(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
格納式近接センサシステムにおいて、
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格納式の近接センサと、
該格納式の近接センサを支持する近接センサハウジングとを有し、
該近接センサハウジングは、当該近接センサハウジングと統合されるか又は当該近接センサハウジングに取り付けられる基準プレートを有することを特徴とする、格納式近接センサシステム。
【請求項２】
該格納式の近接センサは、格納式のガスゲージ近接センサである、請求項１記載の格納式近接センサシステム。
【請求項３】
該格納式のガスゲージ近接センサは、
該ガスゲージ近接センサに流入されたガスを、基準流路と測定流路とに分割するための合流点と、
該基準流路の終端に設けられた基準ノズルと、
該基準流路の終端に設けられた測定ノズルと、
該基準流路と測定流路との間のガスフローの質量流量をセンシングするために、該基準流路と測定流路との間に結合された測定装置とを有しており、
該基準流路から該基準ノズルによってガスが流出し、基準スタンドオフを通過して、該基準プレートによって形成された基準面に当たり、
該測定流路から該測定ノズルによってガスが流出し、測定スタンドオフを通過して、測定面に当たり、
前記測定装置によって、基準面と測定面との間のスタンドオフの差が高感度でセンシングされる、請求項２記載の格納式近接センサシステム。
【請求項４】
該格納式の近接センサは、格納式の液体フロー近接センサである、請求項１記載の格納式近接センサシステム。
【請求項５】
該格納式の液体フロー近接センサは、
該液体フロー近接センサに流入された液体を、基準流路と測定流路とに分割するための合流点と、
該基準流路の終端に設けられた基準ノズルと、
該測定流路の終端に設けられた測定ノズルと、
該基準流路と測定流路との間の液体フローをセンシングするために該基準流路と測定流路との間に結合された測定装置とを有しており、
該基準流路から該基準ノズルによって液体が流出し、基準スタンドオフを通過して、該基準プレートによって形成された基準面に当たり、
該測定流路から該測定ノズルによって液体が流出し、測定スタンドオフを通過して、測定面に当たり、
前記測定装置によって、基準面と測定面との間のスタンドオフの差が高感度でセンシングされる、請求項４記載の格納式近接センサシステム。
【請求項６】
基準スタンドオフと測定スタンドオフとの差をセンシングする方法であって、
基準プレートを有する近接センサハウジングに収容された格納式のガスゲージ近接センサを使用する形式の方法において、
（ａ）該格納式のガスゲージ近接センサを測定面の方向に伸長し、
（ｂ）該ガスゲージ近接センサ内部で測定流路と基準流路との間にガスの流れを分配し、
（ｃ）該測定流路および基準流路の測定流路リストリクタ及び基準流路リストリクタによってガスの流れを同様に制限し、
（ｄ）ガスを該基準流路および測定流路から、ノズルを通過させて流出し、基準プレートによって形成された基準面と測定面とにそれぞれ当て、
（ｅ）該基準流路と測定流路とを連通するブリッジ流路における質量流量をセンシングし、
（ｆ）近接センサヘッドの機械的な不安定性を補償し、
前記質量流量は、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すことを特徴とする方法。
【請求項７】
ステップ（ｅ）には、該基準流路と測定流路とを連通するブリッジ流路における質量流量を監視することが含まれており、
前記質量流量は、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す、請求項６記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｅ）には、該基準流路と測定流路とのガスの圧力差を監視することが含まれており、
前記ガスの圧力差は、測定スタンドオフと基準スタンドオフとの差の大きさを表す、請求項６記載の方法。
【請求項９】
センシングのステップに対する応答として、制御動作を実行する、請求項６記載の方法。
【請求項１０】
前記制御動作は、該格納式のガスゲージ近接センサを格納することを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
基準スタンドオフと測定スタンドオフとの差をセンシングする方法であって、
基準プレートを有する近接センサハウジングに収容された格納式の液体フロー近接センサを使用する形式の方法において、
