(57)【要約】【課題】局所的環境の変化によって影響されないエアゲージを提供する。【解決手段】測定ガス流チャネル２０６に測定ノズル２１６が設けられ、基準ガス流チャネル２０４に基準ノズル２１４が設けられ、基準ノズル２１４を包囲する基準チャンバ２２４が設けられ、測定ノズル２１６とほぼ共通配置された基準チャンバ２２４に基準通気孔２２０が設けられている。【選択図】図２
2005338074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準ガス流チャネルと測定ガス流チャネルとを有するガスゲージセンサにおいて、
測定ガス流チャネルに測定ノズルが設けられており、
基準ガス流チャネルに基準ノズルが設けられており、
基準ノズルを包囲する基準チャンバが設けられており、
前記測定ノズルとほぼ共通配置された基準チャンバに基準通気孔が設けられていることを特徴とする、ガスゲージセンサ。
【請求項２】
前記基準ガス流チャネルと測定ガス流チャネルとにガスを排出するように構成されたガス流源が設けられており、
基準チャネルに配置された第１のガス流制限器が設けられており、
測定チャネルに配置された第２のガス流制限器が設けられており、
第１のガス流制限器と基準ノズルとの間において基準チャネルに作用的に接続されておりかつ、第２のガス流制限器と測定ノズルとの間において測定チャネルに作用的に接続された、質量流センサが設けられている、請求項１記載のガスゲージセンサ。
【請求項３】
基準チャンバ内に基準プレートが設けられている、請求項１記載のガスゲージセンサ。
【請求項４】
前記基準プレートが基準チャンバの表面を形成している、請求項３記載のガスゲージセンサ。
【請求項５】
前記測定ノズルを包囲しておりかつ、前記測定チャンバ及び前記基準チャンバ内にほぼ等しい周囲圧力を生ぜしめるように前記基準チャンバ内へ開放して連通した、測定チャンバが設けられている、請求項１記載のガスゲージセンサ。
【請求項６】
前記基準チャンバが基準環状リングであり、前記測定チャンバが測定環状リングである、請求項５記載のガスゲージセンサ。
【請求項７】
前記測定ノズルと前記測定環状リングとの間におけるチョークされた流れ条件を実質的に防止するために前記測定環状リングを包囲した外側環状リングが設けられている、請求項６記載のガスゲージセンサ。
【請求項８】
前記外側環状リングが複数の同心的な環状リングを含んでいる、請求項７記載のガスゲージセンサ。
【請求項９】
前記外側環状リングに作用的に接続されたガス入口が設けられており、これにより、ガスが前記外側環状リングに付加されるか又は該外側環状リングから取り出される、請求項７記載のガスゲージセンサ。
【請求項１０】
前記測定チャンバと前記基準チャンバをに作用的に接続されたガス入口が設けられており、これにより、ガスが、前記測定チャンバ及び前記基準チャンバに付加されるか又は前記測定チャンバ及び前記基準チャンバから取り出される、請求項５記載のガスゲージセンサ。
【請求項１１】
前記測定チャンバの容積が前記基準チャンバの容積とほぼ等しい、請求項５記載のガスゲージセンサ。
【請求項１２】
検出されるガスがアルゴンである、請求項１記載のガスゲージセンサ。
【請求項１３】
検出されるガスが窒素である、請求項１記載のガスゲージセンサ。
【請求項１４】
ガスゲージセンサにおいて、
（ａ）ガス流源と、
（ｂ）基準通気孔を有する基準チャネルの近位端部に配置された第１のガス流制限器と、
（ｃ）測定チャネルの近位端部に配置された第２のガス流制限器と、
（ｄ）基準チャネルの遠位端部に配置された基準ノズルと、
（ｅ）測定チャネルの遠位端部に配置されておりかつ前記基準通気孔と実質的に共通配置された測定ノズルと、
（ｆ）基準チャネルと測定チャネルの間において、基準チャネルと測定チャネルとに作用的に接続された質量流センサと
が設けられていることを特徴とする、ガスゲージセンサ。
【請求項１５】
（ｇ）前記基準ノズルを包囲した基準チャンバと、
