亚纳米级高精度光刻写场拼接方法、所用光刻机系统、晶圆及电子束漂移的测定方法与流程

本发明涉及集成电路、光电器件等生产技术中的光刻技术，具体涉及用于定位电子束(此处电子束泛指电子束、光子束、离子束或原子束)光刻在图形横向和/或纵向拼接中的精确对准技术，所配用的光刻机系统及晶圆。特别是一种基于电子束光刻系统中写场拼接的空间原位闭环控制技术的亚纳米级高精度光刻写场拼接方法、光刻机系统及预处理晶圆。

背景技术：

微电子学和光电子学的发展引起了集成电路芯片、集成光学以及量子计算产业的高速发展。这些产业成为现代计算机、显示屏乃至整个信息工业核心器件和芯片的基础。当前，现代芯片工业的技术节点已经达到了5纳米甚至更小。

制造芯片这样的微器件和纳米器件，离不开光刻技术。光刻技术包括电子束光刻技术、普通光学光刻技术，euv极紫外光刻技术，离子束光刻技术，以及扫描探针光刻技术等。借助这些关键光刻技术才能制造出精细的光刻图形以至包罗万象的微纳米器件结构包括集成电路芯片和光电集成芯片。

当今时代，多掩膜版图形技术在推动半导体工业在大大提高集成电路的集成度的同时，也增加了芯片制造的复杂程度。一个28纳米技术节点的芯片需要40至50块(长宽比如为20毫米)的掩膜版。由此计算，一个14纳米技术节点，10纳米技术节点的芯片需要60块(长宽比如为20毫米)的掩膜版，而一个7纳米技术节点甚至更小尺寸的芯片需要的掩膜版更是多至80至85块掩膜版，5纳米技术节点更是需要100块掩膜版和120道光刻工序！解决光刻中拼接对准误差精度的问题以及这些掩膜版之间对准的一致性问题始终是针对大晶圆尺寸和芯片尺寸的模板制作的一大难题，这就需要更精确(甚至小于1纳米以下)的芯片光刻制造工艺，当前全世界还没有这么高精度的光刻制造技术。

现有技术中的电子束光刻机系统(ebl)是一种广泛应用于科研，样品制作，科研和工业模板制作和生产的纳米级光刻技术。这种电子束光刻系统只有一个有限的写场用于曝光，所以大的图形必须分成很多个相互相邻的写场并且由晶圆工作台的移动来分别逐一写场进行曝光，将这些一个挨着一个的写场偏离完美对准拼接是理想的要求，但实际上由于机械运动和电子束漂移而不可能没有误差，且误差不小而难以克服，这个误差就称为拼接误差。

这里所指晶圆不仅仅是指晶圆，也包括部分晶圆以及非晶圆类样品。

光刻前，在晶圆上涂布有一层平整的光敏胶层，其表面没有任何其它结构。通过将电子束基于预设的图形在光敏胶层层面上扫描曝光会使光敏胶层产生化学反应。光敏胶层层面上被曝光的图形部分通过化学显影将会被保留下来或者被除去，由此电子束曝光的图形转移成光敏胶层的图形，并最终通过刻蚀转移到晶圆上。由于缺少原位的反馈信息(这里所谓原位指的是电子束扫描写场以内的坐标位置)，传统的电子束光刻是一个开环控制的“盲人操作”，即一旦涂布光敏胶层以后，电子束就扫描不了晶圆表面了，因为电子束扫描就意味着晶圆上面光敏胶层的曝光。被曝光的位置只有在光敏胶层显影以后在异位的情况下才能观察到，这个导致光刻过程的任何改进都太晚了而且是不可逆了。写场图形的拼接质量无法在曝光前事先测得并反馈给工作台作进一步移动修正对准。再者，晶圆工作台的机械动作太慢，难以适应电子束的漂移，无法克服由此产生的误差。

因此，如何能在整个所需图形的光刻曝光过程中找到一种可以原位测量和校准对准误差的办法是当今光刻技术提高进一步提高精度水平的途径，但时下还没有人找到这样一个方法，当然也没有用于实施该方法的光刻机系统。

为便于更充分的公开和易于理解后面本发明要努力解决的技术问题，在描述本发明的技术方案和具体实施例之前，以下先介绍一下有助于充分说明和便于公众理解的技术术语和作用原理。

本发明中所述的电子束可以是高斯束，也可以是变形束。如果没有专门的描述，以下的电子束是指高斯型电子束，如果变形束束斑不大的话，也可以是变形束。

附图1原理性地示意了高斯束的曝光过程。高斯型电子束聚焦到光敏胶层的表面并进行曝光。电子束的坐标是指电子束瞄准的光敏胶层表面位置所在的坐标。电子束的坐标是通过电子束在光敏胶层表面曝光的位置来体现的。

为了记录下准确的电子束坐标，这里定义几个特殊的坐标：电子束刚刚曝光的光敏胶层上的坐标为cpje，电子束已经瞄准但还没有曝光的坐标为cpte。两个坐标都有一个特点，即电子束坐标被“叮”在光敏胶层表面位置的坐标上。

对于电子束光刻机系统，晶圆工作台的移动带来的误差是可以由电子束的偏转来调节补偿的。而寻找误差的方法是通过晶圆上的对准标记来实现的。

通过电子束光刻技术，光刻图形将通过曝光被转移到光敏胶层，然后光刻图形通过刻蚀工艺转移至晶圆。需要注意的是现有技术中，涂布在晶圆上的光敏胶层使得晶圆表面平整化并且没有任何图形结构。晶圆上的光敏胶层形成上表面，这个表面由于“怕光”使得电子束无法在曝光前通过辐照(即是曝光)来作表面成像更无法穿透光敏胶层获得光敏胶层下面的晶圆的图形。再者，光刻机系统曝光是必须同图形的定位精密对准的。尽管这种定位精度受到各种系统本身和环境因素的误差所限制，然而其基本问题是大部分光刻机系统的开环控制问题，即电子束在晶圆上的位置不能在曝光前和曝光期间被观察跟踪到。

传统意义上的电子束光刻的对准有本质上的缺陷，对准标记(附图2)远离写场会导致这些对准标记只能通过晶圆工作台的移动来实现电子束光刻写场拼接过程中的间接对准，而不是精确的直接的写场内的原位对准，从而会产生对准误差。精确的原位对准是指电子束在写场内瞄准对准标记的对准。鉴于电子束在曝光区写场内重复定位精度一般小于1纳米，电子束偏转到任何一个曝光区写场内的坐标位置都精确在这个范围内，所谓的原位对准的概念可以扩展到电子束在曝光区写场内对任何一个对准标记的对准都可以看作为原位对准。

对于写场之间的拼接对准，为了得到晶圆图形的坐标和电子束的坐标重合就必须使用专门的对准标记。由于电子束对于涂布好光敏胶层的表面不能用电子显微镜的成像功能，以至于无法发现对应于曝光前光敏胶层下面的晶圆图形坐标，所以在晶圆上必须选取写场外特殊的坐标位置来让电子束确定以至对准晶圆图形的位置。电子显微镜随晶圆工作台从写场外远处特殊的坐标位置移动至电子束的照射曝光点的位置，机械运动精度和电子漂移所产生的位置误差就大大限制了当前晶圆写场拼接的精度。