（ａ）該格納式の液体フロー近接センサを測定面の方向に伸長し、
（ｂ）該液体フロー近接センサ内部で測定流路と基準流路との間に液体の流れを分配し、
（ｃ）該測定流路および基準流路の測定流路リストリクタ及び基準流路リストリクタによって液体の流れを同様に制限し、
（ｄ）液体を該基準流路および測定流路から、ノズルを通過させて流出し、基準プレートによって形成された基準面と測定面とにそれぞれ当て、
（ｅ）該基準流路と測定流路とを連通するブリッジ流路における流量をセンシングし、
（ｆ）近接センサハウジングの機械的な不安定性を補償し、
前記流量は、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すことを特徴とする方法。
【請求項１２】
ステップ（ｅ）には、該基準流路と測定流路とを連通するブリッジ流路における流量を監視することが含まれており、
前記質量流量は、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す、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｅ）には、該基準流路と測定流路との液体フローの差を監視することが含まれており、
前記液体フローの差は、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す、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
センシングのステップに対する応答として、制御動作を実行する、請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
前記制御動作は、該格納式の液体フロー近接センサを格納することである、請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非常に小さい間隔を検出するための装置および方法に関し、さらに特定的には、近接センシングのための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの自動製造プロセスでは、製造ツールと作業すべき製品または材料の表面との間の間隔をセンシングする必要がある。半導体リソグラフィ等の幾つかの状況では、ナノメータに達する精度で間隔を測定しなければならない。
【０００３】
このような精度の近接センサを作成するための試みは、とりわけフォトリソグラフィシステムに関して重要である。フォトリソグラフィでは、近接センサは非侵入型であり、非常に小さい間隔を精確に検出できる性能を有するだけでなく、典型的には半導体ウェハである作業面に異物を持ち込んだり、作業面と接触したりすることはできない。いずれかの状況が発生すれば、半導体の品質が有意に劣化するか、または破壊されてしまうこともある。
【０００４】
非常に小さい間隔を測定するために、種々の種類の近接センサが提供されている。近接センサの例に、容量ゲージおよび光学的ゲージがある。これらの近接センサは、フォトリソグラフィシステムで使用される場合、重大な欠点を有する。というのも、ウェハに沈着された材料の物理的特性が、このような装置の精度に影響を与える場合があるからだ。たとえば、電荷の密度に依存する容量ゲージは、１種類の材料（たとえば金属）が集中している場所で偽の近接間隔の検出結果を提供する可能性がある。たとえば砒化ガリウム（ＧａＡｓ）およびリン化インジウム等の非導電性および／または感光性の材料から成る異種のウェハが使用される場合、別の種類の問題が発生する。このような場合、容量ゲージまたは光学的ゲージは偽の結果を供給することがある。
【０００５】
１９９０年９月４日にAndrew Baradaに対して特許された、題名『Air Gauge Sensor』のアメリカ合衆国特許公報ＵＳ４９５３３８８（「３８８特許」、および１９８５年１１月５日にMichel Deschapeに対して特許された、題名『Pneumatic Gauging Circuit』のアメリカ合衆国特許公報ＵＳ４５５０５９２（「５９２特許」）には、近接センシングの択一的なアプローチが開示されている。ここでは、エアゲージセンサが使用される。ＵＳ４９５３３８８およびＵＳ４５５０５９２の開示内容は、参照によって本願に完全に含まれるものとする。これらのセンサでは、基準ノズルおよび測定ノズルを使用して、基準面および測定面に空気流が放出され、戻り圧力の差がセンサ内部で測定され、これによって測定ノズルと測定面との間の間隔が測定される。
【０００６】
