用于浸入式光刻的液流接近探测器 与相关申请的交叉引用
本发明是提交时间为2002年12月19日的申请No.10/332,768的一个延续，这里包括该申请的所有内容。
【技术领域】
本发明涉及一个用来检测微小距离的装置和方法，尤其是带有液流的接近探测器。
背景技术
许多自动制造过程需要探测制造工具与产品或者材料的工作表面之间的距离。在这样的诸如半导体光刻的情况下，必须以接近纳米量级的精确度来测量距离。
制造具有这样精确度的接近探测器具有很大的挑战性，这尤其表现在光刻系统中。在光刻的情况下，除了要实现非侵入并且具有精确探测微小距离的能力外，接近探测器还不能引入污染物或者与一般为半导体晶片这样的工作表面相接触。两者中任何一个的出现都会在很大程度上降低或者损坏半导体的质量。
现在有可以测量微小距离的不同类型的接近探测器。接近探测器的例子包括电容和光学测量。在用于光刻系统中时，这些接近探测器具有很严重地缺点，这是因为沉积在晶片上的材料的物理性质会影响到这些设备的精确度。例如，依赖于电荷浓度的电容测量会在某种材料(例如金属)聚集的地方给出虚假的接近读数。另一类问题会在使用由不导电和/或光敏材料制成的特殊晶片时出现，这些材料例如砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)。在这些情况下，电容和光学测量会给出虚假结果。
美国专利4,953,388和4,550,592公开了使用空气测量探测器进行接近探测的另一个方法。空气测量探测器不会受到电荷浓度或者晶片表面的电学、光学以及其它物理性质的影响。然而，现在的半导体制造需要在纳米尺度进行高精度接近探测。
此外，随着光刻方法中对成像的需要变得更加有挑战性，现在所使用的另一个方法是浸入式光刻(immersion lithography)。在浸入式光刻中，投影光学盒子中的最后一个透镜与晶片之间的空隙被填入液体以提高系统的性能。使用该方法支持更小的特征尺寸的印刻。在这些系统中，需要加工的晶片被一池液体所包围。诸如美国专利4,953,388和4,550,592所公开的空气测量探测器在浸入式光刻系统中就没有用了。
浸入式光刻系统在微缩平板印刷术领域中正在产生相当大的兴趣。该技术使得成像空间的折射率能够大于一，也就是投影系统的数值孔径能够大于一。这样，该技术就可以使光刻中使用的193nm工具延伸到45nm甚至更低的范围。然而，为了能让浸入式光刻系统能够有效地工作，必须让包围工作表面的液体折射率保持恒定。例如液体中的气泡和温度变化都会影响到折射率。所以，一个接近探测器一定不能引入气泡或者温度变化，而且最好能减轻这些效应。
我们所需要的是一个能够在浸入式光刻系统中精确探测距离的液流接近探测器。
【发明内容】
本法明提供了一个能够在浸入式光刻系统中精确探测距离的高分辨率液流接近探测器和方法。该液流接近探测器通过检测测量和参考离岸距离之间的差别来确定接近程度。离岸距离是接近探测器喷头和喷头下方的表面之间的距离或空隙。
为了确定离岸距离差，探测器使用了液体物质流动控制器来控制一个恒定液体物质流速，并使液流在两个通道中流动——测量通道和参考通道。根据本发明，在参考通道和测量通道中都使用了多孔限流器。多孔限流器不会引入扰动，而同时又能够实现探测器正常操作所需要的阻性功能。在本发明的另一个实施例中，一个多孔缓冲器在接近探测器中被置于液体物质流动探测器之后及接近探测器分为参考和测量两个通道之前。多孔缓冲器能够安定扰动以及减小有可能传过通道的噪声，从而增加接近探测器的精确度。
每个通道在位于一个表面上方的末端有一个探头。液体通过通道从喷头被压出，然后分别打到测量和参考表面上。参考和测量通道之间的桥式通道探测了由于参考通道和测量通道中的液体压强差所导致的两个通道间的液体物质流动。探测到的液体物质流速反映了参考和测量离岸距离之间的差别。换句话说，所探测到的通过桥的液体物质流动反映了参考通道中参考探头和参考表面的参考离岸距离与测量通道中测量探头和测量表面的测量离岸距离之间的任何差别。液流接近探测器可以基于探测到的物质流速来提供一个指示以及调用一个控制动作。
根据本发明的另一个方面，可以把不同类型的喷头用作测量和参考探头。这些喷头可以让探测器很容易适应不同类型的工作表面。
