(57)【要約】【課題】基板に高速かつ高精度にパターンを描画すること、及び、基板ステージを安定的に制御する。【解決手段】基板ステージ１１と、基板ステージ１１を搭載してｘ，ｙ方向に移動する運搬ステージ１２と、運搬ステージ１２に対して基板ステージ１１を相対的に移動させる電磁アクチュエータ１２０，１２０’と、運搬ステージ１２の位置を計測するレーザ干渉計２０３ｘと、運搬ステージ１２と基板ステージ１１との相対的な変位を計測する変位センサ２０２ｘと、レーザ干渉計２０３ｘ及び変位センサ２０２ｘの計測結果に基づいて電磁アクチュエータ１２０，１２０’を制御するコントローラ２０と、電子ビームを偏向させる偏向器６と、基板ステージ１０１ｘの位置を計測するレーザ干渉計１０３ｘと、レーザ干渉計１０３ｘによる計測値をフィルタリングして偏向器６に提供するフィルタ１５０とを備える。【選択図】図１
2004095862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームで基板にパターンを描画する露光装置であって、
基板を支持する基板ステージと、
前記基板ステージを搭載して移動する運搬ステージと、
前記運搬ステージに対して前記基板ステージを相対的に移動させる電磁アクチュエータと、
前記運搬ステージの位置を計測する第１計測系と、
前記基板ステージの位置を計測する第２計測系と、
前記第１計測系及び前記第２計測系による計測結果に基づいて前記電磁アクチュエータを制御する制御器と、
前記基板に照射される電子ビームを偏向させる偏向器と、
前記第２計測系による計測結果をフィルタリングして前記偏向器に提供するフィルタと、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記第２計測系は、前記基板ステージの位置の他、前記基板ステージの回転を計測し、
前記偏向器は、前記第２計測系によって計測された前記基板ステージの位置及び回転に基づいて電子ビームの偏向を調整することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記第２計測系は、
所定の基準位置に対する前記基板ステージの位置を計測する第１センサと、
前記運搬ステージに対する前記基板ステージの相対位置を計測する第２センサとを含み、
前記制御器は、前記第１計測系及び前記第２センサによる計測結果に基づいて前記電磁アクチュエータを制御し、
前記フィルタは、前記第１センサによる計測結果をフィルタリングして前記偏向器に提供することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記第２センサは、前記電磁アクチュエータの近傍における前記基板ステージの相対位置を計測するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記基板ステージは、上部に基板ホルダを有し、前記電磁アクチュエータは、Ｚ軸方向において前記運搬ステージの重心を介して前記基板と反対側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記フィルタは、所定の帯域を遮断する帯域制限フィルタを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記電磁アクチュエータは、駆動源として電磁石を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記電磁アクチュエータは、リニアモータを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記電磁アクチュエータは、電磁シールドで覆われていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１０】
デバイス製造方法であって、
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、感光剤が塗布された基板にパターンを描画する工程と、
該基板を現像する工程と、