さらに空気ゲージによる測定の原理は、『The Principles and Applications of Pneumatic Gauging』（Burrows, V.R. 著、FWP Journal、１９７６年１０月）第３１〜４２頁で説明されている。この開示内容は、参照によって本願に完全に含まれるものとする。エアゲージセンサは、ウェハ表面の電荷の密度、または電気的特性、光学的特性および他の物理的特性に影響を受けることはない。しかし現在の半導体製造では、近接度をナノメータのオーダの高精度で測定する必要がある。しかし、従来の構成のエアゲージセンサでは、現在のリソグラフィの精度上の要件を満たさないことが多かった。
【０００７】
上記のように、近接センサは非侵入型でなければならない。近接センサと作業面との接触は、半導体品質または他の作業面の品質を有意に劣化させるか、または破壊してしまうことがある。しかし精度の最大のレベルを保証するためには、測定ノズルを作業面に極度に近づけなければならないことが多い。特定の環境では、要求される精度のレベルが比較的高いので、ウェハステージまたは別の作業プラットフォームの移動に起因して、近接センサを作業面に近づけたり遠ざけたりするのが望ましい。このことは、上下に移動される近接センサヘッドの機械的な安定性に関連して不正確さを引き起こす別の原因となる。センサヘッドを伸長するとドリフトが発生し、近接センサの精度が低減される。
【０００８】
同出願人によって２００２年１２月１９日に提出された、Gajdeczko他による同時係属中の出願番号１０／３２２７６８のアメリカ合衆国特許出願『High Resolution Gas Gauge Proximity Sensor』（「’７６８特許出願」）には、それ以前のエアゲージ近接センサの精度の制限の幾つかを克服する高精度のガスゲージ近接センサが開示されている。精度の制限を克服するために、有孔スナバを使用してガスの流れに発生する乱流を低減することにより、精度が上昇される。’７６８特許出願は、参照によって全体的に本願に開示されているものとする。ここには高精度を提供するガスゲージ近接センサが開示されている。
【０００９】
同様に、同出願人によって２００３年１０月１４日に提出された、Violette, Kevinによる同時係属中の出願番号１０／６８３２７１のアメリカ合衆国特許出願『Liquid Flow Proximity Sensor for Use in Immersion Lithography』（「’２７１特許出願」）には、液浸リソグラフィの適用で高レベルの精度を提供する高精度の液浸リソグラフィ近接センサが開示されている。この’２７１特許出願の開示内容はすべて、参照によってここに含まれるものとする。
【００１０】
同出願人によって２００３年８月２５日に提出された、Joseph Lyonsによる同時係属中の出願番号１０／６４６７２０のアメリカ合衆国特許出願『High Resolution Gas Gauge Proximity Sensor』（「’７２０特許出願」）には、さらに精度を上昇し、測定動作中に測定面上の不感領域を除去するために特別なノズルが使用される近接センサが開示されている。この’７２０特許出願の開示内容はすべて、参照によってここに含まれるものとする。
【００１１】
近接センサの不正確さの原因は、外乱である。とりわけ液浸リソグラフィに関しては、液体フロー近接センサにおいて一定の流れの流体が使用される場合、汚染および温度上の制約につながることがある。さらに、液浸リソグラフィで使用される近接センサは、低周波の外部の音響的干渉およびセンサのオフセットエラーに対して非常に敏感である。同出願人によって２００４年７月２０日に提出された、Galburt他による同時係属中の出願番号１０／８９４０２８のアメリカ合衆国特許出願『Fluid Gauge Proximity Sensor and Method of Operating Same Using a Modulated Fluid Flow』（「’０２８特許出願」）には、上記の作動上の試みに取り組むために、特定の周波数で変調される単方向または交番的な流体フローのソースを含む流体フロー近接センサが開示されている。この’０２８特許出願の開示内容はすべて、参照によってここに含まれるものとする。
【００１２】
外部の音響的干渉は、ガスゲージ近接センサに対しても悪影響を与えることがある。同出願人によって２００４年５月２７日に提出された、Ebert他による同時係属中の出願番号１０／８５４４２９のアメリカ合衆国特許出願『Gas Gauge Proximity Sensor with a Modulated Gas Flow』（「’４２９特許出願」）には、変調された周波数でガス流を変調するガスゲージ近接センサが開示されている。ここでは、音響的干渉のエネルギーは最小なので、測定精度が向上されている。この’４２９特許出願の開示内容はすべて、参照によってここに含まれるものとする。
