JP2006287015A - Charged particle beam exposure device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a magnetic field variation resulting from a distribution of a magnetic field direct current component and to raise a drawing position precision of a charged particle beam. <P>SOLUTION: A charged particle beam exposure device is provided with a magnetic field sensor 27 which detects a magnetic field near an electron beam optical path; a substrate stage 21 which moves in a rectangular direction flat surface to the electron beam optical path; a controller 28 which computes an amount of the magnetic field direct current component distributing in a stroke region of the substrate stage 21 from a relation, between a magnetic field detection result of detecting the magnetic field near the electron beam optical path by means of the magnetic field sensor 27 and a position of the substrate stage 21, when the substrate stage 21 moves in a predetermined amount; and an active magnetic shield 25 which corrects a drawing position of an electron beam depending on the position of the substrate stage 21, based on a computing result of the amount of the magnetic field direct current component. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に係り、基板等の試料にパターンを描画または転写する荷電粒子線露光装置、及び、それを利用したデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus and a device manufacturing method, and more particularly to a charged particle beam exposure apparatus that draws or transfers a pattern on a sample such as a substrate, and a device manufacturing method using the same.

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エハなどの基板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しにウエハ上に直接パターンを描画する場合も電子線露光装置等の荷電粒子線露光装置が使用されている。   In manufacturing a semiconductor device, a lithography technique is used in which various patterns formed on a mask are reduced and transferred onto a substrate such as a wafer with light. The mask pattern used in this lithography technique is required to have extremely high accuracy, and an electron beam exposure apparatus is used to produce it. A charged particle beam exposure apparatus such as an electron beam exposure apparatus is also used when a pattern is directly drawn on a wafer without using a mask.

電子線露光装置には、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の装置があるが、どの構成も一般的には電子線を発生させる電子銃部と、そこより発せられた電子線を試料上に導くための電子光学系と、電子線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、及び電子線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。   There are two types of electron beam exposure systems, a point beam type that uses a beam in the form of a spot, and a variable rectangular beam type that uses a variable-size rectangular cross section, but each configuration generally generates an electron beam. An electron gun system for guiding the electron beam emitted from the electron gun section onto the sample, a stage system for scanning the sample over the entire surface of the electron beam, and a high electron beam on the sample surface. It has an objective deflector for positioning accurately.

電子線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も、ステージの姿勢や位置ずれ量を計測し、電子線を走査させる偏向器により電子線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、真空チャンバ内に設置され、かつ電子線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で、概ね非磁性材料からなる、限られた機構要素で構成されていた。   Since the positioning response of the electron beam is extremely high, rather than increasing the mechanical control characteristics of the stage, the system measures the posture and displacement of the stage and feeds it back to the positioning of the electron beam by a deflector that scans the electron beam. It was common to take a configuration. Furthermore, since the stage is placed in a vacuum chamber and has a constraint that it should not cause magnetic field fluctuations that affect the positioning of the electron beam, the conventional stage only needs to move in the plane direction, for example, a rolling guide. It is a contact type such as a ball screw actuator, and is composed of limited mechanism elements that are generally made of a non-magnetic material.

接触型ステージでは潤滑の問題や、発塵などの問題も生じる。その対応技術として、特開平１１−１６０４７１号公報で公開されているように、電磁石アクチュエータと、その周辺に磁気シールドを用いた非接触型6自由度ステージ構成が提案されている。この構成を図７に示す。図７において、Ｔは浮上体、Ａはアクチュエータ、１は水平方向（ｘ）電磁石、２は水平方向（ｙ）電磁石、３は鉛直方向（ｚ）電磁石、４は水平方向（ｘ）電磁石ターゲット、５は水平方向（ｙ）電磁石ターゲット、７は固定側永久磁石列、８は浮上側永久磁石列、９，１１は固定部、１３はテーブル側板、１４は変位センサである。本方式によれば、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あり、かつ高い精度の位置決め動作が可能である。   In the contact stage, problems such as lubrication and dust generation also occur. As a corresponding technique, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-160471, a non-contact type 6-degree-of-freedom stage configuration using an electromagnetic actuator and a magnetic shield around it has been proposed. This configuration is shown in FIG. In FIG. 7, T is a floating body, A is an actuator, 1 is a horizontal (x) electromagnet, 2 is a horizontal (y) electromagnet, 3 is a vertical (z) electromagnet, 4 is a horizontal (x) electromagnet target, 5 is a horizontal (y) electromagnet target, 7 is a fixed side permanent magnet row, 8 is a floating side permanent magnet row, 9 and 11 are fixed portions, 13 is a table side plate, and 14 is a displacement sensor. According to this method, the fluctuation of the leakage magnetic field is small, a high cleanliness environment is ensured, it is possible to cope with a vacuum environment, and a highly accurate positioning operation is possible.

そのほかに、特開２００１−１２６６５１号公報に記載されているように、真空内用エアベアリングガイドと、リニアモータと、リニアモータ周辺に磁気シールドを用いた非接触ステージ構成が提案されており、この方式においても高い清浄度環境を確保し真空環境にも対応可能であり、かつ高い精度の位置決め動作が可能である。   In addition, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-126651, a non-contact stage configuration using an air bearing guide for vacuum, a linear motor, and a magnetic shield around the linear motor has been proposed. Even in the system, a high cleanliness environment can be ensured and a vacuum environment can be supported, and a highly accurate positioning operation can be performed.

装置外部から装置内部へ侵入してくる外乱磁場に対する対応技術として、装置周辺に高透磁率材料からなる磁気シールドを配置するという技術がある。露光装置全体を磁気シールドルームの内部に設置する構成や、真空チャンバそのものを高透磁率材料で作製して磁気シールドを兼ね備える構成、真空チャンバ壁面に高透磁率材料を配置して磁気シールドとする構成が提案されている。これらの方式によって、装置外部の外乱磁場を装置内部では低減した空間を実現していた。このとき外乱磁場とは、地磁気による磁場直流成分と、装置外部の電化製品などから放出される磁場交流成分を示している。
特開平１１−１６０４７１号公報 特開２００１−１２６６５１号公報 As a technique for dealing with a disturbance magnetic field that enters the inside of the apparatus from the outside of the apparatus, there is a technique of arranging a magnetic shield made of a high permeability material around the apparatus. A configuration in which the entire exposure apparatus is installed inside the magnetic shield room, a configuration in which the vacuum chamber itself is made of a high permeability material and also serves as a magnetic shield, and a configuration in which a high permeability material is disposed on the vacuum chamber wall surface to form a magnetic shield Has been proposed. By these methods, a space in which the disturbance magnetic field outside the apparatus is reduced inside the apparatus has been realized. At this time, the disturbance magnetic field indicates a magnetic field direct current component due to geomagnetism and a magnetic field alternating current component emitted from an appliance outside the apparatus.
JP-A-11-160471 JP 2001-126651 A

しかしながら、今後のさらなる高精度化と、高速化が求められるリソグラフィにおいて、電子線の描画位置精度を向上させるためには、上記従来例の磁気シールドを搭載したステージ構成や装置周辺の磁気シールド構成において、更に磁場環境を改善する必要がある。   However, in lithography that requires higher accuracy and higher speed in the future, in order to improve the electron beam drawing position accuracy, the stage configuration equipped with the above-described conventional magnetic shield or the magnetic shield configuration around the device Furthermore, it is necessary to improve the magnetic field environment.

上記従来例の非接触型6自由度ステージの場合、ステージ駆動用のアクチュエータとして電磁石アクチュエータを使用し、その周辺に磁気シールドを搭載している。このとき、ステージの可動部に磁気シールドが搭載されていることに注目する。   In the case of the conventional non-contact type 6-degree-of-freedom stage, an electromagnet actuator is used as an actuator for driving the stage, and a magnetic shield is mounted around it. At this time, attention is paid to the fact that a magnetic shield is mounted on the movable part of the stage.

