TWI524153B - 微影系統，感測器及測量方法 - Google Patents

Description

微影系統，感測器及測量方法

本發明係關於一種多重粒子束微影系統、一種感測器、以及一種方法。

此等微影系統通常會根據一種用於將一圖案轉印於一目標物之表面上的方法來運作，因此，其通常會使用一所謂的粒子束器具來產生該等數道帶電粒子束，該等粒子束可藉由電子控制器而於一或多個方向中掃描。該等數道粒子束(於下文中亦稱為寫入束)會藉由一感測器而被校正。此等微影系統一般依據的方法包括下列步驟：產生複數道寫入束，用以將該圖案寫入於該目標物表面上，其中該目標物通常係一晶圓或光罩。較佳而言，一寫入束係由一寫入束源所射出的一電子束所組成，舉例來說，該寫入束源可能包括一陰極，並且可由寫入束成形構件(如一由複數個孔徑所組成之陣列)來增補其功能，用於將該寫入束源所射出的一粒子束轉換成大量的較小直徑束。另外，此種已知的微影系統還可能配備校準構件，用於導引一來源束或一組已產生的寫入束，使其彼此平行。

於此種已知的方法中，每道寫入束會於將該圖案寫入至該目標物表面上時被分開偏折，以便干擾該寫入製程。舉例來說，此作法係藉由一由複數個靜電偏折片與遮光片所組成之陣列來實施，該等寫入束會經由系統內通過該陣列。尤其是在根據本發明的多重寫入束系統的情況中， 此等偏折片會具備由發信構件所產生之所謂的調變資訊。一用於將圖案寫於晶圓或光罩上的微影系統中的此部份於下文中稱為粒子束器具。此粒子束器具與此微影系統的更詳細資訊，舉例來說可從以本案申請人名義所申請的專利公開案WO2004038509中得知。

為進一步指出本文所討論之電子束微影的特點，其應用將會以高解析用途為主。現今的應用能夠使臨界尺寸低於圖形尺寸100nm的圖案成像。明確地說，於此項觀點中，多重束係關於所謂的多重粒子束系統，舉例來說，其所包括數個數量等級為10000道甚至更高的寫入束。於此項觀點中，本案申請人目前提出的一典型應用則包括13,000道寫入束。不過，進一步發展則將重點放在束數量等級為一百萬道的微影器具上，該等系統希望運用一理論上相同種類的感測器。

此等曝光微影系統僅在至少能夠精確地控制所有該等電子束的位置時方具商業實用性。然而由於各種狀況的關係(如製造公差以及熱漂移)，一微影系統的寫入束器具中所產生的一寫入束很容易產生一或多項誤差而使其無法用來進行寫入。此誤差可能係相對於一指定網格的定位誤差。一粒子束器具以及該微影系統的此等錯誤特點會嚴重地影響到要被寫入之圖案的品質。又位於該要曝光表面附近的一電子束的位置必須在數奈米的距離內便被得知且應該能夠被校正。於已知的微影系統中，此項智識係藉由頻繁地校正該粒子束位置所建立的。

除了上述的特定特點以外，一寫入束的其它特點也必須於該粒子束器具的運作期間(尤其是在一晶圓的寫入期間)被精確且較佳而言多重狀況下快速地得知，以便能夠儘早調整一晶圓的寫入製程，從而提高被正確寫入之晶圓的數量以及機會，或是提高其產量。

已知的校正方法通常包括至少三道步驟：一測量步驟，於該步驟中會測量該電子束的位置；一計算步驟，於該步驟中會將該電子束的 經測得位置與該電子束的所希位置作比較；以及一補償步驟，於該步驟中會補償該經測得位置與該所希位置之間的差異，其補償可能係在該微影系統或其電子束器具的軟體或硬體中來實施。

此等已知的測量或校正系統對特徵為處理量相對低(如於一小時內僅能圖案化一晶圓的一部份)，或是特徵為相較於多重粒子束系統寫入束數量相對有限的電子束微影器具幾乎不造成任何限制。對針對高總處理量或是具本發明強調之多重粒子束系統的無光罩系統來說，該等已知的校正系統會對該所希的高容量與高總處理量的無光罩微影系統構成一限制因素。

利用該等已知的方法，一帶電粒子束系統(例如以電子束為主的系統)必須被校正非常多次。對一單束或是數束微影系統來說，此係可接受的；若要連續校正13000道甚至更多粒子束，這便成為一項問題。於此情況中，校正所需的時間可能會遠多於實際處理一晶圓上一場域所需的時間。所以，為提高該已知微影系統的處理量，且根據本發明的構想，應該大幅地加速該校正程序。

於本技術中已知數種用於電子束微影系統的校正方法。大部份使用位於該晶圓平台或該晶圓中或是位於兩者之中的標記。接著，一感測器便會偵測或定位一束。該感測器係一帶電粒子感測器，其會測量由該標記所創造的二次電子或反射電子的數量。

美國專利案第5929454號提供一種使用配合複數道帶電粒子束之帶電粒子感測器的方法的一範例。該專利案揭示一種方法，其係利用位於該晶圓或平台上之標記來偵測複數道電子束的位置。該標記係一平行直線圖案且用於進行數項測量。所有的測量均藉由偵測掃描時來自該排列的標記的二次電子或反射電子來實施。該排列標記的位置係取決於該等電子束的位移量以及偵測結果。此一電子偵測器的優點係能夠快速地測定 任何一次電子或二次電子，不過，其體積卻相對非常龐大，落在毫米的範圍，因此並不適用於採用多重帶電粒子束(例如13000道甚至更多道粒子束)的微影系統之中。於後者的微影系統中，各粒子束之間的典型間距等級為十分之一毫米，舉例來說，於目前的13,000道粒子束的系統中，該間距通常係150μm。該已知感測器與校正系統除了上面的體積特點之外，該已知系統也非常昂貴，甚至無法以定性且夠快地校正大量的帶電粒子束。

於一多重電子束微影系統中還有其它問題，舉例來說，相鄰的電子束不應該影響該位置偵測的精確性。另外，該已知方法與系統亦不清楚要如何在合理的時間限制內(即在遠低於寫入一晶圓所需之時間內)來對所有的寫入束來實施資料獲取與資料處理。因為在寫入一晶圓的過程期間會有必須頻繁地校正整個粒子束器具的額外要求(至少係本技術中常見的一項非常需要的特點)，方能監視且適時地補償如前述之寫入束動態漂移，所以後項問題會特別嚴重。此種處理方式可避免經處理晶圓的過度損失，即可避免由一部昂貴機器所達功效的過度損失。

本發明可藉由下面方式來解決上述快速偵測多重粒子束之帶電粒子束特性的問題：使用一轉換元件(如螢光屏幕或是一摻有YAG(釔鋁石榴石)的材料)將該等帶電粒子束轉換成光束；接著藉一由複數個光敏偵測器(如二極體、CCD或CMOS裝置)組成之陣列或即一相機來偵測該等光束；接著再以電子方式讀出該相機的信號，即讀出該相機中各單元或偵測器的信號。於一實施例中，該相機中的信號(即其各單元或偵測器的信號)會於單次作業中被讀出，其可能係被連續讀出(較佳而言於高時脈速率處被讀出)，或是被平行讀出(即同時讀出)。該等信號會於曝光時間預設時段之後被讀出，且會用於藉由一自動電子計算機來決定一或多項束特性的數值。該等經算出的特性數值可用於校正全部或數道該寫入束。此修正可藉 由以電子方式修正圖案資料來實施，從而可考量實際的束特性，及/或可藉由影響該等寫入束本身來實施。根據較佳實施例，校正係藉修正該圖案資料而單獨實施於軟體。

