(57)【要約】  【課題】  電子ビーム描画装置において、試料ステージの案内および駆動機構に永久磁石を用いた場合における上記永久磁石からの漏洩磁場により電子ビーム軌道が影響を受けるのを防止すること。  【解決手段】  試料ステージ１６の案内機構にエアベアリングガイド等を用い、定盤１８上に浮上したステージ１６を永久磁石１７で定盤１８側に引き付けてステージ姿勢を保持する。永久磁石１７からの漏洩磁場が試料７上への電子ビーム４の照射位置に影響を及ぼすのを避けるために、永久磁石１７をシールド部材２１で磁気シールドする。また、電子レンズ５からの漏洩磁場中をシールド部材２１が移動することによって生じる試料７上方での磁場変動を小さく抑えるために電子レンズの下方にもシールド部材２２を設ける。【選択図】  図１
2008103367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム描画装置に用いられるステージ装置であって、
試料を搭載する試料ステージと、
前記試料ステージを駆動するステージ駆動手段とを備え、
前記ステージ駆動手段は、可動子と固定子とからなり、
前記可動子は、コイルと前記コイルを固定する第１固定手段とを有し、
前記固定子は、前記コイルと対向する両側の面に一軸方向に配置された複数の磁力発生手段と前記複数の磁力手段を固定する第２固定手段とを有し、
前記第２固定手段は、前記試料ステージの駆動方向に沿って延びた開口部を有して前記複数の磁力発生手段の周囲を取り囲み、
前記第１固定手段は、前記第２固定手段の前記開口部に設けられ、前記コイルと前記磁力手段とが前記第１固定手段と前記第２固定手段とによって取り囲まれる空間を形成し、
前記第１固定手段と前記第２固定手段とは漏洩磁場シールド部材からなることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
電子ビーム描画装置に用いられるステージ装置であって、
試料を搭載する試料ステージと、
前記試料ステージを駆動するステージ駆動手段とを備え、
前記ステージ駆動手段は、可動子と固定子とからなり、
前記固定子は、一軸方向に配置された複数のコイルからなるコイル列と前記コイル列を固定する第１固定手段とを有し、
前記可動子は、前記コイル列と対向する両側の面に配置された磁力手段と前記磁力手段を固定する第２固定手段とを有し、
前記コイル列の前記試料ステージの駆動方向の長さは、前記第２固定手段の前記試料ステージの駆動方向の長さよりも長く、
前記第２固定手段は、前記試料ステージの駆動方向に開口部を有して前記磁力手段の周囲を取り囲み、
前記第１固定手段は、前記第２固定手段の前記開口部に設けられ、前記コイルと前記磁力手段とが前記第１固定手段と前記第２固定手段とによって囲まれる空間を形成し、
前記第１固定手段と前記第２固定手段とは漏洩磁場シールド部材からなることを特徴とするステージ装置。
【請求項３】
前記漏洩磁場シールド部材は、ヨークであることを特徴とする請求項１または２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記コイル列のうち、前記第２固定手段によって囲まれたコイルに通電することを特徴とする請求項２に記載のステージ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のステージ装置を用いたことを特徴とする電子ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム描画装置に係わり、特に、永久磁石を利用したステージ駆動機構からの漏洩磁場をシールドすることによって、高精度描画を実現させてなる電子ビーム描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高集積化に伴い、益々微細な加工寸法が要求されている。電子ビーム描画装置は、試料を搭載したステージを移動させながら、電子ビームを電子レンズで収束し、偏向器で偏向させて、試料表面上に微細パターンを描画する装置である。
【０００３】
電子ビーム描画装置のステージには、高真空環境下での動作が可能であることと、ステージの構成部材が試料上の電子ビーム位置を変動させない非磁性材料であることとが求められる。
【０００４】
一方、ステージ位置制御に用いられるレーザ測長系に起因したビーム位置精度低下要因にアッベ誤差がある。このアッベ誤差は、（ステージ姿勢の変化量）×（描画位置とレーザ測長光軸とのオフセット量）で表現される。例えば、アッベ誤差を５ｎｍに抑える場合には、レーザ測長光軸のオフセット量が１ｍｍであれば、ステージの姿勢変化量の許容値は１秒（＝５μｒａｄ）である。従来は、ステージガイドに特開平０５−１９８４６９号公報に記載のような非磁性超硬合金（以下、超硬）の転がりガイドが利用されてきたが、ガイドの真直度誤差によりステージの姿勢が変わるため、ピッチング・ヨーイング・ローリングを１秒以下／２００ｍｍに抑えることは非常に困難である。