一方、装置周辺の磁気シールド構成においては、磁気シールドは装置外部の地磁気による磁場直流成分が装置内部へ侵入するのを防いでいる。このとき、磁気シールドの透磁率は無限大でないことから、装置内部にはいくらかの磁場直流成分が侵入し、分布していることに注目する。   On the other hand, in the magnetic shield configuration around the device, the magnetic shield prevents a magnetic field direct current component due to geomagnetism outside the device from entering the device. At this time, since the magnetic permeability of the magnetic shield is not infinite, it is noted that some magnetic direct current component penetrates into the device and is distributed.

このような環境で、磁気シールドを可動部に搭載したステージが移動すると、磁場直流成分が分布している空間内で高透磁率材料が移動することになり、ステージの位置に同期して装置内部の磁場直流成分の分布が変化する。そして、この分布の変化が連続的に発生すると磁場変動となり、結果としてこの磁場変動は、電子線光路内にも発生し、電子線の位置ずれの要因となる。この磁場変動は、ステージそのものが磁気シールドに覆われ、ステージ自身から外乱磁場をほとんど放出しない状態であっても、生じる磁場変動である。   In such an environment, when the stage with the magnetic shield mounted on the moving part moves, the high permeability material moves in the space where the DC component of the magnetic field is distributed. The distribution of the DC component of the magnetic field changes. When this distribution change occurs continuously, the magnetic field fluctuates, and as a result, this magnetic field fluctuation also occurs in the electron beam optical path, which causes the positional deviation of the electron beam. This magnetic field variation is a magnetic field variation that occurs even when the stage itself is covered with a magnetic shield and a disturbance magnetic field is hardly emitted from the stage itself.

このような磁場直流成分の分布に起因する磁場変動を低減するためには、第一に装置内部の磁場直流成分の絶対量を測定し、第二にその測定量に対応した磁場直流成分低減手段か、もしくは補正手段が有効である。それによって更なる電子線の描画位置精度向上を達成することが可能である。   In order to reduce the magnetic field fluctuation caused by the distribution of the magnetic field direct current component, first, the absolute amount of the magnetic field direct current component in the apparatus is measured, and second, the magnetic field direct current component reduction means corresponding to the measured amount. Or a correction means is effective. Thereby, it is possible to further improve the drawing position accuracy of the electron beam.

本発明の目的は、磁場センサと、高透磁率材料からなる磁気シールドを可動部に備えるステージを用いて、簡易的で高精度に磁場直流成分の絶対量を測定し、その測定値に基いた補正を実施することで、荷電粒子線の描画位置精度を向上させることである。   An object of the present invention is to measure an absolute amount of a magnetic field DC component simply and with high accuracy using a magnetic field sensor and a stage having a magnetic shield made of a high permeability material in a movable part, and based on the measured value. By carrying out the correction, the charged particle beam drawing position accuracy is improved.

上記目的を達成するために、本発明の第１の側面は、荷電粒子線光路近傍の磁場を検出する磁場センサと、荷電粒子線光路に対して直交方向平面内を所定量動く基板ステージと、
前記基板ステージが所定量動いたときの荷電粒子線光路近傍の磁場を前記磁場センサにて検出した磁場検出結果と前記基板ステージ位置との関係から前記基板ステージのストローク領域に分布する磁場直流成分の量を算出する制御部と、その磁場直流成分量算出結果に基いて前記基板ステージ位置に依存する荷電粒子線の描画位置を補正する補正機構とを備えることを特徴とする荷電粒子線露光装置である。前記磁場検出結果と前記基板ステージ位置との関係は前記制御部内または外部のメモリに事前に保存しておくことが好ましい。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention includes a magnetic field sensor that detects a magnetic field in the vicinity of a charged particle beam optical path, a substrate stage that moves a predetermined amount in a plane orthogonal to the charged particle beam optical path,
The magnetic field DC component distributed in the stroke region of the substrate stage from the relationship between the magnetic field detection result detected by the magnetic field sensor and the position of the substrate stage when the substrate stage moves by a predetermined amount. A charged particle beam exposure apparatus comprising: a control unit that calculates a quantity; and a correction mechanism that corrects a drawing position of the charged particle beam that depends on the position of the substrate stage based on a calculation result of the DC component quantity of the magnetic field. is there. The relationship between the magnetic field detection result and the substrate stage position is preferably stored in advance in the control unit or in an external memory.

また、本発明の第２の側面は、荷電粒子線光路外から荷電粒子線光路内の間を往復移動可能な磁場センサと、荷電粒子線光路に対して直交方向平面内を所定量動く基板ステージと、前記基板ステージが所定量動いたときの荷電粒子線光路内の磁場を前記磁場センサにて検出した磁場検出結果と前記基板ステージ位置との関係から前記基板ステージのストローク領域に分布する磁場直流成分の量を算出する制御部と、その磁場直流成分量算出結果に基いて前記基板ステージ位置に依存する荷電粒子線の描画位置を補正する補正機構とを備えることを特徴とする荷電粒子線露光装置である。前記磁場検出結果と前記基板ステージ位置との関係は前記制御部内または外部のメモリに事前に保存しておくことが好ましい。   The second aspect of the present invention is a magnetic field sensor capable of reciprocating between a charged particle beam optical path and a charged particle beam optical path, and a substrate stage that moves a predetermined amount in a plane orthogonal to the charged particle beam optical path. And a magnetic field direct current distributed in the stroke area of the substrate stage from the relationship between the magnetic field detection result detected by the magnetic field sensor and the position of the substrate stage when the substrate stage moves by a predetermined amount. Charged particle beam exposure comprising: a control unit that calculates a component amount; and a correction mechanism that corrects a drawing position of the charged particle beam depending on the substrate stage position based on a calculation result of the magnetic field DC component amount Device. The relationship between the magnetic field detection result and the substrate stage position is preferably stored in advance in the control unit or in an external memory.

本発明の好適な実施の形態によれば、基板ステージは可動部に外乱磁場を放出しない高透磁率材料からなる磁気シールドを備えていることを特徴とする。   According to a preferred embodiment of the present invention, the substrate stage is provided with a magnetic shield made of a high permeability material that does not emit a disturbance magnetic field to the movable part.

また、本発明の好適な実施の形態によれば、前記補正機構とは荷電粒子光学系であって、前記荷電粒子光学系は前記磁場直流成分量算出結果に基いて前記基板ステージ位置に同期した荷電粒子線の描画位置やフォーカスを補正することを特徴とする。   According to a preferred embodiment of the present invention, the correction mechanism is a charged particle optical system, and the charged particle optical system is synchronized with the substrate stage position based on the magnetic field DC component amount calculation result. It is characterized by correcting the drawing position and focus of the charged particle beam.

また、本発明の好適な実施の形態によれば、前記補正機構とはアクティブ磁気シールドであって、前記アクティブ磁気シールドは磁場キャンセルコイルと電源と制御部を備えて構成され、前記磁場直流成分量算出結果に基いて基板ステージのストローク領域に分布する磁場直流成分を打ち消すことを特徴とする。   According to a preferred embodiment of the present invention, the correction mechanism is an active magnetic shield, and the active magnetic shield includes a magnetic field canceling coil, a power source, and a control unit, and the magnetic field DC component amount The magnetic field direct current component distributed in the stroke region of the substrate stage is canceled based on the calculation result.

また、本発明の好適な実施の形態によれば、前記アクティブ磁気シールドのターゲット空間は基板ステージのストローク全域であり、前記磁場キャンセルコイルは前記基板ステージのストローク全域を囲むように構成されることを特徴とする。   According to a preferred embodiment of the present invention, the target space of the active magnetic shield is the entire stroke of the substrate stage, and the magnetic field canceling coil is configured to surround the entire stroke of the substrate stage. Features.

