(57)【要約】  露光装置（１００）は、ターゲット（Ｗ）に電子ビームを照射する照射装置（３０）と、ターゲットを保持するステージ（２６）と、ステージを駆動する電磁モータを含むステージ駆動系と、ターゲットに対する電子ビームの照射状態に基づいて、ステージ駆動系を制御する制御系とを備えている。制御系は、ターゲットに対する電子ビームの照射時と非照射時とでステージ駆動系に対する制御内容を変更する。これにより、ステージの駆動源として電磁モータを用い、かつステージの駆動時のターゲット上での電子ビームの照射位置ずれを抑制することが可能になる。
2017099087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットに荷電粒子ビームを照射する照射装置を備えた露光装置であって、
前記ターゲットを保持するステージと、
前記ステージを駆動する電磁モータを含むステージ駆動系と、
前記照射装置と前記ステージ駆動系とを制御する制御系と、を備え、
前記制御系は、前記ターゲットに対する前記荷電粒子ビームの照射状態に基づいて、前記ステージ駆動系を制御する露光装置。
【請求項２】
前記制御系は、前記ターゲットに対する前記荷電粒子ビームの照射時と非照射時とで前記ステージ駆動系に対する制御内容を変更する請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記制御系は、前記ステージ駆動系を制御するフィードバック制御系を含み、
前記ステージ駆動系に対する制御内容の変更は、前記ターゲットに対する前記荷電粒子ビームの照射時と非照射時とで前記フィードバック制御系の制御ゲインを変更することを含む請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記荷電粒子ビームの照射時における前記フィードバック制御系の制御ゲインは、前記荷電粒子ビームの非照射時における前記フィードバック制御系の制御ゲインより小さい値に設定される請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記荷電粒子ビームの照射時の前記フィードバック制御系の制御ゲインは、実質的に零とみなせる値に設定される請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記制御系は、前記ステージの駆動時に生じる前記電磁モータの電磁場の変動に起因する前記荷電粒子ビームの前記ターゲット上での照射位置を調整するため、前記ステージ駆動系をフィードフォワード制御する請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記制御系は、前記照射位置を前記フィードフォワード制御により調整する際、前記ステージの位置に応じた制御情報を前記ステージ駆動系に与える請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記荷電粒子ビームの前記ターゲット上での照射位置の調整は、前記ステージの駆動時に生じる前記電磁モータの電磁場の変動に起因する前記荷電粒子ビームの変動に関する情報と、前記ステージの位置との関係を示すマップ情報に基づいて行われる請求項６又は請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記ターゲットに対する前記荷電粒子ビームの照射は、前記ステージの加速度が零の状態で行われる請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記ターゲットに対する前記荷電粒子ビームの照射は、前記ステージの等速移動中に行われる請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
ターゲットを所定方向に移動しつつ荷電粒子ビームで露光する露光装置であって、
前記ターゲットを保持するステージと、
前記ターゲットに荷電粒子ビームを照射する照射装置と、
前記ステージを駆動する電磁モータを含むステージ駆動系と、
前記所定方向に関する、前記ステージの加減速時には前記ステージ駆動系を用いて前記ステージを駆動し、前記ステージの等速移動時には前記ステージを主に慣性の法則に従った運動を含んで移動させる制御系と、を備える露光装置。
【請求項１２】
前記ステージの等速移動時における前記電磁モータの出力は、前記ステージの加減速時における前記電磁モータの出力より小さい請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記制御系は、前記ステージ駆動系を制御するフィードバック制御系を含み、
前記ステージの等速移動時における前記フィードバック制御系の制御ゲインは、前記ステージの加減速時における前記フィードバック制御系の制御ゲインより小さい値に設定される請求項１１又は請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記ステージの等速移動時の前記フィードバック制御系の制御ゲインは、実質的に零とみなせる値に設定される請求項１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記ステージ駆動系には、前記ステージの位置に応じた制御情報がフィードフォワード入力可能である請求項１３又は１４に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記制御情報は、前記ステージを所定の経路に沿って駆動した際の、前記フィードバック制御系の制御結果に基づいて事前に取得される請求項１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記電磁モータには、磁気シールドが施されている請求項１〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１８】
デバイス製造方法であって、
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の露光装置を用いてターゲットとしての基板を荷電粒子ビームで露光することと、
露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項１９】
ターゲットを保持するステージと、前記ターゲットに荷電粒子ビームを照射する照射装置と、を備えた露光装置を制御する制御方法であって、
前記ステージを駆動する電磁モータを含むステージ駆動系と、前記照射装置と、を制御することを含み、
前記制御することでは、前記ターゲットに対する前記荷電粒子ビームの照射状態に基づいて、前記ステージ駆動系を制御する制御方法。
【請求項２０】
前記制御することでは、前記ターゲットに対する前記荷電粒子ビームの照射時と非照射時とで前記ステージ駆動系に対する制御内容を変更する請求項１９に記載の制御方法。
【請求項２１】
前記ステージ駆動系に対する制御内容の変更は、前記ターゲットに対する前記荷電粒子ビームの照射時と非照射時とで、前記ステージ駆動系を制御するフィードバック制御系の制御ゲインを変更することを含む請求項２０に記載の制御方法。
【請求項２２】
前記荷電粒子ビームの照射時における前記フィードバック制御系の制御ゲインは、前記荷電粒子ビームの非照射時における前記フィードバック制御系の制御ゲインより小さい値に設定される請求項２１に記載の制御方法。
【請求項２３】
前記荷電粒子ビームの照射時の前記フィードバック制御系の制御ゲインは、実質的に零とみなせる値に設定される請求項２２に記載の制御方法。
【請求項２４】
前記制御することでは、前記ステージの駆動時に生じる前記電磁モータの電磁場の変動に起因する前記荷電粒子ビームの前記ターゲット上での照射位置を調整するため、前記ステージ駆動系をフィードフォワード制御する請求項１９〜２３のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項２５】
前記制御系は、前記照射位置を前記フィードフォワード制御により調整する際、前記ステージの位置に応じた制御情報を前記ステージ駆動系に与える請求項２４に記載の制御方法。
【請求項２６】
前記荷電粒子ビームの前記ターゲット上での照射位置の調整は、前記ステージの駆動時に生じる前記電磁モータの電磁場の変動に起因する前記荷電粒子ビームの変動に関する情報と、前記ステージの位置との関係を示すマップ情報に基づいて行われる請求項２３又は請求項２５に記載の制御方法。
【請求項２７】
前記制御することでは、前記ターゲットに対する前記荷電粒子ビームの照射時に、前記ステージの加速度が零となるように、前記照射装置と前記ステージ駆動系とを制御する請求項１９〜２６のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項２８】
前記ターゲットに対する前記荷電粒子ビームの照射が、前記ステージの等速移動中に行われるように、前記照射装置と前記ステージ駆動系とを制御する請求項２７に記載の制御方法。
【請求項２９】
ターゲットを、所定方向に移動しつつ照射装置から荷電粒子ビームを照射して露光する露光装置を制御する制御方法であって、
前記ターゲットを保持するステージを駆動する電磁モータを含むステージ駆動系を制御することを含み、
前記制御することでは、前記所定方向に関する、前記ステージの加減速時には前記ステージ駆動系を用いて前記ステージを駆動し、前記ステージの等速移動時には前記ステージを主に慣性の法則に従った運動を含んで移動させる制御方法。
【請求項３０】
前記制御することでは、前記ステージの等速移動時における前記ステージ駆動系を制御するフィードバック制御系の制御ゲインを、前記ステージの加減速時における前記フィードバック制御系の制御ゲインより小さい値に設定する請求項２９に記載の制御方法。
【請求項３１】
前記ステージの等速移動時の前記フィードバック制御系の制御ゲインを、実質的に零とみなせる値に設定する請求項３０に記載の制御方法。
【請求項３２】
前記ステージ駆動系に、さらに、前記ステージの位置に応じた制御情報をフィードフォワード入力する請求項３０又は３１に記載の制御方法。
【請求項３３】