根据本发明的另一个方面，液流接近探测器可以包括一个连接到切换装置的测量通道，该切换装置连接了多个测量臂。每个测量臂所具有的特性与不包含测量臂的设备中的测量通道是一样的。多个测量臂增强了接近探测器在测量表面的更大范围内测量离岸距离的能力。
根据本发明的另一个方面，本发明对具有单个测量通道的液流接近探测器提供了一个方法。该方法所包括的步骤为，将液体分配到测量和参考通道，以及在每个通道的截面区域上均匀地限制液流。
根据本发明的另一个实施例，本发明对具有多个测量臂的液流接近探测器提供了一个方法。该方法所包括的步骤为，将液体分配到一个测量臂和一个参考通道，在参考通道或一个测量臂的截面区域上均匀地限制液流，以及在测量臂之间进行切换。另一个附加方法描述的是使用具有多个测量臂的液流接近探测器来描绘测量表面的形貌。
通过使用多孔限流器、液体物质流动控制器和/或缓冲器，本发明的实施例允许在纳米量级的准确度上基于液流来测量距离。本发明在浸入式光刻系统和工具中尤其有利。光刻系统越来越需要高分辨地确定光刻工具的一个适当几何参考与半导体晶片之间的距离。使用高分辨液流接近探测技术还使得在高分辨的情况下，晶片接近测量独立于晶片材料以及在半导体制造中沉积在晶片上的材料物理参数。
本发明的其它实施例、特征和优点，以及本发明的多个实施例的结构和工作将在下文中通过参考附图来说明。
【附图说明】
本发明是通过参考附图来说明的。在附图中，相似的附图标记表示相同或者功能相似的元件。
图1A表示了根据本发明的一个实施例的液流接近探测器。
图1B表示了根据本发明的一个实施例，具有多个测量臂的液流接近探测器。
图1C表示的是根据本发明的一个实施例耦合到一个浸没液体源系统的液流接近探测器的参考和测量探头。
图2表示了根据本发明的一个实施例的限流器的截面图。
图3A表示了喷头的基本特点。
图3B表示的是根据本发明一个实施例可以用在参考探头或者测量探头中的喷头的透视图。
图3C表示了图3B所示的根据本发明一个实施例的喷头的截面图。
图3D表示的是根据本发明一个实施例可以用在参考探头或者测量探头中的莲蓬喷头的透视图。
图3E表示了图3D所示的根据本发明一个实施例的喷头的截面图。
图4表示的是根据本发明的一个实施例使用液流接近探测器来检测微小距离并进行控制动作的方法的流程图。
【具体实施方式】
本发明在这里是通过参考具体应用的说明性实施例来描述的，但是需要理解的是本发明并不受这些实施例的限制。接触到本发明说明书的熟悉技术的人都会明白，在本发明范围内还可以有其它的修改、应用和实施例，以及其它一些能够很好地用到本发明的领域。
A.液流接近探测器
图1A表示了根据本发明一个实施例的液流接近探测器100。液流接近探测器100包括液体物质流动控制器106，中央通道112，测量通道116，参考通道118，测量通道限流器120，参考通道限流器122，测量探头128，参考探头130，桥式通道136以及液体物质流动探测器138。液体源102以一定的压力将液体注入进液流接近探测器100。液体源102中使用的探测液体可以是任何适用于液体浸入式光刻的液体，例如去离子水、cyclo-octane、以及Krytox。探测液体必须与包围在工作表面周围的浸没液体相容。
中央通道112将液体源112连接到液体物质流动控制器106，然后终止于连接点114。液体物质流动控制器106将液流接近探测器100中的液流维持在一个恒定的流动速率上。在另一个实施例中，液体物质流动控制器106可以用一个压力调节器来代替。液体从液体物质流动控制器106经过一个多孔缓冲器110被压出，该多孔缓冲器还配有一个连在通道112上的贮液器108。缓冲器110减小了由液体源102带来的湍流，它的使用是可选的。存在缓冲器110的情况下，液体会通过中央通道112流到连接点114。中央通道112在连接点114处终止，并分为测量通道116和参考通道118。液体物质流动控制器106会以足够低的速率注入液体，这样就能够在系统中提供薄片状的和不可压缩的流体，以减少不希望出现的水力噪声。