此等光敏偵測器的表現在反應方面通常較差，因光敏感測器(如CCD(電荷耦合裝置))的反應非常慢。不過，本發明的優點係，儘管此反應相當慢，相較於運用一或數個已知電子束偵測器而言，根據本發明令人驚奇的感測器構成仍可達成相對非常快速的感測器。於此項觀點中，其有利的用法係因為能夠於單次作業中，以連續的方式(較佳而言於高時脈速率)或是同時進行來讀出大量的光敏偵測器(亦稱為單元)。於根據本發明的感測器中，較佳的係同時讀出所有的光敏偵測器。再者，本發明的感測器結構，尤指由複數個光偵測器組成之陣列組成，能夠測量多重光束中的非常小間距，而不需要於一微影系統的平台部區域中進行過多的結構性測量。

後者量測光信號(即光子)的特點本身可從數位相機視野中得知，於該視野中，同樣至少會有多個光偵測器以電子方式實質同時被讀出。藉由運用此種由複數個偵測器組成之陣列，根據本發明的束感測器的進一步優點係可非常有成本效益地實現。根據本發明之測量的目的係要測定寫入束的位置並且判斷它們是否在規格內。測量作業係以定時為基礎，在下面其中一條件下實施：一寫入束持續開啟；或是此寫入束被設定為開啟時。兩種測量類型可組合實施，用以決定下文提出的不同束特性的數值。於施行根據本發明的測量時，會決定出相對於每一寫入束之所謂的點散佈函數。一寫入束的上升與下降時間並不直接測出而係從此函數中推知。

值得注意的係，將帶電粒子束轉換成光束的概念本身亦可從另一技術領域中得知，亦即電子顯微鏡的領域。此技術領域的目標係精確性而非速度，就其本身來說已知的係利用一轉換元件將一電子束轉換成光。此轉換元件通常係藉由一所謂的YAG(釔鋁石榴石)屏幕來實現，不過 亦可採用一螢光屏幕。而後，藉由此轉換所產生的光子便會被一所謂的光電倍增器接收，以於之後獲得放大電信號。此光電轉換係由單一轉換單元來實施。

於後者觀點中，本發明的特徵還包括解決由一寫入束的大小理論上小於已知感測器之解析度的事實所造成的問題。另外，於掃描一標記時，該已知偵測器會大於目前改良的微影系統之兩道寫入束之間的間距，所以若使用該已知感測器，複數道寫入束的信號便會重疊。就該已知偵測器之大小有關的更進一歩問題以及目前的解決方式來說，應該注意的係，根據本發明的掃描偵測系統(用於該多重束中)通常可套用於150μm(微米)的間距內。於此項觀點中，一寫入束的直徑通常會小於45nm(奈米)。相反地，本發明則可達成一種方法、系統、以及感測器並以之為目的，其中一帶電粒子束的粒子束點尺寸會小於該轉換元件的解析度。運用測量一光束的強度數值來決定各項束特性，尤其是結合一刀鋒(knife edge)便可達成上述目的，下文將會於各圖式的說明中舉例說明。此決定作業係基於一帶電粒子束之步進處理所產生的複數個信號來實施，該帶電粒子束每次會於一個方向掃描一標記或阻隔元件。

再者，根據本發明的光轉換方式可使用複數個非常廉價的光敏偵測器(即由它們所組成之陣列)，如CCD(電荷耦合裝置)以及CMOS(互補型金屬氧化半導體)裝置。此等光偵測器會將光轉換成強度數，通常係以電子為主，而優點則係具有廣泛的實用性、其為已知的技術、而且有成本效益。它們的外形非常小巧則意謂著可達非常高的像素解析度。換言之，在大量的帶電粒子束轉換成光束之後可同時感測。與此項優點一致的係，此等個別的光或像素感測器會於單次作業中至少實質同時被讀出，其可能係被連續讀出(較佳係於高時脈速率處被讀出)，或是被同時讀出。此項特點的其中一項範例可參見此等感測器於數位相機中的應用。

藉由上述之至少實質同時讀出以及將帶電粒子轉換成光的特點，便可使用一比上述已知帶電粒子感測器還慢的光感測器來校正一多重帶電粒子束器具，相較於使用帶電粒子感測器，有兼具快速與成本低廉的優點，完全不需要過度的空間且又可達到多重粒子束系統所需要的解析度。儘管該新型感測器的建構元件數量以及其中運用的物理轉換法會使其較為複雜，該新型感測器、校正方法、以及微影系統可以非常經濟的方式來校正一多重帶電粒子束器具。

於根據本發明的一感測器中，每一個單元處的累積電荷或強度會於一預設時間處被個別讀出。於一CCD裝置中，因光照射其上而於其光敏元件中誘發出來的電荷通常會傳輸跨越該晶片並且於一陣列的其中一個角落處被讀出。一類比數位轉換器會將每個像素的數值轉換成一數位數值。於CMOS裝置中，於每一個像素處通常會有數個電晶體，用以放大與移動此電荷，其會使用電線將該電荷傳輸至該裝置的一讀出部。

本發明優於已知的帶電粒子束器具感測器的一項有利特點係，除了使用散射電子或二次電子之外，該新型感測器還能夠直接測量一或多道寫入束，也就是，可將該感測器直接設置在一寫入束的投影處(即一晶圓的表面區域中)，就該粒子束器具的設計來說，其具有顯著的空間優點。

根據本發明之系統的更進一歩優點係，儘管其具經濟性，但是於其單次測量期間不僅能測定該粒子束器具的位置，其還能夠測定該粒子束器具的多項特性，因而會提高該新型感測器以及該要被校正之粒子束器具兩者的效率。上述多項特性包含：粒子束位置、粒子束點的大小與粒子束電流，以及充當此等粒子束器具共用的一遮蔽元件，及其運作時的時間延遲。

本發明進一歩關於藉由一具備刀鋒的阻隔元件來部份阻隔被送至該感測器的粒子束，從而可以有利且有效的方式來量測該粒子束於 該感測器上所創造的一粒子束點的最大尺寸。實際上，該粒子束會相對於該感測器，從而相對於該刀鋒，以步進的方式來掃描，同時會視情況而於預設的時間間隔處開啟與關閉，從而產生有限數量的資料，以便有利於使用直線擬合軟體來推知各項束特性。根據本發明，此步進掃描可反覆執行一或多次，較佳的係每次均在遞增的時間間隔處執行。該等束特性會依照與該粒子束阻隔元件(即標記和帶電粒子束)彼此移動時所獲得的一組信號為根據來決定，從而可使用相對於該感測器中之轉換器的一已知位置處所含的一阻隔元件。

一粒子束較佳而言會至少以三個方向步進通過上述刀鋒阻隔器或標記，從而可促成橢圓擬合效果。一標記較佳的係六角形，從而可藉由於其中一方向中在一掃描運動的來回方向中進行步進掃描與偵測而有利於最佳化感測時間。根據本發明，將此標記設置在相對於該感測器的一已知位置處會具有技術上與經濟上的好處，尤其是將其結構性整合於該處，也就是，將其安置在該感測器的頂端(即該感測器的表面)處。

不過對某些測量來說，至少對測量寫入束電流來說，一寫入束會被導向該感測器表面上不會被該束阻隔標記截斷的一位置處。

依據此等自動推知的束特性數值為基礎來調整該系統係藉由下面至少其中一種方式來實施：以電子方式來修正要以該帶電粒子束系統成像的圖案的電子資料，尤指控制資料；修正線寬；以及以電子方式來影響該粒子束系統的一位置修正構件，用以修改一或多道帶電粒子束的位置，尤指藉由引入時間延遲來進行修正。

