(57)【要約】【課題】電磁石アクチュエータを好適に駆動制御することによって漏れ磁場を低減し、磁気シールドの簡素化、軽量化が可能とする。【解決手段】ステージ装置は、ＸＹ方向に移動可能なセンタスライダ２００と、センタスライダ２００に搭載される基板ステージ３００を含む。スライダ２００と基板ステージ３００とは、励磁コイルへの電流の印加によって基板ステージ３００に対して所定方向の移動力を発生する複数の電磁石ユニット２２１ａ，ｂ〜２２６ａ，ｂによって結合される。スライダ２００の移動方向に応じて基板ステージ３００に加えるべき移動力とその方向が決定され、複数の電磁石ユニットの励磁コイルに対して選択的に電流が印加される。ここで、各励磁コイルへの電流の印加に際し、基板ステージ上のウエハ近傍で漏れ磁場が少なくなるように、各励磁コイルに印加する電流の方向が選択される。【選択図】　図３
2004095658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ステージと、
励磁コイルへの電流の印加によって前記第１ステージに対して所定方向の移動力を発生する複数の電磁石ユニットと、
前記第１ステージに加えるべき移動力とその方向に基づいて、前記複数の電磁石ユニットの励磁コイルに対して選択的に電流を印加する印加手段と、
前記印加手段による励磁コイルへの電流の印加に際し、前記第１ステージ近傍における漏れ磁場が少なくなるように、各励磁コイルに印加する電流の方向を決定する制御手段と
を備えることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記複数の電磁石ユニットより駆動すべき電磁石ユニットを選択し、選択された各電磁石ユニットへの印加電流量を決定する第１決定手段と、
前記選択された各電磁石ユニットの励磁コイルへの印加電流の方向を、前記第１決定手段で選択された電磁石ユニットの位置とそれが発生する漏れ磁場の方向、及び該第１決定手段で決定さた印加電流量に基づいて決定する第２決定手段とを備え、
前記印加手段は、前記選択された各電磁石ユニットの励磁コイルに対して、前記決定された印加電流量及び印加電流の方向で電流を印加することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記複数の電磁石ユニットと前記第１ステージを搭載し、平面内を移動する第２ステージを更に備え、
前記複数の電磁石ユニットは、前記第２ステージ上において、前記第１ステージの移動力を発生す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】
前記印加手段は、前記第２ステージの移動方向に基づいて、前記第１ステージに加えるべき移動力とその方向を決定することを特徴とする請求項３に記載のステージ装置。
【請求項５】
第１ステージと、励磁コイルへの電流の印加によって前記第１ステージに対して所定方向の移動力を発生する複数の電磁石ユニットとを備えたステージ装置の制御方法であって、
前記第１ステージに加えるべき移動力とその方向に基づいて、前記複数の電磁石ユニットの励磁コイルに対して選択的に電流を印加する印加工程と、
前記印加工程による励磁コイルへの電流の印加に際し、前記第１ステージ近傍における漏れ磁場が少なくなるように、各励磁コイルに印加する電流の方向を決定する制御工程と
を備えることを特徴とするステージ装置の駆動方法。
【請求項６】
前記制御工程は、
前記複数の電磁石ユニットより駆動すべき電磁石ユニットを選択し、選択された各電磁石ユニットへの印加電流量を決定する第１決定工程と、
前記選択された各電磁石ユニットの励磁コイルへの印加電流の方向を、前記第１決定工程で選択された電磁石ユニットの位置とそれが発生する漏れ磁場の方向、及び該第１決定工程で決定さた印加電流量に基づいて決定する第２決定工程とを備え、
前記印加工程は、前記選択された各電磁石ユニットの励磁コイルに対して、前記決定された印加電流量及び印加電流の方向で電流を印加することを特徴とする請求項５に記載のステージ装置の駆動方法。
【請求項７】
前記ステージ装置は、前記複数の電磁石ユニットと前記第１ステージを搭載し、平面内を移動する第２ステージを更に備え、
前記印加工程は、前記第２ステージの移動方向と速度に基づいて、前記第１ステージに加えるべき移動力とその方向を決定することを特徴とする請求項５または６に記載のステージ装置の駆動方法。
【請求項８】
請求項１乃至４のいずれかに記載のステージ装置を有し、