（ｈ）前記測定ノズルを包囲しておりかつ前記基準チャンバへ開放して連通した測定チャンバとが設けられており、前記基準チャンバ及び前記測定チャンバ内の周囲圧力をほぼ等しく維持するようになっている、
請求項１４記載のガスゲージセンサ。
【請求項１６】
（ｉ）前記測定チャンバを包囲した少なくとも１つの外側環状リングが設けられている、請求項１５記載のガスゲージセンサ。
【請求項１７】
フィードバックシステムが設けられている、請求項１４記載のガスゲージセンサ。
【請求項１８】
前記フィードバックシステムが、付加的な圧力センサか又は付加的な流れセンサのうちの一方、又はこれらの両方を有している、請求項１７記載のガスゲージセンサ。
【請求項１９】
前記フィードバックシステムが計算アルゴリズムに基づいている、請求項１７記載のガスゲージセンサ。
【請求項２０】
前記計算アルゴリズムが、付加的な圧力センサか又は付加的な流れセンサのうちの少なくとも一方、又はこれらの両方からの情報に基づいている、請求項１９記載のガスゲージセンサ。
【請求項２１】
前記計算アルゴリズムが、内部エアゲージセンサフィードバック機構からの情報に基づいている、請求項１９記載のガスゲージセンサ。
【請求項２２】
前記計算アルゴリズムが実験結果に基づいている、請求項１９記載のガスゲージセンサ。
【請求項２３】
前記計算アルゴリズムが、ファノ又はレイリーライン理論のうちの少なくとも一方に基づいている、請求項１９記載のガスゲージセンサ。
【請求項２４】
前記フィードバックシステムが閉ループフィードバック圧力システムである、請求項１７記載のガスゲージセンサ。
【請求項２５】
表面までの距離を測定するための方法において、
（ａ）ガスを、測定チャネルに配置された測定ノズルから表面に向け、
（ｂ）ガスを、基準チャネルに配置された基準ノズルから基準プレートに向け、該基準プレートが、前記基準ノズルから一定の距離に配置されており、
（ｃ）前記基準ノズルを、前記測定ノズルと共通配置された位置において開放させ、
これにより、前記基準ノズルにおける周囲圧力が前記測定ノズルにおける周囲圧力とほぼ等しいことを特徴とする、表面までの距離を測定するための方法。
【請求項２６】
（ｄ）測定チャネルと基準チャネルとの間の質量ガス流を測定し、
（ｅ）測定チャネルと基準チャネルとの間の圧力差を決定する、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
（ｆ）測定ノズルと表面との間の距離を、圧力差と一定の距離とに基づいて決定する、請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
前記測定ノズルと基準容積との間におけるチョークされた流れ条件を除去する、請求項２５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空又は大気環境において使用するためのガスゲージの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なエアゲージは、環境的効果、例えば圧力、湿度、気温に極めて敏感である。これらの効果を排除する１つの方法は、基準ノズル及び測定ノズルを使用することである。測定ノズルは、ノズルと表面との間の距離を測定するために空気流圧力差を使用する。例えば、表面は半導体ウェハ又はＬＣＤパネルであってよい。基準ノズルは空気を基準プレートに向かって放出する。基準プレートの表面は基準ノズルから所定の距離を置いて配置されている。測定ノズルから表面までの距離は、基準空気流圧力と測定空気流圧力との差を比較することによって決定することができる。
【０００３】
環境的効果の特性が広い面積に亘って均一であるならば、又は測定が低い分解能であることにより環境における小さな変動が測定に影響しないならば、同じ環境が基準ノズル及び測定ノズルにおいて存在するべきである。これらの効果は比較的容易に排除することができる。しかし、このプロセスは、高分解能測定、例えばナノメートルのオーダにおける測定が必要とされる場合には無効となる。微細測定が必要とされる場合、ノズルが１ｃｍ又は２ｃｍしか離れていない場合でさえも、測定ノズルと基準ノズルとの間の局所的な環境的差異は測定に著しく影響する。環境的差異が可変であり時間と共に変化する場合、予測不可能な測定エラーを生じる可変オフセットが生じる。
