(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を用いて基板を露光する露光装置であって、
前記荷電粒子線を前記基板の上に導く電子光学系と、
前記基板を保持するステージと、
前記ステージを駆動する電磁アクチュエータと、
前記電磁アクチュエータを取り囲むように前記ステージに配置された磁気シールドと、
前記ステージの位置を計測する計測部と、
前記電子光学系と前記基板との間の前記荷電粒子線の経路上に第１の振幅の磁場を発生させる第１のコイルと、前記荷電粒子線の経路上に前記第１の振幅よりも小さい第２の振幅の磁場を発生させる第２のコイルとを含むコイル部と、
前記荷電粒子線の経路上での磁場を検出する検出部と、
前記ステージの駆動によって生じる前記荷電粒子線の経路上での磁場変動を低減させるように、前記コイル部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記ステージの位置と、前記荷電粒子線の経路上での磁場変動との関係を表すテーブルを参照して、前記計測部で計測された前記ステージの位置に対応する前記荷電粒子線の経路上での磁場変動を求め、前記第１のコイルが発生する前記第１の振幅の磁場をフィードフォワード制御し、
前記検出部で検出された前記荷電粒子線の経路上での磁場に基づいて、前記第２のコイル部が発生する前記第２の振幅の磁場をフィードバック制御することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記荷電粒子線の経路の外側に配置された検出器を含み、
前記荷電粒子線の経路上での磁場は、前記検出器からの出力に基づいて求められ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】
荷電粒子線を用いて基板を露光する露光装置であって、
電磁アクチュエータによって駆動され、磁気シールドが配置され、前記基板を保持するステージと、
前記ステージの位置を計測する計測部と、
前記荷電粒子線の経路上での磁場を検出する検出部と、
磁場を発生させるコイル部と、
前記コイル部を制御する制御部と、を有し、
前記荷電粒子線の経路上での磁場は、前記ステージの駆動によって変動し、
前記制御部は、前記計測部で計測された前記ステージの位置に基づいて前記コイル部を制御して、前記検出部の検出レンジよりも大きい振幅の磁場変動を低減させることを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記検出部で検出された前記荷電粒子線の経路上での磁場に基づいて前記コイル部を制御して、前記検出部の検出レンジよりも小さい振幅の磁場変動を低減させ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】
請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の露光装置によって、荷電粒子線を用いて基板を露光するステップと、
露光された前記基板を現像するステップと、
を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及びデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造では、マスク（レチクル）のパターンをウエハ等の基板に転写するリソグラフィ技術が利用されている。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寸法精度が要求され、かかるマスクを製造する際に電子線露光装置（荷電粒子線露光装置）が使用されている。また、マスクを用いることなく、基板の上にパターンを直接描画する場合にも電子線露光装置が使用されている。
【０００３】
電子線露光装置は、一般的に、電子線を発生させる電子銃部と、電子銃部からの電子線を基板の上に導くための電子光学系（荷電粒子線光学系）と、電子線に対して基板を駆動するステージと、基板の上に導かれた電子線を位置決めする偏向器とを有する。
【０００４】
電子線露光装置においては、電子線の位置決めの応答性が極めて高くなっている。従って、ステージの機械的な制御特性を高めるよりも、ステージの姿勢や位置ずれを計測し、その計測結果に基づいて、偏向器による電子線の位置決めにフィードバックするフィードバック制御系を組み込むことが一般的である。また、ステージは、真空チャンバの内部に配置され、電子線の位置決めに影響を与える磁場変動を引き起こすことがないように、例えば、転がりガイドやボールネジアクチュエータなどの接触型で、且つ、非磁性材料で構成されていた。