前記第１ステージ上に搭載した感光基板に露光処理を実行することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の露光装置を用いて基板を露光処理する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はステージ装置及びその駆動方法、該ステージ装置を用いた露光装置並びに該露光装置を用いたデバイス製造方法に関する。特に、ウエハへのパターンの直接描画、マスク／レチクル露光を、複数の電子ビームを用いて行なう電子ビーム露光装置に好適に適用され得るステージ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造においては、マスク上に形成された各種パターンを光でウェハ上に縮小転写するリソグラフィ技術が利用されている。このリソグラフィ技術で用いるマスクのパターンには極めて高い精度が要求され、これを作成するのに電子ビーム露光装置が使用されている。また、マスクを用いることなしにウェハ上に直接パターンを描画する場合も電子ビーム露光装置が使用されている。
【０００３】
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等がある。これらの電子ビーム露光装置は、一般的に、電子ビームを発生させる電子銃部と、そこより発せられたビームを試料上に導くための電子光学系、電子ビームに対して全面にわたって試料を走査するためのステージ系、および電子ビームを試料面上に高精度に位置決めしていくための対物偏向器を有している。
【０００４】
電子ビームの位置決め応答性は極めて高いため、ステージの機械的制御的特性を高めるより、ステージの姿勢や位置ずれ量を計測し、電子ビームを走査させる偏向器によりビームの位置決めにフィードバックしたシステム構成をとることが一般的であった。さらに、ステージは、真空チャンバに設置され、かつ電子ビームの位置決めに影響を与える磁場変動を引き起こしてはいけないという拘束があったため、従来はステージは平面方向に動きさえすればよく、例えば、転がりガイドやボールネジアクチュエータといった接触型の限られた機構要素で構成されていた。また、接触型では潤滑の問題や、発塵などの問題も生じる。
【０００５】
これに対処するために、特開平１１−１９４８２４号公報において、電磁石アクチュエータ、磁気シールドを用いた非接触型６自由度ステージが公開されている。本方式によれば、電磁石からの漏れ磁場が磁気シールドによって遮蔽されるため、漏れ磁場変動が少なく、高い清浄度環境を確保し真空環境にも対応可能で、かつ高い精度の位置決め動作が可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような電磁石アクチュエータ、磁気シールドを用いた非接触型６自由度ステージでは、磁気シールド部分の構造が複雑になってしまい、磁気シールド部分が重厚となり、ステージの重量を重くしてしまう。このため、今後のさらなる高精度化および高速化が求められるリソグラフィにおいて、高加減速、高速位置決めを達成するステージを提供することが困難であった。
【０００７】
今後のステージ駆動の高速化（高加減速、高速位置決め）を実現するためにはステージの軽量化が有効である。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電磁石アクチュエータの駆動制御を工夫することにより漏れ磁場を低減し、磁気シールドの簡素化、軽量化を可能にすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明によるステージ装置は以下の構成を備える。すなわち、
第１ステージと、
励磁コイルへの電流の印加によって前記第１ステージに対して所定方向の移動力を発生する複数の電磁石ユニットと、
前記第１ステージに加えるべき移動力とその方向に基づいて、前記複数の電磁石ユニットの励磁コイルに対して選択的に電流を印加する印加手段と、
前記印加手段による励磁コイルへの電流の印加に際し、前記第１ステージ近傍における漏れ磁場が少なくなるように、各励磁コイルに印加する電流の方向を決定する制御手段とを備える。
【００１０】
また、上記の目的を達成するための本発明によるステージ装置の駆動方法は、
第１ステージと、励磁コイルへの電流の印加によって前記第１ステージに対して所定方向の移動力を発生する複数の電磁石ユニットとを備えたステージ装置の制御方法であって、