【００１３】
’７６８特許出願、’２７１特許出願、’７２０特許出願、’０２８特許出願および’４２９特許出願は高レベルの精度を提供するが、この精度は測定ノズルおよび基準ノズルの近傍の局部的な環境条件の変化によって影響を受けることがある。ある環境では、ノズルがしばしば相互に非常に近接するにもかかわらず、環境条件のわずかな差異がセンサ精度に影響することがある。同出願人によって２００４年４月２８日に提出された、Carter他による同時係属中の出願番号１０／８３３２４９のアメリカ合衆国特許出願『High Resolution Gas Gauge Proximity Sensor』（「’２４９特許出願」）には、測定ノズルと基準ノズルとにわたって環境上の差異を低減するチャンバが設けられたガスゲージ近接センサが開示されている。この’２４９特許出願の開示内容はすべて、参照によってここに含まれるものとする。
【００１４】
近接センサの測定流路から放出されている気体または液体の流れと交差する気体または液体のクロスフローに関しても、同様の問題が発生する。とりわけ、たとえばガスをパージすることにより、毎秒数メートルのオーダの速度で局所的なクロスウィンドが発生することがある。クロスウィンドまたはクロスフローは、ゲージの不安定性およびドリフトを引き起こし、近接センサに較正不可能なエラーを引き起こす。２００４年１２月７日に同出願人によって提出された、Herman Vogelによる代理人番号１８５７３０９００００のアメリカ合衆国特許出願『Proximity Sensor Nozzle Shroud with Flow Curtain』（「１８５７３０９００００特許出願」）に、クロスウィンドに対する影響を低減するためにノズルの周部にカバー（Shroud）が設けられた近接センサが開示されている。この１８５７３０９００００特許の開示内容はすべて、参照によってここに含まれるものとする。
【００１５】
上記のように、近接センサは非侵入型でなければならない。必要とされる精度のレベルが比較的高い特定の環境では、ウェハステージまたは別の作業プラットフォームの移動において、近接センサを作業面の方向に移動したり該作業面から離したりするのが望ましい。このことによって、上下に移動される近接センサヘッドの機械的な安定性に関連して不正確さを引き起こす別の原因が発生する。本発明は、このような作動上の課題に取り組んでいる。
【特許文献１】ＵＳ４９５３３８８
【特許文献２】ＵＳ４５５０５９２
【特許文献３】アメリカ合衆国特許出願１０／６４６７２０
【特許文献４】アメリカ合衆国特許出願１０／８９４０２８
【特許文献５】アメリカ合衆国特許出願１０／８５４４２９
【特許文献６】アメリカ合衆国特許出願１０／８３３２４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の課題は、近接センサヘッドのドリフトが該近接センサの精度に及ぼす影響を低減するための自己補償メカニズムを含む格納式の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】
【００１７】
前記課題は、基準面スタンドオフと測定面スタンドオフとの間の差を検出する格納式の近接センサを、近接センサハウジングが支持する構成によって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明では、機械的な不安定性が近接センサの精度に及ぼす影響を低減するための自己補償メカニズムを含む格納式の近接センサシステムが提供される。この格納式の近接センサシステムには、格納式の近接センサおよび近接センサハウジングが含まれており、該ハウジングは基準プレートを有する。この基準プレートは、ハウジングと統合されているかまたはハウジングに取り付けられる。このような近接センサは高精度で、測定プローブと表面との間の非常に小さい間隔を検出する。近接センサを伸長および格納し、近接センサヘッドの機械的な不安定性に関連するドリフトを補償するための方法が提供される。
【００１９】
本発明の別の実施形態および利点、さらに本発明の種々の実施形態の構成および動作は、以下で添付図面を参照して詳細に説明される。
【実施例】
【００２０】