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、電子ビームで基板にパターンを描画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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス等のデバイスの製造においては、マスク上に形成された各種パターンを光でウエ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、これを作成するため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エハ上に直接パターンを描画する場合に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。いずれの方式も、一般的には、電子ビームを発生させる電子銃と、電子銃から発せられた電子ビームを試料上に導くための電子光学系と、試料の全体に電子ビームでパターンを描画するために試料を走査駆動するためのステージ系、及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】
対物偏向器により位置決め可能な領域は、電子光学系の収差を小さく抑えるために数ミリ程度に設計される。これに対して、試料の大きさは、例えば、シリコンウェハではφ２００〜３００ｍｍ程度あり、マスクに使用されるガラス基板では１５０ｍｍ角程度である。したがって、電子ビーム露光装置は、試料を走査駆動してその全体に電子ビームでパターンを描画することを可能にするステージを有している。
【０００５】
ステージは、真空チャンバ内に設置される。また、ステージには、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さないことが求められる。したがって、従来のステージでは、ボールネジアクチュエータのような接触型のアクチュエータが使用されていた。
【０００６】
一方、従来課題とされていたリソグラフィープロセスの高速化については、例えば、特開平９−３３０８６７号公報に開示されているように、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、描画すべきパターンに応じて複数の電子ビームを個別にｏｎ／ｏｆｆしながら試料を走査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、複数の電子ビームを使ってパターンを描画するので、高いスループットを得ることができる。
【０００７】
図６は、マルチ電子ビーム型露光装置の概要を示す図である。５０１ａ，５０１ｂ，５０１ｃは、個別に電子ビームをｏｎ／ｏｆｆすることが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ある。５０４は、ウエハ５０３に縮小投影される複数の電子ビームを走査するための偏向器である。
【０００８】
図７は、図６に示すマルチ電子ビーム露光装置においてウエハ上を複数の電子ビームで走査する際の様子を示す図である。白丸は、各電子ビームが偏向器５０４により偏向を受けないときにウエハに入射するビーム基準位置（ＢＳ１，ＢＳ２，ＢＳ３）である。各ビーム基準位置は、設計上の直交座標系（Ｘｓ，Ｙｓ）に沿って配列され、各電子ビームは、ビーム基準位置を基準として設計上の直交座標系（Ｘｓ，Ｙｓ）に従ってそれぞれの露光フィールド（ＥＦ１，ＥＦ２，ＥＦ３）を走査する。これらの露光フィールドが隣接して配置されることにより大きなパターンを描画することができる。
【０００９】
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特性を高める構成よりも、例えば特開平５−８９８１５号公報で開示されているように、ステージの姿勢や位置ずれ量を計測し、これに基づいて電子ビームを走査するための偏向器を制御することによりウエハに対する電子ビームの入射位置を調整する構成が一般的である。しかしながら、この方法は、ステージの姿勢や位置ずれ量を計測する際に用いる計測ミラーと露光すべきウエハとの位置関係が不変であることを前提としており、例えば外力により構造体がひずむことにより計測ミラーとウエハとの間に相対的な位置変動が生じたりすると、それがそのままパターン誤差となる。
【００１０】
また、従来の単一ビームでは、ステージのフォーカスエラー（特に姿勢変動）は大きな問題とはならないが、複数の電子ビームを使用するマルチ電子ビーム型では、各電子ビームを所定のフォーカス許容値内に追い込むために、ｚ方向調整及び姿勢調整（チルト機構）が必要である。しかしながら、調整すべき自由度の増加は、アクチュエータの増加をもたらす。接触型のアクチュエータのような高い剛性を有するアクチュエータの使用は、駆動反力により構造体がひずむ点で非常に不利である。
【００１１】