桥式通道136耦合在测量通道116和参考通道118之间。桥式通道136与测量通道116连接在连接点124处。桥式通道136与参考通道118连接在连接点126处。在一个例子中，连接点114与连接点124之间的距离等于连接点114与连接点126之间的距离。
液流接近探测器100中的所有通道都允许液体流过它们。通道112、116、118以及136可以是由导管(管子、管道等等)或能够装载并导引液体流过探测器100的其它结构类型所组成。这些通道没有急弯、凹凸或不必要的阻隔，这些都会导致水力噪声，例如通过制造局部湍流或者流动不稳定来导致水力噪声。测量通道116和参考通道118的总长度可以是相等的，而在其它例子中，它们也可以是不等的。
参考通道118终止于参考探头130。类似的，测量通道116终止于测量探头128。参考探头130位于参考表面134上方。测量探头128位于测量表面132上方。在光刻的情况下，测量表面132通常是一个半导体晶片或者是支撑着晶片的台子。参考表面134可以是一个平整的金属板，但并不限于这个例子。参考探头130和测量探头128的位置使得流出液体的孔都浸入装着覆盖工作晶片的浸没液体144的池子中。由液体源102注入的液体从两个探头128、130喷出，然后打在测量表面132和参考表面134上。在测量探头128和参考探头130上都提供有喷头。喷头的例子将在下面通过参考图3A-3E得到进一步描述。如上所述，喷头和相应的测量或者参考表面之间的距离就被作为一个离岸距离。
在一个实施例中，参考探头130以已知的参考离岸距离142位于固定的参考表面134的上方。测量探头128以一个未知的测量离岸距离140位于测量表面132上方。已知的参考离岸距离142被设定成一个代表最佳离岸距离的预定值。在这样的安排下，测量探头128的上流反压强就是未知的测量离岸距离140的一个函数；参考探头130的上流反压强就是已知参考离岸距离142的一个函数。如果离岸距离140和142是相等的，那么这样的配置就是对称的， 桥也就是平衡的。所以就不会有液体流过桥式通道136。另一方面，当测量离岸距离140和参考离岸距离142不同时，那么测量通道116和参考通道118中的压强差就会导致有液体流过液体物质流动探测器138。
液体物质流动探测器138位于桥式通道136上，并且最好是在中点。液体物质流动探测器138探测了由于测量通道116和参考通道118之间压强差所导致的液体流动。这些压强差的出现是由于测量表面132的竖直位置的改变。对于一个对称的桥，当测量离岸距离140等于参考离岸距离142时，两个探头128、130与表面132、134相比的离岸距离是一样的。既然在测量通道和参考通道之间不存在压强差，那么液体物质流动探测器138就不会测到液体物质的流动。测量离岸距离140和参考离岸距离142之间的差别会导致测量通道116和参考通道118之间的压强差。对于非对称的结构，我们可以引入适当的偏置。
液体物质流动探测器138探测了由于压强差或者不平衡所导致的液体流动。压强差会导致液体流动，这个流动的速率是测量离岸距离140的唯一函数。换句话说，假设流进液体测量100的流速是恒定的，测量通道116和参考通道118之间的液体压强差就是离岸距离140和142的大小之差的一个函数。如果参考离岸距离142被设定成一个已知的离岸距离，那么测量通道116和参考通道118之间的液体压强差就是测量离岸距离140大小(也就是测量表面132和测量探头128之间在z方向上的未知离岸距离)的一个函数。
液体物质流动探测器138探测了以任一方向流过桥式通道136的液体流动。由于桥的配置，桥式通道136中的液体流动只有在通道116、118之间存在压强差时才会发生。当存在压强不平衡时，液体物质流动探测器138会探测到液体的流动，从而启动一个适当的控制功能。液体物质流动控制器138能够通过视频显示或者音频提示来提供对检测到的流动的一个指示。可替换地，可以采用一个微分压强探测器来代替液体物质流动探测器。微分压强探测器测量了两个通道之间的压强差，该压强差是测量和参考离岸距离之间差值的一个函数。
控制功能可用于计算空隙差的精确值。在另一个实施例中，控制功能可以是增大或者减小测量空隙140的大小。要实现这一点是通过相对于测量探头128移动测量表面132，直到压强差足够接近零为止，而发生这一情况时，到测量表 132和参考表面134的离岸距离差就不再存在了。