【０００４】
例えば、一方のノズルから他方のノズルへ正味空気流が存在するならば、両ノズルの間には圧力差が存在する。この空気流が変化すると、圧力差が変化し、不正確な測定を生じる。
【０００５】
可変環境から生じる測定エラーは予測不可能である。このことはリソグラフィ等の多くの用途において重要である。リソグラフィにおいて、種々異なる位置へのウェハステージの移動は局所的な空気流に劇的に影響する。すなわち、圧力差によって生ぜしめられるオフセットは、ウェハ上において一定ではなく、動作又は速度に依存する。必要とされているのは、局所的環境の変化によって影響されないゲージである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
局所的環境の変化によって影響されないエアゲージを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、測定ノズル及び基準ノズルを、これらが共通配置されている若しくはほぼ同じ位置に配置されているかのように反応させることによって局所的環境の変化という問題を軽減する。これは、基準ノズルを測定ノズルの極めて近くに連通させることによって達成される。
【０００８】
本発明において、基準ノズルから所定の距離を置いて配置された基準プレートは、基準ノズルを覆いかつ基準チャンバを形成するために働く。基準チャンバは基準通気孔を介して開放されている。基準通気孔は測定ノズルとほぼ同じ位置に配置されている。通気孔により、通気孔の外側における圧力等のあらゆる環境的な変化が、基準ノズルに影響する。通気孔は測定ノズルとほぼ同じ位置に配置されているので、通気孔の外側の環境的変化は、実質的に同じ形式で測定ノズル及び基準ノズルに影響する。このように、基準ノズル及び測定ノズルは、これらが共通配置されているかのように局所的な環境効果に対して反応する。
【０００９】
本発明は、周囲環境が真空である場合にも使用されてよい。真空においては、測定ノズルから出たガスは、正確な測定を行うことができる前に真空によって吸い取られる。この場合、測定ノズルは環状リングによって包囲されている。基準チャンバも基準ノズルの周囲に環状リングを形成している。基準ノズルの周囲の環状リングは、測定ノズルの周囲の環状リングに接続されている。基準環状リングと測定環状リングとは、基準ノズル及び測定ノズルを共通配置するように作用する。チョークした流れを回避するために、別の環状リングが測定環状リングの周囲に配置されてよい。この場合、チョークした流れ条件は、測定が行われる場所から離れた、外側環状リングと真空との間において生じる。
【００１０】
一連の環状リングが測定環状リングを包囲していてもよく、これにより、圧力は測定圧力から真空へ段階的に低下させられる。
【００１１】
環状リングからのガス入口及び出口は、必要に応じて付加的なガスを噴射する又は過剰なガスを環状リングから除去するために働く。この付加的なガスは、コンピュータにおいて実行されるアルゴリズムに基づいて噴射又は除去されることができる。アルゴリズムは、実験モデル又は計算流体力学モデルに基づくことができる。アルゴリズムは、ゲージ構造体における様々な位置に配置された内部ゲージセンサフィードバック又は付加的なセンサに基づいてフィードバックを使用してよい。このシステムは閉ループフィードバックシステムとして働く。
【００１２】
本発明の別の実施形態、特徴及び利点並びに本発明の様々な実施形態の構造及び動作を添付の図面を参照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】
【００１３】
明細書に組み込まれかつ明細書の一部を形成した添付の図面は、本発明を例示しており、詳細な説明と共に、発明の原理を説明し、当業者が発明を形成及び使用することを可能にするために働く。
【００１４】