前記第１ステージに加えるべき移動力とその方向に基づいて、前記複数の電磁石ユニットの励磁コイルに対して選択的に電流を印加する印加工程と、
前記印加工程による励磁コイルへの電流の印加に際し、前記第１ステージ近傍における漏れ磁場が少なくなるように、各励磁コイルに印加する電流の方向を決定する制御工程とを備える。
【００１１】
更に、本発明によれば、上記ステージ装置を用いて感光基板を露光処理する露光装置、及び該露光装置を用いたデバイス製造方法が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１３】
図１は本実施形態による電子ビーム露光装置の構成例を示す要部概略図である。図１において、１は電子銃であり、カソード１ａ、グリッド１ｂ、アノード１ｃを含んで構成される。電子銃１において、カソード１ａから放射された電子はグリッド１ｂとアノード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）。
【００１４】
この電子銃１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コンデンサーレンズ２によって略平行の電子ビームとなる。本実施形態のコンデンサーレンズ２は、３枚の開口電極で構成されるユニポテンシャルレンズを２組（２１、２２）有する。コンデンサーレンズ２によって得られた略平行な電子ビームは、補正電子光学系３に入射する。補正電子光学系３は、アパーチャアレイ、ブランカーアレイ、マルチ荷電ビームレンズ、要素電子光学系アレイユニット、ストッパーアレイ等で構成される。
【００１５】
補正電子光学系３は、光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上に光源像を形成する。その際、ウエハ５上の光源像の間隔が光源像の大きさの整数倍になるように、補正電子光学系３は複数の中間像を形成する。更に、補正電子光学系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によってウエハ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。
【００１６】
縮小電子光学系４は、２組の対称磁気タブレットを含んで構成され、各対称磁気タブレットは第１投影レンズ４１（４３）と第２投影レンズ４２（４４）とからなる。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。
【００１７】
６は、偏向器であり、補正電子光学系３からの複数の電子ビームを偏向させて、複数の光源像をウエハ５上でＸ，Ｙ方向に略同一の変位量だけ変位させる。偏向器６は、図示はされていないが、偏向幅が広い場合に用いられる主偏向器と偏向幅が狭い場合に用いられる副偏向器とで構成されている。なお、主偏向器は電磁型偏向器で、副偏向器は静電型偏向器である。
【００１８】
７はダイナミックフォーカスコイルであり、偏向器６を作動させた際に発生する偏向収差による光源像のフォーカス位置のずれを補正する。また、８はダイナミックスティグコイルであり、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。
【００１９】
１００はＸＹステージであり、基板ステージ３００を搭載し、光軸ＡＸ（Ｚ軸）と直交するＸＹ方向に移動可能なステージである。３００はウエハ５を載置し、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の各軸方向と各軸回りの回転方向の６軸方向に駆動可能な基板ステージである。
【００２０】
次に、図２乃至図４を参照して本実施形態によるステージ構成を詳細に説明する。
【００２１】
図２は本実施形態によるＸＹステージ１００を示す概観図である。ＸＹステージ１００はステージベース１００上をセンタスライダ２００が移動する構成を有する。Ｘ可動ガイド１０２はリニアモータ１０３によりＸ方向へ移動し、Ｙ可動ガイド１０４リニアモータ１０５によりＹ方向へ移動する。
【００２２】
センタスライダ２００は、底板２０１および側板２０２より構成されている。底板２０１の下面には軸受がステージベース１０１の上面に対向して構成され、また側板２０２の内側には同様の軸受がＸ可動ガイド１０２およびＹ可動ガイド１０４を挟み込むように構成されている。Ｘ可動ガイド１０２、Ｙ可動ガイド１０４は田の字のように構成されており、センタスライダ２００をＸ方向に動かす場合は、Ｘ可動ガイド１０２をＸ方向に動かすことにより、Ｙ可動ガイド１０４の側面およびステージベース１０１の上面に沿って滑らかに動くことができる。またセンタスライダをＹ方向に動かす場合は、Ｙ可動ガイド１０４をＹ方向に動かすことにより、Ｘ可動ガイド１０２の側面およびステージベース１０１の上面に沿って滑らかに動くことができる。
