(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを放射する電子源と該電子源の像を被露光基板上に縮小投影する縮小電子光学系とを有する電子ビーム露光装置において、
前記電子源を前側焦点位置として前記電子源からの電子ビームを略平行にする照明電子光学系と、
前記縮小電子光学系の光軸に直交する方向に複数の開口を有し、前記照明電子光学系から略平行な電子ビームが照明される基板と、前記複数の開口の各開口を通過する略平行な電子ビームから前記電子源の中間像を形成する各開口に対応した複数の要素電子光学系と、
前記複数の電子源の中間像が前記縮小電子光学系を介して前記被露光基板中に複数の電子源像を形成する際の該複数の電子源像の大きさを同時に切り換える為に、前記照明電子光学系の前側焦点位置を保持しながら焦点距離を変化させ、前記複数の電子源の中間像の大きさを同時に切り替える制御手段と
を有することを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項２】
前記照明電子光学系は、前記照明電子光学系の光軸方向に順に設けられた複数の電子レンズを有し、前記制御手段は前記複数の電子レンズの少なくとも２つの電子レンズの焦点距離を変化させることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項３】
前記被露光基板上に形成される複数の電子源像の大きさを切り換える時生じる前記複数の電子源像の位置ずれを補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子ビーム露光装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記照明電子光学系に対する前記電子源の位置を前記縮小電子光学系の光軸に直交する方向に移動させる手段である請求項１乃至３のいずれか一項記載の電子ビーム露光装置。
【請求項５】
前記被露光基板上に縮小投影される複数の前記電子源像を最小偏向幅を単位として偏向させる偏向器を有し、前記被露光基板上に形成される複数の電子源像の大きさの切り換えに対応して前記偏向器の最小偏向幅を切り換える手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の電子ビーム露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子ビーム露光装置及びその露光方法に関し、特にウエハ直接描画またはマスク、レチクル露光の為に、複数の電子ビームを用いてパターン描画を行う電子ビーム露光装置及び該装置を用いたデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム露光装置には、ビームをスポット状にして使用するポイントビーム型、サイズ可変の矩形断面にして使用する可変矩形ビーム型、ステンシルを使用して所望断面形状にするステンシルマスク型等の装置がある。
【０００３】
ポイントビーム型の電子ビーム露光装置ではスループットが低いので、研究開発用にしか使用されていない。可変矩形ビーム型の電子ビーム露光装置では、ポイント型と比べるとスループットが１〜２桁高いが、0.1μm程度の微細なパターンが高集積度で詰まったパターンを露光する場合などではやはりスループットの点で問題が多い。他方、ステンシルマスク型の電子ビーム露光装置は、可変矩形アパーチャに相当する部分に複数の繰り返しパターン透過孔を形成したステンシルマスクを用いる。従って、ステンシルマスク型の電子ビーム露光装置では繰り返しパターンを露光する場合のメリットが大きいが、１枚のステンシルマスクに納まらない多数の転写パターンが必要な半導体回路に対しては、複数枚のステンシルマスクを作成しておいてそれを１枚ずつ取り出して使用する必要があり、マスク交換の時間が必要になるため、著しくスループットが低下するという問題がある。
【０００４】
この問題点を解決する装置として、複数の電子ビームを設計上の座標に沿って試料面に照射し、設計上の座標に沿ってその複数の電子ビームを偏向させて試料面を走査させるとともに、描画するパターンに応じて複数の電子ビームを個別にon/offしてパターンを描画するマルチ電子ビーム型露光装置がある。マルチ電子ビーム型露光装置は、ステンシルマスクを用いずに任意の描画パターンを描画できるのでスループットがより改善できるという特徴がある。
