專利名稱：集成傳感器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量距離的電容式傳感器(capacitive sensor),特別是用于在光刻設(shè)備(lithography apparatus)中測(cè)量距祀材(target)的距離的電容式傳感器。
背景技術(shù)：
帶電微粒以及光學(xué)光刻機(jī)器和檢查機(jī)器(inspection machine)用于將圖案曝顯于晶圓和其他靶材之上，這典型地是半導(dǎo)體裝置制造流程的一部分。在光刻系統(tǒng)之中，通常藉由光刻機(jī)器所發(fā)出的光學(xué)或微粒曝光射束針對(duì)晶圓的多個(gè)位置進(jìn)行曝光。晶圓通常置放在晶圓固定臺(tái)上，且典型地藉由控制該晶圓固定臺(tái)相對(duì)于固定的電子/光學(xué)柱體的平移而實(shí)現(xiàn)上述的多重曝光。這些曝光通常在晶圓的表面連續(xù)執(zhí)行。待進(jìn)行曝光的晶圓表面幾乎絕不會(huì)是完全平整的。典型的晶圓在未箝制到晶圓固 定臺(tái)的情形下可以在其中具有高達(dá)50微米的彎曲。除了上述的晶圓彎曲之外，晶圓表面可能具有其他不均勻性在其表面上。這些晶圓彎曲和其他不均勻性在晶圓表面造成高度上的變化。為了達(dá)到最新光刻機(jī)器所需的極高精確度，必須矯正這種高度上的變化以將被曝光的晶圓表面維持于用于將上述光學(xué)或微粒曝光射束聚焦至晶圓上的投射透鏡(projectionlens)的焦面(focal plane)之中。支承晶圓的晶圓固定臺(tái)可以被調(diào)整，以補(bǔ)償晶圓表面的高度上的變化?？梢愿淖兙A固定臺(tái)的高度，以將待曝光的晶圓表面調(diào)整至投射透鏡的焦面上。晶圓固定臺(tái)高度的控制可以利用從測(cè)量晶圓表面高度(例如，投射透鏡與晶圓表面間的距離)的傳感器發(fā)送的信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。需要高度靈敏的傳感器，以確保能以最新光刻機(jī)器所要求的極度精確性進(jìn)行晶圓位置的正確控制。已有許多不同種類的傳感器被使用于此類應(yīng)用，包括電容式探針。然而，現(xiàn)有的電容式探針以及相關(guān)的測(cè)量及控制系統(tǒng)均受制于一些缺點(diǎn)。現(xiàn)有的電容式傳感器其高度及傳感器面積通常很大。圖IA及圖IB顯示現(xiàn)有技術(shù)電容式傳感器的結(jié)構(gòu)。圖IA顯示截面圖，而圖IB則顯示該傳感器探針的端視圖。導(dǎo)電感測(cè)電極2被導(dǎo)電防護(hù)電極3環(huán)繞。絕緣層4分隔這兩個(gè)電極，另一絕緣層5可用于將防護(hù)電極3與外殼6隔離。電纜線7和連接器8將該傳感器連接至信號(hào)處理系統(tǒng)，以得到所需的最終測(cè)量信號(hào)。該傳感器的工作范圍取決于感測(cè)電極2之下的感測(cè)面積。防護(hù)電極3被設(shè)成與感測(cè)電極同一電位，以將電場(chǎng)限制在感測(cè)面積之內(nèi)，而在感測(cè)電極2和靶材9之間產(chǎn)生相當(dāng)均勻的電場(chǎng)。此種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致傳感器相當(dāng)高，通常為大約20毫米的高度，還導(dǎo)致感測(cè)電極相當(dāng)大。相當(dāng)大的傳感器高度及寬度使得該傳感器的位置需要相當(dāng)程度地遠(yuǎn)離投射透鏡，因此將由于制造公差和熱膨脹導(dǎo)致的傳感器與投射透鏡間的相對(duì)位置的變化而產(chǎn)生誤差?，F(xiàn)有電容式探針的相當(dāng)大的尺寸同時(shí)還使得多傳感器配置中的各個(gè)傳感器彼此分隔遙遠(yuǎn)，因而降低感測(cè)系統(tǒng)的空間分辨率，致使晶圓表面上發(fā)生于小區(qū)域上的不均勻性難以被偵測(cè)出來(lái)。此過(guò)寬的間隔還造成較為緩慢的測(cè)量處理，從而降低使用此類系統(tǒng)的光刻機(jī)器的生產(chǎn)量。
英國(guó)專利2，131，176描述一種電容距離測(cè)量探針，藉由將兩片在一側(cè)上沉積有銅質(zhì)涂層的熱塑性聚合物薄膜黏接在一起而制成，使得一片的銅涂覆面接合至另一片的未涂覆面。一片上的暴露銅涂層被分成第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中第一區(qū)域構(gòu)成感測(cè)電極，第二區(qū)域至少部分地環(huán)繞該感測(cè)電極，并與另一片上的銅質(zhì)涂層電氣互連以定義出感測(cè)電極的防護(hù)電極。此架構(gòu)與圖I所示的架構(gòu)相仿，提供環(huán)繞感測(cè)電極的防護(hù)電極，環(huán)繞感測(cè)電極的防護(hù)電極均形成于同一表面之上且位于分層裝置的同一層處。這產(chǎn)生需要在不同導(dǎo)電層間建立電氣連接的結(jié)構(gòu)，因而需要較為復(fù)雜且成本較高的生產(chǎn)過(guò)程。此外，通往這些傳感器的接線連接難以制造，且接線引入影響傳感器讀數(shù)的電容而需列入考慮，通常是對(duì)傳感器及布線工程的組合進(jìn)行校準(zhǔn)?，F(xiàn)有傳感器需要校準(zhǔn)，加上當(dāng)置換傳感器之時(shí)傳感器接線需要再次校準(zhǔn)，使得此種置換變得復(fù)雜、耗時(shí)且昂貴。
第4，538，069號(hào)的美國(guó)專利描述一種校準(zhǔn)用于曝顯標(biāo)線(reticle)的單一電子射束光刻機(jī)器的電容高度微測(cè)計(jì)(capacitance height gage)的方法。該高度微測(cè)計(jì)先利用激光干涉儀(laser interferometer)在校準(zhǔn)設(shè)備中進(jìn)行校準(zhǔn),接著機(jī)器被重新定位至光刻臺(tái)以曝顯一標(biāo)線，而距該十字標(biāo)線的距離用該電容微測(cè)計(jì)加以測(cè)量。該電容微測(cè)計(jì)形成于基板上，該基板被固定于電子射束光學(xué)模塊外殼的底部。標(biāo)線靶材被接地，而電容微測(cè)計(jì)被相位相差180°的信號(hào)驅(qū)動(dòng)，且來(lái)自每一微測(cè)計(jì)的輸出信號(hào)被分開(kāi)處理以產(chǎn)生四個(gè)高度測(cè)量信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尋求解決或減少上述缺點(diǎn)，而提出一種用于光刻機(jī)器的改進(jìn)集成傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于將一個(gè)或多個(gè)曝光射束聚焦至靶材上的投射透鏡系統(tǒng)、用于承載靶材的可移動(dòng)平臺(tái)、用于進(jìn)行有關(guān)投射透鏡系統(tǒng)的最后聚焦組件與靶材的表面之間的距離的測(cè)量的電容式感測(cè)系統(tǒng)、以及控制單元，控制單元用于至少部分地依據(jù)來(lái)自電容式感測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)控制可移動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)而調(diào)整靶材的位置。該電容式感測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)電容式傳感器，該多個(gè)電容式傳感器各自包括薄膜結(jié)構(gòu)。電容式傳感器和投射透鏡系統(tǒng)的最后聚焦組件直接安裝至共同基座，且傳感器被置于極為接近投射透鏡系統(tǒng)的最后聚焦組件的邊緣處。至少一些傳感器的置放，使得面朝靶材的傳感器的感測(cè)電極的底部表面在垂直于靶材的表面的z軸方向上，與投射透鏡系統(tǒng)的最后聚焦組件的底部表面大致位于同一高度。至少一些傳感器可以被配置成具有面朝靶材的傳感器的感測(cè)電極的底部表面，該靶材被置放成在垂直于靶材表面的z軸方向上與投射透鏡系統(tǒng)的最后聚焦組件的底部表面相距50微米的范圍之內(nèi)。至少一些傳感器的從該傳感器的背側(cè)表面到面朝靶材的傳感器的感測(cè)電極的前側(cè)表面的厚度，可以為50至150微米，優(yōu)選為大約100微米。該投射透鏡系統(tǒng)的該最后聚焦組件可以是100至150微米厚。傳感器被置放于接近最后聚焦組件處，且可以被置放在與最后聚焦組件的邊緣相距光刻機(jī)器的場(chǎng)域尺寸的寬度或長(zhǎng)度的范圍之內(nèi)。該最后聚焦組件可以是投射透鏡系統(tǒng)的底部組件。該電容式傳感器和投射透鏡系統(tǒng)的最后聚焦組件直接連接在一起。電容式傳感器可以各自包括薄膜結(jié)構(gòu)，該薄膜結(jié)構(gòu)包括第一絕緣層以及包括形成于第一絕緣層的第一表面上的感測(cè)電極的第一導(dǎo)電膜，包括背護(hù)電極(back guardelectrode)的第二導(dǎo)電膜，該背護(hù)電極放置在第一絕緣層的第二表面及第二絕緣層的第一表面上，其中背護(hù)電極的周邊部分延伸超過(guò)并環(huán)繞感測(cè)電極，以形成集成到背護(hù)電極的側(cè)護(hù)電極(side guard electrode)。這些電容式傳感器的薄膜結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步包括第三導(dǎo)電薄膜，其包括置放在第二絕緣層的第二表面上的屏蔽電極(shield electrode)。該薄膜結(jié)構(gòu)可以是可撓性的(flexible)。該電容式感測(cè)系統(tǒng)可以包括在感測(cè)電極的遠(yuǎn)程的主動(dòng)式電子組件，而在傳感器處并無(wú)主動(dòng)式電子組件。每一傳感器可以進(jìn)一步包括長(zhǎng)形連接構(gòu)件，該構(gòu)件包括導(dǎo)電軌道印刷或附著其上的可撓性膜片(flexible membrane),該導(dǎo)電軌道在一端電連接至傳感器的感測(cè)電極和背護(hù)電極，而在另一端電連接至連接器。導(dǎo)電軌道可以形成于第一絕緣層上，且第一絕緣層可以包括感測(cè)電極和背護(hù)電極位于其中的第一區(qū)域以及導(dǎo)電軌道形成于其上的第二長(zhǎng)形區(qū)域。電容式傳感器可以包括多對(duì)電容式傳感器，其形成于薄膜絕緣基座層上，該薄膜絕緣基座層直接安裝至共同基座。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)AC電源，該一個(gè)或多個(gè)AC電源配置成以交流電流或電壓供電給一對(duì)傳感器中的第一傳感器，該交流電流或電 壓與供給該對(duì)傳感器中的第二傳感器的電流或電壓相位相差180度。


參照顯示于附圖中的實(shí)施例解釋本發(fā)明的各個(gè)方面，其中圖IA是電容式傳感器的剖面視圖；圖IB是圖IA的電容式傳感器的端視圖；圖2是平行極板電極布置的簡(jiǎn)化示意圖；圖3是電容式傳感器探針和接地導(dǎo)電靶材的示意圖；圖4是以差動(dòng)式測(cè)量方式布置的兩個(gè)電容式傳感器探針和接地導(dǎo)電靶材的示意圖；圖5是包含薄膜結(jié)構(gòu)的電容式傳感器的剖面視圖；圖6A、圖6B、圖6C及圖6D是薄膜傳感器的各種實(shí)施例的剖面視圖；圖6E是圖6A及圖6B的傳感器的上視圖；圖6F是圖6D的傳感器的上視圖；圖7A是具有方形感測(cè)電極的薄膜傳感器的上視圖；圖7B是圖8A的傳感器的剖面視圖；圖8A是具有圓形感測(cè)電極的薄膜傳感器的上視圖；圖8B是圖8A的傳感器的剖面視圖；圖9A、圖9B及圖9C是集成差動(dòng)式薄膜傳感器的各種實(shí)施例的剖面視圖；圖9D是集成差動(dòng)式薄膜傳感器的上視圖；圖IOA至圖IOD是薄膜電容式傳感器的剖面視圖；圖11是具有連接線及接觸墊的傳感器的上視圖；圖12A及圖12B是接觸墊結(jié)構(gòu)的剖面視圖；圖13A至圖13D是形成于共同基板上的傳感器、連接線以及接觸墊的示意圖；圖14是安裝在光刻機(jī)器上的傳感器的側(cè)視圖15A及圖15B是撓性印刷連接器的示意圖；圖16A及圖16B是帶電微粒光刻機(jī)器的投射透鏡堆棧的剖面視圖；圖17A至圖17D是具有多個(gè)傳感器及集成撓性印刷連接器的可撓性印刷電路結(jié)構(gòu)的不意圖；圖18是光刻機(jī)器上的傳感器的另一種連接布置；圖19A及圖19B是用于將集成可撓性印刷電路結(jié)構(gòu)安裝于光刻機(jī)器上的布置方式的不意圖；圖20A及圖20B是安裝板上的電容式傳感器的布置方式的示意圖；圖20C及圖20D是布置為對(duì)角布置方式的電容式傳感器的示意圖；
圖21A及圖21B是具有多個(gè)電容式傳感器形成于其上的薄膜結(jié)構(gòu)的示意圖；圖21C是具有多個(gè)傳感器及集成撓性印刷連接器的可撓性印刷電路結(jié)構(gòu)的示意圖；圖21D是集成撓性印刷連接器的剖面視圖；圖22是傳感器系統(tǒng)及信號(hào)處理系統(tǒng)的示意圖；圖23A是具有電流源的高阻抗放大器電路的簡(jiǎn)化電路圖；圖23B是具有電流源的差動(dòng)式傳感器布置方式的簡(jiǎn)化電路圖；圖24A是具有電壓源的惠斯登電橋布置方式的簡(jiǎn)化電路圖；圖24B是具有電壓源的差動(dòng)式傳感器布置方式的簡(jiǎn)化電路圖；圖25是差動(dòng)式傳感器電路布置方式的簡(jiǎn)化電路圖；圖26是同步偵測(cè)器電路的簡(jiǎn)化電路圖；圖27是顯示在傳感器系統(tǒng)中的電容的示意圖；圖28A及圖28B是具有將傳感器連接至信號(hào)處理電路的纜線的裝置的簡(jiǎn)化電路圖；圖29是同步電路的另一實(shí)施例的簡(jiǎn)化電路圖；圖30是用于處理來(lái)自傳感器差動(dòng)對(duì)的信號(hào)的裝置的簡(jiǎn)化電路圖；圖31是用于定位用于光刻機(jī)器的晶圓的控制系統(tǒng)的示意圖；以及圖32A及圖32B是與圖31的控制系統(tǒng)一起使用的傳感器裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下是本發(fā)明各種實(shí)施例的說(shuō)明，其僅用于示范且是參照附圖進(jìn)行的。電容式傳感器的理論電容式傳感器利用在二導(dǎo)電表面之間所建立的均勻電場(chǎng)。在短距離下，施加的電壓與這些表面之間的距離成正比。單板式傳感器測(cè)量單一傳感器板與導(dǎo)電靶材表面之間的距離。圖2顯示了平行極板電極裝置。二電極11、12之間的電容等于該二電極間的電位差在其中一個(gè)電極上感應(yīng)出的電荷除以該電位差，如等式(I)所示，