大图形电子束光刻

大面积图形光刻将电子束图形设计转移到晶圆上去，这些光刻图形能够满足各种应用需求。这些应用则面对着巨大的市场。这些应用包括光学光栅，大面积菲涅尔透镜，集成电路的极紫外光刻掩膜版，分布反馈激光器，半导体激光器阵列，光子晶体，大规模存储器等。其图形的(长度)尺寸可以到10毫米至300毫米以上。

由于写场很小，对于大面积光刻，一个写场一次光刻是完成不了的，因此需要很多电子束写场的拼接，拼接误差被积累起来形成严重的系统误差，故对拼接误差精度要求很高。

对准标记

在不产生被写图形形变的情况下，传统的电子束光刻机系统只能在有限的写场里写出(曝光出)图形。这个写场的尺寸一般在100微米x100微米到1毫米x1毫米左右。这个尺寸对于众多需要20毫米x20毫米到200毫米x200毫米尺寸的图形应用来说简直是太小了。大的图形则只能由晶圆工作台的移动来将这些小的写场一个一个拼接成一个大的写场图形。这样某一写场图形与邻近图形的对准拼接误差积累起来就很大了。

由于整个晶圆都被光敏胶层覆盖，整个晶圆都是“有用”区域，所以，电子束光刻的对准通常需要用写场以外甚至整个晶圆以外即晶圆边缘的位置作为对准坐标，尤其是在整个晶圆的边缘上的位置选取对准坐标，也就是在远离写场的“无用”的区域里设置对准坐标。之所以这些远离写场的对准坐标被当前业界所接受，正是这些对准坐标不处在需要作图形曝光的晶圆区域，因此可以被电子束曝光用作对准坐标标记(以下简称对准标记)，可以被电子显微镜的电子束反复“观察”，即曝光。

这些对准坐标标记将通过晶圆工作台的移动来对准连接，晶圆移动工作台移动的控制精度，某种意义上来说就决定了写场拼接误差的精度，高精度的写场拼接要求，就必须要采用昂贵的高精度激光移动工作台来保障。因为主要的定位精度偏差来自于晶圆工作台在移动方向的定位误差和这一移动导致的其它晶圆坐标方向的附带变化以及这些移动所需要的较长的时间所带来的电子束漂移。

图3标出了现有技术“场外标记”(设在晶圆边缘的对准标记12、设在写场之间的对准标记14)，以及目前未见有人采用的电子束可以扫描到的“场内标记”(tamark)之对准标记13。

设在晶圆边缘的对准标记12设定在晶圆的边缘，远离写场。

设在写场之间的对准标记14设定在写场之间(如果写场之间能空出地方的话)。实际上有很多情况写场之间是不允许留出空间的。光栅或者菲涅尔透镜就是例子。光栅线条中间不能断开来留出空间的。

无论对准标记12还是对准标记14都需要晶圆工作台的移动才能将新的写场至于电子束照射瞄准之下。工作台移动不仅导致移动对准误差，也带来更长的对准时间，从而导致由于各种不稳定因素带来的电子束漂移(如温度漂移，湿度漂移等，参见附图7)。

如果将对准标记设在电子束都扫描的到的写场内。这里的对准无需晶圆工作台的移动。使用这类标记，可以避免电子束长时间的对准调节以至于电子束的漂移可以降低。这类对准标记，我们在此姑且称为“场内标记”(iamark)。然而，按照现有技术的手段场内标记13由于占用的面积较大，直至当前业内没有人认为其可用于彻底解决写场拼接精度的难题。

假如场内标记13能做到小至从几个纳米到几百个纳米，由于其占用的面积很小就会非常实用，然而直至当前却难以想到如何解决这个问题，也没有相应的技术支持可以使场内标记能做到小至从几个纳米到几百个纳米，并且有手段对其加以识别。

如果这个微小的场内标记13在电子束写场内足够小且非常靠近(如几纳米至几十纳米以内)电子束瞄准的光敏胶层表面坐标，这个场内坐标就成了本发明所说的原位对准坐标标记(isa标记)。

如果场内标记13正好在电子束坐标下，即光敏胶层上/晶圆上曝光图形的坐标正好同电子束曝光坐标(目标坐标)重叠，这个场内坐标被成为本发明所说的“重叠性对准坐标”标记(oa标记)。

由于电子束在写场内的重复位置精度很高(一般在1纳米以内)，写场内的标记都可以近似认为是原位对准标记。

三维对准标记

用电子束辐照来感知和成像对准标记。这些对准标记一般是平面的，即二维的。然而在光敏胶层和晶圆表面的三维标记也可以用来作为对准标记，比如测量三维标记的峰值位置或者凹处位置，就可以确定一个精准的对准坐标。晶圆表面的凹凸机构一般都会引起覆盖其上面的光敏胶层表面跟随形成凹凸结构，这样表面的凹凸结构和位置就可以被测量到。

电子束诱导光敏胶层改性

电子束诱导改性(eirc：electronbeaminducedchange)指的是在电子束辐照曝光的位置，光敏胶层的化学和/或物理特性产生了变化。化学变化包括电子束引起光敏胶层表面化学反应，导致被辐照的光敏胶层部分从不溶解的状态变化为显影时溶解(正胶)，或者溶解状态通过曝光反应成不能溶解(负胶)。电子束曝光引起的光敏胶层的物理变化包括光敏胶层表面微小的几何尺寸的变化，比如在亚纳米量级或纳米量级上膨胀或者萎缩形成凹凸结构(参见附图2)。当电子束曝光将电子束图形信息转移到光敏胶层上时，光敏胶层上的凹凸结构变化也就产生了。

一种产生三维标记的方法是通过电子束诱导光敏胶层变性引起，电子束诱导光敏胶层改性，使电子束曝光引起的光敏胶层的物理变化包括光敏胶层表面微小的几何尺寸的变化，比如在亚纳米量级或纳米量级上膨胀或者萎缩形成凹凸结构。如图2a、2b所示，曝光导致光敏胶层图形在高度上的膨胀或萎缩，形成三维几何高度图形。这种变形可以通过纳米触点传感器(高度敏感传感器)在亚纳米尺度上探测而感知。

还有一种产生三维标记的方法是通过在晶圆预置一个三维结构，比如一个三维突出体：一个微型圆锥体，一个微型金字塔或者一个微型触点。其直径尺度在几个纳米至几十个纳米。这些微型结构可以通过电子束光刻技术或者电子束诱导沉积技术实现。附图4中的三维标记18、19，就是这种预置的三维突出体，以下我们亦称之为晶圆突出对准标记(hamw标记)。

在涂布有光敏胶层薄层的三维凸出对准标记19上，光敏胶层厚度比如在10纳米至300纳米之间，在晶圆三维凸出对准标记19(hamw)上面的光敏胶层表面层也会跟随变成一个三维结构。这个三维结构的高度相应地可以在几个纳米到几十个纳米，准确地给出了其在光敏胶层表面作为三维对准标记18的位置(hamr)。这个位置在垂直方向上完全等同于垂直下方的晶圆三维对准标记的位置。以这种方法，我们可以准确地确定晶圆图形的横向坐标，重要的是这个横向坐标可以设置在写场内。设置了这些三维对准标记能够决定对准的精确度，以至于对准不依赖于晶圆工作台移动的精确度。从而允许使用一台移动定位精度低的工作台。例如，一台定位精度要求为1纳米的工作台就可以用一台定位精度1000纳米的工作台来取代，大大降低了工作台成本。