【０００５】
一方、特許文献１には、接触型のステージが有する発塵や変形などの問題を回避するために、非接触型の電磁アクチュエータを含むステージが提案されている。但し、電磁アクチュエータは磁場変動を引き起こすため、特許文献１では、電磁アクチュエータの周辺に磁気シールドを配置することで、ステージからの漏れ磁場変動を低減させながら高い位置決め精度を実現している。但し、特許文献１では、ステージの高速化の要求に応じて電磁アクチュエータの推力を向上させると、電磁アクチュエータが大型化して漏れ磁場変動が大きくなるため、磁気シールドが大型化して重厚になる。
【０００６】
また、電磁アクチュエータからの漏れ磁場変動に対応する技術として、図９に示すような磁場キャンセラが特許文献２に開示されている。図９に示す磁場キャンセラは、電磁アクチュエータからの漏れ磁場を磁場センサ１０１０で検出し、その検出値に基づいてキャンセルコイル１０２０からキャンセル磁場を発生させように、フィードバック制御している。この場合、磁場センサ１０１０の検出値に基づいたキャンセル磁場をキャンセルコイル１０２０で発生させるため、磁場センサ１０１０の検出レンジは、電磁アクチュエータからの漏れ磁場（磁場変動）に対応させて設定する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４２３４７６８号公報
【特許文献２】特開２００３−１７３７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年では、ステージの更なる高速化の要求や基板の大型化が進んでいるため、電磁アクチュエータや磁気シールドが大型化する傾向にある。また、電子光学系と基板との間の空間には、電子光学系からの漏れ磁場が常に存在し、この漏れ磁場の中を高透磁率材料からなる磁気シールドが移動すると、電子光学系と基板との間の空間の磁場が乱されて磁場変動が生じる。かかる磁場変動は、磁気シールドの大型化に伴って大きくなる（即ち、大振幅になる）。
【０００９】
しかしながら、従来技術では、磁場変動が大振幅になると、磁場センサの検出レンジを超え、検出レンジの不足によって磁場変動を検出できなくなることがある。そのため、磁場センサで磁場変動を検出し、その検出値に基づいたキャンセル磁場を発生させるというフィードバック制御のみでは、大振幅の磁場変動をキャンセルすることができなくなってしまう。そこで、大振幅の磁場変動に対応させて広い検出レンジを有する磁気センサを用いることも考えられるが、このような検出レンジが広い磁気センサは一般的に検出分解能が低いため、磁場変動を高精度にキャンセルすることができなくなってしまう。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、ステージの駆動によって生じる磁場変動の低減に有利な技術を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、荷電粒子線を用いて基板を露光する露光装置であって、前記荷電粒子線を前記基板の上に導く電子光学系と、前記基板を保持するステージと、前記ステージを駆動する電磁アクチュエータと、前記電磁アクチュエータを取り囲むように前記ステージに配置された磁気シールドと、前記ステージの位置を計測する計測部と、前記電子光学系と前記基板との間の前記荷電粒子線の経路上に第１の振幅の磁場を発生させる第１のコイルと、前記荷電粒子線の経路上に前記第１の振幅よりも小さい第２の振幅の磁場を発生させる第２のコイルとを含むコイル部と、前記荷電粒子線の経路上での磁場を検出する検出部と、前記ステージの駆動によって生じる前記荷電粒子線の経路上での磁場変動を低減させるように、前記コイル部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記ステージの位置と、前記荷電粒子線の経路上での磁場変動との関係を表すテーブルを参照して、前記計測部で計測された前記ステージの位置に対応する前記荷電粒子線の経路上での磁場変動を求め、前記第１のコイルが発生する前記第１の振幅の磁場をフィードフォワード制御し、前記検出部で検出された前記荷電粒子線の経路上での磁場に基づいて、前記第２のコイル部が発生する前記第２の振幅の磁場をフィードバック制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、例えば、ステージの駆動によって生じる磁場変動の低減に有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す露光装置の電子光学系と基板との間の電子線の経路における磁場変動を説明するための図である。