图1A表示的本发明中至少有三个元件是用来限制液体湍流以及其它水力噪声的，这使得本发明能够达到纳米级的准确度。液体物质流速控制器106、缓冲器110以及限流器120、122，这些元件可以在本发明的实施例中全部使用或者根据所需要的灵敏度也可以按任何组合方式使用。例如，如果一个应用的灵敏度要求很高，那么就需要使用所有的元件。换一种情况，如果一个应用需要的灵敏度不高，那么就可能只需要缓冲器110，而限流器120和122则被漏孔所代替。这样，本发明就提供了一个灵活的方案，它能够在成本上有效地达到特定应用的需求。
图1B表示了根据本发明的一个实施例的液流接近探测器150。液流接近探测器150包括许多与液流接近探测器100相同的部件，这些部件具有相似的工作原理。两个探测器的不同之处在于，液流接近探测器150具有三个测量臂，而液流接近探测器100只具有一个测量通道。画出三个测量臂是为了描述方便，本发明并不限于三个测量臂。可以使用两个或者更多数量的测量臂。
液流接近探测器150包括液体物质流动控制器153、中央通道156、参考通道158、参考通道限流器166、参考探头174、桥式通道190以及液体物质流动探测器192。此外，液流接近探测器150还包括测量通道159。测量通道159分为三个测量臂163、164和165。测量臂163包括测量臂限流器167和测量探头175。测量臂164包括测量臂限流器168和测量探头176。测量臂165包括测量臂限流器169和测量探头177。最后，液流接近探测器150还包括测量通道切换装置160、桥式通道切换装置161以及切换装置控制杆162。
液体源151按一定的压强将液体注入液流接近探测器150。和液流接近探测器100中的情况一样，液体源151中使用的探测液体可以是任何适用于液体浸入式光刻的液体，例如去离子水、cyclo-octane、以及Krytox。探测液体必须与包围在工作表面周围的浸没液体相容。
中央通道156将液体源151连接到液体物质流动控制器153，然后终止于连接点157。液体物质流动控制器153将液流接近探测器150中的液流维持在一个恒定的流动速率上。液体物质流动控制器153会以足够低的速率注入液体，这样就能够在系统中提供薄片状的和不可压缩的流体，以减少不希望出现的水力噪声。在另一个实施例中，液体物质流动控制器153可以用一个压力调节器来代替。液体从液体物质流动控制器153经过一个多孔缓冲器155被压出，该多孔缓冲器还配有一个连在通道156上的贮液器154。缓冲器155减小了由液体源151带来的湍流，它的使用是可选的。存在缓冲器155的情况下，液体会通过中央通道156流到连接点157。中央通道156在连接点157处终止，并分为测量通道159和参考通道158。
测量通道159终止于测量通道切换装置160。测量通道切换装置160可以是一个扫描阀或者其它类型的切换装置，这些装置能够将一个测量通道与同样连在测量通道切换装置160上的多个测量臂中的一个相连接。测量臂的物理性质与测量通道的物理性质是一样的。测量通道切换装置160是由切换装置控制杆162来操纵的。切换装置控制杆162控制了通过测量通道切换装置160连接到测量通道159上的是163、164和165中的某一个测量臂。
桥式通道190通过桥式通道切换装置161耦合在参考通道158以及三个测量臂163、164或165中的一个之间。桥式通道190与参考通道158相接在连接点170。桥式通道190终止于桥式通道切换装置161。桥式通道切换装置161可以是一个扫描阀或者其它类型的切换装置，这些装置能够将桥式通道切换到测量臂中的一个。在图1B的例子中，三个测量臂163、164和165与桥式通道切换装置161分别相接在171、172和173。切换装置控制杆162控制了通过桥式通道切换装置161连接到桥式通道的是测量臂163、164、165中的一个。切换控制杆162同时控制了测量通道切换装置160以及桥式通道切换装置161，这样就会使得连在测量通道159和桥式通道190上的是同一个测量臂。可替换地，也可以采用两个独立的切换控制杆。