QC = —- .(I)
A廠這兩個(gè)平行電極彼此分隔開(kāi)距離d。忽略場(chǎng)彎曲(field bending)效應(yīng)和電介質(zhì)的非均勻性，這兩個(gè)電極間的電容由等式⑵給定，C = ￡^-(2)
d其中C是這兩個(gè)電極間的電容(F)，A是該二電極的交迭面積(m2)，e ^是自由空間的介電常數(shù)(permittivity) (8. 85x 10_12F/m), e 1 是電極間的介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù),而d是電極間的距離(m)。當(dāng)利用交流電流源13對(duì)平行極板電容器充電時(shí)，在電極之間產(chǎn)生的電壓位準(zhǔn)取決于電極的阻抗。平行極板電容的阻抗如等式(3)所示，
I
Z — ——(3)
27tf'C其中的Z是阻抗(Q )，f是頻率(Hz)，而C是電容(F)。由等式(3)可以看出，電容式阻抗與電容的數(shù)值以及施加至電容器的信號(hào)的頻率成反比。在電容式傳感器的情形中，測(cè)量電參數(shù)(電壓或電流)的變化，這對(duì)應(yīng)于該傳感器的阻抗的變化。當(dāng)施加至傳感器的信號(hào)的頻率維持固定時(shí)，可以使得阻抗與電容的變化成反比。等式(2)顯示電容是直接正比于傳感器電極的交迭面積，并反比于電極間距離的變化。結(jié)合等式⑵和⑶產(chǎn)生以下等式V = TTJ-—->(4)
IjtfeftBrA其中i=電流。藉由將電極交迭面積和施加至傳感器的電信號(hào)(電流)的頻率維持固定，電極間距離的改變導(dǎo)致電容式傳感器的阻抗的改變?？鐐鞲衅鞯碾妷簩⑴c阻抗成正比，且與傳感器電極之間的距離(d)成正比，致使得以進(jìn)行距離的精確測(cè)量。以下描述各種可以使用的測(cè)量概念。電容式傳感器的測(cè)量原理圖3顯示單一電容式傳感器探針1，其測(cè)量距接地導(dǎo)電靶材9的分隔距離。當(dāng)供以AC電流之時(shí)，電流將沿著路徑15自傳感器經(jīng)由傳感器-靶材電容16流至靶材，并經(jīng)由靶材-接地阻抗17從靶材流至接地端。影響此距離測(cè)量的來(lái)自外界作用或變化的干擾在圖中被表示為電壓19。對(duì)從傳感器到靶材的距離的測(cè)量精確度取決于傳感器可以如何精確地測(cè)量傳感器-靶材電容16。當(dāng)靶材接地的狀況不佳時(shí)，靶材-接地阻抗17的電容通常將大幅超過(guò)傳感器-靶材電容16，且可能超過(guò)100倍之多。此高電容造成低阻抗17，故其對(duì)傳感器的影響不大。然而，阻抗17的變化將影響距離測(cè)量，且最理想的是將此影響最小化。圖4顯示一種由兩個(gè)電容式傳感器探針I(yè)a及Ib構(gòu)成的裝置，用于對(duì)距靶材9的分隔距離進(jìn)行差動(dòng)式測(cè)量(differential measurement)。該傳感器被供應(yīng)以偏移180度的AC電流，使得電流將沿著路徑18自一個(gè)傳感器經(jīng)由傳感器-靶材電容16a流至靶材，并從靶材經(jīng)由另一傳感器-靶材電容16b流至另一傳感器。這種以不同相位的信號(hào)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)傳感器的裝置有效防止電流經(jīng)由靶材流至接地端，而能將靶材對(duì)接地端阻抗17的影響最小化。未接地的靶材亦有所用處，因?yàn)槠涫沟秒娏骺梢詮囊粋€(gè)傳感器流至另一傳感器而不需要接地的返回路徑。在從成對(duì)傳感器中的每一傳感器取得分離且獨(dú)立的電容(及距離)測(cè)量的傳統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)之中，可以使用此種以不同相位的信號(hào)激勵(lì)傳感器的裝置。每一傳感器分別測(cè)量距靶材的距離。干擾19在圖4中被表示成兩個(gè)干擾電壓19a及1%，各自等于電壓19的數(shù)值的一半,相當(dāng)于一個(gè)對(duì)每一傳感器影響程度相等的共模干擾(common modedisturbance)。差動(dòng)式測(cè)量配置方式還可以配合供應(yīng)給傳感器的不同相位的信號(hào)使用。在此配置方式之中，該二傳感器的輸出耦接的方式使得傳感器Ia的傳感器-靶材電容16a是藉由傳感器Ia的驅(qū)動(dòng)電壓在其正相半周期期間以及傳感器Ib的驅(qū)動(dòng)電壓在其正相半周期期間進(jìn)行充電，而傳感器Ib的傳感器-靶材電容16b則是藉由傳感器Ib的驅(qū)動(dòng)電壓在其負(fù)相半周期期間以及傳感器Ia的驅(qū)動(dòng)電壓在其負(fù)相半周期期間進(jìn)行充電。因此，每一傳感器的輸出信號(hào)均對(duì)應(yīng)于介于該二傳感器和靶材之間的平均距離，即，Vtjut=V1 [ (CJC2) /2] +V2 [ (C^C2)/2]，其中V1=Vy共模干擾可以自測(cè)量中去除。傳感器被給予一具有恒定斜率及振幅的三角形電壓波形，導(dǎo)致近似方波的電流流入傳感器的電容，即，在某一半周期近似恒定的正電流而在另一半周期近似恒定的負(fù)電流。實(shí)際上，電流將在每一半周期期間上升至大致的穩(wěn)態(tài)，故測(cè)量?jī)?yōu)選為在每一半周期的后半部當(dāng)電流到達(dá)該穩(wěn)態(tài)期間進(jìn)行。可以測(cè)量流過(guò)傳感器的電流和相關(guān)的傳感器電容，并轉(zhuǎn)換成待進(jìn)一步處理的電 壓。差動(dòng)對(duì)(differential pair)中的每一傳感器的結(jié)果數(shù)值可以被結(jié)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(guò)傳感器Ia的穩(wěn)態(tài)電流與正電流周期期間流過(guò)傳感器Ib的穩(wěn)態(tài)電流可以相加，同樣地，在負(fù)電流周期期間流過(guò)傳感器Ia的穩(wěn)態(tài)電流與負(fù)電流周期期間流過(guò)傳感器Ib的穩(wěn)態(tài)電流可以相加。相加的正周期數(shù)值與相加的負(fù)周期數(shù)值二值相減得到一差動(dòng)傳感器信號(hào)，BP, Vdiff= (Vlpos+V2pos) - (Vlneg+V2neg)。由于該對(duì)傳感器極為接近以及其不同相位的驅(qū)動(dòng)方式，傳感器電流針對(duì)該傳感器對(duì)(sensor pair)下的傳感器-祀材電容16a及16b 二者進(jìn)行充電及放電,使得每一測(cè)量數(shù)值均是每一傳感器與靶材的距離的平均值。這可以被視為該傳感器對(duì)與在該靶材上該二傳感器中間的一點(diǎn)之間的距離。每一測(cè)量數(shù)值各自均無(wú)法免于任何干擾的影響，例如，圖4中所示的干擾19a和1%。這些干擾在正周期數(shù)值和負(fù)周期數(shù)值中均出現(xiàn)，但基本上通過(guò)正負(fù)數(shù)值相減以求出差動(dòng)傳感器信號(hào)的運(yùn)算而從測(cè)量中去除。此種配置方式的優(yōu)點(diǎn)在于各個(gè)傳感器上的共模干擾在測(cè)量期間被抵消。測(cè)量期間二傳感器中維持固定的任何差異均將抵消，而得到精確的測(cè)量。此差動(dòng)式測(cè)量配置大幅地降低靶材-接地電容的影響，并增加該感測(cè)系統(tǒng)的靈敏性。傳感器的結(jié)構(gòu)圖5顯示包含薄膜結(jié)構(gòu)的電容式傳感器的剖面視圖。導(dǎo)電感測(cè)電極31和導(dǎo)電側(cè)護(hù)電極32形成于或附加至絕緣膜34上。導(dǎo)電背護(hù)電極35布置在絕緣膜34的背側(cè)上。感測(cè)電極與防護(hù)電極之間的間隙39是狹窄的，通常是十分之幾微米，且可以是空氣間隙或是填充以絕緣材料。產(chǎn)生于感測(cè)電極和靶材之間的電場(chǎng)在接近感測(cè)電極邊緣處彎曲。在接近感測(cè)電極邊緣處存在一導(dǎo)體，對(duì)于電場(chǎng)以及傳感器的測(cè)量具有巨大且無(wú)法預(yù)測(cè)的影響。為了避免此種境況(并且讓傳感器測(cè)量更加可以預(yù)測(cè)并更易于模式化而使得電場(chǎng)可以被以解析方式計(jì)算出來(lái))，感測(cè)電極被環(huán)繞以防護(hù)電極，其與感測(cè)電極被供應(yīng)以同一電位。防護(hù)電極用作針對(duì)外部干擾的屏蔽，同時(shí)還將電場(chǎng)彎曲效果移出感測(cè)電極下的感測(cè)區(qū)域，降低了寄生電容。在感測(cè)電極和靶材之間的電場(chǎng)的每一側(cè)上，在防護(hù)電極和靶材之間產(chǎn)生電場(chǎng)。感測(cè)電極和防護(hù)電極之間未產(chǎn)生電場(chǎng)，因?yàn)樗鼈兲幱谕浑娢?。這在感測(cè)電極下的區(qū)域中產(chǎn)生大致均勻的電場(chǎng)，同時(shí)在防護(hù)電極的外部邊緣處發(fā)生場(chǎng)的彎曲。相比于感測(cè)電極與靶材分隔的距離，感測(cè)電極31的面積應(yīng)該要大。并且，相比于感測(cè)電極與靶材之間的距離，感測(cè)電極31與側(cè)護(hù)電極32之間的間隙39應(yīng)該要小，而相比于感測(cè)電極與靶材之間的距離，側(cè)護(hù)電極32的寬度應(yīng)該要大。在一實(shí)施例中，感測(cè)電極的寬度至少是感測(cè)電極與靶材之間的距離的五倍，感測(cè)電極與防護(hù)電極之間的間隙小于或等于感測(cè)電極與靶材之間距離的五分之一，而防護(hù)電極的寬度至少是感測(cè)電極與靶材之間的距離的五倍。遵循這些比較性設(shè)計(jì)規(guī)則提供了具有高度可預(yù)測(cè)的電容(例如，Ippm的電容可預(yù)測(cè)性)的電容式傳感器設(shè)計(jì)規(guī)則的實(shí)施例。此處的可預(yù)測(cè)性被定義為，當(dāng)以上等式(2)的理想極板-距離電容公式被用來(lái)計(jì)算有限電極尺寸而非無(wú)限電極尺寸的電容值時(shí)所產(chǎn)生的相對(duì)誤差。除了在感測(cè)電極與被測(cè)量靶材之間的傳感器電容C1之外，傳感器在該結(jié)構(gòu)的每一分離元件之間均具有固有寄生電容C2及C3。相比于被測(cè)量的電容C1，寄生電容C2和C3算 是小的。在圖5的實(shí)施例中，寄生電容包含感測(cè)電極與側(cè)護(hù)電極之間的電容C2以及感測(cè)電極與背護(hù)電極之間的電容C3。在傳感器的一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)電極與靶材之間的電容C1是0. IpF至lpF，而感測(cè)電極與側(cè)護(hù)電極之間的寄生電容C2則是小于其100到1000分之一，典型地是0. OOlpF (即，10_15F)的數(shù)量級(jí)。感測(cè)電極與背側(cè)電極之間的寄生電容C3典型地較大且占支配性的主要地位，典型地大約是I到1000pF(即，10_12F到10_9F)。通過(guò)對(duì)防護(hù)電極和感測(cè)電極施加同一電位，這些寄生電容的效應(yīng)得以降低。這可通過(guò)電連接側(cè)護(hù)電極和感測(cè)電極，或通過(guò)使用主動(dòng)式防護(hù)來(lái)完成，以下將詳細(xì)討論。主動(dòng)式防護(hù)也可以使用于背護(hù)電極。針對(duì)光刻機(jī)器工作于真空處理室(vacuum chamber)的清潔環(huán)境中的應(yīng)用，優(yōu)選地將傳感器構(gòu)造成在該真空環(huán)境中發(fā)出極低程度的污染?？稍诖祟悜?yīng)用所使用的傳感器的導(dǎo)體上形成保護(hù)層，諸如凱通(Kapton)聚酰亞胺膜或類似的保護(hù)膜，特別是當(dāng)所用材料可能污染該真空環(huán)境時(shí)。圖6A-圖6D顯示包含保護(hù)層37及38的薄膜傳感器的各種實(shí)施例的剖面視圖，圖6E顯示圖6A及6B的傳感器的上視圖，而圖6F顯示圖6D的傳感器的上視圖。圖6A顯示一實(shí)施例的剖面視圖，其中感測(cè)電極31和側(cè)護(hù)電極32形成于或附加至絕緣膜34的一個(gè)表面上，背護(hù)電極35形成于絕緣膜34的另一表面上。傳感器被附加至平板40，其典型地是需要進(jìn)行距離測(cè)量的設(shè)備的結(jié)構(gòu)的一部分，或者可以被附加至該結(jié)構(gòu)的部分，例如，光刻機(jī)器的投射透鏡周圍的安裝板或隔離板，傳感器在該光刻機(jī)器中測(cè)量該投射透鏡與該透鏡下方的晶圓之間的距離。板40可以是具導(dǎo)電性的，從而還可以用做該傳感器的屏蔽電極。圖6B顯示另一實(shí)施例，具有導(dǎo)電屏蔽電極44形成于或附加至第二絕緣膜43，以做為該傳感器結(jié)構(gòu)的一部分。此架構(gòu)使得傳感器能夠被安裝至不導(dǎo)電的表面。即便是安裝至導(dǎo)電表面，其也在一定程度上確保一致性以及屏蔽電極的功能。將屏蔽電極44包含在內(nèi)作為傳感器結(jié)構(gòu)的一部分，同時(shí)也提供了獨(dú)立的接地電位，否則其可能需自支承表面取得。舉例而言，當(dāng)傳感器被使用于電子射束光刻系統(tǒng)上時(shí)，來(lái)自該機(jī)器的接地電位可能被投射透鏡的電噪聲影響。其同時(shí)還使得傳感器屏蔽電極能夠與測(cè)量電路以及連接傳感器至該電路的纜線具有相同的接地。
