JP3014380B2 - 複数の可変成形電子ビ―ムを使用してパタ―ンを直接書き込むシステムおよび方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の分野は、集積回路リ
ソグラフィ、特にマスクまたはレチクルを使用せずにパ
ターンを直接ウエハ上に書き込むためのマルチビーム・
システムおよびこれを操作する方法である。

【０００２】

【従来の技術】集積回路パターンをウエハ上に生成する
ことは次の２つの点で技術的に困難である。第１に、集
積回路は大量のパターン情報を含み、最大２×１０¹⁰個
のパターン・フィーチャがチップの所与のプロセス・レ
ベル上にある。第２に、最小フィーチャ・サイズは６年
ごとに２分の１に縮小し続け、２００３年までに１３０
ｎｍフィーチャがフル・スケール製造で予想される。こ
れらの要件は、パターンをチップ上に生成するリソグラ
フィ方法の速度ならびに空間的分解能に対する要求をさ
らに増大させる。

【０００３】現在のリソグラフィは、一般に、まずパタ
ーンを透明なレチクル上に生成し、次いで紫外光を使用
してこのパターンをウエハ上に光投影する。この投影方
法は、ウエハ上の各チップごとに１回、複数回繰り返さ
れる。チップ上のパターンの空間的忠実度は、回折のた
めに、フィーチャを分解する光投影システムの能力によ
って制限される。仮想の完全なレチクルの場合でも生じ
るこの制限は光学系に対して重大である。さらに、レチ
クル・パターンは必然的に欠陥を有し、これはまたウエ
ハ上のパターン忠実度を制限する。さらに、レチクルの
製造には時間および費用がかかる。

【０００４】周知の解決策は、集束電子線（電子ビー
ム）を使用して、パターンを直接ウエハ上に書き込むこ
とである。電子ビームの回折限界分解能は、高速電子の
波長が紫外光のほぼ１０⁴分の１であるためにこの目的
には制限がない。さらに、パターンをコンピュータ・メ
モリ中に記憶し、そこから直接ウエハに移し、投影の必
要がないので、パターン付きレチクルは不要である。

【０００５】残念ながら、いわゆる電子ビームを直接書
き込む既存の手法は遅すぎて、大規模製造にとって実用
的でない。単位時間当たり掃引した面積の単位で測定し
た書込み速度は、全書込み電流と単位面積当たりの電荷
の単位で測定した線量との比に等しい。最小限容認でき
る書込み速度を得るために必要な書込み電流は１００μ
Ａ程度である。これは１０μＣ／ｃｍ²の線量で１０ｃ
ｍ²／秒の書込み速度に対応する。

【０００６】既存の電子ビーム・システムはこの最小電
流を供給することができない。その理由は、電流が増大
するにつれて、ビーム経路中に発生するビーム電子間の
クーロン相互作用によりイメージのブラーリング［blur
ring（ぼけ）］が起こり、分解能が低下するからであ
る。クーロン相互作用は、電子がビーム中にランダムに
分散した離散的な荷電粒子であるために生じる。したが
って、電子は、大きさおよび方向がランダムな斥力を及
ぼし合う。ブラーリングの量は光路全体中の電流密度に
依存する。これはシステムの光学設計構成に緊密に依存
する。

【０００７】限られた領域またはフィールドを照明する
狭いビームを有するシステムは「プローブフォーミン
グ」システムと呼ばれる。ビームが狭いので、電子はそ
れらの飛行持続時間中互いに近接する。クーロン相互作
用の強さは電子間距離の二乗に反比例する。プローブ・
フォーミング・システムでは、この距離は小さく、クー
ロン相互作用は強く、したがって使用できる書込み電流
が制限される。代表的なプローブ・フォーミング・シス
テム中の電流は０．５μＡ程度であり、それに対してブ
ラーリングは５０ｎｍである。この分解能は幅１８０ｎ
ｍの線を印刷するのにぎりぎり容認できるが、書込み速
度は少なくとも２００分の１と非常に遅い。

【０００８】可能性のある解決策は、書込み電流をより
大きい体積上に分散させ、それによりクーロン・ブラー
リングを小さくすることである。一例は、レチクルの電
子光イメージを使用して、単一のフラッシュでより大き
いパターン領域を書き込むことができる電子投影印刷で
ある。しかしながら、これは次の２つの理由で望ましく
ない。第１に、パターン付きレチクルを必要とする。第
２に、すべての書込み電流が単一の小さいアパーチャを
通過しなければならない。これはイメージ中にコントラ
ストをつくり出すために必要である。この制限のため
に、電子投影では程度は低いが他のプローブ・フォーミ
ング・システムの場合と同様にクーロン・ブラーリング
が起こる。

【０００９】プローブ・フォーミング・システムと異な
り、電流を光路中で大きい体積にわたって分散させるシ
ステムは「分散」と呼ばれる。そのようなシステムを構
成する１つの方法は複数のビームを使用することであ
る。全書込み電流はビーム数×各ビーム中の電流で与え
られる。ビーム数が十分大きい場合、各ビーム中の電流
はクーロン・ブラーリングが分解能を損なわないほど十
分低くされる。

【００１０】そのようなシステムの重要な要素は、電子
源、レンズ、ビームを書込み表面に対して位置決めする
手段、および光学系の開口数（ＮＡ）を決定する手段を
各ビームごとに含む。これらの各要素は、すべてのビー
ムが適切に調和して作用し、かつ互いに正しい関係を維
持する形で各ビームに同様に作用するようになされなけ
ればならない。

【００１１】Yasuda他（米国特許出願第５３５９２０２
号）では、単一の電子源を使用し、ブランキング・アパ
ーチャのアレイに電子照射して、多数のビームを発生さ
せる。次いで、ビーム束がＮＡを画定する単一のアパー
チャを含む光学系を通過する。上記のように、この構成
では、システムにクーロン・ブラーリングが起こりやす
く、したがって有用な電流が制限される。複数のビーム
を使用するにもかかわらず、これは分散システムではな
く、プローブ・フォーミング・システムである。

【００１２】J.E.Schneider他（Journal of Vacuum Sci
ence and Technology, B 14(6), p.3782(1996年)）で
は、リソグラフィ用の平行多重電子ビーム・システム用
の電子源としてガラス光電陰極上の半導体を使用する。
このシステムでも、書込み電流がＮＡを画定する単一の
アパーチャを通過しなければならない。著者が正しく指
摘したように、有用な電流はクーロン相互作用によって
約１０μＡに制限される。これは、必要な電流の訳１０
分の１であり、製造用に実際に使用するには小さすぎ
る。

【００１３】MacDonald（米国特許出願第５３６３０２
１号）では、多数の個々の電子源、明示的には電界放出
チップから構成される大規模平行アレイ陰極を使用す
る。各ビームは単一のピクセルを書込み表面上に投影す
る。この場合、全書込み電流が速い書込み速度に適する
ように、光源輝度を比較的高くする必要がある。集束お
よび位置決めの機能は各ビームごとに別個のレンズおよ
び偏向器によって達成される。これらの構造は、互いに
正確に位置決めされた微視的に小さい要素から構成され
る。各ビームがその光学系に対して正確に整合するよう
に注意しなければならない。そうしないと、分解能を損
なう収差が生じることになる。開口数（ＮＡ）をどのよ
うにして決定するかについては言及されていない。ただ
し、各ビームがＮＡを決定する別個のビーム画定アパー
チャを有すると仮定するのが妥当である。

【００１４】分散システムに共通の問題は整合の問題で
ある。従来技術では、システムとしての整合の周知の問
題はＮ倍すなわちシステム中のモジュール数倍になる。
従来技術は整合問題を回避する分散システムを求めた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、リソグラフ
ィ技法によって製造されるウエハ上に平行に書込みを行
う別々に制御可能な小形成形ビーム電子ビーム・システ
ムを含むいくつかのモジュールを有する直接書込み電子
ビーム装置に関する。

【００１６】本発明は、ウエハ上に平行に書込みを行う
別々に制御可能な小形ビーム電子ビーム・システムを含
むいくつかのモジュールを有する直接書込み電子ビーム
装置に関する。

【００１７】本発明は、ウエハ上に平行に書込みを行う
別々に制御可能な小形ビーム電子ビーム・システムを含
むいくつかのモジュールによって加工物上にパターンを
書き込む方法に関する。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、個々の
ビームが互いに交差せず、したがってブラーリングおよ
びクロストークの影響が実質上なくなることである。

【００１９】本発明の他の特徴は、個々のビーム・モジ
ュールがアレイ中に配置され、光学要素がすべてのモジ
ュールによって共用され、したがって別々の微視的な構
成要素の必要性が実質上小さくなることである。

【００２０】本発明の一特徴は、同時に製造される１ｍ
ｍ程度の横方向寸法および０．２５ｍｍ程度の縦方向寸
法を有する間隔の詰まった１組のビーム・モジュールを
使用し、それにより横方向寸法の正確な整合をつくり出
すことである。

【００２１】本発明の他の特徴は、個々のビーム・モジ
ュールがアレイ中に配置され、光学要素がすべてのモジ
ュールによって共用され、したがって別々の微視的な構
成要素の必要性が実質上小さくなることである。

【００２２】本発明の他の特徴は、アパーチャ、偏向電
極および個々のモジュールの他の要素がリソグラフィ技
法を使用して製造され、したがって構造（例えば偏向構
造中の個々の電極）中の整合および所与の平面上のモジ
ュール間の整合がマスク製造プロセスによって自動的に
処理されることである。

【００２３】本発明の他の特徴は、モジュールの軸に対
して平行な均一な磁界を使用し、この磁界が加速電界と
ともに低輝度放出表面のイメージを成形アパーチャ・プ
レート上に形成し、このプレートから、この同じ均一な
磁界が横方向の均一な偏向電界とともにウエハ・ステー
ジの移動に対して直角な方向にスポットを偏向させ、そ
れによりモジュールのアレイが書き込むべき領域全体を
覆うことである。

【００２４】このシステムは、リソグラフィにより画定
された構成要素、例えば偏向電極、電極間のコネクタお
よび駆動回路などを含む１組の平面構造から構成され
る。ビーム・モジュールは様々な構造の対応する構成要
素から形成される。

【００２５】本発明の他の特徴は、システムの開口数が
エミッタにおける電子の横方向速度と加速後の軸方向速
度との比によって定義され、したがってこの機能を実施
するために別個の物理的アパーチャが不要なことであ
る。

【００２６】本発明の一特徴は、個々のビーム間の間隔
を維持し、それによってぼけ効果および漏話効果をなく
すことである。

【００２７】本発明の他の特徴は、同じパターンを書き
込むモジュールの複数の列を使用し、それによりモジュ
ール間の境界でのスティッチング誤差が平均化によって
小さくなることである。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明は、レチクルを使用せず
に、集積回路パターンを直接ウエハ上に書き込むために
使用される複数の電子ビームを有するシステムに関す
る。ビームは分散アレイを形成する。すなわち、すべて
のビームは光路の全長にわたって互いに空間的に分離さ
れる。この装置の基本構造は、ビーム軸に対して直角に
配向した一連の平行平面電極から構成される。ビーム
は、これらの電極中のアパーチャを通過し、パターンが
その上に書かれる表面を含むウエハに衝突する。

【００２９】電子源は、一辺公称１ミクロンの正方形放
出領域（エミッタ）の直線アレイとしてパターン形成さ
れ、一般に０．２ｍｍないし１．０ｍｍの距離だけ分離
した平面カソードから構成される。このカソードは、従
来のリソグラフィ方法によってパターン形成される。

【００３０】平面加速電極がカソードと平行に、ある距
離離れて配置される。カソード・アレイは加速電極に対
して一定の負の直流電位にバイアスされ、したがって光
学軸と平行に配向した均一な静電加速力ベクトルが得ら
れる。装置全体に光学軸と平行に配向した一定の均一な
磁界が浸透する。均一な軸方向静電界と磁界が重なり合
うことによってカソードの電子光学イメージが加速電極
の平面に形成される。これはアレイ中の各ビームごとに
同様かつ同時に起こる。この集束条件は、以下で数学的
に詳述するように、静電界および磁界の強度とカソード
から加速電極までの距離との特定の関係を必要とする。

【００３１】加速電極は、一辺公称１ミクロンの正方形
アパーチャのアレイとしてリソグラフィによりパターン
形成される。各アパーチャは１つのエミッタに整合す
る。したがって、各ビームは、それ自体のアパーチャを
通過し、均一な軸方向磁界によって平面カソードおよび
加速電極と平行に配置されたウエハ上に結像する。ここ
までの最終結果は、正確なサイズおよび間隔のエミッタ
により、正方形スポットのアレイがウエハ上に集束され
ることである。倍率は１であり、したがってエミッタは
ウエハ上に１：１で結像する。

【００３２】偏向プレートのアレイが加速電極とウエハ
の間に配置される。これらのプレートは、ビームと平行
に、したがってウエハと垂直に配向している。プレート
は、装置の長手方向に走り、隣接するプレートの各対間
にビームの列を有する。プレートは、隣接するプレート
に対して符号が交番する可変静電電位で励起される。こ
れはプレート間の空間中に均一な横方向偏向静電界をつ
くり出す。前記電界は、大きさは等しいが、ビームの隣
接する列に対して方向が交番する。均一な横方向電界と
均一な軸方向磁界との結合作用によってウエハのところ
で各ビームの正味の偏向が偏向プレートと平行な方向に
起こる。ウエハは、機械式ステージに固定され、偏向に
対して直角な方向に動く。互いに直角な方向に作用する
偏向と機械的動作との結合作用によって、ビームによる
完全二次元アドレス指定が達成される。パターンはステ
ィッチされたサブフィールドで覆われ、各ビームがそれ
自体のサブフィールドを書き込む。

【００３３】この時点まで、すべてのビームは同じ集束
および偏向を受ける。ただし、ビームの隣接する列は反
対の方向に偏向する。パターン固有情報を組み込むため
に、平面偏向器がカソードと加速電極の間に配置され
る。この偏向器は、微小機械手段によって製造され、各
ビームが通過するための穴を有する。偏向は、パターン
・データのストリームおよび二次元アドレス指定と同期
して各ビームに独立して加えられる。この偏向は、各正
方形エミッタのイメージを加速電極中のその対応する正
方形アパーチャに対して並進させる。したがって、加速
電極は、多数の可変形状ビームを形成する成形アパーチ
ャのアレイの追加の機能を有する。各正方形スポット
は、プリントすべきパターン情報に応じて、可変のサイ
ズおよびアスペクト比の長方形スポットに独立して成形
される。正方形エミッタのイメージを完全にその対応す
る加速電極上に偏向させることによって、各ビームは独
立して消去ができ、ウエハに到達しない。偏向器アレイ
全体は、カソードと偏向器と加速電極の間の空間中で偏
向静電界が均一になるように選択される、カソードと加
速電極の中間の直流静電電位にバイアスされる。

【００３４】この構成全体の最終結果は、すべてのビー
ムを同時に使用し、各ビームが全体的なパターンの明確
かつ特定の部片を書き込むことである。製造の簡単さ
は、すべての電極が平面であり、従来の薄膜技法、リソ
グラフィ技法、および微小機械加工技法によって製造さ
れることから得られる。整合の簡単さは、主要な集束機
能および偏向機能が均一な磁界および静電界によって達
成されることから得られる。これによりすべてのビーム
が同じ電磁環境中に常駐することになる。さらに、電磁
界が均一なので、整合は重要でない。

【００３５】ビームは、単位立体角当たりの単位面積当
たりの電流と定義されるその輝度によって特徴付けられ
る。輝度は任意の光学系中の保存量である。これは、露
出平面、この場合はウエハ、での輝度がビーム源の輝度
と同じであることを意味する。所与の電流および照明の
立体角に対して、必要な輝度は露出面積に反比例する。
この面積は、フラッシュごとに露出するピクセルの数に
比例する。１回のフラッシュで露出するピクセルが多い
ほど、ビーム源から必要とされる輝度は小さくなる。最
も基本的な場合、単一のピクセルが１回のフラッシュで
各ビームによって露出する。この場合、電界エミッタな
ど最大輝度を有するビーム源が必要である。

【００３６】可変形状ビームの場合など、複数のピクセ
ルが１回のフラッシュで露出する場合、必要なビーム源
輝度は単一ピクセルの場合よりもフラッシュ当たりのピ
クセルの数に等しいファクタだけ小さくなる。可変形状
ビーム・システムでは、例えば、１６ないし２５６個の
ピクセルが１回のフラッシュで露出する。したがって、
必要なビーム源輝度が単一ピクセル・システムよりもか
なり小さくなる。

