CN108369383A - 曝光装置及曝光装置的控制方法、以及元件制造方法 - Google Patents

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Abstract

曝光装置(100)具备：照射装置(30)，对靶材(W)照射电子束；载台(26)，保持靶材；载台驱动系统，包含驱动载台的电磁马达；以及控制系统，基于电子束对靶材的照射状态来控制载台驱动系统。控制系统在针对靶材的电子束的照射时与未照射时，变更对载台驱动系统的控制内容。由此，能够使用电磁马达来作为载台的驱动源，且抑制载台驱动时的靶材上的电子束的照射位置偏移。

Description

曝光装置及曝光装置的控制方法、以及元件制造方法
技术领域
本发明涉及一种曝光装置及曝光装置的控制方法、以及元件制造方法，尤其涉及一种利用带电粒子束来对靶材进行曝光的曝光装置及该曝光装置的控制方法、以及使用所述曝光装置的元件制造方法。
背景技术
近年来，为了形成比紫外光曝光装置的分辨率极限更微细的间距的电路图案，提出一种电子束曝光装置，其利用电子束形成比紫外光曝光装置的分辨率极限更小的点，使该电子束的点与晶片等靶材相对地扫描。
在电子束曝光装置中，可实现电子光学系统中的电子束的高速偏向，能够在光学系统侧，对保持靶材的载台的位置误差进行修正。因此，在电子束曝光装置中，对于载台的位置控制精度，并不要求光曝光装置那么高的精度。而且，在电子束曝光装置中，若对载台的驱动采用线性马达等电磁致动器，则在电磁致动器动作时会产生磁场变动，从而因该磁场变动而产生电子射线的未预期偏向或像差，导致曝光精度下降。因此，在以往的电子束曝光装置中，为了驱动靶材而使用气动载台(例如参照专利文献1、2)。
然而，在气动载台中，有时会产生难以修正的非线性的控制误差，而且，控制性比电磁马达差。另外，在使用电磁马达的情况下，也有通过磁屏蔽来遮蔽来自电磁马达的磁的方法，但难以完全遮蔽。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2002-170765号公报
专利文献2：美国专利第6,674,085号说明书
发明内容
根据第1形态，提供一种曝光装置，其具备对靶材照射带电粒子束的照射装置，其包括：载台，保持所述靶材；载台驱动系统，包含驱动所述载台的电磁马达；以及控制系统，控制所述照射装置与所述载台驱动系统，所述控制系统基于所述带电粒子束对所述靶材的照射状态，来控制所述载台驱动系统。
根据第2形态，提供一种曝光装置，其一边使靶材朝规定方向移动一边利用带电粒子束进行曝光，其包括：载台，保持所述靶材；照射装置，对所述靶材照射带电粒子束；载台驱动系统，包含驱动所述载台的电磁马达；以及控制系统，在所述规定方向的所述载台的加减速时，使用所述载台驱动系统来驱动所述载台，而在所述载台的匀速移动时，使所述载台主要包含依据惯性定律的运动而移动。
根据第3形态，提供一种元件制造方法，其包括：使用第1形态的曝光装置及第2形态的曝光装置中的任一者，利用带电粒子束对作为靶材的基板进行曝光；以及对曝光后的所述基板进行显影。
根据第4形态，提供一种控制方法，其控制曝光装置，该曝光装置具备保持靶材的载台、及对所述靶材照射带电粒子束的照射装置，该控制方法包括：对包含驱动所述载台的电磁马达的载台驱动系统和所述照射装置进行控制，在所述控制中，是基于所述带电粒子束对所述靶材的照射状态来控制所述载台驱动系统。