【０００５】
図１５に、マルチ電子ビーム型露光装置の概要を示す。501a ,501b,501cは、個別に電子ビームをon/offできる電子銃である。502は、電子銃501a ,501b,501cからの複数の電子ビームをウエハ503上に縮小投影する縮小電子光学系で、504は、ウエハ503に縮小投影される複数の電子ビームを偏向させる偏向器である。
【０００６】
電子銃501a ,501b,501cからの複数の電子ビームは、偏向器504によって同一の偏向量を与えられる。それにより、それぞれのビーム基準位置を基準として、各電子ビームは偏向器504の最小偏向幅が定める配列間隔を有する配列に従ってウエハ上での位置を順次整定して偏向される。そして、それぞれの電子ビームは、互いに異なる露光領域で露光すべきパターンを露光する。
【０００７】
図１５(A)(B)(C)は、それぞれ電子銃501a ,501b,501cからの電子ビームがそれぞれの露光領域を同一の配列に従って露光すべきパターンを露光する様子を示している。各電子ビームは、同時刻の配列上の位置を(1,1)、(1,2)....(1,16)、(2,1)、(2,2)....(2,16),(3,1)..となるように位置を整定して移動していくとともに、露光すべきパターン（P1、P2、P3)が存在する位置でビームを照射して、各露光領域でそれぞれが露光すべきパターン（P1、P2、P3)を露光する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
マルチ電子ビーム型露光装置では、各電子ビームが互いに異なるパターンを同時に描画するので、露光すべきパターンの中の最小線幅によって、それぞれの電子ビームの大きさ及びその大きさに対応した偏向器504の最小偏向幅が設定される。そして、その最小線幅が微細化されてくると、電子ビームの位置を整定して露光する回数が増大し、著しくスループットが低下するという問題がある。
【０００９】
しかしながら、露光すべきパターンには、一様に最小線幅のパターンが存在するわけではない。すなわち、従来は、最小線幅より粗いパターンで構成される領域でも、パターン全体の中での最小線幅で決定される電子ビームの大きさ及びその大きさに対応した最小偏向幅で露光している為スループットが低下していた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の電子ビーム露光装置のある形態は、前記電子源を前側焦点位置として前記電子源からの電子ビームを略平行にする照明電子光学系と、
前記縮小電子光学系の光軸に直交する方向に複数の開口を有し、前記照明電子光学系から略平行な電子ビームが照明される基板と、前記複数の開口の各開口を通過する略平行な電子ビームから前記電子源の中間像を形成する各開口に対応した複数の要素電子光学系と、
前記複数の電子源の中間像が前記縮小電子光学系を介して前記被露光基板中に複数の電子源像を形成する際の該複数の電子源像の大きさを切り換える為に、前記照明電子光学系の前側焦点位置を保持しながら焦点距離を変化させる制御手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
前記照明電子光学系は、前記照明電子光学系の光軸方向に順に設けられた複数の電子レンズを有し、前記制御手段は前記複数の電子レンズの少なくとも２つの電子レンズの焦点距離を変化させることを特徴とする。
【００１２】
前記被露光基板上に形成される複数の電子源像の大きさを切り換える時生じる前記複数の電子源像の位置ずれを補正する手段を有することを特徴とする。
【００１３】
前記補正手段は、前記照明電子光学系に対する前記電子源の位置を前記縮小電子光学系の光軸に直交する方向に移動させる手段である。
【００１４】
前記被露光基板上に縮小投影される複数の前記電子源像を最小偏向幅を単位として偏向させる偏向器を有し、前記被露光基板上に形成される複数の電子源像の大きさの切り換えに対応して前記偏向器の最小偏向幅を切り換える手段を有することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（電子ビーム露光装置の構成要素説明）