前記制御情報は、前記ステージを所定の経路に沿って駆動した際の、前記フィードバック制御系の制御結果に基づいて事前に取得される請求項３２に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び露光装置の制御方法、並びにデバイス製造方法に係り、特にターゲットを荷電粒子ビームで露光する露光装置、及び該露光装置の制御方法、並びに前記露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、紫外光露光装置の解像限界よりも微細なピッチの回路パターンを形成するために、紫外光露光装置の解像限界よりも小さいスポットを電子ビームで形成し、この電子ビームのスポットとウエハ等のターゲットとを相対的に走査する電子ビーム露光装置が提案されている。【０００３】
電子ビーム露光装置では、電子光学系における電子ビームの高速偏向が可能であり、ターゲットを保持するステージの位置誤差を光学系の側で補正することができる。したがって、電子ビーム露光装置では、ステージの位置制御精度は、光露光装置ほどの精度が要求されない。また、電子ビーム露光装置では、ステージ駆動にリニアモータ等の電磁アクチュエータを採用すると、電磁アクチュエータが動作する際に磁場変動が発生し、この磁場変動により電子線の予期せぬ偏向や収差が生じ露光精度が低下する。このため、従来の電子ビーム露光装置では、ターゲットを駆動するため、エアステージが用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。【０００４】
しかし、エアステージでは補正が困難な非線形な制御誤差が発生することがあり、また、電磁モータに比べて制御性が劣る。なお、電磁モータを使用する場合に、磁気シールドにより電磁モータからの磁気を遮蔽する方法もあるが、完全な遮蔽は困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７０７６５号公報
【特許文献２】米国特許第６，６７４，０８５号明細書
【発明の概要】
【０００６】
第１の態様によれば、ターゲットに荷電粒子ビームを照射する照射装置を備えた露光装置であって、前記ターゲットを保持するステージと、前記ステージを駆動する電磁モータを含むステージ駆動系と、前記照射装置と前記ステージ駆動系とを制御する制御系と、を備え、前記制御系は、前記ターゲットに対する前記荷電粒子ビームの照射状態に基づいて、前記ステージ駆動系を制御する露光装置が、提供される。
【０００７】
第２の態様によれば、ターゲットを所定方向に移動しつつ荷電粒子ビームで露光する露光装置であって、前記ターゲットを保持するステージと、前記ターゲットに荷電粒子ビームを照射する照射装置と、前記ステージを駆動する電磁モータを含むステージ駆動系と、前記所定方向に関する、前記ステージの加減速時には前記ステージ駆動系を用いて前記ステージを駆動し、前記ステージの等速移動時には前記ステージを主に慣性の法則に従った運動を含んで移動させる制御系と、を備える露光装置が、提供される。
【０００８】
第３の態様によれば、デバイス製造方法であって、第１の態様に係る露光装置及び第２の態様に係る露光装置のいずれかを用いてターゲットとしての基板を荷電粒子ビームで露光することと、露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
【０００９】
第４の態様によれば、ターゲットを保持するステージと、前記ターゲットに荷電粒子ビームを照射する照射装置と、を備えた露光装置を制御する制御方法であって、前記ステージを駆動する電磁モータを含むステージ駆動系と、前記照射装置と、を制御することを含み、前記制御することでは、前記ターゲットに対する前記荷電粒子ビームの照射状態に基づいて、前記ステージ駆動系を制御する制御方法が、提供される。
【００１０】
第５の態様によれば、ターゲットを、所定方向に移動しつつ照射装置から荷電粒子ビームを照射して露光する露光装置を制御する制御方法であって、前記ターゲットを保持するステージを駆動する電磁モータを含むステージ駆動系を制御することを含み、前記制御することでは、前記所定方向に関する、前記ステージの加減速時には前記ステージ駆動系を用いて前記ステージを駆動し、前記ステージの等速移動時には前記ステージを主に慣性の法則に従った運動を含んで移動させる制御方法が、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る電子ビーム露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の鏡筒の下端部、メトロロジーフレームを、一部破断してステージとともに拡大して示す図である。
【図３】反射電子検出装置の配置を示す図であるとともに、アライメントマークからの反射電子の検出の様子を示す図である。
【図４】ステージ装置を示す斜視図である。
【図５】定盤上に載置されたステージを拡大して示す図である。
【図６】図４に示されるステージから微動ステージ及び磁気シールド部材を取り去った状態を示す図である。
【図７】自重キャセル装置の構成を説明するための図である。
【図８】電子ビーム露光装置の制御系を構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。
【図９】ステージ制御装置の内部に構築されたステージ制御系のブロック図を、主制御装置とともに示す図である。
【図１０】露光動作時におけるウエハに対する露光領域の中心の移動経路の一例を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、それぞれ露光動作時におけるウエハに対する露光領域の中心の移動経路の他の例を示す図である。
【図１２】デバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、一実施形態について、図１〜図１１（Ｂ）に基づいて、説明する。図１には、一実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の構成が概略的に示されている。電子ビーム露光装置１００は、後述するように電子ビーム光学系を備えているので、以下、電子ビーム光学系の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で後述する走査露光時にウエハＷ（ステージ２６）が移動される走査方向をＹ軸方向とし、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向を、それぞれθｘ、θｙ及びθｚ方向として、説明を行う。
【００１３】
本実施形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。
【００１４】
電子ビーム露光装置１００は、真空チャンバ１０と、真空チャンバ１０によって区画された露光室１２の内部に収容された露光システム２０とを備えている。
【００１５】
露光システム２０は、図１に示されるように、ウエハＷを保持して移動可能なステージ２６を含むステージ装置２２と、電子線用レジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷに電子ビームを照射する電子ビーム光学系３２を有する電子ビーム照射装置３０とを備えている。
【００１６】
ステージ２６は、電磁モータ等を含むステージ駆動系２４（図１では不図示、図８参照）によって、定盤１４（図１では不図示、図４、図５等参照）上でＸ軸方向及びＹ軸方向に所定ストローク（ウエハ全面に対する電子ビームの照射が可能となる程度のストローク）で駆動されるとともに、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向に微小駆動される。電磁モータ等に起因する磁場変動の影響によって、ウエハＷに対して電子ビーム照射装置３０から射出される電子ビームの照射位置がずれる（変位する）ことを可能な限り抑制するため、モータには磁気シールドが施され、モータからウエハ側への磁束漏れが効果的に抑制されている。ステージ、磁気シールド及びステージ駆動系を含むステージ装置の具体的構成等については、後に詳述する。
【００１７】
電子ビーム照射装置３０は、図１に示されるように、鏡筒３４を有している。鏡筒３４は、円筒状に形成される。鏡筒３４は、電子ビーム射出部３４ａと、後述する電子銃部及び電磁レンズを収容する本体部３４ｂと、電子ビーム射出部３４ａと本体部３４ｂとの間に設けられる段部（フランジ部）とを有する。鏡筒３４は、円環状の板部材から成るメトロロジーフレーム４０によって下方から支持されている。より具体的には、鏡筒３４の電子ビーム射出部３４ａは、本体部３４ｂに比べて直径が小さい小径部で形成されており、その小径部が、メトロロジーフレーム４０の円形の開口内に挿入され、段部の底面がメトロロジーフレーム４０の上面に当接した状態で、鏡筒３４が、メトロロジーフレーム４０によって下方から支持されている。
【００１８】
メトロロジーフレーム４０の外周部には、中心角１２０度の間隔で、３つの柔構造の連結部材である吊り下げ支持機構５０ａ、５０ｂ、５０ｃ（ただし、吊り下げ支持機構５０ｃは、図１では、吊り下げ支持機構５０ａの奥側に隠れている）の下端がそれぞれ接続されており、この吊り下げ支持機構５０ａ、５０ｂ、５０ｃを介して、メトロロジーフレーム４０が、露光室１２を区画する真空チャンバ１０の天板（天井壁）から吊り下げ状態で支持されている。すなわち、このようにして、電子ビーム照射装置３０は、真空チャンバ１０に対して３点で吊り下げ支持されている。
【００１９】
３つの吊り下げ支持機構５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、図１中で吊り下げ支持機構５０ｂについて代表的に示されるように、それぞれの上端に設けられた受動型の防振パッド５２と、防振パッド（防振部）５２の下端にそれぞれの一端が接続され、他端がメトロロジーフレーム４０に接続された鋼材より成るワイヤ５４とを有する。防振パッド５２は、真空チャンバ１０の天板に固定され、それぞれエアダンパ又はコイルばねを含む。
【００２０】