【図３】図１に示す露光装置において、ステージの位置と、電子光学系と基板との間の電子線の経路における外乱磁場変動量との関係の一例を示す図である。
【図４】図１に示す露光装置において、電子光学系と基板との間の電子線の経路における磁場変動を低減するための制御構成を示すブロック図である。
【図５】図１に示す露光装置の電子光学系と基板との間の電子線の経路における外乱磁場変動との関係を表す第１のテーブルの一例を示す図である。
【図６】ヘルムホルツコイルの構成の一例を示す図である。
【図７】図１に示す露光装置において、電子光学系と基板との間の電子線の経路における磁場と検出部の位置における磁場との関係を示す図である。
【図８】電子光学系と基板との間の電子線の経路における磁場変動を低減するための制御構成を示すブロック図である。
【図９】従来技術としての磁場キャンセラの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す図である。露光装置１は、内部を真空雰囲気に維持した真空チャンバに収納され、電子線（荷電粒子線）を用いて基板の上にパターンを形成する電子線露光装置である。露光装置１は、電子線を基板ＳＴの上に導く電子光学系１０と、基板ＳＴを保持するステージ（基板ステージ）２０と、ステージ２０を駆動する駆動部３０と、ステージベース４０と、ステージ２０の位置を計測する計測部５０とを有する。また、露光装置１は、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路に磁場を発生させるコイル部６０と、第１の電源７２と、第２の電源７４と、検出部８０と、制御部９０とを有する。
【００１７】
ステージ２０は、基板ＳＴを保持するための基板ホルダ（不図示）を上面に有し、ステージ２０の位置を計測するための反射ミラー（不図示）を側面に有する。ステージ２０とステージベース４０との間には、軸受（不図示）が配置され、ステージ２０は、駆動部３０によって、ステージベース４０の上面に沿って滑らかにＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動される。
【００１８】
駆動部３０は、ステージ２０に固定された電磁アクチュエータ３２と、電磁アクチュエータ３２を取り囲む磁気シールド３４とを含み、電子線の光路（Ｚ軸方向）に直交するＸ軸方向及びＹ軸方向にステージ２０を駆動する。電磁アクチュエータ３２は、例えば、リニアモータ、電磁石アクチュエータ、平面モータなどで構成される。電磁アクチュエータ３２は、通電されることで電磁力を発生させ、ステージベース４０との間にＸ軸方向及びＹ軸方向への推力を発生させる。磁気シールド３４は、例えば、軟鉄などの高透磁率材料で構成され、電磁アクチュエータ３２を構成する磁石やコイルなどの磁場を発生させる部材を覆っている。なお、ステージ２０や駆動部３０において、電磁アクチュエータ３２を除く部材は概ね非磁性材料で構成されている。従って、磁気シールド３４は、ステージ２０及び駆動部３０から電子線の光路に向けて放出される外乱磁場の大部分を低減（減衰）させることができる。
【００１９】
計測部５０は、例えば、レーザ干渉計で構成され、ステージ２０に設けられた反射ミラーで反射された光を受光することでステージ２０のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を計測する。なお、図１では、計測部５０として、ステージ２０のＸ軸方向の位置を計測する計測部（即ち、Ｘ軸方向の計測軸）のみが示されているが、ステージ２０のＹ軸方向の位置を計測する計測部（即ち、Ｙ軸方向の計測軸）も配置されている。
【００２０】
コイル部６０は、計測部５０、第１の電源７２、第２の電源７４、検出部８０及び制御部９０などと協同して、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路における磁場変動を低減する（打ち消す）磁場キャンセラとして機能する。コイル部６０は、図１に示すように、第１の振幅を有する磁場を発生させる第１のコイル６２と、第１の振幅よりも小さい第２の振幅を有する磁場を発生させる第２のコイル６４とを含む。
【００２１】