尤其是在根據本發明的感測器中(不排除一CMOS裝置申請案的情況)，可在該轉換器與該受體之間整合設置一光束調整器(如一光纖陣列或是一透鏡系統)用於進行光學調整，也就是增強或減弱一射出光束的影像，從而為該光敏受體最佳化內部產生之光束。

於根據本發明的一校正系統中，上述特點的數值係由一計算單元從一多重束感測器中得知。根據本發明，此單元所產生的修正信號可用於影響該束器具；或是用於影響一電腦構件中所儲存的一影像圖案，其中，該圖案實際上會構成該粒子束器具的一指令基礎。

由於該新型感測器的尺寸的關係，可將其置放在且根據本發明會置放在一束器具中的多個位置處。如此一來便可提高校正頻率，不會因必須大幅地移動該目標物(即晶圓，尤指一和其相關的感測器)以使其相對於使用中的粒子束器具定位正確而浪費寶貴的操作時間。

於根據本發明的方法與微影系統的進一步細節中，該帶電粒子束系統(至少其粒子束產生部)具備一光學感測器。該用於偵測粒子束特性(尤指其上之阻隔元件的圖案)的偵測器則係用於以光學方式偵測該系統相對於一獨立可移動平台的位置，該獨立可移動平台係用於固持一目標物表面且包括該偵測器。

合適的話，本說明書中所述與所示的各項觀點與特點均可個別套用。該些個別觀點，尤指隨附申請專利範圍中依附項所述之觀點與特點，均可成為本案之專利申請分割案。

1‧‧‧轉換元件

2‧‧‧相機

3‧‧‧網格單元

4‧‧‧帶電粒子束

5‧‧‧光束

6‧‧‧標記

6B‧‧‧標記

6B1‧‧‧標記部件

6B2‧‧‧標記部件

6C‧‧‧標記

7‧‧‧掃描方向

8‧‧‧子彈點

9‧‧‧擬合軌跡線

10‧‧‧晶圓

11‧‧‧感測器

12‧‧‧粒子束投影器

13‧‧‧軌道

14‧‧‧時間延遲

C1‧‧‧銳利邊緣

C2‧‧‧銳利邊緣

C3‧‧‧銳利邊緣

C1-A‧‧‧銳利邊緣

C1-B‧‧‧銳利邊緣

Cl‧‧‧電子系統計時器

CM‧‧‧控制構件

Cor‧‧‧修正數值

Cu‧‧‧計算單元

D1‧‧‧掃描方向

D2‧‧‧掃描方向

D3‧‧‧掃描方向

E1‧‧‧刀鋒

E2‧‧‧刀鋒

E3‧‧‧刀鋒

F‧‧‧場域

S‧‧‧感測器

下文將依照附圖中所示之根據本發明的一無光罩微影系統的示範實施例來解釋本發明，其中：圖1所示的係含有一根據本發明之感測器的一微影系統的校正部的代表圖；圖2所示的係根據本發明之感測器的一實施例的代表圖，用以決定一微影系統之一寫入束的各項特徵；圖3所示的係一感測器的另一實施例的代表圖，用以測定一微影系統之一寫入束的各項特徵； 圖4所示的係根據圖3的感測器實施例的俯視圖；圖5所示的係從根據圖3與4的感測器中所得一信號的圖例；圖6所示的係要被納入一感測器之中的一規律形狀六角標記的替代的且為目前較佳實施例的俯視圖；圖7所示的係從跨越一標記(例如圖6中所示之標記)的粒子束點所得的信號，其係用以在粒子束點與標記(即感測器)間的彼此相對運動的方向中來決定粒子束點尺寸與位置；圖8所示的係一晶圓與晶圓夾盤，以及該晶圓上要由微影系統處理的部份場域的俯視圖，其藉由將本發明的感測器設置在該晶圓外面的複數個策略性選定位置而受到改良；圖9所示的係根據本發明的測量信號與一典型的每公尺安培數(A/m)相對於該粒子束點的尺寸X之高斯分佈圖之間的圖形關係圖；以及圖10與11所示的係根據本發明的一所謂的定時測量的示意圖，圖10中顯示出相對於一刀鋒的粒子束「開啟」以及「關閉」的所希位置，而圖11中則顯示出其針對一粒子束的後續時序以及時間延遲。

本發明提供一種配備一電子束對齊感測器的微影系統設計，其適合以每小時10片晶圓甚至更多片晶圓的速度來轉印現今需求(例如45nm甚至更小)的圖案。本發明包含一新型感測器，用以偵測一微影系統(舉例來說，從以申請案WO04/038509中便可得知該微影系統本身)內或一多重粒子束檢測器具內的投影帶電粒子束(如電子束)的特性。該新型感測器包括一結合一CCD(電荷耦合裝置)(亦稱為相機)的一閃爍體，本文中其為所謂YAG(釔鋁石榴石)材料形式。本文中所應用的YAG屏幕係一摻有Ce的石榴 石。一帶電粒子束的各項特點係在相對於一感測器來移動一帶電粒子束時，由自動電子測量部與計算部根據此感測器中所產生之信號的測量結果得知。於本發明的系統中，一寫入束通常會相對於該感測器來移動，其係藉由於一寫入束器具內讓其產生步進移動來達成，移動的距離範圍通常約略介於數百個nm至2.5μm之間。步進係於該粒子束器具之中，藉由影響兩片偏折片之上的電場，或是一片偏折片以及一晶圓平台之上的電場來實施。一粒子束可藉此於三個不同的方向中被掃描。於進行此掃描期間，配備所謂刀鋒的一粒子束阻隔部會保持在該系統的粒子束產生器具與該感測器之間的一已知位置處。於該新型感測器的一有利實施例中，該阻隔構件係被固定在該感測器的表面。

該阻隔部的已知位置係由一組手段中至少其中一者來獲得，且較佳的係由中所有手段組合來獲得，其中，該等手段包括：用於精確定位、校正該系統的良好製造慣例，即於安裝該部機器時於其內實施測量且較佳而言在規律時間間隔(遠大於對一晶圓進行寫入作業期間實施測量的間隔)實施測量；以及以光學方式測定該感測器與該晶圓相對於該粒子束器具的位置。關於後者，該感測器阻隔部的特殊形狀有利於運用在本發明之中。利用一晶圓上一已知的標記(尤指可光學偵測的標記)以及感測器上的該等標記，使用一本身已知的光學測量系統便可得知該晶圓相對於該感測器的位置。在依照下文解釋的方式來決定數道寫入束相對於根據本發明之感測器的位置之後，便可得知該等寫入束相對於該晶圓的位置。為提高測量的精確性，更進一歩的手段包含製造儘可能小小且可併入該感測器中一低熱膨脹係數層(如玻璃，舉例來說，「zero dur」玻璃)之上的阻隔部。於本發明的一較佳實施例中，藉由根據本發明所達到的精確性，且利用寫入束相對於該感測器的已知位置，每一道寫入束均可被定位在該感測器上單一相關的標記上方。

利用根據本發明的系統、感測器、以及方法，本發明提供一種架構來偵測一本身已知的粒子束器具遮蔽器特性的功能，其任何的時間延遲，以及該粒子束器具所產生的所有粒子束的位置、電流、以及粒子束點尺寸。現在便可於一非常短的時段內(例如一分鐘內)偵測到一多重粒子束器具中所有粒子束的前述特點。於下文中將會說明，可藉由不同的測量方法分別使用與不使用一刀鋒來測量一寫入束的時間延遲以及定位誤差。於此方面，時間延遲係指對該粒子束器具發出「開啟」或「關閉」的指令瞬間與其在晶圓(尤指感測器層)處的發生作用之間的延遲。