本実施形態では、外部から真空チャンバ１０に伝達された床振動などの振動のうちで、電子ビーム光学系３２の光軸ＡＸに平行なＺ軸方向の振動成分の大部分は防振パッド５２によって吸収されるため、電子ビーム光学系３２の光軸ＡＸに平行な方向において高い除振性能が得られる。また、吊り下げ支持機構５０ａ、５０ｂ、５０ｃの固有振動数は、電子ビーム光学系３２の光軸ＡＸに平行な方向よりも光軸ＡＸに垂直な方向で低くなっている。３つの吊り下げ支持機構５０ａ、５０ｂ、５０ｃは光軸ＡＸに垂直な方向には振り子のように振動するため、光軸ＡＸに垂直な方向の除振性能（真空チャンバ１０に外部から伝達された床振動などの振動が電子ビーム照射装置３０に伝わるのを防止する能力）が十分に高くなるように３つの吊り下げ支持機構５０ａ、５０ｂ、５０ｃの長さ（ワイヤ５４の長さ）を十分に長く設定している。この構造では高い除振性能が得られるとともに機構部の大幅な軽量化が可能であるが、電子ビーム照射装置３０と真空チャンバ１０との相対位置が比較的低い周波数で変化するおそれがある。そこで、電子ビーム照射装置３０と真空チャンバ１０との相対位置を所定の状態に維持するために、電子ビーム照射装置３０と真空チャンバ１０との間に非接触方式の位置決め装置５６（図１では不図示、図８参照）が設けられている。この位置決め装置５６は、例えば国際公開２００７/０７７９２０号などに開示されるように、６軸の加速度センサと、６軸のアクチュエータとを含んで構成することができる。位置決め装置５６は、主制御装置６０によって制御される（図８参照）。これにより、真空チャンバ１０に対する電子ビーム照射装置３０のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の相対位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの相対回転角は、一定の状態（所定の状態）に維持される。
【００２１】
電子ビーム照射装置３０は、図１に示されるように、鏡筒３４内に少なくとも一部が設けられ、電子を発生させ加速電源（不図示）により加速し電子ビームＥＢ（図２参照）を形成する電子銃部３６と、鏡筒３４内に所定の位置関係で配置され、電子ビームＥＢのスポットの成形、ウエハＷに対する電子ビームＥＢの照射位置の調整、照射量の調整等を行うための電磁レンズやアパーチャなどの各種電極等から構成された電子ビーム光学系３２等を含む。電磁レンズには、フォーカスコイルを有する電磁レンズ（以下、便宜上、フォーカスレンズと称する）及び偏向コイルを有する電磁レンズ（以下、便宜上、偏向レンズと称する）などが含まれる。
【００２２】
図１では、電子ビーム光学系３２を構成する、フォーカスレンズ３２ａ、偏向レンズ３２ｂ等が代表的に示されている。図８に示されるように、フォーカスレンズ３２ａは、フォーカス制御部６４を介して主制御装置６０により制御され、偏向レンズ３２ｂは、電子線偏向制御部６６を介して主制御装置６０によって制御される。
【００２３】
本実施形態では、電子ビーム光学系３２は、個別にオン・オフ可能で、かつ偏向可能なｎ本（ｎは例えば５００）のビームを照射可能なマルチビーム光学系から成る。マルチビーム光学系としては、例えば特開２０１１−２５８８４２号公報、国際公開第２００７／０１７２５５号などに開示される光学系と同様の構成のものを用いることができる。一例として横方向（Ｘ軸方向）に一列に配列された５００本のマルチビームを全てオン状態（電子ビームがウエハＷに照射される状態）にしたとき、例えば１０μｍ×２０ｎｍの露光領域（Ｘ方向に伸びるスリット状の領域）内に等間隔に設定された５００点に電子ビームの円形スポットが同時に形成される。すなわち、一つの露光領域は、５００点の電子ビームで形成される。なお、電子ビームの円形スポットは、紫外光露光装置の解像限界よりも小さい直径（例えば直径２０ｎｍ）で形成される。
【００２４】
本実施形態では、電子ビーム光学系３２が、上述したように多数（ｎ＝５００）の電子ビームのスポットを円形状に形成し、この円形スポットを露光領域内に配置し、この露光領域に対してウエハＷが走査されるようにステージ２６を所定方向、例えばＹ軸方向に所定ストロークで等速移動させながら、かつその多数の電子ビームの円形スポットを偏向しながらオン／オフすることで、一例として図１０に示されるように、ウエハＷ上のＹ軸方向に並んだ所定数のショット領域（図１０では、＋Ｘ側の端部に位置する第１のショット領域列（４つのショット領域ＳＡ１〜ＳＡ４）の一部、すなわち幅１０μｍの帯状の領域が露光（走査露光）される。図１０に示される経路Ｒｔは、露光領域の中心の経路を示す。
【００２５】
そして、その走査露光を、ステージの移動方向を＋Ｙ方向と−Ｙ方向に交互に設定して行う交互スキャン動作と、交互スキャンにおけるスキャン方向の変更のためのＹ軸方向に関するウエハＷ（ステージ２６）の減速及び加速区間で、ウエハＷ（ステージ２６）をＸ軸方向の一側に露光領域のＸ軸方向のサイズと同じ距離移動するステッピング動作を、繰り返すことで、ウエハＷ上の第１のショット領域列にパターンが形成される。なお、図１０に符号ＳＴＡで示される位置は、露光動作の開始に際して最初のショット領域の露光のためのステージ２６の加速開始に先立って露光領域が位置決めされる露光開始位置（加速開始位置）を示す。
【００２６】
なお、図１０では、ウエハＷが固定で、この固定のウエハＷに対して露光領域の中心が移動するかのように示されているが、実際には、露光領域が固定で、これに対してウエハＷ（ステージ２６）が図１０の経路Ｒｔと逆方向に移動される。
【００２７】
ここで、上記の交互スキャン動作において、＋Ｙ方向をステージ２６の移動方向とするプラススキャンと−Ｙ方向をステージ２６の移動方向とするマイナススキャンとの間のステージ２６のステッピング動作は、ステージ２６の＋Ｙ方向の等速移動が終了した後に開始され、ステージ２６の＋Ｙ方向の減速後の−Ｙ方向の加速と、これと並行して行われるステージ２６の＋Ｘ方向への移動によって行われる。このため、このステッピング動作時のウエハＷに対する露光領域中心の軌跡（経路）は、図１０の円Ｃ内に示されるステッピング動作時の軌跡の一部を拡大して円Ｃ’内に示されるように、Ｕ字の軌跡（経路）となる。マイナススキャンとプラススキャンとの間のステージ２６のステッピング動作についても同様である。
【００２８】
第１のショット領域列に対する露光（パターン形成）が終了した後、ステージ２６は停止することなく、ショット領域ＳＡ５〜ＳＡ１０を含む第２のショット領域列以降のショット領域列に対する露光動作が、第１のショット領域列の露光動作と同様にして行われる。
【００２９】
図２には、図１の鏡筒３４の下端部及びメトロロジーフレーム４０が、一部破砕された状態でステージ２６とともに拡大して示されている。鏡筒３４の底壁には、電子ビーム射出部３４ａの中心部付近に、電子ビームＥＢの通路となる開口３４ｃが形成されている。鏡筒３４の内部には、図２に示されるように、電子ビーム光学系３２の偏向レンズ３２ｂの下方に、反射電子又は二次電子を検出する複数の反射電子検出装置３８が設けられている。複数の反射電子検出装置３８のそれぞれは、例えば半導体検出器によって構成され、検出した反射電子に対応する検出信号を信号処理装置６２（図８参照）に送る。信号処理装置６２は、複数の反射電子検出装置３８の検出信号を不図示のアンプにより増幅した後に信号処理を行い、その処理結果を主制御装置６０に送る（図８参照）。
【００３０】
複数の反射電子検出装置３８は、図３に示されるように、開口３４ｃを介してウエハＷ上のアライメントマークＡＭに電子ビームＥＢが照射された際にアライメントマークＡＭで発生し、開口３４ｃを介して鏡筒３４内に入射する反射電子ＲＥを検出可能な位置にそれぞれ設けられている。ウエハＷに形成されたアライメントマークＡＭは、Ｙ軸方向を周期方向とするライン・アンド・スペースパターン及びＸ軸方向を周期方向とするライン・アンド・スペースパターンを含む２次元マークで形成されている。図３（及び図２）では、ウエハＷ上のアライメントマークＡＭからＹＺ平面内で光軸に対して傾斜した方向に生じる反射電子を検出する一対の反射電子検出装置３８ｙ１、３８ｙ２のみが示されているが、実際には、アライメントマークＡＭからＸＺ平面内で光軸に対して傾斜した方向に生じる反射電子を検出する一対の反射電子検出装置３８ｘ１、３８ｘ２も設けられている（図８参照）。
【００３１】
図４には、ステージ装置２２の斜視図が示されている。ステージ装置２２が備える定盤１４は、実際には、露光室を区画する真空チャンバ１０の底壁上に設置されている。ステージ装置２２は、図４に示されるように、Ｙ軸方向に所定間隔を隔てて配置され、Ｘ軸方向にそれぞれ延びる一対の四角柱状の部分を含み、定盤１４上でＸ軸方向に所定ストロークで移動可能な粗動スライダ２２ａと、粗動スライダ２２ａに対してＹ軸方向に所定ストロークで移動可能で、かつ残りの５自由度方向、すなわちＸ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向にＹ軸方向に比べて短いストロークで可動なステージ２６と、を備えている。なお、図示は省略されているが、粗動スライダ２２ａの一対の四角柱状の部分は、実際には、ステージ２６のＹ軸方向の移動を妨げない状態で不図示の連結部材によって連結され、一体化されている。
【００３２】
粗動スライダ２２ａは、粗動スライダ駆動系（不図示）によって、Ｘ軸方向に所定ストロークで駆動される（図６のＸ軸方向の長い矢印参照）。粗動スライダ駆動系は、本実施形態では磁束漏れが生じない一軸駆動機構、例えばボールねじを用いた送りねじ機構によって構成される。この粗動スライダ駆動系は、粗動スライダ２２ａの一対の四角柱状の部分のうち、一方の四角柱状の部分と定盤１４との間に配置される。例えば、定盤１４にねじ軸が取り付けられ、一方の四角柱状の部分にボール（ナット）が取り付けられる構成である。なお、定盤１４にボール（ナット）を取り付け、一方の四角柱状の部分にねじ軸を取り付ける構成であっても良い。
【００３３】
また、粗動スライダ２２ａの一対の四角柱状の部分のうち、他方の四角柱状の部分は、定盤１４に設けられた不図示のガイド面に沿って移動する構成である。
【００３４】
ボールねじのねじ軸は、ステッピングモータによって回転駆動される。あるいは、粗動スライダ駆動系を、駆動源として超音波モータを備えた一軸駆動機構によって構成しても良い。いずれにしても、磁束漏れに起因する磁場変動が電子ビームの位置決めに影響を与えるおそれは殆どない。粗動スライダ駆動系は、ステージ制御装置７０（図８参照）によって制御される。
【００３５】
ステージ２６は、図４に示されるように、微動スライダ２２ｂと、微動スライダ２２ｂの上面に固定された平板状のテーブルＴＢと、を含む。テーブルＴＢ上に不図示の静電チャックを介してウエハＷが吸着保持されている。
【００３６】
図５には、図４に示されるステージ装置２２からテーブルＴＢが取り去られたステージ装置２２の構成部分が、図４とは異なる角度から見た斜視図が示されている。微動スライダ２２ｂは、図５の斜視図に拡大して示されるように、Ｙ軸方向に貫通したＸＺ断面矩形枠状の部材から成り、重量キャンセル装置４２によって、定盤１４上でＸＹ平面内で移動可能に支持されている。微動スライダ２２ｂの側壁の外面には、補強用のリブが複数設けられている。なお、重量キャンセル装置４２の構成については、後述する。