第１のコイル６２は、例えば、Ｘ軸方向に離間して配置された２つのヘルムホルツコイルで構成され、かかる２つのヘルムホルツの中央に電子線の経路が位置する。第１のコイル６２は、第１の電源７２からの通電によってＸ軸方向に磁場を発生させることができ、電子線の経路の断面のＸＹ平面内において概ね一様な磁場を発生させることができる。第２のコイル６４は、第１のコイル６２と同様に、Ｘ軸方向に離間して配置された２つのヘルムホルツコイルで構成され、かかる２つのヘルムホルツの中央に電子線の経路が位置する。第２のコイル６４は、第２の電源７４からの通電によってＸ軸方向に磁場を発生させることができる。
【００２２】
第１のコイル６２の巻線の巻数は、本実施形態では、第２のコイル６４の巻線の巻数よりも多くなるように設定される。これにより、第１のコイル６２は、第１の電源７２の出力範囲と第２の電源７４の出力範囲が同じであったとしても、大振幅（第１の振幅）の磁場を発生させることができる。また、第２のコイル６４は、第１の電源７２の出力範囲と第２の電源７４の出力分解能が同じであったとしても、小振幅（第２の振幅）の磁場を高精度に発生させることができる。
【００２３】
検出部８０は、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の空間に配置され、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路における磁場（外乱磁場変動のＸ軸方向の成分及びＹ軸方向の成分）を検出する。検出部８０は、磁気センサで構成され、脱ガスの少ない非磁性材料（例えば、アルミニウム、リン青銅、ステンレス鋼、樹脂、セラミックス）で覆われている。
【００２４】
制御部９０は、ＣＰＵやメモリなどを含み、露光装置１の全体（動作）を制御する。制御部９０は、計測部５０の計測結果や検出部８０の検出結果に基づいて、第１のコイル６２及び第２のコイル６４のそれぞれに供給すべき電流値を決定し、第１のコイル６２及び第２のコイル６４を通電する第１の電源７２及び第２の電源７４を制御する。制御部９０は、後述するように、コイル部６０が発生させる磁場に関して、フィードフォワード制御系と、フィードバック制御系とを有する。フィードフォワード制御系は、計測部５０で計測されたステージ２０の位置に基づいて、ステージ２０の駆動によって生じる電子線の経路における磁場変動を低減させる磁場を発生させるように、第１のコイル６２が発生する磁場をフィードフォワード制御する。また、フィードバック制御系は、検出部８０で検出された磁場に基づいて、ステージ２０の駆動によって生じる電子線の経路における磁場変動を低減させる磁場を発生させるように、第２のコイル６４が発生する磁場をフィードバック制御する。
【００２５】
ここで、図２を参照して、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路における磁場変動（外乱磁場変動）について説明する。ステージ２０には、上述したように、電磁アクチュエータ３２及び高透磁率材料で構成された磁気シールド３４が設けられている。なお、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の空間には、電子光学系１０から漏洩した漏洩磁場ＭＦが常に存在しているため、ステージ２０は、漏洩磁場ＭＦの中をＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動されることになる。これは、漏洩磁場ＭＦの中を高透磁率材料で構成された磁気シールド３４がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することを意味する。
【００２６】
図２（ａ）乃至図２（ｃ）は、ステージ２０をＸ軸方向に駆動したときの漏洩磁場ＭＦ（の分布）の変動を模式的に示している。図２（ａ）は、ステージ２０が移動ストロークの中央に位置するときの漏洩磁場ＭＦを示している。このときのステージ２０の位置（Ｘ軸方向の位置）をＸ＝０とし、電子線の経路上の磁場の値を基準として外乱磁場変動量をΔＢ＝０とする。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、ステージ２０がＸ＝０の位置からＸ＝Ｘｂ（＜０）の位置に移動して磁気シールド３４がＸ軸マイナス方向に移動する場合を考える。この場合、漏洩磁場ＭＦは、電子光学系１０の光軸に対してＸ軸マイナス方向に位置する磁気シールド３４に向かって引き寄せられる。このような漏洩磁場ＭＦ（の分布）の変化によって、漏洩磁場ＭＦにＸ軸マイナス成分が発生し、電子線の経路上の外乱磁場変動量はΔＢ＝ΔＢｘｂ（＜０）となる。
【００２８】