【００２３】
図３は本実施形態によるセンタスライダ及び基板ステージの構成を模式的に示す図である。図３に示すように基板ステージ３００は、ウエハ５を載置し、センタスライダ２００に対して光軸（Ｚ軸）方向、並進（Ｘ軸、Ｙ軸）方向、Ｚ軸回りの回転（θ）方向およびチルト方向に移動可能な６自由度ステージである。基板ステージ３００の駆動は、６個の電磁石ユニットによって実現される。
【００２４】
センタスライダ２００は、６自由度の基板ステージ３００を載置し、図２で説明したように、光軸（Ｚ軸）と直交するＸＹ方向に移動可能なＸＹステージである。
【００２５】
基板ステージ３００は上面に例えばウエハを保持する基板ホルダ３０１、ステージの位置計測をするためのＸ反射ミラー３０２、Ｙ反射ミラー３０３を搭載している。例えば、不図示の試料チャンバに保持されたレーザ干渉計によりチャンバ内壁基準で基板ステージのＸＹ位置を計測する。
【００２６】
なお、これらの反射ミラーを用いてθおよびチルト方向の計測も行っている。θ計測は、複数ビームの並びと直交する側から測定することが望ましい。なお、Ｚ方向は非感光性の光を用いた光学センサにより検出している。また、サーボ用のセンサとして、真空対応のエンコーダを用いてもよい。
【００２７】
基板ステージ３００はセンタスライダ２００を取り囲むようなカゴ型構造をしており、Ｘ可動ガイド１０２、Ｙ可動ガイド１０４を貫通させるための開口３０４、３０５を有している。
【００２８】
基板ステージ３００のセンタスライダ底板２０１側の端部には６個の電磁石ユニット可動子（２２１ｂ〜２２６ｂ）が固定されている。そして、底板２０１には、それぞれの可動子を挟み込むように電磁石ユニット固定子（２２１ａ〜２２６ａ）が固定されている。
【００２９】
電磁石ユニットの各駆動方向は図４に示すとおり、３組のＺ方向に駆動力を発生するＺ１電磁石ユニット（２２１ａ，ｂ）、Ｚ２電磁石ユニット（２２３ａ，ｂ）およびＺ３電磁石ユニット（２２４ａ，ｂ）、１組のＸ方向に駆動力を発生するＸ１電磁石ユニット（２２５ａ，ｂ）、２組のＹ方向に駆動力を発生するＹ１電磁石ユニット（２２２ａ，ｂ）およびＹ２電磁石ユニット（２２６ａ，ｂ）となっている。本実施形態では、複数方向の複数電磁石ユニットの組み合わせにより、基板ステージを６自由度駆動できる構成となっている。なお、各方向の電磁石ユニットの組み合わせ方法はこの限りではない。
【００３０】
６個の電磁石ユニットは、磁場変動要因にならないようパーマロイなどで多重の磁気シールド２３０がほどこされている。そして、縮小電子光学系からの漏れ磁場により磁場変動をおこさぬよう、縮小電子光学系より十分離れたところに配置されている。具体的には、各電磁石ユニットの位置は、Ｚ方向においてセンタスライダの重心を介して、基板と反対側に配置することが望ましい。
【００３１】
次に図５を用いて電磁石ユニットの詳細を説明する。１組の電磁石ユニットは、電磁石ユニット可動子になる鉄心Ｉコア２４１、電磁石ユニット固定子になる２個の鉄心Ｅコア２４２、２４３、及び２個の励磁コイル２４４、２４５より構成されている。各電磁石ユニットにおいて、励磁コイル２４４、２４５はそれぞれ鉄心Ｅコア２４２、２４３に巻回され、鉄心Ｉコア２４１を両側からある一定の空隙を保って挟み込むようにして鉄心Ｅコア２４２、２４３が配置されている。
【００３２】
電磁石ユニット可動子になる鉄心Ｉコア２４１は基板ステージ可動子側（２２１ｂ〜２２６ｂ）に固定されている。また、電磁石ユニット固定子になる２個の鉄心Ｅコア２４２、２４３および２個の励磁コイル２４４、２４５は、センタスライダ２００に一体に連結されており、互いに相対移動することはない。励磁コイル２４４、２４５に電流を流すことで鉄心Ｅコア２４２、２４３が励磁され、鉄心Ｅコア２４２、２４３から空隙を介して鉄心Ｉコア２４１におよぶ磁気回路が形成され、鉄心Ｅコアと鉄心Ｉコアの間に磁気的吸引力を発生させることができる。これによって鉄心Ｉコアを両方向から吸引することができ、可動子である鉄心Ｉコアを１軸上の正方向、負方向に駆動することが可能となる。
【００３３】