【００３７】
微動スライダ２２ｂの中空部の内部には、ＸＺ断面が矩形枠状でＹ軸方向に延びるヨーク２５ａと、ヨーク２５ａの上下の対向面に固定された一対の磁石ユニット２５ｂとが設けられ、これらヨーク２５ａと一対の磁石ユニット２５ｂによって、微動スライダ２２ｂを駆動するモータの可動子２５が構成されている。
【００３８】
この可動子２５に対応して、粗動スライダ２２ａの一対の四角柱部分の相互間には、図４からテーブルＴＢ及び微動スライダ２２ｂ、並びに符号２８で示される後述する磁気シールド部材を取り去った状態を示す図６に示されるように、コイルユニットから成る固定子２７が架設されている。なお、図６では、重量キャンセル装置４２も図示が省略されている。固定子２７と前述の可動子２５とによって、可動子２５を固定子２７に対して、図６に各方向の矢印で示されるように、Ｙ軸方向に所定ストロークで移動可能で、かつＸ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向に微小駆動可能な閉磁界型かつムービングマグネット型のモータ２９が構成されている。本実施形態では、モータ２９によって微動スライダ２２ｂを６自由度方向に駆動する微動スライダ駆動系が構成されている。微動スライダ駆動系（電磁モータ２９）は、ステージ制御装置７０（図８参照）によって制御される。
【００３９】
本実施形態では、粗動スライダ駆動系によって粗動スライダ２２ａがＸ軸方向に所定ストロークで駆動され、微動スライダ駆動系によって、微動スライダ２２ｂ及びテーブルＴＢ、すなわちステージ２６がＹ軸方向に所定ストロークで駆動され、かつＸ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向に微小駆動される。すなわち、粗動スライダ駆動系と微動スライダ駆動系とによって、ステージ２６を６自由度で駆動するステージ駆動系２４（図８参照）が構成されている。以下では、便宜上、このステージ駆動系２４を、ステージ２６を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に所定ストロークで駆動するとともに、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向に微小駆動する単一の駆動系であるものとし、このステージ駆動系２４が、ステージ制御装置７０によって制御されるものとする。
【００４０】
粗動スライダ２２ａの一対の四角柱部分の相互間には、例えば図４に示されるように、さらに、モータ２９の上面及びＸ軸方向の両側面を覆う状態でＸＺ断面逆Ｕ字状の磁気シールド部材２８が架設されている。すなわち、磁気シールド部材２８は、四角柱部分が延びる方向に交差する方向（Ｙ軸方向）に延びて形成されており、モータ２９の上面に非接触で対向する上面部と、モータ２９の側面に非接触で対向する側面部とを備える。この磁気シールド部材２８は、微動スライダ２２ｂの中空部内に挿入された状態で、側面部のうち、長手方向（Ｙ軸方向）の両端部の下面が粗動スライダ２２ａの一対の四角柱部分の上面に固定されている。また、磁気シールド部材２８の側面部のうち、上記両端部の下面以外は、微動スライダ２２ｂの内壁面のうち、底壁面（下面）に対して、非接触で対向する。すなわち、磁気シールド部材２８は、可動子２５の固定子２７に対する移動を妨げることがない状態で、微動スライダ２２ｂの中空部内に挿入されている。
【００４１】
磁気シールド部材２８としては、所定の空隙（スペース）を隔てて積層された複数層の磁性材料のフィルムによって構成されるラミネートな磁気シールド部材が用いられている。この他、透磁率の異なる２種類の材料のフィルムが交互に積層された構成の磁気シールド部材を用いても良い。磁気シールド部材２８は、モータ２９の上面及び側面を、可動子２５の移動ストロークの全長に渡って覆っており、かつ粗動スライダ２２ａに固定されているので、微動スライダ２２ｂ及び粗動スライダ２２ａの移動範囲の全域で、上方（電子ビーム光学系側）への磁束の漏れを抑制することができる。
【００４２】
重量キャンセル装置４２は、図７に示されるように、微動スライダ２２ｂの下面に上端が接続された金属製のベローズ型空気ばね（以下、空気ばねと略記する）４４と、空気ばね４４の下端に接続された平板状の板部材から成るベーススライダ４６と、を有している。空気ばね４４とベーススライダ４６とは、中央に開口が形成された板状の接続部材４５を介して互いに接続されている。
【００４３】
ベーススライダ４６には、空気ばね４４内部の空気を、定盤１４の上面に噴き出す軸受部４６ａが空気ばね４４の下方に設けられ、軸受部４６ａから噴出される加圧空気の軸受面と定盤１４上面との間の静圧（隙間内圧力）により、ベーススライダ４６上部の構成部分、すなわち重量キャンセル装置４２及びステージ２６（微動スライダ２２ｂ、テーブルＴＢ及び可動子２５を含む）の自重が支持されている。なお、空気ばね４４には、微動スライダ２２ｂに接続された不図示の配管を介して圧縮空気が供給されている。
【００４４】
ベーススライダ４６の定盤１４に対向する面（下面）には、軸受部４６ａの周囲に環状の凹部４６ｂが形成され、これに対応して定盤１４には、軸受部４６ａから凹部４６ｂと定盤１４の上面とで区画される空間内に噴出された空気を、外部に真空排気するための排気路１４ａが形成されている。ベーススライダ４６の凹部４６ｂは、微動スライダ２２ｂが定盤１４上でＸＹ平面内の移動可能な範囲のどこに移動しても、凹部４６ｂに排気路１４ａの排気口が対向する状態が維持されるような寸法を有している。すなわち、ベーススライダ４６の下方に一種の差動排気型の空気静圧軸受が構成され、軸受部４６ａから定盤１４に向かって噴出された空気が、周囲に（露光室内に）漏れ出すことが防止されている。
【００４５】
微動スライダ２２ｂの下面には、空気ばね４４を挟んで一対の支柱（ピラー）４８が固定されている。一対の支柱４８は、空気ばね４４のＹ軸方向の両側で、かつ空気ばね４４を中心として左右対称な配置で、Ｚ軸方向の長さが空気ばね４４より幾分長い。一対の支柱４８それぞれの下端には、空気ばね４４の下端面に一端がそれぞれ接続された平面視Ｕ字状の一対の板ばね４９の他端がそれぞれ接続されている。この場合、一対の板ばね４９は、Ｕ字の先端部（二股に別れた部分）が空気ばね４４に接続され、反対側の端部が一対の支柱４８それぞれに接続されている。一対の板ばね４９とベーススライダ４６とは、ほぼ平行であり、両者の間には所定の間隙が形成されている。
【００４６】
微動スライダ２２ｂのＸＹ平面内の移動の際にベーススライダ４６に作用する水平方向の力を、一対の板ばね４９が受けることができるので、微動スライダ２２ｂのＸＹ平面内の移動の際に、不要な力が空気ばね４４に作用するのをほぼ確実に防止できる。また、一対の板ばね４９は、微動スライダ２２ｂがチルト駆動される際には、そのチルトを許容するように変形する。
【００４７】
ステージ２６（テーブルＴＢ）の位置情報は、図２に示されるように、メトロロジーフレーム４０に設けられたレーザ干渉計システム（以下、干渉計システムと略記する）５８によって計測されている。干渉計システム５８は、実際には、ステージ２６の６自由度方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向）の位置を計測できるように、多軸干渉計から成る少なくとも１つのＸ干渉計と、多軸干渉計から成る少なくとも２つのＹ干渉計と、少なくとも１つのＺ干渉計とを有しているが、図１、図２等では、これらが代表的に干渉計システム５８として示されている。
【００４８】
干渉計システム５８で計測される位置情報は、ステージ制御装置７０及びこれを介して主制御装置６０に供給される（図８参照）。
【００４９】
図８には、電子ビーム露光装置１００の制御系を構成する主制御装置６０の入出力関係がブロック図にて示されている。主制御装置６０は、マイクロコンピュータ等を含み、図８に示される各部を含んだ電子ビーム露光装置１００の構成各部を、統括的に制御する。
【００５０】
図９には、ステージ制御装置７０の内部に構築されたステージ制御系７２のブロック図が、主制御装置６０とともに示されている。この図９には、説明の便宜上、ステージ制御系７２の制御対象であるステージ系８０が、ステージ制御系７２の内部に示されている。ここで、ステージ系８０は、ステージ駆動系２４と、ステージ駆動系２４によって６自由度方向に駆動されるステージ２６と、該ステージ２６の位置を計測する位置計測系、本実施形態では干渉計システム５８とが、実質的にこれに相当する。図９のステージ系８０を除く、各ブロックの殆どは、実際にはソフトウェアで実現されるが、少なくとも一部の構成要素を対応する個々のハードウェアにて構成しても良いことは勿論である。
【００５１】
図９に示されるように、ステージ制御系７２は、目標値出力部７４、減算器７６、制御器７８、フィードフォワード（ＦＦ）推力指令値出力部７１、加算器７３、加算器７５等を含んで構成されている。
【００５２】
目標値出力部７４は、主制御装置６０からの指示に応じ、ステージ２６に対する位置指令プロファイルを作成し、そのプロファイルにおける単位時間当りの位置指令、すなわちステージ２６のＸ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚの各方向（６自由度方向）の位置の目標値Ｔgt（＝（Ｘｔ、Ｙｔ、０、０、０、０））を生成し、減算器７６及びＦＦ推力指令値出力部７１に対してそれぞれ出力する。このうち、Ｘ軸方向の位置の目標値Ｘｔ及びＹ軸方向の位置の目標値Ｙｔは、不図示のクロック部からの正確な時間を用いて基準の時刻からの時間ｔの関数にそれぞれ基づいて、それぞれ生成される。Ｚ軸方向の位置の目標値は、電子ビーム光学系３２のフォーカスキャリブレーションが行われた後にウエハＷの表面を電子ビーム光学系３２の焦点深度の範囲内の例えばＺ軸方向の中心位置に一致させる際の一定値であるが、本実施形態ではこの位置をＺ＝０としている。
【００５３】
減算器７６は、各自由度方向についての目標値Ｔgtとステージ２６の各自由度方向の実測値（干渉計システム５８の計測値に相当する観測値ｏ＝（ｘ、ｙ、ｚ、θｘ，θｙ、θｚ））との差である位置偏差Δ（＝（Δx＝Ｘｔ−ｘ、Δy＝Ｙｔ−ｙ、Δz＝０−ｚ、Δθx＝０−θｘ、Δθy＝０−θｙ、Δθz＝０−θｚ）を演算するものである。ここで、干渉計システム５８の計測値に相当する観測値ｏは、減算器７６にフィードバックされている。