また、図２（ｃ）に示すように、ステージ２０がＸ＝０の位置からＸ＝Ｘｃ（＞０）の位置に移動して磁気シールド３４がＸ軸プラス方向に移動する場合を考える。この場合、漏洩磁場ＭＦは、電子光学系１０の光軸に対してＸ軸プラス方向に位置する磁気シールド３４に向かって引き寄せられる。このような漏洩磁場ＭＦ（の分布）の変化によって、漏洩磁場ＭＦにＸ軸プラス成分が発生し、電子線の経路上の外乱磁場変動量はΔＢ＝ΔＢｘｃ（＞０）となる。
【００２９】
図３は、ステージ２０の位置と、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路における外乱磁場変動量ΔＢとの関係の一例を示す図である。図３では、ステージ２０の位置Ｘを横軸に、外乱磁場変動量ΔＢを縦軸に採用している。図３を参照するに、ステージ２０の位置Ｘに対する外乱磁場変動量ΔＢは、Ｘ＝０のときにはΔＢ＝０、Ｘ＝ＸｂのときにはΔＢ＝ΔＢｘｂ、Ｘ＝ＸｃのときにはΔＢ＝ΔＢｘｃとなっている。図３に示すように、漏洩磁場ＭＦとステージ２０（磁気シールド３４）の移動によって生じる外乱磁場変動量は、ステージ２０の位置の関数で表現することが可能である。なお、電磁アクチュエータ３２の構成要素としてステージ２０に固定された永久磁石からの漏洩磁場が電子線の経路に及んで磁場変動を生じる場合、かかる磁場変動もステージ２０の位置に対応して変動するため、ステージ２０の位置の関数で表現することができる。
【００３０】
図４は、露光装置１において、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路における磁場変動（外乱磁場変動）を低減する（打ち消す）ための制御構成を示すブロック図である。図４を参照するに、ステージ２０が駆動されると、計測部５０は、ステージ２０の位置（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置）を計測し、その計測結果を制御部９０に入力する。
【００３１】
制御部９０のフィードフォワード制御系では、計測部５０で計測されたステージ２０の位置に基づいて、ステージ２０の駆動によって生じる外乱磁場変動を低減させる磁場を発生させるように、コイル部６０（第１のコイル６２）が発生する磁場を制御する。
【００３２】
ここで、フィードフォワード制御系による具体的な制御を説明する。制御部９０のメモリには、ステージ２０の位置と、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路における外乱磁場変動との関係を表す第１のテーブルが予め記憶されている。なお、第１のテーブルは、例えば、図５に示すように、ステージ２０のＸ軸方向の位置とＹ軸方向の位置とを水平方向の２軸とし、外乱磁場変動ΔＢｘを縦軸とするテーブルである。なお、第１のテーブルは、コイル部６０が磁場を発生させていない状態において、ステージ２０の位置を計測部５０で計測しながらステージ２０を駆動させ、ステージ２０の各位置での外乱磁場変動ΔＢｘを検出部８０で検出することで作成することができる。
【００３３】
また、制御部９０のメモリには、ステージ２０の位置と、第１のコイル６２に通電する電流値と、第１のコイル６２が発生させる磁場（磁場値）との関係を表す第２のテーブルが予め記憶されている。第２のテーブルは、例えば、ステージ２０のＸ軸方向の位置とＹ軸方向の位置とを水平方向の２軸とし、（第１のコイル６２に通電する電流値）／（第１のコイル６２が発生させる磁場値）を表す比例定数Ｋｂを縦軸とするテーブルである。なお、第２のテーブルは、ステージ２０の位置を計測部５０で計測しながらステージ２０を駆動させ、ステージ２０の各位置において第１のコイル６２に通電する電流値を変えながら比例定数Ｋｂを求めることで作成することができる。
【００３４】
フィードフォワード制御系は、第１のテーブルを参照して、計測部５０で計測されたステージ２０の位置に対応する外乱磁場変動ΔＢの量を求める。次に、フィードフォワード制御系は、ステージ２０の位置に対応する外乱磁場変動ΔＢの量と同じ絶対値、且つ、方向が逆方向の磁場を第１のコイル６２が発生させるべき磁場とし、その指令値を生成する。次いで、フィードフォワード制御系は、第２のテーブルを参照して、計測部５０で計測されたステージ２０の位置に対応する比例定数Ｋｂを求め、上述した指令値と比例定数Ｋｂを乗じて、第１のコイル６２に通電する電流値を求める。次いで、フィードフォワード制御系は、求めた電流値を第１の電源７２への電流指令値として入力する。そして、第１の電源７２は、フィードフォワード制御系からの電流指令値に基づいて、第１のコイル６２を通電する。これにより、第１のコイル６２は、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路に、ステージ２０の駆動によって生じる外乱磁場変動を低減させる（打ち消す）磁場を発生させる。