本発明を添付の図面に関して説明する。エレメントが最初に現れる図面は通常、対応する参照符号の左側の数字によって示されている。
【００１５】
特定の構成及び配置が議論されるが、この議論は例示的目的のためにのみ行われることが理解されるべきである。当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく他の構成及び配置を使用することができることを認識するであろう。本発明を様々な他の用途においても使用することができることは当業者に明らかになるであろう。
【００１６】
導入部
本発明の利益を理解するために、Baradaに発行された米国特許第４９５３３８８号明細書及びDechapeに発行された米国特許第４５５０５９２号明細書に記載されているような一般的なシステムを説明することが役立つ。これらの米国特許は、引用により本明細書に全体が記載されたものとする。図７は慣用のエアゲージ７００のブロック図である。空気ポンプ７０２は空気を質量流量制御装置７０４に供給する。質量流量制御装置７０４はエアゲージ７００内への一定量の空気流を維持する。空気は次いでフィルタ７０６を通過し、フィルタは空気から不純物を除去する。フィルタ７０６を通過した後、空気は２つのチャネルに分割される。チャネル７０８は、最終的に測定ノズル７１０へ通じた測定チャネルである。チャネル７１２は、最終的に基準ノズル７１４に通じた基準チャネルである。測定ノズル７１０及び基準ノズル７１４への共通の流量を保証するために、測定チャネル７０８及び基準チャネル７１２それぞれには流れ制限器７１６及び７１８が配置されている。流れ制限器７１６及び７１８は、上流圧力及び流れ振動又は妨害を減衰させる効果をも有する。
【００１７】
測定チャネル７０８及び基準チャネル７１２は、ディファレンシャルフローチャネル７２０を介して接続されている。ディファレンシャルフローチャネル７０２は質量空気流センサ７２２を有している。測定ノズル７１０における圧力が基準ノズル７１４における圧力と実質的に等しいならば、質量空気流センサ７２２を横切る流れは存在しない。しかし、測定ノズル７１０と、例えばウェハ７２４との間の距離が、基準ノズル７１４と基準プレート７２６との間の距離に対して変化すると、測定ノズルにおける圧力も変化する。この圧力差が、ディファレンシャルフローチャネル７２０を通る例えば基準チャネル７１２から測定チャネル７０８への空気の移動を生ぜしめる。この空気の移動が質量空気流センサ７２２によって検出される。検出されると、測定ノズル７１０とウェハ７２４との間の距離を測定することができる。
【００１８】
択一的な構成８００が図８に示されている。空気は流れ制限器８０６及び８０８を通って進入する。測定ノズル８０２と基準ノズル８０４とは、質量流センサ８１２を有するディファレンシャルフローチャネル８１０を介して接続されている。基準プレート８１４及び基準ノズル８０４は基準間隙８１６を形成している。
【００１９】
非真空環境
前記のように、慣用のエアゲージに関する問題は、エアゲージが極めて小さなスケールで局所的な環境変化を説明することができないということである。図９Ａ及び図９Ｂは、エアゲージ自体によって生ぜしめられた局所的なノイズがどのように測定に不都合な影響を与えるおそれがあるかを示している。図９Ａにおいて、空気は、他方のノズルよりも一方のノズルにより近くにおいてゲージ８００に進入することができる。例えば、外部空気流９０２は、基準ノズル８０４よりも測定ノズル８０２に近くにおいてゲージ８００に進入する。このことは、ノズル８０２と８０４との間に一定の圧力差を生ぜしめ、このことは測定オフセットとして現れる。
【００２０】
測定ノズル８０２と基準ノズル８０４との間の距離により、図９Ｂに示したようにゲージがブロワノイズ９０８等のノイズによって不都合な影響をも受ける。ブロワノイズ９０８は、位相がずれて測定ノズル８０２及び基準ノズル８０４に衝突するので、高周波数圧力差が生じる。この圧力差は測定ノイズとして現れる。
【００２１】