在一个例子中，连接点157与连接点170之间的距离等于连接点157与连接点171、172或者173之间的距离。
液流接近探测器150中所有的通道和臂都允许液体流过它们。通道156、158、159以及190可以是由导管(管子、管道等等)或能够装载并导引液体流过探测器150的其它结构类型所组成。这些通道和臂没有急弯、凹凸或不必要的阻隔，它们都会导致水力噪声，例如通过制造局部湍流或者流动不稳定来导致水力噪声。参考通道158与测量通道159加上测量臂163、164或165中的一个的总长度可以是相等的，而在其它例子中，它们也可以是不等的。
参考通道158终止于参考探头174。类似地，测量臂163、164和165分别终止于探头175、176和177。参考探头174位于参考表面178的上方。测量探头175、176和177位于测量表面179的上方。在光刻的情况下，测量表面179通常是一个半导体晶片或者是支撑着晶片的台子。参考表面178可以是一个平整的金属板，但并不限于这个例子。由液体源151注入的液体从参考探头174喷出，然后打到参考表面178上。类似地，由液体源151注入的液体从三个测量探头中的一个175、176或177中喷出，然后打到测量表面179上。参考探头和测量探头的位置使得流出液体的孔都浸入装着覆盖工作晶片的浸没液体194的池子中。切换装置控制杆162的位置决定了液体会从哪一个测量探头中喷出。在探头174、175、176和177上都提供有喷头。喷头的例子将在下面通过参考图3A-3E得到进一步描述。如上所述，喷头和相应的测量或者参考表面之间的距离就被作为一个离岸距离。
在一个实施例中，参考探头174以已知的参考离岸距离180位于固定的参考表面178的上方。测量探头175、176和177以未知的测量离岸距离181、182和183位于测量表面179上方。测量离岸距离181、182和183可以是相等的或者在测量表面的形貌随区域发生变化的情况下也可以是不等的。已知的参考离岸距离180被设定成一个代表最佳离岸距离的预定值。在这样的安排下，测量探头175、176和177的上流反压强就分别是未知的测量离岸距离181、182和183的一个函数；参考探头174的上流反压强就是已知参考离岸距离180的一个函数。如果参考离岸距离180和所使用的测量离岸距离181、182或183是相等的，那么这样的配置就是对称的，桥也就是平衡的。所以就不会有液体流过桥式通道190。另一方面，当参考离岸距离180和对应于所使用测量臂的测量离岸距离181、182或183不同时，那么参考通道180和正在使用的测量臂163、163或165中的压强差就会导致有液体流过桥式通道190。
液体物质流动探测器192位于桥式通道190上，并且最好是在中点。液体物质流动探测器192探测了由于参考通道158和正在使用的测量臂163、164或165之间压强差所导致的液体流动。这些压强差的出现是由于测量表面179的竖直位置的改变。对于一个对称的桥，当参考离岸距离180等于对应了正在使用的测量臂的测量离岸距离181、182或183时，液体物质流动探测器192不会测到液体物质的流动，这是因为在使用的测量通道和参考通道之间不存在压强差。参考离岸距离180与对应了正在使用的测量臂的测量离岸距离181、182或183之间的差别会导致参考通道158和正在使用的测量臂163、164或165之间的压强差。对于非对称的结构，我们可以引入适当的偏置。
液体物质流动探测器192探测了由于压强差或者不平衡所导致的液体流动。压强差会导致液体流动，这个流动的速率是测量离岸距离181、182或183的唯一函数。换句话说，假设流进液体测量150的流速是恒定的，测量臂163、164或165与参考通道158之间的液体压强差就是参考离岸距离180与对应了所使用的测量臂的测量离岸距离181、182或183之差的一个函数。如果参考离岸距离180被设定成一个已知的离岸距离，那么正在使用的测量臂163、164或165与参考通道158之间的液体压强差就是测量离岸距离大小(也就是测量表面179和正在使用的测量探头175、176或177之间在z方向上的未知离岸距离)的一个函数。