【０００５】
また、セラミックステーブルは、超硬の転動体に比べて軟らかい材料なので、転動体の移動によりテーブルが微小変形する。その結果、測長用ミラーと試料との距離がナノメータのオーダで変化するため、計測誤差が生ずる。このように、アッベ誤差やステージの微小変形により、描画パターンの位置精度が低下する。
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−１９８４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記の位置精度低下は、ステージの姿勢変化とステージ部材の変形量が原因である。このような問題点を考慮してステージガイドに真空環境対応のエアベアリングガイドを使用した場合、ガイド定盤の面精度がサブミクロン程度であれば、ステージの姿勢変化１秒以下を達成することは可能である。また、非接触の移動機構であるためテーブルの変形量も少ない。特開平１０−２１７０５３号公報に記載のポリゴンミラー加工機用のエアベアリングガイドでは、ステージ姿勢変化防止のための予圧付勢手段としてステージ内部に永久磁石を用いる場合がある。この永久磁石は、ステージ本体をガイド定盤側に引きつけるためのものである。また、特開平１０−２８１１１０号公報に記載のような、真空中での永久磁石間の反発力を利用した非接触拘束手段も、ステージ移動に伴うテーブル変形を防ぐのに効果がある。しかしながら、永久磁石からの外部漏洩磁場をシールドしない状態では、ステージが移動すると、永久磁石の静的磁場分布も移動して、試料上での電子ビームの位置ずれを引き起こす。
【０００８】
ここで、図４を参照して、電子ビームの位置精度の観点から許容磁場変化量を見積もる。電子レンズ５と試料７との間の空間内に存在する磁場の変動は、電子ビーム４の照射位置を変化させる。電子レンズ５の下面から試料７までの距離をＨとし、この空間内の磁場の変動量をΔＢ(Ｔ)とする。電子レンズ５を通過してきた電子は、上記磁場変動の影響を受けて、ボーア半径Ｒの軌道に沿って偏向角θで偏向され、目標照射位置からΔＸだけ離れた点に到達する。
【０００９】
偏向角θが十分に小さい範囲内では、
ΔＸ＝Ｈ2／(２Ｒ)  ………(１)
と近似できる。
【００１０】
(１)式にボーア半径
Ｒ＝ｍｖ／(ｅΔＢ)  ………(２)
ここで、ｍ：電子の質量  ｍ＝９.１×１０-31(ｋｇ)
ｅ：電子の電荷  ｅ＝１.６×１０-19(Ｃ)
ｖ：電子の速度
を代入すると、
ΔＸ／ΔＢ＝ｅＨ2／(２ｍｖ)  ………(３)
が得られる。
【００１１】
一方、電子のエネルギーは、
Ｅ＝ｍｖ2／２  ………(４)
であるから、(３)式と(４)式とから、ｖを消去すると、
ΔＸ／ΔＢ＝ｅＨ2／(２√(２ｍＥ) )  ………(５)
が得られる。
【００１２】
ΔＸ＝１０ｎｍ、Ｈ＝２５ｍｍと仮定し、加速電圧を変数にとった時のビームの位置ずれと磁場との関係(計算値)を図５に示す。磁場変化が２×１０-8Ｔ以内で、かつ加速電圧が３０ｋＶ以上であれば、ビームの位置ずれは１０ｎｍ以下となる。従って、永久磁石からの漏洩磁場が２×１０-8Ｔ以内となるようシールドする必要がある。
【００１３】
一方、電子レンズの下部空間では常に電子レンズからの漏洩磁場が存在する。この電子レンズの漏洩磁場中を強磁性体からなるシールド部材が移動するため、電子レンズの下面から試料までの空間の磁場が乱され、試料上での電子ビームの位置ずれを引き起こす。この位置ずれ量を低減するためには、電子レンズからの漏洩磁場をも小さくする必要がある。
【００１４】
高精度描画を実施するためには、永久磁石からの漏洩磁場と電子レンズからの漏洩磁場をそれぞれシールドし、試料位置での磁場変化量を２×１０-8Ｔ以下に低減する必要がある。
【００１５】
従って、本発明の目的は、高精度描画に適した電子ビーム描画装置を提供することであり、試料位置での磁場変化量を２×１０-8Ｔ以下に低減することの可能な装置構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するため、本発明においては、ステージ本体内部の永久磁石からの漏洩磁場の低減に関しては、永久磁石の吸着面を除く全ての面を強磁性体材料でシールドすることにより対策している。また、電子レンズからの漏洩磁場中をシールドが移動することによって生ずる磁場変化の低減に関しては、電子光学鏡筒の下面に電子レンズからの漏れ磁場を低減するためのシールドを設けることにより対策している。上記した二つのシールド対策を講じることにより、ステージが移動しても永久磁石や電子レンズからの外部漏洩磁場が電子ビーム照射位置に影響を及ぼすことがなく、高精度の描画が実現できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、試料ステージの支持・案内機構を非接触としたことにより、試料を搭載するテーブル部材がステージ移動に伴って変形することを防ぎ、かつステージを高精度移動させることが可能となり、高精度描画が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態につき、実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
