形成并在导电轨道114a上延伸，且导电轨道114c沿着晓 性连接器在导电轨道114a上方延伸，使得周边部分在其任一侧上延伸。导电轨道114c可W 从而电连接至导电轨道114b，该导电轨道114b连接至背护电极，从而使导电轨道114c与背 护电极处于相同的电位。导电轨道114c也可W直接连接至背护电极，或者通过一些其他方 式电连接。
[0巧日]类似地，可W形成另一绝缘层43a，其沿着晓性连接器在导电轨道114c上延伸，且 另一导电轨道114e沿着晓性连接器在导电轨道114c上方延伸。导电轨道114e可W电连接至 导电轨道114d，或者电连接至用于连接至接地电位的缆线导体，该接地电位优选为位于该 传感器远程的接地端。最后，保护层38a可W形成于最顶端。
[0156] 利用此双侧式配置，载运来自感测电极的信号的导电轨道114a被有效地夹置于背 护电极的延伸部之间，且此组合结构被夹置于屏蔽电极的延伸部之间，因而大幅地降低对 距离测量的干扰W及外界的影响。
[0157] 导电轨道114a-114e可W在远离传感器的端部连接至用于将传感器信号传送至远 程电路的缆线。可W使用=轴缆线，中屯、缆线导体连接至导电轨道114a，居间缆线导体连接 至导电轨道114b和114c，而外围缆线导体连接至导电轨道114d和114e。运些连接可W是藉 由透过覆于其上的绝缘层中的孔桐暴露出每一导电轨道中的金属的接触垫来形成。
[0158] 显示于图21C中的传感器及连接器结构适合于用于将电容式传感器的阵列安装和 连接至光刻机器的投射透镜。运种配置达成许多目标，提供可晓性基座层，用于将极小型薄 膜电容式传感器直接安装至最后投射透镜组件被安装到的同一安装板，且极为接近投射透 镜的聚焦点。运种安装方法消除了因感测组件和投射透镜间的高度变化而校准传感器系统 的需要。从该传感器电极延伸出的集成式连接器建立通往传感器的稳健电连接，对于系统 的电容引入极小的变化，并消除了因通往传感器的连接的变化所需的校准。
[0159] 运产生极为简单的系统，不需要进行现场校准。传感器的静止电容可W被决定(其 可W直接藉由测量无限远而得出，意即，传感器前方不放置晶圆）并于随后加 W补偿。不需 要传感器的进一步校准，因为传感器的静止电容基本上是固定的。寄生电容(例如，源于接 线的小移动)容易保持于低点，因为藉由固定的连接结构及=轴缆线，连接的移动或振动大 部分已被消除。由此产生的结构容易接附在光刻机器之内，且使得传感器易于移除和置换， 或者使得投射透镜加上传感器结构的组合免于冗长的重新校准。
[0160] 电子电路
[0161] 图22显示传感器系统300,其包含一个或多个传感器探针30、信号处理系统301，和 用于将信号从传感器探针传送至信号处理系统的连接系统302。信号处理系统301可W包含 用于驱动该传感器探针的电流或电压源电路、用于放大原始传感器信号的放大器/缓冲器 电路、用于对传感器防护电极施加偏压W及连接缆线导体的电路、用于处理从探针接收的 信号及输出经过处理的信号作为测量数据的信号处理电路，W及用于校准系统的电路。连 接系统302可W包含将传感器连接至信号处理系统的缆线。
[0162] 系统的每一部分均可能是各种测量误差W及灵敏度降低因素的来源。误差由传感 器探针引入，源于运些探针的有限几何结构，W及在传感器电极及其他部件的几何构造上 造成不规则性和不精确性的制程限制。源于传感器探针结构的固有/寄生电容W及与靠近 探针的其他部件的互动均可W降低传感器的灵敏度。
[0163] 误差可W是由探针的安装而引起，起因于安装表面或探针的倾斜或不平整，W及 位置的容忍公差和有关安装的其他因素。误差可能由信号处理系统引起，起因于信号处理 误差、部件容忍公差、外部或内部干扰、W及其他因素。误差还可能由连接系统引起，诸如由 连接线、接触垫、连接导线及缆线等连接部件所引入的额外电容。