根据第5形态，提供一种控制方法，其控制曝光装置，该曝光装置一边使靶材朝规定方向移动，一边从照射装置照射带电粒子束进行曝光，该控制方法包括：对包含电磁马达的载台驱动系统进行控制，该电磁马达驱动保持所述靶材的载台，在所述控制中，在所述规定方向的所述载台的加减速时，使用所述载台驱动系统来驱动所述载台，而在所述载台的匀速移动时，使所述载台主要包含依据惯性定律的运动而移动。
附图说明
图1是概略地表示一实施方式的电子束曝光装置的结构的图。
图2是将图1的镜筒的下端部、度量框局部切剖而与载台一同放大表示的图。
图3是表示反射电子检测装置的配置的图，并且是表示来自对准标记的反射电子的检测情况的图。
图4是表示载台装置的立体图。
图5是将载置于台板上的载台放大表示的图。
图6是表示从图4所示的载台拆除微动载台及磁屏蔽构件的状态的图。
图7是用于说明重量抵消装置的结构的图。
图8是表示构成电子束曝光装置的控制系统的主控制装置的输入/输出关系的框图。
图9是将在载台控制装置的内部构建的载台控制系统的框图与主控制装置一同表示的图。
图10是表示曝光动作时的相对于晶片的、曝光区域的中心的移动路径的一例的图。
图11(A)及图11(B)是分别表示曝光动作时的相对于晶片的、曝光区域的中心的移动路径的另一例的图。
图12是用于说明元件制造方法的实施方式的流程图。
具体实施方式
以下，基于图1～图11(B)来说明一实施方式。图1中，概略地表示了一实施方式的电子束曝光装置100的结构。电子束曝光装置100如后所述，具备电子束光学系统，因此，以下与电子束光学系统的光轴平行地取Z轴，将在与Z轴垂直的平面内进行后述的扫描曝光时移动晶片W(载台26)的扫描方向设为Y轴方向，将与Z轴及Y轴正交的方向设为X轴方向，将绕X轴、Y轴及Z轴的旋转(倾斜)方向分别设为θx、θy及θz方向来进行说明。
本实施方式中，作为带电粒子束的一例，对使用电子束的结构进行说明。但是，带电粒子束并不限于电子束，也可为离子束等使用带电粒子的射束。
电子束曝光装置100具备真空腔室10、及被收容在由真空腔室10所划分的曝光室12内部的曝光系统20。
曝光系统20如图1所示，具备：载台装置22，包含可保持晶片W而移动的载台26；以及电子束照射装置30，具有对涂布有电子射线用抗蚀剂(感应剂)的晶片W照射电子束的电子束光学系统32。
载台26是通过包含电磁马达等的载台驱动系统24(图1中未图示，参照图8)，而在台板14(图1中未图示，参照图4、图5等)上沿X轴方向及Y轴方向以规定行程(可对晶片整面照射电子束的程度的行程)受到驱动，并且沿Z轴方向、θX方向、θy方向及θZ方向受到微小驱动。为了尽可能抑制因电磁马达等引起的磁场变动的影响，而导致从电子束照射装置30对晶片W射出的电子束的照射位置发生偏移(位移)的现象，对马达实施磁屏蔽，从而有效地抑制从马达朝向晶片侧的磁通泄漏。关于包含载台、磁屏蔽及载台驱动系统的载台装置的具体结构等，将在后文详述。
电子束照射装置30如图1所示，具有镜筒34。镜筒34是形成为圆筒状。镜筒34具有电子束射出部34a、收容后述的电子枪部及电磁透镜的本体部34b、以及设在电子束射出部34a与本体部34b之间的阶部(法兰部)。镜筒34是由包含圆环状板构件的度量框40从下方予以支撑。更具体而言，镜筒34的电子束射出部34a是由直径比本体部34b小的小径部所形成，在该小径部插入度量框40的圆形开口内，且阶部的底面抵接于度量框40的上表面的状态下，镜筒34由度量框40从下方予以支撑。
在度量框40的外周部，以中心角120度的间隔而分别连接有3个柔性结构的连结构件即悬吊支撑机构50a、50b、50c(其中，悬吊支撑机构50c在图1中隐藏在悬吊支撑机构50a的里侧)的下端，经由该悬吊支撑机构50a、50b、50c，度量框40从划分曝光室12的真空腔室10的顶板(天花板壁)以悬吊状态受到支撑。即，如此，电子束照射装置30相对于真空腔室10而以3点受到悬吊支撑。