また、本発明の好適な実施の形態によれば、前記磁場センサは、荷電粒子光学系の下端から基板高さまでの間に配置されることを特徴とする。   Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the magnetic field sensor is arranged between the lower end of the charged particle optical system and the substrate height.

また、本発明は、上記いずれかの荷電粒子線露光装置を用いて露光対象に露光を行う工程と、露光された前記露光対象を現像する工程と、を具備することを特徴とするデバイス製造方法にも適用される。   In addition, the present invention includes a device manufacturing method comprising: a step of exposing an exposure target using any one of the above charged particle beam exposure apparatuses; and a step of developing the exposed exposure target Also applies.

本発明によれば、磁場直流成分の分布に起因する磁場変動を低減することが可能であり、荷電粒子線の描画位置精度を確実に向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the magnetic field fluctuation caused by the distribution of the magnetic field direct current component, and to reliably improve the drawing position accuracy of the charged particle beam.

本発明は、荷電粒子線露光装置に関し、例えば、真空または所定圧力雰囲気内で電子線を用いて露光を行う電子線露光装置に適用可能である。本発明を実施するための好ましい形態によれば、例えば、露光の対象物である試料が載置されるステージと磁場センサを用いて、簡易的に露光環境内の磁場直流成分絶対量を測定し、その測定値に基いて補正することで、電子線の描画位置精度を向上させることができる。   The present invention relates to a charged particle beam exposure apparatus, and can be applied to, for example, an electron beam exposure apparatus that performs exposure using an electron beam in a vacuum or a predetermined pressure atmosphere. According to a preferred embodiment for carrying out the present invention, for example, a magnetic field direct current component absolute amount in an exposure environment is simply measured by using a stage on which a sample that is an object to be exposed is placed and a magnetic field sensor. By correcting based on the measured value, the drawing position accuracy of the electron beam can be improved.

図１は、本発明の実施例１に係る電子線露光装置の概略構成を示す図である。この露光装置は、電子線を基板３０へ導く電子光学系２０、基板３０を走査する基板ステージ２１、基板周辺を真空に維持するための試料室２２、外部から基板３０や基板ステージ２１周辺へ侵入してくる磁場直流成分と磁場交流成分を減衰させるパッシブ磁気シールド２３、基板３０と基板ステージ２１のストローク全域に分布する磁場直流成分を電流による磁場で打ち消すアクティブ磁気シールド２５、及び電子線光路内の磁場を測定するための可動式磁場センサ２７を備えて成っている。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an electron beam exposure apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The exposure apparatus includes an electron optical system 20 that guides an electron beam to a substrate 30, a substrate stage 21 that scans the substrate 30, a sample chamber 22 for maintaining the periphery of the substrate in a vacuum, and the substrate 30 and the substrate stage 21 from outside. A passive magnetic shield 23 for attenuating the incoming magnetic field direct current component and the magnetic field alternating current component, an active magnetic shield 25 for canceling the magnetic field direct current component distributed over the entire stroke of the substrate 30 and the substrate stage 21 with a magnetic field due to current, and an electron beam optical path A movable magnetic field sensor 27 for measuring a magnetic field is provided.

基板ステージ２１は、図２に示すように、電子線光路 (Ｚ軸)と直交するＸＹ方向に移動可能なＸＹステージである。基板ステージ２１は、天板３１、底板３２及び側板３３を備えて構成されている。天板３１は、上面に、例えば不図示の、ウエハを保持する基板ホルダ、位置計測するためのＸ反射ミラー、及びＹ反射ミラーを搭載している。基板ステージ２１のＸＹ位置は、例えば、試料室２２に保持された図示していないレーザ干渉計によりチャンバ内壁基準に計測している。   As shown in FIG. 2, the substrate stage 21 is an XY stage that can move in the XY directions perpendicular to the electron beam optical path (Z axis). The substrate stage 21 includes a top plate 31, a bottom plate 32, and side plates 33. The top plate 31 is mounted with, for example, a substrate holder for holding a wafer, an X reflecting mirror for measuring the position, and a Y reflecting mirror (not shown) on the upper surface. The XY position of the substrate stage 21 is measured with reference to the inner wall of the chamber by, for example, a laser interferometer (not shown) held in the sample chamber 22.

底板３２の下面には軸受がステージベース３５の上面に対向して構成され、また側板３３の内側には同様の軸受がＸ可動ガイド３６及びＹ可動ガイド３７を挟み込むように構成されている。Ｘ可動ガイド３６と、Ｙ可動ガイド３７は田の字のように構成されており、基板ステージ２１をＸ方向に動かす場合は、Ｘ可動ガイド３６をＸ方向に動かすことにより、Ｙ可動ガイド３７の側面及びステージベース３５の上面に沿って滑らかに動くことができる。また、基板ステージ２１をＹ方向に動かす場合は、Ｙ可動ガイド３７をＹ方向に動かすことにより、Ｘ可動ガイド３６の側面及びステージベース３５の上面に沿って滑らかに動くことができる。Ｘ可動ガイド３６、及びＹ可動ガイド３７の両側にはそれぞれリニアモータ４０が配置され、Ｘ可動ガイド３６、及びＹ可動ガイド３７にはリニアモータ４０の可動子４１が取付けられ、ステージベース３５にはリニアモータ４０の固定子４２が固定されている。可動子４１と固定子４２は常に非接触で保持されており、固定子４２の内部には複数のコイルが設けられ、可動子４１の内部には界磁用の複数の磁石が設置され、コイルに電流を流すことで、可動子４１と固定子４２の間でローレンツ力を発生させ、推力を固定子４２から可動子４１へ非接触で伝達できる。可動子４１の外側には、前記磁石を取り囲むようにパーマロイなどの高透磁率材料からなる磁気シールド４３が構成され、磁石から電子線光路へ及ぶ磁場を減衰させている。基板ステージ２１を構成する部材は概ね非磁性材料から構成され、磁石など磁場を発生させるものは磁気シールド４３で覆っているため、基板ステージ２１全体から電子線光路へ向けて外乱磁場をほとんど放出しない構成になっている。ここで言う外乱磁場を放出しない基板ステージ２１とは、超低磁場環境を実現している磁気シールドルーム内で駆動しても、電子線描画位置での磁場は変動しない(例えば磁場変動量ΔB=1mG以下)ステージとする。   A bearing is configured to face the upper surface of the stage base 35 on the lower surface of the bottom plate 32, and a similar bearing is configured to sandwich the X movable guide 36 and the Y movable guide 37 inside the side plate 33. The X movable guide 36 and the Y movable guide 37 are configured in a square shape. When the substrate stage 21 is moved in the X direction, the X movable guide 36 is moved in the X direction. It can move smoothly along the side surface and the upper surface of the stage base 35. Further, when the substrate stage 21 is moved in the Y direction, the Y movable guide 37 can be moved smoothly along the side surface of the X movable guide 36 and the upper surface of the stage base 35 by moving the Y movable guide 37 in the Y direction. A linear motor 40 is disposed on each side of the X movable guide 36 and the Y movable guide 37, and a movable element 41 of the linear motor 40 is attached to the X movable guide 36 and the Y movable guide 37. A stator 42 of the linear motor 40 is fixed. The mover 41 and the stator 42 are always held in a non-contact manner, and a plurality of coils are provided inside the stator 42, and a plurality of field magnets are installed inside the mover 41. , A Lorentz force is generated between the mover 41 and the stator 42, and the thrust can be transmitted from the stator 42 to the mover 41 in a non-contact manner. A magnetic shield 43 made of a high magnetic permeability material such as permalloy is formed outside the movable element 41 so as to surround the magnet, and attenuates the magnetic field from the magnet to the electron beam optical path. The members constituting the substrate stage 21 are generally made of a non-magnetic material, and those that generate a magnetic field, such as magnets, are covered with the magnetic shield 43. Therefore, a disturbance magnetic field is hardly emitted from the entire substrate stage 21 toward the electron beam optical path. It is configured. The substrate stage 21 that does not emit a disturbance magnetic field here means that the magnetic field at the electron beam drawing position does not fluctuate even if it is driven in a magnetic shield room that realizes an ultra-low magnetic field environment (for example, the magnetic field fluctuation amount ΔB = 1mG or less) Stage.