本実施形態では、以上のような構成を備えたＸＹステージ及び基板ステージにおいて、複数個の電磁石ユニットの励磁コイルに電流を流して複数個の電磁石ユニットを駆動させる場合に、電流を流すべき電磁石ユニットの位置と向きと電流値から最適な電流の方向の組合せを選択する。ここで、最適な組み合わせとは、励磁コイルに流す電流の電流ベクトルの方向によって一意的に決まる各電磁石まわりの空間の磁場分布がそれぞれ重なり合うことで相殺し合い、基板ステージ３００全体として基板（ウエハ５）の近傍に漏れ磁場が少ない空間を形成する電流方向の組み合わせである。
【００３４】
本実施形態によれば、複数個の電磁石ユニットに流す電流の電流ベクトルを適切に選択することで、少なくとも試料近傍への漏れ磁場変動を低減でき、磁気シールドの簡素化、軽量化が可能となり、高加減速が可能な高速ステージを得ることができる。
【００３５】
以下、基板ステージに設置された６個の電磁石ユニットの、本実施形態による駆動方法について説明する。
【００３６】
図６は、電磁石ユニットの駆動によって、電磁石周辺の空間に形成される漏れ磁場を概念的に示す図である。図６の（Ａ）および（Ｂ）において、鉄心Ｅコアは鉄心Ｉコアを同じ右方向に駆動しているが、励磁コイルに流れる電流の電流ベクトルが（Ａ）では右方向、（Ｂ）では左方向である。これに伴って電磁石ユニットが周りの空間に形成する漏れ磁場の分布は、（Ａ）と（Ｂ）で逆の磁界の向きの分布となる。以上のことより、１個の電磁石ユニットを駆動するとき、その駆動したい方向とは独立して電流ベクトルの向きを操作することによって、電磁石ユニット周りの磁場分布を操作できることがわかる。
【００３７】
図７は、電流ベクトルの方向制御をするための制御構成を示すブロック図である。なお、図７ではコントローラ４０２がＸ１電磁石ユニット（２２５ａ，ｂ）に接続されている様子を示したが、他の電磁石ユニットも個別の電流ベクトル切替ＳＷを介してコントローラ４０２に接続されている。また、図８は、本実施形態による電流ベクトルの方向制御を説明するフローチャートである。
【００３８】
図７において、コントローラ４０２は、基板ステージ３００を移動させる移動指令４０１と基板ステージ３００の位置（図７では記号Ｘで示している）との差分を解析して、それぞれが２個ずつある励磁コイルを有する６個の電磁石ユニットに対し、どの電磁石ユニットのどちらの励磁コイルにどれだけの電流量を流すかを決定する（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）。コントローラ４０３では、コントローラ４０２で決定された、複数の励磁すべき電磁ユニットのそれぞれの位置と向きと電流量に基づいて、励磁電流を印加する複数の励磁コイルに対して最適な電流ベクトルの組合せを判断する（ステップＳ１０３）。そして、電流ベクトル切替ＳＷを制御して、各々の励磁コイルの電流ベクトルの向きを決定する（ステップＳ１０４）。こうして各励磁コイルへ印加すべき電流の電流ベクトルの方向が決定されたならば、コントローラ４０２は各励磁コイルに対してステップＳ１０２で決定した電流量の電流を印加する。
【００３９】
以上のように、基板ステージ３００を６軸方向に動かす６個の電磁石ユニットを駆動するにおいて、６個の電磁石ユニットそれぞれの電流ベクトルを操作する電流ベクトル判断機構が設けられる。
【００４０】
なお、最適な電流ベクトルの組合せはコントローラ４０３の設定によって変更可能である。例えば、基板ステージを駆動することによって電磁石ユニット群から漏れる磁場に関して、「試料面近傍に分布する漏れ磁場のＸＹ方向成分の絶対値を最小にする」、或いは、「試料面近傍に分布する漏れ磁場のＺ方向成分の絶対値を最小にする」等の設定がある。
【００４１】
次に、図９を用いて電流ベクトル判断機構を動作させた場合の効果について具体的に説明する。なお、ここでは、基板ステージがＹ正方向にステップ移動する場合について説明する。
【００４２】
基板ステージがＹ正方向にステップ移動する際には、基板ステージ可動子にＹ方向の推力を伝えるために、Ｙ１電磁石ユニットの中のＹ正方向側に位置する励磁コイルに通電して鉄心Ｅコアを励磁し、Ｙ２電磁石ユニットの中のＹ正方向側に位置する励磁コイルに通電して鉄心Ｅコアを励磁する。また、６個の電磁石ユニットの位置は、Ｚ方向においてセンタスライダ２００の重心を介して基板（ウエハ５）と反対側に配置されているので、このとき基板ステージ可動子にはＸ軸回りの回転モーメントが発生する。これに対抗するために、Ｚ１電磁石ユニットの中のＺ正方向側に位置する励磁コイルに通電して鉄心Ｅコアを励磁し、Ｚ２電磁石ユニットの中のＺ負方向側に位置する励磁コイルに通電して鉄心Ｅコアを励磁する。