ステージ本体内に組み込む磁石からの漏洩磁場をできる限り小さくするには、磁石からの磁力線が閉ループとなるように構成するのが良い。たとえば、Ｎ極とＳ極が交互に配置されている多極磁石の場合、磁石を強磁性体製のヨークに取り付けることにより、Ｎ極とＳ極の磁力線が打ち消し合って、ヨーク取付面の漏洩磁場は大幅に低減する。同様に、吸着面も定盤に接近させることによって、Ｓ極とＮ極の磁力線が打ち消し合って漏洩磁場は低減する。しかし、磁石自体の磁場が１Ｔ以上ある場合には、磁場変化の許容値２×１０-8Ｔ以下にまで低減させることは困難である。
【００２０】
そこで、磁石の漏洩磁場を低減させるために、磁石の吸着面以外の面を透磁率の高い強磁性体でシールドする。なお、強磁性体は機械加工時に着磁するので、加工後に熱処理を施して消磁する必要がある。
【００２１】
永久磁石の漏洩磁場を低減するために、まず磁力線の閉ループ構成により発生磁場を低減させ、さらに発生磁場をシールドする。
【００２２】
一方、磁場シールドの移動に伴う電子レンズの漏洩磁場の乱れを低減するために、描画のための偏向には影響のない範囲内で電子光学鏡筒の下方に磁場シールドを設ける。
【００２３】
永久磁石と電子レンズの発生磁場をそれぞれシールドすることによって、試料位置での磁場変動量を電子ビーム描画のための許容値２×１０-8Ｔ以下に抑えることが可能になる。
【００２４】
〈実施例１〉
図１に、本発明の第１の実施例になる電子ビーム描画装置の電子光学鏡筒から下の部分の概略構成を示す。
【００２５】
図２に、電子ビーム描画装置の全体構成を模式的に示す。電子光学鏡筒１内部と試料室２内部は真空に保たれている。電子光学鏡筒１内の電子銃３からの電子ビーム４は、電子レンズ５で収束され、偏向器６で偏向されて、試料７上の所定位置に照射される。試料７は試料室２内の試料ステージ８上に搭載されている。試料ステージ８をステージ駆動部２０により移動させつつ、試料７表面上に電子ビーム４を偏向走査して照射することによって、試料７の全表面にわたり所望のパターンを描画することができる。
【００２６】
図３に、従来の試料ステージの一構成例を示す。図３において、Ｙテーブル９上には、試料７とステージ位置測定用バーミラー１０とが搭載されている。描画に際しての試料位置は、バーミラー１０の位置をレーザ測長することにより得られる。
【００２７】
Ｙテーブル９とＸテーブル１１とは、Ａ−Ａ'断面図に示すような関係に構成されている。Ｘテーブル１１の凹部内側面およびＹテーブル９の凸部外側面とに超硬のガイド１２がそれぞれ取り付けられている。両超硬ガイド１２の対向面にはそれぞれＶ溝が設けられている。両Ｖ溝間にはクロスドローラ１３が介挿されており、このクロスドローラ１３を介してＹテーブル９がＸテーブル１１に対し相対移動する。図３のＢ部拡大図に示すように、クロスドローラ１３には複数の円柱状ローラ１４が交互に９０°向きを代えて設けられている。Ｘテーブル１１とベース１５との間も同様に構成されており、Ｘテーブル１１はベース１５に対してクロスドローラ１３を介して移動する。
【００２８】
Ｙテーブル９の移動時には、ローラ１４が回転しながら移動するため、Ｙテーブル９の凸部はローラ１４から圧縮力を受ける。この圧縮力が変動するときに、セラミックス製のＹテーブル９には最大５０ｎｍ程度の微小変形が生じる。この変形により、試料７位置とバーミラー１０との位置が変化するため、電子ビーム４の照射位置精度を低下させていることが明らかとなった。
【００２９】
そこで、本発明では図１に示すように、真空環境下で、ステージ１６がエアパッドから噴出される気流力で浮上しつつ、永久磁石１７の吸着力によって浮上しているステージ１６を定盤１８に引き付ける構成とした。
【００３０】
先ず、ステージ１６底面には気体の噴出と吸入を同時に行なうエアパッド１９が取り付けられている。さらに、予圧付勢手段として、永久磁石１７の吸着力によりステージ１６を定盤１８に引き付ける。ステージ１６はステージ駆動部２０により駆動され、定盤１８上面に沿って移動する。永久磁石１７の吸着力と気流による抗力（浮力）とが釣り合うことによってステージ１６の浮上位置が定まるため、ステージ１６の走行時の剛性が維持される。
【００３１】
永久磁石１７の磁場が電子ビームの照射位置に影響を及ぼさないように、磁石磁場シールド２１でもって永久磁石１７の吸着面以外の面をシールドしている。また、電子レンズ５から試料室２内への漏洩磁場を低減するために、電子レンズ漏洩磁場シールド２２が電子光学鏡筒１の下面に取り付けられている。
【００３２】