【００３７】高輝度ビーム源は、動作真空が十分でない
などの外部の影響によってその放出特性がより容易に変
化するので、一般に低輝度ビーム源よりも安定でなく、
寿命が短い。したがって、そのようなシステムは一般に
比較的低いビーム源輝度を必要とするので、フラッシュ
当たり多数のピクセルを露出させるシステムのほうが好
まれる傾向がある。例えば、可変形状ビームのほうが単
一ピクセル・ビームよりも好まれる。

【００３８】本明細書の議論から、次代の集積回路製造
用の実際的なリソグラフィ・システムにとって、絶対に
必要でないとしても、以下のいくつかの特徴が望ましい
ことが当業者なら理解できよう。

【００３９】第１に、システムはパターン形成されたマ
スクまたはレチクルを必要としないこと。これは、全体
的なプロセス中で費用がかかり、時間がかかり、性能を
制限するステップを表すためである。

【００４０】第２に、システムは、クーロン・ブラーリ
ングを回避するために一般的な制限のない分散型である
こと。

【００４１】第３に、個々のビーム・セグメントまたは
個々のビームは、不整合収差が分解能を低下させないよ
うに正確な光学的整合を施すことができること。

【００４２】第４に、ビームは、独立して制御でき、か
つ予測または制御できない形で互いに影響を及ぼしては
ならないこと。

【００４３】第５に、使用できる全書込み電流は、少な
くとも１０ｃｍ²／秒の十分な書込み速度が分解能の大
きな劣化なしに得られるほど十分高いこと。

【００４４】第６に、可変形状ビームなどマルチピクセ
ル・ビームは、ビーム源輝度がより小さくて済むので単
一ピクセル・ビームよりも好まれる。

【００４５】図１は、本発明によるシステムの単一のモ
ジュール１００の透視図である。図１で、約１ミクロン
平方断面の電子エミッタ１２は、一般に加速電界の引力
によって図中の下方に移動する電子のビームを放出し、
モジュール１００のビーム軸１０１に対して平行に印加
される均一な磁界のまわりをらせん状に進む。システム
中のエミッタ１２のアレイをエミッタ・アレイと呼び、
アパーチャ２２のアレイをアパーチャのビーム成形アレ
イと呼ぶことにする。エミッタとアパーチャは垂直方向
に整合し、ｙ軸に沿ってビーム源間隔だけ分離される。
アパーチャは、ｚ軸に沿ってビーム成形偏向器領域内に
延びる偏向器モジュールのアレイ中に形成される。エミ
ッタとアパーチャ・プレートの間の加速電圧は、ｚ軸に
沿って加速電圧分布を確立する平行加速電界を生成す
る。

【００４６】ビーム源平面内のビーム源１２からビーム
成形平面内の加速成形プレート２０までの距離と、ビー
ム源１２とプレート２０の間に印加された加速電圧との
所与の結合に対して、ビームがプレート２０に合焦し、
ビーム源１２の電子光学イメージが形成される（以下の
式１に従う）磁界強度の一意の値が存在する。

【００４７】プレート２０上に集束した正方形スポット
を偏向させるために偏向電圧をこの図には示されていな
い外部バイアス手段によって偏向器電極６２〜６５に印
加する。偏向の量に応じて、ビームの一部または全部が
プレート２０によって停止し、ビームの残りの部分はア
パーチャ２２を通過する。したがって、透過したビーム
は、偏向の量に応じて、可変の高さおよび幅を有する長
方形形状を有する。この長方形スポットはウエハ４上に
結像する。スポット形成は、コンピュータ・メモリ中に
記憶され、後で書込み時に取り出されるパターン情報の
ストリームと同期して実施される。必要に応じて、ビー
ムが完全にプレート２０に当たるようにビームをシフト
することによって消去が実施され、アパーチャ２２を通
らない。

【００４８】モジュールの下部の偏向器６６〜６９は電
極６２〜６５と同じ働きをするが、ウエハ４上のビーム
位置の小さいエラーを修正する異なる機能を有する。さ
らに、電極６６〜６９は、電極７０〜７３と一緒に、要
素間の小さい不整合から必然的に生じる非点収差を修正
するために使用される。この非点収差補正は、電極６８
および６９上の等しく反対の電圧と一緒に、電極６６お
よび６７上に同一の電圧を印加することによって達成さ
れる。これはｘ軸およびｙ軸に沿って配向した焦線を有
する四重極レンズを形成する。電圧が電極７０および７
１に独立して印加され、等しく反対の電圧が電極７２お
よび７３に印加される。これはｘ軸およびｙ軸に対して
４５度配向した焦線を有する四重極レンズを形成する。
したがって、電極６６〜７３の電圧を適切に選択するこ
とによって、任意の大きさおよび方向の非点収差が補正
できるだけでなく、ビームに対して適切な偏向補正が加
えられる。

【００４９】形成されたスポットの中間イメージ２４が
装置全体に広がった均一な磁界の作用によってプレート
２１に形成される。ビームは、成形されたビームを透過
するアパーチャ２３を通過する。プレート２１下のドリ
フト領域内で、磁界はまだ存在しており、ウエハ４上の
成形されたスポットのイメージ２５を形成する。大きい
偏向電極５および６はウエハ接地電位に対して等しく反
対の電位で駆動され、したがってｘ軸に沿って配向した
横方向電界が形成される。垂直磁界（ｚ方向）と水平電
界（ｘ方向）の結合された作用は大きい電極５および６
に対して平行な正味の偏向（ｙ方向）を引き起こす。電
極５および６は任意の非磁性導電材料から製造できる。
モリブデンは、真空焼成によって容易に清浄にされ、精
巧な表面仕上げまで研磨でき、寸法安定性が維持できる
ほど十分堅いので好まれる。

【００５０】プレート２０とプレート２１の間のドリフ
ト空間中の距離は、成形されたスポットのイメージ２４
がプレート２１に形成されるように選択される。このた
めの条件は、プレート２０とプレート２１の間のｚ距離
がエミッタ１２とプレート２０の間のｚ距離の２倍にな
ることである。プレート２１とウエハ４の間のドリフト
空間中の距離は、プレート２０とプレート２１の間の距
離と等しくなるように選択される。これにより成形され
たスポットの集束イメージ２５がウエハ４上に形成され
ることになる。どちらも接地電位に保持されるプレート
２１とウエハ４は、大きい電極５および６の電界を終端
させる働きをし、それによりフリンジ電界がうまく挙動
し、したがって偏向とともに分解能の著しい低下が起こ
らなくなる。

【００５１】ウエハ４は、ｘ軸に沿って動く機械式ステ
ージに固定される。ステージ移動とｙ偏向によって、ビ
ームの最大偏向によって画定される幅とステージによっ
て設定される長さとを有するウエハのストリップ中のす
べての点を覆うことができることは明らかである。これ
らのモジュール１００のアレイは、チップ全体、ウエハ
上のストリップ、さらにはウエハ全体を覆うようにセッ
トアップできる。

【００５２】好ましい実施形態の代表的な寸法および電
磁要件を以下に示す。 ビーム加速電圧 ５００００Ｖ 磁界強度 ９４８ガウス エミッタ１２からアパーチャ・プレート２０までの距離 ２５ｍｍ アパーチャ・プレート２０からプレート２１までの距離 ５０ｍｍ プレート２１からウエハ４までの距離 ５０ｍｍ 偏向電極５および６のｚ方向の長さ ４８ｍｍ 偏向電極５および６の中心間隔 １．０ｍｍ 偏向電極５および６の厚さ ０．５０ｍｍ 偏向サブフィールド・ストライプの幅 ＋／−０．１２５ｍｍ 偏向電極の最大電圧 ＋／−７．８Ｖ エミッタ１２の中心間距離 １．０ｍｍ

【００５３】上記の寸法から、図１は、説明のために横
方向スケール（ｘ軸およびｙ軸）が垂直方向（ｚ軸）に
対して大きく広がっていることが明らかである。上記の
パラメータは状況が要求するにつれて、または設計選択
の結果として変化することが当業者なら理解できよう。
他の事情が等しければ、ビーム源平面とウエハの間の経
路長が短ければ短いほど、システムは漂遊磁界を受けに
くくなり、したがってより安定になるのでよい。本発明
によるシステムは、ビーム経路を伸ばすことによって得
られるものがないので本来小形である。対応する磁界が
可能であるとすれば、より高い加速電圧が好ましい。本
発明によるシステムのビーム経路長の適切な上限は２０
ｃｍである。そのような値を超えると、漂遊磁界に対す
る感受性が高くなり、相殺する利点が得られない。ｚ軸
に沿った全長が２００ｍｍ未満の場合、本発明の実施形
態は、約２ｍの全長を有する従来技術の電子ビーム・シ
ステムとスケールが質的に異なる。

【００５４】物体平面とイメージ平面の間の距離ｚの式
は各セクションごとに式１によって与えられる（ＭＫＳ
Ｃ単位を仮定する）。

【数１】

【００５５】上式で、Ｅ_aは軸１０１に沿った加速電
界、ｅＶ₀は加速前の物体平面での運動エネルギー、Ｂ
は磁界強度、ｅは粒子電荷、ｍは粒子質量である。右辺
の第１項はＥ_a＝０の場合のドリフト空間に該当し、第
２項はＶ₀＝０の場合の加速領域に該当する。倍率は１
である。球面収差および色収差の係数はどちらもｚ／２
に等しい。ただし、ｚは物体とイメージの間の軸方向距
離である。偏向ドリフト空間の端部での正味の偏向ｄは
式２によって与えられる。

【数２】

【００５６】上式で、Ｅ_dは均一な偏向電界強度、ｅＶ
はプレート２１（およびウエハ）での運動エネルギーで
ある。

【００５７】図２を参照すると、紙面に対して直角なｙ
軸に沿って見たモジュール１００−１〜１００−４のア
レイが示されている。図の上部の４つのブラケットの組
は電子源１２の位置およびビームがその中を進む領域を
画定する。原則として、モジュールのただ１つの列（１
００−１およびその後ろの対応物）が必要である。他の
モジュールは、ｘ軸の偏向の範囲が隣接するモジュール
に達しない場合に使用されるか、または欠陥モジュール
を交換するための冗長性を与える。書込み速度はモジュ
ールの数と各モジュール中の電流との積に比例する。各
モジュール中の電流はエミッタの有効電流密度によって
制限される。したがって、実際問題として書込み速度を
最大にするためにできるだけ多数のモジュールを使用す
ることが有利である。モジュール１００が接近しすぎて
いる場合、成形および微妙な偏向に使用される電界は重
なりはじめ、ビーム間に不要なクロストークが生じる。
この実際的な考慮事項はモジュールの約０．２ｍｍの分
離に下限を加える。

【００５８】図の上部で、層１は、電子エミッタ層１２
を支持する連続的な平坦なバルク基板を形成する。この
複合層状構造は使用されるエミッタ技術に固有の材料か
ら構成される。エミッタは、パターン形成を施すことが
でき、１．５Ａ／ｃｍ²程度の必要な電流密度を供給で
き、安定で均一な放出を供給でき、長寿命でなければな
らない。これらの要件を満足することが証明されている
技術はＧａＡｓ光電陰極である（J.E.Schneider他、J.V
acuum Sci.Technol.B14(6), 3782(1996年)）。この場
合、基板１は、ＧａＡｓから構成される付着した薄膜層
と放出領域１２を形成する酸化セシウムとを有するガラ
スから構成される。様々な電極は、簡単のためにこの図
には示されていない従来の電源によってバイアスされ
る。

【００５９】層１と層２０の間にはブラケット７で示さ
れた偏向器電極６２〜６５を含むサンドイッチ層があ
る。これを図３、図４、図５に詳細に示し、後で説明す
る。平面カソード基板１、成形アパーチャ・アレイ２
０、および層７中の成形偏向器アレイはすべて、確立し
た膜付着方法を使用して、リソグラフィにより画定され
る平面構造として別々に製造される。それらはそれぞれ
それらのエッジから支持され、要素が互いに平行になる
ようにシムによってアセンブリ中に調整される。各要素
は重力でわずかにたわむが、０．１ミクロン程度のたわ
みの量は、光学系を適切にセットアップするために必要
な公差と比較して無視できる。３つの層の整合は、粗い
整合用に光を使用し、次いで微妙な整合用に電子ビーム
を使用して実施される。本発明の有利な特徴は、整合誤
差を補償するために偏向システムを較正中にセットアッ
プできることである。

【００６０】個々の放出表面は図示の例では別々にアド
レス指定されず、共通の電位に保持される。均一度の従
来の基準は、放出された電流が＋／−１％まで均一なこ
とであり、これは電流技術、例えば暗視装置で容易に入
手できることは当業者なら理解できよう。

【００６１】カソードに関する追加の要件は、ビーム中
の（均一な）電流とビーム外の非放出領域との間の遷移
が、レジスト中の対応する遷移が仕様内に入るほど十分
鋭いことである。特定の用途での厳密な要件は使用する
レジストの特性および当該の特定の寸法公差に依存す
る。有用な経験則は、遷移領域の幅が書込み表面上に印
刷された線幅の２０％未満になるようにすることであ
る。１００ｎｍの書込み線の場合、これは電子放出領域
の２０ｎｍ未満のエッジ鋭さを必要とする。これは現代
のリソグラフィの達成できる能力の範囲内に入る。

【００６２】成形アパーチャ・プレート２０は、リソグ
ラフィにより画定された正方形アパーチャ（一辺約１μ
ｍ）を有する薄膜ステンシル構造として製造される。材
料および厚さは、ビームが材料上に導かれたときにビー
ムが材料中に浸透しないように選択することが理想的で
ある。多数の材料が使用できるが、金または白金が好ま
しい。これらの材料は高い原子番号および高い密度を有
し、したがって所与の厚さに対して高い阻止能を有す
る。５０ｋｅＶ電子用の２ミクロン厚さの箔はビームを
完全に阻止し、その厚さのために高品質のエッジ鋭さの
正方形穴をパターン形成できる。これは、１００ｎｍ幅
またはそれ以下の細い線を印刷するために必要な鋭いイ
メージを書込み表面上につくり出す。金または白金の選
択には、これらの材料が帯電してビームを予測できない
形で偏向させうる表面酸化物を形成しないという他の利
点がある。

【００６３】あるいは、プレート２０は、米国特許出願
第５４６６９０４号に記載されているものなどパターン
形成したステンシル薄膜を支持するより厚いリブを有す
る複合構造でもよい。支持リブは、ビーム妨害をなくす
ためにアパーチャ２２を中心とするより大きいアパーチ
ャを有する。膜がビームを完全に阻止することは重要で
ない。膜がビームを阻止または吸収することなくビーム
を散乱させれば十分である。この手法には、膜中にエネ
ルギーがほとんどまたは全く付着せず、したがって熱膨
張による寸法変化がないという利点がある。散乱電流は
次いで構造８および９によって阻止され、したがって散
乱電流によるターゲット・ウエハの望ましくない露出を
防止する。この場合も様々な材料が使用できるが、リブ
ならびに膜用には標準のパターン形成技法が使用できる
シリコンが好ましい。

【００６４】偏向電極５および６は図２の図面に対して
直角な方向に続く。ビームの列は隣接する電極対の間を
通る。すべての電極５には同じ可変電位が印加され、す
べての電極６には常に大きさが等しく、符号が電極５と
反対の可変電位が印加される。これは、既存の均一な軸
方向磁界と重なった均一な横方向電界をもたらす。これ
は、ステージがウエハを動かしたときに偏向したビーム
によって掃引される「サブフィールド」の領域を横切っ
て図面に垂直なウエハ４上で集束スポットを掃引する。
すべてのビームはｚ軸に対して同じ角度をなし、したが
ってビームはシステムの上部セクション中ならびに下部
セクション中で平行になる。ビームの隣接する列はｙ軸
に沿って反対の方向に偏向する。このようにして、所与
の列中の隣接するビームは偏向がある場合でも等距離に
なる。偏向器５および６はビームの隣接する列について
反復する。これは、ビームの隣接する列の間隔に一致す
る一般に厚さ０．５ｍｍおよび中心間隔１．０ｍｍの平
行なプレートのアレイを必要とする。これらのプレート
がビーム・アレイの長さに延びるとき、その間隔はプレ
ートの端部の絶縁体によって正確に設定されうる。これ
らの絶縁体は、蓄積した表面電荷がビームの不要な偏向
を引き起こさないほどビームから十分離れたところに位
置する。

【００６５】各ビームは多数の電子軌道から構成され
る。ビーム５１〜５４は、電子光学的挙動の詳細を説明
するために特定の軌道を概略的に示している。ビーム５
１は、エミッタ１２の中心の点から出た電子線の円錐の
ビーム・エンベロープ（包絡線）を示す。ビーム源１２
の他に、３つのクロスオーバがプレート２０および２１
およびウエハ４のところに生じる。これらの３つの平面
それぞれに、正方形エミッタの鋭く集束したイメージが
生じる。角度５０はシステムの開口数（ＮＡ）を表す。