図１は本発明に係る電子ビーム露光装置の要部概略図である。
【００１８】
図１において、１は、カソード1a、グリッド1b、アノード1cよりなる電子銃であって、カソード1aから放射された電子はグリッド1b、アノード1cの間でクロスオーバ像を形成する。（以下、このクロスオーバ像を電子源と記す）
【００１９】
この電子源から放射される電子は、その前側焦点位置が電子源位置にある照明電子光学系２によって略平行の電子ビームとなる。略平行な電子ビームは、要素電子光学系アレイ3を照明する。照明電子光学系２は、電子レンズ2a、2b、2cで構成されいる。そして、電子レンズ2a、2b、2cの少なくとも２つの電子レンズの電子光学的パワー（焦点距離）を調整することにより、照明電子光学系2の電子源側の焦点位置を保持しながら、照明電子光学系2の焦点距離を変化させることができる。すなわち、照明電子光学系2からの電子ビームを略平行にしながら照明電子光学系２の焦点距離を変更できる。
【００２０】
照明電子光学系2からの略平行な電子ビームは、要素電子光学系アレイ3に入射する。要素電子光学系アレイ3は、開口と電子光学系とブランキング電極とで構成される要素電子光学系が光軸AXに直交する方向に複数配列されて形成されたものである。要素電子光学系アレイ3の詳細については後述する。
【００２１】
要素電子光学系アレイ3は、電子源の中間像を複数形成し、各中間像は後述する縮小電子光学系4によって縮小投影され、ウエハ5上に略同一の大きさの電子源像を形成する。ここで電子源の中間像の大きさWmは、電子源の大きさをWs,照明電子光学系２の焦点距離をFi、要素電子光学系のそれぞれの電子光学系の焦点距離をFeとすると、下記の式で表される。
【００２２】
Wm  =  Ws * Fe / Fi
したがって、照明電子光学系2の焦点距離を変化させると、同時に複数の電子源の中間像の大きさが変更でき、よって、同時にウエハ5上の複数の電子源像の大きさも変更できる。照明電子光学系2の焦点距離を変化させる際、照明電子光学系の光軸が変化する事がある。すなわち照明電子光学系2の焦点距離を変化させる前後で、照明電子光学系2と電子源との位置関係が変化する。その結果、照明電子光学系2の焦点距離を変化させる前後で、電子源の中間像の位置がずれ、当然のことながら、ウエハ5上の複数の電子源像も照明電子光学系2の焦点距離を変化させる前後で位置ずれが生じる。ADは、照明電子光学系2に対する電子源の位置をＸ方向およびＹ方向に移動させる軸調整用偏向器であって、照明電子光学系2に対する電子源の位置を調整する事によって、前述の照明電子光学系2の焦点距離を変化させる前後での電子源の中間像の位置ずれを補正して、ウエハ5上の複数の電子源像の位置ずれを補正する。
【００２３】
また、ウエハ5上の電子源像の大きさが略同一になるように、各要素電子光学系の焦点距離は略同一に設定されている。更に、要素電子光学系アレイ3は、各中間像の光軸方向の位置を縮小電子光学系4の像面湾曲に応じて異ならせるとともに、各中間像が縮小電子光学系4よってウエハ5に縮小投影される際に発生する収差を予め補正している。
【００２４】
縮小電子光学系4は、第１投影レンズ41(43)と第２投影レンズ42(44)とからなる対称磁気ダブレットで構成される。第１投影レンズ41(43)の焦点距離をf1、第２投影レンズ42(44)の焦点距離をf2とすると、この２つのレンズ間距離はf1+f2になっている。光軸上AXの物点は第１投影レンズ41(43)の焦点位置にあり、その像点は第２投影レンズ42(44)の焦点に結ぶ。この像は-f2/f1に縮小される。また、２つのレンズ磁界が互いに逆方向に作用する様に決定されているので、理論上は、球面収差、等方性非点収差、等方性コマ収差、像面湾曲収差、軸上色収差の５つの収差を除いて他のザイデル収差および回転と倍率に関する色収差が打ち消される。
【００２５】