横向拼接对准误差(lateralstichingalignment(lsa)error)

电子束光刻机系统的巨大挑战之一是前一个写场与下一个邻接的写场之间巨大的拼接误差(附图5a-5c)。为了曝光大面积图形，运用晶圆工作台的移动将一个一个写场拼接在一起形成大图形是不得不这样做的。根据至今的电子束光刻技术，写场之间的拼接是通过晶圆工作台的移动来实现的。新的写场的定位精度极大地依赖于工作台的定位精度和电子束的漂移情况。一般情况，将使用定位精度达到数纳米以内的极高精度的高价激光工作台。然而即使是精度极高的激光工作台又由于对环境变化(温度，湿度等)极度敏感而难以达到和重复纳米级的高精度。

两个相邻写场之间的拼接误差一般情况下，对于100kv的电子束光刻机系统为+/-20纳米，对于30kv的电子束光刻机系统为+/-35纳米。对于35纳米的写场拼接误差，在最糟糕情况下意味着700纳米的拼接误差，导致这个光栅阵列毫无用处！这类大面积高精度应用特别需要更小的拼接误差，如在1纳米范围内。

纵向对准误差(verticala1ignment(va)error)

垂直对准是指在曝光区内将电子束对准即将曝光的写场22(以光刻光栅23为例)，并使其要同先前已经曝过光的而移出的上一幅写场22’对应坐标对准(图6a-6b)。实现这一目的的困难在于要曝光的晶圆已经被薄薄的光敏胶层覆盖并隔开。光敏胶层的厚度一般在10纳米至500纳米之间。光敏胶层使得电子束“看不见”在其下面晶圆上的图形结构，以至于电子束对其在晶圆上的图形无法进行对准。所以典型做法是，用来对准的标记是位于电子束写场以外的对准标记24。对准这些标记需要借助工作台的移动，而且在电子束光刻开环控制的情况下，这些超出写场的对准是不直接对准的，也就是说不是原位对准的。工作台的移动引进了晶圆移动前写场22同晶圆移动后写场22′之间的误差。

一个写场以内的对准误差

如上所提，目前的电子束光刻机系统需要写场以外甚至位于晶圆边缘的对准标记。但这些对准坐标标记不是直接对准的(即间接对准的)，不精确，不原位且耗时间。改进的方法是在写场以内设置对准标记13。然而，一个现实的问题仍然是如果在写场以内设置对准标记，其会因被光敏胶层层覆盖而无法被电子束“看见”，因此，现有技术中人们不会想到或者说假如想到也不会采用“在写场以内设置对准标记”的方法。

电子束束斑的表征(附图7)

使用电子束光敏胶层表面的凹凸(电子束诱导改性eirc)图形，还可以反过来表征和标定电子束的性能：

a)：电子束的束斑测量。电子束在光敏胶层表面留下的曝光的凹凸形状恰恰是电子束束斑的形状。

b)：电子束随着时间的漂移。电子束在光敏胶层表面留下的曝光凹凸形状随着时间移动可以通过触点传感系统测量出来。这个漂移可以用作电子束写场的补偿校正，但据了解现有技术中还没有人披露过类似的想法。

综上所述可知：当前光刻技术中由于待加工(曝光)晶圆1表面涂覆有不透明的光敏胶层2，从而使得对准坐标标记必须设在写场之外，尤其是设在整个晶圆的外边缘处(即：不原位)而远离电子束曝光直接对准的原位处，从而造成每个写场机械位移产生机械误差、每个写场图形的拼接都会产生误差以及由于费时导致的电子束长时间漂移所造成的曝光误差。由此造成的系统误差由于是不原位的，“盲人”式的开环控制，因此误差系统无法弥补或修复，导致现有技术的拼接误差都很大且难以克服，受限于现有机电加工精度，当前的光刻机系统精度难以再有提高，且价格高昂。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术所存在的缺陷，本发明需要完成的技术任务是：

1、提供一种不局限于现有晶圆工作台的机电加工精度，能实时精确检测写场曝光偏差，以自动闭环控制拼接纠偏的方式进行光刻处理的亚纳米级高精度光刻写场拼接方法；

2、提供一种用于实施该方法加工晶圆的光刻机系统；

3、提供一种实施上述方法的预处理晶圆；

4、提供一种电子束漂移的测定方法；

5、提供一种亚纳米级高精度光刻写场纵向拼接方法。

本发明的任务是通过以下技术方案实现的：

一、亚纳米级高精度光刻写场拼接方法，包含有以下步骤：

步骤1：在光刻机系统的机体里面，设置好台面、电子显微镜镜筒及其电子枪、晶圆移动工作台及至少一台纳米触点传感器；晶圆工作台上设置好控制其移动的数控驱动装置；在晶圆放入光刻机系统前，在整个晶圆上面涂覆有光敏胶层，电子束扫描的范围为曝光区，将曝光区划分成若干个写场，光敏胶层上每个写场内设有特定的在曝光区内曝光后会显露出预定形状的原位对准坐标标识；写场依次为第一写场、第二写场、......、第n写场；

步骤2：将涂有光敏胶层的晶圆放在工作台上，并使晶圆的第一写场落入曝光区，让电子显微镜的电子束镜筒垂直正对曝光区，然后使电子束聚焦于该写场；

步骤3：对处于曝光区内的第一写场上的部分晶圆实施曝光，使曝光后该部分晶圆上涂覆的光敏胶发生化学反应引起电子束诱导变化而产生至少一个或一组构成图形的凹凸结构，该凹凸结构的特定形状作为事先预设的原位对准坐标标识的特征形状，将其在曝光区内的特征点的坐标值作为原位对准坐标；

步骤4：启用纳米触点传感器先测量所述凹凸结构的表面形状，而后对照预设的特定形状识别出上述对准坐标标识，然后确定并记忆其在工作台面上的坐标值；

步骤5：进行第二写场的曝光前准备，移动工作台带动晶圆横向和/或纵向移动，从而使刚被曝光的第一写场区移出曝光区成为写场22-1′，为随后晶圆的第二写场进入曝光区而腾出空间；

步骤6：启动纳米触点传感器识别出上述移出曝光区的第一写场内的对准坐标标识，确定并记忆其移动后在工作台面上的第一写场位置坐标；

步骤7：以移动后的第一写场内的对准坐标标识的数据为闭环反馈控制依据，计算出写场移动前后的实际坐标偏差进而确定电子束下一幅整个曝光区的坐标校正值：

设与已经移出曝光区的第一写场邻接即将曝光的误差矫正后的第二写场的坐标是c1r1′，即坐标(xc1r1′，yc1r1′)，这个也是即将曝光的第二写场需要无缝拼接到移动后的第一写场的新坐标，即：

(xc2l1′，yc2l1′)：xc2l1′＝xc1r1′，yc2l1′＝yc1r1′；

电子束此时正对位于曝光区内的误差矫正以前的第二写场的坐标是c2l1，即坐标(xc2l1，yc2l1)，由于该坐标点需要通过对电子束附加偏转电压来贴着已经移动的第一写场的边缘坐标c1r1′对第二写场的坐标进行拼接校正曝光，使矫正后的第二写场相关坐标点为c2l1′，c2l1′与c2l1的坐标差为：