3个悬吊支撑机构50a、50b、50c如图1中关于悬吊支撑机构50b而代表性地所示，具有设在各自上端的被动型减震垫52、以及包含钢材的钢丝54，该钢丝54各自的一端连接于减震垫(减震部)52的下端，另一端连接于度量框40。减震垫52被固定于真空腔室10的顶板，分别包含空气阻尼器或螺旋弹簧。
本实施方式中，从外部传递至真空腔室10的地板振动等振动中的、与电子束光学系统32的光轴AX平行的Z轴方向的振动成分的大部分被减震垫52吸收，因此在与电子束光学系统32的光轴AX平行的方向上获得高消振性能。而且，悬吊支撑机构50a、50b、50c的固有振动频率在与光轴AX垂直的方向上比与电子束光学系统32的光轴AX平行的方向低。3个悬吊支撑机构50a、50b、50c在与光轴AX垂直的方向上如钟摆般振动，因此将3个悬吊支撑机构50a、50b、50c的长度(钢丝54的长度)设定得足够长，以使其与光轴AX垂直的方向的消振性能(防止从外部传递至真空腔室10的地板振动等振动传向电子束照射装置30的能力)足够高。此结构可获得高消振性能，并且可实现机构部的大幅轻量化，但电子束照射装置30与真空腔室10的相对位置有可能以相对较低的频率发生变化。因此，为了将电子束照射装置30与真空腔室10的相对位置维持为规定状态，在电子束照射装置30与真空腔室10之间设有非接触方式的定位装置56(图1中未图示，参照图8)。该定位装置56如例如国际公开2007/077920号等所揭示般，可包含6轴的加速度传感器与6轴的致动器而构成。定位装置56由主控制装置60予以控制(参照图8)。由此，电子束照射装置30相对于真空腔室10在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的相对位置、及绕X轴、Y轴、Z轴的相对旋转角被维持为固定的状态(规定的状态)。
电子束照射装置30如图1所示，包含：电子枪部36，至少一部分设在镜筒34内，产生电子并通过加速电源(未图示)进行加速而形成电子束EB(参照图2)；以及电子束光学系统32等，包含电磁透镜或孔径等各种电极等，该电磁透镜或孔径等各种电极是以规定的位置关系配置在镜筒34内，用于进行电子束EB的点的成形、电子束EB对晶片W的照射位置的调整、照射量的调整等。电磁透镜包含具有聚焦线圈的电磁透镜(以下，为了方便而称作聚焦透镜)及具有偏向线圈的电磁透镜(以下，为了方便而称作偏向透镜)等。
图1中，代表性地表示了构成电子束光学系统32的聚焦透镜32a、偏向透镜32b等。如图8所示，聚焦透镜32a是经由聚焦控制部64而由主控制装置60予以控制，偏向透镜32b是经由电子射线偏向控制部66而由主控制装置60予以控制。
本实施方式中，电子束光学系统32包含能够照射可独立地开启/关闭且可偏向的n个(n例如为500)射束的多射束光学系统。作为多射束光学系统，例如可使用与日本专利特开2011-258842号公报、国际公开第2007/017255号等中揭示的光学系统为同样的结构者。作为一例，当将沿横方向(X轴方向)排列成一列的500个多射束全部设为开启状态(将电子束照射至晶片W的状态)时，例如在10μm×20nm的曝光区域(沿X方向延伸的狭缝状的区域)内等间隔地设定的500点同时形成电子束的圆形点。即，一个曝光区域是由500点的电子束所形成。另外，电子束的圆形点是以比紫外光曝光装置的分辨率极限小的直径(例如直径20nm)而形成。