試料室２２は、図１に示すように、真空隔壁によって基板３０と基板ステージ２１を内部に含むように構成され、不図示の試料室用真空ポンプにより内部は真空排気され、内部の雰囲気は、高真空（例えば１０−４Ｐａ台）に保たれる。 As shown in FIG. 1, the sample chamber 22 is configured to include a substrate 30 and a substrate stage 21 by a vacuum partition, and the inside is evacuated by a not-shown sample chamber vacuum pump. A high vacuum (for example, 10 −4 Pa level) is maintained.

可動式磁場センサ２７は、図１に示すように、試料室２２の内部に設置され、電子線光路外と電子線光路内を往復移動可能になっている。可動式磁場センサ２７は、その測定部分に、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向磁場を計測可能なプローブを備えており、同時に3軸方向の磁場を測定可能である。それぞれＸＹＺ方向に、Ｘ方向磁場測定用プローブ、Ｙ方向磁場測定用プローブ、及びＺ方向磁場測定用プローブが装備されていても良い。プローブは、電子光学系２０の下端とウエハ（基板）３０の上面とに挟まれる高さの中で、電子線光路外から電子線光路内を往復できる移動機構の上に設置されている。磁場を測定するときは、プローブが電子光学系２０の下端とウエハ上面との間の電子線光路内へ移動して磁場を測定し、測定結果をアクティブ磁気シールド２５のコントローラ２８へ出力する。電子線を描画するときは、プローブが電子線光路外へ移動して待機している。可動式磁場センサ２７全体は、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）で覆われており、試料室２２内を高真空に維持している。   As shown in FIG. 1, the movable magnetic field sensor 27 is installed inside the sample chamber 22 and can reciprocate outside and inside the electron beam optical path. The movable magnetic field sensor 27 includes a probe capable of measuring X-direction, Y-direction, and Z-direction magnetic fields in its measurement portion, and can simultaneously measure magnetic fields in three axes. In each of the XYZ directions, an X direction magnetic field measurement probe, a Y direction magnetic field measurement probe, and a Z direction magnetic field measurement probe may be provided. The probe is installed on a moving mechanism that can reciprocate in the electron beam optical path from outside the electron beam optical path, at a height sandwiched between the lower end of the electron optical system 20 and the upper surface of the wafer (substrate) 30. When measuring the magnetic field, the probe moves into the electron beam path between the lower end of the electron optical system 20 and the upper surface of the wafer, measures the magnetic field, and outputs the measurement result to the controller 28 of the active magnetic shield 25. When drawing an electron beam, the probe moves out of the electron beam optical path and stands by. The entire movable magnetic field sensor 27 is covered with a nonmagnetic material (for example, aluminum, phosphor bronze, stainless steel, resin, ceramics) with little degassing, and the inside of the sample chamber 22 is maintained at a high vacuum.

アクティブ磁気シールド２５は、図１に示すように、磁場キャンセルコイルであるＸＹＺの各方向用コイルＸ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２と、ＸＹＺの各方向用電源２９Ｘ，２９Ｙ，２９Ｚ、及びコントローラ２８を備えて構成される。これらのコイルと、電源、及びコントローラは試料室２２の外側に配置される。コイルは、試料室２２を囲むように設置され、軸方向がＸ方向になる２個のＸ方向用コイルＸ１，Ｘ２、軸方向がＹ方向になる２個のＹ方向用コイルＹ１，Ｙ２、及び軸方向がＺ方向になる２個のＺ方向用コイルＺ１，Ｚ２から構成される。コイルは、ＸＹＺ方向それぞれにおいて、２個のコイルに挟まれる中間の位置に、基板ステージ２１のストローク中心が位置するように配置する。このコイル配置によって、コイルに電流を流したときに発生する磁場は、基板ステージ２１のストローク全域に一様に分布させることができる。   As shown in FIG. 1, the active magnetic shield 25 includes XYZ direction coils X1, X2, Y1, Y2, Z1, and Z2, which are magnetic field cancellation coils, and XYZ direction power supplies 29X, 29Y, and 29Z, and A controller 28 is provided. These coils, the power source, and the controller are disposed outside the sample chamber 22. The coils are installed so as to surround the sample chamber 22, and two X-direction coils X1 and X2 whose axial direction is the X direction, two Y-direction coils Y1 and Y2 whose axial direction is the Y direction, and It is composed of two Z direction coils Z1, Z2 whose axial direction is the Z direction. The coils are arranged so that the stroke center of the substrate stage 21 is located at an intermediate position between the two coils in each of the XYZ directions. With this coil arrangement, the magnetic field generated when a current is passed through the coil can be uniformly distributed over the entire stroke of the substrate stage 21.

アクティブ磁気シールド２５は、例えば、Ｘ方向の場合、２個のＸ方向用コイルＸ１，Ｘ２にそれぞれ同方向の磁場を発生するように電源２９Ｘから電流を供給すると、２個のＸ方向用コイルＸ１，Ｘ２からＸ方向において同方向の磁場を発生させる（図３(a)）。結果的に２個のＸ方向用コイルＸ１，Ｘ２がそれぞれつくる磁場の重ね合わせによって、基板ステージ２１のストローク全域に概ね一様なＸ方向磁場を発生させることができる（図３(b)）。アクティブ磁気シールド２５は、前記可動式磁場センサ２７の出力値に基いて、２個のＸ方向用コイルＸ１，Ｘ２に、ある一定の直流電流を流すと、電流を流す以前に基板ステージ２１のストローク全域に分布していたＸ方向磁場直流成分を打ち消すことができる。アクティブ磁気シールド２５は、Ｙ方向、及びＺ方向においても同様であり、それぞれの方向に配置された２個のコイルに直流電流を供給することで、基板ステージ２１のストローク全域に概ね一様な磁場を発生させることができる。そして、アクティブ磁気シールド２５は、前記可動式磁場センサ２７の出力値に基いて、ある一定の直流電流を流すと、電流を流す以前に基板ステージ２１のストローク全域に分布していたＹ、及びＺ方向磁場直流成分を打ち消すことができる。   For example, in the case of the X direction, the active magnetic shield 25 supplies two X direction coils X1 when a current is supplied from the power supply 29X so as to generate magnetic fields in the same direction to the two X direction coils X1 and X2. , X2 generates a magnetic field in the same direction in the X direction (FIG. 3A). As a result, a substantially uniform X-direction magnetic field can be generated over the entire stroke of the substrate stage 21 by superimposing the magnetic fields generated by the two X-direction coils X1 and X2 (FIG. 3B). Based on the output value of the movable magnetic field sensor 27, the active magnetic shield 25 causes the stroke of the substrate stage 21 to flow before a current is passed through the two X-direction coils X1 and X2. The X-direction magnetic field DC component distributed over the entire area can be canceled out. The active magnetic shield 25 is the same in the Y direction and the Z direction. By supplying a direct current to two coils arranged in the respective directions, a substantially uniform magnetic field over the entire stroke of the substrate stage 21. Can be generated. The active magnetic shield 25 is distributed over the entire stroke of the substrate stage 21 before flowing the current when a certain direct current is passed based on the output value of the movable magnetic field sensor 27. The directional magnetic field DC component can be canceled out.