δx1＝xc2l1′-xc2l1＝xc1r1′-xc2l1

δy1＝yc2l1′-yc2l1＝yc1r1′-yc2l1

鉴于第二写场及其坐标由于工作台还没有移动且还没有曝光是无法获得的，先对电子束在曝光区曝光第一写场和曝光第二写场的曝光区的整体电子束漂移作忽略不计处理，使曝光区内第二写场曝光前和校正前的坐标等同于曝光区第一写场曝光时的坐标：xc2l1＝xc1l1，yc2l1＝yc1l1，进而使得该坐标可以通过第一写场曝光后工作台移动前光敏胶层表面由于曝光形成的凹凸结构得以测得，从而获得第二写场所有电子束坐标点校正需要补偿的坐标差：

δx1＝xc1r1′-xc1l1

δy1＝yc1r1′-yc1l1；

步骤8：根据所得的校正需要补偿的坐标差调整电子束镜筒的偏转电压，校正电子束曝光区使之后续进入曝光区内的晶圆的第二写场的拼接坐标校正为与移动后的第一写场的相邻的拼接坐标，矫正后的第二写场的拼接坐标与移动后的第一写场而无缝对接。

进一步的措施还包含有以下步骤：

步骤9：对移置于所述电子束曝光坐标矫正后的曝光区内的第二写场的晶圆部分实施电子束曝光，使曝光后的该部分晶圆上涂覆的光敏胶发生化学反应而显露出所述预设的以特定凹凸结构为特征的该写场内的对准坐标标识；

步骤10：启动纳米触点传感器对照预设的特定形状识别出上述对准坐标标识，确定并记忆其在工作台面上的矫正后的第二写场里特征坐标点的位置坐标；

步骤11：进行第三写场的曝光前准备，再次移动工作台带动晶圆横向和/或纵向移动，从而使之前移动过的第一写场和刚被曝光的矫正后的第二写场都被移动，让刚被曝光的矫正后的第二写场移出曝光区，通过工作台移动，之前移动过的第一写场的位置坐标产生变化而成为二次移动过的第一写场，位置坐标由(c1lx′，c1rx′)变为(c1lx″，c1rx″)，矫正后被移出曝光区的第二写场的位置坐标由(c2lx′，c2rx′)变为(c2lx″，c2rx″)，该第二写场成为移动后的第二写场，为随后晶圆的第三写场移入曝光区腾出空间；

步骤12：再次启动纳米触点传感器识别出上述移出曝光区的第二写场内的对准坐标标识，确定并记忆其在工作台面上的位置坐标(c2l1″；c2l2″；c2l3″；c2r1″；c2r2″；c2r3″)；

步骤13：以移动后的第二写场内的对准坐标标识的数据为闭环反馈控制依据，计算出移动前后的实际坐标的偏差进而确定电子束下一幅曝光区的写场的校正值δx2和δy2：

设与已经移出曝光区的移动后的第二写场邻接而即将曝光的第三写场的坐标是c2r1″，即坐标(xc2r1″，yc2r1″)，这个也是即将曝光的第三写场需要无缝拼接到移动后的第二写场的校正坐标，即：

(xc3l1″，yc3l1″)：xc3l1″＝xc2r1″，yc3l1″＝yc2r1″；

电子束此时正对位于曝光区内的第三写场的坐标是c3l1，即坐标(xc3l1，yc3l1)，其与要跟随拼接曝光的已经移动的第二写场的坐标差为这个坐标点要通过电子束附加偏转电压来贴着已经移动的第二写场的边缘c2r1″拼接曝光，矫正后的第三写场相关坐标点为c3l1″，c3l1″与c3l1′的坐标差为：

δx2＝xc3l1″-xc3l1′＝xc2r1″-xc3l1′

δy2＝yc3l1″-yc3l1′＝yc2r1″-yc3l1′；

对电子束在曝光区曝光第二写场和曝光第三写场的曝光区的整体电子束漂移作忽略不计处理，使第三写场在曝光区曝光坐标校正前的坐标等同于第二写场曝光时的坐标：xc3l1′＝xc2l1′，yc3l1′＝yc2l1′，进而使得该坐标可以通过第二写场曝光后工作台移动前光敏胶层表面由于曝光形成的凹凸结构测得，从而获得所有写场曝光点的电子束坐标校正需要补偿的坐标差：

δx2＝xc2r1″-xc2l1′

δy2＝yc2r1″-yc2l1′；

步骤14：根据所得校正值调整电子束镜筒(32)的偏转电压，校正电子束曝光区使之在其后晶圆的第三写场的所有曝光点的坐标校正为与移动后的第二写场邻接的拼接坐标一致而无缝对接；

步骤15：周而复始，完成整个晶圆全部写场区域的曝光、移动和拼接动作。

进一步来说：

所述电子束也可以是离子束、光子束或原子束。

所述纳米触点传感器为原子力针尖传感器、隧道电子探针传感器或纳米级表面功函数测量传感器中之一种或多种的组合。

所述晶圆包括整个完整的晶圆、部分晶圆，或者需要光刻写场拼接处理的非晶圆物质。

所述原位对准坐标标识为平面结构图形标识。

所述平面结构图形标识在一个平面上设有1、2、3、4、5、6或更多个。

所述平面结构图形标识包括电子束诱导光刻胶层表面而产生微小的几何结构变化形成的图形标识。

所述原位对准坐标标识为立体形状标识。

所述立体形状标识为金字塔状或圆锥体状，该标识在一个平面上设有1、2、3、4、5、6或更多个。

所述纳米触点传感器设有1、2、3或4台或者更多，分布在所述曝光区周围。

所述纳米触点传感器上设有杠杆式感应触臂，触臂上设有一个或多个成排排列的针尖感应触头。

所述电子束为高斯束。

所述电子束为变形束。

二、亚纳米级高精度写场拼接光刻机系统，包括静止放置的机体，以及机体里的台面，台面上方设有电子显微镜、至少一台纳米触点传感器及晶圆移动工作台；电子显微镜上设有电子束镜筒；晶圆工作台上设有用于拖动其前、后和/或左、右和/或上、下移动以及角度变化的数控驱动装置。

所述光刻机系统还包括一控制计算机，其与一图形发生器、一电子束控制系统及所述晶圆工作台的数控驱动装置相连，所述纳米触点传感器将采集的被测晶圆上的原位对准坐标标识信号和/或电子束漂移信号在控制计算机控制下发送给图形发生器，图形发生器在控制计算机控制下将运算处理过的校正后的电子束扫描控制信号发送给电子束控制系统，电子束控制系统对电子束镜筒上聚焦系统的光闸以及控制电子束偏转的偏转线圈进行控制。

可供深入的考虑采用的技术方案还有：

所述电子束镜筒上还设有一个二次电子成像信号采集装置，其将采集到的电子束扫描后的二次图像经所述电子束控制系统反馈给所述控制计算机。

所述纳米触点传感器为原子力针尖传感器、隧道电子探针传感器或纳米级表面功函数测量传感器中之一种或多种的组合。

所述纳米触点传感器上设有杠杆式感应触臂，触臂上设有针尖感应触头。

每个所述触臂上设有一个或多个针尖感应触头。

每个所述触臂上设有至少一排针尖感应触头，每排设有1个以上数量的针尖感应触头。

所述纳米触点传感器设有2排，每排设有4个，2排分列在所述电子束镜筒的两侧。

所述电子束镜筒正对所述工作台上晶圆的曝光区。

三、一种预处理晶圆，晶圆上涂有待曝光处理的光敏胶层，在所述晶圆和/或其光敏胶层的写场区内部分设有电子束曝光后显露出由凹和/或凸构成的具有特定形状的供纳米触点传感器识别原位坐标的原位对准坐标标识。