【００６６】開口数またはＮＡは、古典光学において屈
折率と一番端の光線が光学軸となす角度のサインとの積
として定義される。ただし、これらの量はイメージ空間
中で定義される。最大光線角度は、通常、物理的なビー
ム制限アパーチャによって決定される射出瞳によって表
される。ＮＡの重要性は顕微鏡の回折限界分解能のアッ
ベの理論に由来する。この理論は分解能がＮＡに反比例
することを示す。

【００６７】この法則は光リソグラフィ・システム、な
らびに本電子ビーム・システムに適用できる。電子の場
合、屈折率は、イメージ空間中の電子運動量を加速領域
から後方に電子線を外挿することによって定義される
「仮想物体」のそれで割った比と定義される。この比は
ここでは１に等しい。したがって、屈折率は１に等し
い。高速電子の場合、電子線勾配はすべて１よりもはる
かに小さい。したがって、ＮＡはイメージ平面で測定し
一番端の電子線の勾配によって緊密に近似される。この
勾配は、最大横方向速度成分を平均軸方向速度成分で割
ったものに等しい。

【００６８】本システムでは、ＮＡは、ＫｔをＥｖで割
った比の平方根によって良好な近似まで与えられる。た
だし、ｋはボルツマン定数、Ｔは放出表面の絶対温度、
ｅは電子電荷、およびＶは加速電位である。好ましい実
施形態では、Ｔ＝３００Ｋ、Ｖ＝５００００ボルト、お
よびＮＡ＝０．０００７１である。アッベの理論によっ
て定義される回折限界分解能は０．６１×電子波長÷Ｎ
Ａによって与えられる。電子波長は０．００５５ｎｍで
あり、得られた分解能は４．７ｎｍである。この値は、
次代の半導体デバイスに適した５０ｎｍ線幅までのリソ
グラフィに適している。

【００６９】これは物理的なビーム画定アパーチャの必
要なしに達成される。これは、物理的アパーチャが存在
する場合、アパーチャ中のビームの適切な中心合わせを
保証するために１ミクロン程度の厳しい整合公差が必要
になるので実用上かなり重要である。そのような整合公
差は実際問題として達成することが困難である。さら
に、物理的アパーチャが存在する場合、ビームとの相互
作用により電荷を蓄積する汚染物がたまることを当業者
なら理解されよう。このためビームの不要な予測できな
い偏向が起こり、したがって配置確度が低下する。

【００７０】電極アレイ７、８、９中およびプレート２
１中のアパーチャは、材料をビームから十分離しておく
ために公称寸法３０μｍの特大サイズにすることが有利
である。電子源寸法は約１μｍであり、結像は１：１で
あるので、システム中のアパーチャはどれも、相当量の
ビームをクリップする通常の意味においてビーム制限ア
パーチャの働きをしない。

【００７１】ビーム５２はビーム５１と同じビーム・エ
ンベロープを示すが、点線で示される個々の電子軌道が
追加されている。これらの軌道は磁界軸のまわりをらせ
ん状に進み、イメージ平面の各対間の横方向平面内に１
つのサイクロトロン軌道を形成する。本明細書では従来
の用語を使用し、したがって電子軌道のエンベロープが
平行な場合、個々の電子がまっすぐな線中を進まないと
しても、ビームはｚ軸などに対して平行に進むものとし
て説明される。

【００７２】ビーム５３は、エミッタ表面上に均一に分
散した多数のビーム・エンベロープから構成される広が
り電子源１２を示す。この場合も、３つの中間イメージ
平面がそれぞれプレート２０および２１、およびウエハ
４のところに示されている。

【００７３】ビーム５４は、成形偏向器７に印加された
電圧の作用を示す。３つのバンドルの最右端のバンドル
はプレート２０によって阻止され、残りのビームはアパ
ーチャ２２を通過する。イメージ平面の軸方向位置はこ
の成形作用によって妨害されない。さらに、アパーチャ
２２の右手エッジの横方向位置も同様に妨害されない。
成形されたスポットはビームの一部がふさがれるために
エミッタ１２よりも小さい。

【００７４】次に図３を参照すると、偏向アセンブリ
７、８、９の配線構成の概略上面図が示されている。こ
の図は縮尺が一定でないが、構成方法を伝えるように意
図されている。２つの別々の層が示されている。上部層
（参照番号３２で示される）は、図中で垂直方向に延び
る導電線から構成される。これは、図１の偏向器電極６
４および６５用のコネクタ（または接続部材）を含む。
底部層（参照番号３４で示される）は、図中を水平方向
に延びる同様の線から構成され、図１の電極６２および
６３用の接続部材を含む。これらの層は、後で図５に関
して論じる挿入絶縁フィルム２６０によって互いに電気
的に絶縁される。矢印２−２は図２の視野を示す。ｘ軸
およびｙ軸はアパーチャのアレイと整合し、したがって
図の左下の軸に示すように図に対して回転する。したが
って、偏向器アレイ中の個々の正方形アパーチャは図３
に示すようにｘ軸およびｙ軸に対して回転する。これ
は、エミッタ１２およびイメージ２５が正確に整合しな
いので重要でない。さらに、２つの軸中の偏向電圧の適
切な組合せによって、任意の方向の偏向が可能である。

【００７５】左上のアパーチャは図２の左側のモジュー
ルに対応する。このアパーチャをアドレス指定する４つ
の導体は６２−１から６５−１で示され、図１に示され
る単一のモジュールの図に一致する。導体６２−１は右
側から入り、アパーチャで終端する。同様に導体６３−
１は左側から入り、導体６４−１は底部から入り、導体
６５−１は上部から入る。各接続部材はただ１つのアパ
ーチャのただ１つの偏向器電極を供給する。このように
して、各ビームは独立してアドレス指定され、すべての
ビームはそれぞれそれ自体の駆動電圧で同時にアドレス
指定される。様々な線は、この図には示されていないコ
ントローラに接続される。これは、パターン・データ・
ストリームと同期して正確な時刻に偏向信号と一緒に直
流バイアスを供給する。

【００７６】右上のアパーチャは図２の左から２つ目の
モジュールに対応する。これは第１のモジュールと同様
に配線される。４つの導体は６２−２から６５−２で示
される。各導体は図中のすべてのビームに対してただ１
つの偏向器電極を別々にアドレス指定し、したがって長
方形アレイに必要とされるようなクロスオーバを使用せ
ずに済む。長方形偏向器アレイも必要に応じて使用でき
る。

【００７７】偏向器アパーチャは一辺約０．０３ｎｍで
あるが、ピッチはｘ軸で１ｍｍ、ｙ軸で０．２５ｍｍで
ある。これによりすべての導体をアレイのエッジにもっ
ていく広い空間ができる。偏向器リード線の各対間に
は、一定の電位に保持される導体が垂直方向に配置され
る。これは、ビームを不要な形で偏向させうる漂遊磁界
に対する静電遮蔽を与える。導体間の垂直方向空間は約
５μｍである。従来のリソグラフィ技術および薄膜技術
を使用して、多層偏向器構造を製造する。

【００７８】偏向器電極６２〜６５をリソグラフィによ
り画定された電極と呼ぶ。すなわち、それらが従来のリ
ソグラフィ方法、例えば、絶縁層上にアルミニウムのブ
ランケット層を付着し、ブランケット層をエッチングし
て、所望の電極および接続部材（および接続部材に対し
て平行に延びる遮蔽電極６１）のみを残すことによって
形成されることを意味する。その場合、絶縁体を付着し
て、エッチングによって残された空の空間を充填し、次
の絶縁層用の平面表面を形成する。一例は導体用のアル
ミニウムおよびポリイミドである。これは間隙を充填
し、実質上平坦な上面を残すために十分流動的である。
ホウ素をドープした二酸化ケイ素「リフロー・ガラス」
を使用した場合、熱処理により上面を平らにすることが
できる。

【００７９】次に図４および図５を参照すると、図３の
正方形アパーチャの１つのコーナの方を見たときに見え
る多層偏向器構造７、８、９の１つの断面詳細が示され
ている。このサンドイッチ構造は、図４には示されてい
ない絶縁層によってすべて分離された５つの導電層３１
〜３５から構成される。層３１、３３、３５は、プレー
ト１とプレート２０の間の空間中の均一な加速静電界を
正確に維持するように選択される一定の電圧に保持され
る。層３２および３４はリソグラフィによりパターン形
成され、偏向器を形成する。実際の偏向電極は、そのう
ちの６２および６５が例として示されている接続部材の
露出したエッジから構成される。偏向導体６２および６
５には、各偏向器の他の偏向器からの静電絶縁を可能に
する同じく図３に示されているリソグラフィにより画定
された遮蔽電極６１が点在する。絶縁層２６０の垂直方
向延長部または別々に形成された絶縁体は接続部材およ
び遮蔽電極を分離する。遮蔽電極６１は、同じくプレー
ト１とプレート２０の間の空間中の均一な加速電界を正
確に維持するように選択される一定の電位に保持され
る。

【００８０】図５に、絶縁層２６０を示す図４の線４Ｂ
−４Ｂに沿ったセクションを示す。絶縁体２６０によっ
て層３２から分離された上部導体３１（電極６５−１お
よび６４−１を含む）は、バイアス・コントローラ４０
（図５に示される）によって適切な直流レベルにバイア
スされる。同様に、層３３は電源４１によってバイアス
され、層３５は電源４２によってバイアスされ、遮蔽電
極６１（層３２および３４中に含まれる）は電源４３に
よってバイアスされる。電極３１、３３、３５、および
６１上の電圧は一定であり、書き込むべきパターン情報
に依存しない。したがって、電源４０〜４３は独立であ
り、パターン電子回路から切り離される。この図で、電
極３１、６４、６５、３３、３５のエッジは偏向アパー
チャ２２の２つの表面を集合的に画定することが容易に
分かる。同様に、電極３１、３３、６２、６３、３５の
エッジは偏向アパーチャ２２の他の２つの表面を集合的
に画定する。

【００８１】パターン電子回路はボックス４４〜４８に
よって表される。パターン記憶装置４４、例えばディス
ク・ドライブはパターン・データをパターン・システム
・コントローラ４５に送る。システム・コントローラ４
５は、パターン・データ・ストリームと同期して様々な
電極に電圧信号を導くように設計され、プログラムされ
た関連する補助回路を有する汎用コンピュータである。
成形コントローラ４６はプレート６２〜６５用の成形電
圧信号を発生する。これらの信号は適切な一定のバイア
ス電圧と合計され、次いで成形電極６２〜６５に導かれ
る。図には４つのリード線のみが概略的に示されている
が、実際には４つのリード線は図３に示される導体のパ
ターンを使用して各ビームに別々に送られる。したがっ
て、リード線の数はビームの数の４倍である。リボン導
体など従来のコネクタが信号をコントローラ４６と成形
偏向器７の間で送信する。

【００８２】制御装置４６によって概略的に示される２
つの追加のコントローラはそれぞれ微妙な偏向および非
点収差補正用に要素７および８に信号を供給する。これ
ら２つのコントローラはすべての点でコントローラ４６
と同様に挙動する。

【００８３】主偏向コントローラ４７はパターン・デー
タ・ストリームと同期して、プレート５および６に偏向
信号を供給する。５および６の電圧は可変であるが、す
べての時刻で等しく反対である。ただ２つのリード線が
コントローラ４７から必要とされる。すべてのビームは
電圧に比例する量だけｙ軸で同時に偏向し、ビームの隣
接する列はｙの反対の方向に偏向する。

【００８４】ステージ・コントローラ４８は、図６のス
テージ５００から位置表示信号を受信し、それらをシス
テム・コントローラ４５に戻し、位置フィードバック・
データを与える。機械式ステージの位置誤差は、レーザ
干渉計がステージ位置を感知する従来のフィードバック
・ループを介して補正されることが好ましい。測定され
た位置と意図された位置の間の差は、ビーム位置を補正
するために偏向器８に戻される誤差信号を含む。補正信
号は、すべてのビームに等しく供給される広域補正、お
よび各ビームに独立して供給される局所補正を含む。ス
テージ位置の大きい誤差は、書込み時刻に可変遅延を組
み込むことによって補正される。ステージがその意図さ
れた位置から所定の距離内にあるときのみ、ビームはア
ンブランクであり、書込みを行う。

【００８５】導電層３１〜３５は、スパッタリング、蒸
着、電気メッキ、または他の従来の手段によって付着し
た金属膜から形成される。金属層は、金、白金、または
モリブデンから構成され、絶縁層は、例えば、一酸化ケ
イ素または窒化ケイ素から構成されるが、他の候補材料
もある。絶縁層は、絶縁体が直接ビームに当たらないよ
うに公称リセス距離約１００μｍまでエッチングされ
る。これは、さもなければビームを不要な形で偏向させ
る充電を防ぐ。従来のウェット・エッチングまたは選択
的プラズマ・エッチングを使用すれば、絶縁層にリセス
を形成することができる。

【００８６】図４および図５に示される構造は、「偏向
複合構造」の用語を用いてこれを表す。すなわち、リソ
グラフィにより画定された偏向器電極の第１の（下部）
対は、上部および下部絶縁層と、電気遮蔽を与える接続
部材を平面内遮蔽電極（例えば６１）から分離する平面
内絶縁層とに堅く付着した付着層からリソグラフィ方法
によって形成された電気接続部材（例えば、図３の６５
−１、６４−１、６３−１、６２−１）の露出したエッ
ジである。第１の対に対して直角に配向したリソグラフ
ィにより画定された偏向器電極の第２の対または上部対
は、同じ構造を有し、第１の組の層上に付着した層から
形成される。バイアス電極層は、実施する用途の加速電
圧分布中の摂動に対する感受性に応じて、この構造中に
垂直方向に点在する。

【００８７】図６を参照すると、その軸がビーム軸１０
１と平行に配向した中空シリンダ上のワイヤ巻きの巻線
を含むソレノイド５５０を示す、本発明の一実施形態の
全体的な概略図が示されている。装置全体は、ソレノイ
ド中に含まれ、したがって磁界の均一さが保証される。
ソレノイド巻線５５０は、それに固定されたウエハ４を
有するステージ５００の上およびステージ５００の下に
延び、書込み表面の磁界の均一さを保証する。

【００８８】磁界の全体的な均一さは、図６に概略的に
示される高い透磁率の２つの平行な磁極片５７０間に装
置全体を閉じ込めることによって保証される。磁極片
は、ソレノイド５５０およびビームの軸に対して直角に
配向する。磁極片には、さもなければ電子ビームを制御
されない形で偏向させる不要な漂遊磁界から装置を保護
する追加の利点がある。

【００８９】本発明の任意選択の特徴は、装置のまわり
の様々な場所で追加の電流巻線を使用して、磁界の局所
的均一さを保証することである。具体的には、磁極片の
内表面のまわりに分配され、独立して励磁される小さい
トリム・コイル５８０を使用して、磁界強度を横座標の
関数として局所的に調整する。さらに、装置全体を囲
み、その長さに沿って分配された巻線５９０（または単
位長さ当たりの巻回数の変化）を使用して、磁界強度を
ｚ座標の関数として調整する。これにより集束力が光路
に沿って変化し、したがって電極の間隔の不正確さが補
償される。

【００９０】ステージ移動の範囲および偏向の幅は、隣
接するビームによって画定される隣接するサブフィール
ドがすべてのサブフィールド境界において完全に衝合す
るように選択される。サブフィールド間の小さい衝合誤
差は、成形偏向器アレイ７と構造が同じ偏向器アレイ８
を使用して補正することができるが、各ビームを書込み
表面上でスポット・サイズと比較して増分的な距離だけ
横方向に独立して移動させる異なる目的がある。そのよ
うな増分的な偏向は、偏向器８をプレート２０とプレー
ト２１のほぼ中間にある軸方向位置に配置することによ
って達成される。

【００９１】パターン領域全体を埋めるようにサブフィ
ールドを並べて配置する２つの代替方法がある。ウエハ
・モードと呼ばれる第１の代替方法を図７に示す。ビー
ムの列が書込み表面全体上に延びる。ビームはｙ軸で距
離Ｈだけ分離する。偏向電極５および６はビームの列に
対して平行に配向する。前の分析によれば、書込み表面
での各ビームの正味の偏向は、ビームの列と平行な方向
に起こる。ステージは、ビームの列に対して直角な方向
に（チップの長さまたはウエハ全体の長さである）ｘ方
向の基板の全長を走査させられる。したがって、各サブ
フィールドは、幅Ｈ、一般に０．２５ｍｍのストライプ
を含む。ストライプの長さは、ステージ移動の長さ、こ
の場合は書き込まれたウエハ全体の長さ、に等しい。各
サブフィールドの幅は偏向の幅に等しい。これは、隣接
するサブフィールドがそれらの境界に完全に衝合するよ
うにビーム軸１０１間のビーム源間隔の２分の１よりも
大きくなるように選択される。図に示される線は、境界
での適切な重なりが実現するような横方向範囲を有する
ビームの中心の経路を表す。図７のヘビ状パターンは、
ｘ方向のステージ移動５００の同時かつ同期された作
用、ならびにｙ方向のプレート５および６による偏向に
よって個々のビームによって描かれた経路を表す。個々
のビームは、それらがウエハ上を通過するときにパター
ン・データ・ストリームに応答して成形される。