【００４３】
図７、図８で説明したような電流ベクトル判断機構を動作させずに上記電流印加を行なった場合、Ｙ１電磁石ユニット、Ｙ２電磁石ユニット、Ｚ１電磁石ユニット、Ｚ２電磁石ユニットの電流ベクトルの設定はそれぞれＹ正方向、Ｙ正方向、Ｚ正方向、Ｚ正方向となる。このときの試料近傍のＹ方向の磁束密度Ｂｙの絶対値の分布の計算結果を図９（Ａ）に示す。
【００４４】
一方、次に電流ベクトル判断機構の設定を「試料面近傍でＹ方向の磁場分布を絶対値で最小にする」として電流ベクトル判断機構を機能させた場合、Ｙ１電磁石ユニット、Ｙ２電磁石ユニット、Ｚ１電磁石ユニット、Ｚ２電磁石ユニットの電流ベクトルの設定はそれぞれＹ正方向、Ｙ負方向、Ｚ正方向、Ｚ正方向となる。或いは、全てを逆方向とした電流ベクトルの組合わせＹ負方向、Ｙ正方向、Ｚ負方向、Ｚ負方向としてもよい。ただし電流ベクトルの組合わせ方法はこの限りでない。このときの試料近傍におけるＹ方向の磁束密度Ｂｙの絶対値の分布の計算結果を図９（Ｂ）に示す。
【００４５】
なお、Ｚ１電磁石ユニット、Ｚ２電磁石ユニットに同方向の電流ベクトルを設定するのは、基板ステージ３００をＺ方向から（上から）見たときのＺ１電磁石ユニット、Ｚ２電磁石ユニットの配置が異なるからである。Ｚ１電磁石ユニットが自分自身の周りに形成する磁場分布とＺ２電磁石ユニットが自分自身の周りに形成する分布は似たような分布であるが、ここで重要なのはウエハ５近傍の磁場分布である。ウエハ５を中心に考えると、各電磁石ユニットがウエハ近傍に及ぼす磁場の分布は、各電磁石ユニットの向きとウエハからの相対位置によって決まるため、Ｚ１電磁石ユニット、Ｚ２電磁石ユニットがウエハ５に対する相対位置が違う場合には、それぞれがウエハ５近傍に及ぼす磁場分布は異なったものになる。このため、本実施例においては、Ｚ１電磁石ユニット、Ｚ２電磁石ユニットの電流ベクトルは同方向に設定される。
【００４６】
すなわち、図９（Ａ）は電流ベクトル判断機構無しの状態で、図９（Ｂ）は電流ベクトル判断機構有りの状態である。これらより、電流ベクトル判断機構によって試料面近傍でＹ方向の漏れ磁場の分布の絶対値が概ね１／２に低減されていることがわかる。
【００４７】
その他、電流ベクトルの設定を「試料面近傍でＸＹ方向の磁場分布を絶対値で最小にする」とした場合、Ｙ１電磁石ユニット、Ｙ２電磁石ユニット、Ｚ１電磁石ユニット、Ｚ２電磁石ユニットの電流ベクトルの設定はそれぞれＹ正方向、Ｙ正方向、Ｚ負方向、Ｚ正方向、もしくはすべて逆の電流ベクトルの組合わせ（Ｙ負方向、Ｙ負方向、Ｚ正方向、Ｚ負方向）となる。ただし電流ベクトルの組合わせ方法はこの限りでない。なお、ここで、Ｙ１電磁石ユニット、Ｙ２電磁石ユニットの電流ベクトルが同方向なのも上述した理由によるものである。
【００４８】
次に、上記構成においてユニット基板ステージがＸ正方向にステップ移動する場合を説明する。この場合、基板ステージ可動子にＸ方向の推力を伝えるためにＸ１電磁石ユニットの中のＸ正方向側に位置する励磁コイルに通電して鉄心Ｅコアを励磁する。また、６個の電磁石ユニットはＺ方向においてセンタスライダの重心を介して基板と反対側に配置されているので、Ｘ１電磁石ユニットの駆動により基板ステージ可動子にはＹ軸回りの回転モーメントが発生する。これに対抗するために、Ｚ１電磁石ユニットの中のＺ正方向側に位置する励磁コイルに通電して鉄心Ｅコアを励磁するとともに、Ｚ３電磁石ユニットの中のＺ負方向側に位置する励磁コイルに通電して鉄心Ｅコアを励磁する。
【００４９】
電流ベクトル判断機構の設定を「試料面近傍でＸＹ方向の磁場分布を絶対値で最小にする」とした場合、Ｘ１電磁石ユニット、Ｚ１電磁石ユニット、Ｚ３電磁石ユニットの電流ベクトルの設定はそれぞれＸ正方向、Ｚ正方向、Ｚ負方向となる。もしくはすべて逆の電流ベクトルの組合わせ（Ｘ負方向、Ｚ負方向、Ｚ正方向）となる。ただし電流ベクトルの組合わせ方法はこの限りでない。
【００５０】
その他、基板ステージがＸＹ方向にステップ移動する場合には、上記電流ベクトル向きのの組み合わせによって適用できることは明らかであろう。
【００５１】
なお、上記電流ベクトルの設定も一例であり、「試料面近傍でＸ方向の磁場分布を絶対値で最小にする」、「試料面近傍でＹ方向の磁場分布を絶対値で最小にする」、「試料面近傍でＸＹ方向の磁場分布を絶対値で最小にする」、「試料面近傍でＺ方向の磁場分布を絶対値で最小にする」、「基板ステージ周辺で全方向の磁場分布を絶対値で最小にする」といった設定が可能である。