したがって、基準ノズルと測定ノズルとの間の環境的な差を最小限に抑制しようとする場合、基準ノズル及び測定ノズルはできるだけ互いに近付けられることが望ましい。しかし、構造的制限はしばしばこれらのノズルが必要なだけ近いことを妨げる。本発明は、基準ノズル及び測定ノズルが共通配置されている（ほぼ同じ場所に配置されている）かのようにこれらのノズルを処理することによってこの制限を克服する。このことは、基準ノズルを測定ノズルの極めて近くにおいて開放させることによって達成される。
【００２２】
図１Ａ及び図１Ｂは本発明による共通配置概念の広い例示である。図１Ａに示したように、ゲージ１００の基準ノズル１０２は測定ノズル１０４の近くに配置されている。基準ノズル１０２は測定ノズル１０４にかなり近いが、２つのノズルの間には環境的な差が存在する。図１０Ｂは、基準プレート１０６がどのように基準ノズル１０２の周囲に基準チャンバ１０８（破線によって示されている）を形成するかを示している。基準チャンバ１０８は基準通気孔１１０において開放されている。基準通気孔１１０は、測定ノズル０１４とほぼ同じ位置において開放している。基準プレート１０６は、基準チャンバ１０８内に空気流を制限するので、基準チャンバ１０８内の圧力は、測定ノズル１０４における圧力と実質的に同じである。同様に、基準ノズル１０２における圧力も測定ノズル１０４における圧力と実質的に同じである。このように、基準ノズル１０２及び測定ノズル１０４は、これらのノズルが共通配置されているかのように働く。このことは、外部空気流及び圧力変化によって生ぜしめられる測定オフセット及びノイズを低減及び／又は排除する。
【００２３】
図２はさらに共通配置の概念を示している。ガスは入口２０２においてガスゲージ２００に進入する。ガスは、流れ制限器２０８及び２１０それぞれを介して基準チャネル２０４及び測定チャネル２０６に分割される。ガスは測定ノズル２１６から表面２２２に向けられる。表面２２２は例えば半導体ウェハ又はＬＣＤパネルであってよい。測定ノズル２１６はノズル状ツールを含んでよい。別の実施形態において、測定ノズル２１６は単に、測定チャネル２０６の端部に設けられた開口である。
【００２４】
ガスは基準ノズル２１４から基準プレート２１８にも向けられる。１つの実施形態において、基準ノズル２１４はノズル状ツールを含む。別の実施形態において、基準ノズルは単に、基準チャネル２０４の端部に設けられた開口である。
【００２５】
質量流センサ２１２は基準チャネル２０４と測定チャネル２０６との間のガス流を測定する。本発明では基準ノズル２１４は物理的に測定ノズル２１６から分離しているが、基準通気孔２２０において環境へ開放させるように、基準プレート２１８が延長させられている。
【００２６】
通気孔２２０は測定ノズル２１６に近い。これは基準チャンバ２２４を形成する。測定ノズル２１６及び基準ノズル２１４（基準チャンバ２２４を介する）への開口は共通配置されているので、測定ノズル２１６における環境的効果は同時に基準ノズル２１４に影響する。例えば、ブロワノイズ又は外部空気流が測定ノズル２１６を流過するならば、基準ノズル２１４も影響される。それぞれのノズルが実質的に同じ形式で影響されるので、周囲温度又は圧力の変化は排除されることができる。
【００２７】
真空環境
図３は、真空環境において使用される本発明の実施形態の側面図である。図３に示されたゲージ３００は真空に関して説明されるが、当業者は、ゲージ３００が非真空環境において使用されてもよいことを認識するであろう。
【００２８】
基準間隙又は最適な距離が基準間隙３０２として示されている。基準間隙３０２は、基準ノズル３０６を包囲する環状リング３０４内へ連通させられている。これは基準チャンバを形成している。環状リングは、この実施例においてはそのように呼ばれるが、当業者は、環状リングが単に環状容積であってよいことを認識するであろう。環状リング３０４はバランスチューブ３２０を介して環状リング３０８に接続されている。環状リング３０８は測定ノズル３１０を包囲しており、測定チャンバを形成している。基準チャンバの容積は測定チャンバの容積と実質的に同じである。測定チャンバ（環状リング３０８）は測定ノズル３１０を包囲しているので、測定チャンバ内の圧力は測定ノズルにおける圧力とほぼ等しい。バランスチューブ３２０は基準チャンバ及び測定チャンバにおいてほぼ等しい圧力を維持する。したがって、測定ノズル３１０及び基準ノズル３０６は、同じ環境圧力を受け、これらのノズルが共通配置されているかのように反応する。