コントローラ２８は、可動式磁場センサ２７の出力値を受けて、Ｘ方向用コイルＸ１，Ｘ２、Ｙ方向用コイルＹ１，Ｙ２、及びＺ方向用コイルＺ１，Ｚ２にそれぞれ供給すべき電流値を決定する。そして、コントローラ２８は、Ｘ方向用コイルＸ１，Ｘ２、Ｙ方向用コイルＹ１，Ｙ２、及びＺ方向用コイルＺ１，Ｚ２にそれぞれ接続されたＸ方向用電源２９Ｘ、Ｙ方向用電源２９Ｙ、及びＺ方向用電源２９Ｚへ指令を出す。このとき、Ｘ方向用コイルＸ１，Ｘ２、Ｙ方向用コイルＹ１，Ｙ２、及びＺ方向用コイルＺ１，Ｚ２に供給する電流は、それぞれ独立した電流を流す。これによってＸＹＺ方向のそれぞれの磁場を独立に打ち消すことができる。   The controller 28 receives the output value of the movable magnetic field sensor 27 and determines the current values to be supplied to the X direction coils X1 and X2, the Y direction coils Y1 and Y2, and the Z direction coils Z1 and Z2, respectively. . The controller 28 includes an X-direction power source 29X, a Y-direction power source 29Y, and a Z-direction power source connected to the X-direction coils X1 and X2, the Y-direction coils Y1 and Y2, and the Z-direction coils Z1 and Z2, respectively. Command to power supply 29Z. At this time, the currents supplied to the X-direction coils X1 and X2, the Y-direction coils Y1 and Y2, and the Z-direction coils Z1 and Z2 are independent currents. As a result, each magnetic field in the XYZ directions can be canceled independently.

パッシブ磁気シールド２３は、例えばパーマロイ、軟鉄、ケイ素鋼板などの高透磁率材料から構成され、基板ステージ２１のストローク全域を囲むように設置されている（図１）。本実施例では、パッシブ磁気シールド２３は、薄い高透磁率材料の平板を磁気シールドとして試料室２２の真空隔壁に隙間のないように取り付けることで構成している。更にパッシブ磁気シールド２３の磁気シールド性能を強化したい場合は、パッシブ磁気シールド２３は、２重から、３重へと多重構成にしたり、磁気シールドの厚さを厚くしたり、真空隔壁そのものを高透磁率材料で構成したりすることで可能である。このようなパッシブ磁気シールド２３は、外部から内部へ侵入してくる地磁気などの磁場直流成分や外部の電化製品から放出される磁場交流成分を低減することができる。前記アクティブ磁気シールド２５のＸ方向用コイルＸ１，Ｘ２、Ｙ方向用コイルＹ１，Ｙ２、Ｚ方向用コイルＺ１，Ｚ２より外側に配置することで、アクティブ磁気シールド２５が打ち消さなければならない磁場直流成分の絶対量がパッシブ磁気シールド２３によって軽減される。つまりアクティブ磁気シールド２５のコイルに流すべき直流電流の量を少なくすることが可能であり、露光装置全体に与える熱的外乱のひとつであるコイル発熱量を軽減することが可能である。   The passive magnetic shield 23 is made of, for example, a high magnetic permeability material such as permalloy, soft iron, or silicon steel plate, and is disposed so as to surround the entire stroke of the substrate stage 21 (FIG. 1). In this embodiment, the passive magnetic shield 23 is configured by attaching a flat plate of a thin high magnetic permeability material as a magnetic shield so that there is no gap in the vacuum partition of the sample chamber 22. Further, when it is desired to enhance the magnetic shield performance of the passive magnetic shield 23, the passive magnetic shield 23 is configured to be multiplexed from double to triple, the thickness of the magnetic shield is increased, or the vacuum bulkhead itself is highly transparent. It is possible to configure with a magnetic material. Such a passive magnetic shield 23 can reduce a magnetic field direct current component such as geomagnetism entering from the outside to the inside and a magnetic field alternating current component emitted from an external electrical appliance. By disposing the active magnetic shield 25 outside the X direction coils X1 and X2, the Y direction coils Y1 and Y2, and the Z direction coils Z1 and Z2, the magnetic field DC component that the active magnetic shield 25 must cancel out. The absolute amount is reduced by the passive magnetic shield 23. That is, it is possible to reduce the amount of direct current to be passed through the coil of the active magnetic shield 25, and it is possible to reduce the amount of coil heat generation, which is one of the thermal disturbances applied to the entire exposure apparatus.

これより以下に、本発明における磁場直流成分の絶対量の測定方法の例について説明し、いかにして装置内部の磁場直流成分を低減することで磁場変動を減少させ、電子線の描画位置精度向上を達成しているかについて述べる。   In the following, an example of a method for measuring the absolute amount of the magnetic field DC component in the present invention will be described, and how to reduce the magnetic field fluctuation by reducing the magnetic field DC component inside the apparatus and improve the drawing position accuracy of the electron beam. Describe whether or not

基板ステージ２１のストローク全域は、パッシブ磁気シールド２３に囲まれており、そこには地磁気よりも小さいいくらかの磁場直流成分が分布している。この磁場分布の中で、磁気シールド４３を可動子４１に搭載した基板ステージ２１が移動すると、基板ステージ２１の位置に同期して磁場直流成分の分布が変化する。図４(a)に示すように、基板ステージ２１がＸ正方向の位置に停止しているとき、パッシブ磁気シールド２３内の磁場直流成分は、基板ステージ２１の磁気シールド４３に引き付けられて、Ｘ正方向に片寄った分布になる。同様に図４(b)に示すように、基板ステージ２１がＸ負方向の位置に停止しているとき、パッシブ磁気シールド２３内の磁場直流成分は、基板ステージ２１の磁気シールド４３に引き付けられ、Ｘ負方向に片寄った分布になる。そして、基板ステージ２１が連続的に移動すると、上記の磁場直流成分の分布が連続的に変化することになり、パッシブ磁気シールド２３内に基板ステージ２１の位置に同期した磁場変動が発生する。この磁場変動は、ウエハ上の電子光路内でも発生し、電子線描画位置の位置ずれの要因となる。この磁場変動は、基板ステージ２１が外乱磁場をほとんど放出しない構成であっても、磁気シールド４３を可動子４１に備えていることに起因して発生する磁場変動である。この磁場変動を防ぐためには、第一に磁場直流成分の絶対量を高精度に測定し、第二に磁場直流成分をアクティブ磁気シールド２５で打ち消すことが有効である。   The entire stroke of the substrate stage 21 is surrounded by the passive magnetic shield 23, in which some magnetic field direct current component smaller than the geomagnetism is distributed. In this magnetic field distribution, when the substrate stage 21 on which the magnetic shield 43 is mounted on the mover 41 moves, the distribution of the magnetic field DC component changes in synchronization with the position of the substrate stage 21. As shown in FIG. 4A, when the substrate stage 21 is stopped at the position in the X positive direction, the magnetic field direct current component in the passive magnetic shield 23 is attracted to the magnetic shield 43 of the substrate stage 21 and X The distribution is skewed in the positive direction. Similarly, as shown in FIG. 4B, when the substrate stage 21 is stopped at the position in the negative X direction, the magnetic field DC component in the passive magnetic shield 23 is attracted to the magnetic shield 43 of the substrate stage 21, X The distribution is offset in the negative direction. When the substrate stage 21 moves continuously, the distribution of the magnetic field direct current component changes continuously, and a magnetic field fluctuation synchronized with the position of the substrate stage 21 is generated in the passive magnetic shield 23. This magnetic field fluctuation also occurs in the electron optical path on the wafer, causing a position shift of the electron beam drawing position. This magnetic field fluctuation is a magnetic field fluctuation that occurs due to the fact that the movable element 41 is provided with the magnetic shield 43 even if the substrate stage 21 does not emit a disturbing magnetic field. In order to prevent this magnetic field fluctuation, it is effective to first measure the absolute amount of the magnetic field DC component with high accuracy and secondly to cancel the magnetic field DC component by the active magnetic shield 25.