所述原位对准坐标标识为平面结构图形标识。

所述平面结构图形标识在一个平面上设有1、2、3、4、5、6个或者更多。

所述所述平面结构图形标识为电子束诱导光刻胶层表面而产生微小的几何结构变化形成的图形标识。

所述原位对准坐标标识为立体形状标识。

所述立体形状标识在一个平面上设有1、2、3、4、5、6个或者更多个。

所述晶圆包括整个完整的晶圆、部分晶圆，或者需要光刻写场拼接处理的非晶圆物质。

四、提供一种电子束漂移的测定方法，包含以下步骤，在光刻机系统的机体里面，先设置好台面，电子显微镜镜筒及其电子枪、晶圆移动工作台及纳米触点传感器；晶圆工作台上设置好控制其移动的数控驱动装置，并在晶圆上涂覆光敏胶层，然后用电子枪发射电子束聚焦点照射到光敏胶层，并对其曝光，通过曝光使光敏胶层表面产生电子束诱导的凹凸结构几何形状的微小改变，测量该微小改变并跟踪聚焦点随着时间的漂移，进而记录下电子束随着时间的漂移轨迹的坐标值和漂移量。

该方法进一步还包括如下步骤：根据所述记录下来的电子束随着时间的漂移轨迹的坐标值和漂移量，计算出起始和终止间隔时间段由于电子束随着时间的漂移所产生的曝光坐标值及校正补偿差值，得出下一次写场曝光的矫正坐标。。

五、提供一种亚纳米级高精度光刻写场纵向拼接方法，首先在要光刻处理的晶圆上先预置凸出结构的晶圆三维对准标记，再在其上涂覆光敏胶层，使之在预置有三维对准标记的位置上也产生相应凸出结构的光敏胶层三维对准标记，然后将具有三维对准标记的晶圆通过晶圆工作台移动至电子束可以曝光的写场区域内，将电子束对准光敏胶层三维对准标记的位置实施点曝光，在光敏胶层的曝光点外上产生实际有偏差的三维标记，再利用纳米触点传感器光敏胶层测量三维对准标记和有偏差的三维标记实际坐标值，进而计算出写场曝光区域修正值，从而控制电子枪实现纵向精准对准和曝光，实现纵向精确拼接。

采用本发明技术方案之光刻机系统系统对曝光区内写场部分的晶圆用电子束曝光后，该写场部分的晶圆会显露由出凹和/或凸构成的具有特定形状的原位对准坐标标识，光刻机系统上的纳米触点传感器可籍此识别该写场曝光区内的晶圆上的原位坐标，并记载下来；当该晶圆随晶圆工作台的横向、纵向或复合运动而将该写场(比如，第一写场)移出写场曝光区时，移出后的该写场部分的晶圆的实际坐标可以被纳米触点传感器重新识别，并加以记载，光刻机系统上的计算机系统可以对因工作台移动以及电子束漂移造成的误差进行对比处理，从而求出下个写场(比如，第二写场)的曝光区域误差修正参数，使后面这个写场(第二写场)的晶圆部分用曝光坐标修正后的电子束曝光这个写场。这样，第二写场将通过电子束修正的附加偏移贴上上一次移出曝光区的写场(第一写场)进行精确吻合拼接。第二写场曝光后，晶圆工作台移动，将晶圆第二写场移出写场曝光区。周而复始，一次次移动晶圆，使每次曝光后的各写场的晶圆部分实现横和/或的次次误差修正的闭环控制拼接，从而达到写场拼接达到其亚纳米级精度的拼接，而不再苛求光刻机系统工作台机电加工精度的更进一步提高，即使采用当前普通一点的、廉价的光刻机系统配合本发明的纳米纳米触点传感器检测技术、原位对准坐标标识检测技术构成的“明眼人”的闭环拼接控制技术也可以实现高精度的亚纳米晶圆等光刻拼接，且本发明光刻机系统造价低廉、产品生产制造成本低，是对现有技术的一次开创性的改进。

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，当然这些实施例只是抛砖引玉的示意性概括性说明，以为对各权利主张的释明，但并不能解释为本发明的权利仅限于这些实施例。

附图说明

图1a、1b是电子束光刻的原理图；

其中：1-晶圆(底衬)；2-光敏胶层；3-电子束曝光后产生的图形(以光栅为例)；4-电子显微镜镜筒中电子枪发射的电子束；5-处于刚刚曝光位置的电子束的坐标(cpje)；6-没有曝光但瞄准了准备曝光的电子束的坐标。

图2a-图2b分别是本发明中利用电子束诱导光敏胶层改性(eirc)，在亚纳米量级或纳米量级上膨胀或者萎缩形成凹凸结构的两种原理示意图。

其中：1-晶圆(底衬)；2-光敏胶层；7-电子束未曝光的光敏胶层；8-电子束已曝光的光敏胶层eirc(产生了凹形收缩)；10-电子束已曝光的光敏胶层eirc(产生了凸形膨胀)；9、11分别为高度方向凹形收缩和凸形膨胀的尺度，通常为亚纳米至几个纳米数量级。

图3是三种对准标记所在位置的示意图；

其中：1-晶圆；12-远距离场外标记(ral)；13-场内标记(ia)；14-位于写场之间的场外标记(ra2)；15-写场；16-转动角度，x，y为直角坐标系。晶圆通过工作台来做xyz方向或xy、yz、xz平面的移动。

传统技术远离写场的标记12和写场间标记14都在写场外：其是一种远距离对准标记(ra标记)，其只能通过工作台的移动远离写场才能让电子束辐照到。

场内标记是本发明所采用的，其是一种场内标记(ia标记)，无需移动晶圆工作台便可以在写场内辐射到。如果场内标记精确置于或者非常接近电子束标记(cpje，cpte)之下的光敏胶层/晶圆上，便可作为原位对准标记(isa)。如果这两个坐标重合，则这个原位对准标记就构成了重合对准标记(oa标记)。

图4是本发明另一种产生凹凸结构的原理示意图；

其中：1-晶圆；2-光敏胶层；392-纳米触点传感器39的触点；18-为光敏胶层三维凸出对准标记(hamr)；19-晶圆表面预设的三维凸出对准标记(hamw)；20-晶圆表面预设的三维凸出标记的高度，位于光敏胶层2之下；21-光敏胶层2的三维凸出标记的高度，是由晶圆1表面预设的三维凸出标记转移所致的光敏胶层三维凸出标记，该凹凸结构用纳米触点传感器39之触点392可以检测到其形状起伏。