本発明を以下で、特定の用途のために図示された実施形態を参照して説明するが、本発明はこれらの実施形態に制限されないことを理解すべきである。当業者がここで提供されている思想を知れば、さらに別の補正、適用および実施形態を本発明の範囲内で認識し、本発明を使用するのが有利な別の分野を認識することができる。
【００２１】
本発明を説明するため、図１に、本発明の実施形態によるガスゲージ近接センサ１００が示されている。ガスゲージ近接センサ１００は、本発明を使用することによって改善することができる近接センサの一種類であり、本発明の範囲を制限するためのものではない。ガスゲージ近接センサ１００は、質量流量コントローラ１０６と、中央流路１１２と、測定流路１１６と、基準流路１１８と、測定流路リストリクタ１２０と、基準流路リストリクタ１２２と、測定プローブ１２８と、基準プローブ１３０と、ブリッジ流路１３６と、質量流量センサ１３８とを有する。ガス供給部１０２が、ガスを所望の圧力でガスゲージ近接センサ１００に噴射する。
【００２２】
中央流路１１２はガス供給部１０２と質量流量コントローラ１０６とを連通し、合流点１１４を終端とする。質量流量コントローラ１０６は、ガスゲージ近接センサ１００内部の流量を一定に維持する。ガスは質量流量コントローラ１０６から有孔スナバ１１０を介して、中央流路１１２に取り付けられたアキュムレータ１０８によって圧出される。有孔スナバ１１０は、ガス供給部１０２によって引き起こされたガスの乱流を低減する。この有孔スナバ１１０の使用はオプションである。有孔スナバ１１０に関するより完全な説明が、’２４９特許出願に開示されている。既存の有孔スナバ１１０に依存して、ガスは中央流路１１２を通過して合流点１１４に到達する。中央流路１１２は合流点１１４を終端とし、測定流路１１６と基準流路１１８とに分岐する。質量流量コントローラ１０６は、非圧縮性の流体の層流を全システムにわたって供給し、不所望の空気ノイズの生成を最小限に抑えるために十分に低い速度でガスを噴射する。またシステムのジオメトリも、質量流量コントローラ１０６によって形成された層流特性を維持するように適切に寸法決定される。
【００２３】
ブリッジ流路１３６は、測定流路１１６と基準流路１１８との間に結合されている。ブリッジ流路１３６は、合流点１２４で測定流路１１６に接続されており、合流点１２６で基準流路１１８に接続されている。１つの実施例では、合流点１１４と合流点１２４との間の間隔は、合流点１１４と合流点１２６との間の間隔と等しい。
【００２４】
ガスゲージ近接センサ１００内のすべての流路で、ガスが通流できるようになっている。流路１１２，１１６，１１８および１３６は管路（チューブ、パイプ等）から形成されるか、またはガスフローを含んでセンサ１００を通流させることができる別の種類の構造体から形成される。有利には流路は、たとえば局部的な乱流または流れの不安定性によって空気ノイズを引き起こす可能性のある鋭い屈曲部、凹凸部または不要な障害物を有さない。測定流路１１６および基準流路１１８の全長は等しいか、または別の実施例では不等であってもよい。
【００２５】
基準流路１１８は基準ノズル１３０を終端とする。同様に、測定流路１１６は測定ノズル１２８を終端とする。基準ノズル１３０は測定面１３４の上方に位置決めされる。測定ノズル１２８は測定面１３２の上方に位置決めされる。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、ウェハを支持するステージ、フラットパネルディスプレイ、プリントヘッド、マイクロ流体装置またはナノ流体装置等である。基準面１３４はフラットな金属プレートとされるが、この例に制限されない。ガス供給部１０２によって噴射されたガスは各ノズル１２８，１３０から放出され、測定面１３２および基準面１３４に衝突する。上記のように、ノズルと相応の測定面または基準面との間の間隔はスタンドオフと称される。
【００２６】
測定流路リストリクタ１２０および基準流路リストリクタ１２２は、流路内で発生する乱流を低減するために使用され、抵抗エレメントとして作用する。別の実施形態ではオリフィスが使用されるが、オリフィスは乱流を低減しない。
【００２７】
１つの実施形態では基準ノズル１３０は、固定された基準面１３４の上方に、既知の基準スタンドオフ１４２で位置決めされる。測定ノズル１２８は測定面１３２の上方に、未知の測定スタンドオフ１４０で位置決めされる。既知の基準スタンドオフ１４２は、最適なスタンドオフである所望の一定な値に設定される。このような構成では、測定ノズル１２８上流の戻り圧力は未知の測定スタンドオフ１４０の関数であり、基準ノズル１３０上流の戻り圧力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および１４２が等しい場合、この構成は対称的であり、ブリッジは平衡状態である。したがって、ブリッジング流路１３６を流れるガスは存在しない。また、測定スタンドオフ１４０および基準スタンドオフ１４２が異なる場合、測定流路１１６と基準流路１１８との間に圧力差が発生し、この圧力差によって、質量流量センサ１３８を流れるガスが発生する。