【００３５】
電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路において、第１のコイル６２が発生させる磁場は、ステージ２０の駆動によって生じる外乱磁場変動を打ち消す。但し、第１のコイル６２が発生させる磁場によって外乱磁場変動を完全に打ち消すことができない場合もあり、磁場変動残差が発生することがある。
【００３６】
そこで、制御部９０のフィードバック制御系では、検出部８０で検出された磁場に基づいて、磁場変動残差を低減させる磁場を発生させるように、コイル部６０（第２のコイル６４）が発生する磁場を制御する。ここで、フィードバック制御系による具体的な制御を説明する。なお、検出部８０は、フィードフォワード制御系によるフィードフォワード制御が行われる間において、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路における磁場を計測し、その検出結果を制御部９０に入力する。
【００３７】
フィードバック制御系は、外乱磁場変動をゼロにする指令値と検出部８０で検出された磁場（の変動）との偏差を求め、かかる偏差に比例定数Ｋｃを乗じて、第２のコイル６４に通電する電流値を求める。次に、フィードバック制御系は、求めた電流値を第２の電源７４への電流指令値として入力する。そして、第２の電源７４は、フィードバック制御系からの電流指令値に基づいて、第２のコイル６４を通電する。これにより、第２のコイル６４は、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路に、磁場変動残差、即ち、ステージ２０の駆動によって生じる外乱磁場変動を低減させる（打ち消す）磁場を発生させる。
【００３８】
本実施形態の露光装置１では、ステージ２０の位置に基づいて、第１のコイル６２が発生する磁場をフィードフォワード制御し、ステージ２０の駆動によって生じる外乱磁場変動を低減させる（打ち消す）磁場を発生させている。従って、露光装置１は、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路における磁場（の変動）を検出部８０で検出することなく、ステージ２０の駆動によって生じる外乱磁場変動を低減させる（打ち消す）ことができる。また、第１のコイル６２が発生させる磁場によって外乱磁場変動を打ち消すことができず、磁場変動残差が発生した場合には、検出部８０で検出される磁場に基づいて、第２のコイル６４が発生する磁場をフィードバック制御している。なお、磁場変動残差は、ステージ２０の位置に対応した外乱磁場変動（大振幅の外乱磁場変動）ではなく、ステージ２０の位置に対応した外乱磁場変動と第１のコイル６２が発生させた磁場との重ね合わせである小振幅の磁場変動である。従って、検出部８０は、検出レンジが不足になることなく、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路における磁場（即ち、磁場変動残差）を検出することができる。
【００３９】
このように、露光装置１は、ステージ２０の駆動によって生じる電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路における磁場変動を高精度に低減させる（打ち消す）ことができるため、基板ＳＴの上にパターンを高精度に形成することができる。従って、露光装置１は、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）を提供することができる。ここで、デバイスは、露光装置１を用いてフォトレジスト（感光剤）が塗布された基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、露光された基板を現像する工程と、その他の周知の工程と、を経ることにより製造される。
【００４０】
なお、本実施形態では、第１のコイル６２及び第２のコイル６４のそれぞれが発生させる磁場の出力範囲を巻線の巻数で設定しているが、これに限定されるものではない。例えば、第１のコイル６２を通電する第１の電源７２として、第２のコイル６４を通電する第２の電源７４の出力範囲よりも大きい出力範囲の電源を用いてもよい。また、第１のコイル６２及び第２のコイル６４のそれぞれの形状や配置などによって、出力範囲を設定することも可能である。図６は、互いに離間して配置されたコイル６０２ａ及び６０２ｂを有し、電源６０４からの通電によってコイル軸の方向に磁場を発生させるヘルムホルツコイルを示す図である。コイル６０２ａ及び６０２ｂの半径をａ、コイル６０２ａとコイル６０２ｂとの間の距離をＺ×２とすると、位置Ｘにおけるコイル軸の方向の磁場Ｂは、以下の式１で表される。