6は、要素電子光学系アレイ3からの複数の電子ビームを偏向させて、複数の電子源像をウエハ5上でX,Y方向に略同一の偏向幅だけ偏向させる偏向器である。偏向器6は、偏向幅が広いが整定するまでの時間すなわち整定待ち時間が長い主偏向器61と偏向幅が狭いが整定待ち時間が短い副偏向器62で構成されていて、主偏向器61は電磁型偏向器で、副偏向器62は静電型偏向器である。
【００２６】
7は偏向器6を作動させた際に発生する偏向収差による電子源像のフォーカス位置のずれを補正するダイナミックフォーカスコイルであり、8は、ダイナミックフォーカスコイル7と同様に、偏向により発生する偏向収差の非点収差を補正するダイナミックスティグコイルである。
【００２７】
9は、要素電子光学系アレイ3からの電子ビームが、ウエハ5上に形成された位置合わせマークもしくはステージ基準板13上のマークを照射した際に生じる反射電子又は２次電子を検出する反射電子検出器である。
【００２８】
10は、Ｘ及びＹ方向にのびる２つのシングルナイフエッジを有するファラデーカップで要素電子光学系からの電子ビームが形成する電子源像の電荷量を検出する。
【００２９】
11は、ウエハを載置し、光軸AX(Ｚ軸）方向とＺ軸回りの回転方向に移動可能なθ-Ｚステージであって、前述したステージ基準板13とファラデーカップ10が固設されている。
【００３０】
12は、θ-Ｚステージを載置し、光軸AX(Ｚ軸）と直交するＸＹ方向に移動可能なＸＹステージである。
【００３１】
次に、図２を用いて要素電子光学系アレイ3について説明する。
【００３２】
要素電子光学系アレイ3は、複数の要素電子光学系をグループ（サブアレイ）とし、そのサブアレイが複数形成されている。そして、本実施例では５つのサブアレイA〜Eが形成されている。各サブアレイは、複数の要素電子光学系が２次元的に配列されていて、本実施例の各サブアレイではC(1,1)〜C(3,9)のように２７個の要素電子光学系が形成されている。
【００３３】
各要素電子光学系の断面図を図３に示す。
【００３４】
図３において、AP-Pは、照明電子光学系2によって略平行となった電子ビームにより照明され、透過する電子ビームの形状を規定する開口（AP1)を有する基板で、他の要素電子光学系と共通の基板である。すなわち、基板AP-Pは、複数の開口を有する基板である。
【００３５】
301は一対の電極で構成され、偏向機能を有するブランキング電極であり、302は、開口（AP1)より大きい開口(AP2)を有する基板で他の要素電子光学系と共通である。また、基板302の上にブランキング電極301と電極on/ofするための配線(W)が形成されている。すなわち、基板302は、複数の開口と複数のブランキング電極を有する基板である。
【００３６】
303は、３つの開口電極で構成され、上下の電極を加速電位V0と同じにし、中間の電極を別の電位V1またはV2に保った収斂機能を有するユニポテンシャルレンズ303a、303bの２つを用いた電子光学系である。各開口電極は、基板上に絶縁物を介在させて積層されていて、その基板は他の要素電子光学系と共通の基板である。すなわち、その基板は、複数の電子光学系303を有する基板である。
【００３７】
ユニポテンシャルレンズ303aの上、中、下の電極及びユニポテンシャルレンズ303bの上、下の電極の形状は図４(A)に示すような形状であり、ユニポテンシャルレンズ303a、303bの上下電極は、後述する第1焦点・非点制御回路によって全ての要素電子光学系において共通の電位に設定している。
【００３８】
ユニポテンシャルレンズ303aの中間電極は、第1焦点・非点制御回路によって要素電子光学系毎に電位が設定出来る為、ユニポテンシャルレンズ303aの焦点距離が要素電子光学系毎に設定できる。
【００３９】
また、ユニポテンシャルレンズ303bの中間電極は、図４(B)に示すような４つの電極で構成され、第1焦点・非点制御回路によって各電極の電位が個別に設定でき、要素電子光学系毎にも個別設定出来るため、ユニポテンシャルレンズ303bは直交する断面において焦点距離が異なるようにでき、かつ要素電子光学系毎にも個別に設定出来る。
【００４０】