【００５４】
制御器７８は、減算器７６からの位置偏差Δを動作信号として（比例＋積分）制御動作を各自由度方向に関して個別に行い各自由度方向の推力の指令値Ｐ（＝（Ｐx、Ｐy、Ｐz、Ｐθx、Ｐθy、Ｐθz））を演算するＰＩコントローラなどを含む。本実施形態では、制御器７８の制御ゲイン（フィードバック制御ゲイン）、具体的には、ＰＩコントローラの比例ゲイン（Ｐゲイン）及び積分ゲイン（Ｉゲイン）が、主制御装置６０によって、高低２段階で切り換え（変更）可能になっている。比例ゲインは第１の値（第１の所定値）と第１の値より小さい第２の値（例えば実質的に零とみなせる値）との２段階で変更可能であり、積分ゲインは、第３の値（第２の所定値）と第３の値より小さい第４の値（例えば実質的に零とみなせる値）との２段階で変更可能である。比例ゲインを第１の値に且つ積分ゲインを第３の値に設定することを、制御ゲインを「高」に設定（又は変更）すると表現し、比例ゲインを第２の値に且つ積分ゲインを第４の値に設定することを、制御ゲインを「低」に設定（又は変更）すると表現する。制御ゲインの変更については、さらに後述する。
【００５５】
ＦＦ推力指令値出力部７１は、ステージ２６の姿勢（θｘ、θｙ、θｚ）を、ウエハの露光の際のステージ２６の移動経路上の全ての位置で（θｘ、θｙ、θｚ）＝（０、０、０）に維持するための推力指令値を、ステージ２６のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置情報、ここでは、目標値Ｔｇｔに含まれる（Ｘｔ、Ｙｔ）に応じて求め、その推力指令値ｐ（＝（ｐx、ｐy、ｐz、ｐθx、ｐθy、ｐθz））を、加算器７３を介して位置のフィードバック制御系（位置ループ）ＬＰ１にフィードフォワード入力させるためのものである。
【００５６】
ＦＦ推力指令値出力部７１は、露光動作時等に、目標値出力部７４からの目標値Ｔｇｔに応じて、予め求められた位置−推力指令値マップに基づいて、ステージ２６の位置（Ｘ、Ｙ）に応じた推力指令値ｐ（＝（ｐx、ｐy、ｐz、ｐθx、ｐθy、ｐθz））を出力する。
【００５７】
ＦＦ推力指令値出力部７１には、加算器７３に対する推力指令値の出力を、オン・オフするスイッチが内部に設けられており、このスイッチは、主制御装置６０によってオン・オフされる。このスイッチは、通常、オン状態となっており、ＦＦ推力指令値出力部７１から加算器７３に対して上述の推力指令値が出力されている。なお、位置−推力指令値マップを求める方法については後述する。
【００５８】
加算器７３は、制御器７８からの推力指令値Ｐと、ＦＦ推力指令値出力部７１からの推力指令値ｐとを各自由度方向毎に加算し、加算後の推力の指令値（Ｐ＋ｐ）を加算器７５に出力する。
【００５９】
加算器７５は、推力の指令値（Ｐ＋ｐ）と外乱Δｐとの和を、推力−位置変換ゲインＫwで表されるステージ系８０に出力する。推力−位置変換ゲインＫwは、ステージ２６にステージ駆動系２４を介して推力が与えられた結果、ステージ２６が駆動され、その位置が変化し、その位置の変化が干渉計システム５８で計測されて、干渉計システム５８の計測値に相当する観測値ｏが出力される一連の現象を、推力−位置変換ゲインとして表したものである。なお、加算器７５は、実際には存在しない。しかるに、外乱Δｐは、実際に、ステージ２６に対して推力として作用する。この外乱Δｐの作用を表現するため、図９においては、便宜上、加算器７５を設け、この加算器７５を介して、外乱Δｐが、推力の指令値（Ｐ＋ｐ）とともに推力−位置変換ゲインＫwに与えられるようにしている。図９においては、推力−位置変換ゲインゲインＫwから観測値ｏが減算器７６にフィードバックされている。
【００６０】
なお、図９では、推力−位置変換ゲインＫwから出力される観測値ｏは、主制御装置６０にも送られるようになっている。
【００６１】
ここで、ＦＦ推力指令値出力部７１で用いられる位置−推力指令値マップを求める方法について説明する。
【００６２】
まず、主制御装置６０は、制御器７８の制御ゲインを「高」に設定した状態で、ＦＦ推力指令値出力部７１内の前述のスイッチをオフにするとともに、目標値出力部７４に対して、図１０に示される露光領域の中心の経路Ｒｔとは逆向きの経路に沿ってステージ２６が電子ビーム光学系３２の下方で移動し、かつ所定距離（微小距離）移動毎に停止するような目標値を出力するように指示を与える。これにより、ステージ制御系７２によるステージの制御（フィードバック制御）が開始され、ステージ２６は、図１０に示される露光領域の中心の経路Ｒｔとは逆向きの経路に沿って移動し、かつ所定距離移動毎に停止する。
【００６３】
主制御装置６０は、ステージ２６が停止する毎に、制御器７８から出力される推力の指令値（このとき制御ゲインは「高」に設定されている）と、干渉計システム５８の計測値（観測値ｏ）とを同時に取り込み、推力指令値とステージ２６の位置（干渉計システム５８の計測値）とを対応付けて不図示のメモリに取り込む。このような制御器７８から出力される推力の指令値と、干渉計システム５８の計測値との同時取り込みを、ウエハ全面に対する露光領域の中心の経路Ｒｔに沿った相対移動が終了するまで、ステージ２６の各停止位置で、繰り返し行う。これにより、メモリ内には、ステージ２６の位置座標（Ｘ、Ｙ）と対応する推力指令値との情報が格納され、これらの情報から前述の位置−推力指令値マップを作成することができる。主制御装置６０は、位置−推力指令値マップを、ＦＦ推力指令値出力部７１のメモリに転送（格納）するとともに、ＦＦ推力指令値出力部７１内の前述のスイッチをオンに戻す。
【００６４】
ところで、本実施形態では、制御器７８の制御ゲインが「低」に設定（変更）された場合、制御器７８からの推力指令値は、ほぼ零となり、加算器７３に対する入力は、実質的には、目標値Ｔｇｔに応じたＦＦ推力指令値出力部７１からの推力指令値（位置−推力指令値マップに基づく推力指令値）のフィードフォワード入力のみとなる。したがって、制御器７８の制御ゲインが「高」の場合に比べて、格段小さい推力指令値が、加算器７３から加算器７５を介してステージ系８０のステージ駆動系２４に与えられ、ステージ駆動系２４によるステージ２６の制御が行われる。このとき、電子ビーム照射装置３０がウエハＷに対する電子ビームの照射状態にあると、モータ２９の駆動による電磁場の変動により、ウエハＷ上での電子ビームの照射位置にずれ（位置ずれ）が生じる。しかるに、ＦＦ推力指令値出力部７１からの推力指令値のみがステージ駆動系２４に与えられる場合、モータ２９が発生する力からは、高応答のフィードバック制御に起因する高周波で振幅の大きい推力成分が消滅し、目標軌道（目標値出力部７４からの位置の目標値Ｔgt）に由来する比較的滑らかで低周波中心の振幅の小さい成分が支配的となる。したがって、電磁場の変動に起因して生じるウエハＷ上での電子ビームの照射位置ずれ量はそもそも小さくなる。
【００６５】
また、この場合、ステージ駆動系に与えられる推力指令値は、位置−推力指令値マップに基づくので、ステージ２６の位置座標（Ｘ、Ｙ）に応じて推力指令値は一義的に定まる。したがって、ステージ２６の位置座標（Ｘ、Ｙ）に応じて、その推力指令値に従ってモータ２９が発生する推力による電磁場の変動に起因する電子ビームのウエハ上で照射位置のずれも一義的に定まる。この場合の電子ビームのウエハ上での照射位置のずれは、電子ビームの偏向（光軸に対するビームの角度のずれ）とシフト（ＸＹ平面内でのずれ）とに対応する。前者では、光軸に沿った電子ビームのフォーカスずれがないように通常予めフォーカス調整が行われるため、光軸に対してビームが傾斜している場合には、ウエハ表面がその傾斜したビームのベストフォーカス位置からずれ、そのビームのベストフォーカス位置とウエハ面との高さの差と、傾斜角とに比例した電子ビームのウエハ面上での照射位置のずれが生じる。すなわち、電子ビームの偏向は、電子ビームのシフトと同様に電子ビームのウエハ上での照射位置のずれとして現れる。
【００６６】
そこで、本実施形態では、ステージ２６の位置座標（Ｘ、Ｙ）に応じた電子ビームのウエハ上での照射位置のずれを補正するためのステージ２６の位置座標と電子ビームＥＢのウエハ上での照射位置のずれとの関係を示すマップ（位置−照射位置ずれマップ）が、予め作成され、主制御装置６０が備えるメモリ内に格納されている。
【００６７】
この位置−照射位置ずれマップは、例えば以下の手順で作成される。
【００６８】
まず、計測用ウエハの例えば中心を原点とする２次元直交座標系であるウエハ座標系と干渉計システム５８の測長軸で規定される２次元直交座標系であるステージ座標系との回転ずれが零となるように計測用ウエハの向きを調整した状態で、計測用ウエハがステージ２６上にロードされる。
【００６９】
次に、主制御装置６０は、計測用ウエハ上の原点との位置関係が既知の基準マークが、電子ビーム照射装置３０の光軸の直下に位置する位置に、ステージ２６を位置決めする。そして、主制御装置６０は、ウエハＷのＺ軸方向の位置を露光時と同一位置に設定し、フォーカス制御部６４を介して前述のフォーカスレンズ３２ａが有するフォーカスコイルの電流を変化させて焦点位置を変化させながら、計測用ウエハ上の基準マークを走査し、反射電子を検出した反射電子検出装置３８（３８ｘ１、３８ｘ２、３８ｙ１、３８ｙ２のうちの所定の１つ）の検出信号の変化から、変化が最も先鋭であるときを最適な焦点位置として求め、その最適な焦点位置に対応する電流を以後フォーカスコイルに供給する。
【００７０】
上記の電子ビームＥＢのフォーカスの初期設定（初期調整）が終了すると、反射電子検出装置３８（３８ｘ１、３８ｘ２、３８ｙ１、３８ｙ２）の検出信号と、干渉計システム５８の計測値とに基づいて、上記の基準マークの位置座標（Ｘ，Ｙ）を、ステージ座標系上で求めることで、ウエハ座標系とステージ座標系との位置関係を求め、メモリに記憶する。
【００７１】
このような準備作業の後、主制御装置６０は、デバイス製造用のウエハの露光時と同様の露光を計測用ウエハに対して行う。具体的には、計測用ウエハ（ステージ２６）を例えば図１０の露光領域中心の経路Ｒｔと逆向きに移動させつつパターンを描画する。この計測用ウエハの露光（パターンの描画）は、計測用ウエハの走査露光を、＋Ｙ方向と−Ｙ方向を交互に走査方向として行う交互スキャン動作と、＋Ｙ方向の走査（プラススキャン）と−Ｙ方向の走査（マイナススキャン）との間のＹ軸方向に関する計測用ウエハ（ステージ２６）の減速及び加速中に、計測用ウエハ（ステージ２６）をＸ軸方向の一側に露光領域のＸ軸方向の幅分移動する動作（ステッピング動作）とを、繰り返すことで、行われる。