【００４１】
【数１】
0005357837.tif 000002
【００４２】
式１において、μ０は真空の透磁率、Ｉは電流値である。式１を参照するに、コイル６０２ａとコイル６０２ｂとの間の距離を大きくすればするほど、磁場Ｂが小さくなることがわかる。従って、第１のコイル６２の位置（Ｘ軸方向の位置）を第２のコイル６４の位置（Ｘ軸方向の位置）よりも電子線の経路側に配置することで、第１のコイル６２が発生させる磁場の出力範囲を大きくすることができる。また、第１のコイル６２の半径やコイル間の距離を偏向することで、第１のコイル６２が発生させる磁場の出力範囲を大きくすることもできる。
【００４３】
本実施形態では、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路における磁場（の変動）を検出部８０で検出している。但し、検出部８０は、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の空間に配置されているため、厳密には、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路における磁場を検出していない。そこで、電子線の経路と検出部８０の位置との違いによる磁場変動の偏差を補正することで、検出部８０の検出精度を向上させることが好ましい。これにより、コイル部６０（第２のコイル６４）において、ステージ２０の駆動によって生じる外乱磁場変動（即ち、磁場変動残差）をより高精度に低減させる磁場を発生させることができる。
【００４４】
図７は、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路における磁場（の値）と検出部８０の位置における磁場（の値）との関係を示す図である。電子線の経路における磁場変動量をＢａ、そのときの検出部８０の位置における磁場変動量をＢａ’とする。また、ある電流値をコイル部６０に通電したときの電子線の経路における磁場をＢｃ、そのときの検出部８０の位置における磁場をＢｃ’とする。また、ステージ２０の駆動したときの電子線の経路における外乱磁場変動をＢｄ、そのときの検出部８０の位置における外乱磁場変動をＢｄ’とする。なお、電子線の経路における磁場変動量ＢａはＢａ＝Ｂｄ＋Ｂｃの関係にあり、検出部８０の位置における磁場変動量Ｂａ’はＢａ’＝Ｂｄ’＋Ｂｃ’の関係にある。
【００４５】
磁場Ｂｃと、ステージ２０の位置（ｘ、ｙ）と、コイル部６０に通電する電流Ｉとの関係を求め、かかる関係をテーブルＬとして制御部９０のメモリに予め記憶させる。これにより、テーブルＬを参照して、ステージ２０の位置（ｘ、ｙ）及び電流Ｉに対応する磁場Ｂｃ（ｘ、ｙ、Ｉ）を求めることができる。
【００４６】
また、磁場Ｂｃ’と、ステージ２０の位置（ｘ、ｙ）と、コイル部６０に通電する電流Ｉとの関係を求め、かかる関係をテーブルＬ’として制御部９０のメモリに予め記憶させる。これにより、テーブルＬ’を参照して、ステージ２０の位置（ｘ、ｙ）及び電流Ｉに対応する磁場Ｂｃ’（ｘ、ｙ、Ｉ）を求めることができる。
【００４７】
また、外乱磁場変動Ｂｄ及びＢｄ’と、ステージ２０の位置（ｘ、ｙ）との関係を求め、補正係数Ｋｂｄ（ｘ、ｙ）＝Ｂｄ／Ｂｄ’をテーブルＭとして制御部９０のメモリに予め記憶させる。これにより、テーブルＭを参照して、ステージ２０の位置（ｘ、ｙ）に対応する補正係数Ｋｂｄ（ｘ、ｙ）を求めることができる。
【００４８】
ステージ２０が任意の位置（ｘ、ｙ）に位置しているときに、ステージ２０の位置（ｘ、ｙ）及び磁場変動量Ｂａ’に基づいて、電子線の経路における磁場変動量Ｂａを求める手順について説明する。
【００４９】
まず、テーブルＬ’を参照して、ステージ２０の位置（ｘ、ｙ）及び電流Ｉに対応する磁場Ｂｃ’（ｘ、ｙ、Ｉ）を求める。そして、磁場変動量Ｂａ’及び磁場Ｂｃ’から、以下の式２に従って外乱磁場変動Ｂｄ’を求める。
【００５０】
Ｂｄ’＝Ｂａ’−Ｂｃ’（ｘ、ｙ、Ｉ）    ・・・（式２）
次いで、テーブルＭを参照して、ステージ２０の位置（ｘ、ｙ）に対応する補正係数Ｋｂｄ（ｘ、ｙ）を求める。そして、外乱磁場変動Ｂｄ’及び補正係数Ｋｂｄ（ｘ、ｙ）から、以下の式３に従って外乱磁場変動Ｂｄを求める。
【００５１】
Ｂｄ＝Ｋｂｄ（ｘ、ｙ）×Ｂｄ’    ・・・（式３）
次に、テーブルＬを参照して、ステージ２０の位置（ｘ、ｙ）及び電流Ｉに対応する磁場Ｂｃ（ｘ、ｙ、Ｉ）を求める。そして、外乱磁場変動Ｂｄ及び磁場Ｂｄから、以下の式４に従って磁場変動量Ｂａを求める。
