０の断面図を提供しており、この多孔質材料を液体流２００が通過する。測定チャネル制限器１２０と基準チャネル制限器１２２とは実質的に同じ寸法及び透過特性を有している。制限器の長さは通常２ｍｍ〜１５ｍｍであるが、これらの長さに限定されない。測定チャネル制限器１２０及び基準チャネル制限器１２２は、チャネル１１６，１１８の断面に亘って均一に液体流を制限する。液体流近接センサ１５０内において、これらの利点を達成するために、前記特性を備えた多孔質制限器１６６，１６７，１６８及び１６９も使用される。
【００５２】
制限器は２つの主要な機能を果たす。第１に、制限器は、液体流近接センサ１００に存在する圧力及び流れの乱れ、最も著しくは液体質量流量制御装置１０６又は音響ピックアップの源部によって生ぜしめられる乱れを軽減する。第２に、制限器は、ブリッジ内の所要の抵抗エレメントとして働く。
【００５３】
液体流近接センサの典型的な実施形態が示された。本発明はこの例に限定されない。この例は本明細書に限定ではなく例としてのみ示されている。（本明細書に記載された実施例の均等物、延長、変更、逸脱等を含む）択一例は、本明細書に含まれた説明に基づき当業者に明らかとなるであろう。このような択一例は本発明の範囲及び思想に含まれる。
【００５４】
２．スナッバ
本発明の１つの実施例によれば、液体流近接センサ１００を例にとって説明すると、チャネル１１２はスナッバ１１０を有している。制限器の動作と同様に、スナッバ１１０は、液体供給部１０２によって導入される液体乱流を低減し、液体質量流量センサを、液体流近接センサの上流部における音響ピックアップから隔離する。スナッバ１１０は、アキュムレータ１０８と接合部１１４との間においてチャネル１１２内に配置されている。本発明の別の特徴によれば、スナッバ１１０は、ポリエチレン又は焼結ステンレス鋼等の多孔質材料から成っている。液体流近接センサ１５０において使用されるスナッバ１５５は、スナッバ１１０と同じ特性を有しており、同じ利益を達成するために使用される。
【００５５】
３．ノズル
液体流近接センサ１００では、特定の用途に応じて基準プローブ１３０及び測定プローブ１２８として種々異なるタイプのノズルが使用されてよい。同様に、基準プローブ１７４及び測定プローブ１８１，１８２及び１８３のために液体流近接センサ１５０において、種々異なるタイプのノズルが使用されてよい。ノズルタイプの選択は特に、必要とされる設置面積（測定面積）に依存する。
【００５６】
液体流近接センサノズル３００の基本的構成は、図３Ａに示したように、測定面の表面に対して平行な平らな端面を特徴とする。ノズルのジオメトリは、ゲージスタンドオフｈと、内径ｄとによって決定される。概して、ノズル外径Ｄへのノズル圧力降下の依存は、Ｄが十分に大きいならば弱い。
【００５７】
図３Ｂ及び３Ｃは、本発明の実施形態による、基準プローブ又は測定プローブとして使用されるノズル３１０を示している。ノズル３１０は、前面３１２と、液体ボア前側開口３１４と、液体ボア後側開口３１５とを有している。
【００５８】
ノズル３１０は、測定チャネル１１６及び基準チャネル１１８に取り付けられている。１つの実施形態では、測定プローブ１２８及び基準プローブ１３０として２つの同じノズル３１０が働く。原理的には、ノズルは同じである必要はない。ノズル３１０は測定チャネル１１６に取り付けられている。前面３１２は測定面１３２に対して平行であることが望ましい。測定チャネル１１６を通る液体は、液体ボア後側開口３１５を通ってノズル３１０に進入し、液体ボア前側開口３１４を通って流出する。同様に、ノズル３１０は基準チャネル１１８に取り付けられている。前面３１２は基準面１３４に対して平行である。基準チャネル１１８を通る液体は、液体ボア後側開口３１５を通ってノズル３１０に進入し、液体ボア前側開口３１４を通って流出する。液体ボア前側開口３１４の直径は、特定の用途に応じて異なっていてよい。１つの実施例では、液体ボア前側開口３１４の内径は、約０．５〜２．５ｍｍである。
【００５９】
図３Ｄ及び３Ｅは、本発明の実施形態による、基準プローブ及び測定プローブとして使用されるシャワーヘッド形ノズル３５０を示している。シャワーヘッド形ノズル３５０は、前面３５５と、複数の液体ボア前側開口３６０と、液体ボア後側開口３６５とを有している。複数の液体ボア前側開口は、圧力を、ノズル３１０よりも測定面１３２のより広い領域に亘って分配する。シャワーヘッド形ノズルは、主に、近接測定をより広い空間領域に亘って均一に組み込むために空間的分解能を低下させるために使用される。択一的なアプローチは、多孔質フィルタを含むノズルを使用することである。
【００６０】
シャワーヘッド形ノズル３５０は、測定チャネル１１６及び基準チャネル１１８に取り付けられている。１つの実施形態において、２つの同じシャワーヘッド形ノズル３５０が、測定プローブ１２８及び基準プローブ１３０として働く。原理的に、ノズルは同じである必要はない。シャワーヘッド形ノズル３５０は測定チャネル１１６に取り付けられている。前面３５５は測定面１３２に対して平行である。測定チャネル１１６を通る液体は、液体ボア後側開口３６５を通ってシャワーヘッド形ノズル３５０に進入し、複数の液体ボア前側開口３６０を通って流出する。同様に、シャワーヘッド形ノズル３５０は基準チャネル１１８に取り付けられている。前面３５５は基準面１３４に対して平行である。基準チャネル１２２を通る液体は、液体ボア後側開口３６５を通ってシャワーヘッド形ノズル３５０に進入し、複数の液体ボア前側開口３６０を通って流出する。ノズルの使用は、説明しやすくするために、液体流近接センサ１００に関して説明されている。各ノズルタイプは、液体流近接センサ１５０と共に使用されてもよく、その場合ノズルは、各測定ブランチプローブ及び基準チャネルプローブに取り付けられる。