【００７２】
ここで、計測用ウエハの露光動作について、さらに説明する。
【００７３】
計測用ウエハの露光動作に際しては、主制御装置６０は、上述したようにステージ２６が上述の交互キャン動作と、ステッピング動作とを繰り返すような位置指令を出力するように目標値出力部７４に対して指令を与える。これにより、図１０に示されるような経路に沿って露光領域の中心がウエハＷに対して移動するように、ステージ２６（ウエハＷ）が交互キャン動作と、ステッピング動作とを繰り返す。
【００７４】
加速開始位置（露光開始位置）ＳＴＡに露光領域の中心があるとき、ステージ２６は、停止状態にあり、制御器７８のフィードバック制御ゲインは、「高」に設定されている。この状態からステージ２６のプラススキャンが開始される。このプラススキャンに際しては、目標値出力部７４からの位置の目標値Ｔgt（＝（Ｘ、Ｙ、０、０、０、０））がＦＦ推力指令値出力部７１及び減算器７６に与えられ、減算器７６で位置偏差Δが算出され、制御器７８に送られる。これにより、位置偏差を動作信号として制御器７８が比例＋積分制御動作を開始し、位置偏差を零とするような推力の指令値が時々刻々算出され加算器７３の一方の入力端に与えられる。加算器７３の他方の入力端には、ＦＦ推力指令値出力部７１から位置の目標値Ｔgt（＝（Ｘ、Ｙ、０、０、０、０））に応じた推力の指令値が与えられる。そして、加算器７３により、推力の指令値Ｐと、ＦＦ推力指令値出力部７１からの推力の指令値ｐとが加算され、さらに加算器７５によって外乱Δｐが加算され、それらの加算値（Ｐ+ｐ＋Δｐ）が推力指令値としてステージ系８０に与えられ、ステージ駆動系２４によってステージ２６が、＋Ｙ方向に加速される。
【００７５】
そして、ステージの＋Ｙ方向への加速が終了し、目標速度に達すると、主制御装置６０によって制御器７８の制御ゲインが「高」から「低」に切り換えられる。主制御装置６０は、観測値ｏのモニタ結果に基づいて、目標速度に達したことを検知している。制御ゲインが「高」から「低」に切り換えられることにより、ステージ２６の位置制御は、（フィードバック制御＆フィードフォワード制御）からフィードフォワード制御（目標値Ｔgtに応じて位置−推力指令値マップに従った推力指令値を加算器７３にフィードフォワード入力させる制御）に切り換えられる。ここで、制御ゲインが「低」に切り換えられた状態では、ステージ２６は、主として慣性の法則に従ってＹ軸方向に等速移動している。したがって、このときのフィードフォワード制御は、ステージ２６の姿勢（θｘ、θｙ、θｚ方向の位置）を（０、０、０）に維持するために必要な駆動力をステージ駆動系２４に発生させるための制御であると言える。
【００７６】
上述したように、制御ゲインを「高」から「低」に切り換えるとほぼ同時に、主制御装置６０は、観測値ｏをモニタしつつ、電子ビーム照射装置３０による電子ビームＥＢの計測用ウエハへの照射を開始することで、計測用ウエハの走査露光（プラススキャン露光）を開始する。プラススキャン露光は、ステージ２６の＋Ｙ方向への等速移動中に行われ、この等速移動中は、前述したようにステージ２６は主として慣性の法則に従って＋Ｙ方向に移動する。なお、マイナススキャン露光も、ステージの移動方向が逆Ｙ方向ではあるが、プラススキャン露光と同様である。
【００７７】
ただし、慣性の法則に従うのみでは、複数ショットに跨るＹ軸方向の移動中にステージ２６の姿勢（θｘ、θｙ、θｚ）を（０、０、０）に維持することは困難であるため、前述した位置−推力指令マップに基づく、フォードフォワード制御が行われる。
【００７８】
そして、ステージ２６の等速移動期間が終了すると、主制御装置６０が、ＦＢ制御ゲインを「低」から「高」に切り換えるとともに、電子ビーム照射装置３０からの電子ビームＥＢの照射を停止する。また、ＦＢ制御ゲインが「低」から「高」に切り換えられることにより、ステージ２６の位置のフィードバック制御＆フィードフォワード制御が再開され、ステージ２６（ウエハＷ）のＵ字状経路に沿ったステッピング動作が開始される。
【００７９】
ステッピング動作が終了すると、この時点では、ステージ２６は、Ｙ軸方向に関して逆向き（−Ｙ方向）の加速が終了し、目標速度に達しているので、主制御装置６０は、制御器７８の制御ゲインを「高」から「低」に切り換える。これにより、ステージ２６の位置制御は、（フィードバック制御＆フィードフォワード制御）からフィードフォワード制御に切り換えられ、ステージ２６の−Ｙ方向への駆動は、ステージ駆動系２４（モータ２９等）の推力による駆動から、主として慣性の法則に従った運動に切り換えられる。また、目標値出力部７４からは−Ｙ方向に沿ってステージ２６を目標速度で等速移動させるような目標値Ｔｇｔが、減算器７６及びＦＦ推力指令値出力部７１に与えられ、前述と同様の走査露光が行われる。以後、上記と同様にして、ステッピングと、プラススキャンとマイナススキャンとを交互に繰り返す交互スキャンによる走査露光と、が交互に繰り返し行われる。
【００８０】
このようにして露光された計測用ウエハを、現像後、その計測用ウエハのレジスト像（例えば、各ショット領域内に均等な間隔で形成されたマーク像）の位置ずれをウエハＷの全面で計測することで、計測用ウエハ上の座標系（ウエハ座標系）上の各位置（ｘｗ，ｙｗ）とその位置に応じた照射位置のずれとの関係を示すマップを作成する。
【００８１】
そして、さらに、先に、主制御装置６０のメモリ内に記憶された、計測用ウエハの露光時におけるウエハ座標系とステージ座標系との位置関係に基づいて、計測用ウエハ上の座標系（ウエハ座標系）上の各位置（ｘｗ，ｙｗ）を、対応するステージ座標系上の各位置（Ｘ、Ｙ）に変換することで、ステージ２６の位置座標と電子ビームＥＢのウエハ上での照射位置のずれとの関係を示すマップ（位置−照射位置ずれマップ）を得ることができる。
【００８２】
電子ビーム露光装置１００では、主制御装置６０が所定のパターンデータ及び予め決められた各描画パラメータに従って、電子ビーム光学系３２から射出される電子ビームＥＢ及びステージ２６を制御し、ウエハＷに対する露光（パターン描画）を行う。
【００８３】
ところで、半導体素子等のマイクロデバイスが完成するまでには、複数層のパターンをウエハ上に重ね合わせて形成する必要があり、下地層のパターンと描画されるパターンとの重ね合わせは重要である。
【００８４】
このため、本実施形態では、ウエハに対するパターン描画（ウエハの露光）に先立って、主制御装置６０では、電子線偏向制御部６６を介して偏向レンズ３２ｂを制御することで、ウエハ上に予め形成されている２つ以上のアライメントマークＡＭ（図３参照）に対して電子ビームＥＢを順次走査し、その時にアライメントマークＡＭから発生した反射電子を反射電子検出装置３８により検出する。アライメントマークＡＭに対する走査時には、電子ビームＥＢの加速電圧は、露光時（パターン描画時）と同じ加速電圧に設定される。
【００８５】
図３には、一例として、光軸に平行な光路（図中の実線の光路）に沿ってアライメントマークＡＭに対して照射された電子ビームＥＢによるアライメントマークＡＭから反射電子検出装置３８ｙ１、３８ｙ２に向かう反射電子ＲＥが示さている。主制御装置６０は、電子線偏向制御部６６から得られる電子線の偏向情報（偏向角度、偏向方向等の情報を含む）と信号処理装置６２から得られるマークの検出信号の処理結果とに基づいて、アライメントマークＡＭの位置を特定し、その位置と検出時の干渉計システム５８から得られるステージ座標情報とに基づいて、ステージ座標系上におけるアライメントマークＡＭの位置を求める。このようにして求めた２つ以上のアライメントマークのステージ座標系上における位置に基づいて、ウエハ上のショット領域を露光位置（電子ビームの基準状態における照射位置、すなわち電子ビームＥＢが光軸ＡＸ上の図３中の実線の光路に沿って照射された際の電子ビームＥＢのウエハＷ上の照射位置）に位置させるための目標位置情報を求めることができる。そして、主制御装置６０は、ウエハの露光時（ウエハに対するパターンの描画時）に、その取得した目標位置情報に基づいて、ウエハ（ステージ２６）を移動させつつパターンを描画する。このようにアライメントマークＡＭを基準とすることにより、常に、パターンを所望の位置に描画することができ、既にウエハＷに形成されたパターンに対して、新たに描画するパターンが良好に重ね合わされる。
【００８６】
しかるに、例えばアライメントマークＡＭの位置の計測（ウエハアライメント計測）中に、モータ２９の駆動による磁場変動に起因して、電子ビームＥＢの位置が基準状態、例えば電子ビームＥＢの光路が電子ビーム光学系３２の光軸ＡＸに一致する状態からずれる（偏向角度のずれ、偏向方向のずれ等）と、アライメントマークＡＭの位置の計測結果に誤差（アライメント計測誤差と呼ぶ）が生じ、そのアライメントマークＡＭの位置に基づいて求められる、前述の目標位置情報に誤差が含まれることとなる。そこで、本実施形態では、かかる目標位置情報に誤差が含まれる事態の発生を防止するため、以下のようにして、アライメントマークＡＭのマーク位置情報の計測（アライメント計測）が行われる。
【００８７】
このアライメント計測に際し、主制御装置６０は、目標値出力部７４に対して、ウエハ上の複数のショット領域にそれぞれ設けられた複数のアライメントマークＡＭのうち、予め選択した所定数、例えば１０〜２０個程度のアライメントマークＡＭが、順次、電子ビーム光学系３２の直下（電子ビームＥＢのウエハＷ上の照射位置）に位置付けられ、各位置で停止するような目標値を出力するように指示を与える。これにより、目標値出力部７４から出力される目標値に従って、ステージ２６の移動が、ステージ制御系７２によって制御され、所定数のアライメントマークＡＭが、順次、電子ビーム光学系３２の直下に位置付けられ、各位置でステージ２６が停止する。
【００８８】
しかるに、アライメントマークＡＭが、順次、電子ビーム光学系３２の直下に位置付けられ、ステージ２６が停止したとき、主制御装置６０は、制御器７８の制御ゲインを「高」から「低」に切り換える。したがって、各停止位置では、ステージ２６は、前述した位置−推力指令値マップに従う推力指令値を加算器７３を介してステージ系８０に与える位置のフィードフォワード制御（実質的に位置のフィードバック制御を伴わない）が行われる。本実施形態では、このステージ２６の位置のフィードフォワード制御が行われるとき、主制御装置６０は、位置−照射位置ずれマップに基づいて、電子ビームＥＢの照射位置ずれを補正することが可能である。