图5a-5c是现有技术前一个写场与下一个写场横向拼接的写场之间存在巨大的拼接误差的过程示意图；

图5a中：22-为第一写场，写场中的晶圆处于曝光位置；23-为光栅(以光栅作为曝光图形为例)；24-为远离写场的对准标记；

图中显示的是首幅进入曝光区等待电子束曝光的第一写场22。

图5b中：22′-为移出曝光区的第一写场，成为22′；22-为后续移入曝光区的第二写场位置；27-为工作台38实际移动方向；28-为工作台38计划移动方向；

图中，工作台38移动，将第一写场移出电子束能辐照的写场范围，腾出电子束曝光空间给下一个写场，即第二写场，工作台38移动的机械误差会引起拼接误差。

图5c中：29x为工作台38移动引起横向(x方向)拼接误差，29y为工作台38移动引起纵向(y方向)拼接误差。

图6a是现有技术当晶圆被在曝光区第一写场22曝光后在原位尚未被移出的示意图；

图6b是当晶圆被放在曝光区第一写场22后，晶圆被移出做其它加工后又重新放到工作台曝光区进行光刻或者做第二次曝光的示意图。由于工作台移动产生误差，以至第一写场的新位置22’产生偏差，而这时电子束曝光区写场为第二写场，即原来的写场位置22。写场22′与第二写场不重合，形成垂直对准误差。

图7a-7b是通过电子束诱导光敏胶层2改性(eirc)来描述的和表征电子束的示意图；

图7a中：1-晶圆；2-光敏胶层2；17-电子束；29-光敏胶层2的曝光点显露出的电子束聚焦点；

图7b中：1-晶圆；2-光敏胶层2；17-电子束；17’-随时间漂移后的电子束的位置；30-光敏胶层2的曝光点显露出的漂移后的电子束照射的聚焦点。

图8是本发明亚纳米级高精度写场拼接光刻机系统构成示意图；

图9a、图9b、图9c、图9d、图9e、图9f是本发明以横向拼接为例展示的拼接对准方法的示意图；

图9a是第一写场22-1的晶圆曝光后，尚未移出曝光区，用纳米触点传感器测量6个原位对准坐标标识的位置坐标(举例)：c1l1、c1l2、c1l3和c1r1、c1r2、c1r3。其中：c1表示第一写场，lx表示写场左侧坐标；rx表示写场右侧坐标。

图9b是第一写场22-1的晶圆曝光后，移出曝光区22成为写场22-1′，用纳米触点传感器测得的移动后的上述原位对准坐标标识的位置坐标：c1l1’-l3’和c1r1’-r3’，以及随后移入曝光区22的下一个写场为第二写场(写场22-2)；电子束扫描曝光区还在22-1即目前的写场22-2。

晶圆工作台移动，随后第二写场在此位置此时因为拼接误差而不能曝光，其坐标为c2l1-l3和c2r1-r3；工作台移动后，写场22-1′相关的图形被移动到将要进行后续曝光的第二写场的左边，其移动后相应的用纳米触点传感器测量得到的坐标为：c1l1’-l3’和c1r1’-r3’；

图9c是依据将第一写场22-1曝光后移出曝光区成为写场22-1′的实测坐标值与第一写场22-1曝光后尚未移出曝光区实测的坐标值比较后所求的误差校正值负反馈调整校正后的实际曝光区的写场成为校正的第二写场22-2’的位置示意图；

校正的第二写场22-2’的坐标为：c2l1’、c2l2’、c2l3’和c2r1’、c2r2’、c2r3’，且：c2l1’同c1r1’，c2l2’同c1r2’，c2l3’同c1r3’，即校正的第二写场22-2’与写场22-1′实现精准对接。

图9d：工作台移动了第一次，第二写场同第一写场实现无缝拼接。这时工作台移动第二次，腾出了新的曝光区空间22-3′。这时第一写场坐标由于工作台第二次移动成为c1lx″，c1rx″，而第二写场坐标由于工作台第二次移动也跟着移动成为c2lx″，c2rx″。22-3′的相应坐标为c3lx′，c3rx′。电子束曝光区还停留在22-2′处。

图9e：电子束获取曝光第三写场的坐标偏离值，通过电子束坐标补偿，使得曝光区移动至贴近22-2″写场。随后实施第三写场曝光。

图9f：工作台第三次移动。22-1″相应移动，成为22-1″′，22-2″相应移动，成为22-2″′，22-3″相应移动成为22-3″′。腾出曝光空间22-4″(在22-3″的位置)。

图10a、10b是采用两个纳米触点传感器测量原位对准坐标标识实现拼接对准的示意图，以实现更快的测量速度；

其中图10a中两组纳米触点传感器39的触点392分置于写场22的两侧，这样方便晶圆通过工作台或者往左边移动或者往右边拼接移动。此时，写场22曝光后但还没有移动出曝光区，两组纳米触点传感器的触点392对写场22上预置的原位对准坐标标识c1l1、c1l2、c1l3和c1r1、c1r2、c1r3进行测量；每组纳米触点传感器39举例含有纵向3个触点392。

图10b是两组纳米触点传感器移动至写场22-1′两侧，对曝光后移动出曝光区而处于写场22-1′位置的晶圆上的原位对准坐标标识c1l1’、c1l2’、c1l3’和c1r1’、c1r2’、c1r3’进行测量，从而计算出对后续进入的写场22-2的晶圆进行误差校正值，调整电子显微镜镜筒中电子枪的曝光偏转参数和聚焦点，使得校正后的写场22-2’的拼接坐标与写场22-1′精确吻合的过程示意图。

图11是利用晶圆和光敏胶层上预设的三维凸出结构43和光敏胶层三维结构44作为三维原位对准坐标标识实现纵向层对准拼接的方法示意图，利用电子束4测量曝光偏移误差，从而实现纵向层对准拼接的方法示意图。

首先在要光刻处理的晶圆上先预置凸出结构的晶圆三维对准标记43，再在其上涂覆光敏胶层，使之在预置有三维对准标记的位置上也产生相应凸出结构的光敏胶层三维对准标记44。

将具有三维对准标记的晶圆通过晶圆工作台38移动至电子束可以曝光的写场区域内，将电子束对准光敏胶层三维对准标记44(位置1)实施点曝光，在光敏胶层的曝光点上会产生可能会有偏差的三维标记45(位置2)。利用纳米触点传感器测量位置1和位置2可以计算出写场曝光区域修正值，从而控制电子枪实现纵向精准对准和曝光，进而实现精确拼接。

图12是利用每台纳米触点传感器上设有多个纳米触点的纳米触点传感器现快速拼接对准的示意图。

其中纳米触点传感器39的感应臂设有2排，每排4个纳米触点。

实施例：

参见图1、图8，构建一个亚纳米级高精度写场拼接光刻机系统，其包括密闭、静止放置的电子显微镜机体31，以及机体31里的台面37，电子显微镜镜筒32，至少一台纳米触点传感器39及晶圆工作台38；电子显微镜上设有电子束镜筒32、电子发射枪372、聚焦系统33、偏转线圈35等。晶圆工作台38上设有用于拖动其前、后和/或左、右和/或上、下移动以及角度变化的数控驱动装置371。

控制计算机42经一电子束控制系统34和图形发生器46与电子显微镜镜筒和纳米纳米触点传感器39相连，纳米触点传感器39将采集的被测晶圆上的原位对准坐标标识信号40和/或电子束漂移信号40在控制计算机42控制下发送给图形发生器46，图形发生器46在控制计算机42控制下将运算处理过的校正后的电子束扫描控制信号发送给电子束控制系统34，电子束控制系统34对电子束镜筒32上聚焦系统33的光闸以及控制电子束偏转的偏转线圈35进行控制。鉴于电子显微镜和纳米触点传感器的构造和工作原理都是公知的，在此不再对电子显微镜和纳米触点传感器进行更深入的说明。