【００９２】チップ・モードと呼ばれる第２の方法を図
８に示す。ビームの長方形アレイが１チップ幅およびチ
ップ長さ、一般に４０ｍｍ×４０ｍｍに対応する書込み
表面の制限された領域を覆う。第１の列６００−１〜６
００−ｍおよび第２の列６０１−１〜６０１−ｍが示さ
れている。列間隔Ｗは右上角に示されている。機械式ス
テージは、ビームの隣接する列が（１列間隔と呼ばれ
る）ステージ移動と平行な方向でサブフィールド境界に
おいて完全に衝合するようにｘ方向に正確に動かされ
る。したがって、制限された書込み領域は長方形サブフ
ィールドで埋められ、長さＷ（一般に１ｍｍ）はステー
ジ移動に等しく、幅Ｈ（一般に０．２５ｍｍ）は偏向幅
に等しい。したがって、この例では、ｙ軸に沿って１６
０個のモジュールがあり、ｘ軸に沿って４０個のモジュ
ールがある。１チップの領域が露出した後、基板は、比
較的粗い２軸動作によって次の書込み領域まで動かされ
る。この後者の動作は、露出中に使用される精密な動作
とは異なり、市販のステッパに使用されている別個のあ
まり厳しくない手段によって制御できる。全体的なプロ
セスは、光子光学に使用されているのと同じ用語を使用
して、ステップ・アンド・スキャンと呼ばれる。

【００９３】各ビームの非点収差を独立して補正する光
学構造も図１に示されている。図１の電気的にアドレス
指定可能な電極６６〜７３を含む構造は偏向器アレイ７
と同じであるが、４つの極に印加された電圧が四重極構
成である点が異なる。すなわち、プレート６６および６
７は等しい一定の電圧を有し、６８および６９には、こ
れら２つのプレートと同じであるが、６６および６７上
の電圧と等しく反対の電圧が印加される。この場合、ビ
ームの偏向は起こらない。補正は各ビームに独立して加
えられる。２つのそのような平面デバイスは、個々の電
極が互いに４５度回転した状態で使用される。したがっ
て、任意の軸の非点収差はプレート電圧の適切な選択に
よって補正される。

【００９４】各ビームを書込み表面上に縮小投影するこ
とが望ましい。その場合、異なる電位のアパーチャ２２
と同じ複数の平面アパーチャ・アレイが使用される。１
つのアレイ、好ましくは上部アレイを使用してビームを
成形し、他のアレイ（たとえば複合層８もしくは９また
は層２３）を使用して電子を加速または減速させる。し
たがって、ビームの相対位置を変更することなく個々の
ビームを集束させる静電レンズの平面アレイが形成され
る。この手段によって、書込み表面上の長方形スポット
のサイズを制御する。個々のスポットを縮小投影するこ
とによって、エミッタまたは成形アパーチャ中の欠陥ま
たは欠点に対する感受性が低下し、その結果露出したイ
メージのリソグラフィ品質が改善される。

【００９５】また、本発明によれば、個々のビームのス
ポット・サイズおよび相対位置を同時に同じスケール・
ファクタだけ縮小投影することが可能である。この場
合、ソレノイド５５０は、ｚ軸に沿って単位長さ当たり
異なる回数で巻かれる。これにより磁界強度が軸に沿っ
て位置とともに変化し、したがってビームのアレイによ
って形成されたパターンのサイズは、巻線密度および磁
界強度が均一である前の場合と比較して均一なスケール
・ファクタだけ減少する。個々のスポットおよびビーム
間の間隔は同じスケール・ファクタだけ減少する。これ
には、放出および成形アパーチャ・アレイを書込み表面
の最終イメージよりも大きくできる利点がある。このよ
うにすれば、エミッタまたは成形アパーチャ中の欠陥は
縮小投影され、書き込まれたイメージ中であまり大きく
ならない。縮小投影ファクタのサイズは巻回密度の勾配
に依存する。光路に沿った巻回密度を大きくすると磁界
強度が大きくなり、縮小投影が起こる。

【００９６】露出誤差を平均化する任意選択の方法は、
同じパターン・フィーチャを寄与する列の数に等しいフ
ァクタだけ低下した書込み線量で複数回書き込むステッ
プから構成される。所与のフィーチャは各露出ごとに異
なるビームで書き込まれ、その結果ビーム位置および書
込み線量の小さい変動が平均化される。これは２つの手
段の一方または両方によって達成される。第１に、図２
に示すように、機械式ステージがその通常動作を実行す
るとき、ｘ軸に沿って離間した列中の異なるビームは、
所与のパターン・フィーチャをそのパターン・フィーチ
ャが適用できる列の下を通過したときにアドレス指定す
る。第２に、偏向サブフィールドはｙ軸に沿って重な
り、したがって同じ列中の異なるビームは、所与のパタ
ーン・フィーチャを偏向位置のオフセットによってアド
レス指定させられる。

【００９７】各ビームは、ｙ方向の偏向器５および６の
結合作用、ならびにｘ方向のステージ５００の移動によ
って有限の領域を描く。隣接するビームによって画定さ
れた隣接する領域は、書き込まれたパターン・フィーチ
ャの不連続性がそれらの境界に発生しないようにそれら
の境界に衝合することが重要である。隣接するフィール
ドの衝合はフィールドの「スティッチング」と呼ばれ
る。実際には、意図した位置に対するビーム位置の小さ
い誤差のために、完全なスティッチングを達成すること
はできない。この問題は、上述のように書込みパス間の
位置のフィールド・オフセットとともに、同じ領域を２
回以上書き込むことによってかなり低減される。このよ
うにして、蓄積した全線量は、使用されるレジストに適
した必要な線量になる。これをチップ・モードの２つの
書込みパスについて図９に示す。実線は、モジュールの
第１の列によって書き込まれた、図８に示されるのと同
じフィールド境界を表し、破線は、ｙ軸に沿って第１の
列のモジュールの位置の中間に空間的にオフセットされ
た、モジュールの第２の列によって行われた第２の書込
みパスのフィールド境界を表す。図８に示されるアレイ
は６００−１〜６００−ｍ、６０１−１〜６０１−ｍな
どと示される。オフセット・アレイは６５０−１〜６５
０−ｎ、６５１−１〜６５１−ｎなどと示される。フィ
ールド境界が各パスでオフセットされたとき、所与のパ
ターン・フィーチャの位置はオフセットされない。これ
は、パターンが各パスごとにフィールド中でオフセット
されるのと同じことである。これが適切に行われるよう
にパターン電子回路中に簡単な準備をしなければならな
い。

【００９８】各個々の書込みパスごとにスティッチング
誤差がフィールド境界に生じるが、これらの誤差は、フ
ィールド境界が異なるために、他のパスによって平均化
される。一般に、より多くの書込みパスを使用するほ
ど、平均化はよりよくなり、スティッチング誤差はあま
り目立たなくなる。ストライプがオフセットされるウエ
ハ・モードに対しても同様の手順が使用できる。このオ
フセットは、偏向電圧をオフセットするか、または偏向
されないビーム位置をオフセットすることによって達成
される。この後者は、上述のビームの厳密な直線構成か
ら逸脱し、ビームを全フィールドよりも離れていない位
置に点在させることによって達成される。

【００９９】図は、ビームの偏向がエミッタ間の光源間
隔の２分の１に等しいかまたはそれよりも大きく、した
がってエミッタの単一の列を有する連続的な範囲がある
場合を示すが、偏向を電子源間隔の２分の１、３分の１
などにすることが好ましい。その場合、連続的な範囲を
達成するために少なくとも２つ、３つなどの列がある。
そのような場合、平均化を利用するために４つ、６つな
どの列がある必要がある。

【０１００】他の任意選択の方法は、ビーム・エネルギ
ーをビーム軸に沿った位置の関数として変化させること
によって様々な光学的要素の感度を変化させる方法であ
る。カソード・アレイ、成形アパーチャ・アレイ、成形
偏向器、精密位置偏向器、スティグメータ、および書込
み表面を含めて、上述のシステム中の光学的要素は、ビ
ーム軸に対して直角に配向した平面構造から構成され
る。連続的な要素上に一定の静電電位を加えることによ
って、ビーム軸に沿って配向した結果的な均一な電界が
生じる。静電界の強度は、電位差をビーム軸に沿って隣
接する光学的要素の空間的分離で割った商によって与え
られる。この変化を使用して、結像特性を維持しなが
ら、光路に沿ったビームの運動エネルギーを変化させ
る。一般に、所与の点での各ビームの運動エネルギー
は、この点とカソード表面の間の電位差に電子電荷を掛
けたものによって与えられる。

【０１０１】いくつかの理由で飛行経路に沿って運動エ
ネルギーを変化させることが有利である。第１に、カソ
ードの放出特性は放出表面での電界の強度に依存する。
第２に、静電偏向器の感度、すなわち所与の偏向プレー
ト電圧に対する角度偏向は偏向器中のビーム運動エネル
ギーに反比例する。第３に、静電スティグメータの感度
はビーム運動エネルギーに反比例する。第４に、所与の
ソレノイド・アンペア回数に対する均一な磁気集束の強
度はビーム運動エネルギーに反比例する。第５に、レジ
ストを露光するために必要な単位面積当たりの入射電荷
の単位で測定した線量は、書込み表面でのビーム運動エ
ネルギーに反比例する。第６に、不要な電磁干渉界に対
する感受性は、ビーム運動エネルギーが増大するにつれ
て減少する。このような理由で、ビーム・エネルギーを
飛行経路に沿った位置の関数として変化させることが望
ましい。これは、経路に沿った各平面要素の直流静電電
位を選択すること（および適宜要素を追加すること）に
よって達成される。所与の要素の電位の特定の選択は、
上記の６つの機能のうち作用することが望ましい機能に
依存する。したがって、ビームは、光路に沿った異なる
点で様々により高いまたはより低い運動エネルギーを有
する。

【０１０２】書込みビームの小さい反復可能な位置誤差
を測定し、補正する整合方法は、書込みビームと同じ周
期性を有するテスト・グリッドを使用する。このグリッ
ドは、ウエハ書込み表面と同一平面でステージ上に永久
的に取り付けられる。１つの横方向寸法の全体的偏向を
使用するか、または直交横方向寸法のステージ動作を使
用して、グリッド構造に対してビームの一部または全部
を走査させる。走査中、電子信号を各ビームごとに同時
にかつ独立して取り出し、それによりグリッド構造に対
する各ビームの位置の測定を得る。各ビームの位置と理
想的な直線アレイ上の所望の位置との間の差は、２つの
横方向寸法の位置誤差を構成する。この誤差は記憶さ
れ、各ビームごとに精密位置偏向器に戻され、それによ
りすべてのビームが理想的な直線グリッド上に独立して
当たり、したがって書込みパターンの理想的な意図した
構成に対する位置忠実度が改善される。

【０１０３】他の任意選択の方法は、書込みビームの小
さい、反復不可能な位置誤差を実時間で補正するのに適
している。パターン形成の前に基準マークのパターンを
書込み表面上に印刷する。パターン形成操作中、従来の
検出器がマークから散乱された電子を検出し、ビーム位
置の変動を迅速に補正する誤差信号を発生する。

【０１０４】以上、本発明について単一の好ましい実施
形態に関して説明したが、本発明は、工作物を微小機械
加工したり、集積回路ウエハ上のフォトレジスト中にパ
ターンを画定するなど、首記の請求の範囲の精神および
範囲内で様々なバージョンで実施できることが当業者な
ら理解できよう。