圖1所示的係一種系統部份與一種方法，其內含根據本發明的一感測器S。將一帶電粒子束4照射在感測器S時，明確地說係照射在其轉換元件1上，轉換器1便會發射一光束5，該光束會被相機2收到，也就是，至少會被一光子受體2收到。在經過受控於一電子系統計時器Cl的預設時間之後，該光子受體(即個別的單元)會以習知的方式被讀出，且資料會被送至該系統中的一計算單元Cu。該計算單元會從預設的粒子束特性(如位置與強度)數值來測定偏移量，並且提供修正數值Cor給一控制構件CM以控制該要被校正的帶電粒子束器具。此意謂著，用於產生一圖案的記憶體儲存資料以及該粒子束器具中任一者或兩者會由該控制構件來自動調整。因此，為於一多重帶電粒子束系統中測量帶電粒子束(如電子束)的各項特性，於一較佳實施例中，會利用覆蓋該轉換器(尤指YAG屏幕)的複數個寫入束阻隔標記6來實施一所謂的刀鋒掃描，經由此掃描所產生的圖案會從該YAG屏幕被成像至一相機上，較佳而言被成像至一CCD相機上。

圖2、3、以及4所示的係根據本發明之實施例的示意圖。除了該束電流以及一粒子束的X與Y位置之外，還能夠偵測一個別帶電粒子束於x與y方向中的尺寸。轉換構件1係放置在光子接收構件2的頂端上。較佳的係，一含有一刀鋒的標記6(於圖2中稱為第一示範標記6)為在 該帶電粒子束4之光學路徑中位於該轉換構件1前面的最鄰近處。如圖中所示，該標記6可以且係最佳地直接被設置在該轉換構件1的頂端上。不過，根據本發明，該標記6亦可被設置在遠離該轉換構件1的一已知位置處，舉例來說，可被設置在讓帶電粒子透過的一分離載板上。於一較佳實施例中，當於該感測器的頂端上固設一YAG屏幕時，那麼該YAG屏幕便同樣可被併入於此載板之上，從而允許依所希縮減該粒子束阻隔材料的厚度。於本範例中，該接收構件2係由複數個網格單元3所組成(即一組網格單元3)，明確地說係由十六個單元3所組成，該等網格單元會被排列成一符合較佳實施例的方形框架。又，根據本發明所提出的基本原理，此框架亦可利用單一單元3來具體實現。

雖然為清楚起見未顯示於圖2中，於該感測器中一電子束的路徑中，該感測器進一步包括一薄層，用以阻隔背景光，例如厚度範圍落在30與80nm之間的一鋁層，其係設置在該等感測器的一標記6或帶電粒子阻隔層與該轉換器之間。此背景光阻隔層會藉由防止背景光干涉該轉換器所產生的光(即一寫入束)而提高該感測器的品質。

根據本發明，該粒子束阻隔層或標記6應該夠厚而足以充份地阻隔一入射帶電粒子束，而另一方面，卻又應該夠薄而足以最小化失焦與邊緣粗糙效應。因此，一標記6會由一重金屬所組成，較佳而言由類鎢的材料所組成，其厚度範圍則通常會落在50與500nm之間。

根據圖3與4，實施例中的標記6係由兩個空間上分隔的部件6B1與6B2所組成，且圖中於掃描方向7中顯示出一被配向成垂直於該方向7的第一刀鋒E1，以及從俯視的方向看去分別被配向成與該方向7形成不同銳角的兩個後續刀鋒E2與E3。因為存在至少一個此銳角，所以僅需要一個掃描方向7便可測量粒子束點位置。因為納入各被配向成一不同角度的兩個尖銳邊緣E2與E3，所以，此測量效果可獲得改良而不需要大 幅增加所需的掃描時間。圖6中則揭示另一感測器實施例，其包含一標記6C且需要較多的掃描時間，不過卻可提供非常優越的信號品質。

圖5中所示的係於圖4中所示的示範標記6B之一邊緣上於垂直方向中實施掃描的一可能結果，圖中所示的係於經過數個階段t之後的一被偵測計數值CI。於抵達該示範標記6的左邊緣E1之前，該光子接收構件2會計算整個光束中的光子數，也就是，每單位時間會偵測到恆定的光子數CI。當該帶電粒子束4朝右以方向7移動時，其右側於階段tA觸及該標記6的左邊緣E1，將會有少量的電子被轉換，因此該光子接收構件2會偵測到較少量的光子。藉由比較抵達該左邊緣E1的預期階段，便可根據本發明來決定該帶電粒子束4於該第一方向中的實際位置。當該帶電粒子束4於該方向7中進一步移動時，便會偵測到越來越少的光子。最後，於階段tB被偵測到的光子量會達最小值。現在該帶電粒子束4會被標記6B完全阻隔。對應於階段tB與階段tA之間的掃描長度便係該粒子束4於該第一方向7中的尺寸測量值。強度位於邊緣E1至E3中間的高位準與低位準間之中間值處的位置則被視為係該粒子束位置。沿該第一方向7移動，該粒子束將會通過下一邊緣E2，該邊緣E2的配向並未垂直於第一方向7。由於此第二邊緣E2的配向的關係，該寫入束4將於一不同階段tC抵達該邊緣E2，端視其在該感測器平面(及俯視之平面)上垂直該第一方向之方向上的位置而定。當繼續沿該第一方向7移動時，該光子接收構件2會偵測到越來越多光子。因此，於圖中所示的實施例中，藉由單方向掃描便可於多重方向中進行位置測量。不過，此偵測器與方法的一可能缺點則係由用於測量該等寫入束特性所需資料數量所造成。然而，隨著計算技術的演進目前的缺點預期將會隨之消失。

為進行足夠的掃描，以利用平均法來消除本發明之方法與系統中所謂的測量雜訊，可使用一具有箱化(binning)功能的快速相機。必須實 施一預設的最小掃描次數，方能以需求內所希的精確性來測定粒子束位置。利用本類型的偵測器便不需要無死角，而CCD相機與CMOS相機便均等效適用。該等兩種相機任一者的實際應用係以下面為依據：可用相機的精確性、箱化(birning)能力、以及非常重要的讀出速率與每秒的可能畫面數。

根據一較佳實施例，使用一刀鋒掃描及一適宜標記6不僅可決定單一寫入束的位置與電流，還可決定二或三個方向上的粒子束點尺寸。藉由於標記6B上進行掃描，該測量信號將會如圖5中所示；若套用圖6中的標記6C時，該測量信號則會如圖7中所示。從一信號的上升與下降便可獲得該高斯束的位置與標準差(sigma)。從最大信號中則可獲得粒子束電流。圖6中所示的係一可能且係目前較佳的標記6。根據本發明，利用該等刀鋒掃描，便可測量到所有的粒子束點位置、點尺寸、點電流、以及時間延遲、以及遮蔽器的功能，用以作為個別寫入束的主要特性。

根據本發明細節可以有利方式來測量的一項特性係相對於該遮蔽資訊網格的粒子束位置。也就是，對應於一遮蔽信號的實際粒子束位置。被偵測到的寫入束位移會依照根據本發明的微影系統中的內部計時器Cl來進一步分割該寫入束之實際物理位移以及一遮蔽信號的相對時間延遲，其中，該帶電粒子束係由對一電子(遮蔽)信號上發揮作用的遮蔽構件來進行開啟與關閉。於校正單一粒子束時，兩者均會被修正。

校正該位置與時序誤差的最簡單方式係一次測量全部位移。根據本發明的另一項觀點係一次測量全部位移。此作業係藉由遮蔽該寫入束來實施。一寫入束4會於該感測器S上進行掃描並且在其位於一預設的佈局位置時被開啟。該寫入束4會在一段預定的時間內維持開啟。進行測量所需要的電子數量係藉在該偵測器6上實施多次掃描而獲得。因此測量方式有利於減低雜訊，該感測器S上一寫入束4的粒子束點便可藉由遮斷用於產生粒子束4的粒子束器具內的粒子束4來獲得，物理位移與時 間延遲兩者均可被測出。於另一種測量中，優點係該粒子束4會於複數個不同的位置被開啟與關閉數次。