磁場直流成分の絶対量の測定方法について述べる。可動式磁場センサ２７は、プローブを電子光路内へ移動させる。そして、基板ステージ２１をある所定の方向に所定量だけゆっくり移動させたときの磁場変動量を測定し、アクティブ磁気シールド２５のコントローラ２８へ出力する。磁場測定と同時に基板ステージ２１の位置も記録しておき、コントローラ２８へ出力する。コントローラ２８は、こうして得られた磁場−基板ステージ位置曲線を元にして、基板ステージ２１のストローク全域に分布する磁場直流成分の絶対量を算出する。   A method for measuring the absolute amount of the magnetic field DC component will be described. The movable magnetic field sensor 27 moves the probe into the electron optical path. Then, the magnetic field fluctuation amount when the substrate stage 21 is slowly moved by a predetermined amount in a predetermined direction is measured and output to the controller 28 of the active magnetic shield 25. Simultaneously with the magnetic field measurement, the position of the substrate stage 21 is recorded and output to the controller 28. The controller 28 calculates the absolute amount of the magnetic field DC component distributed over the entire stroke of the substrate stage 21 based on the magnetic field-substrate stage position curve thus obtained.

例として、基板ステージ２１のストローク全域に分布する磁場直流成分のうち、Ｘ方向磁場とＺ方向磁場の絶対量を算出する場合について述べる。基板ステージ２１をＸ方向へある位置からある位置へゆっくり移動させる。このときの電子線光路内のＸ方向の磁場を測定すると、磁場−基板ステージ位置曲線は、図５(a)、図５(b)及び図５(c)に示すようになる。基板ステージ２１のストローク全域に分布する磁場直流成分がＸ方向磁場のみのとき図５(a)に示すような曲線が得られる。磁場直流成分がＹ方向磁場のみのとき、図５(b)に示すように、ほとんど磁場は検出されない。磁場直流成分がＺ方向磁場のみのとき、図５(c)に示すような曲線が得られる。そして、基板ステージ２１のストローク全域に、ある比率でＸ方向磁場とＹ方向磁場とＺ方向磁場の磁場直流成分が混在するとき、図５(a)、図５(b)及び図５(c)に示す曲線を先の比率で重ね合わせた曲線が得られる。このため、今回の測定で得られた磁場−基板ステージ位置曲線を図５(a)に示すような左右対称の曲線と、図５(c)に示すような左上がりの曲線に分解することができる。図５(a)及び図５(c)に示す曲線のＭＡＸ値とＭＩＮ値の差分は、分布する磁場直流成分のＸ方向磁場とＺ方向磁場の絶対量にそれぞれ比例するので、事前にその比例定数を調べてコントローラ２８に入力しておくと、磁場直流成分のＸ方向磁場とＺ方向磁場の絶対量を算出することができる。   As an example, a case will be described in which the absolute amount of the X-direction magnetic field and the Z-direction magnetic field among the magnetic field DC components distributed over the entire stroke of the substrate stage 21 is calculated. The substrate stage 21 is slowly moved from a certain position in the X direction to a certain position. When the magnetic field in the X direction in the electron beam optical path at this time is measured, the magnetic field-substrate stage position curves are as shown in FIGS. 5 (a), 5 (b) and 5 (c). When the magnetic field DC component distributed over the entire stroke of the substrate stage 21 is only the X direction magnetic field, a curve as shown in FIG. 5A is obtained. When the magnetic field DC component is only the Y-direction magnetic field, almost no magnetic field is detected as shown in FIG. When the magnetic field DC component is only the Z direction magnetic field, a curve as shown in FIG. 5C is obtained. When the magnetic field direct current components of the X direction magnetic field, the Y direction magnetic field, and the Z direction magnetic field are mixed in a certain ratio in the entire stroke of the substrate stage 21, FIGS. 5 (a), 5 (b), and 5 (c). A curve obtained by superimposing the curves shown in FIG. Therefore, the magnetic field-substrate stage position curve obtained in this measurement can be decomposed into a left-right symmetric curve as shown in FIG. 5A and a left-up curve as shown in FIG. it can. The difference between the MAX value and the MIN value of the curves shown in FIGS. 5 (a) and 5 (c) is proportional to the absolute quantity of the X-direction magnetic field and Z-direction magnetic field of the distributed magnetic field DC component. If the constants are examined and input to the controller 28, the absolute amounts of the X-direction magnetic field and Z-direction magnetic field of the magnetic field DC component can be calculated.

基板ステージ２１のストローク全域に分布する磁場直流成分のうち、Ｙ方向磁場とＺ方向磁場の絶対量を算出する場合についても同様である。基板ステージ２１をＹ方向へある位置からある位置へゆっくり移動させる。このときの電子線光路内のＹ方向の磁場を測定すると、磁場−基板ステージ位置曲線は、図６(a)、図６(b)及び図６(c)に示すようになる。基板ステージ２１のストローク全域に分布する磁場直流成分がＸ方向磁場のみのとき、図６(a)に示すようにほとんど磁場は検出されない。磁場直流成分がＹ方向磁場のみのとき、図６(b)に示すような曲線が得られる。磁場直流成分がＺ方向磁場のみのとき、図６(c)に示すような曲線が得られる。そして、基板ステージ２１のストローク全域に、ある比率でＸ方向磁場とＹ方向磁場とＺ方向磁場の磁場直流成分が混在するとき、図６(a)、図６(b)及び図６(c)に示す曲線を先の比率で重ね合わせた曲線が得られる。このため、今回の測定で得られた磁場−基板ステージ位置曲線を図６(b)に示すような左右対称の曲線と、図６(c)に示すような左上がりの曲線に分解することができる。図６(b)及び図６(c)に示す曲線のＭＡＸ値とＭＩＮ値の差分は、分布する磁場直流成分のＹ方向磁場及びＺ方向磁場の絶対量にそれぞれ比例するので、事前にその比例定数を調べてコントローラ２８に入力しておくと、磁場直流成分のＹ方向磁場及びＺ方向磁場の絶対量を算出することができる。   The same applies to the case where the absolute amounts of the Y-direction magnetic field and the Z-direction magnetic field among the magnetic field DC components distributed over the entire stroke of the substrate stage 21 are calculated. The substrate stage 21 is slowly moved from a certain position in the Y direction to a certain position. When the magnetic field in the Y direction in the electron beam optical path at this time is measured, the magnetic field-substrate stage position curves are as shown in FIGS. 6 (a), 6 (b) and 6 (c). When the DC magnetic field component distributed over the entire stroke of the substrate stage 21 is only the X-direction magnetic field, almost no magnetic field is detected as shown in FIG. When the magnetic field DC component is only the Y-direction magnetic field, a curve as shown in FIG. 6B is obtained. When the magnetic field DC component is only the Z-direction magnetic field, a curve as shown in FIG. 6C is obtained. When the magnetic field DC components of the X-direction magnetic field, the Y-direction magnetic field, and the Z-direction magnetic field are mixed at a certain ratio throughout the entire stroke of the substrate stage 21, FIGS. 6 (a), 6 (b), and 6 (c). A curve obtained by superimposing the curves shown in FIG. For this reason, the magnetic field-substrate stage position curve obtained in this measurement can be decomposed into a left-right symmetric curve as shown in FIG. 6B and a left-up curve as shown in FIG. it can. The difference between the MAX value and the MIN value of the curves shown in FIGS. 6 (b) and 6 (c) is proportional to the absolute amounts of the Y-direction magnetic field and Z-direction magnetic field of the distributed magnetic field DC component. If the constants are checked and input to the controller 28, the absolute amounts of the Y-direction magnetic field and Z-direction magnetic field of the magnetic field DC component can be calculated.