【００８９】
そこで、主制御装置６０は、ステージ２６が、電子ビーム光学系３２の直下に位置付けられ、停止する度に、電子ビーム照射装置３０を用いてアライメントマークＡＭの位置計測（アライメント計測）を行うが、この際に、干渉計システム５８の計測値をモニタしつつ、位置−照射位置ずれマップに基づいて、電子線偏向制御部６６による偏向レンズ３２ｂの制御することで、ウエハ上での電子ビームの照射位置ずれを補正した状態でアライメントマークＡＭの計測を行う。これにより、計測時の磁場変動に起因する電子ビームＥＢの変動による、アライメントマークＡＭの位置の計測誤差の発生を防止した高精度なアライメント計測が可能になる。
【００９０】
そして、主制御装置６０は、このアライメント計測の結果に基づいて、前述の如く、ウエハＷ上のショット領域を露光位置に位置させるための目標位置情報を求め、ウエハの露光時（ウエハに対するパターンの描画時）に、その取得した目標位置情報に基づいて、ウエハ（ステージ２６）を例えば図１０の露光領域中心の経路Ｒｔと逆向きに移動させつつパターンを描画する。なお、このウエハの露光動作は、先に詳述した計測用ウエハに対する露光動作と同様であるから、詳細説明は省略する。
【００９１】
なお、上述の説明では、荷電粒子ビーム（露光領域）が、図１０に示される経路Ｒｔに沿ってステージ２６に対して移動するように、ステージ２６を移動しつつ露光を行う場合について説明したが、これに限らず、図１１（Ａ）に示されるように、まず経路Ｒｔ１に沿って、全てのショット領域それぞれの一部を露光した後、経路Ｒｔ１よりも−Ｘ側に１０μｍだけずれた経路Ｒｔ２に沿って全てのショット領域それぞれの一部を露光し、更に経路Ｒｔ２よりも−Ｘ側に１０μｍだけずれた経路Ｒｔ３に沿って、全てのショット領域それぞれの一部を露光するというようにして、ウエハ上の全てのショット領域を露光することとしても良い。また、図１１（Ｂ）に示されるように、まず、経路Ｒｔ１’に沿って、１つのショット領域の全てを露光し、その後、経路Ｒｔ２’、Ｒｔ３’…に沿って各ショット領域を順次露光するというような露光動作を行うこととしても良い。いずれの経路を採用した場合でも、走査露光が行われるステージ２６のＹ軸方向に関する等速移動中と、ステッピング動作が行われるステージ２６のＹ軸方向に関する加減速中とで、ステージ制御系７２のフィードバック制御ゲインの「高」「低」の切り換えを行う。また、制御ゲインが「低」に切り換えられたときに、前述した位置−推力指令値マップに従う推力指令値を加算器７３を介してステージ系８０に与える位置のフィードフォワード制御（実質的に位置のフィードバック制御を伴わない）を行うとともに、位置−照射位置ずれマップに基づいて、電子ビームＥＢの照射位置ずれを補正することとすれば良い。
【００９２】
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、ステージ制御装置７０内に構築されたステージ制御系７２によってステージ駆動系２４を制御する制御系が構成され、主制御装置６０及びステージ制御装置７０によって電子ビーム照射装置３０とステージ駆動系２４とを制御する制御系が構成されている。
【００９３】
以上説明したように、本実施形態に係る電子ビーム露光装置１００では、例えばウエハに対する走査露光を行うに際し、主制御装置６０は、走査露光が行われるステージ２６のＹ軸方向（走査露光時の走査方向）に関する等速移動中には、ステージ制御装置７０内部に構築されたステージ制御系７２のフィードバック制御ゲイン（制御器７８の制御ゲイン）を「低」、すなわち実質的に零とみなせる値に設定し、ステッピング動作が行われるＹ軸方向に関する加減速時にはフィードバック制御ゲインを「高」に設定する。フィードバック制御ゲインが「低」に設定された場合、目標値出力部７４からの位置の目標値Ｔgtに応じて予め取得した位置−推力指令値マップに従った推力指令値を加算器７３にフィードフォワード入力させるステージ駆動系２４に対するフィードフォワード制御が行われるが、ステージ駆動系２４に対するフィードバック制御は行われない。このため、ステージ２６の等速移動時におけるモータ２９の出力は、ステージ２６の加減速時におけるモータ２９の出力より格段小さい。
【００９４】
したがって、電子ビーム露光装置１００では、Ｙ軸方向に関する加減速時にはモータ２９を含むステージ駆動系２４によりステージ２６が駆動され、等速移動時にはステージ２６が主として慣性の法則に従って移動される。このため、ウエハの走査露光中にモータ２９が駆動力を発生することによって生じる磁場変動によって電子ビーム光学系３２の電子ビームＥＢが偏向（位置ずれ）するのを抑制することができる。
【００９５】
これに加え、本実施形態では、ステージ駆動系２４に対するフィードフォワード制御のみが行われているときの、磁場変動に起因する電子ビーム光学系３２の電子ビームＥＢのウエハＷ上での照射位置のずれを、主制御装置６０が、目標値出力部７４からの位置の目標値Ｔgtに応じ、予め取得した位置−照射位置ずれマップに基づいて、電子線偏向制御部６６を介した偏向レンズ３２ｂの制御によって補正する。このため、走査露光中におけるステージ２６の駆動によって生じる磁場変動に起因して電子ビームＥＢの照射位置ずれが生じることを防止することができる。
【００９６】
また、本実施形態では、ウエハ上のアライメントマークＡＭに電子ビーム光学系３２から電子ビームＥＢを照射して、そのアライメントマークＡＭからの反射電子を反射電子検出装置３８（３８ｘ１、３８ｘ２、３８ｙ１、３８ｙ２の少なくとも１つ）を用いて計測するウエハアライメント計測などの計測時においては、ウエハ（ステージ２６）の停止中に、電子ビームの照射が行われる。このため、上述した走査露光時と同様にして、磁場変動に起因して電子ビームＥＢの照射位置ずれが生じることを防止することができる。
【００９７】
なお、上記実施形態では、ステージ制御系７２を構成するフィードバック制御系の制御ゲインを変更することで、走査方向（Ｙ軸方向）に関する加減速時にはステージ駆動系２４を用いてステージ２６を駆動し、等速移動時にはステージ２６を主として慣性の法則に従って移動させる場合について説明したが、これに限らず、制御器７８と加算器７３との間に、回路を開閉するスイッチを設け、このスイッチをオン・オフすることで、制御器７８の出力の加算器７３に対する供給及び供給停止を制御することとしても良い。このようにしても、上記実施形態と同様に、走査方向（Ｙ軸方向）に関する加減速時にはステージ駆動系２４を用いてステージ２６を駆動し、等速移動時にはステージ２６を主として慣性の法則に従って移動させることができる。
【００９８】
また、上記実施形態では、フィードバック制御ゲインの「低」レベルが、ほぼ零とみなせるレベルである場合について説明したが、ステージ駆動系が有する電磁モータに対する磁気シールドの構成、性能によっては、磁場変動が電子ビームに与える影響をより効果的に抑制することが可能な構成もあり得る。したがって、「低」レベルは、必ずしも零とみなせるレベルに限らず、「高」レベルより低いレベルであれば良い。
【００９９】
また、上記実施形態では、電子ビームの照射時と非照射時（あるいは走査方向に関するステージの加速度が零の場合（ステージの等速移動中又は停止中）と非零の場合）とで、位置制御系（位置ループＬＰ１）のフィードバック制御ゲインを変更する場合について説明したが、これに限らず、例えばステージ制御系を、位置ループのマイナーループとして速度ループを含む多重ループ制御系によって構成するような場合には、速度ループのフィードバック制御ゲインを変更することとしても良い。要は、ステージ駆動系を構成する電磁モータの推力発生に起因する磁場変動が電子ビーム光学系から射出される電子ビームに与える影響が、電子ビームの照射時に非照射時より小さくなるように、あるいは走査方向（上記実施形態ではＹ軸方向）に関する、ステージの等速移動時に加減速時より小さくなるように、制御系の少なくとも一部の制御ゲインが変更されれば良い。
【０１００】
また、上記実施形態では、プラススキャン又はマイナスキャン時における等速移動時など、ステージ駆動系のフィードバック制御を行わない場合に、ステージ２６の姿勢を維持するためのフィードフォワード制御を行う場合について例示したが、ステージ駆動系が推力を発生しなくてもステージの姿勢を維持できるような装置構成の場合には、ステージの等速移動時などにステージ駆動系のフィードバック制御及びフィードフォワード制御のいずれも行わなくても良い。
【０１０１】
また、上記実施形態では、計測用ウエハに対して露光を行い、その露光済みの計測用ウエハを現像後にレジスト像の位置計測を行うことで、ステージの位置と計測用ウエハ上での電子ビームの照射位置ずれとの関係を示すマップ（位置−照射位置ずれマップ）を作成するものとした。しかしながら、これに限らず、例えば鏡筒３４の射出端の内面に基準マークを形成し、この基準マークの位置を、ステージ２６の各位置（Ｘ、Ｙ）で検出することにより、ステージの駆動時に生じるモータ２９の電磁場の変動に起因する電子ビームの変動（光軸に対する角度ずれ及びＸＹ平面内の位置ずれ）に関する情報とステージ２６の位置との関係を示すマップ情報を求め、このマップ情報に基づいて、電子ビームのウエハに対する照射位置及び照射角度の少なくとも一方を調整することとしても良い。例えば、ステージ２６を、露光の際と同様の経路に沿って所定間隔でステップ移動し、各ステップ位置で、上述のアライメント時と同様に、フィードバック制御を伴わない位置−推力指令値マップに従ったステージ駆動系のフィードフォワード制御を行う。そして、各ステップ位置で、電子ビーム光学系３２からの電子ビームＥＢで鏡筒３４の基準マークを走査し、基準マークからの反射電子を反射電子検出装置３８で検出することで、電子ビームＥＢの変動（光軸に対する角度ずれ及びＸＹ平面内の位置ずれ）に関する情報を求めることで、上記のマップ情報を求めても良い。
【０１０２】
また、上記実施形態では、計測用ウエハ又はウエハ等のターゲットに対する電子ビームの照射位置の調整を、電子線偏向制御部６６を介した電子ビームの偏向制御により行うものとしたが、これに限らず、電子ビームのターゲットに対する照射位置及び照射角度の少なくとも一方に起因する、ターゲット上での電子ビームの照射位置を調整するために、ステージ駆動系２４をフィードフォワード制御することとしても良い。かかるフィードフォワード制御は、例えば次のようにして行うことができる。