【００２８】
質量流量センサ１３８はブリッジ流路１３６に沿って配置され、有利には中央の位置に配置される。質量流量センサ１３６は、測定流路１１６と基準流路１１８との間の圧力差によって引き起こされたガスフローを感知する。このような圧力差は、測定面１３２の垂直方向の位置決めの変化の結果として発生する。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とが等しければ、測定面１３２および基準面１３４に対して両ノズル１２８，１３０におけるスタンドオフは同じである。質量流量センサ１３８は質量流量を検出しない。というのも、測定流路と基準流路との間に圧力差は存在しないからである。測定スタンドオフ１４０と基準スタンドオフ１４２との間の差によって、測定流路１１６と基準流路１１８との間に圧力差が発生する。非対称的な構成では、有利なオフセットを使用することができる。
【００２９】
質量流量センサ１３８は、圧力差または圧力の不均衡によって引き起こされたガスフローを感知する。圧力差によってガスフローが発生し、このガスフローの流量は、測定スタンドオフ１４０の一義的な関数である。換言すれば、ガスゲージ１００へのフローの流量が一定であると前提すると、測定流路１１６のガス圧と基準流路１１８のガス圧との間の差が、スタンドオフ１４０および１４２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る場合、測定流路１１６のガス圧と基準流路１１８のガス圧との差が、測定スタンドオフ１４０の大きさの関数（すなわち、測定面１３２と測定ノズル１２８との間の未知のスタンドオフ）である。
【００３０】
質量流量センサ１３８は、ブリッジ流路１３６をいずれか１つの方向に流れるガスフローを検出する。ブリッジの構成に起因して、流路１１６，１１８間に圧力差が発生した場合のみ、ガスフローが発生してブリッジ流路１３６を通流する。圧力が不均衡である場合、質量流量センサ１３８はその結果として発生したガスフローを検出し、適切な制御機能を開始するように構成されている。質量流量センサ１３８は、視覚的ディスプレイまたはオーディオ指示によって、検出されたガスフローを指示する。択一的に質量流量センサの代わりに、差圧センサを使用することができる。差圧センサは、２つの流路間の圧力の差を測定し、この差が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】
ガスゲージ近接センサ１００は、本発明を有効に利用できる装置であって、ノズルを備えた装置の一例として挙げられたものである。本発明で使用される近接センサは、ガスゲージ近接センサ１００のみに制限されない。むしろ本発明は、別の種類の近接センサを使用することができ、たとえば、’３８８特許および’５９２特許、ならびに’７６８特許出願、’２７１特許出願、’７２０特許出願、’０２８特許出願、’４２９特許出願、’２４９特許出願および１８５７３０９００００特許出願に開示された近接センサを使用することができる。
【００３２】
図２は、本発明の実施形態による、伸長された位置にある格納式の近接センサシステム２００の断面図である。格納式の近接センサシステム２００は、近接センサハウジング２１０と、基準プレート２２０と、近接センサヘッド２３０と、収縮ばね２４０と、アクチュエータガイド２５０と、測定ノズル２６０と、基準ノズル２７０とを有している。近接センサヘッド２３０、収縮ばね２４０、アクチュエータガイド２５０、測定ノズル２６０および基準ノズル２７０が一緒に、格納式の近接センサを構成する。図１を参照すると近接センサヘッド２３０は、測定ノズルおよび基準ノズルを除くガスケージ近接センサ１００のコンポーネントを含んでおり、測定ノズルおよび基準ノズルは図２では、測定ノズル２６０および基準ノズル２７０として示されている。
【００３３】
産業界において、リソグラフィツールに要求される精度が高くなってきているので、近接センサの精度は数ナノメータの精度以内になければならない。このような精度を得るために、近接センサは１２５ミクロンのオーダの非常に小さな作業間隔を必要とし、このことは、リソグラフィツールにおけるウェハステージの移動制限と両立できない。その結果、近接センサは使用時には伸長しなければならず、使用されない場合にはミリメータのオーダの安全な間隔まで収縮されて、シリコンウェハ等の作業面に損傷を与えないようにしなければならない。