一方、電磁アクチュエータでは、非接触型で剛性を有しない構成を実現することができるため、駆動反力や発塵の問題を解決することができる。ここで、電子ビーム露光では、磁場変動はたとえ微小であっても許されないが、電磁アクチュエータを基板搭載面から遠い位置に配置し、かつ電磁アクチュエータに多重のシールドを設けることで磁場変動問題を軽減することができる。したがって、現在では、電磁アクチュエータを採用することが注目されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子ビーム露光装置におけるステージ駆動用のアクチュエータとして電磁アクチュエータを採用する場合、前述のように、電磁アクチュエータを基板搭載面から遠い位置に配置することが要求される。したがって、ステージ制御用の位置計測を基板搭載面に配置されたミラーを用いて行うと、制御系内の様々な固有振動数の振動を励振するので制御ゲインを高くすることができず、ステージを高速かつ安定的に制御することが難しい。このため、従来は、基板に高速かつ高精度にパターンを描画することが難しかった。
【００１３】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えば、基板に高速かつ高精度にパターンを描画すること、或いは、これに加えて基板ステージを安定的に制御することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の露光装置は、電子ビームで基板にパターンを描画する露光装置に係り、該装置は、基板を支持する基板ステージと、前記基板ステージを搭載して移動する運搬ステージと、前記運搬ステージに対して前記基板ステージを相対的に移動させる電磁アクチュエータと、前記運搬ステージの位置を計測する第１計測系と、前記基板ステージの位置を計測する第２計測系と、前記第１計測系及び前記第２計測系による計測結果に基づいて前記電磁アクチュエータを制御する制御器と、前記基板に照射される電子ビームを偏向させる偏向器と、前記第２計測系による計測結果をフィルタリングして前記偏向器に提供するフィルタとを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第２計測系は、前記基板ステージの位置の他、前記基板ステージの回転を計測し、前記偏向器は、前記第２計測系によって計測された前記基板ステージの位置及び回転に基づいて電子ビームの偏向を調整することが好ましい。
【００１６】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第２計測系は、所定の基準位置に対する前記基板ステージの位置を計測する第１センサと、前記運搬ステージに対する前記基板ステージの相対位置を計測する第２センサとを含み、前記制御器は、前記第１計測系及び前記第２センサによる計測結果に基づいて前記電磁アクチュエータを制御し、前記フィルタは、前記第１センサによる計測結果をフィルタリングして前記偏向器に提供することが好ましい。
【００１７】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第２センサは、前記電磁アクチュエータの近傍における前記基板ステージの相対位置を計測するように配置されていることが好ましい。
【００１８】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記基板ステージは、上部に基板ホルダを有し、前記電磁アクチュエータは、Ｚ軸方向において前記運搬ステージの重心を介して前記基板と反対側に配置されていることが好ましい。
【００１９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記フィルタは、所定の帯域を遮断する帯域制限フィルタ（例えば、ローパスフィルタ）を含むことが好ましい。
【００２０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記電磁アクチュエータは、駆動源として電磁石を含むことが好ましい。或いは、前記電磁アクチュエータは、リニアモータを含むことが好ましい。
【００２１】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記電磁アクチュエータは、電磁シールドで覆われていることが好ましい。
【００２２】
本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置を用いて、感光剤が塗布された基板にパターンを描画する工程と、該基板を現像する工程とを含むことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２４】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の好適な実施の形態に係る電子ビーム露光装置の要部概略図である。図１において、電子銃１は、カソード１ａ、グリッド１ｂ、アノード１ｃで構成され、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との間にクロスオーバ像を形成する（以下、これらのクロスオーバ像を電子源という）。