[0164] 为了侦测传感器电容的改变，其代表传感器与祀材间的距离，可W运用各种放大 器组态。图23A是基本高阻抗放大器电路的简化电路图。高输入阻抗放大器采用放大器305 的单位增益非反相组态（unity gain non-inverting configuration) oAC电流源306被连 接，作为该放大器的输入，与传感器探针30并联。该电路产生正比于电容变化的线性输出 309，其随着传感器探针30与祀材9之间的距离改变。
[0165] 传感器30连接在放大器输入与接地端或虚拟接地端（即，被测量电容的一个电极 连接至接地端)之间。然而，针对晶圆的距离测量，传感器的感测电极形成测量电容的一个 电极，而晶圆中的导电层形成另一电极。晶圆9的导电层典型地经由晶圆固定台134和其他 光刻机器部件电容性地禪接至接地端。晶圆与接地端之间的电容典型地在6pF到70nF之间 变动，且传感器电容的标称数值典型地大约等于0.1 pF到IpF。为了精确地测量传感器30与 晶圆9之间的距离的微小变化，必须使得晶圆对接地端的电容至少大于传感器的标称电容 的1000倍。由于晶圆对接地端电容的变化范围相当大，此电容上的小变化可W影响距离测 量。若晶圆对接地端电容并未至少大于传感器标称电容的1000倍，则晶圆对接地端电容的 小变化将造成测量电容上的变化W及距离测量上的非预期的改变。
[0166] 基于差动式测量原理，差动对中的两个传感器30a、30b被相位相差180度的电流源 306a、306b所驱动，如图23B所示。通过一个探针的电流经由祀材中的导电层找到路径。在该 电流路径的中央处产生该电流路径中的虚拟接地端，即，最低电位或恒定电位。高阻抗放大 器305a、305b被用于测量对应于传感器与祀材中的导电层之间距离变化的电压信号。差动 式测量原理使得距离的测量与晶圆对接地端阻抗的变化无关。
[0167] 图24A显示一使用电压源对传感器30施加偏压的替代性电路。两个固定阻抗71和 72、可变电容73、和传感器30(显示为可变电容)被布置于惠斯登电桥(whetstone bridge) 配置之中，并用电压源306供电。该电桥具有两个桥柱，布置在并联电路中，阻抗71和可变电 容73在第一节点处连接在一起并形成一个桥柱，而阻抗72和传感器30连接在第二节点处并 形成另一桥柱。固定阻抗71和72具有完全相同的阻抗数值，且可变电容73被调整成与传感 器30的标称电容相匹配。该电桥每一桥柱中点处的二节点连接至差动放大器75的两个输入 端，该差动放大器75测量跨节点，即跨可变电容73和传感器30的电压差异。其改变该可变电 容W调整该差动放大器的空值(null value),且可藉由自动校准算法进行调整。
[0168] 该电桥部件和差动放大器可W放置在传感器处。当配合如图17A至17D所示的晓性 印刷结构使用时，固定阻抗71、72可W与传感器被形成在同一可晓性基座层上。可W利用可 变电容二极管(变容二极管(varicap))或其他适当部件形成可变电容73。可变电容73也可 W被集成在可晓性基座层上，作为安装或形成在基座层上的部件，或者利用铜和绝缘层被 集成到可晓性结构本身中。该差动放大器可形成于该基座层上，但上述有关在真空环境中 的主动式组件的考虑也适用。当差动放大器被放置于远程且使用同一缆线长度连接至传感 器及可变电容时，可W去除有效缆线电容且可W抵消共模干扰。
[0169] 图24B显示为差动式传感器对实施的图24A的电路。该对中的每一传感器30a、30b 均连接至固定阻抗71、72，并被电压源306曰、3066偏压。此处藉由固定电容71和72^及传感 器对30a及30b形成惠斯登电桥布置，经由位于祀材上的导电晶圆抗蚀剂被连接起来。