本实施方式中，电子束光学系统32如上所述般，呈圆形状地形成多个(n＝500)电子束的点，将该圆形点配置于曝光区域内，一边以相对于该曝光区域而扫描晶片W的方式来使载台26沿规定方向例如Y轴方向以规定行程作匀速移动，且一边使该多个电子束的圆形点偏向一边进行开启/关闭，由此，作为一例，如图10所示，对晶片W上的沿Y轴方向排列的规定数的投射区域(图10中，为位于+X侧端部的第1投射区域列(4个投射区域SA1～SA4))的一部分，即宽度10μm的带状区域进行曝光(扫描曝光)。图10所示的路径Rt表示曝光区域的中心路径。
并且，通过重复交替扫描动作与步进动作，从而在晶片W上的第1投射区域列形成，所述重复交替扫描动作是将载台的移动方向交替地设定为+Y方向与-Y方向而进行该扫描曝光的动作，所述步进动作是在交替扫描中的用于扫描方向变更的、关于Y轴方向的晶片W(载台26)的减速及加速区间，使晶片W(载台26)朝X轴方向的一侧移动与曝光区域的X轴方向的尺寸相同的距离的动作。另外，图10中以符号STA所示的位置表示：在曝光动作的开始时，在用于最初的投射区域的曝光的载台26的加速开始之前，先对曝光区域进行定位的曝光开始位置(加速开始位置)。
另外，图10中表示了晶片W为固定而曝光区域的中心相对于该固定的晶片W移动的情况，但实际上是曝光区域固定，而晶片W(载台26)相对于此与图10的路径Rt逆向地移动。
此处，在所述交替扫描动作中，将+Y方向设为载台26的移动方向的正扫描与将-Y方向设为载台26的移动方向的负扫描之间的载台26的步进动作是在载台26的+Y方向的匀速移动结束后开始，是通过载台26的+Y方向减速后的-Y方向加速、和与此并行地进行的载台26的朝向+X方向的移动来进行。因此，该步进动作时的曝光区域中心相对于晶片W的轨迹(路径)如图10的圆C内所示的将步进动作时的轨迹的一部分放大的圆C'内所示，呈U字的轨迹(路径)。负扫描与正扫描之间的载台26的步进动作也同样。
对第1投射区域列的曝光(图案形成)结束后，载台26并不停止，而是与第1投射区域列的曝光动作同样地进行对包含投射区域SA5～SA10的第2投射区域列以后的投射区域列的曝光动作。
图2中，以部分破开的状态而与载台26一同放大表示了图1的镜筒34的下端部及度量框40。在镜筒34的底壁上，在电子束射出部34a的中心部附近，形成有成为电子束EB的通路的开口34c。在镜筒34的内部，如图2所示，在电子束光学系统32的偏向透镜32b的下方，设有对反射电子或二次电子进行检测的多个反射电子检测装置38。多个反射电子检测装置38各自包含例如半导体检测器，将与所检测到的反射电子对应的检测信号送往信号处理装置62(参照图8)。信号处理装置62将多个反射电子检测装置38的检测信号通过未图示的放大器予以放大后进行信号处理，并将其处理结果送往主控制装置60(参照图8)。
多个反射电子检测装置38如图3所示，分别设在可检测反射电子RE的位置，所述反射电子RE是在经由开口34c对晶片W上的对准标记AM照射电子束EB时在对准标记AM处产生，并经由开口34c而入射至镜筒34内。形成于晶片W的对准标记AM是由二维标记所形成，该二维标记包含将Y轴方向设为周期方向的线和空间图案、及将X轴方向设为周期方向的线和空间图案。图3(及图2)中，仅示出了对从晶片W上的对准标记AM朝YZ平面内相对于光轴而倾斜的方向产生的反射电子进行检测的一对反射电子检测装置38y1、38y2，但实际上，还设有对从对准标记AM朝XZ平面内相对于光轴而倾斜的方向产生的反射电子进行检测的一对反射电子检测装置38x1、38x2(参照图8)。