【００３４】
本発明は、高レベルの精度を有する格納式の近接センサシステムを提供する。収縮ばね２４０およびアクチュエータガイド２５０は、近接センサハウジング２１０および近接センサヘッド２３０の上面に取り付けられている。測定が必要な場合、アクチュエータガイド２５０内のアクチュエータが、近接センサヘッド２３０を作業面２９０の方向に押す。作業面２９０は、たとえばウェハである。近接センサヘッド２３０を引いて作業面２９０との隙間を確保しなければならない場合、収縮ばね２４０およびアクチュエータガイド２５０が近接センサヘッド２３０を収縮位置まで収縮する。このことは図３に図解されている。図３には、測定スタンドオフ３９２が図２に示された測定スタンドオフ２９２より格段に大きいのが示されている。同様に基準スタンドオフ３９４も、図２に示された基準スタンドオフ２９４より格段に大きくなっている。
【００３５】
格納式の近接センサシステムを使用することに関して問題が発生する理由は、収縮ばね２４０およびアクチュエータガイド２５０等の格納メカニズムによって、センサ近接ヘッド２３０にドリフトが発生するからである。したがって、たとえば１５分の時間インターバルで５ｎｍより小さいドリフトというような安定性の仕様を達成するのは困難である。
【００３６】
基準面がセンサ近接ヘッド２３０に取り付けられている場合には（図示されていない）、近接センサハウジング２１０に取り付けられた内部のセンサを追加して、ドリフトを測定することができる。補正量を近接センサ測定結果に追加して、ドリフトを考慮する。このことを行うための択一的な手段は、近接センサハウジング２１０内部に容量ゲージを追加してドリフトを測定することである。しかしこのようなゲージによって、コスト、複雑さが増大し、別の測定ノイズを引き起こしてしまう。
【００３７】
本発明では基準ノズル２７０を使用して、センサ近接ヘッド２３０のドリフトに起因する影響を消去する。このことを実現するために、基準プレート２２０が近接センサハウジング２１０の固定された構造体に取り付けられる。この基準プレート２２０は、可動の近接センサヘッド２３０に固定されるのではない。択一的な実施形態では、基準プレート２２０は近接センサハウジング２１０に配属されるか、または近接センサハウジング２１０の不可欠部分とされる。当業者であれば、ここに開示された思想に基づいて、基準プレート２２０を近接センサハウジング２１０に配属するための種々のアプローチを把握することができる。基準プレート２１０および近接センサハウジング２１０の形状は図解するためのものであり、本発明の範囲を制限するためのものではない。これらの形状は、適用事例に依存して変更することができる。
【００３８】
近接センサヘッド２３０が伸長されると、基準プレート２２０が近接センサハウジング２１０に取り付けられている場合には、近接センサヘッド２３０のドリフトによって、測定スタンドオフ２９２および基準スタンドオフ２９４の双方とも同じ量だけ変化する。その結果として、近接センサは自動的にドリフトに対して補償を行い、このドリフトは効果的に、近接センサ測定結果の結果から除去される。
【００３９】
図４は、格納式の近接センサシステム２００が本発明の実施形態にしたがって、どのように近接センサヘッドのドリフトを補償するかを示すチャート４００である。チャート４００の線４１０は、容量ゲージによって１５分の時間インターバルにわたって測定された、伸長後の近接センサヘッドの実際のドリフトを示している。線４１０は、近接センサヘッドのドリフトが約０．３ミクロン〜０．７ミクロンの幅で発生することを示している。線４２０は、１５分の期間にわたって測定された、たとえば近接センサシステム２００等の格納式の近接センサシステムの場合の測定結果を示している。線４２０は、測定結果が比較的一定に維持され、約６．４ミクロン〜６．４５ミクロンの間で変化することが示されている。したがってこの線４２０は、たとえば近接センサシステム２００等の格納式の近接センサシステムがドリフトに対して補償できることを示している。
【００４０】
図５に示されたプロセスは、たとえば近接センサシステム２００等の近接センサシステムを使用して非常に小さい間隔を検出し、制御動作を行うための方法５００を示している。簡便化するために、方法５００を格納式の近接センサシステム２００およびガスゲージ近接センサ１００に関して説明する。しかし方法５００は、格納式の近接センサシステム２００またはガスゲージ近接センサ１００の構造で必ずしも制限されるものではなく、異なる構造を有する近接センサシステムによって実現することができる。この異なる構造を有する近接センサシステムには液体フロー近接センサシステムも含まれるが、これに限定されない。