除了前述實施例之外，顯然還可進一步發展本發明範疇內的各種實施例。圖6所示係其中一例，圖中顯示根據本發明一感測器的頂表面顯示出多個具有相同配向的阻隔元件6，此圖中以6C來代表。該等阻隔元件包含至少三個銳利邊緣C1、C2、C3，彼此互成120度的角度。根據本發明依此方式，該等經測得的粒子束點特性便可擬合一橢圓形。或者，亦可使用60度的角度，從而形成一正三角形。依此方式，較佳的係可於至少三個方向中來進行掃描。不過，於本發明的進一步細節中，此阻隔元件6C會具有大於90度的角度。根據本發明的基本概念，利用此項手段便可最佳化一投影聚焦光束被該標記完全截斷的機會。換言之，在該標記的一邊緣部上進行掃描而中斷該量測信號的一粒子束點會被最小化。其次，藉由大於90度的角度，仍可於兩個以上的方向實施刀鋒掃描，從而提高決定粒子束點形狀與尺寸的能力。最佳的標記係一正六角形狀，其包括兩組銳利邊緣C1、C2、C3。依此方式，先前所述的兩項特點便會被整合於該標記之中，再者，該標記還提供可於前後移動中收集一信號的可能性。

於該較佳感測器的進一步細節中，對要被校正的每一道粒子束來說，於一感測器的表面上含有複數個該等較佳的六角形形狀。依此方式，便可提高於正確位置處進行掃描的機會並且提高一方向中的多個獨立銳利邊緣的測量品質。於一使用此種感測器的方法中，較佳的係於圖中所示的多個方向D1至D3中前後地實施掃描，該等方向D1至D3中每一者均垂直於該等銳利邊緣C1至C3中其中一者。於該感測器表面上的所有標記均具有相同的空間配向。較佳的係，它們會被排列成當於垂直於一標記的一邊緣的一特殊方向中掃描一帶電粒子束時，不論該被掃描粒子束相對於該感測器的位置為何，其均會碰到一具有對應配向的邊緣。換言之，移動 位置時不同標記中具有對應配向的邊緣會彼此接合。依此方式，一被掃描的粒子束便會處於其被開啟的位置附近，必定會碰到配向於相同方向中的一刀鋒，即接近相鄰的標記，即它們的刀鋒會於該平行方向中接合。一粒子束4的此等掃描方向D1、D2、或D3可能佔據該目標表面區域上約2.5μm的寬度。換言之，感測器(即其上的標記)與該粒子束器具之間的相互位置會讓在其中一方向中進行掃描時碰到一刀鋒的機會為一。有利的係，該等刀鋒邊緣會被測量數次，該等最大的預期粒子束點寬度會估為該寬度1至6倍範圍內；若是為一預期的圓形粒子束點形狀則會估為該直徑1至6倍範圍內。就每道寫入束的標記數量來說，可使用每道寫入束有複數個標記的比例，以便在掃描一帶電粒子束時提高在該掃描範圍內快速碰到一刀鋒的機會。不過，於根據本發明的一實施例中，當套用每道粒子束一個標記的比例時，可達到更快速的結果，該比例的優點在於可輕易地決定出一粒子束的絕對位置。於僅使用13000道寫入束(其典型的粒子束點尺寸為45nm)的本範例中，一刀鋒C1至C3的典型寬度約為270nm，於本範例中則提昇至300nm。

圖7以和圖5對應的方式利用複數個子彈點8來提供於其中一個方向中的複數個銳利邊緣上進行至少一次掃描的一示範測量資料組(如複數個邊緣C1)，而擬合軌跡線9則係利用數學方式從該組測量資料中所推知者。因為用於測量多重寫入束的本感測器的速度非常慢，所以相較於顯微技術中所採用的測量頻率會非常低。後者中實施測量的頻率等級為kHz，而本例中實施測量的頻率等級則為Hz，或者當獲得一實質連續信號時，本測量系統會脫離基本概念，只要實施擬合便只要實施有限次數的測量(例如每秒6個讀數)即足夠，而並不需要一實質真實軌跡才足以達到推知上述粒子束器具特徵的目的。舉例來說，於後者中，擬合軌跡9的斜率便代表該掃描方向中的粒子束點尺寸。利用本發明所設計的感測器，於大部份情況 中，偵測要被校正的一多重寫入束的特性數值將會遠快過重新定位該已知、非常快速的光單元與刀鋒感測器，從顯微技術中可知，一多重粒子束器具必須逐個粒子束來實施。從一已獲得的信號中，除了可推知時間延遲資訊以外，還可推知上升時間與下降時間，並且亦可推知一寫入束的粒子束電流。

當然，亦可採用上述以外的各種其它形狀在三個以上的方向中(即多重方向中)來施行銳利邊緣掃描。不過，就成本而言若較不考量所測定之粒子束點尺寸與形狀的精確性，，三個掃描方向被視為係一合理的掃描方向數量。因此，實際上係由在該感測器上步進移動而非以掃描來實施測量。於步進移動時，當一粒子束相對於該感測器被定位在其預期位置處時，該粒子束便會被開啟。從該推知信號相對於該預期信號的偏差中，便可推知粒子束點位置誤差與該粒子束器具遮蔽器的時序誤差。又根據本發明，當一粒子束於該感測器上所創造的粒子束點並非位在被一標記阻隔的部份上方時，該粒子束便會被開啟。

圖8以圖示根據本發明的一微影系統中所含的一晶圓的俯視圖。為簡化圖式起見，此圖中已經省略眾多場域F。由於根據本發明感測器的成本大幅降低，圖中顯示出可將複數個感測器11設置在根據本發明的微影系統內的晶圓位置10的鄰近位置處。舉例來說，一感測器可被設置在一起始位置處，如圖12之範例中所示之該晶圓位置10的左上方。後面的感測器則會依照場域F的數量，以規律的距離被分散在晶圓位置10上一粒子束投影器12的一軌道13上。圖中僅以數個箭頭來部份顯示該軌道13。該等感測器係被設置在該微影系統中一晶圓10的鄰近位置處，以便最小化該粒子束器具的移動距離。於本圖示範例中，一晶圓中每5或6個場域F後面便會設置感測器11。當該粒子束器具處置過最後一群場域F之後，便會移動至初始位置處(此為圖中的左上方)，並且從該系統中卸下該晶圓。

就本發明的感測器所促成以及在本發明的方法中所實施的不同類型測量來說，應該注意的係，對一寫入束的電流測量來說，該等粒子束將會被設置在該偵測器的一YAG區域上方，並且會利用一連續的粒子束開啟測量作業來測量該電流。有複數次測量(其等級為10至20次)會被實施並且會從該些測量中測定出該平均電流。利用本發明的感測器，可於不到1秒的時間中完成所有13000道粒子束的作業。從所產生的資料中便可測定粒子束間的電流變異。此電流(1nA)測量所須時間通常係160μS。不過，通常在15μs之內便可填滿一CCD。因此，通常會實施數次測量，通常會實施約10至15次，並且會從該些測量中測定出該平均電流。對所有的粒子束來說，此作業可在不到1秒的時間中完成。從該資料中亦可決定粒子束間的電流變異。依據該電流測量結果，該粒子束器具系統便可判斷該等有效粒子束的平均電流是否在規格內。若否便會改變該寫入束源的各設定值，直到達成一合格測量結果為止；若無法改變設定值，則該系統便會判斷該電流是否預期會於後續的曝光中維持不變或者判斷是否需要置換寫入束源。利用一投影束的預設開/關比例來實施一定時切換電流測量便可測得脈衝持續時間變異。