图4中表示了载台装置22的立体图。载台装置22所具备的台板14实际设置在划分曝光室的真空腔室10的底壁上。载台装置22如图4所示，具备：粗动滑块22a，包含沿Y轴方向隔开规定间隔而配置且沿X轴方向分别延伸的一对四角柱状部分，可在台板14上沿X轴方向以规定行程移动；以及载台26，可相对于粗动滑块22a而沿Y轴方向以规定行程移动，且沿剩余的5自由度方向即X轴方向、Z轴方向、θx方向、θy方向及θz方向以比Y轴方向短的行程可动。另外，虽省略图示，但粗动滑块22a的一对四角柱状部分实际上是在不妨碍载台26的Y轴方向移动的状态下通过未图示的连结构件而连结，从而一体化。
粗动滑块22a通过粗动滑块驱动系统(未图示)而在X轴方向上以规定行程受到驱动(参照图6的X轴方向的长箭头)。粗动滑块驱动系统在本实施方式中包含不会产生磁通泄漏的单轴驱动机构、例如使用滚珠丝杠的进给丝杠机构。该粗动滑块驱动系统是配置在粗动滑块22a的一对四角柱状部分中的、其中一个四角柱状部分与台板14之间。例如为下述结构，即：在台板14上安装丝杠，而在其中一个四角柱状部分安装滚珠(螺母)。另外，也可为下述结构，即：在台板14上安装滚珠(螺母)，而在其中一个四角柱状部分安装丝杠。
而且，为下述结构：粗动滑块22a的一对四角柱状部分中的另一个四角柱状部分沿着台板14上所设的未图示的引导面而移动。
滚珠丝杠的丝杠通过步进马达受到旋转驱动。或者，粗动滑块驱动系统也可包含具备超声波马达作为驱动源的单轴驱动机构。无论如何，都几乎不存在因磁通泄漏引起的磁场变动对电子束的定位造成影响之虞。粗动滑块驱动系统是由载台控制装置70(参照图8)予以控制。
载台26如图4所示，包含微动滑块22b以及被固定于微动滑块22b上表面的平板状的平台TB。在平台TB上经由未图示的静电夹盘而吸附保持有晶片W。
图5中，表示了自与图4不同的角度观察从图4所示的载台装置22拆除了平台TB的载台装置22的构成部分的立体图。微动滑块22b如图5的立体图放大所示，包含贯穿Y轴方向的XZ剖面矩形框状的构件，并通过重量抵消装置42，在台板14上可于XY平面内移动地受到支撑。在微动滑块22b的侧壁的外表面，设有多个加强筋。另外，重量抵消装置42的结构将后述。
在微动滑块22b的中空部的内部，设有XZ剖面为矩形框状且沿Y轴方向延伸的磁轭25a、及被固定于磁轭25a的上下相向面的一对磁铁单元25b，由这些磁轭25a与一对磁铁单元25b构成驱动微动滑块22b的马达的动子25。
与该动子25对应地，在粗动滑块22a的一对四角柱部分的彼此间，如图6所示，架设有包含线圈单元的定子27，该图6表示从图4拆除平台TB及微动滑块22b、与符号28所示的后述磁屏蔽构件的状态。另外，图6中，对于重量抵消装置42也省略了图示。由定子27与前述的动子25构成闭磁场型且动磁型马达29，该马达29可使动子25相对于定子27而如图6中的各方向的箭头所示般，在Y轴方向上以规定行程移动，且可在X轴方向、Z轴方向、θx方向、θy方向及θz方向上微小驱动。本实施方式中，由马达29构成在6自由度方向上驱动微动滑块22b的微动滑块驱动系统。微动滑块驱动系统(电磁马达29)是由载台控制装置70(参照图8)予以控制。
本实施方式中，通过粗动滑块驱动系统，粗动滑块22a在X轴方向上以规定行程受到驱动，且通过微动滑块驱动系统，微动滑块22b及平台TB即载台26在Y轴方向上以规定行程受到驱动，且在X轴方向、Z轴方向、θx方向、θy方向及θz方向上受到微小驱动。即，由粗动滑块驱动系统与微动滑块驱动系统构成以6自由度驱动载台26的载台驱动系统24(参照图8)。以下，为了方便，将该载台驱动系统24视为使载台26在X轴方向及Y轴方向上以规定行程进行驱动并且在Z轴方向、θx方向、θy方向及θz方向上进行微小驱动的单一驱动系统，且该载台驱动系统24由载台控制装置70予以控制。