【００２９】
ガスゲージが真空環境において使用されるならば、環境と、吹き出されるガスとの間には著しい圧力差が存在する。ガス入力と真空との間の大きな圧力差は、高速の流れと、「チョークした流れ」と呼ばれる条件とを生ぜしめる。チョークした流れは、流量が最大であるために上流の流量が下流の圧力の減少によって増大されることができない場合に生じる。すなわち、出口平面における流れは、等方性流れのための最大である、マッハ数に達している。この条件が達せられると、測定ノズル３１０における測定精度に不都合な影響を与える。なぜならば、排出流における条件に関する情報が上流に伝達されることができないからである。したがって、測定ノズルの圧力又は流量は、測定間隙の増大又は減少による、容積増大等の別の変化によって影響されない。したがって、センサが測定間隙の増大又は減少を決定しようとするので、価値のある情報が失われる。本発明は、測定ノズル３１０の周囲に別の環状リング３１２を配置し、チョークした流れ移行を測定ノズル及び基準ノズルから有効に遠ざけることによってチョークした流れを修正する。これにより、周囲環境よりも高い圧力において安定した測定チャンバが許容される。例えば、環状リング３０８及び３１２内の圧力は１ｐｓｉであり、この場合真空が包囲している。付加的な環状リング３１２により、チョークした流れは、測定ノズル３１０から離れて、環状リング３１２と真空３１４との間においてのみ生じる。
【００３０】
付加的なガスが、ガス入口３１６及び３１８を介してそれぞれ環状リング３０８及び３１２に供給されてよい。環状リング内にガスを噴射する１つの理由は、一部のガスが真空３１４へ漏れ出すことである。ガス入口３１６及び３１８を介してガスを噴射することは、ゲージ３００内の圧力を、正確な測定のために十分に高く保つ。逆に、入口３１６及び３１８は、過剰ガスを排出するための出口として使用することができる。例えば、１ｐｓｉの測定圧力が望まれるが、外側環状リングが０．５ｐｓｉの圧力にまで段階的に低下させられるならば、ガスが環状リング３１２から入口３１８を介して排出されてよい。
【００３１】
環状リング３１２の代わりに複数の環状リングが用いられてよい。これにより、圧力は測定環状リング３０８から真空３１４へ段階的に降下する。したがって、測定ノズル３１０がさらにあらゆるチョークした流れから緩衝されながら、圧力は依然として制御されることができる。これにより、測定ノズルは、マッハ流が達せられると又は流れがチョークされると排出流において生じる圧力衝撃波から緩衝されることができる。なぜならば、流れは等エントロピーに膨張することができないからである。
【００３２】
１つ又は２つ以上のセンサ３２４，３２６，３２８がゲージ３００に含まれていてよい。センサ３２４，３２６，３２８は流れセンサであってよい。択一的に、センサは圧力センサであってよい。当業者は、圧力センサと流れセンサとのあらゆる組み合わせが使用されてよいことを認識するであろう。さらに、当業者は、センサ３２４，３２６，３２８と同様のセンサが、必要に応じてゲージ３００の他の位置において使用されてよいことを認識するであろう。
【００３３】
図４は、本発明の実施形態による環状リングの図である。測定ノズル３１０が図４の中央に示されている。環状リング３０８は測定ノズル３１０を包囲している。環状リング３１２は環状リング３０８を包囲している。図４における斜線の領域は、近接のフラット４０２，４０４，４０６を表している。これらは例えば、測定される表面３２２に極めて近いゲージ３００の領域である。環状リングと真空３１４との間にチョークした流れ条件を生じるのは、この表面３２２に対する近接である。環状リングの間の流れ及び／又は圧力を測定するためのセンサ３２４及び３２８も示されている。