【０１０５】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【０１０６】（１）ｚ軸に対して直角な光源平面から前
記ｚ軸に対して直角な工作物平面まで延びる前記ｚ軸に
対して平行な実質上均一な磁界を確立する手段と、前記
ｚ軸上のエミッタ位置および前記ｚ軸に対して直角なｙ
軸に沿って光源間隔だけ分離した光源位置に前記光源平
面内に配置された少なくとも２つの電子放出光源の少な
くとも１つの列を含み、前記ｚ軸に対して平行な１組の
少なくとも２つのビーム軸に沿って前記工作物平面のほ
うに導かれる少なくとも１組の少なくとも２本の電子ビ
ームを生成するエミッタ・アレイと、ビーム成形平面内
の成形位置に前記ｚ軸に沿って配置された少なくとも２
つのビーム成形アパーチャの少なくとも１つの列の成形
アレイであって、前記ｙ軸に沿って前記光源の間隔に配
置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源と
整合する成形アレイと、前記光源平面と前記ビーム成形
平面の間に延び、前記ｚ軸に対して平行な平行電界を生
成する第１の電界手段であって、前記平行電界および前
記磁界が互いに関連しかつ前記エミッタ位置および前記
成形位置に関連する大きさを有し、それにより前記１組
の平行なビームが前記ビーム成形平面に前記放出光源の
１組のイメージを形成する第１の電界手段と、ビーム成
形偏向器領域中の前記光源平面と前記ビーム成形平面の
間に配置された少なくとも２つの偏向器電極の少なくと
も１つの行のビーム成形偏向器アレイであって、ビーム
成形アパーチャが前記ｙ軸に沿って前記光源間隔を置い
て配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光
源と整合し、前記ビーム成形偏向器アレイの前記偏向器
電極が、前記１組の電子ビームの個々の電子ビームを偏
向させる１組のビーム成形偏向器駆動手段に電気的に接
続され、それにより対応するビーム成形アパーチャに対
する前記１組の電子ビームの個々の電子ビームの偏向が
成形されたビームのアレイを形成するビーム成形偏向器
アレイと、前記ｚ軸に沿って前記ビーム成形平面と前記
工作物平面の間に前記ｙ軸に対して平行に配置され、か
つ前記少なくとも１つの列の前記１組の電子ビームの少
なくとも２本の電子ビームを前記ｙ軸および前記ｚ軸に
対して直角なｘ軸に沿ってまとめる少なくとも２つの平
行偏向器電極の少なくとも１つの列の偏向器アレイと、
前記偏向器アレイに電気的に接続され、前記ｘ軸に対し
て平行な少なくとも１組の偏向電界を確立し、前記第１
の列の前記１組の電子ビームの前記少なくとも２本の電
子ビームを前記ｙ軸に沿った偏向範囲内で平行に偏向さ
せる第２の電界手段であって、前記１組の平行ビームが
前記放出光源の１組のイメージを前記工作物平面に形成
するように、前記偏向電界および前記磁界が互いに関連
し、かつ前記成形位置および前記工作物平面の前記ｚ軸
上の工作物位置に関連する大きさを有し、前記１組のイ
メージが前記ｙ軸に沿って実質上均一なイメージ間隔を
置いて前記工作物平面を横切り、それにより前記１組の
電子ビームの前記少なくとも２本の電子ビームがすべて
平行な経路中を進み、前記平行な経路が前記光源平面と
前記ビーム成形平面の間で前記ｚ軸に対して平行であ
り、前記平行な経路が、前記ビーム成形平面と前記工作
物平面の間で前記ｚ軸に対して共通の角度を有する第２
の電界手段と、前記１組の電子ビームの下で工作物を支
持し、かつ動かすステージ手段と、１組のサブフィール
ドを前記工作物上に平行に書き込むために前記ステージ
手段と同期して前記１組の電子ビームを制御するシステ
ム制御手段とを含む直接書込み電子ビーム・システム。 （２）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、および
前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素の少なくとも
２つの列を有し、前記偏向器アレイが少なくとも３つの
要素を有し、前記システムが、それにより前記少なくと
も２つの列のある列の欠陥モジュールを前記少なくとも
２つの列の対応するモジュールと交換できる選択された
モジュールを使用不能にする手段をさらに含む、上記
（１）に記載のシステム。 （３）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前記
光源間隔の２分の１よりも大きい前記１組の電子ビーム
の前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前記
１組の電子ビームが連続的な偏向範囲を有する、上記
（２）に記載のシステム。 （４）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前記
電子源間隔の２分の１よりも小さい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが、前記少なくとも１つの列の第１
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも２つの列を有し、そのうちの第２の列が前
記ｙ軸に沿って前記第１の列の電子ビームの位置の中間
に配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイ
が少なくとも３つの要素を有し、それにより前記第２の
列の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記（３）に
記載のシステム。 （５）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、および
前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置で
整合した要素の少なくとも２つの列を有し、かつ前記偏
向器アレイが少なくとも３つの要素を有し、それにより
前記少なくとも２つの列の第２の列の対応するモジュー
ルが、前記少なくとも２つの列の第１の列の対応するモ
ジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、そ
れにより整合誤差を平均化する、上記（１）に記載のシ
ステム。 （６）電極の前記ビーム成形アレイおよび前記偏向電界
が結合して、前記光源間隔の２分の１よりも大きい前記
１組の電子ビームの前記電子ビームの最大偏向を確立
し、それにより前記１組の電子ビームが連続的な偏向範
囲を有する、上記（５）に記載のシステム。 （７）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、および
前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、要素の少なくと
も４つの列を有し、そのうちの２つの列が前記他の２つ
の列の要素の前記ｙ軸に沿った位置の中間に配置された
要素を有し、かつ前記偏向器アレイが少なくとも５つの
要素を有し、それにより前記少なくとも４つの列の２つ
の列の対応するモジュールが、前記少なくとも４つの列
の他の２つの列の対応するモジュールによって書き込ま
れたパターンを繰り返し、それにより整合誤差を平均化
する、上記（６）に記載のシステム。 （８）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前記
光源間隔の２分の１よりも小さい前記１組の電子ビーム
の前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前記
１組の電子ビームが、前記少なくとも１つの列の第１の
列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続な
偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形アレ
イ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素の
少なくとも２つの列を有し、そのうちの第２の列が前記
ｙ軸に沿って前記第１の列の電子ビームの位置の中間に
配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイが
少なくとも３つの要素を有し、それにより前記第２の列
の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記（５）に記
載のシステム。 （９）電極の前記ビーム成形アレイおよび前記偏向電界
が結合して、前記光源間隔の２分の１よりも大きい前記
１組の電子ビームの前記電子ビームの最大偏向を確立
し、それにより前記１組の電子ビームが連続的な偏向範
囲を有する、上記（１）に記載のシステム。 （１０）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、要素の少なく
とも４つの列を有し、そのうちの２つの列が前記ｙ軸に
沿って前記他の２つの列の要素の位置の中間に配置され
た要素を有し、かつ前記偏向器アレイが少なくとも５つ
の要素を有し、それにより前記少なくとも４つの列の２
つの列の対応するモジュールが、前記少なくとも４つの
列の他の２つの列の対応するモジュールによって書き込
まれたパターンを繰り返し、それにより整合誤差を平均
化する、上記（９）に記載のシステム。 （１１）電極の前記ビーム成形アレイが少なくとも２組
の２対の電極を含み、そのうちの第１の対が、第１の平
面内で前記ｚ軸に沿って、前記第１の平面内に第１の方
向に沿って配置された第１の対の接続部材とともに配置
され、そのうちの第２の対が、第２の平面内で前記ｚ軸
に沿って、前記第２の平面内に第２の方向に沿って配置
された第２の対の接続部材とともに配置され、前記第１
の方向および前記第２の方向が互いに直角をなし、前記
第１の方向が前記ｘ軸に対して鋭角をなし、前記第２の
方向が前記ｙ軸に対して前記鋭角をなし、前記ビーム成
形アパーチャが前記ｙ軸に沿って前記光源間隔を置いて
配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源
と整合するように前記少なくとも２組の２対の電極が前
記鋭角に関連する成形分離距離だけ分離される、上記
（１）に記載のシステム。 （１２）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素の少なくと
も２つの列を有し、前記偏向器アレイが少なくとも３つ
の要素を有し、前記システムが、それにより前記少なく
とも２つの列のある列の欠陥モジュールを前記少なくと
も２つの列の対応するモジュールと交換できる選択され
たモジュールを使用不能にする手段をさらに含む、上記
（１１）に記載のシステム。 （１３）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも２つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも３つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも２つの列の第２の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも２つの列の第１の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記（１１）に記載
のシステム。 （１４）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも小さい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが、前記少なくとも１つの列の第１
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも２つの列を有し、そのうちの第２の列が前
記ｙ軸に沿って前記第１の列の電子ビームの位置の中間
に配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイ
が少なくとも３つの要素を有し、それにより前記第２の
列の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記（１３）
に記載のシステム。 （１５）前記ｙ軸に沿ったチップ幅および前記ｘ軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記（１）に記載の方法であって、前記１組の
サブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を覆うよ
うに前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくとも１
つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが１列間隔だけ動いたときに前記１組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さを覆
うように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくと
も２つの列が隣接する列を分離する前記列間隔に関連す
るいくつかの列を有し、前記ステージ手段および前記シ
ステム制御手段が、複数のチップのパターンをステップ
・アンド・スキャン式に連続的に書き込む、上記（１）
に記載のシステム。 （１６）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも２つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも３つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも２つの列の第２の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも２つの列の第１の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記（１５）に記載
のシステム。 （１７）電極の前記ビーム成形アレイおよび前記偏向電
界が結合して、前記光源間隔の２分の１よりも大きい前
記１組の電子ビームの前記電子ビームの最大偏向を確立
し、それにより前記１組の電子ビームが連続的な偏向範
囲を有する、上記（１６）に記載のシステム。 （１８）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも小さい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが、前記少なくとも１つの列の第１
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも２つの列を有し、そのうちの第２の列が前
記ｙ軸に沿って前記第１の列の電子ビームの位置の中間
に配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイ
が少なくとも３つの要素を有し、それにより前記第２の
列の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記（１６）
に記載のシステム。 （１９）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、要素の少なく
とも４つの列を有し、そのうちの２つの列が前記他の２
つの列の要素の位置の中間に配置された要素を有し、か
つ前記偏向器アレイが少なくとも５つの要素を有し、そ
れにより前記少なくとも４つの列の２つの列の対応する
モジュールが、前記少なくとも４つの列の他の２つの列
の対応するモジュールによって書き込まれたパターンを
繰り返し、それにより整合誤差を平均化する、上記（１
７）に記載のシステム。 （２０）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも小さい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが、前記少なくとも１つの列の第１
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有する、上記（１８）に記載のシステム。 （２１）電極の前記ビーム成形アレイが少なくとも２組
の２対の電極を含み、そのうちの第１の対が、第１の平
面内で前記ｚ軸に沿って、前記第１の平面内に第１の方
向に沿って配置された第１の対の接続部材とともに配置
され、そのうちの第２の対が、第２の平面内で前記ｚ軸
に沿って、前記第２の平面内に第２の方向に沿って配置
された第２の対の接続部材とともに配置され、前記第１
の方向および前記第２の方向が互いに直角をなし、前記
第１の方向が前記ｘ軸に対して鋭角をなし、前記第２の
方向が前記ｙ軸に対して前記鋭角をなし、前記ビーム成
形アパーチャが前記ｙ軸に沿って前記光源間隔を置いて
配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源
と整合するように前記少なくとも２組の２対の電極が前
記鋭角に関連する成形分離距離だけ分離される、上記
（１５）に記載のシステム。 （２２）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも２つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも３つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも２つの列の第２の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも２つの列の第１の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記（２１）に記載
のシステム。 （２３）電極の前記ビーム成型アレイと前記偏向電界が
結合して、前記光源間隔の２分の１よりも大きい前記１
組の電子ビームの前記電子ビームの最大偏向を確立し、
それにより前記１組の電子ビームが連続的な偏向範囲を
有する、上記（２２）に記載のシステム。 （２４）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも小さい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが、前記少なくとも１つの列の第１
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも２つの列を有し、そのうちの第２の列が前
記ｙ軸に沿って前記第１の列の電子ビームの位置の中間
に配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイ
が少なくとも３つの要素を有し、それにより前記第２の
列の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記（２２）
に記載のシステム。 （２５）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、要素の少なく
とも４つの列を有し、そのうちの２つの列が前記他の２
つの列の要素の位置の中間に配置された要素を有し、か
つ前記偏向器アレイが少なくとも５つの要素を有し、そ
れにより前記少なくとも４つの列の２つの列の対応する
モジュールが、前記少なくとも４つの列の他の２つの列
の対応するモジュールによって書き込まれたパターンを
繰り返し、それにより整合誤差を平均化する、上記（２
３）に記載のシステム。 （２６）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも小さい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが、前記少なくとも１つの列の第１
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも２つの列を有し、そのうちの第２の列が前
記ｙ軸に沿って前記第１の列の電子ビームの位置の中間
に配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイ
が少なくとも３つの要素を有し、それにより前記第２の
列の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記（２３）
に記載のシステム。 （２７）複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記（１）に記載のシステムであ
って、前記ウエハが前記ｙ軸に沿ったウエハ幅および前
記ｘ軸に沿ったウエハ長さを有し、前記１組のサブフィ
ールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆うよ
うに前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくとも１
つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれる上記（１）に記載のシステム。 （２８）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも２つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも３つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも２つの列の第２の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも２つの列の第１の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記（２７）に記載
のシステム。 （２９）電極の前記ビーム成形アレイおよび前記偏向電
界が結合して、前記光源間隔の２分の１よりも大きい前
記１組の電子ビームの前記電子ビームの最大偏向を確立
し、それにより前記１組の電子ビームが連続的な偏向範
囲を有する、上記（２８）に記載のシステム。 （３０）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも小さい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが、前記少なくとも１つの列の第１
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも２つの列を有し、そのうちの第２の列が前
記ｙ軸に沿って前記第１の列の電子ビームの位置の中間
に配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイ
が少なくとも３つの要素を有し、それにより前記第２の
列の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記（２８）
に記載のシステム。 （３１）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、要素の少なく
とも４つの列を有し、そのうちの２つの列が前記他の２
つの列の要素の位置の中間に配置された要素を有し、か
つ前記偏向器アレイが少なくとも５つの要素を有し、そ
れにより前記少なくとも４つの列の２つの列の対応する
モジュールが、前記少なくとも４つの列の他の２つの列
の対応するモジュールによって書き込まれたパターンを
繰り返し、それにより整合誤差を平均化する、上記（２
９）に記載のシステム。 （３２）電極の前記ビーム成形アレイが少なくとも２組
の２対の電極を含み、そのうちの第１の対が、第１の平
面内で前記ｚ軸に沿って、前記第１の平面内に第１の方
向に沿って配置された第１の対の接続部材とともに配置
され、そのうちの第２の対が、第２の平面内で前記ｚ軸
に沿って、前記第２の平面内に第２の方向に沿って配置
された第２の対の接続部材とともに配置され、前記第１
の方向および前記第２の方向が互いに直角をなし、前記
第１の方向が前記ｘ軸に対して鋭角をなし、前記第２の
方向が前記ｙ軸に対して前記鋭角をなし、前記ビーム成
形アパーチャが前記ｙ軸に沿って前記光源間隔を置いて
配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源
と整合するように前記少なくとも２組の２対の電極が前
記鋭角に関連する成形分離距離だけ分離される、上記