【００２５】
電子源から放射される電子は、その前側焦点位置が該電子源位置にあるコンデンサレンズ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に入射する。要素電子光学系アレイ３は、ブランキング電極と開口と電子レンズで構成される要素電子光学系が、ｚ軸（電子光学軸）に平行な面内に複数配列されて構成されている。
【００２６】
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、各中間像は縮小電子光学系４によって縮小投影され、ウエハ５上に電子源像を形成する。ここで、ウエハ５上の電子源像の間隔が電子源像の大きさの整数倍になるように、要素電子光学系アレイ３の各要素電子光学系が設定されている。更に、要素電子光学系アレイ３は、各中間像の電子光学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するように構成されている。
【００２７】
縮小電子光学系４は、第１投影レンズ４１と第２投影レンズ４２とからなる対称磁気ダブレットと、第１投影レンズ４３と第２投影レンズ４４とからなる対称磁気ダブレットとで構成される。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。電子光学軸上の物点は第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）の焦点にある。よって、この２つのレンズを通して像は−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。
【００２８】
偏向器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共通に偏向させて、複数の電子源像をウエハ５上でｘ、ｙ方向に略同一の変位量だけ変位させる。偏向器６は、図示されていないが、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で構成されていて、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。
【００２９】
ダイナミックフォーカスコイル７は、偏向器６を作動させた際に発生する偏向収差により電子源像のフォーカス位置のずれを補正する。ダイナミックスティグコイル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。
【００３０】
基板ステージとしての微動ステージ１１は、ウエハ５を搭載し、電子光学軸（ｚ軸）方向、ｚ軸周りの回転方向（θ）及びチルト方向（ｘ軸周りの回転方向及びｙ軸周りの回転方向）、更にはｚ軸に直交する平面（ｘ、ｙ）方向に所定量移動可能に配置されている。すなわち、微動ステージ１１は、６自由度を有する。
【００３１】
ｘｙ運搬ステージ（或いは粗動ステージ）としてのセンタスライダ１２は、微動ステージ１１を搭載し、電子光学軸（ｚ軸）と直交するｘ、ｙ方向に移動可能に配置されている。センタスライダ１２としては、例えば、図５に示すようなｘｙ運搬ステージが好適である。図５に示すセンタスライダ１２は、真空エアガイド及びリニアモータを用いた構成である。
【００３２】
図５を参照しながら説明すると、センタスライダ１２は、底板１２ｂ及び柱部材１２ｓで構成されている。底板１２ｂの下面には軸受がステージベース１５の上面に対向して構成され、柱部材１２ｓの内側には同様の軸受がｘ可動ガイド１４ｘ及びｙ可動ガイド１４ｙをそれぞれ挟み込むように構成されている。ｘ可動ガイド１４ｘ、ｙ可動ガイド１４ｙは、十字状にクロスして配置されており、センタスライダ１２をｘ方向に動かす場合は、ｘ可動ガイド１４ｘをｘ方向用リニアモータ３０１ｘによりｘ方向に動かすことにより、ｙ可動ガイド１４ｙの側面及びステージベース１５の上面に沿って滑らかに動かすことができる。また、センタスライダ１２をｙ方向に動かす場合は、ｙ可動ガイド１４ｙをｙ方向用リニアモータ３０１ｙによりｙ方向に動かすことにより、ｘ可動ガイド１４ｘの側面及びステージベース１５の上面に沿って滑らかに動かすことができる。
【００３３】
次に、微動ステージ１１の詳細を図１〜図３を参照しながら説明する。
【００３４】
微動ステージ１１は、センタスライダ１２を取り囲むようなカゴ型構造をしており、ｘ可動ガイド１４ｘ、ｙ可動ガイド１４ｙを非接触で通すための開口１１１ｘ、１１１ｙを有している。