【００３４】
ゲージ３００からのガスが真空３１４中へ排出されるのは望ましくない。したがって、ガスが漏れ出さないように、ガスは環状リング３１２において除去される。択一的に、特定のガスが真空の特性に影響しないならば、漏れによる汚染を最小限にするために、その特定のガスがゲージ３００全体において使用されてもよい。１つの実施形態において、測定ガスとして窒素が使用される。別の実施形態において、アルゴンが測定ガスである。さらに別の実施形態において、測定ガスは複数のガスの組み合わせである。
【００３５】
図５は、図７に関して説明されるもの等の、典型的なエアゲージにおけるブロワノイズの効果を示したグラフである。図５は、２つの測定チャネルＡＧ１及びＡＧ２の結果を有している。領域５０２に示したように、空気ブロワが停止させられると、測定チャネルは容易に測定されることができる。示したように、ブロワがオンである時間と、ブロワがオフである時間との間に、オフセットが存在する。このオフセットは、測定ノズルと基準ノズルとの間の、ブロワによって誘発された圧力差によって生ぜしめられる。さらに、領域５０４及び５０６に示したように、空気ブロワがオンにされた場合、著しいノイズがシステムに加えられるので、正確な測定を行うことができない。
【００３６】
図６は、本発明による、表面までの距離を測定するための方法６００のフローチャートである。方法６００は図２の構造に関してここでは説明されるが、当業者は、方法６００が、図３に示したもの等の、本発明を実施したあらゆるゲージと共に使用されてよいことを認識するであろう。
【００３７】
ステップ６０２において、ガスは、測定チャネルにおける開口から表面へ向けられる。例えば、ガスは、測定チャネル２０６における開口である測定ノズル２１６から、表面２２２に向けられる。
【００３８】
ステップ６０４において、ガスは、基準チャネルにおける開口から基準プレートに向けられる。例えば、ガスは、基準チャネル２０４における開口である基準ノズル２１４から基準プレート２１８に向けられる。
【００３９】
ステップ６０６において、基準チャネルからのガスは、測定チャネルにおける開口とほぼ共通配置された通気孔へ排気される。例えば、基準チャネル２０４からのガスは、通気孔２２０を有する基準チャンバ２２４を通じて排気される。測定ノズル２１６への通気孔２２０の近接により、測定ノズル２１６におけるあらゆる環境的変化は、基準チャンバ２２４を通じて拡散する。したがって、基準ノズル２１４は、測定ノズル２１６と共通配置されているかのように反応する。
【００４０】
ステップ６０８において、基準チャネルと測定チャネルとの間の質量ガス流が測定される。例えば、質量ガス流センサ２１２は、基準チャネル２０４と測定チャネル２０６との間の流れを測定する。この測定は、基準チャネル２０４と測定チャネル２０６との間の圧力差を示している。
【００４１】
ステップ６０９において、付加的な圧力センサ又は流れセンサと、計算アルゴリズムとに基づいて、ガスが付加又は除去される。付加的な圧力センサ又は流れセンサは、図３に示されたセンサ３２４，３２６，３２８と同様である。計算アルゴリズムは、付加的なセンサ及び／又は内部エアゲージセンサフィードバック機構に基づいている。計算アルゴリズムは、実験結果、又はファノ又はレイリーライン等の流体力学理論に基づくこともでき、この計算アルゴリズムにおいて、超音速ノズル設計におけるのと同様に、チョークした流れ条件及び移行が、制御されることが試みられる。これらのアルゴリズムの実行は、閉ループフィードバック圧力システムを生じる。閉ループフィードバック圧力システムは、ガスゲージ測定自体と相互作用する。より高いレベルのアルゴリズムは、この情報を処理し、最終的なゲージフィードバックを生ぜしめる。
【００４２】