這可以通過(guò)將傳感器屏蔽電極連接至連接纜線中的屏蔽導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)，連接纜線接著被連接至測(cè)量電路所使用的接地點(diǎn)。這使得傳感器和測(cè)量電子組件免于具有分開(kāi)的接地。當(dāng)連接至三導(dǎo)體纜線時(shí)，例如三軸纜線，此構(gòu)造同時(shí)也使得連接點(diǎn)配置成傳感器中的三個(gè)導(dǎo)電層各自與三軸纜線中的對(duì)應(yīng)導(dǎo)體的連接，包含屏蔽電極，包含屏蔽電極至三軸纜線的屏蔽導(dǎo)體的連接，以提供自該電路至該傳感器的獨(dú)立接地電位。圖6C示出另一實(shí)施例，包含外側(cè)護(hù)電極33，其電連接至屏蔽電極44。該連接可以通過(guò)例如以激光在絕緣層34和43中形成洞眼或穿孔來(lái)實(shí)現(xiàn)，以容許每一階層上的導(dǎo)電層部分之間的電連接。圖6D描繪另一實(shí)施例，其在與感測(cè)電極同一階層或同一表面上不具有側(cè)護(hù)電極。如上所述，側(cè)護(hù)電極在先前設(shè)計(jì)中一直被視為必須存在的，以限制感測(cè)電極在感測(cè)區(qū)域內(nèi)所產(chǎn)生的電場(chǎng)，使得在感測(cè)電極和靶材之間產(chǎn)生相對(duì)均勻的電場(chǎng)并降低位置接近傳感器的導(dǎo)體對(duì)傳感器的影響。如圖IA所示，在既高且大的先前架構(gòu)之中，需要一防護(hù)電極向下延伸至與傳感器電極相同的平面以環(huán)繞傳感器電極。側(cè)護(hù)電極同樣地在薄膜設(shè)計(jì)中被視為不可或缺，以將防護(hù)電極放置成與傳感器電極處于同一階層。優(yōu)選地將側(cè)護(hù)電極電連接至背 護(hù)電極，但這種配置方式需要在這兩個(gè)電極之間制做出電連接，這有所困難。在圖6A-圖6C所示的設(shè)計(jì)中，此連接是穿過(guò)絕緣層34而形成。由于傳感器的小尺寸以及絕緣層34的薄的程度，精確地做出正確尺寸的洞眼以及在絕緣層中的定位是有難度的。可以使用激光達(dá)成此目的，但制造處理將變得更加復(fù)雜且費(fèi)用更高。然而，若薄膜傳感器的膜層夠薄，則發(fā)現(xiàn)不再需要與感測(cè)電極位于同一階層的側(cè)護(hù)電極。同樣的效果可以藉由將傳感器設(shè)計(jì)成具有小于背護(hù)電極35的感測(cè)電極31，使得背護(hù)電極的周邊部分側(cè)向延伸超過(guò)并環(huán)繞感測(cè)電極來(lái)實(shí)現(xiàn)。此背護(hù)電極的周邊部分從而起到側(cè)護(hù)電極的作用。從背護(hù)電極35的周邊部分發(fā)出的電場(chǎng)延伸穿過(guò)絕緣層34，其用于限制感測(cè)電極在感測(cè)區(qū)域內(nèi)所產(chǎn)生的電場(chǎng)，使得相當(dāng)均勻的電場(chǎng)產(chǎn)生于感測(cè)電極與靶材之間。位于接近傳感器處的導(dǎo)體所造成的電場(chǎng)彎曲發(fā)生于背護(hù)電極周邊部分的外部邊緣，而非發(fā)生于感測(cè)電極處。結(jié)果是較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，其制造起來(lái)較不復(fù)雜且生產(chǎn)費(fèi)用更低廉，但卻可以在感測(cè)電極下方的區(qū)域中產(chǎn)生大致均勻的電場(chǎng)，且對(duì)于位于接近傳感器處的導(dǎo)體所造成的干擾的敏感度較低。圖6E中顯示了圖6A及圖6B的實(shí)施例的上視圖，其中感測(cè)電極31形成為圓形的形狀，具有幾乎完全環(huán)繞感測(cè)電極的“C”形側(cè)護(hù)電極32，并在感測(cè)電極31周邊環(huán)繞的二電極之間留下狹窄的間隙。在此實(shí)施例中，側(cè)護(hù)電極32和背側(cè)電極35可選地彼此電氣相連，利用絕緣膜34中的開(kāi)口 37使得防護(hù)和背側(cè)電極實(shí)現(xiàn)電接觸。在此實(shí)施例中使用單一“C”形開(kāi)口，雖然也可以使用其他形狀及/或多個(gè)開(kāi)口。連接防護(hù)和背側(cè)電極將二電極置于同一電位，以消除它們之間的任何電容效應(yīng)，且通過(guò)使用主動(dòng)式防護(hù)，在防護(hù)和背側(cè)電極以及感測(cè)電極之間的任何電容效應(yīng)也可以被消除。在圖6E的實(shí)施例中，內(nèi)部感測(cè)電極31具有一個(gè)或多個(gè)延伸，構(gòu)成形成從感測(cè)電極到外部信號(hào)處理電路的電連接的連接線41，且側(cè)護(hù)電極32同樣地具有一個(gè)或多個(gè)延伸，構(gòu)成形成電連接的連接線42。感測(cè)電極31、側(cè)護(hù)電極32、及連接線41和42是由薄膜形成的。在所示的實(shí)施例中，電極31和32以及連接線41和42均位于同一平面之中，且可以藉由沉積或形成膜層，利用激光，經(jīng)由蝕刻，或其他適當(dāng)?shù)囊瞥夹g(shù)移除一些部分，以從同一薄膜形成。側(cè)護(hù)電極32大致環(huán)繞感測(cè)電極31，留下一小間隙讓連接線41從感測(cè)電極向外延伸以提供在感測(cè)電極與信號(hào)處理電路間的電連接。這些連接線也添加了寄生電容，這應(yīng)在傳感器的設(shè)計(jì)中加以考慮。圖6F中顯示了圖6D的實(shí)施例的上視圖(絕緣層34未顯示于圖中，使得可以看見(jiàn)背護(hù)電極35)。這類似于圖6E的實(shí)施例，除了缺少與感測(cè)電極位于同一階層的側(cè)護(hù)電極之夕卜。在此視圖中，背護(hù)電極35的周邊區(qū)域35a起到側(cè)護(hù)電極的作用。傳感器可以是以與上述圖6E的實(shí)施例相同的方式構(gòu)造的，且連接線41及42從感測(cè)及背護(hù)電極向外延伸以提供如上所述的電連接。在這些實(shí)施例中，電極31和35，以及該二電極包含于其中的電極32及44，可以由大約18微米厚的導(dǎo)電層形成，絕緣膜34及43可以是大約25微米厚，而保護(hù)層37、38可以是大約50微米厚。該薄膜傳感器可以構(gòu)造成總厚度為大約100至200微米，并且傳感器結(jié) 構(gòu)背側(cè)表面與感測(cè)電極前側(cè)表面(即，面對(duì)進(jìn)行距離測(cè)量方向的表面)之間的厚度為50至150微米，優(yōu)選地為大約100微米。該傳感器的薄膜結(jié)構(gòu)、小面積、和極小的高度(厚度)使得有可能將該傳感器應(yīng)用于可用空間極小的應(yīng)用(特別是可用高度極其有限的情況)中，以及傳感器之間或傳感器與其他設(shè)備之間需要緊密間隔的情況。顯示于圖6A-圖6F(以及顯示于以下所述的其他實(shí)施例中)的薄膜傳感器的小尺寸提供許多優(yōu)點(diǎn)。該薄膜結(jié)構(gòu)造成極小的高度，且傳感器的寬度或面積也可以非常小。這使得傳感器能夠被安置于極為接近預(yù)定的距離測(cè)量點(diǎn)之處。當(dāng)與光刻機(jī)器一起使用以用于測(cè)量投射透鏡與待曝光靶材間的距離時(shí)，可將傳感器安裝成緊鄰?fù)渡渫哥R并安裝在同一固定結(jié)構(gòu)上，使得傳感器和投射透鏡被安裝至同一參考點(diǎn)。這大幅地降低源于傳感器和投射透鏡間的相對(duì)移動(dòng)的誤差，排除針對(duì)傳感器安裝變化的修正的需要，并降低了校準(zhǔn)的要求。傳感器的小尺寸也降低傳感器本身的平整度需求。圖7及圖8顯示此薄膜傳感器的附加實(shí)施例，其中絕緣層34僅形成于感測(cè)電極31與背側(cè)電極35之間，使得側(cè)護(hù)電極32和背側(cè)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(cè)電極的傳感器的上視圖和剖面視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，該方形傳感器被設(shè)計(jì)成在傳感器與靶材相距100微米的標(biāo)稱距離時(shí)具有IpF的標(biāo)稱傳感器電容(感測(cè)電極與靶材之間的電容C1)。感測(cè)電極具有3. 5毫米(+/-0. 01毫米)的寬度以及12. 25平方毫米的面積。防護(hù)電極具有1.5毫米(+/-0.01毫米)的寬度，感測(cè)電極與防護(hù)電極之間的間隙是0.015毫米(+/-0. 001毫米)。在另一實(shí)施例中，傳感器被設(shè)計(jì)成在傳感器與靶材相距100微米的標(biāo)稱距離時(shí)具有IOpF的標(biāo)稱傳感器電容。感測(cè)電極具有11毫米(+/-0. 01毫米)的寬度以及121平方毫米的面積。防護(hù)電極寬度及間隙均未改變，分別是I. 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(cè)電極的傳感器的上視圖和剖面視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，該圓形傳感器被設(shè)計(jì)成在傳感器與靶材相距100微米的標(biāo)稱距離時(shí)具有IpF的標(biāo)稱傳感器電容。感測(cè)電極具有4毫米(+/-0. 001毫米)的直徑以及12. 25平方毫米的面積。防護(hù)電極具有4. 015毫米(+/-0. 001毫米)的內(nèi)徑以及8毫米(+/-0. 001毫米)的外徑。在另一個(gè)實(shí)施例中，傳感器被設(shè)計(jì)成在傳感器與靶材相距100微米的標(biāo)稱距離時(shí)具有IOpF的標(biāo)稱傳感器電容。感測(cè)電極具有6.2毫米(+/-0.001毫米)的直徑以及121平方毫米的面積。防護(hù)電極具有6. 215毫米(+/-0.001毫米)的內(nèi)徑以及12. 4毫米(+/-0.001毫米)的外徑。圖5至圖8的實(shí)施例可以被構(gòu)建成在傳感器和靶材之間具有80至180微米的測(cè)量范圍(在正交于感測(cè)電極表面的z軸上)?？梢愿淖儌鞲衅鞯某叽缫赃m應(yīng)不同的測(cè)量范圍，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣。圖5至圖8的實(shí)施例也可以是利用光刻技術(shù)做出的，以達(dá)到甚至更薄的材料層，例如，具有100納米(+/-10納米)厚度的感測(cè)電極31，厚度150納米(+/-10納米)的側(cè)護(hù)電極32 (若包含的話)及背側(cè)電極35，以及厚度50納米(+/-10納米)的絕緣層34。這些實(shí)施例中的感測(cè)電極是方形或圓形的，提供大感測(cè)面積以最大化傳感器的靈敏度，并最小化傳感器的整體尺寸。然而，傳感器可以與這些形狀相異，而具有長(zhǎng)方形、卵形或其他形狀的感測(cè)電極(以及，情況類似地，防護(hù)電極)以最大化感測(cè)區(qū)域。圖5至圖8的實(shí)施例可以被構(gòu)建成具有做為電極31、32的導(dǎo)電層，其沉積于絕緣層35上或是用黏著劑或接合層附加在該絕緣層。感測(cè)與防護(hù)電極之間的間隙39的形成， 可以是通過(guò)針對(duì)感測(cè)和防護(hù)電極二者形成單一導(dǎo)電層，并利用激光或蝕刻來(lái)移除材料，以建立該間隙。優(yōu)選地以激光做出極小的間隙寬度，且可以使用激光做出具有極小偏離的25微米寬的間隙，而蝕刻則通常精準(zhǔn)度較差。傳感器可以利用各種不同的技術(shù)制造，例如，利用光刻技術(shù)、MEMS(Micro ElectroMechanical Systems ;微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)，或可撓性印刷電路技術(shù)。利用可撓性印刷電路技術(shù)，絕緣層34可以被提供為適當(dāng)材料的可撓性薄片或卷帶的形式，諸如凱通聚酰亞胺膜或類似的可撓性絕緣膜。導(dǎo)電電極31、32及35可以由銅質(zhì)或其他適當(dāng)導(dǎo)電材料的薄層形成，利用黏著劑固定至絕緣層34,形成為無(wú)膠壓制層(adhesiveless laminate),例如,使用直接金屬化制程(direct metallization process)、或者是利用導(dǎo)電油墨或其他適當(dāng)?shù)挠∷⒓夹g(shù)印刷至絕緣層上。保護(hù)絕緣膜37及38可以是由與層34相同種類的材料形成?？蓳闲杂∷⒈∧鞲衅饕子谏a(chǎn)且可以快速地產(chǎn)出，導(dǎo)致極短的生產(chǎn)前置時(shí)間?？梢詫鞲衅髦圃斐稍趶膫鞲衅鞯叫盘?hào)處理電路之間具有穩(wěn)健的連接。小尺寸對(duì)于置放于待測(cè)量距離的點(diǎn)上或極接近處提供更多的靈活性。傳感器可以被附著于適當(dāng)處作為單獨(dú)的傳感器組件，以快速并簡(jiǎn)易地組裝感測(cè)系統(tǒng)。單獨(dú)傳感器的平整度及傾斜度可以在其被附著到適當(dāng)位置之后進(jìn)行檢查，并在測(cè)量過(guò)程中進(jìn)行校準(zhǔn)。在使用可撓性薄片的材料做為絕緣層的情形，可以將整個(gè)傳感器構(gòu)造成具有可撓性。在一些上述的實(shí)施例中，感測(cè)電極與側(cè)護(hù)電極間的間隙寬度并未滿足上述的比較性設(shè)計(jì)規(guī)則，例如，感測(cè)電極與防護(hù)電極間的間隙大于感測(cè)電極與靶材間的距離的五分之一。然而，薄膜結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在傳感器的許多應(yīng)用上均比上述特點(diǎn)重要。圖9A至圖9C顯示被構(gòu)造為單一集成單元的傳感器對(duì)的各種實(shí)施例。在這些實(shí)施例中，該集成單元包含兩個(gè)傳感器30a及30b，各自均具有其自身的感測(cè)電極3la、3Ib以及背護(hù)電極35a、35b。圖9A中的傳感器使用導(dǎo)電板40做為屏蔽電極，而圖9B和圖9C中的傳感器則共享與傳感器對(duì)集成的單一屏蔽電極44。在圖9C的實(shí)施例中，利用屏蔽電極44與板40之間的膠點(diǎn)或膠線56將傳感器安裝至板40。在板40是具有導(dǎo)電性的情況，可以使用導(dǎo)電膠將板40和屏蔽電極44電連接，以更有效地使屏蔽電極接地。這兩個(gè)傳感器30a、30b優(yōu)選地作為如上所述的差動(dòng)對(duì)工作，其中每一傳感器均被與所述對(duì)中另一傳感器不同相位的電壓或電流所驅(qū)動(dòng)，優(yōu)選地是相位相差180度，且執(zhí)行差動(dòng)式測(cè)量以抵消共模誤差。