【００３５】
微動ステージ１１の末端部（下端部）には、６個の電磁石Ｉコア１２０（１２０ｘ，１２０ｙ，１２０ｚ，１２０ｚ，１２０ｚ）が固定されている。それぞれに対応して電磁石Ｅコア１２０’（１２０ｘ’，１２０ｙ’，１２０ｚ’，１２０ｚ’，１２０ｚ’）が底板１２ｂに固定されている。微動ステージ１１は、電磁石Ｉコア１２０及び電磁石Ｅコア１２０’で構成される６組の電磁アクチュエータにより６自由度で駆動される。すなわち、３組の電磁アクチュエータ１２０ｚ，１２０ｚ’はｚ方向に駆動力を発生し、２組の電磁アクチュエータ１２０ｙ，１２０ｙ’はｙ方向及びθ方向に駆動力を発生し、１組の電磁アクチュエータ１２０ｘ，１２０ｘ’はｘ方向に駆動力を発生する。なお、微動ステージ１１を６自由度で駆動するための構成は、ここで示した構成に限られず、種々の構成を採用することができる。また、電磁アクチュエータとしては、上記のような電磁石による構成に代えて、リニアモータ等を採用することもできる。
【００３６】
上記のような非接触型の電磁アクチュエータを微動ステージ１１の駆動用として採用することにより、微動ステージ１１の駆動に伴う駆動反力が生じないので、底板１２ｂ等の構造体の歪みや発塵の問題を解決することができる。
【００３７】
電流を流さないＩコア１２０を微動ステージ１１に取り付け、コイルを含むＥコア１２０’をセンタスライダ１２に取り付けることにより、微動ステージ１１への熱伝達が劇的に軽減される他、微動ステージ１１が配線を引きずらないなどの利点がある。また、このような電磁アクチュエータは、推力が比較的大きく、電力消費が比較的小さく、また、電流を流さない時には漏れ磁場が発生しないという点で優れている。
【００３８】
電磁石１２０，１２０’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電磁シールドがほどこされており、かつ縮小電子光学系４からのもれ磁場の影響を受けないように縮小電子光学系４より十分離れたところに配置されている。具体的には、電磁石１２０，１２０’の位置は、ｚ方向においてセンタスライダ１２の重心（又はｚ方向の駆動中心）を挟んで、ウエハ（基板）５と反対側に配置することが望ましい。
【００３９】
微動ステージ１１は、その上面に、ウエハ５を保持するための基板ホルダ１０５、位置計測するための反射ミラー１０１ｘ、１０１ｙを搭載している。基板面レーザ干渉計１０３（１０３ｘ，１０３ｙ，１０３ｙ’，１０３ｘｐ，１０３ｙｐ；作図上の都合により１０３ｘのみ図示）からレーザ光１０２ｘ，１０２ｙを反射ミラー１０１ｘ、１０１ｙにそれぞれ照射することにより、例えばチャンバ１００の内壁等を基準として、微動ステージ１１のｘ位置及びｙ位置が計測される。基板面レーザ干渉計１０３は、例えば、試料チャンバ１００に固定されている。更に、基板面レーザ干渉計１０３（１０３ｙ’，１０３ｘｐ，１０３ｙｐ）から反射ミラー１０１ｘ，１０１ｙにレーザ光１０２ｙ’，１０２ｘｐ，１０２ｙｐを照射することにより、θ方向の回転（ｚ軸周りの回転）、及びチルト方向の回転（ｘ軸周りの回転、ｙ軸周りの回転）の計測も行われる。これらの計測ポイント（レーザ光の照射位置）は、ウエハ搭載面近傍とすることが望ましい。微動ステージ１１のｚ方向の位置は、非感光性の光を用いた光学センサ１９０により計測されうる。
【００４０】
基板面レーザ干渉計１０３による計測値（例えば、θ方向の回転（ｚ軸周りの回転）、及び必要に応じてｘ軸周りの回転及びｙ軸周りの回転）は、電子ビームの偏向器６に提供され、これらの計測値に基づいて偏向器６によりウエハ５の位置及び姿勢に応じて電子ビームの軌道（照射位置）が補正される。ここで、微動ステージ１１において高周波の振動が励起された場合に当該振動成分を含む計測値が偏向器６に送られることを防止するために、基板面レーザ干渉計１０３による計測値を帯域制限フィルタ（例えば、ローパスフィルタ）１５０を介して偏向器６に提供することが好ましい。なお、偏向器６による補正に加えて、微動ステージ１１のθ方向の回転（ｚ軸周りの回転）、ｘ軸周りの回転及びｙ軸周りの回転の少なくとも１つは、基板面レーザ干渉計１０３による計測結果に基づいて電磁アクチュエータ１２０，１２０’を制御することによっても補正することができる。さらに、微動ステージ１１において高周波の振動が励起されない場合はフィルタを選択的にスルーさせることも可能である。
【００４１】