ステップ６１０において、測定チャネル２０６等の測定チャネルと、表面２２２等の表面との間の距離が決定される。この差は、圧力差と、基準チャネル２０４等の基準チャネルから基準プレート２１８等の基準プレートまでの距離とに基づいている。測定ノズルと表面との間の距離が、基準ノズルと基準プレートとの間の距離と同じであるならば、測定ノズルから向けられるガスは、基準ノズルからのガスが基準プレートに衝突するのと同じ圧力で表面に衝突する。しかし、測定距離が、基準距離と実質的に等しくないならば、測定ノズルからのガスは、基準ノズルからのガスが基準プレートに衝突するときと同じ圧力で表面に衝突しない。結果的な圧力差は質量流センサによって検出される。したがって、圧力差及び基準距離を使用して、測定距離を決定することができる。
【００４３】
結論
本発明の様々な実施形態を上に説明したが、これらの実施形態が限定ではなく例としてのみ示されたことが理解されるべきである。発明の精神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が当業者に明らかになるであろう。したがって、本発明の広さ及び範囲は、上に説明した典型的な実施形態の何れによっても制限されるべきではなく、添付の請求項及びその均等物に従ってのみ規定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１Ａ】本発明の実施形態によるエアゲージの斜視図であり、基準ノズル及び測定ノズルを示している。
【図１Ｂ】本発明の実施形態によるエアゲージの斜視図であり、基準プレートの配置を示している。
【図２】本発明の実施形態によるエアゲージの側面図である。
【図３】本発明の実施形態によるエアゲージのブロック図である。
【図４】本発明の実施形態によるエアゲージにおいて使用するための、近接のフラットの図である。
【図５】慣用のエアゲージにおけるブロワノイズの効果を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態による方法のフローチャートである。
【図７】慣用のエアゲージのブロック図である。
【図８】慣用のエアゲージの側面図である。
【図９Ａ】慣用のエアゲージにおける空気流の効果を示している。
【図９Ｂ】慣用のエアゲージにおけるブロワノイズの効果を示している。
【符号の説明】
【００４５】
１００  ゲージ、  １０２  基準ノズル、  １０４  測定ノズル、  １０６  基準プレート、  １０８  基準チャンバ、  １１０  基準通気孔、  ２００  ガスゲージ、  ２０２  入口、  ２０４  基準チャネル、  ２０６  測定チャネル、  ２０８，２１０  流れ制限器、  ２１２  質量流センサ、  ２１４  基準ノズル、  ２１６  測定ノズル、  ２１８  基準プレート、  ２２０  基準通気孔、  ２２２  表面、  ２２４  基準チャンバ、  ３００  ゲージ、  ３０２  基準間隙、  ３０４  環状リング、  ３０６  基準ノズル、  ３０８，３１２  環状リング、  ３１０  測定ノズル、  ３１２  環状リング、  ３１４  真空、  ３１６，３１８  ガス入口、  ３２０  バランスチューブ、  ３２２  表面、  ３２４，３２６，３２８  センサ、  ４０２，４０４，４０６  近接のフラット、  ５０４，５０６  領域、  ７００  エアゲージ、  ７０２  空気ポンプ、  ７０４  質量流制御装置、  ７０６  フィルタ、  ７０８チャネル、  ７１０  測定ノズル、  ７１２  基準チャネル、  ７１４  基準ノズル、  ７１６，７１８  流れ制限器、  ７２０  ディファレンシャルフローチャネル、  ７２２  質量空気流センサ、  ７２４  ウェハ、  ７２６  基準プレート、  ８０２  測定ノズル、  ８０４  基準ノズル、  ８０６，８０８  流れ制限器、  ８１０  ディファレンシャルフローチャネル、  ８１２  質量流センサ、  ８１４  基準プレート、  ８１６  基準間隙、  ９０８  ブロワノイズ、
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【外国語明細書】
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