圖9D顯示差動(dòng)式傳感器對(duì)的上視圖。背護(hù)與感測(cè)電極形成于圓角四邊形之中，該形狀被設(shè)計(jì)成能契合于，例如，顯示于圖20D及圖21B的區(qū)域115之內(nèi)。此形狀針對(duì)在區(qū)域115限制范圍內(nèi)的感測(cè)電極造成最大面積，以產(chǎn)生最高分辨率的測(cè)量。這些電極還可以形成為圓形的形狀，也緊密地契合于區(qū)域115之內(nèi)，以產(chǎn)生最大面積的感測(cè)電極。圖IOA至圖IOD顯示使用不同材料作為傳感器基板的薄膜電容式傳感器的各種組態(tài)。這些實(shí)施例適合于使用光刻技術(shù)的構(gòu)造，使得可以制造具有極小間隙尺寸的形狀極為精確的電極。這讓傳感器能夠被構(gòu)造成滿足上述的比較性設(shè) 計(jì)規(guī)則，且具有極高的分辨率以測(cè)量極小的形態(tài)和極小的距離。光刻處理還使得連接線和接觸/接合墊被制做成具有極小的軌道寬度和精確的尺寸。此外，光刻處理是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，一旦制程流程開(kāi)發(fā)出來(lái)，其可以很容易地被應(yīng)用于具有更高分辨率的傳感器的生產(chǎn)。然而，制程的前期開(kāi)發(fā)造成較長(zhǎng)的生產(chǎn)前置時(shí)間，且將需要短程的循環(huán)試驗(yàn)以驗(yàn)證不同的制程步驟。圖IOA至圖IOD僅顯不層的布置，并未顯不側(cè)護(hù)電極，但若其包含于其中，則將與感測(cè)電極形成于同一層，且并未顯示側(cè)護(hù)電極及背護(hù)電極的可選連接。對(duì)于一個(gè)或多個(gè)傳感器安裝在諸如光刻機(jī)器的機(jī)器上的應(yīng)用，這些實(shí)施例中的基板可以被超過(guò)一個(gè)傳感器所共享，使得一組傳感器被構(gòu)造在一個(gè)單元中。此類布置的實(shí)例顯示于圖13A至圖13D中，描述于下?；蹇梢詮亩贿B接至安裝板，或者該基板可以被用作用于將傳感器安裝至機(jī)器的安裝板。圖IOA中的實(shí)施例具有硅基板45，其兩側(cè)上形成有絕緣層47a、47b。感測(cè)電極31形成于其中一個(gè)絕緣層的表面上，且背護(hù)電極35形成于另一絕緣層的表面上。此實(shí)施例可能需要防護(hù)電極的主動(dòng)偏壓(active biasing)以正常運(yùn)作,其可能需要對(duì)傳感器安裝于其上的板進(jìn)行圖案化。此外，投射透鏡和傳感器之間的電容性耦合可能是一個(gè)問(wèn)題。圖IOB中的實(shí)施例具有硅基板45，具有形成于一側(cè)上的多個(gè)層，包含第一絕緣層47a、形成于該第一絕緣層上的感測(cè)電極31、第二絕緣層47b、以及形成于該第二絕緣層上的背護(hù)電極35。此實(shí)施例排除圖案化安裝傳感器的安裝板的需要，且還排除投射透鏡和傳感器之間的電容性耦合。然而，與圖IOA的實(shí)施例相比，需要額外的絕緣層。硅基板并非優(yōu)良的絕緣體，故這些實(shí)施例中包含絕緣層。硅基板的另一缺點(diǎn)在于，由于硅中的雜質(zhì)，硅中可能產(chǎn)生寄生電流，而這些電流可能干擾傳感器的電容測(cè)量。圖IOC中的實(shí)施例具有派勒克斯玻璃(pyrex)基板46,其中感測(cè)電極31形成于一個(gè)表面之上，而背側(cè)電極35形成于另一表面之上。若實(shí)施防護(hù)電極的主動(dòng)偏壓,則此實(shí)施例也需要圖案化傳感器被安裝于其上的板，雖然主動(dòng)式防護(hù)可以省略，但在靈敏性上有所降低，并在傳感器中加入了小量的非線性。具有此種結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，包含厚度100微米的基板以及感測(cè)電極與側(cè)護(hù)電極之間16微米的間隙，當(dāng)施加以150kHz(千赫茲)的50yA(微安培)電流時(shí)，在傳感器與靶材相距0. 8微米的距離的情況可以產(chǎn)生大約11. 5V的有效輸出電壓，且在傳感器和靶材相距I. 8微米的距離的情況可以產(chǎn)生大約13. 5V的有效輸出電壓。圖IOD中的實(shí)施例具有派勒克斯玻璃基板46，具有形成于一側(cè)上的多個(gè)層，包含防護(hù)電極49、形成防護(hù)電極上的絕緣層47，并且感測(cè)電極48形成于絕緣層上。此布置方式不需要對(duì)傳感器安裝于其上的板進(jìn)行圖案化，且由于該100微米的派勒克斯玻璃層，投射透鏡與傳感器之間的電容性耦合被降低。派勒克斯玻璃是優(yōu)良的絕緣體，因而對(duì)于使用派勒克斯玻璃基板的實(shí)施例，硅實(shí)施例中所用的絕緣層可以被省略。傳感器電極(感測(cè)、側(cè)護(hù)及背護(hù)電極)與信號(hào)處理系統(tǒng)間的電連接的形成，需要做出通往小型傳感器組件的穩(wěn)健低阻抗連接。該連接應(yīng)該要能夠承受預(yù)期的機(jī)械應(yīng)力，同時(shí)在傳感器裝置之中要避免引入額外的寄生電容。對(duì)于使用光刻機(jī)器的傳感器應(yīng)用，該連接也應(yīng)該要避免使用會(huì)對(duì)真空環(huán)境產(chǎn)生污染的材料。圖11顯示一傳感器，具有接觸墊50a、50b形成于連接線41及42的端部，用于形成從傳感器通往信號(hào)處理電路的外部連接。圖12A和圖12B顯示用于電接觸至傳感器電極的接觸墊的結(jié)構(gòu)的剖面視圖。這些特別適用于使用由硅、派勒克斯玻璃和類似材質(zhì)構(gòu)成的基板的實(shí)施例。這些實(shí)施例在基板的背側(cè)提供接觸墊，以電連接至位于該基板前側(cè)上的傳感器電極。圖12A顯示的實(shí)施例具有穿過(guò)基板55的穿孔。導(dǎo)電接觸墊50形成于硅基板的背側(cè)上，且穿過(guò)該穿孔形成導(dǎo)電連接51以與位于基板前側(cè)上的導(dǎo)電層52相連接。圖12B顯示的實(shí)施例具有電連接形成于基板55的邊緣上。導(dǎo)電接觸墊50形成于基板的背側(cè)上，且導(dǎo)電連接51形成于該基板的邊緣處，以與位于基板前側(cè)上的導(dǎo)電層52相連接。
對(duì)于使用娃或其他非電介質(zhì)基板的實(shí)施例，絕緣層53將導(dǎo)電層52與基板分隔,且小絕緣層54將接觸墊50與基板分隔。該穿孔在圖12A中也涂覆以絕緣層，且圖12B中位于導(dǎo)電連接51下的基板的邊緣也涂覆以絕緣層。接觸墊所需的額外絕緣層產(chǎn)生額外的小寄生電容。對(duì)于使用諸如派勒克斯玻璃的電介質(zhì)基板的實(shí)施例，該額外絕緣層是可選的，而額外的寄生電容被減小。圖13A至圖13D顯示感測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施例，其具有多個(gè)傳感器構(gòu)造在環(huán)繞光刻機(jī)器的投射透鏡104的單一基板102上。圖13A顯示該基板的前側(cè)，即，朝下面且面向曝光晶圓的一側(cè)。八個(gè)傳感器(包含四個(gè)傳感器對(duì))形成于基板上，成對(duì)地分隔在投射透鏡周圍。在此實(shí)施例中，為每一傳感器在基板的前側(cè)上形成導(dǎo)電感測(cè)電極31。側(cè)護(hù)電極32環(huán)繞每一感測(cè)電極，在其間形成小間隙。連接線105充當(dāng)每一感測(cè)及防護(hù)電極與基板邊緣之間的電連接。在此實(shí)施例中，基板由諸如派勒克斯玻璃或凱通的介電材料制成，且電極和基板之間并未使用額外的絕緣層。也可以在基板前側(cè)上的傳感器電極上形成薄保護(hù)絕緣層。圖13B顯示該基板的背側(cè)，S卩，朝上遠(yuǎn)離待曝光晶圓的一側(cè)。每一傳感器均形成導(dǎo)電背護(hù)電極35于基板的背側(cè)上。就每一傳感器而言，該背側(cè)電極對(duì)齊位于基板前側(cè)的感測(cè)和側(cè)護(hù)電極。在此實(shí)施例中，具有圓形電極，就每一傳感器而言所有電極的中心均是對(duì)齊的。背側(cè)電極35的直徑比感測(cè)電極31大，且可以等于或大于位于前側(cè)的側(cè)護(hù)電極32的直徑。連接線106充當(dāng)背護(hù)電極與基板邊緣之間的電連接。基板前側(cè)上的連接線105與背側(cè)上的連接線106可以被布置成在邊緣處形成基板背側(cè)上的接觸墊50a和50b，利用圖11、12A或12B中顯示的構(gòu)造，其中接觸墊50a電連接至感測(cè)電極31而接觸墊50b連接至側(cè)護(hù)電極32和背護(hù)電極35。在此實(shí)施例中，接觸墊區(qū)域交替形成，使得來(lái)自感測(cè)電極的每一接觸墊50a在其兩側(cè)均具有來(lái)自對(duì)應(yīng)的側(cè)護(hù)及背護(hù)電極的接觸墊50b。在基板的邊緣處還形成額外的接觸墊50c以連接至屏蔽電極，其可以連接至將傳感器連接至測(cè)量系統(tǒng)的纜線的屏蔽護(hù)套。接觸墊區(qū)域共同形成接觸墊50，布置在對(duì)應(yīng)于基板上的傳感器對(duì)裝置的分離區(qū)域中。圖13C顯示基板的背側(cè)，具有絕緣層110形成于基板上，并環(huán)繞基板邊緣保留一間隙，使得接觸墊50被暴露出來(lái)以做為連接之用。圖13D顯示被安裝在隔離/安裝板112上的基板102。安裝板112可以是導(dǎo)電的，且可以充當(dāng)屏蔽電極，可以接地，或者可以分離組件的形式提供做為屏蔽電極的導(dǎo)電屏蔽板。接觸墊50c充當(dāng)連接區(qū)域，形成通往屏蔽電極的電連接，例如，以連接至傳感器屏蔽護(hù)套。絕緣層110使防護(hù)電極與安裝板/屏蔽電極電隔離。在此實(shí)施例中，安裝板在環(huán)繞其邊緣處具有切除區(qū)，以使得接觸墊50暴露出來(lái)而形成電連接。在一個(gè)實(shí)施例中，圖13A至圖13D的配置可包含一 50毫米直徑的派勒克斯玻璃基板，具有例如19x 19毫米或26x 26毫米的方形孔，以容納投射透鏡。感測(cè)電極具有3. 8毫米的直徑以及在感測(cè)電極與防護(hù)電極之間16微米的間隙，防護(hù)電極具有I毫米的寬度，而背側(cè)電極具有6毫米的直徑。連接線105具有0. 05毫米的寬度和16微米的間隔，而連接線106具有0. 5暈米的寬度和0. 5暈米的間隔,接觸墊可以是0. 5暈米寬及I. 4暈米長(zhǎng),且接觸墊彼此被0. 5毫米的間隙分隔。傳感器可以被施加以頻率200kHz的10 ii A電流。顯示于圖13A至圖13D的實(shí)施例中的傳感器，或本文所述的任一種其他傳感器配置方式，均可以依據(jù)例如圖6A至圖6F、圖7A至圖7B、圖8A至圖8B、圖9A至圖9C、圖IOA至圖10D、圖11或圖12A至圖12B中所述的任一實(shí)施例構(gòu)建而成，且可以是以差動(dòng)對(duì)的形式配 置，其中差動(dòng)對(duì)中的每個(gè)傳感器均被與該差動(dòng)對(duì)中的另一傳感器不同相位的電壓或電流驅(qū)動(dòng)。舉例而言，差動(dòng)對(duì)中的第一傳感器可以被與該對(duì)中的另一傳感器相位相差180度的電流驅(qū)動(dòng)。為了降低傳感器對(duì)之間的耦合，讓多個(gè)傳感器差動(dòng)對(duì)可以一起使用，每一傳感器對(duì)均可以被與相鄰傳感器對(duì)相位有所偏移的電壓或電流驅(qū)動(dòng)。例如，相鄰的傳感器對(duì)可以各自被彼此相位相差90度的電流驅(qū)動(dòng)。舉例而言，圖13A頂端的傳感器對(duì)可以被施加以相位為0度和180度的電流，位于右側(cè)和左側(cè)的傳感器對(duì)各自可以被施加以相位為90度和270度的電流，而底部的傳感器對(duì)可以被施加以相位為0度及180度的電流。以此種方式，運(yùn)用相位分割技術(shù)配合相鄰傳感器對(duì)的正交偏壓，以分隔差動(dòng)對(duì)并降低其間的干擾?？梢蕴娲缘鼗蜻M(jìn)一步地采用諸如頻率分割或時(shí)間分割的其他技術(shù)以降低傳感器對(duì)之間的干擾。需要從傳感器探針到信號(hào)處理系統(tǒng)的電連接，以將電信號(hào)傳離傳感器和發(fā)送電信號(hào)，以將原始傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成有用的格式。圖14顯示傳感器布置的側(cè)視圖，具有傳感器30，其在光刻機(jī)器投射透鏡104周圍安裝在基板102的前側(cè)上。基板102還可以充當(dāng)安裝板112，以將傳感器安裝至進(jìn)行距離測(cè)量的設(shè)備，例如，光刻機(jī)器的投射透鏡。接觸墊50形成于基板的背側(cè)上，而金屬接觸彈簧形式的連接導(dǎo)線60電接觸所述墊以連接至信號(hào)處理系統(tǒng)。圖15A及圖15B顯示另一種可替換的連接布置方式，其使用可撓性印刷電路連接構(gòu)件110，包含可撓性膜片111，導(dǎo)電軌道114a、114b、114c印刷或附著于其上。在這些導(dǎo)電軌道上可以形成保護(hù)絕緣層。撓性印刷連接器110 —端接合至接觸墊50或傳感器電極的連接區(qū)域，使得導(dǎo)電軌道形成通往傳感器電極的電連接。在所示的實(shí)施例中，導(dǎo)電軌道114a連接至感測(cè)電極的接觸墊，而導(dǎo)電軌道114b和114c連接至側(cè)護(hù)電極和/或背側(cè)電極的接觸墊。在屏蔽電極包含于傳感器結(jié)構(gòu)中的情況，額外的導(dǎo)電軌道可以形成于撓性印刷連接器上，以將屏蔽電極連接至遠(yuǎn)離傳感器及支承傳感器的結(jié)構(gòu)的接地電位。連接器插頭或插槽116通過(guò)接頭117附接至撓性印刷連接器110的另一端，形成與導(dǎo)線或連接接腳120的電接觸，以將傳感器信號(hào)傳輸至信號(hào)處理系統(tǒng)。圖15A顯示撓性印刷連接器110的實(shí)施例的下側(cè)，其顯示導(dǎo)電軌道114至1114c，以及這些導(dǎo)電軌道所連接的一組接觸墊50的上視圖。圖15B顯示該撓性印刷連接器110連接至接觸墊時(shí)的側(cè)視圖。該撓性印刷連接器是可撓性的，且可以與本文所述的任一傳感器實(shí)施例一起使用。該撓性印刷連接器的最大彎曲半徑(maximum bending radius)應(yīng)予慎重考慮,特別是對(duì)于極細(xì)小的導(dǎo)電軌道寬度,且該撓性印刷連接器與傳感器接觸墊在組裝期間的對(duì)齊相當(dāng)重要。當(dāng)絕緣層34是由諸如聚合物絕緣膜或類似的適當(dāng)材料制成時(shí)，可撓性膜片111可以由相同的材料形成，且集成至絕緣層34而作為絕緣層的延伸。在此實(shí)施例中，導(dǎo)電軌道114a-l 14c可以類似地由相同的材料形成，且集成至感測(cè)電極31和側(cè)護(hù)電極32和/或背側(cè)電極35而作為這些電極的延伸。在此組態(tài)之中，電極和導(dǎo)電軌道間的接觸墊將 不再是必需的，但接觸墊可以使用于導(dǎo)電軌道的末端。在另一實(shí)施例中，導(dǎo)電軌道可以是以與傳感器電極相同的方式形成分層，舉例而言，使得連接至背護(hù)電極的導(dǎo)電軌道形成于絕緣層上方，該絕緣層形成于連接至感測(cè)電極的導(dǎo)電軌道上方。此結(jié)構(gòu)也可以被延伸以包含連接至屏蔽電極的導(dǎo)電軌道，該屏蔽電極形成于絕緣層上方，該絕緣層形成于連接至背護(hù)電極的導(dǎo)電軌道上方，例如圖21D中所示。圖16A顯示帶電微粒光刻機(jī)器的投射透鏡和偏轉(zhuǎn)器堆棧(deflector stack) 132的剖面視圖。堆棧132典型地包含垂直迭置的投射透鏡組件以及子束偏轉(zhuǎn)器組件，以將光刻機(jī)器產(chǎn)生的帶電微粒子束聚焦至晶圓的表面上，并以掃描模式跨越晶圓表面對(duì)其進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。每一垂直迭置的投射透鏡組件實(shí)際上均可以包含投射透鏡的陣列，以同時(shí)將大量子束聚焦至晶圓表面上，每一子束用于曝光晶圓的不同部分，且每一偏轉(zhuǎn)器組件均可以類似地包含偏轉(zhuǎn)器的陣列。