液体物质流动探测器192探测了以任一方向流过桥式通道190的液体流动。由于桥的配置，桥式通道190中的液体流动只有在参考通道158与正在使用的测量臂163、164或165之间存在压强差时才会发生。当存在压强不平衡时，液体物质流动探测器192会探测到液体的流动，从而启动一个适当的控制功能。液体物质流动控制器192能够通过视频显示或者音频提示来提供对检测到的流动的一个指示。可替换地，可以采用一个微分压强探测器来代替液体物质流动探测器。微分压强探测器测量了参考通道与一个测量臂之间的压强差，该压强差是测量离岸距离和参考离岸距离之间差值的一个函数。
控制功能可用于计算空隙差的精确值。在另一个实施例中，控制功能可以是增大或者减小测量离岸距离181、182或183的大小。要实现这一点是通过相对于测量探头移动测量表面，直到压强差足够接近零为止，而发生这一情况时，到测量表面和参考表面178的离岸距离差就不再存在了。
在一个可替换的实施例中，液流接近探测器150具有多个能够用作参考通道的参考臂，但只有一个测量臂被用作测量通道。这是与所述液流接近探测器150相反的情况，即液流接近探测器150具有多个测量臂，但只有一个参考臂。熟悉技术的人可以基于这里的说明来得到具有多个参考臂的液流接近探测器的设计。每个参考臂的参考离岸距离可以被调节成不同的高度。当参考离岸距离被设成不同的高度时，测量离岸距离也可以根据灵敏度的需求被很容易地调节到不同的高度。这样，当需要在测量探头和测量表面之间多一点空隙时，测量探头就可以轻易地被抬升。
图1B表示的本发明中至少有三个元件是用来限制液体湍流以及其它水力噪声的，这使得本发明能够达到纳米级的准确度。液体物质流速控制器153、缓冲器155以及限流器166、167、168和169，这些元件可以在本发明的实施例中全部使用或者根据所需要的灵敏度也可以按任何组合方式使用。例如，如果一个应用的灵敏度要求很高，那么就需要使用所有的元件。换一种情况，如果一个应用需要的灵敏度不高，那么就可能只需要缓冲器155，而限流器166、167、168和169则被漏孔所代替。这样，本发明就提供了一个灵活的方案，它能够在成本上有效地达到特定应用的需求。
图1C所表示的是，根据本发明的一个实施例，与浸没液体供应系统相耦合的液流接近探测器的参考和测量探头。测量探头128和参考探头130被浸入了浸没液体144。浸没腔143提供了一个能够容下包围着测量表面132和参考表面134的浸没液体144的腔。浸没液体源146通过一个或多个入口向浸没腔143提供浸没液体流。类似地，浸没液体泵148通过一个或多个入口从浸没腔143中移出浸没液体。控制探测器和电路被用于让包围在测量表面132周围的浸没液体144保持一定的温度和体积。
1.限流器
根据本发明的一个实施例并参考液流接近探测器100，测量通道116和参考通道118包括了限流器120、122。每个限流器120、122分别限制了流过测量通道116和参考通道118的液流。测量通道限流器120位于连接点114和连接点124之间的测量通道116中。类似地，参考通道限流器122位于连接点114和连接点126之间的参考通道118中。在一个例子中，从连接点114到测量通道限流器120的距离等于从连接点114到参考通道限流器122的距离。在其它的例子中，这两个距离是不等的。虽然并没有要求探测器一定是对称的，但是如果是对称的，那么这样的探测器将会很容易使用。
根据本发明的另一个特征，每个限流器120、122都包括多孔材料，例如聚乙烯或烧结不锈钢。图2表示了一个具有多孔材料210的限流器120的截面图，液流200就是从所述多孔材料流过的。测量通道限流器120和参考通道限流器122具有基本相同的尺寸和透过特性。限流器一般的长度是从2到15mm，但并不限于这些长度。测量通道限流器120和参考通道限流器122均匀地限制了流过通道116、118截面区域的液流。在液流接近探测器150中，具有上述特性的多孔限流器166、167、168和169也同样被用来实现这些优点。
限流器具有两个主要功能。首先，它们能够减缓存在于液流接近探测器100中的压强和流动扰动，尤其是液体物质流动控制器106或者声波拾波器源所产生的扰动。其次，它们能够在桥中作为所需要的阻性元件。