センタスライダ１２の底板１２ｂの側面にも反射ミラー２０１ｘ、２０１ｙが配置されており、センタスライダ（粗動ステージ）１２のｘ方向及びｙ方向の位置が粗動系レーザ干渉計２０３（２０３ｘ，２０３ｙ；作図上の都合により２０３ｘのみ図示）によって計測される。２０２ｘ，２０２ｙは、それぞれ粗動系レーザ干渉計２０３ｘ，２０３ｙによる計測軸（レーザ光の光路）を示している。センタスライダ１２のｚ軸周り方向に大きく変動する可能性がある場合は、更にθ方向計測用として、計測軸２０２ｙ’（及びそれに対応する粗動系レーザ干渉計２０３ｙ’）を追加してもよい。粗動系レーザ干渉計２０３による計測値は、微動ステージコントローラ２０に提供される。
【００４２】
更に、センタスライダ１２と微動ステージ１１とのｘ、ｙ及びθ方向の相対変動を計測する変位センサ２２０（２２０ｘ，２２０ｙ，２２０ｙ’；作図上の都合により２０２ｘのみ図示）が配置されている。変位センサ２２０は、例えば、静電容量型やエンコーダ等が好適であるが、他のタイプのセンサであってもよい。変位センサ２２０は、電磁石１２０，１２０’間のギャップを位相遅れなく正確に計測できるよう電磁石１２０ｘ、１２０ｙの近傍に配置されることが望ましい。
【００４３】
微動ステージ１１のｘ，ｙ方向（及び、必要に応じてθ方向）の制御は、コントローラ２０が粗、動系レーザ干渉計２０３及び変位センサ２２０による計測値に基づいて、微動ステージ１１を駆動する電磁アクチュエータを構成する電磁石Ｅコア１２０’に対して指令値を送るとともにセンタスライダ１２を駆動するリニアモータ３０１ｘ，３０１ｙに対して指令値を送ることにより行われる。ここで、コントローラ２０は、例えば、次のように指令値を決定する。
（１）粗動系レーザ干渉計２０３による計測値に基づいてセンタスライダ１２を駆動するためにリニアモータ３０１ｘ，３０１ｙに送る指令値を決定する。
（２）粗動系レーザ干渉計２０３による計測値（ｘ方向及びｙ方向の位置）と変位センサ２０２による計測値（ｘ方向及びｙ方向の位置、並びに必要に応じてθ方向）に基づいて（例えば、両計測値の加算値に基づいて）、微動ステージ１１を駆動するための電磁アクチュエータを構成する電磁石Ｅコア１２０’に送る指令値を決定する。
（３）変位センサ２０２による計測値に基づいて制御系（電磁アクチュエータ１２０，１２０’等）の非線形性を補正する。
【００４４】
微動ステージ１１の制御方法としては、他にも様々な方法が考えられるが、上述の方法によって、微動ステージ１１は、粗動ステージ（センタスライダ）１２の影響を受けることなく、かつ制御系（特に電磁アクチュエータ）の非線形性が補償された状態で制御される。
【００４５】
すなわち、この実施の形態では、粗動系レーザ干渉計２０３による計測値と変位センサ２０２による計測値に基づいて（例えば両計測値の加算値に基づいて）、微動ステージ１１を駆動するための電磁アクチュエータを構成する電磁石Ｅコア１２０’に送る指令値を決定する。ここで、粗動系レーザ干渉計２０３による計測値と変位センサ２０２による計測値は、共に電磁アクチュエータ１２０，１２０’の近傍を計測ポイントとして計測した値であるためコントローラ２０内において制御系の制御ゲインを高く設定することができ、微動ステージ１１を高速かつ安定的に制御することができる。これにより高速かつ高精度にウエハにパターンを描画することができる。また、基板面（ウエハ５が配置された面）において若干の振動が生じたとしても、基板面レーザ干渉計１０３による計測値に基づいて偏向器６が当該振動による電子ビームの位置ずれを補償するので、高精度にウエハにパターンを描画することができる。
【００４６】
なお、上記の方法とは対照的に、基板面レーザ干渉計１０３による計測結果に従って電磁アクチュエータ１２０，１２０’を制御しようとすると、基板面レーザ干渉計１０３による計測ポイントと電磁アクチュエータ１２０，１２０’との距離が遠いために制御系内の様々な固有振動数の振動が励振され微動ステージ１１を安定的に制御することができない。
【００４７】
［第２の実施の形態］
この実施の形態では、変位計２０２を設ける代わりに、粗動系レーザ干渉計２０３による計測値と基板面レーザ干渉計１０３による計測値とに基づいて、微動ステージ１１を駆動するための電磁アクチュエータを構成する電磁石Ｅコア１２０’に送る指令値を決定する。
【００４８】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る電子ビーム露光装置の要部概略図である。なお、第１の実施の形態（図１）と同様の構成要素には同一の符号が付されている。
【００４９】