このようにして得られた基板ステージ２１のストローク全域に分布する磁場直流成分の絶対量を元にして、コントローラ２８は磁場直流成分のＸＹＺ方向磁場を打ち消すようにアクティブ磁気シールド２５のＸ方向用コイルＸ１，Ｘ２、Ｙ方向用コイルＹ１，Ｙ２、及びＺ方向用コイルＺ１，Ｚ２に流すべき電流値を決定する。そして、決定した電流値をそれぞれＸ方向用コイルＸ１，Ｘ２、Ｙ方向用コイルＹ１，Ｙ２、及びＺ方向用コイルＺ１，Ｚ２に流すことで、コイルの磁場によって基板ステージ２１のストローク全域に分布する磁場直流成分を打ち消すことができる。基板ステージ２１のストローク全域ではほとんど磁場直流成分が軽減されるので、基板ステージ２１が移動したときの磁場直流成分の分布に起因する電子光路内の磁場変動は、概ね低減される。露光するときは、アクティブ磁気シールド２５のコイルに所定の直流電流を流し続けておき、可動式磁場センサ２７は露光の邪魔にならないように電子光路外へ待機する。こうして、磁場直流成分の分布に起因する電子線描画位置の位置ずれを低減することができ、描画位置精度を向上させることができる。   Based on the absolute amount of the magnetic field DC component distributed over the entire stroke of the substrate stage 21 obtained in this way, the controller 28 uses the X direction coil of the active magnetic shield 25 so as to cancel the XYZ direction magnetic field of the magnetic field DC component. The current values to be supplied to the X1, X2, Y direction coils Y1, Y2, and Z direction coils Z1, Z2 are determined. Then, the determined current values are distributed to the entire stroke of the substrate stage 21 by the magnetic field of the coil by flowing the determined current values through the X direction coils X1 and X2, the Y direction coils Y1 and Y2, and the Z direction coils Z1 and Z2, respectively. The DC component of the magnetic field can be canceled out. Since the magnetic field direct current component is almost alleviated in the entire stroke of the substrate stage 21, the magnetic field fluctuation in the electron optical path due to the distribution of the magnetic field direct current component when the substrate stage 21 moves is generally reduced. When exposure is performed, a predetermined direct current is continuously supplied to the coil of the active magnetic shield 25, and the movable magnetic field sensor 27 stands by outside the electron optical path so as not to interfere with exposure. In this way, the displacement of the electron beam drawing position due to the distribution of the magnetic field direct current component can be reduced, and the drawing position accuracy can be improved.

また、前述のような測定方法で得られた基板ステージ２１のストローク全域に分布する磁場直流成分の絶対量を不図示の電子光学系制御部へフィードバックし、電子光学系２０で、磁場直流成分の分布に起因する電子線描画位置のずれを補正することも有効である。磁場測定からＺ方向磁場−基板ステージ位置の関係を得ると、フォーカスの補正も可能である。   Also, the absolute amount of the magnetic field DC component distributed over the entire stroke of the substrate stage 21 obtained by the measurement method as described above is fed back to an unillustrated electron optical system controller, and the electron optical system 20 determines the magnetic field DC component. It is also effective to correct the deviation of the electron beam drawing position due to the distribution. If the relationship between the Z direction magnetic field and the substrate stage position is obtained from the magnetic field measurement, the focus can be corrected.

可動式磁場センサ２７に使用する磁場センサの種類には、SQUID方式、フラックスゲート方式、磁気抵抗素子方式、ホール素子方式、及びコイルの誘起電圧から測定するサーチコイル方式などが挙げられる。しかし、いずれの磁場センサにおいても磁場交流成分の測定は比較的容易に実施できるが、磁場直流成分の絶対量を高精度に測定するのは容易ではない。それは、磁場センサの出力値において、磁場ゼロの出力値を高精度に校正するためには、高い磁気シールド性能を持つゼロチャンバ(ゼロチャンバ内は磁場ゼロを概ね達成しているもの)を必要とするからである。本発明における磁場直流成分絶対量の測定方法は、基板ステージ２１が動くときの磁場変動量(磁場交流成分)測定値を磁場直流成分絶対量に換算するものである。そのため、比較的容易に、かつ高精度に磁場直流成分絶対量を測定することができる。   Examples of the magnetic field sensor used for the movable magnetic field sensor 27 include a SQUID system, a flux gate system, a magnetoresistive element system, a Hall element system, and a search coil system that measures from an induced voltage of a coil. However, in any of the magnetic field sensors, the measurement of the magnetic field AC component can be performed relatively easily, but it is not easy to measure the absolute amount of the magnetic field DC component with high accuracy. In order to calibrate the output value of the magnetic field zero with high accuracy in the output value of the magnetic field sensor, a zero chamber having a high magnetic shielding performance is required (the one in which the zero chamber substantially achieves the magnetic field zero). Because it does. The method for measuring the absolute value of the magnetic field direct current component in the present invention converts the measured value of the magnetic field fluctuation (magnetic field alternating current component) when the substrate stage 21 moves into the absolute value of the magnetic field direct current component. Therefore, the absolute amount of the magnetic field direct current component can be measured relatively easily and with high accuracy.

本実施例では、磁場センサは可動式磁場センサ２７であり、電子線光路内の磁場変動量を測定していた。電子線光路内の磁場を直接測定することが最も望ましいが、磁場センサは、露光の邪魔にならないような電子線光路近傍の位置に設置し、固定して、電子線光路近傍の磁場変動を測定しても良い。
本実施例で述べていた高透磁率材料とは、パーマロイ、軟鉄、ケイ素鋼などの比透磁率が１より大きい材料を示している。 In this embodiment, the magnetic field sensor is the movable magnetic field sensor 27 and measures the amount of magnetic field fluctuation in the electron beam optical path. It is most desirable to directly measure the magnetic field in the electron beam optical path, but the magnetic field sensor is installed and fixed at a position near the electron beam optical path so as not to interfere with exposure, and the magnetic field fluctuation near the electron beam optical path is measured. You may do it.
The high magnetic permeability material described in the present embodiment indicates a material having a relative magnetic permeability greater than 1, such as permalloy, soft iron, silicon steel and the like.

以上説明したように、本実施例により、磁場センサと、高透磁率材料からなる磁気シールド４３を可動部に備えるステージを用いて、簡易的で高精度に磁場直流成分の絶対量を測定し、その測定値に基いた補正を実施することで、磁場直流成分の分布に起因する磁場変動を低減することが可能であり、結果的に電子線の描画位置精度を向上させることができる。   As described above, according to the present embodiment, a magnetic sensor and a stage having a magnetic shield 43 made of a high magnetic permeability material in a movable part are used to measure the absolute amount of a magnetic field DC component simply and with high accuracy. By performing the correction based on the measured value, it is possible to reduce the magnetic field fluctuation caused by the distribution of the magnetic field DC component, and as a result, the electron beam drawing position accuracy can be improved.

次に、本発明の実施例２として、上記実施例１に係る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う。ステップ２（ＥＢデータ変換）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。   Next, as a second embodiment of the present invention, a semiconductor device manufacturing process using the exposure apparatus according to the first embodiment will be described. FIG. 8 is a diagram showing a flow of an entire manufacturing process of a semiconductor device. In step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (EB data conversion), exposure control data for the exposure apparatus is created based on the designed circuit pattern.