现在已经描述了液流接近探测器的一个实施例。本发明并不受限于这个例子。本例在这里是用作说明而不是限制的。基于这里的说明，其它的替换(包括这里描述的内容的等效方法、扩展、变动、和偏离)对于熟悉技术的人是明显的。这些替换都属于本发明的范围和精神之内。
2.缓冲器
根据本发明的一个实施例并参考液流接近探测器100，通道112包括了缓冲器110。与限流器的工作类似，缓冲器110减小了由于液体源102所带来的液体扰动，还将液体物质流动探测器与位于液流接近探测器上流部分的声波拾波器隔离开。缓冲器110在贮液器108和连接点114之间的通道112中。根据本发明的另一个特征，缓冲器110包括多孔材料，例如聚乙烯或者烧结不锈钢。用在液流接近探测器150中的缓冲器155具有与缓冲器110相同的特性，并且也是被用来实现同样的功能。
3.喷头
在液流接近探测器100中，可以根据具体的应用来使用各种喷头以用作参考探头130和测量探头128。类似的不同类型的喷头也可以用在液流接近探测器150中的参考探头174和测量探头181、182和183。在其它事情中，对于喷头类型的选择依赖于所需要的足印(测量区域)。
如图3A所示，液流接近探测器喷头300的基本结构特点在于一个与测量表面相平行平整端面。喷头的几何特征是由测量离岸距离h以及内径d来决定的。通常，如果喷头外径D足够大，那么喷头压强降对D的依赖性是很弱的。
图3B和3C表示了根据本发明的一个实施例可以用作参考探头或者测量探头的喷头310。喷头310包括前表面312，液体内腔前开口314和液体内腔后开口315。
喷头310被附在测量通道116和参考通道118上。在一个实施例中，用作测量探头128和参考探头130的是两个相同的喷头310。从原理上讲，喷头并不一定要是一样的。喷头310被附在测量通道116上。前表面312必须与测量表面132相平行。液体通过测量通道116由液体内腔后开口315进入喷头310，然后由液体内腔前开口314离开。类似的，喷头310被附在参考通道118上。前表面312必须与参考表面134相平行。液体通过参考通道118由液体内腔后开口315进入喷头310，然后由液体内腔前开口314离开。液体内腔前开口314的直径可以根据具体的应用而改变。在一个例子中，液体内腔前开口314的内径处于大约0.5到2.5毫米之间。
图3D和3E表示了根据本发明的一个实施例可以用作参考和测量探头的莲蓬喷头350。莲蓬喷头350包括前表面355，多个液体内腔前开口360，以及一个液体内腔后开口365。与喷头310相比，多个液体内腔前开口将压强分布在测量表面132的一个更大的区域上。莲蓬喷头主要用于需要降低空间分辨率从而对一个更宽的空间范围作均匀接近测量的情况。一个可替换的方法可以是使用包括一个多孔过滤器的喷头。
莲蓬喷头350被附在测量通道116和参考通道118上。在一个实施例中，用作测量探头128和参考探头130的是两个相同的莲蓬喷头350。从原理上讲，喷头并不一定要是一样的。莲蓬喷头350被附在测量通道116上。前表面355必须与测量表面132相平行。液体通过测量通道116由液体内腔后开口365进入莲蓬喷头350，然后由多个液体内腔前开口360离开。类似的，莲蓬喷头350被附在参考通道118上。前表面355必须与参考表面134相平行。液体通过参考通道118由液体内腔后开口365进入莲蓬喷头350，然后由多个液体内腔前开口360离开。为了描述方便，喷头的使用是通过参考液流接近探测器100来解释的。每种类型的喷头也可以用在液流接近探测器150中，在那里，喷头被附在每一个测量臂探头和参考通道探头上。
我们已经展示了不同类型喷头的实施例。本发明并不限于这些例子。这些例子在这里是用来说明而不是用来限制的。基于这里的说明，其它的替换(包括这里描述的内容的等效方法、扩展、变动、和偏离)对于熟悉技术的人是明显的。这些替换都属于本发明的范围和精神之内。
B.方法
图4的过程所展示的方法400在于使用液流来检测非常小的距离以及实施一个控制动作(步骤410-470)。为了方便，方法400是通过参考液流接近探测器100来描述的。然而，方法400并不限于探测器100的结构，它也可以用在液流接近探测器150或者具有不同结构的探测器中。