その結果、電子光学系303の中間電極をそれぞれ制御することによって、要素電子光学系の電子光学特性（中間像形成位置、非点収差）を制御することができる。ここで、中間像形成位置を制御する際、中間像の大きさは、前述したように照明電子光学系2の焦点距離と電子光学系303の焦点距離との比で決まるので、電子光学系303の焦点距離を一定にしてその主点位置を移動させて中間像系形成位置を移動させている。それにより、すべての要素電子光学系が形成する中間像の大きさが略同一でその光軸方向の位置を異ならせることができる。
【００４１】
照明電子光学系2で略平行にされた電子ビームは、開口(AP1)、電子光学系303を介して、電子源の中間像を形成する。ここで、電子光学系303の前側焦点位置またはその近傍に、対応する開口（AP1)が位置し、電子光学系303の中間像形成位置（電子光学系303の後側焦点位置）またはその近傍に、対応するブランキング電極301が位置する。その結果、ブランキング電極301の電極間に電界をかけていないと電子ビーム束305の様に偏向されない。一方、ブランキング電極301の電極間に電界をかけると電子ビーム束306の様にに偏向される。すると、電子ビーム束305と電子ビーム束306は、縮小電子光学系4の物体面で互いに異なる角度分布を有するので、縮小電子光学系4の瞳位置（図１のP面上)では電子ビーム束305と電子ビーム束306は互いに異なる領域に入射される。したがって、電子ビーム束305だけを透過させるブランキング開口BAを縮小電子光学系の瞳位置（図１のP面上)に設けてある。
【００４２】
また、各要素電子光学の電子光学系303は、それぞれが形成する中間像が縮小電子光学系4によって被露光面に縮小投影される際に発生する像面湾曲・非点収差を補正するために、各電子光学系303の２つの中間電極の電位を個別に設定して、各要素電子光学系の電子光学特性（中間像形成位置、非点収差）を異ならしめている。ただし、本実施例では、中間電極と第１焦点・非点制御回路との配線を減らす為に同一サブアレイ内の要素電子光学系は同一の電子光学特性にしてあり、要素電子光学系の電子光学特性（中間像形成位置、非点収差）をサブアレイ毎に制御している。
【００４３】
さらに、複数の中間像が縮小電子光学系4によって被露光面に縮小投影される際に発生する歪曲収差を補正するために、予め縮小電子光学系4の歪曲特性を予め知り、それに基づいて、縮小電子光学系4の光軸と直交する方向の各要素電子光学系の位置を設定している。
【００４４】
次に本実施例のシステム構成図を図５に示す。
【００４５】
軸制御回路AXCは、照明電子光学系2の焦点距離を変化させる前後での電子源の中間像の位置ずれを補正するために、軸調整用偏向器ADを制御する回路で、焦点距離制御回路FCは、電子レンズ2a、2b、2cの少なくとも２つの電子レンズの電子光学的パワー（焦点距離）を調整することにより、照明電子光学系2の電子源側の焦点位置を保持しながら、照明電子光学系2の焦点距離を制御する回路である。
【００４６】
ブランキング制御回路14は、要素電子光学アレイ3の各要素電子光学系のブランキング電極のon/offを個別に制御する制御回路、第１焦点・非点制御回路15は、要素電子光学アレイ3の各要素電子光学系の電子光学特性（中間像形成位置、非点収差）を個別に制御する制御回路である。
【００４７】
第2焦点・非点制御回路16は、ダイナミックスティグコイル8及びダイナミックフォーカスコイル7を制御して縮小電子光学系4の焦点位置、非点収差を制御する制御回路で、偏向制御回路17は偏向器6を制御する制御回路、倍率調整回路18は、縮小電子光学系4の倍率を調整する制御回路、光学特性回路19は、縮小電子光学系4を構成する電磁レンズの励磁電流を変化させ回転収差や光軸を調整する制御回路である。
【００４８】
ステージ駆動制御回路20は、θ-Zステージを駆動制御し、かつＸＹステージ12の位置を検出するレーザ干渉計21と共同してＸＹステージ12を駆動制御する制御回路である。
【００４９】
制御系22は、メモリ23からの露光制御データに基づく露光及び位置合わせの為に上記複数の制御回路および反射電子検出器9・ファラデーカップ10を同期して制御する。制御系22は、インターフェース24を介して電子ビーム露光装置全体をコントロールするCPU25によって制御されてる。
【００５０】
（露光動作の説明）
図５を用いて本実施例の電子ビーム露光装置の露光動作について説明する。
【００５１】