在粗动滑块22a的一对四角柱部分的彼此间，例如图4所示，进而以覆盖马达29的上表面及X轴方向的两侧面的状态而架设有XZ剖面逆U字状的磁屏蔽构件28。即，磁屏蔽构件28是沿着与四角柱部分的延伸方向交叉的方向(Y轴方向)延伸地形成，且具备非接触地与马达29的上表面相向的上表面部、及非接触地与马达29的侧面相向的侧面部。该磁屏蔽构件28在被插入微动滑块22b的中空部内的状态下，侧面部中的、长边方向(Y轴方向)的两端部的下表面被固定于粗动滑块22a的一对四角柱部分的上表面。而且，磁屏蔽构件28的侧面部中的、所述两端部的下表面以外的部分，相对于微动滑块22b的内壁面中的底壁面(下表面)而非接触地相向。即，磁屏蔽构件28是在不会妨碍动子25相对于定子27的移动的状态下，插入微动滑块22b的中空部内。
作为磁屏蔽构件28，使用层压式的磁屏蔽构件，该层压式的磁屏蔽构件包含隔着规定的空隙(空间)而层叠的多层磁性材料的薄膜。除此以外，也可使用将导磁率不同的两种材料的薄膜交替地层叠而成的结构的磁屏蔽构件。磁屏蔽构件28遍及动子25的移动行程的全长而覆盖马达29的上表面及侧面，且被固定于粗动滑块22a，因此能够在微动滑块22b及粗动滑块22a的移动范围的整个区域内抑制磁通朝向上方(电子束光学系统侧)的泄漏。
重量抵消装置42如图7所示，具有：金属制的波纹管型空气弹簧(以下简称作空气弹簧)44，上端连接于微动滑块22b的下表面；以及包含平板状板构件的底座滑块46，连接于空气弹簧44的下端。空气弹簧44与底座滑块46经由中央形成有开口的板状的连接构件45而彼此连接。
在底座滑块46中，在空气弹簧44的下方设有将空气弹簧44内部的空气喷出至台板14的上表面的轴承部46a，借助从轴承部46a喷出的加压空气的轴承面与台板14上表面之间的静压(间隙内压力)，底座滑块46上部的构成部分，即重量抵消装置42及载台26(包含微动滑块22b、平台TB及动子25)的自重受到支撑。另外，对于空气弹簧44，经由连接于微动滑块22b的未图示的配管而供给有压缩空气。
在底座滑块46的与台板14相向的面(下表面)，于轴承部46a周围形成有环状的凹部46b，与此对应地，在台板14上形成有排气路径14a，该排气路径14a用于将从轴承部46a向由凹部46b与台板14的上表面所划分的空间内喷出的空气真空排出至外部。底座滑块46的凹部46b具有如下所述的尺寸，即，无论微动滑块22b在台板14上移动到XY平面内的可移动范围的何处，均能维持排气路径14a的排气口与凹部46b相向的状态。即，在底座滑块46的下方构成一种差动排气型空气静压轴承，防止从轴承部46a朝向台板14喷出的空气漏出到周围(曝光室内)。
在微动滑块22b的下表面，夹着空气弹簧44而固定有一对支柱(柱体)48。一对支柱48是在空气弹簧44的Y轴方向的两侧且以空气弹簧44为中心而左右对称地配置，且Z轴方向的长度稍长于空气弹簧44。在一对支柱48各自的下端，分别连接有俯视U字状的一对板簧49的另一端，该一对板簧49的一端分别连接于空气弹簧44的下端面。此时，一对板簧49的U字的前端部(分为二股的部分)连接于空气弹簧44，而相反侧的端部分别连接于一对支柱48。一对板簧49与底座滑块46为大致平行，在两者之间形成有规定的间隙。
一对板簧49能够承受微动滑块22b在XY平面内移动时作用于底座滑块46的水平方向的力，因此能够大致切实地防止当微动滑块22b在XY平面内移动时，多余的力作用于空气弹簧44。而且，一对板簧49在微动滑块22b受到倾斜驱动时发生变形，以容许该倾斜。