透鏡堆棧132安裝于外殼框架構(gòu)件130之中。安裝板112，其也可以充當(dāng)透鏡堆棧的兩個(gè)靜電透鏡組件間的隔離件，被置放于框架構(gòu)件130下方并附著至框架構(gòu)件130，具有位于中央的孔洞，帶電微粒束被投射通過(guò)該孔洞。板/隔離件112可以由玻璃或其他適當(dāng)?shù)慕^緣材料制成，以在透鏡堆棧132與底部透鏡104、晶圓、傳感器、及附近其他組件中存在的高電壓之間提供絕緣層。板112，和通常是圓柱形狀的框架構(gòu)件130和上方安裝板133，共同構(gòu)成投射透鏡及偏轉(zhuǎn)器堆棧132的外殼結(jié)構(gòu)。板112或者可以是導(dǎo)電性的或包括導(dǎo)電層，起到電容式傳感器的屏蔽電極的作用。板112還可以是傳感器可以形成于其上的基板102。在所顯示的實(shí)施例中，投射透鏡堆棧132包含一連串投射透鏡組件，它們布置成垂直堆棧的形式，大部分位于平板112上方，但該堆棧最后的透鏡組件104位于該板的下方，在板112的底部表面上。圖16B顯示用于測(cè)量距離的傳感器的配置，該距離與投射透鏡堆棧的底部投射透鏡104與靜置于可移動(dòng)式晶圓固定臺(tái)134上的晶圓9之間的距離有個(gè)。應(yīng)注意晶圓和固定臺(tái)均基于方便性而示意性地顯示，其寬度實(shí)際上遠(yuǎn)大于透鏡堆棧外殼的尺寸。典型地，晶圓是200或300毫米的直徑，而透鏡堆棧外殼是50至70毫米。傳感器30與置放底部投射透鏡104被安裝于同一板112上，且極為接近透鏡104。傳感器優(yōu)選為小于光刻機(jī)器的曝光場(chǎng)的尺寸，且一些或所有傳感器可以是比等于該曝光場(chǎng)尺寸的寬度或長(zhǎng)度的距離更接近投射透鏡的邊緣。在此配置之中，傳感器的安裝與投射透鏡呈固定的相對(duì)關(guān)系，使得底部投射透鏡104與晶圓9之間的距離可以從傳感器和晶圓間的測(cè)量距離確定。本文所述的傳感器的極小尺寸使其有可能將傳感器安置于極為接近投射透鏡之處，并容許其與投射透鏡的最后聚焦組件安置于同一支承構(gòu)件之上，使得其二者均被安裝至同一參考點(diǎn)。由于傳感器與底部投射透鏡被集成于單一結(jié)構(gòu)上，這大幅地降低源于傳感器和投射透鏡相對(duì)位置改變的誤差，舉例而言，因?yàn)闊崦浝淇s以及底部投射透鏡安裝于其上的支承構(gòu)件與傳感器安裝于其上的支承構(gòu)件間的移動(dòng)，以及分別因?yàn)閭鞲衅髋c底部投射透鏡不同基部結(jié)構(gòu)的安裝不精確所造成。這致使針對(duì)傳感器系統(tǒng)在X和I軸上(即，平行于晶圓的表面)和在Z軸上(即，正交于晶圓的表面)的變化進(jìn)行校準(zhǔn)的需要得以排除，或至少降低對(duì)這樣的校準(zhǔn)的需要。傳統(tǒng)的電容式傳感器的高度和寬度過(guò)大以至于無(wú)法安裝在板112上，而必須被不定在遠(yuǎn)離投射透鏡104之處，例如在框架構(gòu)件131上。聚焦效果主要由最后(底部)的投射透鏡104決定。在上述的集成式設(shè)計(jì)特征之中，電容式高度傳感器與投射透鏡彼此集成，使得在傳感器與該最后投射透鏡組件的聚焦產(chǎn)生區(qū)域之間并無(wú)其他組件存在。該集成式系統(tǒng)中唯一必需注意的變化是單一投射透鏡電極104的公差，其是一極薄的組件(通常是200微米或更小)。傳感器和投射透鏡之間的關(guān)系僅會(huì)被該最后組件104的公差干擾。若排除聚焦組件(投射透鏡的最后組件)的厚度公差的影響，電容式傳感器的確切測(cè)量基本上將匹配從聚焦組件到晶圓表面(即，射束聚焦的平面/位置)的距離。這種聚焦組件的厚度不確定性僅是測(cè)量靶材和傳感器工作范圍的 一小部分，因此除了決定傳感器靜止電容(rest capacitance)的“無(wú)限遠(yuǎn)測(cè)量”之外，并不需要對(duì)傳感器進(jìn)行額外的校準(zhǔn)。這可以藉由直接測(cè)量無(wú)限遠(yuǎn)，即，未置放一晶圓的情況，而決定。傳感器和投射透鏡的緊密集成將系統(tǒng)的整體公差最小化，使得電容式傳感器的讀取結(jié)果的精確度足以使用于光刻機(jī)器，而不需要額外的校準(zhǔn)。額外的優(yōu)點(diǎn)在于該微小設(shè)計(jì)使得能夠測(cè)量與接近曝光射束的靶材(晶圓)的距離，更進(jìn)一步最小化測(cè)量誤差。傳感器被設(shè)置在與投射透鏡104的底部相鄰的板112上。對(duì)于以分離形式構(gòu)建的傳感器，例如，依據(jù)顯示于圖5至圖9中的薄膜架構(gòu)形式，各個(gè)傳感器可以直接固定至安裝板112，例如，透過(guò)利用黏著劑。對(duì)于形成于共同基板上的傳感器，例如，顯示于圖13A至圖13D的類型，傳感器基板還可以利用黏著劑或其他附接方式固定至安裝板112。還有可能將共同傳感器基板同時(shí)做為安裝板112。投射透鏡104的底部可以是與傳感器30的感測(cè)電極的底部表面大致位于同一高度，或者可以略微較低。通過(guò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)使得預(yù)定測(cè)量的距離幾乎等于實(shí)際上量得的距離(即，感測(cè)電極的底部表面與待測(cè)量靶材之間的距離)，則系統(tǒng)的靈敏度得以提升。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)使用于光刻機(jī)器時(shí)，投射透鏡104的底部延伸超過(guò)傳感器30的感測(cè)電極的底部表面下方50微米。投射的焦面是在投射透鏡的底部下方50微米以及感測(cè)電極下方100微米。晶圓固定臺(tái)在感測(cè)電極的底部表面下方具有80至180微米的z軸(垂直)方向移動(dòng)范圍，以及100納米的定位精確度，此范圍的頂端使晶圓落入感測(cè)電極的80微米之內(nèi)，而此范圍的底部將晶圓移動(dòng)至感測(cè)電極下方180微米處。圖17A至圖17D顯示具有多個(gè)傳感器30和集成撓性印刷連接器110的可撓性印刷電路結(jié)構(gòu)120。結(jié)構(gòu)120包含絕緣材料的可撓性基座，諸如凱通聚酰亞胺膜或類似的可撓性絕緣膜。傳感器的導(dǎo)電電極和構(gòu)成連接線的導(dǎo)電軌道可以由銅或其他適當(dāng)導(dǎo)電材料的薄層形成，利用黏著劑固定至絕緣基座層，形成為無(wú)膠壓制層，例如，使用直接金屬化處理、或者是利用導(dǎo)電油墨或其他適當(dāng)?shù)挠∷⒓夹g(shù)印刷至絕緣層上。保護(hù)絕緣膜可以從而形成在該導(dǎo)電層上。
在顯示于圖17B的實(shí)施例中，八對(duì)傳感器布置成環(huán)繞方形缺口 121的方形陣列，該方形缺口 121用于容納底部投射透鏡104。也可以使用單一傳感器來(lái)取代傳感器對(duì)，并且也可以使用傳感器或傳感器對(duì)的不同空間布置。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(gòu)建，用于構(gòu)成傳感器與信號(hào)處理系統(tǒng)之間的電連接。撓性印刷連接器Iio連接至連接器116，其提供應(yīng)力緩解以及通往三軸纜線210的接口，該三軸纜線210用于連接至遠(yuǎn)程信號(hào)處理系統(tǒng)。傳感器與自該傳感器傳輸信號(hào)至遠(yuǎn)離該傳感器處所需的連接及接線的集成解決了許多問(wèn)題，在上述遠(yuǎn)離該傳感器處可做出更大型且更穩(wěn)固的連接。由于接線及連接器硬件的尺寸限制，故傳感器的超小尺寸使得難以構(gòu)造出電連接。接線引入的電容必須加以控制，使其不至于支配傳感器系統(tǒng)。接線的任何小移動(dòng)或振動(dòng)均可能造成損傷或者導(dǎo)致需要重新校準(zhǔn)傳感器。將傳感器和傳感器接線二者集成到單一撓性印刷可撓性基座層上，使得傳感器處的連接可以具有極小的尺寸，該接線引入的電容可以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間加以控制，而整合到單一基座層上產(chǎn)生機(jī)械性的穩(wěn)健設(shè)計(jì)，大幅降低了接線移動(dòng)所造成的問(wèn)題。將多個(gè)傳感器與它們關(guān)聯(lián)的接線集成到單一基座層上具有進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)在 單一基座上形成傳感器陣列，傳感器的空間布置在制造之時(shí)固定，且較大的集成結(jié)構(gòu)更易于處置和接附至例如光刻機(jī)器的設(shè)備。信號(hào)預(yù)處理電路200可以通過(guò)將該電路印刷或以其他方式形成于可撓性基座層上，而被集成到撓性印刷連接器上。信號(hào)預(yù)處理電路200可以包含用于傳感器防護(hù)電極的主動(dòng)偏壓(描述于下)的緩沖器/放大器(buffer/amplifier),可以包含額外的電路,或者可以省略，使得僅連接硬件位于投射透鏡附近，而所有主動(dòng)式部件均置于遠(yuǎn)程。當(dāng)光刻機(jī)器在真空環(huán)境之中工作時(shí)，將主動(dòng)式部件置于接近傳感器處且位于真空中可能會(huì)由于真空中熱傳輸?shù)牟蛔愣斐蓮倪@些主動(dòng)式部件散熱的問(wèn)題。然而，將主動(dòng)式防護(hù)所必需的部件置于接近防護(hù)電極處提高了系統(tǒng)的性能。在所顯示的實(shí)施例中，信號(hào)預(yù)處理電路200被置于緊鄰連接器116之處，使得電路產(chǎn)生的熱量可經(jīng)由連接器116更有效地被傳導(dǎo)至纜線210并離開(kāi)傳感器裝置。圖18顯示可供選擇的另一種連接布置。撓性印刷連接器110在一端連接至位于安裝板112上的傳感器30，而在另一端經(jīng)由連接導(dǎo)線或接腳201連接至信號(hào)預(yù)處理電路200。信號(hào)預(yù)處理電路200可以安裝在框架構(gòu)件131上，優(yōu)選地位于凹處或隔出的空間中。信號(hào)預(yù)處理電路200的輸出經(jīng)由導(dǎo)線或接腳202、連接器204、以及三軸纜線210被傳送至控制系統(tǒng)。圖19A及圖19B顯示一配置，用于將集成可撓性印刷電路結(jié)構(gòu)120 (顯示于圖17A至17D中)安裝在光刻機(jī)器中。圖19A顯示上述的配置，投射透鏡堆棧被移除以提高可見(jiàn)性，可撓性印刷電路結(jié)構(gòu)120位于框架構(gòu)件136中的凹井中。連接器116經(jīng)由三軸纜線210連接至電纜束212，電纜束212又連接至纜線214以連接至遠(yuǎn)程信號(hào)處理系統(tǒng)。圖19B顯示底部視圖，其顯示可撓性印刷電路結(jié)構(gòu)120和面向晶圓的傳感器30?？蓳闲杂∷㈦娐方Y(jié)構(gòu)120可以利用黏著劑或其他適當(dāng)?shù)母街椒ū还潭ㄖ涟惭b板的底部表面，例如顯示于圖16A和16B中的安裝板112。這造成傳感器陣列與相關(guān)聯(lián)的接線及安裝板112和底部投射透鏡104的集成，全部位于單一結(jié)構(gòu)中。傳感器從而以與投射透鏡呈固定相對(duì)關(guān)系的方式被安裝在極為接近投射透鏡之處，帶來(lái)如以上針對(duì)圖16A和16B的實(shí)施例所述的優(yōu)點(diǎn)。圖20A、20B和20D顯示位于安裝板112上圍繞光刻機(jī)器投射透鏡104的電容式傳感器的各種組態(tài)。在圖20A中，四個(gè)傳感器對(duì)被散布在安裝板112的四個(gè)四分之一圓形中，傳感器被成對(duì)布置以進(jìn)行差動(dòng)式感測(cè)。在安裝板的底側(cè)，每一傳感器包含感測(cè)電極31且可以還包含側(cè)護(hù)電極32。這種布置特別適合于進(jìn)行晶圓的高度和傾斜度的測(cè)量。圖20B顯示十六個(gè)傳感器成對(duì)布置在方形矩陣中的布置方式，投射透鏡104所位于的方形中間無(wú)任何傳感器。上述的所有組態(tài)中，優(yōu)選將背護(hù)電極包含于傳感器基板的背側(cè)上，且也可以如前所述地包含屏蔽電極。圖20C顯示相對(duì)于安裝板112和傳感器位于各種不同位置的晶圓9a、9b、9c、9d，這四個(gè)晶圓位置交迭的區(qū)域代表在板112上從投射透鏡104的四個(gè)角延伸出的四個(gè)區(qū)域115。圖20D顯示布置在這四個(gè)區(qū)域115中的四個(gè)(差動(dòng)式)傳感器對(duì)。區(qū)域115的這種布置方式將傳感器分散，使得以至少一個(gè)傳感器或傳感器對(duì)測(cè)量距晶圓表面的距離的可能性最大化。若晶圓的放置使得僅有一個(gè)傳感器/傳感器對(duì)位于 該晶圓上方，則對(duì)該晶圓表面的距離測(cè)量?jī)H能基于該傳感器/傳感器對(duì)。只要另一傳感器/傳感器對(duì)變成位于該晶圓上方，則也將由此傳感器/傳感器對(duì)進(jìn)行測(cè)量，且可以從位于該晶圓上方的兩個(gè)傳感器/傳感器對(duì)計(jì)算平均距離數(shù)值。同樣地，當(dāng)?shù)谌偷谒膫鞲衅?傳感器對(duì)變成位于該晶圓上方時(shí)，它們也將被列入考慮。額外的傳感器/傳感器對(duì)的納入優(yōu)選為以漸進(jìn)的方式加入平均距離的計(jì)算，例如，通過(guò)逐漸納入其他傳感器/傳感器對(duì)的作用，以避免在最終測(cè)量的距離值中產(chǎn)生突然的驟變。安裝板112的尺寸決定最小的靶材尺寸，通常大約60毫米。對(duì)于300毫米的晶圓，在晶圓位置9a至9d之間的四個(gè)重迭區(qū)域115指示傳感器的適當(dāng)安置區(qū)域。然而，傳感器優(yōu)選地安裝成盡可能接近光刻機(jī)器的光或電子射束的實(shí)際投射區(qū)域。諸如450毫米的較大型晶圓尺寸傾向于增大區(qū)域115，因?yàn)榻缍▍^(qū)域115的圓形段趨向于直線。圖21A和21B顯示具有四個(gè)差動(dòng)式傳感器對(duì)30a、30b的可撓性印刷電路結(jié)構(gòu)120的實(shí)施例。結(jié)構(gòu)120可以由類似于圖17A至17D的實(shí)施例諸如凱通聚酰亞胺膜或類似可撓性絕緣膜的絕緣材料的可撓性基座構(gòu)成，且也可以包含一個(gè)或多個(gè)集成式撓性印刷連接器110。在所顯示的實(shí)施例之中，從面對(duì)感測(cè)電極的下方看去(并省略傳感器上的任何絕緣保護(hù)層，使得感測(cè)電極可以被看見(jiàn))，四個(gè)傳感器對(duì)被布置成位于環(huán)繞底部投射透鏡104的圖20D的區(qū)域115中。也可以使用單一傳感器取代上述的傳感器對(duì)。