ａ．  まず、前述した手順により、計測用ウエハに対する露光及びその露光された計測用ウエハに形成されたレジスト像（例えば、各ショット領域内に均等な間隔で形成されたマーク像）の位置ずれ計測等を行って、ステージ２６の位置座標と電子ビームＥＢのウエハ上での照射位置のずれ（照射位置ずれ）との関係を示すマップ（位置−照射位置ずれマップ）を取得する。次に、この位置−照射位置ずれマップに含まれるステージ２６の位置座標に応じた照射位置ずれに対応するステージ駆動系２４に対する推力指令値の差分δｐ（＝（δｐx、δｐy、δｐz、δｐθx、δｐθy、δｐθz））を求め、先に作成された位置−推力指令値マップに含まれる推力指令値ｐ（＝（ｐx、ｐy、ｐz、ｐθx、ｐθy、ｐθz））を、新たな推力指令値（ｐ＋δｐ）に更新する（ｐ＋δｐ→ｐ）。
ｂ．  そして、ＦＦ推力指令値出力部７１から加算器７３に与えられる（フィードフォワード入力される）推力指令値として、更新後の推力指令値ｐを用いてステージ２６の駆動を制御しつつ、先と同様の手順で、計測用ウエハに対して露光を行う。そして、その露光された計測用ウエハに形成されたレジスト像の位置ずれ計測、及び計測用ウエハの露光時におけるウエハ座標系とステージ座標系との位置関係に基づく、座標変換により、新たな位置−照射位置ずれマップを得る。
ｃ．  そして、新たな位置−照射位置ずれマップに含まれる位置ずれ（すなわち、補正しきれなかった位置ずれであり、以下では残存する位置ずれと称する）が、実質的に無視できるレベルの値になっているか否かを判断する。この判断が肯定された場合には、位置−推力指令値マップの更新を終了する。一方、上記の判断が否定された場合には、残存する位置ずれが、実質的に無視できるレベルの値になるまで、次のｄ．及びｅ．の処理を繰り返す。
ｄ．  残存する位置ずれに対応するステージ駆動系２４に対する推力指令値の差分δｐ（＝（δｐx、δｐy、δｐz、δｐθx、δｐθy、δｐθz））を求め、最新の位置−推力指令値マップに含まれる推力指令値ｐ（＝（ｐx、ｐy、ｐz、ｐθx、ｐθy、ｐθz））を、新たな推力指令値（ｐ＋δｐ）に更新する（ｐ＋δｐ→ｐ）。
ｅ．  そして、ＦＦ推力指令値出力部７１から加算器７３に与えられる（フィードフォワード入力される）推力指令値として、更新後の推力指令値ｐを用いてステージ２６の駆動を制御しつつ、先と同様の手順で、計測用ウエハに対して露光を行う。そして、その露光された計測用ウエハに形成されたレジスト像（例えば、各ショット領域内に均等な間隔で形成されたマーク像）の位置ずれ計測、及び計測用ウエハの露光時におけるウエハ座標系とステージ座標系との位置関係に基づく、座標変換により、新たな位置−照射位置ずれマップを得る。
ｆ．  そして、前述した手順でウエハの露光動作を行う。ただし、この露光動作では、最新の位置−推力指令値マップ（すなわち、残存する位置ずれが、実質的に無視できるレベルの値になった時点の位置−推力指令値マップ）に基づいて、ステージ駆動系２４がフィードフォワード制御される。この場合、ステージ駆動系２４のフィードフォワード制御により、ウエハに対する電子ビームの照射位置ずれが調整されるので、電子線偏向制御部６６を介した電子ビームの偏向制御が不要になる。
【０１０３】
なお、上記ａ．〜ｅ．では、ａ．〜ｃ．の後、ｄ．及びｅ．の処理を複数回繰り返せば、必ずステージ駆動系２４のフィードフォワード制御により、ウエハに対する電子ビームの照射位置ずれを調整できる、位置−推力指令値マップが得られることを前提としている。
【０１０４】
しかしながら、上記のｄ．及びｅ．の処理の繰り返し回数が多くなるほど、最終的に得られる位置−推力指令値マップ中の推力指令値と、最初に得られた位置−推力指令値マップ中の推力指令値との差が大きくなる。この差が、大きくなりすぎると、例えば走査露光が行われる等速移動中のステージ２６の姿勢を維持することが困難になることが予想される。そもそも、最初に得られた位置−推力指令値マップ中の推力指令値は、ステージ２６姿勢を維持するためのステージ２６の位置に応じた推力指令値だからである。
【０１０５】
そこで、前述の繰り返し回数に制限を設け、制限回数の繰り返しにより、残存する位置ずれが、実質的に無視できるレベルの値になる位置−推力指令値マップが得られなかった場合、前述の推力指令値の差分（推力指令値を更新する差分）δｐに減衰ファクタα（αは０から１までの任意の値）をかけたα・δｐを、前述の差分δｐに代えて用いることとしても良い。
【０１０６】
この他、ターゲット上での電子ビームの照射位置を調整するためのステージ駆動系２４のフィードフォワード制御は、上述した電子ビームＥＢの変動（光軸に対する角度ずれ及びＸＹ平面内の位置ずれ）に関する情報とステージ２６の位置と関係を示すマップ情報に基づいて行うこととしても良い。
【０１０７】
なお、上記実施形態では、主制御装置６０が、ウエハ（ターゲット）に対する電子ビームの照射時と非照射時とでステージ駆動系に対する制御内容を変更する場合について説明したが、これに限らず、ウエハ（ターゲット）に対する電子ビームの照射状態に基づいて、前記ステージ駆動系２４（電磁モータ２９を含む）を制御することとしても良い。例えば、電子ビームの照射時を、複数の状態に細分化し、各状態毎に、例えばフィードバック制御ゲインを異ならせても良い。例えば、露光時とアライメント計測時とで、フィードバック制御ゲインを異ならせてステージ駆動系を制御しても良い。また、ウエハに照射される電子ビームのエネルギ量の大きさに応じて、フィードバック制御ゲインを連続的に可変にしても良い。
【０１０８】
なお、上記実施形態では、電子ビームの照射時には、ステージ駆動系のフィードバック制御が行われないので、そのときのステージ駆動系の発生推力は、ステージ駆動系のフィードバック制御が行われるとき（例えば、電子ビームの非照射時）に比べて格段小さい。したがって、ステージ駆動系を、モータ２９と一軸駆動機構との組み合わせに限らず、平面モータ等によって構成することとしても良い。
【０１０９】
なお、上記実施形態では、シングルカラムタイプの電子ビーム光学系３２を用いる場合について例示したが、これに限らず、前述したマルチビーム光学系から成る光学系カラムを複数有するマルチカラムタイプの電子ビーム光学系を用いても良い。
なお、上記実施形態に係るマルチビーム光学系として、それぞれのビームをオン・オフする方法には、複数の開口を有するブランキングアパーチャアレイを介して複数の電子ビームを発生させ、描画パターンに応じて電子ビームを個別にオン・オフしてパターンを試料面に描画する方式を採用しても良い。また、ブランキングアパーチャアレイの代わりに、複数の電子ビームを射出する複数の電子放出部を有する面放出型電子ビーム源を用いる構成であっても良い。また、電子ビーム照射装置として、電子線を成形アパーチャと呼ばれる矩形の穴を何段か通すことにより電子線形状を矩形に変える可変成形ビーム（矩形ビーム）を用いる方式の電子ビーム照射装置を用いても良い。
【０１１０】
なお、上記実施形態では、真空チャンバ１０の内部に、露光システム２０の全体が収容された場合について説明したが、これに限らず、露光システム２０のうち、電子ビーム照射装置３０の鏡筒３４の下端部を除く部分を、真空チャンバ１０の外部に露出させても良い。
【０１１１】
なお、上記実施形態では、電子ビーム照射装置３０がメトロロジーフレーム４０と一体で、３つの吊り下げ支持機構５０ａ、５０ｂ、５０ｃを介して真空チャンバの天板（天井壁）から吊り下げ支持されるものとしたが、これに限らず、電子ビーム照射装置３０は、床置きタイプのボディによって支持されても良い。また、ステージ２６に対して、電子ビーム照射装置３０が移動可能な構成を採用しても良い。
【０１１２】
なお、上記実施形態では、ターゲットが半導体素子製造用のウエハである場合について説明したが、上記実施形態に係る電子ビーム露光装置は、ガラス基板上に微細なパターンを形成してマスクを製造する際にも好適に適用できる。例えば、角型のガラスプレートやシリコンウエハにマスクパターンを描画する露光システムや、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光システム等であっても良い。また、上記実施形態では、荷電粒子ビームとして電子ビームを使用する電子ビーム露光装置について説明したが、露光用の荷電粒子ビームとしてイオンビーム等を用いる露光装置にも上記実施形態を適用することができる。
【０１１３】
半導体素子などの電子デバイス（マイクロデバイス）は、図１２に示されるように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、シリコン材料からウエハを製作するウエハ製造ステップ、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成するウエハ処理ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、及び検査ステップ等を経て製造される。ウエハ処理ステップは、ウエハ上にレジスト（感応材）を塗布するステップ、前述した実施形態の電子ビーム露光装置及びその露光方法によりウエハに対する露光（設計されたパターンデータに従ったパターンの描画）を行う露光ステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップなどを含む。この場合、露光ステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のマイクロデバイスを生産性良く製造することができる。
【０１１４】
なお、これまでの記載で引用した露光装置などに関する全ての公報（国際公開を含む）の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
以上説明したように、本発明に係る露光装置は、半導体素子等の電子デバイスの製造におけるリソグラフィ工程での使用に適している。
【符号の説明】
【０１１６】
２４…ステージ駆動系、２６…ステージ、２８…磁気シールド、２９…モータ、３０…電子ビーム照射装置、６０…主制御装置、７０…ステージ制御装置、７２…ステージ制御系、１００…露光装置、ＬＰ１…位置ループ、Ｗ…ウエハ。
【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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【国際調査報告】
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