【００４１】
本プロセスはステップ５１０で開始する。ステップ５１０では操作者または機械的な装置によって、格納式の近接センサが測定面の方向に伸長される。たとえば、操作者または機械的な装置によって、測定ノズル２６０が測定面２９０の上方に位置決めされる。
【００４２】
ステップ５２０で、ガスフローが測定流路と基準流路との間に分配される。たとえばガスゲージ近接センサ１００で、測定ガスの流れが測定流路１１６にも基準流路１１８にも同様に分配される。
【００４３】
ステップ５３０で、測定流路および基準流路内のガスフローは、たとえば、これらの流路の測定流路リストリクタ１２０および基準流路リストリクタ１２２で同様に制限され、それにより、空気ノイズを低減する。測定流路リストリクタ１２０および基準流路リストリクタ１２２は、ガスゲージ近接センサ１００で抵抗エレメントとして使用される。
【００４４】
ステップ５４０で、ガスを基準ノズルおよび測定ノズルから圧出する。たとえば、ガスを測定ノズル２６０および基準ノズル２７０から圧出する。基準ノズル２７０に存在するガスは、基準プレート２２０に当たるように圧出される。
【００４５】
ステップ５５０で、基準流路と測定流路とを連通するブリッジ流路を介して、ガスの流れをモニタリングする。
【００４６】
ステップ５６０で、近接センサヘッドの機械的な不安定性を補償する。この補償は、近接センサハウジング２１０等の近接センサハウジングに配属された基準プレートにより、自動的に行われる。
【００４７】
ステップ５７０で、基準流路と測定流路との間の圧力差に基づいて制御動作を行う。たとえば、質量流量センサ１３８によって測定流路１１６と基準流路１１８との間の質量流量を監視する。質量流量に基づいて、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には、感知された質量流量の指示、感知された質量流量を指示するメッセージの送信、質量流量が感知されなくなるかまたは固定的な質量流量の基準値が感知されるまで行われる、基準面に対して相対的な測定面の位置を再位置決定するためのサーボ制御動作、または近接センサヘッドの格納が含まれる。ステップ５８０で、方法５００を終了する。
【００４８】
本発明の種々の実施形態を上記に開示したが、これらは例示されたものであって、制限するためのものではない。当業者であれば、本発明の思想および範囲を逸脱せずに、実施形態および詳細を種々に変更することができる。
【００４９】
本発明で規定された機能の実施および関連性を図解するために、本発明を方法ステップによって上記で説明したが、これらの方法ステップの境界は、説明を簡便化するために任意に定義されたものである。規定された方法ステップの機能および関連性を適切に実施する限りにおいて、択一的な境界を定義することもできる。この条件の範囲内で任意に選択される境界は、請求の範囲に記載された発明の思想および範囲内である。したがって、本発明の思想および範囲を上記の実施例によって限定すべきではなく、請求の範囲およびそれと同等のものによってのみ定義すべきである。
【００５０】
詳細な説明の欄は基本的に、請求の範囲の内容を解釈するために使用すべきである。明細書のその他の欄にも、本発明者が想到した本発明の１つまたはそれ以上の実施例が挙げられているが、これらの実施例だけではなく他の実施例もあるので、請求の範囲を制限するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態による近接センサの図である。
【図２】本発明の実施形態による、伸長された位置にある格納式の近接センサシステムの図である。
【図３】本発明の実施形態による、格納された位置にある格納式の近接センサシステムの図である。
【図４】本発明の実施形態において、格納式の近接センサシステムがどのようにして機械的なドリフトを補償するかを示すチャートである。
【図５】ガス流を使用して非常に小さい間隔を検出するための、本発明の実施形態による方法を表すフローチャートである。
【図１】
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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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