傳感器與接線連接的集成使得可以對(duì)極小型傳感器制做出簡(jiǎn)單且穩(wěn)固的連接，并能夠控制接線所引入的電容。圖21A示出具有圓形傳感器的實(shí)施例。圖21B示出具有四邊形傳感器的實(shí)施例以最大化區(qū)域115的使用(為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，傳感器被顯示成具有尖銳的轉(zhuǎn)角，雖然例如圖9D中所示的圓角形式是優(yōu)選的)。圖21C從傳感器后方某一角度處顯示可撓性印刷電路結(jié)構(gòu)120。四個(gè)集成的撓性連接器110被折疊并從基座層120向上延伸。導(dǎo)電軌道沿著撓性連接器110從每一傳感器的傳感器電極延伸，而后環(huán)繞可撓性膜片122和123，以連接至用于連接至遠(yuǎn)程電路的纜線。由上方看見(jiàn)基座層，并顯示傳感器的背護(hù)電極35a、35b (絕緣層和任何屏蔽電極均被省略，使背護(hù)電極可被看見(jiàn))，且具有導(dǎo)電軌道114b形成在撓性連接器110的內(nèi)側(cè)IlOb上。導(dǎo)電軌道也可以形成在撓性連接器110的外側(cè)IlOa上。導(dǎo)電軌道可以由銅或其他適當(dāng)導(dǎo)電材料的薄層構(gòu)成，利用黏著劑固定至絕緣層，形成為無(wú)膠壓制層，或者是如圖17A至17D的實(shí)施例那樣印刷到絕緣層上。圖21D是傳感器30和相關(guān)聯(lián)的撓性連接器110的剖面視圖。導(dǎo)電軌道114a_114e沿著用于將傳感器連接至遠(yuǎn)程電路的撓性連接器110從傳感器電極延伸。在此實(shí)施例中，導(dǎo)電軌道114a-114e是由相同的材料構(gòu)成的且集成至感測(cè)電極，做為這些電極的延伸。導(dǎo)電軌道以與傳感器電極相同的方式布置在迭層之中。絕緣層34包含撓性連接器110的延伸部分。導(dǎo)電軌道114a從感測(cè)電極31延伸出，二者均形成在絕緣層34上。導(dǎo)電軌道114b從背護(hù)電極35延伸出，二者均形成在絕緣層34與43之間，其中導(dǎo)電軌道114b寬于導(dǎo)電軌道114a，使得導(dǎo)電軌道114b的周邊部分起到導(dǎo)電軌道114a的側(cè)護(hù)電極的作用。導(dǎo)電軌道114a載運(yùn)來(lái)自感測(cè)電極的信號(hào)，且相對(duì)于周圍環(huán)境中的導(dǎo)體將具有特定電容。導(dǎo)電軌道114a附近的導(dǎo)體將以與其影響傳感器的感測(cè)電極相同的方式，影響此電容。導(dǎo)電軌道114b因此被設(shè)計(jì)成充當(dāng)側(cè)護(hù)電極，以降低源于鄰近導(dǎo)體的干擾。 在傳感器包含屏蔽電極的情況下，導(dǎo)電軌道114d從屏蔽電極44延伸出，二者均形成在絕緣層43和38之間。這種布置擴(kuò)大屏蔽電極對(duì)于承載來(lái)自感測(cè)電極的測(cè)量信號(hào)的導(dǎo) 電軌道114a的長(zhǎng)度的影響，以降低對(duì)距離測(cè)量的干擾和外界的影響。在圖21C的實(shí)施例中，導(dǎo)電軌道114b和114d以及居間的絕緣層在撓性連接器的內(nèi)側(cè)表面IlOb上向內(nèi)延伸?？梢栽趽闲赃B接器的外側(cè)表面IlOa上復(fù)制類似的布置方式。絕緣保護(hù)層37可以沿著撓性連接器110形成并在導(dǎo)電軌道114a上延伸，且導(dǎo)電軌道114c沿著撓性連接器在導(dǎo)電軌道114a上方延伸，使得周邊部分在其任一側(cè)上延伸。導(dǎo)電軌道114c可以從而電連接至導(dǎo)電軌道114b，該導(dǎo)電軌道114b連接至背護(hù)電極，從而使導(dǎo)電軌道114c與背護(hù)電極處于相同的電位。導(dǎo)電軌道114c也可以直接連接至背護(hù)電極，或者通過(guò)一些其他方式電連接。類似地，可以形成另一絕緣層43a，其沿著撓性連接器在導(dǎo)電軌道114c上延伸，且另一導(dǎo)電軌道I He沿著撓性連接器在導(dǎo)電軌道114c上方延伸。導(dǎo)電軌道114e可以電連接至導(dǎo)電軌道114d，或者電連接至用于連接至接地電位的纜線導(dǎo)體，該接地電位優(yōu)選為位于該傳感器遠(yuǎn)程的接地端。最后，保護(hù)層38a可以形成于最頂端。利用此雙側(cè)式配置，載運(yùn)來(lái)自感測(cè)電極的信號(hào)的導(dǎo)電軌道114a被有效地夾置于背護(hù)電極的延伸部之間，且此組合結(jié)構(gòu)被夾置于屏蔽電極的延伸部之間，因而大幅地降低對(duì)距離測(cè)量的干擾以及外界的影響。導(dǎo)電軌道114a_114e可以在遠(yuǎn)離傳感器的端部連接至用于將傳感器信號(hào)傳送至遠(yuǎn)程電路的纜線。可以使用三軸纜線，中心纜線導(dǎo)體連接至導(dǎo)電軌道114a，居間纜線導(dǎo)體連接至導(dǎo)電軌道114b和114c，而外圍纜線導(dǎo)體連接至導(dǎo)電軌道114d和114e。這些連接可以是藉由透過(guò)覆于其上的絕緣層中的孔洞暴露出每一導(dǎo)電軌道中的金屬的接觸墊來(lái)形成。顯示于圖21C中的傳感器及連接器結(jié)構(gòu)適合于用于將電容式傳感器的陣列安裝和連接至光刻機(jī)器的投射透鏡。這種配置達(dá)成許多目標(biāo)，提供可撓性基座層，用于將極小型薄膜電容式傳感器直接安裝至最后投射透鏡組件被安裝到的同一安裝板，且極為接近投射透鏡的聚焦點(diǎn)。這種安裝方法消除了因感測(cè)組件和投射透鏡間的高度變化而校準(zhǔn)傳感器系統(tǒng)的需要。從該傳感器電極延伸出的集成式連接器建立通往傳感器的穩(wěn)健電連接，對(duì)于系統(tǒng)的電容引入極小的變化，并消除了因通往傳感器的連接的變化所需的校準(zhǔn)。這產(chǎn)生極為簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，不需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。傳感器的靜止電容可以被決定(其可以直接藉由測(cè)量無(wú)限遠(yuǎn)而得出，意即，傳感器前方不放置晶圓)并于隨后加以補(bǔ)償。不需要傳感器的進(jìn)一步校準(zhǔn)，因?yàn)閭鞲衅鞯撵o止電容基本上是固定的。寄生電容(例如，源于接線的小移動(dòng))容易保持于低點(diǎn)，因?yàn)榻逵晒潭ǖ倪B接結(jié)構(gòu)及三軸纜線，連接的移動(dòng)或振動(dòng)大部分已被消除。由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)容易接附在光刻機(jī)器之內(nèi)，且使得傳感器易于移除和置換，或者使得投射透鏡加上傳感器結(jié)構(gòu)的組合免于冗長(zhǎng)的重新校準(zhǔn)。電子電路圖22顯不傳感器系統(tǒng)300,其包含一個(gè)或多個(gè)傳感器探針30、信號(hào)處理系統(tǒng)301,和用于將信號(hào)從傳感器探針傳送至信號(hào)處理系統(tǒng)的連接系統(tǒng)302。信號(hào)處理系統(tǒng)301可以包含用于驅(qū)動(dòng)該傳感器探針的電流或電壓源電路、用于放大原始傳感器信號(hào)的放大器/緩沖器電路、用于對(duì)傳感器防護(hù)電極施加偏壓以及連接纜線導(dǎo)體的電路、用于處理從探針接收的信號(hào)及輸出經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)作為測(cè)量數(shù)據(jù)的信號(hào)處理電路，以及用于校準(zhǔn)系統(tǒng)的電路。連接系統(tǒng)302可以包含將傳感器連接至信號(hào)處理系統(tǒng)的纜線。
系統(tǒng)的每一部分均可能是各種測(cè)量誤差以及靈敏度降低因素的來(lái)源。誤差由傳感器探針引入，源于這些探針的有限幾何結(jié)構(gòu)，以及在傳感器電極及其他部件的幾何構(gòu)造上造成不規(guī)則性和不精確性的制程限制。源于傳感器探針結(jié)構(gòu)的固有/寄生電容以及與靠近探針的其他部件的互動(dòng)均可以降低傳感器的靈敏度。誤差可以是由探針的安裝而引起，起因于安裝表面或探針的傾斜或不平整，以及位置的容忍公差和有關(guān)安裝的其他因素。誤差可能由信號(hào)處理系統(tǒng)引起，起因于信號(hào)處理誤差、部件容忍公差、外部或內(nèi)部干擾、以及其他因素。誤差還可能由連接系統(tǒng)引起，諸如由連接線、接觸墊、連接導(dǎo)線及纜線等連接部件所引入的額外電容。為了偵測(cè)傳感器電容的改變，其代表傳感器與靶材間的距離，可以運(yùn)用各種放大器組態(tài)。圖23A是基本高阻抗放大器電路的簡(jiǎn)化電路圖。高輸入阻抗放大器采用放大器305 的單位增益非反相組態(tài)(unity gain non-inverting configuration)。AC 電流源 306被連接，作為該放大器的輸入，與傳感器探針30并聯(lián)。該電路產(chǎn)生正比于電容變化的線性輸出309，其隨著傳感器探針30與靶材9之間的距離改變。傳感器30連接在放大器輸入與接地端或虛擬接地端(即，被測(cè)量電容的一個(gè)電極連接至接地端)之間。然而，針對(duì)晶圓的距離測(cè)量，傳感器的感測(cè)電極形成測(cè)量電容的一個(gè)電極，而晶圓中的導(dǎo)電層形成另一電極。晶圓9的導(dǎo)電層典型地經(jīng)由晶圓固定臺(tái)134和其他光刻機(jī)器部件電容性地耦接至接地端。晶圓與接地端之間的電容典型地在6pF到70nF之間變動(dòng)，且傳感器電容的標(biāo)稱數(shù)值典型地大約等于O. IpF到lpF。為了精確地測(cè)量傳感器30與晶圓9之間的距離的微小變化，必須使得晶圓對(duì)接地端的電容至少大于傳感器的標(biāo)稱電容的1000倍。由于晶圓對(duì)接地端電容的變化范圍相當(dāng)大，此電容上的小變化可以影響距離測(cè)量。若晶圓對(duì)接地端電容并未至少大于傳感器標(biāo)稱電容的1000倍，則晶圓對(duì)接地端電容的小變化將造成測(cè)量電容上的變化以及距離測(cè)量上的非預(yù)期的改變?；诓顒?dòng)式測(cè)量原理，差動(dòng)對(duì)中的兩個(gè)傳感器30a、30b被相位相差180度的電流源306a、306b所驅(qū)動(dòng)，如圖23B所示。通過(guò)一個(gè)探針的電流經(jīng)由靶材中的導(dǎo)電層找到路徑。在該電流路徑的中央處產(chǎn)生該電流路徑中的虛擬接地端，即，最低電位或恒定電位。高阻抗放大器305a、305b被用于測(cè)量對(duì)應(yīng)于傳感器與祀材中的導(dǎo)電層之間距離變化的電壓信號(hào)。差動(dòng)式測(cè)量原理使得距離的測(cè)量與晶圓對(duì)接地端阻抗的變化無(wú)關(guān)。
圖24A顯示一使用電壓源對(duì)傳感器30施加偏壓的替代性電路。兩個(gè)固定阻抗71和72、可變電容73、和傳感器30(顯不為可變電容)被布置于惠斯登電橋(whetstonebridge)配置之中，并用電壓源306供電。該電橋具有兩個(gè)橋柱，布置在并聯(lián)電路中，阻抗71和可變電容73在第一節(jié)點(diǎn)處連接在一起并形成一個(gè)橋柱，而阻抗72和傳感器30連接在第二節(jié)點(diǎn)處并形成另一橋柱。固定阻抗71和72具有完全相同的阻抗數(shù)值，且可變電容73被調(diào)整成與傳感器30的標(biāo)稱電容相匹配。該電橋每一橋柱中點(diǎn)處的二節(jié)點(diǎn)連接至差動(dòng)放大器75的兩個(gè)輸入端，該差動(dòng)放大器75測(cè)量跨節(jié)點(diǎn)，即跨可變電容73和傳感器30的電壓差異。其改變?cè)摽勺冸娙菀哉{(diào)整該差動(dòng)放大器的空值(null value)，且可藉由自動(dòng)校準(zhǔn)算法進(jìn)行調(diào)整。該電橋部件和差動(dòng)放大器可以放置在傳感器處。當(dāng)配合如圖17A至17D所示的撓性印刷結(jié)構(gòu)使用時(shí)，固定阻抗71、72可以與傳感器被形成在同一可撓性基座層上?？梢岳每勺冸娙荻O管(變?nèi)荻O管(varicap))或其他適當(dāng)部件形成可變電容73。可變電容73也可以被集成在可撓性基座層上，作為安裝或形成在基座層上的部件，或者利用銅和絕緣層被集成到可撓性結(jié)構(gòu)本身中。該差動(dòng)放大器可形成于該基座層上，但上述有關(guān)在真空環(huán)境中的主動(dòng)式組件的考慮也適用。當(dāng)差動(dòng)放大器被放置于遠(yuǎn)程且使用同一纜線長(zhǎng)度連接 至傳感器及可變電容時(shí)，可以去除有效纜線電容且可以抵消共模干擾。圖24B顯示為差動(dòng)式傳感器對(duì)實(shí)施的圖24A的電路。該對(duì)中的每一傳感器30a、30b均連接至固定阻抗71、72，并被電壓源306a、306b偏壓。此處藉由固定電容71和72以及傳感器對(duì)30a及30b形成惠斯登電橋布置，經(jīng)由位于靶材上的導(dǎo)電晶圓抗蝕劑被連接起來(lái)。圖25顯示利用高阻抗放大器電路進(jìn)行的差動(dòng)式測(cè)量的實(shí)施例。兩個(gè)傳感器30a、30b被布置在差動(dòng)對(duì)中。傳感器30a的感測(cè)電極31a被AC電流源306a驅(qū)動(dòng)，而傳感器30b的感測(cè)電極31b被AC電流源306b驅(qū)動(dòng)。這兩個(gè)電流源306a、306a彼此相位相差180度。在一半周期期間，電流307以一個(gè)方向流動(dòng)通過(guò)傳感器30a和傳感器-至-靶材電容16a，通過(guò)靶材9的導(dǎo)電層，并通過(guò)傳感器-至-靶材電容16b及傳感器30b。在下一半周期期間，該電流以相反的方向流動(dòng)。放大器/緩沖器305a放大傳感器30a的原始輸出電壓，以產(chǎn)生待進(jìn)一步處理的輸出信號(hào)309a。輸出309a也可以被饋回至傳感器30a的側(cè)護(hù)電極32a及/或背護(hù)電極35a。這藉由對(duì)防護(hù)電極施加與出現(xiàn)于感測(cè)電極處相同的電壓實(shí)施主動(dòng)式防護(hù)，使得感測(cè)電極與防護(hù)電極之間未形成電場(chǎng)，且使得感測(cè)電極與靶材之間的電場(chǎng)盡可能均勻。放大器/緩沖器305b類似地放大傳感器30b的原始輸出電壓以產(chǎn)生輸出信號(hào)309b，并針對(duì)傳感器30b的防護(hù)電極提供主動(dòng)偏壓信號(hào)。輸出信號(hào)309a、309b可以分別輸入至同步偵測(cè)器(synchronousdetector)電路 330a、330b。