制御系22は、メモリ23からの露光制御データに基づいて、偏向制御回路17に命じ、偏向器6の副偏向器62によって、要素電子光学系アレイからの複数の電子ビーム偏向させるとともに、ブランキング制御回路14に命じ各要素電子光学系のブランキング電極をウエハ5に露光すべきパターンに応じてon/offさせる。この時ＸＹステージ12はＸ方向に連続移動している。要素電子光学系からの電子ビームは、図６(A)に示すようにウエハ5上の要素露光領域（EF)を黒四角を起点として走査し露光する。また、図６(B)に示すように、サブアレイ内の複数の要素電子光学系の要素露光領域（EF)は、隣接するように設定されていて、その結果、ウエハ5上において、複数の要素露光領域（EF)で構成されるサブアレイ露光フィールド(SEF)を露光される。同時に、ウエハ5上において、図７(A)に示すようなサブアレイAからEのそれぞれが形成するサブアレイ露光フィールド(SEF)で構成されるサブフィールドが露光される。言い換えれば、複数の要素露光領域（EF）で構成されるサブフィールドが露光される。
【００５２】
制御系22は、図７(B)に示すサブフィールド１を露光後、サブフィールド２を露光する為に、偏向制御回路17に命じ、偏向器6の主偏向器61によって、要素電子光学系アレイからの複数の電子ビーム偏向させる。そして、再度、前述したように、偏向制御回路17に命じ、偏向器6の副偏向器62によって、要素電子光学系アレイからの複数の電子ビーム偏向させるとともに、ブランキング制御回路14に命じ各要素電子光学系のブランキング電極をウエハ5に露光すべきパターンに応じてon/offさせ、サブフィールド２を露光する。そして、図７(B)示すようにサブフィールド３、４というようにサブフィールドを順次露光してウエハ5にパターンを露光する。すなわち、図８に示すように、PAをパターンデータに基づいたパターンが描画されるウエハ5上のパターン領域とすると、本実施例の電子ビーム露光装置は、パターン領域PAをサブフィールドを単位として順次露光する。
【００５３】
（露光制御データ作成処理の説明）
本実施例の電子ビーム露光装置の露光制御データの作成方法について説明する。
【００５４】
CPU25は、ウエハに露光するパターンデータが入力されると図９に示すような露光制御データの作成処理を実行する。
【００５５】
各ステップを説明する。
（ステップS101)
入力されたパターンデータを本実施例の電子ビーム露光装置が定めるサブフィールドを単位としたデータに分割する。
（ステップS102)
一つのサブフィールドを選択する。
（ステップS103)
選択されたサブフィールドを露光する際、主偏向器61によって定める偏向位置（基準位置）を決定する。
（ステップS104)
選択されたサブフィールドのパターンデータよりパターンの特徴情報（最小線幅、線幅の種類、形状）を検出する。本実施例では最小線幅を検出する。
（ステップS105)
検出された特徴情報に基づいて、副偏向器62が電子ビームに与える最小偏向幅を決定する。本実施例では、その最小偏向幅の整数倍が、複数の電子ビームの配列ピッチ（ウエハ上）であって、最小線幅の略４分の１である最小偏向幅に決定する。
（ステップS106)
決定された最小偏向幅に最適な電子ビーム径（ウエハ上に結像される電子ビームの大きさ）を決定する。本実施例では、電子ビーム径を最小偏向幅を辺とする正方形の外接円の径に略等しく決定する。
（ステップS107)
選択されたサブフィールドのパターンデータを各要素電子光学系の要素露光領域毎のパターンデータに分割し、決定された副偏向器62の最小偏向幅を配列間隔として、配列要素FMEで構成される共通の配列を設定し、各要素電子光学系毎にパターンデータを共通の配列上で表したデータに変換する。以下、説明を簡略にするために、２つの要素電子光学系a,bを用いて露光する際のパターンデータに関する処理について説明する。
【００５６】