【００６１】
種々異なる形式のノズルの典型的な実施形態が説明された。本発明はこれらの実施例に限定されない。実施例は本明細書に限定ではなく例として示されている。択一例（本明細書に記載された実施例の均等物、延長、変更、逸脱等を含む）は、本明細書に含まれた説明に基づき当業者に明らかとなるであろう。このような択一例は本発明の範囲及び思想に含まれる。
【００６２】
Ｂ．方法
図４に示されたプロセスは、微小な距離を検出しかつ制御動作を行うために液体流を使用するための方法４００を示している（ステップ４１０〜４７０）。便宜上、この方法４００は液体流近接センサ１００に関して説明される。しかしながら、方法４００は、必ずしもセンサ１００の構造によって限定されることはなく、液体流近接センサ１５０又は、異なる構造を備えたセンサを用いて実施されることができる。
【００６３】
プロセスはステップ４１０において開始する。ステップ４１０において、オペレータ又は機械的装置が基準プローブを基準面の上方に配置する。例えば、オペレータ又は機械的な装置は、既知の基準スタンドオフ１４２を置いて基準プローブ１３０を基準面１３４の上方に配置する。択一的に、基準スタンドオフはセンサアセンブリ内に、すなわちセンサアセンブリの内部に配置されることができる。基準スタンドオフは特定の値に予め調節されており、この値は、一定に維持される。ステップ４２０において、オペレータ又は機械的装置は測定プローブを測定面の上方に配置する。例えば、オペレータ又は機械的装置は、測定ギャップ１４０を形成するように測定プローブ１２８を測定面１３２の上方に配置する。
【００６４】
ステップ４３０において、液体がセンサ内へ噴射される。例えば、測定液体は、一定の液体質量流量で液体流近接センサ１００内へ噴射される。ステップ４４０において、センサ内への一定の液体流量が維持される。例えば、質量流量制御装置１０６が一定の液体流量を維持する。ステップ４５０において、液体流が測定チャネルと基準チャネルとの間で分配される。例えば、液体流近接センサ１００は、測定液体の流れを測定チャネル１１６と基準チャネル１１８との間で均一に分配させる。
【００６５】
ステップ４６０において、測定チャネル及び基準チャネル内の液体流は、チャネルの断面積に亘って均一に制限される。測定チャネル制限器１２０及び基準チャネル制限器１２２は、液体の流れを制限し、液体ノイズを低減し、液体流近接センサ１００における抵抗エレメントとして働く。
【００６６】
ステップ４７０において、液体は基準プローブ及び測定プローブから放出される。例えば、液体流近接センサ１００は、液体を測定プローブ１２８及び基準プローブ１３０から流出させる。ステップ４８０において、液体の流れは、基準チャネルと測定チャネルとを接続したブリッジチャネルを介して監視される。ステップ４９０において、基準チャネルと測定チャネルとの圧力差に基づき制御動作が行われる。例えば、液体質量流量センサ１３８は、測定チャネル１１６と基準チャネル１１８との液体質量流量を監視する。液体質量流量に基づき、液体質量流量センサ１３８は制御動作を開始する。このような制御動作は、検出された液体質量流量の表示を提供するか、検出された質量流量を示すメッセージを送信するか、又は液体質量流量が生じていないこと又は液体質量流量の一定の基準値が検出されるまで基準面に対する測定面の位置を再配置するためのサーボ制御動作を開始することを含む。
【００６７】
前記方法は、液体流近接センサ１５０等の、多数の測定ブランチを有するセンサと共に使用するのに適している。液体流近接センサ１５０が使用される場合、１つの測定ブランチの使用から別の測定ブランチへ切り替えることを含む付加的なステップが組み込まれる。
【００６８】
液体流近接センサ１５０の使用は、測定面の微細構成のマッピングをさらに容易にすることもできる。このマッピングは、上記方法において説明された原理によって遂行され、この場合、微細構成の測定は測定ブランチの内の１つを使用して工作物面の特定の領域において行われる。微細構成マッピングが異なる領域において望まれるならば、異なる領域の微細構成をマッピングするために液体の流れは異なる測定ブランチへ切り替えられる。測定面を移動させる能力に存在する制限により、多数のブランチを備えた近接センサは、幾つかの例においては、１つの測定チャネルのみを備えた近接センサよりも容易に測定面の微細構成をマッピングするために使用することができる。
【００６９】