この実施の形態では、コントローラ２０は、基板面レーザ干渉計１０３による計測値（ｘ方向及びｙ方向の位置）及び粗動系レーザ干渉計２０３による計測値（ｘ方向及びｙ方向の位置）を取り込んで、演算器２１により両者の差分（すなわち、基板面レーザ干渉計１０３による計測値と粗動系レーザ干渉計２０３による計測値とのｘ方向及びｙ方向のずれ）を演算し、更に、フィルタ処理ブロック２２によりその演算結果に対して電磁アクチュエータ１２０，１２０’、微動ステージ１１、反射ミラー１０１等からのなる構造体の特性を打ち消すフィルタ処理をし、その結果に基づいて電磁石Ｅコア１２０’に送る指令値を補正する。これにより、微動ステージ１１の制御系をゲインを高くすることができ、微動ステージ１１を高速かつ安定的に制御することができる。
【００５０】
ここで、コントローラ２０のフィルタ処理ブロック２２は、例えば、制限する帯域が可変の少なくとも１つの帯域制限フィルタを有し、該フィルタによる制限帯域をシミュレーション結果又は実験結果に基づいて調整することにより、微動ステージ１１の制御を安定化させることができる。
【００５１】
ここで、微動ステージ１１において高周波の振動が励起された場合は、もはや反射ミラー１０１とウエハ（基板）５との位置関係が一定であるという保証はない。そこで、当該振動成分を含む計測値が偏向器６に送られることを防止するために、基板面レーザ干渉計１０３による計測値を帯域制限フィルタ（例えば、ローパスフィルタ）１５０を介して偏向器６に提供することが好ましい。さらに、微動ステージ１１において高周波の振動が励起されない場合はフィルタを選択的にスルーさせることも可能である。
【００５２】
［応用例］
次に上記の露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図８は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。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、露光制御（例えば、電子ビームのｏｎ／ｏｆｆ制御）のための露光制御データを作製する。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、上記の電子ビーム露光装置を露光工程に使って、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）等の組立て工程を含む。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、これを出荷（ステップ７）する。
【００５３】
図９は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。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成膜する。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）では上記の電子ビーム露光装置によって回路パターンをウエハに描画する。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を形成する。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、基板に高速かつ高精度にパターンを描画すること、或いは、これに加えて基板ステージを安定的に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電子ビーム露光装置の要部概略図である。
【図２】好適な微動ステージの概略図である。
【図３】好適な運搬ステージの概略図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る電子ビーム露光装置の要部概略図である。
【図５】好適なＸＹ運搬ステージを示す図である。
【図６】従来のマルチ電子ビーム型露光装置の概要図である。
【図７】ウエハ上を複数の電子ビームを走査した際の様子を示す図である。
【図８】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【図９】図８のウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【符号の説明】
１：電子銃、２：コンデンサレンズ、３：要素電子光学系アレイ、４：縮小光学系電子アレイ、５：ウエハ、６：偏向器、１１：微動ステージ、１２：ＸＹ運搬ステージ、２０：微動ステージコントローラ、１００：試料チャンバ、１０３：基板面レーザ干渉計、１２０：電磁石、１５０：フィルタ、２０２：変位計、２０３：粗動系レーザ干渉計
【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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