図１０(A)、(B)に共通の偏向用の配列DMに隣り合う要素電子光学系a,bが露光するべきパターンPa、Pbを示す。すなわち、それぞれに要素電子光学系は、パターンが存在するハッチングされた配列位置で、ブランキング電極をoffにして電子ビームをウエハ上に照射する。そこで、図１０(A)(B)に示したような要素電子光学系毎の露光すべき配列位置のデータから、CPU25は、図１０(C)に示すように、要素電子光学系a,bのうち少なくとも一つが露光する時の配列位置から成る第１の領域FF（黒塗り部）と、要素電子光学系a,b双方が共通して露光しない時の配列位置から成る第２の領域NN（白抜き部）とを決定する。複数の電子ビームが配列上の第１の領域FFに位置する時は、最小偏向幅（配列の配列間隔）を単位として、偏向器６によって電子ビームを偏向して整定して露光することにより、ウエハ上に露光される全てのパターンの露光できる。また複数の電子ビームが配列上の第２の領域NNに位置する時は、電子ビームの位置を整定することなく偏向することにより、電子ビームの無駄な偏向を減らして露光できる。言い換えれば、第1の領域（FF）を露光した後、第2の領域（NN）を飛び越して、次の第1の領域（FF）に偏向して露光することより、整定時間を有する偏向を減らしてより短時間で露光できる。そして、図１０(C)に示す領域FF、NNに関するデータから、CPU25は露光すべき配列要素の配列位置を決定し、さらに、図１０(A)(B)を示すデータから、電子ビームが整定される配列位置に対応した要素電子光学系毎のブランキング電極のon/offを決定する。ここで、各配列要素には配列番号が予め決められているので、配列位置としてその配列番号を決定する。
（ステップS108)
すべてのサブフィールドについて、ステップS103〜S107の処理を終了したか否かを判断し、未処理のサブフィールドがある場合はステップS102へ戻って未処理のサブフィールドを選択する。
（ステップS109)
すべてのサブフィールドについて、ステップS103〜S107の処理を終えると、図１１に示すような、各サブフィールドにおける主偏向器61が定める基準位置、電子ビーム径、副偏向器62の最小偏向幅、副偏向器62が定める配列位置、及び各配列位置における各要素電子光学系の電子ビーム照射の開閉を要素とする露光制御データを記憶する。
【００５７】
本実施例では、これらの処理を電子ビーム露光装置のCPU25で処理したが、それ以外の処理装置で行い、その露光制御データをCPU25に転送してもその目的・効果は変わらない。
【００５８】
（露光制御データに基づく露光の説明）
CPU25は、インターフェース24を介して制御系22に「露光の実行」を命令すると、制御系22は転送されたメモリ23上の露光制御データに基づいて図１２に示すようなステップを実行する。
【００５９】
各ステップを説明する。
（ステップS201）
露光するサブフィールドに対応した電子ビーム径に切り換える為に、焦点距離制御回路Fcに命じ、照明電子光学系2を構成する電子レンズ2a、2b、2cの少なくとも２つの電子レンズの電子光学的パワー（焦点距離）を調整し、照明電子光学系2の電子源側の焦点位置を保持しながら、照明電子光学系2の焦点距離を調整して、ウエハ5上の複数の電子源像の大きさ（電子ビーム径）を所望の大きさに変更する。
（ステップS202）
照明電子光学系2の焦点距離を変化させる前後での電子源像の位置ずれを補正するために、軸制御回路AXCに命じ、軸調整用偏向器ADによって照明電子光学系2に対する電子源の位置をＸ方向およびＹ方向に移動させてその位置ずれを補正する。
（ステップS203）
要素電子光学系アレイからの複数の電子ビームがサブフィールドを露光する際の起点である基準位置に位置するように、偏向制御回路17に命じ、主偏向器61により複数の電子ビームを基準位置に偏向する。更に、主偏向器61の偏向に対応して、第２焦点・非点制御回路に命じ、予め求めた動的焦点補正データに基づいてダイナミックフォーカスコイル7を制御して縮小電子光学系4の焦点位置を補正するとともに、予め求めた動的非点補正データに基づいてダイナミックスティグコイル8を制御して、縮小電子光学系の非点収差を補正する。
（ステップS204）