図６に、エアパッド１９の一構成例を示す。同図(ａ)はエアパッド１９を下側から見た平面図であり、同図(ｂ)はそのＡ−Ａ'断面図である。エアパッド１９には、噴気口２３と吸気口２４とが設けられている。噴気口２３から気体を噴出させることによりステージ１６に浮力を与えて定盤１８上に浮上させ、噴出した気体は吸気口２４から回収している。
【００３３】
図７に、永久磁石１７の一構成例として多極磁石構成を示す。同図(ａ)は永久磁石１７を下側から見た平面図であり、同図(ｂ)は側面図である。複数の板磁石２５は鉛直方向（定盤面に対し垂直方向）に分極しており、磁石下面（吸着面）側ではＮ極とＳ極とが交互に配列されている。磁石上面（吸着面と反対側の面）はヨーク２６に固定されており、このヨーク２６により磁石上方への漏洩磁場を低減している。
【００３４】
図８に示すように、ヨーク２６側では板磁石２５の各極間がヨーク２６により短絡されているので、ヨーク２６から外部空間へ漏れ出る磁力線は殆ど無いが、吸着面側では磁力線が外部空間を通ってＮ極からＳ極へと向かう。
【００３５】
図９に、ステージ１６浮上時の定盤１８，板磁石２５，磁石磁場シールド２１の配置構成を示す。板磁石２５及びシールド２１と定盤１８との間の距離（ギャップ）をそれぞれｔ１，ｔ２（ｔ１，ｔ２＞０）に設定すると、このギャップを通して磁力線の一部がシールド２１の外部空間へと漏れ出る。そこで、この外部空間への漏洩磁場をさらに効果的に低減させるために、シールド２１を多重配置構成としても良い。図１０では、ヨーク２６の直ぐ外側に内側シールド２７（ギャップ：ｔ２）を設け、さらにその外側に空間を隔てて外側シールド２８（ギャップ：ｔ３）を設けている。
【００３６】
図１０の構成において、板磁石２５，内側シールド２７及び外側シールド２８の定盤１８上面からの高さ（ギャップ：ｔ１，ｔ２，ｔ３）を０．１ｍｍに設定した時の外部空間への漏洩磁場強度を図１１に示す。図１１の磁場強度曲線は、永久磁石の横方向外側のある特定位置での磁場強度実測値とこの磁場強度が距離の２乗に反比例することを表わした次の(６)式とから算出した結果である。
【００３７】
Ｂ＝Ｐm ／(４πμ0Ｈ2) ………(６)
ここで、Ｂ ：磁場強度
Ｐm：磁気双極子(磁石)の磁気モーメント
μ0：真空中の透磁率／μ0 ＝ １.３×１０-6 (Ｈ／ｍ)
Ｈ ：磁気双極子(磁石)からの距離
図１１より、永久磁石から外側に１００ｍｍ離れた位置では、永久磁石からの漏洩磁場強度が、シールド構造を設けない場合には、１×１０-6Ｔまでしか低減していないが、図１０のシールド構造を採用した場合には、２×１０-8Ｔにまで低減していることが判る。これより、図１０のシールド構造により永久磁石からの漏洩磁場の充分な低減効果（シールド効果）が得られることが確認できる。
【００３８】
一方、図１２に示すように、電子レンズ５の下方には電子レンズ５からの漏洩磁場が存在している。この漏洩磁場中に上述の磁石磁場シールド２１を置くと、図１３に示すように強磁性体製の磁石磁場シールド２１を取り巻く領域での磁場が乱されて試料７上の磁場が変化し、この試料７上での磁場変化に起因して電子ビーム４の照射位置ずれが生ずる。この試料上での磁場変化を防ぐためには、電子レンズ５からの漏洩磁場を少なくする必要がある。
【００３９】
そこで、本発明では、電子レンズ５の下方に電子レンズ漏洩磁場シールド２２を設けている。この場合の漏洩磁場シールド効果を図１４に示す。電子レンズ５(高さ位置:ｈ1)内での磁場強度は最大１０-2Ｔであるが、漏洩磁場強度はレンズ５から遠ざかるにつれて減衰し、シールド２２を設けない場合は、試料７の高さ位置ｈ2 で１０-4Ｔ、シールド２１の高さ位置ｈ3 では１０-6Ｔであった。この場合は、磁石磁場シールド２１の移動に起因して生じる磁場変動量が１０-8Ｔを超えてしまい、試料７への電子ビーム４の照射位置にずれを生じさせてしまう。
【００４０】
一方、本発明によりシールド２２を設けた場合には、電子レンズ５からの漏洩磁場強度は、試料７の位置で１０-8Ｔに、シールド２１の位置では １０-11Ｔにまで低減できるため、磁石磁場シールド２１の移動に起因して生じる磁場変動量は必然的に １０-11Ｔ以下となり、この程度の磁場変動量では試料７上での電子ビーム４の照射位置に殆ど影響を与えることがない。
【００４１】
以上の構成により、試料ステージ１６を非接触状態でその高さ位置及び姿勢を拘束することができ、かつ、永久磁石１７および電子レンズ５からの漏洩磁場が電子ビーム照射位置に影響を及ぼすことを防止することができ、高精度の描画を実現できる。
【００４２】
なお、図９の構成において、漏洩磁場のシールド効果をより高めるには、前記磁力拘束手段としての板磁石２５と定盤１８との間の距離をｔ1 、磁石磁場シールド２１と定盤１８との間の距離をｔ2 としたとき、ｔ1 ＞ｔ2 なる関係が成立するように、板磁石２５及び磁石磁場シールド２１を定盤１８に対して配置構成するのが望ましい。また、図１０の構成において、漏洩磁場シールド効果をより高めるには、ｔ1 ＞ｔ2 及びｔ1 ＞ｔ3 とするのが望ましい。
【００４３】
〈実施例２〉