如上面所述，就粒子束位置、DC(直流)相位雜訊、以及常見的高斯分佈點強度的點散佈函數來說，包含上升與下降時間在內，已經有人研發出兩種替代測量方式，在下文中將會作進一步詳細討論：其中一種測量方式係讓粒子束持續開啟；而另一種測量方式則係該粒子束僅於定時間隔開啟。藉由讓粒子束持續開啟，可以決定一個方向中的粒子束位置以及高斯分佈的點散佈函數(PSF)。藉由定時掃描，則可測量被掃描的PSF(包含上升或下降時間在內)以及被掃描的電子束位置的偏移(包含DC相位雜訊在內)。

對該連續測量來說，可利用粒子束開啟來實施步進偏折。其 會決定出刀鋒相對於該偏折片電壓的位置，用以測量相對於其標稱位置的粒子束位置變化。倘若現在已知該邊緣相對於該晶圓平台位置的確實位置，便可測定出確實的粒子束位置。其中一條測量軌跡代表該被積分的粒子束點。除了高斯束曲線之外，該條軌跡還代表該高斯函數的積分。其可用來將該測量結果擬合至一累進高斯。從該被擬合的高斯中便可決定出一PSF。倘若判斷出該粒子束點的形狀並非係高斯形狀的話，那麼便必須實施更精確的一次決定(one-time determination)來決定粒子束點形狀。接著，該等測量結果便會被擬合至先前所測得的粒子束點形狀。

圖9中的左手邊的圖所示的係上面所討論的一點強度A/m的連續測量以及高斯分佈，亦稱為點形狀，其係由一粒子束4在根據本發明的一感測器S上所創造的，或是由一粒子束4在另一目標物(如晶圓)上所創造的。右手邊的圖所示的則係兩道寫入束Bm與Bn的CCD信號讀出值Sccd相對於一粒子束偏折的關係圖，其中，粒子束的偏折係以該寫入束器具中的外加偏折電壓Vd來測量。反映在右手邊的每一種測量結果均對應於高斯下方的某一區域，從無限遠處積分至該粒子束點上一特定點，其代表的係該刀鋒的位置。因此，從圖中可以看出，右手邊關係圖中的軌跡(其係從測量資料所得)代表的係一積分高斯。於本範例中，該粒子束器具中具有13000道寫入束，用於決定一粒子束之位置的偏折範圍係設在300nm處，而該刀鋒則放置在一標稱的原點位置處。依此方式便可確保一最大位移約100nm的粒子束會跨越相關的刀鋒。為設定一測量的步進移動大小，必須背離用於擬合一高斯曲線所需的最小點數。測量每個點所需要的時間係取決於畫面讀出速度，其會設定每一次掃描的時間。

圖10與11所示的係一種定時測量，其為前文的替代例，且為一較佳的測量方法。利用定時測量方法，單次掃描的點數便會大幅地減少。圖10於此所示的係所謂的定時刀鋒原理，圖中以圖形表示一刀鋒以及 一群個別寫入束B1至B3的必要「開啟」位置。「定位」一寫入束「開啟」係藉由每通道時間延遲來達成，其可從先前的曝光中取得且係於該系統內提供，較佳的係由該粒子束器具來實施，明確地說可由其控制單元達成。圖11中以雙箭頭14來代表時間延遲，而方塊則表示一粒子束被設為「開啟」模式的時段。後者係由該粒子束器具的遮蔽系統來實施，並且表示該感測器上有一粒子束點存在。對一寫入束測量來說，本文假設該寫入束並不會劇烈移動(相對於前一次測量的移動距離小於10nm)，因此可使用前一次曝光的每通道時間延遲。因此，由於DC相位粒子束位置變化的關係，測量結果為掃描寫入束B1相對於前一次測量的位置偏移B1、S1至B1、S5。另外，利用此方法所測得的PSF還包含上升或下降時間。為實施此測量且在該刀鋒附近取得至少五個資料點，必須實施不同的掃描。粒子束開啟序列的寬度僅可覆蓋單一個刀鋒。粒子束開啟位置的位移可從資料系統中取得或是藉由調整平均偏折電壓來取得。

除了前述以外，本發明的替代說明定義如下。於此可宣稱本發明係關於一種用於校正複數道帶電粒子束間之相對位置與正確性的感測器。該設備或粒子束器具包括一組帶電粒子偵測器，其具有一已知的相互相對位置。該帶電粒子偵測器具備一含有有限數量網格單元的偵測區域。該有限數量網格單元至少等於四個。該等帶電粒子偵測器會彼此牢牢地附接在一起。一寫入束的正確性係由根據本發明之系統的控制單元來決定，其係依照會被寫入束感測器測量的一組特性之預設值來判斷該組所有測定數值(即每一項個別特性的數值)是否落在為每一特性所定義的預設範圍內。

再者，該設備還包括一計算單元，用以：利用該組帶電粒子偵測器之間的已知相對位置來測定該等複數道帶電粒子束的設計位置以及由該組帶電粒子偵測器所偵測到的該等複數道帶電粒子束的位置之間的差異；以及計算修正數值以修正該測定出的差異。該設備還會被調整成用以 依據該計算單元的計算來調整單束的個別影像圖案。同樣地，該設備會被調整成於以相同的方式來調整CD(臨界距離)控制。必要時，前述所有類型的調整均可於相同的設備中來施行。

該設備的位置修正構件可能還包括複數個靜電偏折片。該帶電粒子偵測器可能包括：轉換構件，用以將一測得之帶電粒子轉換成至少一光子；光子接收構件，其係在該光學路徑上位於該轉換構件的後面，用以偵測該轉換構件所創造的至少一光子。

該轉換構件可能包括一平板，其具備一螢光層用以實施該轉換，且該螢光板可能包括一YAG晶體。該光子接收構件可能包括有限數量的網格單元。於該轉換構件與該光子接收構件之間可設置一光學系統。此光學系統會被排列成用以將該轉換構件於特定位置處所創造的光子導向該光子接收構件中的一對應位置。於一實施例中，該光學系統係一放大光學系統。該標記係附著於該轉換構件。明確地說，該帶電粒子束器具會被具體實現成一電子束器具。更明確地說，該電子束器具係一微影系統。

除了前述的概念與所有相關細節之外，本發明還關於下文申請專利範圍中所定義的所有特點，以及關於熟習本技術的人士可從圖式中直接或明確推知之和本發明有關的所有細節。於下文申請專利範圍中，並不需要在意先前詞語的意義。下文申請專利項組中和圖式中之結構相對應的任何元件符號的目的係在支援該項申請專利範圍的讀取，其僅係該先前詞語的一示範意義。

本發明的態樣為一種用以測量大量帶電粒子束之特性(尤指一直接寫入微影系統)的方法，其中：會使用一轉換元件將該等帶電粒子束轉換成光束；使用一由複數個光敏偵測器(如二極體、CCD或是CMOS裝置)所組成之陣列來偵測該等光束，其中該等光敏偵測器會與該轉換元件直線排列；於該等光束對其進行曝光之後以電子方式從該等偵測器中讀出結 果信號；運用該等信號來決定一或多項粒子束特性的數值，從而使用一自動電子計算器；依據該等經算出的特性數值，以電子方式來調適該帶電粒子系統，用以修正該等帶電粒子束中全部或是其中數道帶電粒子束一獲多項超出規格範圍的特性數值。