放大器305a、305b優(yōu)選地被置于接近傳感器30a、30b處，特別是當(dāng)實(shí)施防護(hù)電極的主動(dòng)偏壓時(shí)，以防止因?qū)鞲衅鹘?jīng)由纜線連接至進(jìn)行信號(hào)處理的遠(yuǎn)程位置所引起的額外電容而造成的誤差。針對(duì)工作在真空中的光刻機(jī)器的電容式傳感器應(yīng)用，將主動(dòng)式部件置于接近傳感器處通常需要將這些組件置放于真空處理室中，由于經(jīng)由真空幅射的熱傳輸?shù)牟蛔?雖然經(jīng)由傳導(dǎo)的熱傳輸仍可在真空中發(fā)生)而可能造成散熱問(wèn)題?；诖司壒?，電流源306a、306b及諸如同步偵測(cè)器330a、330b的進(jìn)一步的信號(hào)處理電路可以被置于真空處理室外部的傳感器遠(yuǎn)程之處。然而，放大器305a、305b優(yōu)選為置放于真空處理室中接近傳感器之處，以得到較低的測(cè)量誤差，利用允許熱傳離主動(dòng)式組件的組態(tài)。 圖26顯不同步偵測(cè)器電路330的一個(gè)實(shí)施例。參考振蕩器(referenceoscillator) 331產(chǎn)生參考頻率Π，該參考頻率fl被電流源306使用以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)傳感器的交流電流332，且被相位偏移器(phase shifter) 333使用以產(chǎn)生參考信號(hào)334 (其頻率也是Π)，參考信號(hào)334相對(duì)于所述參考頻率具有相位偏移。參考信號(hào)334的相位偏移被調(diào)整成等于參考頻率和來(lái)自傳感器的信號(hào)309之間的相位偏移，以補(bǔ)償發(fā)生于同步偵測(cè)器電路330和傳感器之間的纜線連接以及該感測(cè)配置內(nèi)的相位偏移。來(lái)自傳感器的頻率為f2的輸出309是輸入緩沖器335的輸入。倍頻器(multiplier) 337接收頻率f2的緩沖或放大輸入信號(hào)336以及頻率Π的參考信號(hào)334。倍頻器337的輸出將包含兩個(gè)輸入頻率的和(fl+f2)以及這兩個(gè)輸入頻率的差(fl_f2)的成分。倍頻器337的輸出通過(guò)低通濾波器338，以濾除較高的頻率而留下代表這兩個(gè)輸入頻率的差(fl_f2)的低頻成分。此信號(hào)被放大器339放大以產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)340。此測(cè)量信號(hào)340代表傳感器所測(cè)量的阻抗的變化，其與傳感器和靶材間的距離的變化相關(guān)。 如上所述，用于驅(qū)動(dòng)傳感器的電流源電路以及信號(hào)處理電路可以被置于傳感器的遠(yuǎn)程。然而，用于將傳感器連接至遠(yuǎn)程電路的纜線連接將在系統(tǒng)中引入額外的不良電容。圖27是顯示傳感器系統(tǒng)中的電容的示意圖。電容Cin代表纜線電容加上電流源306的輸出電容，電容Cs代表待測(cè)量的傳感器-至-靶材電容加上傳感器和傳感器連接線的固有(寄生)電容，而電容Cout代表纜線電容加上緩沖器305的輸入電容。雜散電容Cin及Cout應(yīng)該比Cs和待測(cè)量的傳感器-至-靶材電容小，因?yàn)榇蟮碾s散電容將降低傳感器的靈敏度。連接傳感器至信號(hào)處理電路的纜線的電容可能很大，且對(duì)于傳感器的靈敏度有負(fù)面效應(yīng)?？梢詫?duì)纜線導(dǎo)體使用主動(dòng)式防護(hù)以降低或排除此問(wèn)題。圖28A顯示一種配置，具有將傳感器30連接至信號(hào)處理電路330的纜線350。在顯示的配置中，放大器/緩沖器305置于傳感器30的附近(垂直虛線的左側(cè))，而電流源306置于傳感器的遠(yuǎn)程(垂直虛線的右側(cè))。電流源306經(jīng)由纜線的中央導(dǎo)體351傳送電流至傳感器30。緩沖器305對(duì)同軸導(dǎo)體352施加的電壓與傳感器的感測(cè)電極上存在的相同。由于中央導(dǎo)體351與同軸導(dǎo)體352上具有相同的電壓，故這些導(dǎo)體間的任何雜散電容的效應(yīng)實(shí)質(zhì)上均被取消。圖28B顯示在纜線350的導(dǎo)體與傳感器30的導(dǎo)電電極之間的連接。中央導(dǎo)體351連接至感測(cè)電極31，內(nèi)環(huán)同軸導(dǎo)體352連接至背護(hù)電極35，而外環(huán)同軸導(dǎo)體353連接至屏蔽電極44。此實(shí)施例中的纜線是三軸纜線，具有用作屏蔽且接地的第三同軸導(dǎo)體353。該屏蔽優(yōu)選為連接至位于纜線遠(yuǎn)程端處的分離接地端，例如，位于電路330處。此接地端僅是屏蔽接地端，且優(yōu)選地不連接至任何位于傳感器處的接地端。此配置可能有許多替代方式。例如，也可以使用非同軸纜線，且緩沖器305可以被置于遠(yuǎn)離傳感器之處，以從信號(hào)處理電路330附近的纜線350遠(yuǎn)程端為導(dǎo)體352供電。傳感器和信號(hào)處理電路的實(shí)體分隔在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)之中已經(jīng)被加以避免，其中的傳感器及電路是由同一制造商供應(yīng)，且在工廠中被視為匹配的套組而一起進(jìn)行校準(zhǔn)，以使得電子電路匹配于傳感器并避免非線性。在本文所述的系統(tǒng)中，可以使用自動(dòng)腳本配合晶圓固定臺(tái)控制系統(tǒng)，以快速地校準(zhǔn)感測(cè)系統(tǒng)，例如，通過(guò)將晶圓固定臺(tái)移動(dòng)到已知的位置并由傳感器進(jìn)行測(cè)量。這排除了將傳感器和信號(hào)處理電路視為一匹配對(duì)的需要，并容許置換傳感器但不置換信號(hào)處理電路，大幅地簡(jiǎn)化光刻機(jī)器的維護(hù)并降低其非生產(chǎn)時(shí)間，從而增加生產(chǎn)量。圖29顯示同步電路360的另一實(shí)施例。數(shù)字參考振蕩器376產(chǎn)生參考頻率fl，其形成參考信號(hào)輸入至混頻器(mixer) 372，該參考信號(hào)還被饋入數(shù)位相位偏移器377以引入相位延遲。該相位延遲參考頻率被數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器(digital-to-analog converter) 378轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，而該模擬相位延遲信號(hào)驅(qū)動(dòng)電流源306，該電流源306為傳感器30供電。該相位延遲被調(diào)整成等于感測(cè)系統(tǒng)和纜線350中產(chǎn)生的相位偏移，等于參考頻率Π與位于同步偵測(cè)器電路輸入處的傳感器系統(tǒng)輸出信號(hào)361之間的相位差?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整相位偏移器377設(shè)定該相位延遲，直到從混頻器372得到最大輸出。應(yīng)注意，感測(cè)系統(tǒng)和纜線中的相位偏移應(yīng)該維持恒定，即使當(dāng)傳感器的電容有所改變之時(shí)也是如此。
輸入緩沖器362接收傳感器信號(hào)361，而緩沖信號(hào)被輸入至帶通濾波器(bandpass filter)363，以從該信號(hào)中濾除噪聲和干擾。經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)被模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器364轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。接著運(yùn)用數(shù)字處理，電路360因此結(jié)合信號(hào)的模擬和數(shù)字處理，以利用二者的最佳特征。經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波的傳感器信號(hào)接著被輸入至單一輸入差動(dòng)輸出的差動(dòng)放大器(或相位分離器(phase splitter))371,其具有兩個(gè)差動(dòng)式輸出，其中之一與輸入信號(hào)同相，而另一輸出則與輸入信號(hào)相位相差180度?；祛l器372接收差動(dòng)式輸出(頻率f2)和參考信號(hào)(頻率Π)。輸入頻率Π (參考頻率)和f2 (傳感器信號(hào)361的頻率)在混頻器372中被去除，而混頻器輸出包含頻率等于輸入頻率之和及差的成分(即，fl+f2及fl-f2)。低通濾波器373濾除頻率之和，而留下相當(dāng)于參考頻率及傳感器信號(hào)頻率之差(fl-f2)的低頻成分。當(dāng)頻率fl與f2相等且同相時(shí)，混頻器輸出正比于傳感器信號(hào)361的振幅的DC值，其正比于傳感器電容且正比于傳感器與靶材之間的距離。放大器374放大低通濾波器的輸出，而后其可以被輸入至控制系統(tǒng)?？梢允褂眯?zhǔn)算法，以自動(dòng)地校準(zhǔn)傳感器系統(tǒng)的同步偵測(cè)器電路。該算法逐步調(diào)整數(shù)字相位偏移器377以遞增或遞減相位延遲，并監(jiān)測(cè)混頻器372的輸出。調(diào)整相位偏移器，直到混頻器372的輸出達(dá)到最大值，表示參考信號(hào)和傳感器信號(hào)相位相同。同步偵測(cè)電路的數(shù)字處理可以利用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(field programmablegate array ；FPGA)實(shí)施，且校準(zhǔn)算法也可以在FPGA及/或配合FPGA工作的軟件中實(shí)施。此種具有自動(dòng)校準(zhǔn)的設(shè)計(jì)允許置換傳感器或傳感器的陣列，而無(wú)需也置換或重新校準(zhǔn)處理來(lái)自傳感器或多個(gè)傳感器的測(cè)量信號(hào)的信號(hào)處理電路。傳統(tǒng)傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含在工廠中被視為匹配的套組而一起校準(zhǔn)的傳感器和信號(hào)處理電路，使得置換傳感器之時(shí)還需同時(shí)置換信號(hào)處理電路。自動(dòng)校準(zhǔn)算法使得傳感器能以與信號(hào)處理電路無(wú)關(guān)的方式獨(dú)立地進(jìn)行置換，并加速新傳感器與現(xiàn)有信號(hào)處理電路的校準(zhǔn)，大幅地簡(jiǎn)化光刻機(jī)器的維護(hù)并縮減其非生產(chǎn)的時(shí)間。因而使光刻機(jī)器的停機(jī)時(shí)間較少，并因此使其生產(chǎn)量較高。圖30是傳感器差動(dòng)對(duì)30a、30b的處理電路的簡(jiǎn)化示意圖。該傳感器由相位相差180度的電流(或電壓)源306a、306b施加偏壓。每一傳感器30a、30b的輸出分別被饋入同步偵測(cè)器電路360a、360b，且該同步偵測(cè)器電路的輸出被輸入至實(shí)施減法運(yùn)算的電路380。該同步偵測(cè)器電路的輸出彼此相位相差180度，故該減法用于從這兩個(gè)同步偵測(cè)器電路輸出去除共模干擾，但保留傳感器信號(hào)。此電容式傳感器可以被用于在光刻機(jī)器上進(jìn)行晶圓定位的控制。圖31是這樣的控制系統(tǒng)的示意圖。傳感器30測(cè)量有關(guān)光刻機(jī)器的投射透鏡104與靜置于可移動(dòng)式晶圓固定臺(tái)134上的晶圓9之間的距離。在這種布置中，傳感器被安裝成與投射透鏡呈固定的相對(duì)關(guān)系，使得投射透鏡與晶圓之間的距離可以從傳感器與晶圓間的測(cè)量距離確定。傳感器信號(hào)被傳送至信號(hào)處理單元301，而信號(hào)處理單元輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)被傳送至控制單元400?？刂茊卧?00可以被用于控制晶圓固定臺(tái)的z軸(垂直)方向的移動(dòng)，以將晶圓維持在光刻機(jī)器的投射透鏡的焦面上，使得機(jī)器發(fā)出的帶電微粒子束在晶圓在X和I軸上移動(dòng)時(shí)仍維持聚焦于晶圓的表面上。搭配控制系統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)可以被用于在晶圓移動(dòng)時(shí)在許多不同的點(diǎn)精確地確定投射透鏡與晶圓之間的距離。這使得系統(tǒng)能夠確定晶圓表面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，偵測(cè)晶圓中是否存在傾斜或彎曲以及晶圓表面上的其他不規(guī)則性。晶圓表面幾乎絕不會(huì)是完全平整的。典型的晶圓在未被箝制的情形下可能在其中具有高達(dá)50微米的彎曲。除了上述的晶圓彎 曲之外，晶圓表面可能具有其他不均勻性在其表面上。該晶圓彎曲和其他的不均勻性在晶圓表面造成高度上的變化，導(dǎo)致晶圓表面偏離投射透鏡的焦面。該控制系統(tǒng)可被用于矯正這種高度上的變化，以將晶圓表面維持于用于將上述光學(xué)或微粒曝光射束聚焦至晶圓上的投射透鏡的焦面之中?？梢岳脧膫鞲衅靼l(fā)送的信號(hào)調(diào)整晶圓固定臺(tái)的垂直位置，以補(bǔ)償晶圓表面高度上的這些變化。本系統(tǒng)被設(shè)計(jì)來(lái)在處理(例如，曝光)晶圓的同時(shí)，測(cè)量晶圓表面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而非事先進(jìn)行測(cè)量。這降低了整體晶圓處理時(shí)間并增加生產(chǎn)量。在一實(shí)施例中，使用八個(gè)傳感器置于方形矩陣中圍繞著投射透鏡的布置方式，如圖32A所示。此布置允許對(duì)晶圓傾斜量、晶圓彎曲度及其他不規(guī)則性的測(cè)量與晶圓的曝光均在晶圓的單一次掃描中完成。在典型的配置中，在一機(jī)械掃描方向移動(dòng)晶圓，同時(shí)光刻機(jī)器的光學(xué)或帶電微粒射束掃描過(guò)晶圓表面之上，以依據(jù)曝光圖案對(duì)晶圓進(jìn)行曝光。在圖32A的實(shí)施例中，當(dāng)晶圓沿機(jī)械掃描方向405移動(dòng)時(shí)，第一列傳感器A至C在晶圓表面上的一直線中的三點(diǎn)(對(duì)應(yīng)于傳感器A、B及C)測(cè)量距晶圓表面的距離。晶圓位置中的傾斜量、晶圓的彎曲度、或者是其他表面不規(guī)則性均可以藉由對(duì)傳感器B的測(cè)量與傳感器A和C的測(cè)量進(jìn)行比較而計(jì)算出來(lái)。沿著該條線計(jì)算出來(lái)的晶圓傾斜量、彎曲度或不規(guī)則性的數(shù)值被存儲(chǔ)在控制系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器中。當(dāng)晶圓以方向405前進(jìn)時(shí)，先前由傳感器A至C測(cè)量的直線落到投射透鏡104下方，且已就緒而可進(jìn)行曝光。位于投射透鏡兩側(cè)上的傳感器D和E測(cè)量距傳感器A和C先前所測(cè)量的直線上的點(diǎn)的距離。此時(shí)可以依據(jù)所存儲(chǔ)的數(shù)值以及傳感器D和E目前的測(cè)量值計(jì)算投射透鏡下方的點(diǎn)處的晶圓高度?？刂葡到y(tǒng)可以使用對(duì)投射透鏡下方的點(diǎn)處的晶圓高度的此次計(jì)算結(jié)果，調(diào)整晶圓固定臺(tái)的高度以確保晶圓表面維持于投射透鏡的焦面上。這使得晶圓表面的傾斜量、彎曲度或其他不規(guī)則性的補(bǔ)償均能夠在晶圓的單一次掃描中被測(cè)出并加以修正。第三列傳感器F至H被提供以使得上述的同一處理在兩個(gè)機(jī)械掃描方向，S卩，當(dāng)晶圓在方向405上或相反方向上移動(dòng)時(shí)均能夠使用。圖32A例示了包含八個(gè)傳感器的矩陣，然而上述的方法可以利用不同數(shù)目的傳感器實(shí)施。此外，圖32A中所顯示的每一個(gè)傳感器均可以是一差動(dòng)式傳感器對(duì)，在A至H每一點(diǎn)處進(jìn)行差動(dòng)式測(cè)量。