図１５に、本発明の第２の実施例になる電子ビーム描画装置におけるステージ部分の構成を示す。本実施例は、ステージ駆動に１軸リニアモータを用いた場合における磁場シールド構造に関するものである。
【００４４】
図１５において、ステージ１６の上面には試料７が搭載されている。定盤１８とステージ１６との間にはローラ１４を介在させてある。ステージ１６本体には動力伝達フレーム２９が取り付けられており、動力伝達フレーム２９の端部には駆動コイル３０が固定されている。駆動コイル３０の両側に永久磁石３１，３２が配置されている。永久磁石３１，３２は案内部を兼ねている固定ヨーク３３の内側壁上に取り付けられている。図示した１軸リニアモータの原理は、永久磁石３１，３２による固定磁場と移動可能な駆動コイル３０の発生磁場との相互作用によって駆動力を発生すると云うものである。
【００４５】
永久磁石３１，３２からの漏洩磁場は、それを取り囲んでいる固定ヨーク３３に透磁率の高い材料を用いることにより低減できる。駆動コイル３０の発生磁場に対しては、駆動コイル３０下面に高透磁率材からなる可動ヨーク３４を設けることによって、外部への漏洩磁場を低減している。上記の高透磁率材としては、例えばパーマロイを挙げることができる。
【００４６】
図１６に、図１５のＣ−Ｃ'断面を上方から見た図を示す。駆動コイル３０に電流を流し磁場を発生させると、駆動コイル３０と永久磁石３５，３６との間に吸引力が、駆動コイル３０と永久磁石３７，３８との間には反発力が働く。この吸引力と反発力とによって、駆動コイル３０は一方向（図の左方向）に移動する力を受ける。
【００４７】
図１５においては、定盤１８上のローラ１４によってステージ本体１６を支持し案内する構成例を示したが、本例に限らず、ニードルローラガイド，クロスドローラガイド，エアベアリングガイド等によってもよいことは云うまでもない。
【００４８】
〈実施例３〉
図１７に、本発明の第３の実施例になる電子ビーム描画装置におけるステージ部分の構成を示す。本実施例では、ステージ駆動用リニアモータを構成している永久磁石３１，３２を強磁性体製の固定ヨーク３９で取り囲むことにより、永久磁石３１，３２からの外部漏洩磁場を低減させている。さらに、固定ヨーク３９の外周に高透磁率材製の固定シールド４０を設けて、固定ヨーク３９外への漏洩磁場をシールドしている。可動部の駆動コイル３０からの発生磁場についても、強磁性体製の可動ヨーク４１と高透磁率材製の可動シールド４２とによって外部への漏洩磁場を低減させている。上記の強磁性体材としては例えば鉄系の材料を挙げることができ、また、上記の高透磁率材としては例えばパーマロイを挙げることができる。
【００４９】
本実施例の２重シールド構造は、リニアモータ内の強力な発生磁場の外部漏洩を防止するのにより効果的である。
【００５０】
〈実施例４〉
図１８に、本発明の第４の実施例になる電子ビーム描画装置におけるステージ部分の構成を示す。本実施例では、ステージ駆動用リニアモータ内部の永久磁石３１，３２が発生する磁場を高透磁率材製の固定ヨーク４３で低減させている。さらに、非磁性材製のスペーサ４４を介して、高透磁率材製の固定シールド４５でシールドする。可動部の駆動コイル３０からの発生磁場についても、高透磁率材製の可動シールド４６を設けて、外部への漏洩磁場を低減させている。上記の高透磁率材としては例えばパーマロイ材を用いることができる。本実施例の２重シールド構成により、ステージ駆動系からの磁場が直接外部へ漏れ出るのをより効果的に防止することができる。
【００５１】
〈実施例５〉
図１９に、本発明の第５の実施例になる電子ビーム描画装置におけるステージ部分の構成を示す。本実施例はシールド部材をより小型軽量化することのできる構成例に関するものである。
【００５２】
本実施例では、試料ステージとリニアモータ間を結ぶ動力伝達フレーム２９のリニアモータ側の端部に高透磁率材製の可動ヨーク６０が固定され、可動ヨーク６０の互いに対向する内壁面に永久磁石３１，３２が取り付けられている。永久磁石３１，３２の対向面間には、駆動コイル３０が固定ヨーク６１を介して定盤１８上に固定されて配置されている。すなわち、本実施例では、先の実施例とは異なって、リニアモータのヨーク６０及び永久磁石３１，３２側を可動部とし、ヨーク６１及び駆動コイル３０側を固定部としてある。駆動コイル３０は、空心コイルであり、強磁性体製の磁心を有していない。従って、この駆動コイル３０は、通電しない限り磁場を発生することはない。
【００５３】
図２０に、図１９のＤ−Ｄ'断面構造を示す。図２０では、駆動コイルは複数の駆動コイル３０ａ〜３０ｆからなっている。可動ヨーク６０の移動方向の長さは、永久磁石３１，３２と相互作用をする駆動コイル（駆動のために通電される２つの駆動コイル３０ｃ，３０ｄ）を囲むことができる長さに設定されており、これによりステージの電磁駆動に際して発生する漏洩磁場をシールドすることができる。
【００５４】