【００５２】
また、今回説明した６個の電磁石ユニットを使用した６自由度のステージ構成も一例にすぎず、基板ステージの駆動構成はこの限りではない。
【００５３】
電流ベクトルの組合わせの決定方法の一例を説明する。基板ステージの駆動するべき駆動パターンを複数個あらかじめ決めておき、ある駆動パターンのときの電流ベクトルの組み合わせもあらかじめ決めておく。これは、駆動パターンが決まれば、励磁すべき電磁石ユニットが決まるからである。あらかじめコントローラ４０３に入力しておくデータの一例を以下に示す。
【００５４】
【表１】
2004095658.tif 000003
【００５５】
このときの駆動パターンは、Ｘ方向ステップ移動、Ｙ方向ステップ移動、ＸＹ方向ステップ移動である。また、さまざまな目的に対応した電流ベクトルの設定の項目も複数個ある。そして、電流ベクトルの設定は、ユーザの入力で選定されるようになっており、それに対して駆動パターンは、移動指令４０１と基板ステージ３００の位置との差分からコントローラ４０３がどの方向に移動しようとしているのか判断する。これによって各電磁石の電流ベクトルが決定される。
【００５６】
また、電流ベクトル判断機構は複数個の電磁石を使用したすべてのステージに適用可能である。また、電流ベクトル判断機構は電気的な制御に限らず、機械的な制御および動作、人為的な操作でも良い。複数の電磁石が既知の動作のみ駆動される場合、それぞれの駆動パターンに合わせて駆動する前に機械的または人為的に電流ベクトルを切り替えて最適な電流ベクトルの組合わせを選択することも可能である。
【００５７】
以上説明したように、上記実施形態によれば、複数個の電磁石アクチュエータに流す電流の電流ベクトルの向きを選択する電流ベクトル判断機構を設けることで、少なくとも試料近傍への漏れ磁場変動を低減できる電磁石型ステージを得ることができる。これによって磁気シールドの簡素化、軽量化が可能となり、高加減速、高速ステージを得ることができ、結果的に高速、高精度の電子ビーム露光装置を提供することができる。
【００５８】
次に上記説明したステージ装置を有する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。
【００５９】
図１０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上記説明した荷電粒子線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。
【００６０】
図１１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）では上記説明した荷電粒子線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。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電磁石アクチュエータの駆動制御によって漏れ磁場が低減され、磁気シールドの簡素化、軽量化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態による電子ビーム露光装置の構成例を示す要部概略図である。
【図２】本実施形態によるＸＹステージ１００を示す概観図でる。
【図３】本実施形態によるセンタスライダ及び基板ステージの構成を模式的に示す図である。
【図４】各電磁石ユニットの詳細を駆動方向を説明する図である。
【図５】電磁石ユニットの詳細を説明する図である。
【図６】電磁石ユニットの駆動によって、電磁石周辺の空間に形成される漏れ磁場を概念的に示す図である。
【図７】電流ベクトルの方向制御をするための制御構成を示すブロック図である。
【図８】実施形態による電流ベクトルの方向制御を説明するフローチャートである。
【図９】実施形態による電流ベクトル判断機構による漏れ磁場の低減効果を説明する図である。
【図１０】微小デバイスの製造のフローを示す図である。
【図１１】図１０に示したウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【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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