（２７）に記載のシステム。 （３３）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも２つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも３つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも２つの列の第２の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも２つの列の第１の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記（３２）に記載
のシステム。 （３４）電極の前記ビーム成形アレイおよび前記偏向電
界が結合して、前記光源間隔の２分の１よりも大きい前
記１組の電子ビームの前記電子ビームの最大偏向を確立
し、それにより前記１組の電子ビームが連続的な偏向範
囲を有する、上記（３３）に記載のシステム。 （３５）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも小さい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが、前記少なくとも１つの列の第１
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも２つの列を有し、そのうちの第２の列が前
記ｙ軸に沿って前記第１の列の電子ビームの位置の中間
に配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイ
が少なくとも３つの要素を有し、それにより前記第２の
列の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記（３３）
に記載のシステム。 （３６）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、要素の少なく
とも４つの列を有し、そのうちの２つの列が前記ｙ軸に
沿って前記他の２つの列の要素の位置の中間に配置され
た要素を有し、かつ前記偏向器アレイが少なくとも５つ
の要素を有し、それにより前記少なくとも４つの列の２
つの列の対応するモジュールが、前記少なくとも４つの
列の他の２つの列の対応するモジュールによって書き込
まれたパターンを繰り返し、それにより整合誤差を平均
化する、上記（３４）に記載のシステム。 （３７）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも小さい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが、前記少なくとも１つの列の第１
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも２つの列を有し、そのうちの第２の列が前
記ｙ軸に沿って前記第１の列の電子ビームの位置の中間
に配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイ
が少なくとも３つの要素を有し、それにより前記第２の
列の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記（３５）
に記載のシステム。 （３８）前記電子放出光源がそれぞれ光源横方向寸法を
有し、前記ビーム成形平面の前記放出光源の前記１組の
イメージがそれぞれ前記光源横方向寸法に実質上等しい
イメージ横方向寸法を有し、前記ビーム成形アパーチャ
がそれぞれ前記光源横方向寸法よりも実質上大きいビー
ム成形横方向寸法を有し、それにより前記システムの開
口数特性が前記光源平面での電子横方向速度と前記ビー
ム成形平面での前記ビームの軸方向電子速度との比に比
例し、前記開口数がビーム制限アパーチャによって画定
されない、上記（１）に記載のシステム。 （３９）工作物上のｘ軸に沿って延びる１組のサブフィ
ールドを成形ビーム電子ビームで平行に書き込む方法に
おいて、ｚ軸に対して直角な光源平面から前記ｚ軸に対
して直角な工作物平面まで延びる前記ｚ軸に対して平行
な実質上均一な磁界を確立するステップであって、前記
光源平面および前記工作物平面が前記ｚ軸に沿って２０
ｃｍ未満の距離だけ分離するステップと、前記光源平面
と前記ビーム成形平面の間に延び、前記ｚ軸に対して平
行な平行電界を生成するステップであって、前記平行電
界および前記磁界が互いに関連しかつ前記エミッタ位置
および前記成形位置に関連する大きさを有し、それによ
り前記１組の平行なビームが前記ビーム成形平面に前記
放出光源の１組のイメージを形成するステップと、前記
光源平面内の前記ｚ軸上のエミッタ位置と、前記ｚ軸お
よび前記ｘ軸に対して直角なｙ軸に沿って光源間隔だけ
分離された光源位置とに配置された少なくとも２つの電
子放出光源の少なくとも１つの列を含むエミッタ・アレ
イから少なくとも１組の少なくとも２本の電子ビームを
生成するステップであって、前記光源位置が、前記ｙ軸
に沿って少なくともチップ幅距離だけ延び、かつ前記少
なくとも１組の少なくとも２本の電子ビームを前記ｚ軸
に対して平行な１組の少なくとも２つのビーム軸に沿っ
て前記工作物平面のほうに導き、それにより少なくとも
前記チップ幅距離を覆う前記１組のサブフィールドが単
一のパスで前記工作物上に書き込まれるステップと、ビ
ーム成形平面内の成形位置に前記ｚ軸に沿って配置され
た少なくとも２つのビーム成形アパーチャの少なくとも
１つの列の成形アレイのほうに前記少なくとも１組の少
なくとも２本の電子ビームを導くステップであって、前
記ビーム成形アパーチャが、前記ｙ軸に沿って前記光源
間隔を置いて配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の
対応する光源と整合するステップと、ビーム成形偏向器
領域中の前記光源平面と前記ビーム成形平面の間に配置
された少なくとも２つの偏向器モジュールの少なくとも
１つの列のビーム成形偏向器アレイの動作によって前記
少なくとも１組の少なくとも２本の電子ビームを前記成
形アレイに対して偏向させるステップであって、前記ビ
ーム成形偏向器領域が、その中にビーム成形偏向器アパ
ーチャを有し、前記ｙ軸に沿って前記光源間隔を置いて
配置され、前記エミッタ・アレイ中の対応する光源と整
合するステップと、前記ｚ軸に沿って前記ビーム成形平
面と前記工作物平面の間に前記ｙ軸に対して平行に配置
された少なくとも２つの平行偏向器電極の少なくとも１
つの列の偏向器アレイ中に前記１組の少なくとも２本の
電子ビームを導き、前記少なくとも１つの列の第１の列
中の前記１組の電子ビームの少なくとも２本の電子ビー
ムを前記ｙ軸および前記ｚ軸に対して直角なｘ軸に沿っ
てまとめるステップと、前記ｘ軸に対して平行な少なく
とも１つの偏向電界を生成し、それにより前記第１の列
中の前記１組の電子ビームの前記少なくとも２本の電子
ビームを前記ｙ軸に沿った偏向範囲内で平行に偏向させ
るステップであって、前記１組の平行ビームが前記放出
光源の１組のイメージを前記工作物平面に形成するよう
に、前記磁界が前記成形位置および前記工作物平面の前
記ｚ軸上の工作物位置に関連する大きさを有し、前記１
組のイメージが前記ｙ軸に沿って実質上均一なイメージ
間隔を置いて前記工作物平面を横切り、それにより前記
１組の電子ビームの前記少なくとも２本の電子ビームが
すべて平行な経路中を進み、前記平行な経路が前記光源
平面と前記ビーム成形平面の間で前記ｚ軸に対して平行
であり、前記平行な経路が、前記ビーム成形平面と前記
工作物平面の間で前記ｚ軸に対して共通の角度を有する
ステップと、前記工作物をステージ手段により支持し、
かつ前記工作物平面内で前記ｘ軸に沿って動かすステッ
プと、前記１組のサブフィールドを前記工作物上に同時
に書き込むために前記ステージ手段と同期したシステム
制御手段によって前記１組の電子ビームを制御するステ
ップとを含む方法。 （４０）前記ビーム成形偏向器アレイの前記偏向器電極
が、前記１組の電子ビームの個々の電子ビームを前記１
組の電子ビームの他の電子ビームと無関係に偏向させる
１組のビーム成形偏向器駆動手段に電気的に接続され、
成形されたビームのアレイを形成するために記憶された
データに従って対応するビーム成形アパーチャに対して
前記１組の電子ビームの個々の電子ビームを同時に偏向
させるステップをさらに含む上記（３９）に記載の方
法。 （４１）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも大きい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが、連続的な偏向範囲を有し、ステ
ィッチング偏向器領域内の前記ビーム成形平面と前記工
作物平面の間に配置された少なくとも２つのスティッチ
ング偏向器電極の少なくとも１つの列のスティッチング
偏向器アレイをさらに含み、スティッチング・アパーチ
ャが前記ｙ軸に沿って前記光源間隔を置いて配置され、
かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源と整合し、
前記ビーム成形偏向器アレイの前記スティッチング偏向
器電極が１組のスティッチング偏向器駆動手段に電気的
に接続され、前記電子ビームが前記最大偏向に近いとき
に、ビーム偏向を隣接するサブフィールドに衝突するよ
うに調整するために記憶された補正データに応答して、
前記１組の電子ビームの個々の電子ビームを偏向させる
ステップを含む上記（３９）に記載の方法。 （４２）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも大きい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが、連続的な偏向範囲を有し、ステ
ィッチング偏向器領域内の前記ビーム成形平面と前記工
作物平面の間に配置された少なくとも２つのスティッチ
ング偏向器電極の少なくとも１つの列のスティッチング
偏向器アレイをさらに含み、スティッチング・アパーチ
ャが前記ｙ軸に沿って前記光源間隔を置いて配置され、
かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源と整合し、
前記ビーム成形偏向器アレイの前記スティッチング偏向
器電極が１組のスティッチング偏向器駆動手段に電気的
に接続され、前記電子ビームが前記最大偏向に近いとき
に、ビーム偏向を隣接するサブフィールドに衝突するよ
うに調整するために記憶された補正データに応答して、
前記１組の電子ビームの個々の電子ビームを偏向させる
ステップを含む上記（３９）に記載の方法。 （４３）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも２つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも３つの要素を有し、前記少な
くとも２つの列のうちの第１の列中の対応するモジュー
ルによって書き込まれたパターンを前記少なくとも２つ
の列のうちの第２の列中の対応するモジュール中で繰り
返し、それにより整合誤差を平均化するステップをさら
に含む上記（３９）に記載の方法。 （４４）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも２つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも３つの要素を有し、前記少な
くとも２つの列の第１の列中の対応するモジュールによ
って書き込まれたパターンを前記少なくとも２つの列の
第２の列中の対応するモジュール中で繰り返し、それに
より整合誤差を平均化するステップをさらに含む上記
（４０）に記載の方法。 （４５）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも２つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも３つの要素を有し、前記少な
くとも２つの列の第１の列中の対応するモジュールによ
って書き込まれたパターンを前記少なくとも２つの列の
第２の列中の対応するモジュール中で繰り返し、それに
より整合誤差を平均化するステップをさらに含む上記
（４１）に記載の方法。 （４６）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも２つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも３つの要素を有し、前記少な
くとも２つの列の第１の列中の対応するモジュールによ
って書き込まれたパターンを前記少なくとも２つの列の
第２の列中の対応するモジュール中で繰り返し、それに
より整合誤差を平均化するステップをさらに含む上記
（４２）に記載の方法。 （４７）前記ｙ軸に沿ったチップ幅および前記ｘ軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記（３９）に記載の方法であって、前記１組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を覆う
ように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくとも
１つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが１列間隔だけ動いたときに前記１組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さを覆
うように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくと
も２つの列が２つの隣接する列を分離する前記列間隔に
関連するいくつかの列を有し、前記ステージ手段を第１
のチップ位置まで動かし、前記ステージを前記ｘ軸に沿
って１列間隔だけ走査し、前記ステージ手段を第２のチ
ップ位置まで動かし、前記ステージを前記ｘ軸に沿って
１列間隔だけ走査し、前記ステージを動かす前記ステッ
プおよび複数のチップのパターンを書き込むために前記
ステージを走査するステップを繰り返すことによって、
前記複数のチップの前記パターンをステップ・アンド・
スキャン式に連続的に書き込むステップを含む方法。 （４８）前記ｙ軸に沿ったチップ幅および前記ｘ軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記（４０）に記載の方法であって、前記１組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を覆う
ように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくとも
１つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが１列間隔だけ動いたときに前記１組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さを覆
うように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくと
も２つの列が２つの隣接する列を分離する前記列間隔に
関連するいくつかの列を有し、前記ステージ手段を第１
のチップ位置まで動かし、前記ステージを前記ｘ軸に沿
って１列間隔だけ走査し、前記ステージ手段を第２のチ
ップ位置まで動かし、前記ステージを前記ｘ軸に沿って
１列間隔だけ走査し、前記ステージを動かす前記ステッ
プおよび複数のチップのパターンを書き込むために前記
ステージを走査するステップを繰り返すことによって、
前記複数のチップの前記パターンをステップ・アンド・
スキャン式に連続的に書き込むステップを含む方法。 （４９）前記ｙ軸に沿ったチップ幅および前記ｘ軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記（４１）に記載の方法であって、前記１組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を覆う
ように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくとも
１つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが１列間隔だけ動いたときに前記１組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さを覆
うように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくと
も２つの列が２つの隣接する列を分離する前記列間隔に
関連するいくつかの列を有し、前記ステージ手段を第１
のチップ位置まで動かし、前記ステージを前記ｘ軸に沿
って１列間隔だけ走査し、前記ステージ手段を第２のチ
ップ位置まで動かし、前記ステージを前記ｘ軸に沿って
１列間隔だけ走査し、前記ステージを動かす前記ステッ
プおよび複数のチップのパターンを書き込むために前記
ステージを走査するステップを繰り返すことによって、
前記複数のチップの前記パターンをステップ・アンド・
スキャン式に連続的に書き込むステップを含む方法。 （５０）前記ｙ軸に沿ったチップ幅および前記ｘ軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記（４２）に記載の方法であって、前記１組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を覆う
ように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくとも
１つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが１列間隔だけ動いたときに前記１組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さを覆
うように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくと
も２つの列が２つの隣接する列を分離する前記列間隔に
関連するいくつかの列を有し、前記ステージ手段を第１
のチップ位置まで動かし、前記ステージを前記ｘ軸に沿
って１列間隔だけ走査し、前記ステージ手段を第２のチ
ップ位置まで動かし、前記ステージを前記ｘ軸に沿って
１列間隔だけ走査し、前記ステージを動かす前記ステッ
プおよび複数のチップのパターンを書き込むために前記
ステージを走査するステップを繰り返すことによって、
前記複数のチップの前記パターンをステップ・アンド・
スキャン式に連続的に書き込むステップを含む方法。 （５１）複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記（３９）に記載のシステムで
あって、前記ウエハが前記ｙ軸に沿ったウエハ幅および
前記ｘ軸に沿ったウエハ長さを有し、前記１組のサブフ
ィールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆う
ように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくとも
１つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれるシステム。 （５２）複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記（４０）に記載のシステムで
あって、前記ウエハが前記ｙ軸に沿ったウエハ幅および
前記ｘ軸に沿ったウエハ長さを有し、前記１組のサブフ
ィールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆う
ように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくとも
１つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれるシステム。 （５３）複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記（４１）に記載のシステムで
あって、前記ウエハが前記ｙ軸に沿ったウエハ幅および
前記ｘ軸に沿ったウエハ長さを有し、前記１組のサブフ
ィールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆う
ように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくとも
１つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれるシステム。 （５４）複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記（４２）に記載のシステムで
あって、前記ウエハが前記ｙ軸に沿ったウエハ幅および
前記ｘ軸に沿ったウエハ長さを有し、前記１組のサブフ
ィールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆う
ように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくとも
１つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれるシステム。 （５５）工作物上のｘ軸に沿って延びる１組のサブフィ
ールドを平行に書き込む分散直接書込み成形ビーム電子
ビーム・システムにおいて、ｚ軸に対して直角な光源平
面から前記ｚ軸に対して直角な工作物平面まで延びる前
記ｚ軸に対して平行な実質上均一な磁界を確立する手段
であって、前記光源平面および前記工作物平面が前記ｚ
軸に沿って２０ｃｍ未満の距離だけ分離する手段と、前
記ｚ軸上のエミッタ位置および前記ｚ軸および前記ｘ軸
に対して直角なｙ軸に沿って光源間隔だけ分離した光源
位置に前記光源平面内に配置された少なくとも２つの電
子放出光源の少なくとも１つの列を含み、前記光源位置
が前記ｙ軸に沿って少なくともチップ幅距離だけ延び、
前記ｚ軸に対して平行な１組の少なくとも２つのビーム
軸に沿って前記工作物平面のほうに導かれる少なくとも
１組の少なくとも２本の電子ビームを生成し、それによ
り少なくとも前記チップ幅距離を覆う前記１組のサブフ
ィールドが単一のパスで前記工作物上に書き込まれるエ
ミッタ・アレイと、ビーム成形平面内の成形位置に前記
ｚ軸に沿って配置された少なくとも２つのビーム成形ア
パーチャの少なくとも１つの列の成形アレイであって、
前記ビーム成型アパーチャが前記ｙ軸に沿って前記光源
の間隔を置いて配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中
の対応する光源と整合する成形アレイと、前記光源平面
と前記ビーム成形平面の間に延び、それにより前記ｚ軸
に沿って加速電圧分布を確立する、前記ｚ軸に対して平
行な加速電界を生成する第１の電界手段であって、前記
平行電界および前記磁界が互いに関連しかつ前記エミッ
タ位置および前記成形位置に関連する大きさを有し、そ
れにより前記１組の平行なビームが前記ビーム成形平面
に前記放出光源の１組のイメージを形成する第１の電界
手段と、ビーム成形偏向器領域中の前記光源平面と前記
ビーム成形平面の間に配置された少なくとも２つの偏向
器モジュールの少なくとも１つの列のビーム成形偏向器
アレイであって、前記ｙ軸に沿って前記光源の間隔に配
置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源と
整合したビーム成形偏向器アパーチャをその中に有し、
各前記偏向器モジュールが、１組のビーム成形偏向器駆
動手段に電気的に接続され、前記１組の電子ビームの個
々の電子ビームを前記１組の電子ビームの他の電子ビー
ムと無関係に偏向させる偏向器電極を有し、それにより
対応するビーム成形アパーチャに対する前記１組の電子
ビームの個々の電子ビームの偏向が成形されたビームの
アレイを形成するビーム成形偏向器アレイと、２対のリ
ソグラフィ画定偏向電極を含む各前記ビーム成形偏向器
モジュールであって、前記２対のリソグラフィ画定偏向
電極の第１の対およびリソグラフィ画定接続部材の第１
の対が第１の電極平面内で第１の方向に沿って配置さ
れ、前記接続部材の第１の対が前記リソグラフィ画定偏
向電極の第１の対と電極電圧駆動手段の第１の組との間
に接続され、前記リソグラフィ画定偏向電極の第２の対
が第２の電極平面内で前記ｚ軸に沿って、前記第２の電
極平面内で第２の方向に沿って配置されたリソグラフィ
画定接続部材の第２の組とともに配置され、前記リソグ
ラフィ画定接続部材の第２の組が前記リソグラフィ画定
偏向電極の第２の対と電極電圧駆動手段の第２の組との
間に接続され、前記第１の方向と前記第２の方向が互い
に直角をなす各前記ビーム成形偏向器モジュールと、少
なくとも３つの絶縁層をさらに含む前記ビーム成形モジ
ュールであって、第１の絶縁層が前記第１の電極平面の
上に配置され、第２の絶縁層が前記第１の電極平面と前