上述したように、可動ヨーク６０によって囲まれていない駆動コイル（図２０では３０ａ，３０ｂ，３０ｅ，３０ｆ）は通電されていないので磁場を発生しておらず、それらの部分からの磁場漏洩は生じ得ないからである。従って、前掲の実施例２〜４では、ステージの全移動範囲に略等しい領域を高透磁率材製の部材でシールドする必要があったが、本実施例では、移動する永久磁石３１，３２をシールドすると共に、両永久磁石と相互作用している（通電されている）２つの駆動コイル（図２０では３０ｃ，３０ｄ）だけをシールドすれば良いので、前掲の実施例２〜４に比べて、所要シールド範囲が狭まり、シールド部材をより小型軽量化することができる。また、図２０中の３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ及び３０ｆからなる駆動コイル群の両端部のみを支持することによって、図１９の可動ヨークをロの字形状つまり移動軸の回りに完全に閉じた形状とすることができ、可動ヨーク内永久磁石３１，３２からの漏洩磁場をさらに低減することができる。
【００５５】
〈実施例６〉
図２１に、本発明の第６の実施例になる電子ビーム描画装置におけるステージ部分の構成を示す。同図の(ａ)はステージ部分を上から見た平面図、同図の(ｂ)はそのＥ−Ｅ'部の断面図である。本実施例では、実施例１において予圧付勢用永久磁石の漏洩磁場シールドを施したステージを、実施例２，実施例３，実施例４，または実施例５のリニアモータで駆動するように構成している。
【００５６】
本実施例では、図２１に示すように、３台の１軸リニアモータをＨ字状に組み合わせて、試料ステージ１６をＸ，Ｙ方向に２次元駆動できるようにしている。すなわち、２台のリニアモータＹ１，Ｙ２でステージ１６をＹ方向駆動し、もう１台のリニアモータＸ１でステージをＸ方向駆動するように構成している。
【００５７】
リニアモータＹ１では、Ｙ１案内部４７上をＹ１可動体４８がＹ方向移動し、リニアモータＹ２では、Ｙ２案内部４９上をＹ２可動体５０がＹ方向移動する。リニアモータＸ１のＸ１案内部５１の両端は、Ｙ１可動体４８とＹ２可動体５０に結合されており、Ｙ１可動体４８とＹ２可動体５０の同期動作によってリニアモータＸ１がＹ方向に移動される。リニアモータＸ１では、Ｘ１案内部５１上を試料ステージ１６を載せたＸ１可動体５２がＸ方向移動する。
【００５８】
以上の駆動部構成により、試料ステージ１６はＸ，Ｙ方向に２次元移動でき、試料７表面全域にわたっての描画が実現できる。試料ステージ１６の２次元方向位置は、試料ステージ１６上に固定設置した２本のバーミラー１０のＸ，Ｙ方向位置をそれぞれレーザ測長することにより計測される。
【００５９】
なお、リニアモータからの漏洩磁場強度は、Ｘ１可動体５２から離れる程小さくなり、ステージ１６上の試料７の位置では、電子ビームの照射位置精度に影響を及ぼさないレベルにまで減衰している。
【００６０】
本実施例によれば、試料ステージ１６を非接触に支持することにより、試料７を保持している部分が変形しにくくなるため、試料７が歪まないので、高精度の描画を実現できる。また、試料室の外形寸法はステージ移動範囲とリニアモータ部の設置面積分に留めることができ、コンパクトな装置構成が実現できる。
【００６１】
〈実施例７〉
図２２に、本発明の第７の実施例になる電子ビーム描画装置におけるステージ部分の構成を示す。なお、リニアモータ部の構成は、先の実施例６の場合と同様である。
【００６２】
先の実施例６の構成では、描画時に試料ステージ１６が電子光学鏡筒の直下に移動する場合がある。この電子光学鏡筒の直下は、電子レンズからの漏洩磁場が最も大きい位置であり、この位置にＸ１可動体５２が移動した時に、電子レンズからの漏洩磁場の大きさやステージ速度に応じて、強磁性体のＸ１可動体５２の内部に渦電流が流れる。この渦電流による発生磁場もまた、試料表面上への電子ビーム照射位置精度を低下させる要因となる。
【００６３】
そこで、本実施例７では、Ｘ１可動体５２に渦電流が流れるのを抑制するために、Ｘ１可動体５２をステージ１６本体の側面に取り付けて、ステージ移動範囲内ではＸ１可動体５２が電子光学鏡筒の直下に来ないように構成している。このような配置構成によって、Ｘ１可動体５２に渦電流が流れることにより発生する磁場の影響を低減させることができ、高精度の描画を実現できる。
【００６４】
〈実施例８〉
図２３に、本発明の第８の実施例になる電子ビーム描画装置におけるステージ部分の構成を示す。
【００６５】
先の実施例７のステージ構成においては、ステージ１６をＸ方向に加減速する時には、ステージ１６の慣性力がＸ１可動体５２に作用し、ステージ１６の姿勢はヨーイング方向に変化し易い。そこで、本実施例では、２台のＸ方向駆動用のリニアモータＸ１，Ｘ２をステージ１６本体の両側にそれぞれ配置した。リニアモータＸ１では、Ｘ１案内部５１上をＸ１可動体５２がＸ方向に移動し、リニアモータＸ２では、Ｘ２案内部７０上をＸ２可動体７１がＸ方向移動する。また、Ｘ１案内部５１及びＸ２案内部７０の両端部はそれぞれＹ１可働体４８及びＹ２可動体５０に結合されており、ステージ１６の支持剛性および駆動剛性を高めた構成となっている。