例えば、１つの実施形態において、微細構成をマッピングするための方法は、液体流近接センサ１５０等の近接センサ内に液体を噴射し、測定ブランチの内の１つを使用して一連の測定を行うことによって測定面の一領域の微細構成を測定することを含む。特定の測定ブランチによってマッピングされることができる領域のマッピングが完了すると、近接センサは異なる測定ブランチに切り替えられ、その測定ブランチによって達せられる領域のためのマッピングプロセスを繰り返す。微細構成マッピングが望まれている面が完了するまでプロセスは繰り返される。測定面は、微細構成マッピングが望まれている半導体ウェハ又はその他の測定面であってよい。
【００７０】
本明細書における説明から当業者に知られる上記ステップへの付加的なステップ又は改良も本発明に含まれる。
【００７１】
本発明は、図１〜図４に関して液体に関して説明された。１つの実施形態では液体は水である。本発明は水の使用に限定されない。使用するための特定の液体の選択は、浸漬リソグラフィプロセスの一部としてウェハが沈められる液体に基づくであろう。多くの場合には、液体流近接センサにおいて使用される液体は、浸漬リソグラフィプロセスのために使用される液体と同じであるが、常にそうであるわけではないであろう。
【００７２】
Ｃ．結論
以上のように本発明の様々な実施形態を説明したが、これらの実施形態は、限定としてではなく例として示されたことを理解すべきである。本発明の思想及び範囲から逸脱することなく形式及び詳細における様々な変更を行うことができることは、当業者に明らかとなるであろう。
【００７３】
本発明は、発明の規定の機能及び関係の性能を示す方法ステップの助けにより上に説明された。これらの方法ステップの境界は、説明の便宜のために本明細書において任意に規定された。発明の規定の機能及び関係が適切に実施される限り、択一的な境界を規定することができる。あらゆるこのような択一的な境界は、従って、請求項に記載された発明の範囲及び思想に含まれる。つまり、本発明の広さ及び範囲は、前記の典型的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、添付の請求項及びその均等物のみに基づき定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１Ａ】本発明の実施形態による液体流近接センサの図である。
【００７５】
【図１Ｂ】本発明の実施形態による、複数の測定ブランチを備えた液体流近接センサの図である。
【００７６】
【図１Ｃ】本発明の実施形態による、浸漬液体供給システムに接続された液体流近接センサの基準プローブ及び測定プローブを示す図である。
【００７７】
【図２】本発明の実施形態による、制限器の断面図を提供する図である。
【００７８】
【図３Ａ】ノズルの基本特性を示す図である。
【００７９】
【図３Ｂ】本発明の実施形態による、基準プローブ又は測定プローブにおいて使用されるノズルの斜視図を示す図である。
【００８０】
【図３Ｃ】本発明の実施形態による、図３Ｂに示されたノズルの断面図を示す図である。
【００８１】
【図３Ｄ】本発明の実施形態による、基準プローブ又は測定プローブにおいて使用されるシャワーヘッド形ノズルの斜視図を示す図である。
【００８２】
【図３Ｅ】本発明の実施形態による、図３Ｄに示されたノズルの断面図を示す図である。
【００８３】
【図４】本発明の実施形態による、極めて小さな距離を検出しかつ制御動作を行うための、液体流近接センサを使用するための方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１００  液体流近接センサ、  １０２  液体供給部、  １０６  液体質量流量制御装置、  １１０  多孔質スナッバ、  １１２  中央チャネル、  １１４  接合点、  １１６  測定チャネル、  １１８  基準チャネル、  １２０  測定チャネル制限器、  １２２  基準チャネル制限器、  １２８  測定プローブ、  １３０  基準プローブ、  １３２  測定面、  １３４  基準面、  １３６  ブリッジチャネル、  １３８  質量流量センサ、  １４０  測定スタンドオフ、  １４２  基準スタンドオフ、  １５０  液体流近接センサ、  １５１  液体供給部、  １５３  液体質量流量制御装置、  １５４  アキュムレータ、  １５５  多孔質スナッバ、  １５６  中央チャネル、  １５７  接合部、  １５８  基準チャネル、  １５９  測定チャネル、  １６０  測定チャネルスイッチング装置、  １６１  ブリッジチャネルスイッチング装置、  １６２  スイッチング装置レバー、  １６３，１６４，１６５  測定ブランチ、  １６６  基準チャネル制限器、  １６７，１６８，１６９  測定ブランチ制御器、  １７１，１７２，１７３  接合部、  １７４  基準プローブ、  １７５，１７６，１７７  測定プローブ、  １７８  基準面、  １７９  測定面、  １８０  基準スタンドオフ、  １８１，１８２，１８３  測定スタンドオフ、  １９０  ブリッジチャネル、  １９２  質量流量センサ、  ３５０  シャワーヘッド形ノズル、  ３５５  前面、  ３６０  液体ボア前側開口、  ３６５  液体ボア後側開口
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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