[0170] 图25显示利用高阻抗放大器电路进行的差动式测量的实施例。两个传感器30a、 3化被布置在差动对中。传感器30a的感测电极31a被AC电流源306a驱动，而传感器30b的感 巧陆极3化被AC电流源306b驱动。运两个电流源306a、306a彼此相位相差180度。在一半周期 期间，电流307 W-个方向流动通过传感器30a和传感器-至-祀材电容16a，通过祀材9的导 电层，并通过传感器-至-祀材电容16b及传感器30b。在下一半周期期间，该电流W相反的方 向流动。
[0171] 放大器/缓冲器305a放大传感器30a的原始输出电压，W产生待进一步处理的输出 信号309曰。输出309a也可W被馈回至传感器30a的侧护电极3姑及/或背护电极35曰。运藉由 对防护电极施加与出现于感测电极处相同的电压实施主动式防护，使得感测电极与防护电 极之间未形成电场，且使得感测电极与祀材之间的电场尽可能均匀。放大器/缓冲器30化类 似地放大传感器30b的原始输出电压W产生输出信号309b，并针对传感器30b的防护电极提 供主动偏压信号。输出信号309a、309b可W分别输入至同步侦测器（synchronous detector)电路 330a、330b。
[0172] 放大器305a、305b优选地被置于接近传感器30a、30b处，特别是当实施防护电极的 主动偏压时，W防止因将传感器经由缆线连接至进行信号处理的远程位置所引起的额外电 容而造成的误差。针对工作在真空中的光刻机器的电容式传感器应用，将主动式部件置于 接近传感器处通常需要将运些组件置放于真空处理室中，由于经由真空幅射的热传输的不 足（虽然经由传导的热传输仍可在真空中发生）而可能造成散热问题。基于此缘故，电流源 306a、306b及诸如同步侦测器330a、330b的进一步的信号处理电路可W被置于真空处理室 外部的传感器远程之处。然而，放大器305a、305b优选为置放于真空处理室中接近传感器之 处，W得到较低的测量误差，利用允许热传离主动式组件的组态。
[017引图26显示同步侦测器电路330的一个实施例。参考振荡器（reference oscillator)331产生参考频率n，该参考频率n被电流源306使用W产生驱动传感器的交 流电流332,且被相位偏移器（phase shifter)333使用W产生参考信号334(其频率也是 n)，参考信号334相对于所述参考频率具有相位偏移。参考信号334的相位偏移被调整成等 于参考频率和来自传感器的信号309之间的相位偏移，W补偿发生于同步侦测器电路330和 传感器之间的缆线连接W及该感测配置内的相位偏移。
[0174] 来自传感器的频率为f2的输出309是输入缓冲器335的输入。倍频器(multiplier) 337接收频率f2的缓冲或放大输入信号336W及频率n的参考信号334。倍频器337的输出将 包含两个输入频率的和(fl+f2) W及运两个输入频率的差的成分。倍频器337的输 出通过低通滤波器338, W滤除较高的频率而留下代表运两个输入频率的差的低频 成分。此信号被放大器339放大W产生测量信号340。此测量信号340代表传感器所测量的阻 抗的变化，其与传感器和祀材间的距离的变化相关。
[0175] 如上所述，用于驱动传感器的电流源电路W及信号处理电路可W被置于传感器的 远程。然而，用于将传感器连接至远程电路的缆线连接将在系统中引入额外的不良电容。图 27是显示传感器系统中的电容的示意图。
[0176] 电容Cin代表缆线电容加上电流源306的输出电容，电容Cs代表待测量的传感器-至-祀材电容加上传感器和传感器连接线的固有(寄生）电容，而电容Cout代表缆线电容加 上缓冲器305的输入电容。杂散电容Cin及Cout应该比Cs和待测量的传感器-至-祀材电容 小，因为大的杂散电容将降低传感器的灵敏度。