決定粒子束特性係依據由一經轉換帶電粒子束(4)所產生的信號來實施，從而使用位在相對於該轉換器之一已知位置處的阻隔元件。

該等特性係依據一組信號來決定，其係於在該組中每一個信號點之間讓該阻隔元件與該帶電粒子束相對於彼此移動一已知移動量時獲得。

該帶電粒子阻隔元件(6)會整合於該轉換元件，被設置在該轉換元件之頂端的鄰近處，明確地說，係被設置在其頂端處。

該方法係藉由以下至少一種方式來調整該系統：以電子方式來修改要被該帶電粒子束系統成像的一圖案的電子資料，尤指修改該圖案的控制資料；修改線寬；以電子方式來影響該粒子束系統的一位置修正構件，用以修正一或多道帶電粒子束的位置，尤指藉引入時間延遲來進行。

該方法係藉由修正該電子資料來單獨調整該系統。

該等帶電粒子束點尺寸小於該轉換元件的解析度。

一光束的強度會用來決定一粒子束特性數值。

會組合使用該光強度與一刀鋒來推知一粒子束點在一方向中的尺寸。

會使用至少兩個方向中的粒子束點尺寸，尤指三個方向來推知一粒子束點形狀。

粒子束特性的測定係依據每次於該阻隔元件上其中一個方向中掃描一帶電粒子束的步進過程中所產生的複數個信號來實施。

會於此掃描期間關閉與開啟粒子束，尤指於複數個預定時刻 處關閉與開啟粒子束。

「關閉」與「開啟」會在一個方向的多次掃描期間相對於掃描起始點被遞增延遲。

會使用一具有預設粒子束開啟/關閉時序的測量來決定脈衝持續時間變異。

於該轉換器上照射一帶電粒子束所產生的光束會由該光敏偵測器(尤指由一透鏡系統)進行光學修正以供接收，更明確地說，會致使該等所生成的光束彼此保持隔離，即經過修正之後在該等所生成的光束之間不會出現任何重疊。

會使用一粒子束偵測器來推知數項粒子束特性，該粒子束偵測器包括一粒子束阻隔元件、一轉換元件、一可電子讀取光子接收元件、一用於讓一電子束與一粒子束阻隔器產生相對移動的致動器、以及一電子計算單元(Cu)，該等特性至少包含下列之一或多項：粒子束位置、作用於該粒子束之可能遮蔽裝置的時間延遲、粒子束點尺寸、粒子束電流以及遮蔽元件功能。

該帶電粒子束系統(至少其粒子束產生部)具備一光學感測器，且其中用於偵測粒子束特性(尤指其上的阻隔元件的圖案)的偵測器係用於以光學方式來偵測該系統相對於一獨立可移動平台的位置，該獨立可移動平台係用於固持一目標物表面且包括該偵測器。

本發明的另一態樣為一種用以測量一帶電粒子束系統大量帶電粒子束之特性的方法，該系統尤指一直接寫入微影系統。

本發明的另一態樣為一種感測器，用於實施前述態樣之測量方法。

本發明的另一態樣為一種感測器，用以於一微影系統中以及於一多重粒子束檢測器具中測量一或多道粒子束的一或多項特徵，其特徵 為該感測器包括一轉換器，用以將一粒子束轉換成一光束；以及一光子受體，其會被排列成用以接收當一粒子束入射時由該轉換器所射出的一光束，並且將源自該被接收光束的光轉換成一電子信號，以便讓一電子控制系統從該感測器中讀出該信號。

會於該轉換器的表面設置一粒子束阻隔元件。

會為每一道粒子束提供一分離阻隔元件，明確地說，會設置在一已知的相對位置處。

該阻隔元件具備一垂直於該轉換構件之表面的銳利邊緣。

該阻隔元件具備數個銳利邊緣。

該阻隔元件係由一沉重材料所組成，較佳而言由鎢組成，其厚度範圍較佳的係落在50到500nm之間，明確地說，應該夠厚而足以充份地阻隔一入射帶電粒子束，而另一方面卻又夠薄而足以最小化失焦效應與邊緣粗糙效應。

該感測器會在該刀鋒與該轉換器之間包含一薄的輕金屬層(如鋁)，其厚度範圍係落在30與80nm之間。

該感測器包含至少一阻隔元件，其具有互成六角形狀的三個銳利邊緣，尤指互成120度之標稱數值的角度。

會於該轉換元件與該光敏偵測器之間設置一光學系統。

本發明的另一態樣為一種用以測量一帶電粒子束系統之大量帶電粒子束之特性的感測器，該系統尤指一直接寫入微影系統。

本發明的另一態樣為一種微影系統，用於使用一帶電粒子束器具將一圖案轉印至一目標物的表面上，該器具能夠產生複數道帶電粒子束，用於將該圖案寫在該表面上，其中會套用前述態樣之測量方法以及前術態樣之感測器兩者中任一者。

本發明的另一態樣為一種微影系統，用於使用一帶電粒子束 器具將一圖案轉印至一目標物的表面上，該器具能夠產生複數道帶電粒子束，用於將該圖案寫在該表面上，從而在將該圖案寫在該表面上時利用該系統的一遮蔽部來個別關閉與開啟每道粒子束，並且至少於一寫入動作之前會先使用設置在與該目標物表面分隔的位置的感測器來感測一寫入束的各項特徵，其特徵為，該感測器會被排列在該系統中用以直接同時偵測所有該等寫入束，其中，該感測器包括一轉換器，用以將每一道該等粒子束轉換成一光束，該感測器進一步包括一由複數個光敏元件(如光電二極體元件)所組成之陣列，用以偵測此等光束，並且用以在曝露於光中時來產生一電子電荷，該陣列會被一計算單元以至少實質同時的方式讀出，在進行讀出時，該計算單元會提供修正數值信號給該粒子束器具的一控制器及/或給該圖案的一控制器，用以修改代表該圖案的電子資料。

該感測器進一步包括一阻隔元件，其係被設置在該轉換器的頂端。

藉由下列至少一種方式來調整該系統：以電子方式來修正要被該帶電粒子束系統成像的一圖案的電子資料，尤指控制資料；修正線寬；以電子方式來影響該粒子束系統的一位置修正構件，用以修正一或多道帶電粒子束的位置。

該計算單元會依據來自該感測器的資訊來提供修正數值，用以修正下面一或多項：一平面的兩個方向中一粒子束的位置，其中該平面較佳而言平行該目標區的平面；該粒子束的強度或電流；該粒子束之高斯分佈的粒子束點位置與粒子束點尺寸以及標準差。

一粒子束會於該感測器上方進行掃描且會於其如預期位於一預設位置的狀況下開啟，明確地說，會從而決定一寫入束的位置與時序誤差。

該粒子束會於一段預設的時段開啟維持，明確地說，會從而 決定一脈衝持續時間變異誤差。

會於該感測器上實施多次掃描。

一帶電粒子束會在該感測器上於三個不同方向進行掃描，較佳的係，該等三個方向會在對應角度下彼此分佈於一平面中。

一帶電粒子束會於一感測器上不同的位置單一方向中以多個階段掃描，其移動距離為該帶電粒子束之預期或經決定帶電粒子束直徑的至少三倍。

會測量一粒子束點的物理位移以及用於遮蔽粒子束的一遮蔽部的時間延遲。

本發明的另一態樣為一種微影系統，用於使用一帶電粒子束器具將一圖案轉印至一目標物的表面上，該器具能夠產生複數道帶電粒子束，用於將該圖案寫在該表面上。

本發明的另一態樣為一種微影系統，其包括一平台，供一要由多重帶電粒子束器具來處理的物體(如晶圓或光罩)使用，該平台具備多部前述申請專利範圍中任一項之感測器，用以測量各項帶電粒子束特性，其中，該等多部感測器中的每一部感測器係用來一次測量該器具中的所有帶電粒子束，且其中，該等多部感測器中的感測器會分佈在該要被處理之物體附近的各位置處，它們彼此的分佈距離使得可於完全處置一晶圓時對該粒子束器具實施一次以上的校正，明確地說，會從而促使有效率地完成全部處置，即相較於單一感測器系統，並不會嚴重損失該系統的的總處理量。