电子束镜筒32上还可以设置一个二次电子成像信号采集装置36，用于将采集到的电子束扫描后的二次图像经电子束控制系统34反馈给控制计算机42进行视频显示。

纳米触点传感器39具有亚纳米级测量精度，可以选用原子力针尖传感器、隧道电子探针传感器或纳米级表面功函数测量传感器中的任意一种或多种。纳米触点传感器39是装在电子束光刻机系统的样品腔体里的，能够以亚纳米级精度和很好的空间重复性测量表面三维形貌。纳米触点传感器位于电子束镜筒32旁边，在电子束聚焦点附近和光敏胶层表面的上方。

纳米触点传感器39上设有杠杆式感应触臂391，触臂391上设有针尖感应触头392，参见图8。

每个触臂391上设有至少一排针尖感应触头392，每排设有1个以上数量的针尖感应触头392。

以图10为例，其中设有2排针尖感应触头392，每排设有1个针尖感应触头392，2排分列在所述电子束镜筒372的两侧。

图12为例，其中设有2排针尖感应触头392，每排设有4个针尖感应触头392。

电子束镜筒32正对晶圆工作台38上晶圆的曝光区22。

实施本发明方法之始，需要预处理晶圆，即在晶圆1上涂覆待曝光处理的光敏胶层2，在晶圆1和/或其光敏胶层2的写场区内部分设有电子束曝光后能显露由出凹和/或凸构成的具有特定形状的供纳米触点传感器39识别原位坐标的原位对准坐标标识8、原位对准坐标标识10、原位对准坐标标识44或原位对准坐标标识45。

这种原位对准坐标标识可以为平面结构图形标识，在一个平面上布置有1、2、3、4、5、6个或者更多个都可以，当然也可以更多。平面结构图形标识在本实施例中优选用电子束诱导光刻胶层表面而产生微小的几何结构变化形成的图形标识，采用其它公知技术形成的类似效果的平面结构图形标识也可以，在此就不加赘述了。

原位对准坐标标识也可以做成为立体形状标识，在一个平面上布置有1、2、3、4、5、6个或者更多个都可以，当然也可以更多。立体形状标识最好做成便于电子识别的金字塔状或圆锥体状的立体形状，也可以其它形状。

构建了上述工作环境，就可以实施本发明的亚纳米级高精度光刻写场拼接方法了，所含步骤如下：

步骤1：在光刻机系统的机体31里面，设置好台面37，电子显微镜及其电子显微镜镜筒32、电子枪372、晶圆移动工作台38及至少一台纳米触点传感器39；晶圆工作台38上设置好控制其移动的数控驱动装置371；在晶圆放入光刻机系统前，在整个晶圆1上面涂覆有光敏胶层2，电子束扫描的范围为曝光区22，将曝光区划分成若干个写场，光敏胶层上每个写场内设有特定的在曝光区内曝光后会显露出预定形状的原位对准坐标标识8、原位对准坐标标识10、原位对准坐标标识18、原位对准坐标标识43、原位对准坐标标识44；写场依次为第一写场22-1、第二写场22-2、......、第n写场22-n。比如有1000个写场，那么n就是1000，需要对1000副写场的晶圆曝光移动拼接。

步骤2：将涂有光敏胶层2的晶圆1放在工作台38上，并使晶圆的第一写场22-1落入曝光区22，让电子显微镜的电子束镜筒32垂直正对曝光区22，然后使电子束聚焦于该写场。第一写场22-1指第一个写场，第二写场22-2指第二个写场，第三写场22-3指第三个写场。“22-1′’中“′’指工作台已经移动一次。“22-1″”中的“″”指工作台已经移动二次，即“22-1″”指第一写场且工作台已经将第一写场移动了二次，其它依次类推。

步骤3：对处于曝光区22内的第一写场22-1上的部分晶圆实施曝光，使曝光后该部分晶圆上涂覆的光敏胶发生化学反应引起电子束诱导变化而产生至少一个或一组构成图形的凹凸结构，该凹凸结构的特定形状作为事先预设的原位对准坐标标识的特征形状，将其在曝光区内的特征点的坐标值作为原位对准坐标。

步骤4：启用纳米触点传感器(39)先测量所述凹凸结构的表面形状，而后对照预设的特定形状识别出上述对准坐标标识，然后确定并记忆其在工作台面上的坐标值，例如：(c1l1；c1l2；c1l3；c1r1；c1r2；c1r3)。原则上这些坐标点可以在写场内任意选取一个以上(下同)。

步骤5：第二写场的曝光前准备。移动工作台38带动晶圆1横向和/或纵向移动，从而使刚被曝光的第一写场区22-1移出曝光区成为写场22-1′，为随后晶圆的第二写场22-2进入曝光区而腾出空间。

步骤6：启动纳米触点传感器39识别出上述移出曝光区的第一写场22-1′内的对准坐标标识，确定并记忆其移动后在工作台面上的第一写场位置坐标(c1l1’；c1l2’；c1l3’；c1r1’；c1r2’；c1r3’)。

步骤7：以移动后的第一写场22-1′内的对准坐标标识的数据为闭环反馈控制依据，计算出写场移动前后的实际坐标偏差进而确定电子束下一幅整个曝光区的坐标校正值；

设与已经移出曝光区的第一写场22-1′邻接即将曝光的误差矫正后的第二写场22-2′的坐标是c1r1′，即坐标xc1r1′，yc1r1′，这个也是即将曝光的第二写场22-2′需要无缝拼接到移动后的第一写场22-1′的新坐标，即：

(xc2l1′，yc2l1′)：xc2l1′＝xc1r1′，yc2l1′＝yc1r1′；

电子束此时正对位于曝光区22内的误差矫正以前的第二写场22-2的坐标是c2l1，即坐标(xc2l1，yc2l1)，由于该坐标点需要通过对电子束附加偏转电压来贴着已经移动的第一写场22-1′的边缘坐标c1r1′对第二写场22-2的坐标进行拼接校正曝光，使矫正后的第二写场相关坐标点为c2l1′，c2l1′与c2l1的坐标差为：

δx1＝xc2l1′-xc2l1＝xc1r1′-xc2l1

δy1＝yc2l1′-yc2l1＝yc1r1′-yc2l1

鉴于第二写场及其坐标xc2l1，yc2l1由于工作台还没有移动且还没有曝光是无法获得的，先对电子束在曝光区曝光第一写场和曝光第二写场的曝光区的整体电子束漂移作忽略不计处理，使曝光区内第二写场22-2曝光前和校正前的坐标等同于曝光区第一写场22-1曝光时的坐标：xc2l1＝xc1l1，yc2l1＝yc1l1，进而使得该坐标可以通过第一写场曝光后工作台移动前光敏胶层表面由于曝光形成的凹凸结构得以测得，从而获得第二写场所有电子束坐标点校正需要补偿的坐标差：