另一實(shí)施例顯示于圖32B之中，其在投射透鏡104的四個(gè)角處具有以差動(dòng)對(duì)形式布置的八個(gè)傳感器。這種布置適用于，例如，其中的晶圓在曝光期間被箝制妥當(dāng)以將晶圓彎曲度降低至可接受數(shù)值的光刻系統(tǒng)。然而，即使是極為平整的晶圓固定臺(tái)表面以及將晶圓妥善地箝制于晶圓固定臺(tái)上而保持平整，由于晶圓及其表面上抗蝕層的差異，晶圓表面中將仍然存有變化。在此實(shí)施例中，當(dāng)晶圓在機(jī)械掃描方向405上移動(dòng)時(shí)，包含傳感器對(duì)A和B的第一列在晶圓表面上一直線中對(duì)應(yīng)于位置A和B的二點(diǎn)處測(cè)量距晶圓表面的距離。測(cè)量也可以由位于位置C和D處的傳感器對(duì)C和D進(jìn)行?？梢杂?jì)算出在A、B、C和D處距晶圓的距離、距晶圓的平均距離、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)，并儲(chǔ)存于控制系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器。由這些測(cè)量，可以計(jì)算出投射透鏡104中心與晶圓表面之間的距離。圖32C例示一種用于確定投射透鏡與晶圓表面間的距離以及該晶圓表面上的傾斜值的測(cè)量方法。曝光之前，在若干預(yù)先確定的位置處測(cè)量晶圓的局部梯度，例如，在晶圓中心以及環(huán)繞晶圓周邊的四個(gè)等距離的位置處，如圖32C所示。晶圓固定臺(tái)可以被控制以 調(diào)整晶圓固定臺(tái)在X方向上的傾斜度Rx以及晶圓固定臺(tái)在I方向上的傾斜度Ry。測(cè)量期間，晶圓固定臺(tái)的傾斜度Rx及Ry維持于恒定數(shù)值。利用該測(cè)量結(jié)果，計(jì)算出待被處理單元曝光的晶圓的全部區(qū)域的高度地圖。依據(jù)該高度地圖，計(jì)算出用于在曝光期間驅(qū)動(dòng)晶圓固定臺(tái)的傾斜修正數(shù)值Rx(X，y)和Ry(x, y)，以傾斜晶圓固定臺(tái)而修正晶圓表面高度的變化。可以對(duì)整個(gè)曝光計(jì)算出X及y方向上的恒定傾斜修正值，即，針對(duì)曝光動(dòng)作，Rx(X，y)是恒定數(shù)值且Ry(x，y)是(可能不同的)恒定數(shù)值。也可以進(jìn)行較為復(fù)雜的計(jì)算，針對(duì)晶圓的不同區(qū)域計(jì)算出多個(gè)傾斜修正數(shù)值Rx和Ry，并在各個(gè)區(qū)域被曝光時(shí)據(jù)此調(diào)整晶圓固定臺(tái)。曝光期間，依據(jù)計(jì)算出的傾斜修正數(shù)值Rx和Ry控制晶圓固定臺(tái)在X和y方向上的傾斜度。例如，這可以利用針對(duì)晶圓固定臺(tái)位置和傾斜度的反饋的干涉儀信號(hào)達(dá)成。從而可以使用水平傳感器以僅產(chǎn)生z方向的數(shù)據(jù)，即，投射透鏡和晶圓表面之間的距離。此程序不同于上述的在線測(cè)量方法以及先前的晶圓地圖方法，在許多不同的位置測(cè)量Z方向上距晶圓的距離，并據(jù)此計(jì)算出晶圓表面在X和y方向上的整體傾斜度。晶圓固定臺(tái)接著在曝光之前被調(diào)整以對(duì)任何這樣的傾斜進(jìn)行最優(yōu)修正，使得在晶圓掃描期間，對(duì)投射頭呈現(xiàn)標(biāo)稱的平行的晶圓表面，位于光刻柱體的光軸的橫切面上。掃描期間，可以使用計(jì)算出的晶圓表面高度地圖來(lái)適應(yīng)z方向上的變化，S卩，投射透鏡與晶圓表面之間的距離變化?？梢灾苯訌南惹按_定的高度地圖或藉由使用測(cè)量數(shù)值間的內(nèi)插求出該z方向上的數(shù)值。本發(fā)明已通過(guò)上述特定實(shí)施例來(lái)說(shuō)明。應(yīng)注意各種不同的構(gòu)造及替代均有提及，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能知道可以套用于本文所述的任一實(shí)施例。此外，應(yīng)能理解，這些實(shí)施例在未脫離本發(fā)明的精神和范圍下容許有本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的各種修改及替代形式。因此，雖以特定實(shí)施例的形式呈現(xiàn)，但僅用于示范，而非用于限制本發(fā)明的范圍，該范圍是由后附的權(quán)利要求定義的。
權(quán)利要求
1.一種用于光刻機(jī)器的集成傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 投射透鏡系統(tǒng)(132)，用于將一個(gè)或多個(gè)曝光射束聚焦到靶材上； 可移動(dòng)平臺(tái)(134)，用于承載所述靶材(9)； 電容式感測(cè)系統(tǒng)(300)，用于進(jìn)行有關(guān)所述投射透鏡系統(tǒng)的最后聚焦組件(104)與所述靶材(9)的表面間的距離的測(cè)量；以及 控制單元(400)，用于至少部分地依據(jù)來(lái)自所述電容式感測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)控制所述可移動(dòng)平臺(tái)(134)的移動(dòng)，以調(diào)整所述靶材(9)的位置， 其中所述電容式感測(cè)系統(tǒng)(300)包括多個(gè)電容式傳感器(30)，該多個(gè)電容式傳感器(30)各自包括薄膜結(jié)構(gòu)， 其中所述電容式傳感器和所述投射透鏡系統(tǒng)的所述最后聚焦組件(104)直接安裝至共同基座(112)，且 其中所述傳感器置放于極其接近所述投射透鏡系統(tǒng)的所述最后聚焦組件的邊緣處。
2.如權(quán)利要求I所述的集成傳感器系統(tǒng)，其中至少一些所述傳感器(30)被置放成，使得面朝所述靶材的傳感器的感測(cè)電極(31)的底部表面在垂直于所述靶材(9)的表面的z軸方向上，與所述投射透鏡系統(tǒng)的所述最后聚焦組件(104)的底部表面大致位于同一高度。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的集成傳感器系統(tǒng)，其中至少一些所述傳感器(30)具有面朝所述靶材的傳感器的感測(cè)電極(31)的底部表面，所述靶材被置放在垂直于所述靶材(9)的表面的z軸方向上與所述投射透鏡系統(tǒng)的所述最后聚焦組件(104)的底部表面相距50微米之內(nèi)。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的集成傳感器系統(tǒng)，其中至少一些所述傳感器從該傳感器的背側(cè)表面到面朝所述靶材的所述傳感器的感測(cè)電極的前側(cè)表面的厚度為50至150微米，優(yōu)選為大約100微米。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的集成傳感器系統(tǒng)，其中所述投射透鏡系統(tǒng)的所述最后聚焦組件(104)為100至150微米厚。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的集成傳感器系統(tǒng)，其中所述傳感器被置放在與所述最后聚焦組件的邊緣相距所述光刻機(jī)器的場(chǎng)域尺寸的寬度或長(zhǎng)度的范圍之內(nèi)。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的集成傳感器系統(tǒng)，其中所述最后聚焦組件是所述投射透鏡系統(tǒng)的底部組件。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的集成傳感器系統(tǒng)，其中所述電容式傳感器和所述投射透鏡系統(tǒng)的所述最后聚焦組件(104)被直接連接在一起。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的集成傳感器系統(tǒng)，其中所述電容式傳感器系統(tǒng)(300)包括多個(gè)電容式傳感器(30)，該多個(gè)電容式傳感器各自包括薄膜結(jié)構(gòu)，該薄膜結(jié)構(gòu)包括第一絕緣層(34)以及包括形成于所述第一絕緣層的第一表面上的感測(cè)電極(31)的第一導(dǎo)電膜，包括背護(hù)電極(35)的第二導(dǎo)電膜,該背護(hù)電極(35)置放在所述第一絕緣層(34)的第二表面和第二絕緣層(43)的第一表面上，且其中所述背護(hù)電極的周邊部分延伸超過(guò)并環(huán)繞所述感測(cè)電極，以形成集成到所述背護(hù)電極的側(cè)護(hù)電極。
10.如權(quán)利要求9所述的集成傳感器系統(tǒng)，其中所述電容式傳感器的所述薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括第三導(dǎo)電薄膜，其包括置放在所述第二絕緣層(43)的第二表面上的屏蔽電極(44)。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的集成傳感器系統(tǒng)，其中所述薄膜結(jié)構(gòu)是可撓性的。
12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的集成傳感器系統(tǒng)，其中所述電容式感測(cè)系統(tǒng)(300)包括位于所述感測(cè)電極的遠(yuǎn)程的主動(dòng)式電子組件，在所述傳感器處并無(wú)主動(dòng)式電子組件。
13.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的集成傳感器系統(tǒng)，其中每一傳感器均進(jìn)一步包括長(zhǎng)形連接構(gòu)件(110)，該長(zhǎng)形連接構(gòu)件(110)包括導(dǎo)電軌道(114a-114c)印刷或附著其上的可撓性膜片，所述導(dǎo)電軌道在一端電連接至所述傳感器的感測(cè)電極(31)和背護(hù)電極(35)，在另一端電連接至連接器(116)。
14.如權(quán)利要求13所述的集成傳感器系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)電軌道(114a-114c)形成在第一絕緣層(34)上，且其中所述第一絕緣層包括所述感測(cè)電極(31)和所述背護(hù)電極(35)位于其中的第一區(qū)域以及所述導(dǎo)電軌道形成于其上的第二長(zhǎng)形區(qū)域。
15.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的集成傳感器系統(tǒng)，其中所述電容式傳感器包括形成于薄膜絕緣基座層(34、102、120)上的多對(duì)電容式傳感器，該薄膜絕緣基座層直接安裝至共同基座。
16.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的集成傳感器系統(tǒng)，其中所述電容式傳感器包括形成于薄膜絕緣基座層(34、102、120)上的多對(duì)電容式傳感器，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)AC電源，所述一個(gè)或多個(gè)AC電源被配置成以交流電流或電壓供電給一對(duì)傳感器中的第一傳感器，該交流電流或電壓與供給該對(duì)傳感器中的第二傳感器的電流或電壓相位相差.180 度。
全文摘要
一種用于光刻機(jī)器的集成傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于將一個(gè)或多個(gè)曝光射束聚焦至靶材上的投射透鏡系統(tǒng)(132)、用于承載靶材(9)的可移動(dòng)平臺(tái)(134)、用于進(jìn)行有關(guān)投射透鏡系統(tǒng)的最后聚焦組件(104)和靶材(9)的表面間的距離的測(cè)量的電容式感測(cè)系統(tǒng)(300)、以及控制單元(400)。該控制單元(400)用于至少部分地依據(jù)來(lái)自電容式感測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)控制可移動(dòng)平臺(tái)(134)的移動(dòng)而調(diào)整靶材(9)的位置。該電容式感測(cè)系統(tǒng)(300)包括多個(gè)電容式傳感器(30)，每一個(gè)電容式傳感器(30)均包括薄膜結(jié)構(gòu)。該電容式傳感器和投射透鏡系統(tǒng)的最后聚焦組件(104)直接安裝至共同基座(112)，且該傳感器被放置于極為接近投射透鏡系統(tǒng)的最后聚焦組件的邊緣處。
文檔編號(hào)G01D5/24GK102782585SQ201080065060
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者G.德波爾, J.J.J.范巴爾, K.P.帕德耶, N.弗吉爾, R.莫賽爾, S.W.H.K.斯廷布林克 申請(qǐng)人:邁普爾平版印刷Ip有限公司