过程开始于步骤410。在步骤410中，操作者或者一个机械装置将参考探头放置于参考表面上方。例如，参考者或机械装置以已知参考离岸距离142将参考探头130放置于参考表面134上方。可替换地，参考离岸距离可以被安排在探测器组件内部，也就是属于探测器组件内部。参考离岸距离被预调到一个特定值，该值一般会维持恒定。在步骤420中，操作者或者一个机械装置将测量探头放置于测量表面上方。例如，参考者或机械装置将测量探头128放置于测量表面132上方以形成测量空隙140。
在步骤430中，液体被注入探测器。例如，测量液体以恒定的液体物质流速被注入液流接近探测器100。在步骤440中，维持了注入探测器的恒定流速。例如，液体物质流动控制器106维持了一个恒定的流速。在步骤450中，液流被分配到测量通道和参考通道。例如，液流接近探测器100使得测量液流在测量通道116和参考通道118之间均匀分配。在步骤460中，测量通道和参考通道中的液流被均匀地限制在通道的截面区域上。测量通道限流器120和参考通道限流器122限制了液流以实现减小水力噪声并用作液流接近探测器100中的阻性元件。
在步骤470中，液体从参考和测量探头被压出。例如，液流接近探测器100使得液体从测量探头128和参考探头130被压出。在步骤480中，连接参考通道和测量通道的桥式通道监测着流过它的液流。在步骤490中，会基于参考和测量通道的压强差实施一个控制动作。例如，液体物质流动探测器138监测了测量通道116和参考通道118之间的液体物质流速。根据液体物质流速，液体物质流动探测器138会启动一个控制动作。所说的控制动作可以包括提供对检测到的液体物质流动的指示、发送指示了所检测到的液体物质流动的消息，或者启动一个伺服控制动作来重新放置测量表面相对于参考表面的位置，直到没有液体物质流动或者只检测到一个固定的液体物质流动的参考值为止。
上述方法也可以被用于具有多个测量臂的探测器中，例如液流接近探测器150。在使用液流接近探测器150时，还需要包括一个附加的步骤从一个测量臂切换到另一个测量臂。
使用液流接近探测器150还可以更加便于描绘测量表面的形貌。这一描绘可以通过上述方法中所讲述的原理来实现，其中形貌测量是通过使用一个测量臂在工作表面的一个特定区域上进行的。如果需要在不同的区域进行形貌的描绘，那么液流就可以被切换到不同的测量臂来描绘不同区域的形貌。由于移动测量表面的能力有可能会受到限制，所以和只具有一个测量通道的接近探测器相比，具有多个臂的接近探测器在一些情况下会更容易描绘出测量表面的形貌。
例如，在一个实施例中，一个用来描绘形貌的方法包括向诸如液流接近探测器150的接近探测器中注入液体，然后使用探测臂中的一个对测量表面区域的形貌作一系列测量。在结束了对某一个测量臂所能描绘的区域作了描绘之后，接近探测器会切换到一个不同的测量臂来重复对该测量臂所能达到区域的描绘过程。该过程会一直重复，直到所需要描绘的表面都已完成。所述测量表面可以是半导体晶片或者其它需要做形貌描绘的测量表面。
熟知技术的人所知道的上述步骤的其它步骤或改进也包含在本发明之内。
参考图1-4，本发明通过参照液体得到了描述。在一个实施例中，液体是水。发明并不只限于使用水。对于所使用液体的选择将会依赖于作为浸入式光刻工艺一部分的浸没晶片的液体的种类。在很多情况下，液流接近探测器中所使用的液体与浸入式光刻工艺所用的液体是相同的，然而，这并不总是这样。
D.结论
尽管上文已经描述了本发明的多个实施例，但必须清楚，这些实施例只是作为例子而不是用来限制的。熟悉技术的人都知道，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下在形式和细节上作很多变化。
本发明已经在上文中通过方法步骤得到了描述，这些方法步骤展示了特定功能和关系的运作。这里为了描述方便，对这些方法步骤的界限作了一个任意的定义。只要它们的功能和关系的运作是适当的，那么就还可以用别的界限定义。其它这些界限也就处于发明权利要求的范围和精神之内。这样，本发明的宽度和范围就不能由上述的实施例来限制，而应该根据下面的权利要求和它们的等效内容来确定。