記第２の電極平面の間に配置され、第３の絶縁層が前記
第２の電極平面の下に配置され、すべての前記第１、第
２、第３の絶縁層、前記電極の第１および第２の対、お
よび前記接続部材の第１および第２の対がビーム成形偏
向器複合構造中で互いに結合され、かつリソグラフィに
より画定された前記１組のビーム成形アパーチャの前記
１つのビーム成形アパーチャをその中に有する前記ビー
ム成形モジュールと、前記ｚ軸に沿って前記ビーム成形
平面と前記工作物平面の間に前記ｙ軸に対して平行に配
置され、かつ前記１組の電子ビームの前記少なくとも１
つの列の第１の列の前記１組の電子ビームの少なくとも
２本の電子ビームを前記ｘ軸に沿ってまとめる偏向器ア
レイと、前記偏向器アレイに電気的に接続され、前記第
１の列の前記１組の電子ビームの前記少なくとも２本の
電子ビームを前記ｙ軸に沿って偏向範囲内で平行に偏向
させる前記ｘ軸に対して平行な１組の少なくとも１つの
偏向電界を確立する第２の電界手段であって、前記偏向
電界および前記磁界が互いに関連しかつ前記成形位置お
よび前記工作物平面の前記ｚ軸上の工作物位置に関連す
る大きさを有し、それにより前記１組の平行なビームが
前記工作物平面に前記放出光源の１組のイメージを形成
し、前記１組のイメージが前記ｙ軸に沿って実質上均一
なイメージ間隔を置いて前記工作物平面と交差し、それ
により前記１組の電子ビームの前記少なくとも２本の電
子ビームがすべて平行な経路中を進み、前記平行な経路
が前記光源平面と前記ビーム成形平面の間で前記ｚ軸に
対して平行であり、前記平行な経路が、前記ビーム成形
平面と前記工作物平面の間で前記ｚ軸に対して共通の角
度を有する第２の電界手段と、前記１組の電子ビームの
下で前記工作物平面内の前記工作物を支持し、かつ動か
すステージ手段と、１組のサブフィールドを前記工作物
上に平行に書き込むために前記ステージ手段と同期して
前記１組の電子ビームを制御するシステム制御手段とを
含むシステム。 （５６）少なくとも３つのバイアス電極およびそれに接
続された直流バイアス手段と、前記ｚ軸に沿った第１の
バイアス電極位置および前記第１の絶縁層の上に配置さ
れ、前記バイアス手段に接続され、かつ前記第１のバイ
アス電極位置の前記加速電圧分布の対応する値に一致す
る第１の電極バイアス電圧でバイアスされる第１のリソ
グラフィ画定バイアス電極と、前記ｚ軸に沿った第３の
バイアス電極位置および前記第３の絶縁層の下に配置さ
れ、前記バイアス手段に接続され、かつ前記第３のバイ
アス電極位置の前記加速電圧分布の対応する値に一致す
る第３の電極バイアス電圧でバイアスされる第３のリソ
グラフィ画定バイアス電極とをさらに含み、前記第２の
絶縁層が第２の上部絶縁層と第２の下部絶縁層に分割さ
れ、第２のリソグラフィ画定バイアス電極が、前記ｚ軸
に沿った第２のバイアス電極位置および前記第２の上部
絶縁層と前記下部絶縁層の間に配置され、前記バイアス
手段に接続され、かつ前記第２のバイアス電極位置の前
記加速電圧分布の対応する値に一致する第２の電極バイ
アス電圧でバイアスされ、前記第１および第２のリソグ
ラフィ画定偏向電極が、前記バイアス手段に接続され、
かつ前記第１および第２の電極平面の前記加速電圧分布
の対応する値に一致する第１および第２の電極バイアス
電圧でバイアスされ、すべての前記第１、第２、第３の
リソグラフィ画定バイアス電極が、前記ビーム成形偏向
器複合構造中に含まれ、かつリソグラフィにより画定さ
れた前記１組のビーム成形アパーチャの前記１つのビー
ム成形アパーチャをその中に有する、上記（５５）に記
載のシステム。 （５７）前記偏向モジュールが、前記２対のリソグラフ
ィ画定偏向電極の前記第１の対および前記第１の方向に
沿って配置されたリソグラフィ画定接続部材の前記第１
の対の反対側で前記バイアス手段に接続され、かつ前記
第１の電極平面内に配置された少なくとも２つのリソグ
ラフィ画定遮蔽電極の第１の組と、前記２対のリソグラ
フィ画定偏向電極の前記第２の対および前記第２の方向
に沿って配置されたリソグラフィ画定接続部材の前記第
２の対の反対側で前記バイアス手段に接続され、かつ前
記第２の電極平面内に配置された少なくとも２つのリソ
グラフィ画定遮蔽電極の第２の組とをさらに含み、前記
リソグラフィ画定遮蔽電極の第１の組が前記第１のリソ
グラフィ画定偏向電極から分離され、前記バイアス手段
に接続され、前記第１の電極バイアス電圧でバイアスさ
れ、前記リソグラフィ画定遮蔽電極の第２の組が前記リ
ソグラフィ画定第２電極から分離され、前記バイアス手
段に接続され、前記第２の電極バイアス電圧でバイアス
され、それにより前記リソグラフィ画定偏向電極に印加
された偏向信号からの妨害が小さくなる、上記（５６）
に記載のシステム。 （５８）前記リソグラフィ画定偏向電極の第１および第
２の対が前記ビーム成形アパーチャにさらされる電極ア
パーチャ表面を有し、前記第１、第２、第３のバイアス
電極が前記ビーム成形アパーチャにさらされるバイアス
電極アパーチャ表面を有し、前記電極アパーチャ表面が
第１および第２のｘ−ｚアパーチャ平面内および第１お
よび第２のｙ−ｚアパーチャ平面内でビーム成形アパー
チャ表面を集合的に画定し、前記第１、第２、第３の絶
縁層がそれぞれ前記ビーム成形アパーチャにさらされ、
かつｘ−ｙ平面内で前記ｘ−ｚアパーチャ平面および前
記ｙ−ｚアパーチャ平面から絶縁リセス距離だけ凹んだ
絶縁アパーチャ表面を有する、上記（５５）に記載のシ
ステム。 （５９）前記絶縁リセス距離が約１００ミクロン未満で
ある、上記（５８）に記載のシステム。 （６０）前記リソグラフィ画定偏向電極の第１および第
２の対が前記ビーム成形アパーチャにさらされる電極ア
パーチャ表面を有し、前記第１、第２、第３のバイアス
電極が前記ビーム成形アパーチャにさらされるバイアス
電極アパーチャ表面を有し、前記電極アパーチャ表面が
第１および第２のｘ−ｚアパーチャ平面内および第１お
よび第２のｙ−ｚアパーチャ平面内でビーム成形アパー
チャ表面を集合的に画定し、前記第１、第２、第３の絶
縁層がそれぞれ前記ビーム成形アパーチャにさらされ、
かつｘ−ｙ平面内で前記ｘ−ｚアパーチャ平面および前
記ｙ−ｚアパーチャ平面から絶縁リセス距離だけ凹んだ
絶縁アパーチャ表面を有する、上記（５６）に記載のシ
ステム。 （６１）前記絶縁リセス距離が約１００ミクロン未満で
ある、上記（６０）に記載のシステム。 （６２）前記リソグラフィ画定偏向電極の第１および第
２の対が前記ビーム成形アパーチャにさらされる電極ア
パーチャ表面を有し、前記第１、第２、第３のバイアス
電極が前記ビーム成形アパーチャにさらされるバイアス
電極アパーチャ表面を有し、前記電極アパーチャ表面が
第１および第２のｘ−ｚアパーチャ平面内および第１お
よび第２のｙ−ｚアパーチャ平面内でビーム成形アパー
チャ表面を集合的に画定し、前記第１、第２、第３の絶
縁層がそれぞれ前記ビーム成形アパーチャにさらされ、
かつｘ−ｙ平面内で前記ｘ−ｚアパーチャ平面および前
記ｙ−ｚアパーチャ平面から絶縁リセス距離だけ凹んだ
絶縁アパーチャ表面を有する、上記（５７）に記載のシ
ステム。 （６３）前記絶縁リセス距離が約１００ミクロン未満で
ある、上記（６２）に記載のシステム。 （６４）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも大きい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが連続的な偏向範囲を有する、上記
（５５）に記載のシステム。 （６５）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも小さい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが、前記少なくとも１つの列の第１
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも２つの列を有し、そのうちの第２の列が前
記ｙ軸に沿って前記第１の列の要素の位置の中間に配置
された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイが少な
くとも３つの要素を有し、それにより前記第２の列の要
素が前記範囲内の間隙を充填する、上記（５５）に記載
のシステム。 （６６）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも２つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも３つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも２つの列の第２の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも２つの列の第１の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記（５５）に記載
のシステム。 （６７）電極の前記ビーム成形アレイが少なくとも２組
の２対の電極を含み、そのうちの第１の対が、第１の平
面内で前記ｚ軸に沿って、前記第１の平面内に第１の方
向に沿って配置された第１の対の接続部材とともに配置
され、そのうちの第２の対が、第２の平面内で前記ｚ軸
に沿って、前記第２の平面内に第２の方向に沿って配置
された第２の対の接続部材とともに配置され、前記第１
の方向および前記第２の方向が互いに直角をなし、前記
第１の方向が前記ｘ軸に対して鋭角をなし、前記第２の
方向が前記ｙ軸に対して前記鋭角をなし、前記ビーム成
形アパーチャが前記ｙ軸に沿って前記光源間隔を置いて
配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源
と整合するように前記少なくとも２組の２対の電極が前
記鋭角に関連する成形分離距離だけ分離される、上記
（５５）に記載のシステム。 （６８）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも大きい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが連続的な偏向範囲を有する、上記
（５６）に記載のシステム。 （６９）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも小さい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが、前記少なくとも１つの列の第１
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも２つの列を有し、そのうちの第２の列が前
記ｙ軸に沿って前記第１の列の電子ビームの位置の中間
に配置された要素を有し、かつ前記偏向器アレイが少な
くとも３つの要素を有し、それにより前記第２の列の要
素が前記範囲内の間隙を充填する、上記（５６）に記載
のシステム。 （７０）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも２つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも３つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも２つの列の第２の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも２つの列の第１の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記（５６）に記載
のシステム。 （７１）電極の前記ビーム成形アレイが少なくとも２組
の２対の電極を含み、そのうちの第１の対が、第１の平
面内で前記ｚ軸に沿って、前記第１の平面内に第１の方
向に沿って配置された第１の対の接続部材とともに配置
され、そのうちの第２の対が、第２の平面内で前記ｚ軸
に沿って、前記第２の平面内に第２の方向に沿って配置
された第２の対の接続部材とともに配置され、前記第１
の方向および前記第２の方向が互いに直角をなし、前記
第１の方向が前記ｘ軸に対して鋭角をなし、前記第２の
方向が前記ｙ軸に対して前記鋭角をなし、前記ビーム成
形アパーチャが前記ｙ軸に沿って前記光源間隔を置いて
配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源
と整合するように前記少なくとも２組の２対の電極が前
記鋭角に関連する成形分離距離だけ分離される、上記
（５６）に記載のシステム。 （７２）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも大きい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが連続的な偏向範囲を有する、上記
（５７）に記載のシステム。 （７３）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも小さい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが、前記少なくとも１つの列の第１
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも２つの列を有し、そのうちの第２の列が前
記ｙ軸に沿って前記第１の列の要素の位置の中間に配置
された要素を有し、かつ前記偏向器アレイが少なくとも
３つの要素を有し、それにより前記第２の列の要素が前
記範囲内の間隙を充填する、上記（５７）に記載のシス
テム。 （７４）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも２つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも３つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも２つの列の第２の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも２つの列の第１の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記（５７）に記載
のシステム。 （７５）電極の前記ビーム成形アレイが少なくとも２組
の２対の電極を含み、そのうちの第１の対が、第１の平
面内で前記ｚ軸に沿って、前記第１の平面内に第１の方
向に沿って配置された第１の対の接続部材とともに配置
され、そのうちの第２の対が、第２の平面内で前記ｚ軸
に沿って、前記第２の平面内に第２の方向に沿って配置
された第２の対の接続部材とともに配置され、前記第１
の方向および前記第２の方向が互いに直角をなし、前記
第１の方向が前記ｘ軸に対して鋭角をなし、前記第２の
方向が前記ｙ軸に対して前記鋭角をなし、前記ビーム成
形アパーチャが前記ｙ軸に沿って前記光源間隔を置いて
配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源
と整合するように前記少なくとも２組の２対の電極が前
記鋭角に関連する成形分離距離だけ分離される、上記
（５７）に記載のシステム。 （７６）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも大きい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが連続的な偏向範囲を有する、上記
（５８）に記載のシステム。 （７７）前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の２分の１よりも小さい前記１組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記１組の電子ビームが、前記少なくとも１つの列の第１
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも２つの列を有し、そのうちの第２の列が前
記ｙ軸に沿って前記第１の列の要素の位置の中間に配置
された要素を有し、かつ前記偏向器アレイが少なくとも
３つの要素を有し、それにより前記第２の列の要素が前
記範囲内の間隙を充填する、上記（５８）に記載のシス
テム。 （７８）前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも２つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも３つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも２つの列の第２の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも２つの列の第１の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記（５８）に記載
のシステム。 （７９）電極の前記ビーム成形アレイが少なくとも２組
の２対の電極を含み、そのうちの第１の対が、第１の平
面内で前記ｚ軸に沿って、前記第１の平面内に第１の方
向に沿って配置された第１の対の接続部材とともに配置
され、そのうちの第２の対が、第２の平面内で前記ｚ軸
に沿って、前記第２の平面内に第２の方向に沿って配置
された第２の対の接続部材とともに配置され、前記第１
の方向および前記第２の方向が互いに直角をなし、前記
第１の方向が前記ｘ軸に対して鋭角をなし、前記第２の
方向が前記ｙ軸に対して前記鋭角をなし、前記ビーム成
形アパーチャが前記ｙ軸に沿って前記光源間隔を置いて
配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源
と整合するように前記少なくとも２組の２対の電極が前
記鋭角に関連する成形分離距離だけ分離される、上記
（５８）に記載のシステム。 （８０）前記ｙ軸に沿ったチップ幅および前記ｘ軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記（５５）に記載のシステムであって、前記
１組のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を
覆うように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なく
とも１つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源
を有し、前記ステージが１列間隔だけ動いたときに前記
１組のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さ
を覆うように前記少なくとも２つの電子放出光源の少な
くとも２つの列が２つの隣接する列を分離する前記列間
隔に関連するいくつかの列を有し、前記ステージ手段お
よび前記システム制御手段が、複数のチップのパターン
をステップ・アンド・スキャン式に連続的に書き込むシ
ステム。 （８１）前記ｙ軸に沿ったチップ幅および前記ｘ軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記（５６）に記載のシステムであって、前記
１組のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を
覆うように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なく
とも１つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源
を有し、前記ステージが１列間隔だけ動いたときに前記
１組のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さ
を覆うように前記少なくとも２つの電子放出光源の少な
くとも２つの列が２つの隣接する列を分離する前記列間
隔に関連するいくつかの列を有し、前記ステージ手段お
よび前記システム制御手段が、複数のチップのパターン
をステップ・アンド・スキャン式に連続的に書き込むシ
ステム。 （８２）前記ｙ軸に沿ったチップ幅および前記ｘ軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記（５７）に記載のシステムであって、前記
１組のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を
覆うように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なく
とも１つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源
を有し、前記ステージが１列間隔だけ動いたときに前記
１組のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さ
を覆うように前記少なくとも２つの電子放出光源の少な
くとも２つの列が２つの隣接する列を分離する前記列間
隔に関連するいくつかの列を有し、前記ステージ手段お
よび前記システム制御手段が、複数のチップのパターン
をステップ・アンド・スキャン式に連続的に書き込むシ
ステム。 （８３）前記ｙ軸に沿ったチップ幅および前記ｘ軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記（５８）に記載のシステムであって、前記
１組のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を
覆うように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なく
とも１つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源
を有し、前記ステージが１列間隔だけ動いたときに前記
１組のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さ
を覆うように前記少なくとも２つの電子放出光源の少な
くとも２つの列が２つの隣接する列を分離する前記列間
隔に関連するいくつかの列を有し、前記ステージ手段お
よび前記システム制御手段が、複数のチップのパターン
をステップ・アンド・スキャン式に連続的に書き込むシ
ステム。 （８４）複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記（５５）に記載のシステムで
あって、前記ウエハが前記ｙ軸に沿ったウエハ幅および
前記ｘ軸に沿ったウエハ長さを有し、前記１組のサブフ
ィールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆う
ように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくとも
１つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれるシステム。 （８５）複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記（５６）に記載のシステムで
あって、前記ウエハが前記ｙ軸に沿ったウエハ幅および
前記ｘ軸に沿ったウエハ長さを有し、前記１組のサブフ
ィールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆う
ように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくとも
１つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれるシステム。 （８６）複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記（５７）に記載のシステムで
あって、前記ウエハが前記ｙ軸に沿ったウエハ幅および
前記ｘ軸に沿ったウエハ長さを有し、前記１組のサブフ
ィールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆う
ように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくとも
１つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれるシステム。 （８７）複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記（５８）に記載のシステムで
あって、前記ウエハが前記ｙ軸に沿ったウエハ幅および
前記ｘ軸に沿ったウエハ長さを有し、前記１組のサブフ
ィールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆う
ように前記少なくとも２つの電子放出光源の少なくとも
１つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれるシステム。