[0177] 连接传感器至信号处理电路的缆线的电容可能很大，且对于传感器的灵敏度有负 面效应。可W对缆线导体使用主动式防护W降低或排除此问题。图28A显示一种配置，具有 将传感器30连接至信号处理电路330的缆线350。在显示的配置中，放大器/缓冲器305置于 传感器30的附近(垂直虚线的左侧），而电流源306置于传感器的远程(垂直虚线的右侧）。电 流源306经由缆线的中央导体351传送电流至传感器30。缓冲器305对同轴导体352施加的电 压与传感器的感测电极上存在的相同。由于中央导体351与同轴导体352上具有相同的电 压，故运些导体间的任何杂散电容的效应实质上均被取消。
[0178] 图28B显示在缆线350的导体与传感器30的导电电极之间的连接。中央导体351连 接至感测电极31，内环同轴导体352连接至背护电极35,而外环同轴导体353连接至屏蔽电 极44。
[0179] 此实施例中的缆线是=轴缆线，具有用作屏蔽且接地的第=同轴导体353。该屏蔽 优选为连接至位于缆线远程端处的分离接地端，例如，位于电路330处。此接地端仅是屏蔽 接地端，且优选地不连接至任何位于传感器处的接地端。
[0180] 此配置可能有许多替代方式。例如，也可W使用非同轴缆线，且缓冲器305可W被 置于远离传感器之处，W从信号处理电路330附近的缆线350远程端为导体352供电。
[0181] 传感器和信号处理电路的实体分隔在传统设计之中已经被加 W避免，其中的传感 器及电路是由同一制造商供应，且在工厂中被视为匹配的套组而一起进行校准，W使得电 子电路匹配于传感器并避免非线性。在本文所述的系统中，可W使用自动脚本配合晶圆固 定台控制系统，W快速地校准感测系统，例如，通过将晶圆固定台移动到已知的位置并由传 感器进行测量。运排除了将传感器和信号处理电路视为一匹配对的需要，并容许置换传感 器但不置换信号处理电路，大幅地简化光刻机器的维护并降低其非生产时间，从而增加生 产量。
[0182] 图29显示同步电路360的另一实施例。数字参考振荡器376产生参考频率n，其形 成参考信号输入至混频器(mixer)372,该参考信号还被馈入数位相位偏移器377W引入相 位延迟。该相位延迟参考频率被数字至模拟转换器(digital-to-analog converter)378转 换成模拟信号，而该模拟相位延迟信号驱动电流源306,该电流源306为传感器30供电。该相 位延迟被调整成等于感测系统和缆线350中产生的相位偏移，等于参考频率n与位于同步 侦测器电路输入处的传感器系统输出信号361之间的相位差。可W通过调整相位偏移器377 设定该相位延迟，直到从混频器372得到最大输出。应注意，感测系统和缆线中的相位偏移 应该维持恒定，即使当传感器的电容有所改变之时也是如此。
[0183] 输入缓冲器362接收传感器信号361，而缓冲信号被输入至带通滤波器(band pass filter)363, W从该信号中滤除噪声和干扰。经过滤波的信号被模拟至数字转换器364转换 成数字信号。接着运用数字处理，电路360因此结合信号的模拟和数字处理，W利用二者的 最佳特征。经过数字滤波的传感器信号接着被输入至单一输入差动输出的差动放大器(或 相位分离器(phase splitte;r))371，其具有两个差动式输出，其中之一与输入信号同相，而 另一输出则与输入信号相位相差180度。混频器372接收差动式输出（频率f2)和参考信号 (频率n)。输入频率n (参考频率)和f2(传感器信号361的频率)在混频器372中被去除，而 混频器输出包含频率等于输入频率之和及差的成分（即，n+f2及n-f2)。低通滤波器373滤 除频率之和，而留下相当于参考频率及传感器信号频率之差的低频成分。当频率n 与f2相等且同相时，混频器输出正比于传感器信号361的振幅的DC值，其正比于传感器电容 且正比于传感器与祀材之间的距离。放大...