本發明的另一態樣為如前述態樣之微影系統，其中，藉由將至少兩個感測器分佈在該粒子束器具相對於該要被處理之物體所遵循的軌道中平均且至少對應的距離處，便可達到上述促使有效率地完成全部處置的目的。

該微影系統會套用前述態樣之方法，前述態樣之感測器，以 及前述態樣之微影系統。

本發明的另一態樣為一種微影系統，用於使用一帶電粒子束器具將一圖案轉印至一目標物的表面上，其設置有所附說明書中所描述及/或所附圖示所顯示的一個或多個特徵特性。

本發明的另一態樣為一種感測器，用以於一微影系統中以及於一多重粒子束檢測器具中測量一或多道粒子束的一或多項特徵，其設置有所附說明書中所描述及/或所附圖示所顯示的一個或多個特徵特性。

本發明的另一態樣為一種用以測量大量帶電粒子束之特性(尤指一直接寫入微影系統)的方法，其包括所附說明書中所描述及/或所附圖示所顯示的一個或多個特徵特性。

1‧‧‧轉換元件

2‧‧‧相機

4‧‧‧帶電粒子束

5‧‧‧光束

S‧‧‧感測器

CM‧‧‧控制構件

Cor‧‧‧修正數值

Cu‧‧‧計算單元

Cl‧‧‧電子系統計時器

Claims (18)

1. 一種用以測量帶電粒子束系統的大量帶電粒子束(4)的每個帶電粒子束之至少一特性的方法，該方法包括以下步驟：- 在複數個銳利邊緣上方以一個方向中一次掃描期間，掃描該帶電粒子束(4)的各者，其中該銳利邊緣為多部阻隔元件(6)的一部份，用以至少部份阻隔該帶電粒子束，致使該阻隔元件被包括在相對於轉換元件和該帶電粒子束一或多個已知移動量的已知位置，- 藉由使用該轉換元件(1)將該帶電粒子束(4)轉換成光束(5)；- 使用光敏偵測器(3)之陣列來偵測該光束，其中該光敏偵測器會與該轉換元件(1)直線排列；- 於該光束(5)對其進行曝光之後以電子方式從該偵測器(3)中讀出結果信號以提供針對每束的一組測量資料；- 針對每個帶電粒子束，從該組測量資料經數學方式推知擬合軌跡；以及- 基於該擬合軌跡，決定每個帶電粒子束的該至少一特性，該至少一特性包括粒子束電流、在掃描方向中的粒子束點尺寸及/或粒子束點位置中至少一個。
2. 根據申請專利範圍第1項的方法，進一步包括運用該信號來計算一或多項帶電粒子束特性的數值，從而使用一自動電子計算器(CU)的步驟。
3. 根據申請專利範圍第1或2項的方法，進一步包括以下步驟：- 依據該經算出的帶電粒子束特性數值，以電子方式來調適該帶電粒子系統，用以修正該帶電粒子束(4)中全部或是其中數道帶電粒子束超出規格範圍的一或多項特性的數值。
4. 根據申請專利範圍第3項的方法，其中係藉由以下至少一種方式來調整該系統： - 以電子方式來修改要被該帶電粒子束系統成像的一圖案的電子資料；- 修改線寬；以及- 以電子方式來影響該粒子束系統的一位置修正構件，用以修正一或多道帶電粒子束的位置。
5. 根據申請專利範圍第1或2項的方法，其中會使用至少兩個方向中的粒子束點尺寸，來推知一粒子束點形狀。
6. 根據申請專利範圍第1或2項的方法，其中該帶電粒子束會於至少三個不同方向相對該銳利邊緣而被掃描。
7. 根據申請專利範圍第1或2項的方法，其中粒子束特性的測定係依據每次於該阻隔元件上其中一個方向中掃描一帶電粒子束的步進過程中所產生的複數個信號來實施。
8. 根據申請專利範圍第1或2項的方法，其中該帶電粒子束系統包括束遮蔽器，以及其中針對帶電粒子束的該至少一特性包括時間延遲資訊和針對該粒子束的該束遮蔽器的上升和下降時間中至少一個。
9. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中會於此掃描期間關閉與開啟粒子束。
10. 根據申請專利範圍第1或9項的方法，其中「關閉」與「開啟」會在一個方向的多次掃描期間相對於掃描起始點被遞增延遲。
11. 根據申請專利範圍第1或9項的方法，其中會使用一具有預設粒子束開啟/關閉時序的測量來決定脈衝持續時間變異。
12. 根據申請專利範圍第1或2項的方法，其中該帶電粒子束的至少一特性包含下列至少兩個：帶電粒子束位置、作用於該帶電粒子束之束遮蔽器的時間延遲、粒子束點尺寸、粒子束電流以及束遮蔽器功能。
13. 根據申請專利範圍第1或2項的方法，其中該阻隔元件各自具備一垂直於該轉換元件(1)之表面的銳利邊緣。
14. 根據申請專利範圍第1或2項的方法，其中該阻隔元件被包括在該轉換元件(1)的頂端上。
15. 一種微影系統，其包括一平台，供一要由多重帶電粒子束器具來處理的物體使用，其中該多重帶電粒子束器具適用於產生多個帶電粒子束(4)，該微影系統具備有感測器，該感測器包括：多部阻隔元件，各包括銳利邊緣，係排列成用以當該粒子束是在複數個該銳利邊緣上方以一個方向中一次掃描期間被掃瞄時，至少部份阻隔每個帶電粒子束；轉換元件，用於將該多個帶電粒子束(4)轉換成光束(5)，其中該轉換元件會整合於該多部阻隔元件；光敏偵測器(3)之陣列，用以偵測該光束，其中該光敏偵測器(3)之陣列與整合的該轉換元件(1)和該多部阻隔元件分離，且與之直線排列。
16. 一種微影系統，其包括一平台，供一要由多重帶電粒子束器具來處理的物體使用，其中該多重帶電粒子束器具適用於產生多個帶電粒子束(4)，該平台具備多部感測器以測量各項帶電粒子束特性，每個感測器包括：多部阻隔元件，包括垂直於該平台的掃描方向的複數個銳利邊緣，且排列成用以當該粒子束是在複數個該銳利邊緣上方以一個方向中一次掃描期間被掃瞄時，至少部份阻隔該多個帶電粒子束的每個帶電粒子束；轉換元件，用於將該多個帶電粒子束(4)轉換成光束(5)；光敏偵測器(3)之陣列，其與該轉換元件(1)直線排列用以偵測該光束；其中該多部感測器中的每一部感測器係用來一次測量該器具中的該多個帶電粒子束之所有帶電粒子束，且其中，該多部感測器中的感測器會分佈在要被處理之該物體附近的各位置處，它們彼此的分佈距離使得可於完全處置被處理之該物體期間對該粒子束器具實施一次以上的校正。
17. 根據申請專利範圍第16項的微影系統，其中該多部感測器中的至少兩 個感測器分佈在該多重帶電粒子束器具相對於要被處理之該物體所遵循的軌道中平均且至少對應的距離處。
18. 根據申請專利範圍第15或16項的微影系統，進一步包括自動電子計算器(CU)，適用於依據於該光束(5)對其進行曝光之後以電子方式從該光敏偵測器(3)中讀出結果的信號，計算用於該多個帶電粒子束中每個帶電粒子束的一或多個帶電粒子束特性數值，其中該一或多個帶電粒子束特性數值包括粒子束電流、在掃描方向中的粒子束點尺寸及/或粒子束點位置中至少一個。