偏向制御回路17に命じ、副偏向器61の最小偏向幅を露光するサブフィールドに対応した最小偏向幅に切り換え、副偏向器61によって、切り換えた最小偏向幅を単位として、要素電子光学系アレイからの複数の電子ビームを偏向させるとともに、ブランキング制御回路14に命じ各要素電子光学系のブランキング電極をウエハ5に露光すべきパターンに応じてon/offさせる。この時ＸＹステージ12はＸ方向に連続移動しており、偏向制御回路17は、ＸＹステージ12の移動量も含めて電子ビームの偏向位置を制御している。前述したように、その結果、一つの要素電子光学系からの電子ビームは、図６(A)に示すようにウエハ5上の要素露光領域（EF)を黒四角を起点として走査露光する。また、図６(B)に示すように、サブアレイ内の複数の要素電子光学系の要素露光領域（EF)は、隣接するように設定されていて、その結果、ウエハ5上において、複数の要素露光領域（EF)で構成されるサブアレイ露光フィールド(SEF)を露光される。同時に、ウエハ5上において、図７(A)に示すようなサブアレイAからEのそれぞれが形成するサブアレイ露光フィールド(SEF)で構成されるサブフィールドが露光される。言い換えれば、複数の要素露光領域（EF)で構成されるサブフィールドが露光される。
（ステップS205）
次に露光するサブフィールドがある場合はステップS201へ戻り、ない場合は、露光を終了する。
【００６０】
（本発明のデバイスの生産方法の説明）
上記説明した電子ビーム露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
【００６１】
図１３は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（露光制御データ作成）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６２】
図１４は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００６３】
本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の電子ビームの大きさを同時に容易に変更できる。よって、パターン露光領域を複数の領域に分け、各露光領域で複数の電子ビームの大きさを最適な電子ビーム径に容易に切り換えて露光できるとともに、各露光領域に最適な最小偏向幅を単位として描画できるので、よりスループット高く所望の露光パターンを形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子ビーム露光装置の要部概略を示す図。
【図２】要素電子光学系アレイ3について説明する図。
【図３】要素電子光学系を説明する図。
【図４】要素電子光学系の電極を説明する図。
【図５】本発明に係るシステム構成を説明する図。
【図６】要素露光領域（EF)及びサブアレイ露光フィールド（SEF)を説明する図。
【図７】サブフィールドを説明する図。
【図８】サブフィールドとパターン領域の関係を説明する図。
【図９】露光制御データ作成処理を説明する図。
【図１０】各要素電子光学系が露光するべきパターンおよび偏向器が定める配列の領域決定を説明する図。
【図１１】露光制御データを説明する図。
【図１２】露光制御データに基づく露光を説明する図。
【図１３】微小デバイスの製造フローを説明する図。
【図１４】ウエハプロセスを説明する図。
【図１５】従来のマルチ電子ビーム型露光装置を説明する図。
【符号の説明】
１  電子銃
２  照明電子光学系
３  要素電子光学系アレイ
４  縮小電子光学系
５  ウエハ
６  偏向器
７  ダイナミックフォーカスコイル
８  ダイナミックスティグコイル
９  反射電子検出器
１０  ファラデーカップ
１１  θ−Ｚステージ
１２  ＸＹステージ
１３  強度分布制御回路
１４  ブランキング制御回路
１５  第１焦点・非点制御回路
１６  第２焦点・非点制御回路
１７  偏向制御回路
１８  倍率調整回路
１９  光学特性回路
２０  ステージ駆動制御回路
２１  レーザ干渉計
２２  制御系
２３  メモリ
２４  インターフェース
２５  ＣＰＵ
ＡＰ−Ｐ  開口を有する基板
ＡＤ  軸調整用偏向器
ＡＸＣ  軸制御回路
ＦＣ  焦点距離制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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