【００６６】
上記の構成により、リニアモータからの漏洩磁場が電子ビームの照射位置精度に及ぼす影響を抑え、かつ、Ｘ方向に支持剛性の高いステージ移動を実現でき、高速，高精度の描画を実施できる。
【００６７】
〈実施例９〉
図２４に、本発明の第９の実施例になる電子ビーム描画装置におけるステージ部分の構成を示す。
【００６８】
本実施例では、実施例１に適用していた予圧付勢用永久磁石１７の漏洩磁場と実施例２から実施例８に適用していたリニアモータＸ１可動体５２の漏洩磁場の影響を低減するために、永久磁石は用いずに、完全拘束型のエアベアリング案内とし、リニアモータの配置は試料７から離れた位置とする。
【００６９】
図２５に示すように、１軸のエアベアリングは静圧案内部７２及び静圧移動体７３から構成され、静圧移動体７３の内側にはエアパッド１９が取り付けられている。エアパッド１９には噴気口２３と吸気口２４があり、噴気口２３から気体を噴出させる力によって抗力（浮力）を得ている。４面のエアパッド１９の抗力が釣り合うことで、静圧移動体７３の移動方向以外の自由度は拘束されている。なお、噴出された気体は吸気口２４より回収される。
【００７０】
図２４におけるエアベアリングＹ１は、Ｙ１静圧案内部７４とＹ１静圧移動体７５から構成され、Ｙ１静圧移動体７５はＹ１静圧案内部７４に対して無摺動で移動できる機構となっている。同様にして、エアベアリングＹ２はＹ２静圧案内部７６とＹ２静圧移動体７７とから構成されている。Ｙ１静圧移動体７５とＹ２静圧移動体７７にはＸ１静圧案内部７８が固定されており、このＸ１静圧案内部７８に対してＸ１静圧移動体７９が移動できる機構となっている。
【００７１】
エアベアリングＹ１静圧移動体７５の駆動は、リニアモータＹ１により行なわれる。リニアモータＹ１可動体４８は、Ｙ１静圧移動体７５に結合されている。リニアモータＹ１案内部４７はエアベアリングＹ１静圧案内部７４に平行に配置されている。Ｙ１静圧案内部７４とＹ１案内部４７とを平行配置する上で多少の平行度誤差を生じるが、Ｙ１可動体４８とＹ１案内部４７間の位置ずれは数ｍｍまで許容できるので、Ｙ１可動体４８がＹ１静圧移動体７５の軌道に倣うことになる。また、本実施例では、リニアモータ漏洩磁場及び渦電流による磁場の発生を抑えるために、エアベアリングＹ１に関して試料７とは反対側の位置すなわち試料７からより離れた位置にリニアモータＹ１を配置している。
【００７２】
エアベアリングＹ２静圧移動体７７の駆動方法についても上記と同様であり、Ｙ２静圧移動体７７はＹ２案内部４９とＹ２可動体５０とからなるリニアモータＹ２により駆動される。
【００７３】
エアベアリングＸ１静圧移動体７９の駆動は、リニアモータＸ１により行なわれる。リニアモータＸ１案内部５１の両端部は、それぞれＹ１静圧移動体７５とＹ２静圧移動体７７に結合されている。リニアモータＸ１についても、そこからの漏洩磁場と渦電流による磁場の発生を低減するために、エアベアリングＸ１の下方にリニアモータＸ１を配置している。
【００７４】
上記のように、完全拘束型のエアベアリングガイドにより浮上拘束されているＸＹステージを試料７位置から離れて設けた３台のリニアモータで駆動することによって、リニアモータからの漏洩磁場の低減とリニアモータ可動体(強磁性体)移動時の渦電流による磁場の発生を抑えることができ、高精度の描画を実現することができる。
【００７５】
〈実施例１０〉
図２６に本発明の第１０の実施例として本発明の電子ビーム描画装置を用いた半導体集積回路素子の製造工程を示す。図２６の(ａ)から(ｄ)は、その製造工程を示す素子断面図である。
【００７６】
ここには、実験的な実施例を示しており、全てのパターン形成工程に本発明の電子ビーム描画装置を用いた描画方法を適用しているのではなく、同図の(ｃ)における感光剤１０９のパターニング工程のみに本発明による電子ビーム描画方法を適用し、他の工程では従来の描画方法を用い、本発明の効果を対比確認した。
【００７７】
まず、Ｎマイナスのシリコン基板１００に、通常の方法でＰウエル層１０１，Ｐ層１０２，フィールド酸化膜１０３，多結晶シリコン／シリコン酸化膜ゲート１０４，Ｐ高濃度拡散層１０５，Ｎ高濃度拡散層１０６等を形成した（図２６の(ａ)）。
【００７８】
次に、リンガラス（ＰＳＧ）の絶縁膜１０７を被着し、絶縁膜１０７をドライエッチングしてコンタクトホール１０８を形成した（図２６の(ｂ)）。
【００７９】
次いで、通常の方法でＷ／ＴｉＮ電極配線１１０材を被着し、その上に感光剤１０９を塗布し、本発明の電子ビーム描画装置を用いた電子ビーム描画法により感光剤１０９のパターニングを行なった。そして、ドライエッチングなどによりＷ／ＴｉＮ電極配線１１０を形成した（図２６の(ｃ)）。
【００８０】