δx1＝xc1r1′-xc1l1

δy1＝yc1r1′-yc1l1。

步骤8：根据所得的校正需要补偿的坐标差(δx1，δy1)调整电子束镜筒32的偏转电压，校正电子束曝光区使之后续进入曝光区内的晶圆的第二写场22-2的拼接坐标(c2l1；c2l2；c2l3；c2r1；c2r2；c2r3；)校正为与移动后的第一写场的相邻的拼接坐标(c2l1′；c2l2′；c2l3′；c2r1′；c2r2′；c2r3′)，矫正后的第二写场22-2′的拼接坐标与移动后的第一写场而无缝对接。

步骤9：对移置于所述电子束曝光坐标矫正后的曝光区内的第二写场22-2′的晶圆部分实施电子束曝光，使曝光后的该部分晶圆上涂覆的光敏胶发生化学反应而显露出所述预设的以特定凹凸结构为特征的该写场内的对准坐标标识。

步骤10：启动纳米触点传感器39对照预设的特定形状识别出上述对准坐标标识，确定并记忆其在工作台面上的矫正后的第二写场22-2′里特征坐标点的位置坐标(c2l1′；c2l2′；c2l3′；c2r1′；c2r2′；c2r3′)。

步骤11：进行第三写场的曝光前准备，再次移动工作台38带动晶圆1横向和/或纵向移动，从而使之前移动过的第一写场22-1′和刚被曝光的矫正后的第二写场22-2′都被移动，让刚被曝光的矫正后的第二写场移出曝光区，通过工作台移动，之前移动过的第一写场22-1′的位置坐标产生变化而成为二次移动过的第一写场22-1′，位置坐标由(c1lx′，c1rx′)变为(c1lx″，c1rx″)，矫正后被移出曝光区的第二写场的位置坐标由(c2lx′，c2rx′)变为(c2lx″，c2rx″)，该第二写场成为移动后的第二写场(22-2″)，为随后晶圆的第三写场(22-3′)移入曝光区腾出空间。

步骤12：再次启动纳米触点传感器39识别出上述移出曝光区的第二写场22-2″内的对准坐标标识，确定并记忆其在工作台38面上的位置坐标(c2l1″；c2l2″；c2l3″；c2r1～；c2r2″；c2r3″)。

步骤13：以移动后的第二写场内的对准坐标标识的数据为闭环反馈控制依据，计算出移动前后的实际坐标的偏差进而确定电子束下一幅曝光区的写场的校正值δx2和δy2：

设与已经移出曝光区的移动后的第二写场邻接而即将曝光的第三写场的坐标是c2r1″，即坐标(xc2r1″，yc2r1″)，这个也是即将曝光的第三写场需要无缝拼接到移动后的第二写场的校正坐标，即(xc3l1″，yc3l1″)：xc3l1″＝xc2r1″，yc3l1″＝yc2r1″；

电子束此时正对位于曝光区内的第三写场的坐标是c3l1，即坐标(xc3l1，yc3l1)，其与要跟随拼接曝光的已经移动的第二写场的坐标差为这个坐标点要通过电子束附加偏转电压来贴着已经移动的第二写场22-2″的边缘c2r1″拼接曝光，矫正后的第三写场22-3″相关坐标点为c3l1″，c3l1″与c3l1′的坐标差为：

δx2＝xc3l1″-xc3l1′＝xc2r1″-xc3l1′

δy2＝yc3l1″-yc3l1′＝yc2r1″-yc3l1′；

对电子束在曝光区曝光第二写场和曝光第三写场的曝光区的整体电子束漂移作忽略不计处理，使第三写场在曝光区曝光坐标校正前的坐标等同于第二写场曝光时的坐标：xc3l1′＝xc2l1′，yc3l1′＝yc2l1′，进而使得该坐标可以通过第二写场曝光后工作台移动前光敏胶层表面由于曝光形成的凹凸结构测得，从而获得所有写场曝光点的电子束坐标校正需要补偿的坐标差：

δx2＝xc2r1″-xc2l1′

δy2＝yc2r1″-yc2l1′。

步骤14：根据所得校正值调整电子束镜筒32的偏转电压，校正电子束曝光区使之在其后晶圆的第三写场的所有曝光点的坐标校正为与移动后的第二写场邻接的拼接坐标一致而无缝对接。

步骤15：周而复始，完成整个晶圆全部写场区域的曝光、移动和拼接动作。

本实施例中：

电子束也可以是离子束、光子束或原子束之任一种。

纳米触点传感器39可以为原子力针尖传感器、隧道电子探针传感器或纳米级表面功函数测量传感器中之一种或多种的组合。

原位对准坐标标识8、原位对准坐标标识10、原位对准坐标标识18可以为平面结构图形标识，其在一个平面上设有1、2、3、4、5或6个，也可以按照实际需要采用更多个。这里所说的平面结构图形标识是广义的，特别是还包括采用电子束诱导光刻胶层表面而产生微小的几何结构变化形成的图形标识。

本实施例中，采用电子束诱导光刻胶层表面而产生微小的几何结构变化形成的图形标识作为平面结构图形标识。

原位对准坐标标识43、原位对准坐标标识44还可以为立体形状标识，具体形状采用金字塔状或圆锥体状为好，该标识在一个平面上同样可以设有1、2、3、4、5、6或更多个。

纳米触点传感器39本实施例优选1-4台，分布在曝光区周围。

纳米触点传感器39上设有杠杆式感应触臂391，触臂391上设有一个或多个成排排列的针尖感应触头392。

电子束采用高斯束或变形束均可。

电子束漂移的测定方法，如图7a、7b所示：包含以下步骤，在光刻机系统的机体31里面，先设置好台面37，电子显微镜镜筒32及其电子枪372、晶圆移动工作台38及纳米触点传感器39；晶圆工作台38上设置好控制其移动的数控驱动装置371，并在晶圆上涂覆光敏胶层，然后用电子枪372发射电子束17聚焦点照射到光敏胶层，并对其曝光，通过曝光使光敏胶层表面产生电子束诱导的凹凸结构几何形状的微小改变，测量该微小改变并跟踪聚焦点随着时间的漂移，进而记录下电子束随着时间的漂移轨迹30的坐标值和漂移量，进而根据记录下来的电子束随着时间的漂移轨迹30的坐标值和漂移量，计算出起始和终止间隔时间段由于电子束随着时间的漂移所产生的曝光坐标值及校正补偿差值，得出下一次写场曝光的矫正坐标。

如图8所示，纳米触点传感器39上设有杠杆式感应触臂391，触臂391上设有一个或多个成排排列的针尖感应触头392。

亚纳米级高精度光刻写场纵向拼接方法是如图11所示：首先在要光刻处理的晶圆上先预置凸出结构的晶圆三维对准标记43，再在其上涂覆光敏胶层2，使之在预置有三维对准标记的位置上也产生相应凸出结构的光敏胶层三维对准标记44，然后将具有三维对准标记的晶圆1通过晶圆工作台38移动至电子束4可以曝光的写场区域内，将电子束4对准光敏胶层三维对准标记44的位置实施点曝光，在光敏胶层的曝光点外上产生实际有偏差的三维标记45，再利用纳米触点传感器光敏胶层测量三维对准标记44和有偏差的三维标记45实际坐标值，进而计算出写场曝光区域修正值，从而控制电子枪实现纵向精准对准和曝光，实现纵向精确拼接。

图12是利用每台纳米触点传感器39上设有多个纳米触点392的纳米触点传感器现快速拼接对准的示意图。