【００５２】
Ｂａ＝Ｂｄ−Ｂｃ（ｘ、ｙ、Ｉ）    ・・・（式４）
このようにして、検出部８０の位置における磁場変動量Ｂａ’（即ち、検出部８０で検出された磁場）を電子線の経路における磁場変動量Ｂａに補正することで、電子線の経路における磁場変動を高精度に求めることができる。
【００５３】
本実施形態では、Ｘ軸方向の外乱磁場変動を低減する（打ち消す）場合について説明したが、Ｙ軸方向についても同様に上述した構成を設けることでＹ軸方向の外乱磁場変動を低減することができる。
【００５４】
また、図８に示すように、第１のコイル６２及び第２のコイル６４を１つのコイル６６に、第１の電源７２及び第２の電源７４を１つの電源７６に置換することも可能である。なお、コイル６６は、第１のコイル６２及び第２のコイル６４のそれぞれの機能を有し、電源７６は、コイル６６を通電する機能を有する。図８を参照するに、ステージ２０が駆動されると、計測部５０は、ステージ２０の位置（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置）を計測し、その計測結果を制御部９０に入力する。また、検出部８０は、フィードフォワード制御系によるフィードフォワード制御が行われる間において、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路における磁場を計測し、その検出結果を制御部９０に入力する。
【００５５】
上述したように、制御部９０のメモリには、ステージ２０の位置と、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路における外乱磁場変動との関係を表す第１のテーブルが予め記憶されている。また、制御部９０のメモリには、ステージ２０の位置と、第１のコイル６２に通電する電流値と、第１のコイル６２が発生させる磁場（磁場値）との関係を表す第２のテーブルが予め記憶されている。
【００５６】
フィードフォワード制御系は、第１のテーブルを参照して、計測部５０で計測されたステージ２０の位置に対応する外乱磁場変動ΔＢの量を求める。また、フィードフォワード制御系は、ステージ２０の位置に対応する外乱磁場変動ΔＢの量と同じ絶対値、且つ、方向が逆方向の磁場を第１のコイル６２が発生させるべき磁場とし、その指令値を生成する。次に、フィードフォワード制御系は、第２のテーブルを参照して、計測部５０で計測されたステージ２０の位置に対応する比例定数Ｋｂを求め、上述した指令値と比例定数Ｋｂを乗じて、第１のコイル６２に通電する電流値を求める。そして、フィードフォワード制御系は、求めた電流値を電源７６への電流指令値として入力する。
【００５７】
一方、フィードバック制御系は、外乱磁場変動をゼロにする指令値と検出部８０で検出された磁場（の変動）との偏差を求め、かかる偏差に比例定数Ｋｃを乗じて、コイル６６に通電する電流値を求める。そして、フィードバック制御系は、求めた電流値を電源７６への電流指令値として入力する。
【００５８】
電源７６は、フィードフォワード制御系からの電流指令値とフィードバック制御系からの電流指令値とを合算した合算値に基づいて、コイル６６を通電する。これにより、コイル６６は、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路に、ステージ２０の駆動によって生じる外乱磁場変動（上述した磁場変動残差を含む）を低減させる（打ち消す）磁場を発生させる。
【００５９】
このように、計測部５０で計測されたステージ２０の位置に基づくフィードフォワード制御によって、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路に大振幅の磁場変動を発生させず、磁場変動の振幅を検出部８０の検出レンジに収まるようにする。そして、検出部８０で検出された磁場に基づくフィードバック制御によって、電子光学系１０と基板ＳＴとの間の電子線の経路における小振幅の磁場変動を低減させる（打ち消す）。図８に示す制御構成は、コイル６６（及び電源７６）で発生させる磁場の出力レンジ及び分解能が十分であり、且つ、検出部８０の検出レンジが不足する場合に有効である。
【００６０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【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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