【図面の簡単な説明】

【図１】システムの単一のモジュールの透視図である。

【図２】図１に示される１組のモジュールの部分絵画部
分概略図である。

【図３】偏向プレートの相互接続の正面図である。

【図４】偏向プレートの形成の詳細図である。

【図５】偏向プレートの形成の詳細図である。

【図６】本発明の一実施形態の全体図である。

【図７】ウエハ書込み表面上のビームによって描かれた
経路を示す図である。

【図８】ウエハ書込み表面上のビームによって描かれた
経路を示す図である。

【図９】ウエハ書込み表面上のビームによって描かれた
経路を示す図である。

【符号の説明】

１ 基板 ４ ウエハ ５ 電極 ６ 電極 ７ 電極アレイ ８ 電極アレイ ９ 電極アレイ １２ 電子エミッタ ２０ プレート ２１ プレート ２２ アパーチャ ２３ アパーチャ ２４ イメージ ２５ イメージ ３１ 導電層 ３２ 導電層 ３３ 導電層 ３４ 導電層 ３５ 導電層 ４０ バイアス・コントローラ ４１ 電源 ４２ 電源 ４３ 電源 ４４ パターン記憶装置 ４５ パターン・システム・コントローラ ４６ 成形コントローラ ４７ 主偏向コントローラ ４８ ステージ・コントローラ ５１ ビーム ５２ ビーム ５３ ビーム ５４ ビーム ６１ 遮蔽電極 ６２ 偏向器電極 ６２−１ 導体 ６２−２ 導体 ６３ 偏向器電極 ６３−１ 導体 ６４ 偏向器電極 ６４−１ 導体 ６５ 偏向器電極 ６５−１ 導体 ６５−２ 導体 ６６ 偏向器 ６７ 偏向器 ６８ 偏向器 ６９ 偏向器 ７０ 電極 ７１ 電極 ７２ 電極 ７３ 電極 １００ モジュール １００−１ モジュール １００−２ モジュール １００−３ モジュール １００−４ モジュール １０１ビーム軸 ２６０ 絶縁層 ５００ ステージ ５５０ ソレノイド ５７０ 磁極片 ５８０ トリム・コイル ５９０ 巻線 ６００−１ 第１の列 ６００−２ 第１の列 ６００−ｍ 第１の列 ６０１−１ 第２の列 ６０１−２ 第２の列 ６０１−ｍ 第２の列 ６５０−１ オフセット・アレイ ６５０−ｎ オフセット・アレイ ６５１−１ オフセット・アレイ ６５１−ｎ オフセット・アレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロドニー・エイ・ケンドール アメリカ合衆国06877 コネチカット州 リッジフィールド セイモア・レーン 24 (56)参考文献 特開 平４−118916（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−330870（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−264411（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−171880（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−153655（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 504 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ｚ軸に対して垂直な電子源平面から前記ｚ
   軸に対して垂直な工作物平面まで延びる前記ｚ軸に対し
   て平行な実質上均一な磁界を確立する手段と、 前記電子源平面内の前記ｚ軸上のエミッタ位置に且つ前
   記ｚ軸に対して垂直なｙ軸に沿って電子源間隔だけ分離
   した電子源位置に配置された少なくとも２つの電子放出
   源の少なくとも１つの列を含み、前記ｚ軸に対して平行
   な１組の少なくとも２つのビーム軸に沿って前記工作物
   平面に向けて導かれる少なくとも１組の少なくとも２本
   の電子ビームを生成するエミッタ・アレイと、 ビーム成形平面内の成形位置に前記ｚ軸に沿って配置さ
   れた少なくとも２つのビーム成形アパーチャの少なくと
   も１つの列の成形アレイであって、前記ｙ軸に沿って前
   記電子源間隔で配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中
   の対応する電子源と整合する成形アレイと、 前記電子源平面と前記ビーム成形平面の間に延び、前記
   ｚ軸に対して平行な平行電界を生成する第１の電界手段
   であって、前記平行電界および前記磁界が互いに関連し
   かつ前記エミッタ位置および前記成形位置に関連する大
   きさを有し、それにより前記１組の平行なビームが前記
   ビーム成形平面に前記電子源の１組のイメージを形成す
   る第１の電界手段と、 前記電子源平面と前記ビーム成形平面の間のビーム成形
   偏向器領域中に配置された少なくとも２つの偏向器電極
   の少なくとも１つの列のビーム成形偏向器アレイであっ
   て、ビーム成形アパーチャが前記ｙ軸に沿って前記電子
   源間隔を置いて配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中
   の対応する電子源と整合し、前記ビーム成形偏向器アレ
   イの前記偏向器電極が、前記１組の電子ビームの個々の
   電子ビームを偏向させる１組のビーム成形偏向器駆動手
   段に電気的に接続され、それにより対応するビーム成形
   アパーチャに対する前記１組の電子ビームの個々の電子
   ビームの偏向が成形されたビームのアレイを形成するビ
   ーム成形偏向器アレイと、 前記ｚ軸に沿って前記ビーム成形平面と前記工作物平面
   の間に前記ｙ軸に対して平行に配置され、かつ前記少な
   くとも１つの列のうちの第１の列における前記１組の電
   子ビームの少なくとも２本の電子ビームを前記ｙ軸およ
   び前記ｚ軸に対して直角なｘ軸に沿ってまとめる少なく
   とも２つの平行偏向器電極の少なくとも１つの列の偏向
   器アレイと、 前記偏向器アレイに電気的に接続され、前記ｘ軸に対し
   て平行な少なくとも１組の偏向電界を確立し、前記第１
   の列の前記１組の電子ビームの前記少なくとも２本の電
   子ビームを前記ｙ軸に沿った偏向範囲内で平行に偏向さ
   せる第２の電界手段であって、前記１組の平行ビームが
   前記電子源の１組のイメージを前記工作物平面に形成す
   るように、前記偏向電界および前記磁界が互いに関連
   し、かつ前記成形位置および前記工作物平面の前記ｚ軸
   上の工作物位置に関連する大きさを有し、前記１組のイ
   メージが前記ｙ軸に沿って実質上均一なイメージ間隔を
   置いて前記工作物平面を横切り、それにより前記１組の
   電子ビームの前記少なくとも２本の電子ビームがすべて
   平行な経路中を進み、前記平行な経路が前記電子源平面
   と前記ビーム成形平面の間で前記ｚ軸に対して平行であ
   り、前記平行な経路が、前記ビーム成形平面と前記工作
   物平面の間で前記ｚ軸に対して共通の角度を有する第２
   の電界手段と、 前記１組の電子ビームの下で工作物を支持し、かつ動か
   すステージ手段と、 １組のサブフィールドを前記工作物上に平行に書き込む
   ために前記ステージ手段と同期して前記１組の電子ビー
   ムを制御するシステム制御手段とを含む直接書込み電子
   ビーム・システム。
2. 【請求項２】前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、
   および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて少なくとも
   ２つの列の要素を有し、前記偏向器アレイが少なくとも
   ３つの要素を有し、前記システムが、前記少なくとも２
   つの列のうちのある列の欠陥モジュールを前記少なくと
   も２つの列のうちの別の列の対応するモジュールと交換
   できるように、選択されたモジュールを使用不能にする
   手段をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
3. 【請求項３】前記均一な磁界と前記偏向電界が結合し
   て、前記電子源間隔の２分の１よりも大きい前記１組の
   電子ビームの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それ
   により前記１組の電子ビームが連続的な偏向範囲を有す
   る、請求項２に記載のシステム。
4. 【請求項４】前記均一な磁界と前記偏向電界が結合し
   て、前記電子源間隔の２分の１よりも小さい前記１組の
   電子ビームの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それ
   により前記１組の電子ビームが、前記少なくとも１つの
   列の第１の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有す
   る不連続な偏向範囲を有し、 前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、および前記ビ
   ーム成形偏向器アレイがすべて少なくとも２つの列の要
   素を有し、そのうちの第２の列が前記ｙ軸に沿って前記
   第１の列の電子ビームの位置の中間に配置された電子ビ
   ームを有し、かつ前記偏向器アレイが少なくとも３つの
   要素を有し、それにより前記第２の列の要素が前記範囲
   内の間隙を充填する、請求項３に記載のシステム。
5. 【請求項５】前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、
   および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記電子
   光源位置で整合した要素の少なくとも２つの列を有し、
   かつ前記偏向器アレイが少なくとも３つの要素を有し、
   それにより前記少なくとも２つの列の第２の列の対応す
   るモジュールが、前記少なくとも２つの列の第１の列の
   対応するモジュールによって書き込まれたパターンを繰
   り返し、それにより整合誤差を平均化する、請求項１に
   記載のシステム。
6. 【請求項６】電極の前記ビーム成形アレイおよび前記偏
   向電界が結合して、前記電子源間隔の２分の１よりも大
   きい前記１組の電子ビームの前記電子ビームの最大偏向
   を確立し、それにより前記１組の電子ビームが連続的な
   偏向範囲を有する、請求項１に記載のシステム。
7. 【請求項７】工作物上のｘ軸に沿って延びる１組のサブ
   フィールドを成形電子ビームで平行に書き込む方法にお
   いて、 ｚ軸に対して垂直な電子源平面から前記ｚ軸に対して垂
   直な工作物平面まで延びる前記ｚ軸に対して平行な実質
   上均一な磁界を確立するステップであって、前記電子源
   平面および前記工作物平面が前記ｚ軸に沿って２０ｃｍ
   未満の距離だけ分離されるステップと、 前記電子源平面とビーム成形平面の間に延び、前記ｚ軸
   に対して平行な平行電界を生成するステップであって、
   前記平行電界および前記磁界が互いに関連しかつエミッ
   タ位置および成形位置に関連する大きさを有し、それに
   より１組の平行なビームが前記ビーム成形平面に前記電
   子源の１組のイメージを形成するステップと、 前記電子源平面内の前記ｚ軸上のエミッタ位置に且つ前
   記ｚ軸および前記ｘ軸に対して直角なｙ軸に沿って電子
   源間隔だけ分離された電子源位置に配置された少なくと
   も２つの電子源の少なくとも１つの列を含むエミッタ・
   アレイから少なくとも１組の少なくとも２本の電子ビー
   ムを生成するステップであって、前記電子源位置が、前
   記ｙ軸に沿って少なくともチップ幅距離だけ延び、かつ
   前記少なくとも１組の少なくとも２本の電子ビームを前
   記ｚ軸に対して平行な１組の少なくとも２つのビーム軸
   に沿って前記工作物平面に向けて導き、それにより少な
   くとも前記チップ幅距離を覆う前記１組のサブフィール
   ドが単一のパスで前記工作物上に書き込まれるステップ
   と、 前記ビーム成形平面内の成形位置に前記ｚ軸に沿って配
   置された少なくとも２つのビーム成形アパーチャの少な
   くとも１つの列の成形アレイに向けて前記少なくとも１
   組の少なくとも２本の電子ビームを導くステップであっ
   て、前記ビーム成形アパーチャが、前記ｙ軸に沿って前
   記電子源間隔を置いて配置され、かつ前記エミッタ・ア
   レイ中の対応する電子源と整合するステップと、 前記電子源平面と前記ビーム成形平面の間のビーム成形
   偏向器領域中に配置された少なくとも２つの偏向器モジ
   ュールの少なくとも１つの列のビーム成形偏向器アレイ
   の動作によって前記少なくとも１組の少なくとも２本の
   電子ビームを前記成形アレイに対して偏向させるステッ
   プであって、前記ビーム成形偏向器領域が、その中にビ
   ーム成形偏向器アパーチャを有し、前記ｙ軸に沿って前
   記電子源間隔を置いて配置され、前記エミッタ・アレイ
   中の対応する電子源と整合するステップと、 前記ｚ軸に沿って前記ビーム成形平面と前記工作物平面
   の間に前記ｙ軸に対して平行に配置された少なくとも２
   つの平行偏向器電極の少なくとも１つの列の偏向器アレ
   イ中に前記１組の少なくとも２本の電子ビームを導き、
   前記少なくとも１つの列のうちの第１の列中の前記１組
   の電子ビームの少なくとも２本の電子ビームを前記ｙ軸
   および前記ｚ軸に対して垂直なｘ軸に沿ってまとめるス
   テップと、 前記ｘ軸に対して平行な少なくとも１つの偏向電界を生
   成し、それにより前記第１の列中の前記１組の電子ビー
   ムの前記少なくとも２本の電子ビームを前記ｙ軸に沿っ
   た偏向範囲内で平行に偏向させるステップであって、前
   記１組の平行ビームが前記電子源の１組のイメージを前
   記工作物平面に形成するように、前記磁界が前記成形位
   置および前記工作物平面の前記ｚ軸上の工作物位置に関
   連する大きさを有し、前記１組のイメージが前記ｙ軸に
   沿って実質上均一なイメージ間隔を置いて前記工作物平
   面を横切り、それにより前記１組の電子ビームの前記少
   なくとも２本の電子ビームがすべて平行な経路中を進
   み、前記平行な経路が前記光源平面と前記ビーム成形平
   面の間で前記ｚ軸に対して平行であり、前記平行な経路
   が、前記ビーム成形平面と前記工作物平面の間で前記ｚ
   軸に対して共通の角度を有するステップと、 前記工作物をステージ手段により支持し、かつ前記工作
   物平面内で前記ｘ軸に沿って動かすステップと、 前記１組のサブフィールドを前記工作物上に同時に書き
   込むために前記ステージ手段と同期したシステム制御手
   段によって前記１組の電子ビームを制御するステップと
   を含む方法。
8. 【請求項８】工作物上のｘ軸に沿って延びる１組のサブ
   フィールドを平行に書き込む分散直接書込み成形ビーム
   電子ビーム・システムにおいて、 ｚ軸に対して垂直な電子源平面から前記ｚ軸に対して垂
   直な工作物平面まで延びる前記ｚ軸に対して平行な実質
   上均一な磁界を確立する手段であって、前記電子源平面
   および前記工作物平面が前記ｚ軸に沿って２０ｃｍ未満
   の距離だけ分離される手段と、 前記電子源平面内の前記ｚ軸上のエミッタ位置に且つ前
   記ｚ軸および前記ｘ軸に対して直角なｙ軸に沿って電子
   源間隔だけ分離した電子源位置に配置された少なくとも
   ２つの電子放出源の少なくとも１つの列を含み、前記光
   源位置が前記ｙ軸に沿って少なくともチップ幅距離だけ
   延び、前記ｚ軸に対して平行な１組の少なくとも２つの
   ビーム軸に沿って前記工作物平面に向けて導かれる少な
   くとも１組の少なくとも２本の電子ビームを生成し、そ
   れにより少なくとも前記チップ幅距離を覆う前記１組の
   サブフィールドが単一のパスで前記工作物上に書き込ま
   れるエミッタ・アレイと、 ビーム成形平面内の成形位置に前記ｚ軸に沿って配置さ
   れた少なくとも２つのビーム成形アパーチャの少なくと
   も１つの列の成形アレイであって、前記ビーム成形アパ
   ーチャが前記ｙ軸に沿って前記電子源間隔を置いて配置
   され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する電子源と
   整合する成形アレイと、 前記電子源平面と前記ビーム成形平面の間に延び、それ
   により前記ｚ軸に沿って加速電圧分布を確立する、前記
   ｚ軸に対して平行な加速電界を生成する第１の電界手段
   であって、前記平行電界および前記磁界が互いに関連し
   かつ前記エミッタ位置および前記成形位置に関連する大
   きさを有し、それにより前記１組の平行なビームが前記
   ビーム成形平面に前記電子源の１組のイメージを形成す
   る第１の電界手段と、 前記電子源平面と前記ビーム成形平面の間のビーム成形
   偏向器領域中に配置された少なくとも２つの偏向器モジ
   ュールの少なくとも１つの列のビーム成形偏向器アレイ
   であって、前記ｙ軸に沿って前記電子源間隔で配置さ
   れ、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する電子源と整
   合したビーム成形偏向器アパーチャをその中に有し、各
   前記偏向器モジュールが、１組のビーム成形偏向器駆動
   手段に電気的に接続され、前記１組の電子ビームの個々
   の電子ビームを前記１組の電子ビームの他の電子ビーム
   と無関係に偏向させる偏向器電極を有し、それにより対
   応するビーム成形アパーチャに対する前記１組の電子ビ
   ームの個々の電子ビームの偏向が成形されたビームのア
   レイを形成するビーム成形偏向器アレイと、 ２対のリソグラフィ画定偏向電極を含む各前記ビーム成
   形偏向器モジュールであって、前記２対のリソグラフィ
   画定偏向電極の第１の対およびリソグラフィ画定接続部
   材の第１の対が第１の電極平面内で第１の方向に沿って
   配置され、前記接続部材の第１の対が前記リソグラフィ
   画定偏向電極の第１の対と電極電圧駆動手段の第１の組
   との間に接続され、前記リソグラフィ画定偏向電極の第
   ２の対が第２の電極平面内で前記ｚ軸に沿って、前記第
   ２の電極平面内で第２の方向に沿って配置されたリソグ
   ラフィ画定接続部材の第２の組とともに配置され、前記
   リソグラフィ画定接続部材の第２の組が前記リソグラフ
   ィ画定偏向電極の第２の対と電極電圧駆動手段の第２の
   組との間に接続され、前記第１の方向と前記第２の方向
   が互いに直角をなす各前記ビーム成形偏向器モジュール
   と、 少なくとも３つの絶縁層をさらに含む前記ビーム成形モ
   ジュールであって、第１の絶縁層が前記第１の電極平面
   の上に配置され、第２の絶縁層が前記第１の電極平面と
   前記第２の電極平面の間に配置され、第３の絶縁層が前
   記第２の電極平面の下に配置され、すべての前記第１、
   第２、第３の絶縁層、前記電極の第１および第２の対、
   および前記接続部材の第１および第２の対がビーム成形
   偏向器複合構造中で互いに結合され、かつリソグラフィ
   により画定された前記１組のビーム成形アパーチャの前
   記１つのビーム成形アパーチャをその中に有する前記ビ
   ーム成形モジュールと、 前記ｚ軸に沿って前記ビーム成形平面と前記工作物平面
   の間に前記ｙ軸に対して平行に配置され、かつ前記１組
   の電子ビームの前記少なくとも１つの列のうちの第１の
   列の前記１組の電子ビームの少なくとも２本の電子ビー
   ムを前記ｘ軸に沿ってまとめる偏向器アレイと、 前記偏向器アレイに電気的に接続され、前記第１の列の
   前記１組の電子ビームの前記少なくとも２本の電子ビー
   ムを前記ｙ軸に沿って偏向範囲内で平行に偏向させる前
   記ｘ軸に対して平行な１組の少なくとも１つの偏向電界
   を確立する第２の電界手段であって、前記偏向電界およ
   び前記磁界が互いに関連しかつ前記成形位置および前記
   工作物平面の前記ｚ軸上の工作物位置に関連する大きさ
   を有し、それにより前記１組の平行なビームが前記工作
   物平面に前記電子源の１組のイメージを形成し、前記１
   組のイメージが前記ｙ軸に沿って実質上均一なイメージ
   間隔を置いて前記工作物平面と交差し、それにより前記
   １組の電子ビームの前記少なくとも２本の電子ビームが
   すべて平行な経路中を進み、前記平行な経路が前記電子
   源平面と前記ビーム成形平面の間で前記ｚ軸に対して平
   行であり、前記平行な経路が、前記ビーム成形平面と前
   記工作物平面の間で前記ｚ軸に対して共通の角度を有す
   る第２の電界手段と、 前記１組の電子ビームの下で前記工作物平面内の前記工
   作物を支持し、かつ動かすステージ手段と、 １組のサブフィールドを前記工作物上に平行に書き込む
   ために前記ステージ手段と同期して前記１組の電子ビー
   ムを制御するシステム制御手段とを含むシステム。