次に、層間絶縁膜１１１を形成し、通常の方法でホールパターン１１２を形成し、ホールパターン１１２中にＷプラグを埋め込み、これにＡｌ第２配線１１３を連結した（図２６の(ｃ)）。それ以降のパッシベーション工程には、従来方法を用いた。
【００８１】
本実施例では、主な製造工程のみにつき説明したが、Ｗ／ＴｉＮ電極配線形成のためのリソグラフィ工程で本発明の電子ビーム描画方法を用いた以外はすべて従来法と同じ工程を用いた。以上の工程により、微細なパターンを精度良く形成することができ、ＣＭＯＳＬＳＩを高歩留まりで製造することができた。本発明の電子ビーム描画装置を用いて半導体集積回路素子を製作した結果、配線の解像不良の発生を防止でき、製品の良品歩留まりが大幅に向上した。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１の実施例になる電子ビーム描画装置の電子光学鏡筒から下の部分の概略構成を示す図。
【図２】電子ビーム描画装置の全体構成を模式的に示す図。
【図３】従来の試料ステージの一構成例を示す図。
【図４】試料上方空間内に存在する一様磁場により電子ビームの軌道が変化する様子を説明するための図。
【図５】電子ビームの照射位置ずれと磁場変化量との関係を示す図。
【図６】第１の実施例におけるエアパッドの構成例を示す図。
【図７】第１の実施例における永久磁石（多極磁石）の構成例を示す図。
【図８】図７に示した多極磁石からの磁力線の放出状態を示す図。
【図９】第１の実施例における単層シールドの配置構成を示す図。
【図１０】第１の実施例における多重シールドの配置構成を示す図。
【図１１】第１の実施例における磁石磁場シールド構造体による磁石漏洩磁場の低減効果を示す図。
【図１２】第１の実施例において電子レンズ漏洩磁場が磁石磁場シールド構造体に及ぼす影響を示す図。
【図１３】強磁性体製の磁石磁場シールドによる一様磁場の乱れを示す図。
【図１４】電子レンズ漏洩磁場シールドのシールド効果を示す図。
【図１５】本発明の第２の実施例になる電子ビーム描画装置における試料ステージ部分の構成を示す図。
【図１６】図１５におけるＣ−Ｃ'断面構造を示す図。
【図１７】本発明の第３の実施例になる電子ビーム描画装置における試料ステージ部分の構成を示す図。
【図１８】本発明の第４の実施例になる電子ビーム描画装置における試料ステージ部分の構成を示す図。
【図１９】本発明の第５の実施例になる電子ビーム描画装置における試料ステージ部分の構成を示す図。
【図２０】図１９におけるＤ−Ｄ'断面構造を示す図。
【図２１】本発明の第６の実施例になる電子ビーム描画装置における試料ステージ部分の構成を示す図。
【図２２】本発明の第７の実施例になる電子ビーム描画装置における試料ステージ部分の構成を示す図。
【図２３】本発明の第８の実施例になる電子ビーム描画装置における試料ステージ部分の構成を示す図。
【図２４】本発明の第９の実施例になる電子ビーム描画装置における試料ステージ部分の構成を示す図。
【図２５】図２４におけるＧ部の詳細構成を示すためのＧ部拡大図。
【図２６】本発明の第１０の実施例としての本発明の電子ビーム描画装置を用いた半導体集積回路素子の製造方法を示す製造工程図。
【符号の説明】
【００８３】
１：電子光学鏡筒，２：試料室，３：電子銃，４：電子ビーム，５：電子レンズ，６：偏向器，７：試料，８：試料ステージ，９：Ｙテーブル，１０：バーミラー，１１：Ｘテーブル，１２：ガイド，１３：クロスドローラ，１４：ローラ，１５：ベース，１６：試料ステージ，１７：永久磁石，１８：定盤，１９：エアパッド，２０：ステージ駆動部，２１：磁場シールド，２２：磁場シールド，２３：噴気口，２４：吸気口，２５：板磁石， ２６：ヨーク，２７：内側シールド，２８：外側シールド，２９：動力伝達フレーム，３０：駆動コイル，３１：永久磁石，３２：永久磁石，３３：固定ヨーク，３４：可動ヨーク，３５：永久磁石，３６：永久磁石，３７：永久磁石，３８：永久磁石，３９：固定ヨーク，４０：固定シールド，４１：可動ヨーク，４２：可動シールド，４３：固定ヨーク，４４：非磁性スペーサ，４５：固定シールド，４６：可動シールド，４７：Ｙ１案内部，４８：Ｙ１可動体，４９：Ｙ２案内部，５０：Ｙ２可動体，５１：Ｘ１案内部，５２：Ｘ１可動体，６０：可動ヨーク，６１：固定ヨーク，７０：Ｘ２案内部，７１：Ｘ２可動体， ７２：静圧案内部，７３：静圧移動体，７４：Ｙ１静圧案内部，７５：Ｙ１静圧，７６：Ｙ２静圧案内部，７７：Ｙ２静圧移動体，７８：Ｘ１静圧案内部，７９：Ｘ１静圧移動体，１００：シリコン基板，１０１：Ｐウエル層，１０２：Ｐ層，１０３：酸化膜，１０４：ゲート，１０５：Ｐ高濃度拡散層，１０６：Ｎ高濃度拡散層，１０７：ＰＳＧ絶縁膜，１０８：コンタクト穴，１０９：感光剤，１１０：電極配線，１１１：層間絶縁膜，１１２：ホールパターン，１１３：Ａｌ第２配線。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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