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、上記露光制御データが入力された露光装置とウエハを用い、リソグラフィ技術を利用し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）等の組み立て工程を含む。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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。   On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer using lithography using the exposure apparatus and wafer to which the exposure control data has been input. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and is an assembly process (dicing, bonding), packaging process (chip encapsulation), etc. Process. In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. A semiconductor device is completed through these processes, and is shipped in Step 7.

上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに焼付け露光する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取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剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。   The wafer process in step 4 includes the following steps. An oxidation step for oxidizing the surface of the wafer, a CVD step for forming an insulating film on the wafer surface, an electrode formation step for forming electrodes on the wafer by vapor deposition, an ion implantation step for implanting ions on the wafer, and applying a photosensitive agent to the wafer The resist processing step, the exposure step for printing and exposing the circuit pattern onto the wafer after the resist processing step by the above-described exposure apparatus, the development step for developing the wafer exposed in the exposure step, and the etching for removing portions other than the resist image developed in the development step Step, resist stripping step to remove resist that is no longer needed after etching. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

本発明の実施例１に係る露光装置の概略構成を示す図である。1 is a view showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例１に係る基板ステージの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the substrate stage which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係る磁場キャンセルコイルと発生磁場の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the magnetic field cancellation coil which concerns on Example 1 of this invention, and a generated magnetic field. 本発明の実施例１に係る基板ステージと磁場直流成分の分布の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the board | substrate stage which concerns on Example 1 of this invention, and distribution of a magnetic field DC component. 本発明の実施例１に係る磁場測定結果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the magnetic field measurement result which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係る磁場測定結果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the magnetic field measurement result which concerns on Example 1 of this invention. 従来例のステージの構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the stage of a prior art example. 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。It is a figure which shows the flow of the whole manufacturing process of a semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

２０：電子光学系、２１：基板ステージ、２２：試料室、２３：パッシブ磁気シールド、２５：アクティブ磁気シールド、２７：可動式磁場センサ、２８：コントローラ、２９Ｘ：Ｘ方向用電源、２９Ｙ：Ｙ方向用電源、２９Ｚ：Ｚ方向用電源、３０：基板、３１：天板、３２：底板、３３：側板、３５：ステージベース、３６：Ｘ可動ガイド、３７：Ｙ可動ガイド、４０：リニアモータ、４１：可動子、４２：固定子、４３：磁気シールド。 20: Electro-optical system, 21: Substrate stage, 22: Sample chamber, 23: Passive magnetic shield, 25: Active magnetic shield, 27: Movable magnetic field sensor, 28: Controller, 29X: Power supply for X direction, 29Y: Y direction Power supply, 29Z: Z direction power supply, 30: substrate, 31: top plate, 32: bottom plate, 33: side plate, 35: stage base, 36: X movable guide, 37: Y movable guide, 40: linear motor, 41 : Mover, 42: stator, 43: magnetic shield.

Claims (8)

荷電粒子線光路近傍の磁場を検出する磁場センサと、
荷電粒子線光路に対して直交方向平面内を所定量動く基板ステージと、
前記基板ステージが所定量動いたときの荷電粒子線光路近傍の磁場を前記磁場センサにて検出した磁場検出結果と前記基板ステージ位置との関係から前記基板ステージのストローク領域に分布する磁場直流成分の量を算出する制御部と、
その磁場直流成分量算出結果に基いて前記基板ステージ位置に依存する荷電粒子線の描画位置を補正する補正機構とを備えることを特徴とする荷電粒子線露光装置。 A magnetic field sensor for detecting a magnetic field near the charged particle beam optical path;
A substrate stage that moves a predetermined amount in a plane perpendicular to the charged particle beam optical path;
The magnetic field DC component distributed in the stroke region of the substrate stage from the relationship between the magnetic field detection result detected by the magnetic field sensor and the position of the substrate stage when the substrate stage moves by a predetermined amount. A control unit for calculating the quantity;
A charged particle beam exposure apparatus comprising: a correction mechanism that corrects a drawing position of a charged particle beam depending on the position of the substrate stage based on a calculation result of a magnetic field direct current component amount. 荷電粒子線光路外から荷電粒子線光路内の間を往復移動可能な磁場センサと、
荷電粒子線光路に対して直交方向平面内を所定量動く基板ステージと、
前記基板ステージが所定量動いたときの荷電粒子線光路内の磁場を前記磁場センサにて検出した磁場検出結果と前記基板ステージ位置との関係から前記基板ステージのストローク領域に分布する磁場直流成分の量を算出する制御部と、
その磁場直流成分量算出結果に基いて前記基板ステージ位置に依存する荷電粒子線の描画位置を補正する補正機構とを備えることを特徴とする荷電粒子線露光装置。 A magnetic field sensor capable of reciprocating between a charged particle beam optical path and a charged particle beam optical path;
A substrate stage that moves a predetermined amount in a plane perpendicular to the charged particle beam optical path;
The magnetic field DC component distributed in the stroke region of the substrate stage from the relationship between the magnetic field detection result detected by the magnetic field sensor and the position of the substrate stage when the magnetic field in the charged particle beam optical path when the substrate stage moves by a predetermined amount A control unit for calculating the quantity;
A charged particle beam exposure apparatus comprising: a correction mechanism that corrects a drawing position of a charged particle beam depending on the position of the substrate stage based on a calculation result of a magnetic field direct current component amount. 前記基板ステージは可動部に外乱磁場を放出しない高透磁率材料からなる磁気シールドを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子線露光装置。   The charged particle beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the substrate stage includes a magnetic shield made of a high permeability material that does not emit a disturbance magnetic field to the movable part. 前記補正機構とは荷電粒子光学系であって、
前記荷電粒子光学系は前記磁場直流成分量算出結果に基いて前記基板ステージ位置に同期した荷電粒子線の描画位置やフォーカスを補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の荷電粒子線露光装置。 The correction mechanism is a charged particle optical system,
The charged particle optical system corrects a drawing position and focus of a charged particle beam synchronized with the substrate stage position based on the magnetic field DC component amount calculation result. Charged particle beam exposure system. 前記補正機構とはアクティブ磁気シールドであって、
前記アクティブ磁気シールドは磁場キャンセルコイルと電源と制御部とを備えて構成され、
前記磁場直流成分量算出結果に基いて前記基板ステージのストローク領域に分布する磁場直流成分を打ち消すことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の荷電粒子線露光装置。 The correction mechanism is an active magnetic shield,
The active magnetic shield includes a magnetic field canceling coil, a power source, and a control unit.
4. The charged particle beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the magnetic field direct current component distributed in the stroke region of the substrate stage is canceled based on the magnetic field direct current component amount calculation result. 前記アクティブ磁気シールドのターゲット空間は前記基板ステージのストローク全域であり、前記磁場キャンセルコイルは前記基板ステージのストローク全域を囲むように構成されることを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子線露光装置。   The charged particle beam exposure according to claim 5, wherein the target space of the active magnetic shield is the entire stroke of the substrate stage, and the magnetic field canceling coil is configured to surround the entire stroke of the substrate stage. apparatus. 前記磁場センサは、前記荷電粒子光学系の下端から基板高さまでの間に配置されることを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子線露光装置。   The charged particle beam exposure apparatus according to claim 4, wherein the magnetic field sensor is disposed between a lower end of the charged particle optical system and a substrate height. 請求項１〜７のいずれかに記載の荷電粒子線露光装置を用いて露光対象に露光を行う工程と、露光された前記露光対象を現像する工程と、を具備することを特徴とするデバイス製造方法。
A device manufacturing comprising: a step of exposing an exposure target using the charged particle beam exposure apparatus according to claim 1; and a step of developing the exposed exposure target. Method.
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