载台26(平台TB)的位置信息如图2所示，由设于度量框40的激光干涉仪系统(以下简称作干涉仪系统)58来测量。干涉仪系统58实际上具有包含多轴干涉仪的至少1个X干涉仪、包含多轴干涉仪的至少2个Y干涉仪与至少1个Z干涉仪，以便能够测量载台26的6自由度方向(X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、θX方向、θy方向及θZ方向)的位置，但在图1、图2等中，将它们代表性地表示为干涉仪系统58。
由干涉仪系统58所测量的位置信息被提供给载台控制装置70，并经由其提供给主控制装置60(参照图8)。
图8中，用框图表示了构成电子束曝光装置100的控制系统的主控制装置60的输入/输出关系。主控制装置60包含微计算机等，统一控制包含图8所示的各部内的、电子束曝光装置100的各构成部。
图9中，与主控制装置60一同表示了在载台控制装置70的内部构建的载台控制系统72的框图。该图9中，为了便于说明，将载台控制系统72的控制对象即载台系统80显示在载台控制系统72的内部。此处，载台驱动系统24、通过载台驱动系统24而在6自由度方向上受到驱动的载台26以及对该载台26的位置进行测量的位置测量系统、本实施方式中为干涉仪系统58实质上相当于该载台系统80。除了图9的载台系统80以外，各区块实际上几乎全部是通过软件来实现，但当然也可使至少一部分构成要素由对应的各个硬件构成。
如图9所示，载台控制系统72是包含目标值输出部74、减法器76、控制器78、前馈(FF)推力指令值输出部71、加法器73、加法器75等构成。
目标值输出部74根据来自主控制装置60的指示，制作针对载台26的位置指令简表，生成该简表中的每单位时间的位置指令、即载台26的X、Y、Z、θx、θy、θz的各方向(6自由度方向)的位置目标值Tgt(＝(Xt、Yt、0、0、0、0))，并分别输出给减法器76及FF推力指令值输出部71。其中，X轴方向的位置目标值Xt及Y轴方向的位置目标值Yt是使用来自未图示的时钟部的准确时间，分别基于从基准时刻算起的时间t的函数而分别生成。Z轴方向的位置目标值是在进行电子束光学系统32的聚焦校准之后，使晶片W的表面与电子束光学系统32的焦深范围内的例如Z轴方向的中心位置一致时的固定值，本实施方式中，将该位置设为Z＝0。
减法器76是运算关于各自由度方向的目标值Tgt与载台26的各自由度方向的实测值(相当于干涉仪系统58的测量值的观测值o＝(x、y、z、θx、θy、θz))之差即位置偏差Δ(＝(Δx＝Xt-x、Δy＝Yt-y、Δz＝0-z、Δθx＝0-θx、Δθy＝0-θy、Δθz＝0-θz)者。此处，相当于干涉仪系统58的测量值的观测值o被反馈给减法器76。
控制器78包含PI控制器等，该PI控制器将来自减法器76的位置偏差Δ作为动作信号(比例+积分)而关于各自由度方向来独立地进行控制动作，并运算各自由度方向的推力的指令值P(＝(Px、Py、Pz、Pθx、Pθy、Pθz))。本实施方式中，控制器78的控制增益(反馈控制增益)，具体而言，PI控制器的比例增益(P增益)及积分增益(1增益)可由主控制装置60切换(变更)为高低2阶段。比例增益可变更为第1值(第1规定值)与比第1值小的第2值(例如实质上视为零的值)这2阶段，积分增益可变更为第3值(第2规定值)与比第3值小的第4值(例如实质上视为零的值)这2阶段。对于将比例增益设定为第1值且将积分增益设定为第3值的操作，表达为将控制增益设定(或变更)为“高”，对于将比例增益设定为第2值且将积分增益设定为第4值的操作，表达为将控制增益设定(或变更)为“低”。控制增益的变更将进一步后述。
FF推力指令值输出部71是用于根据载台26的X轴方向及Y轴方向的位置信息，此处为目标值Tgt中所含的(Xt、Yt)，来求出用于将载台26的姿势(θx、θy、θz)在晶片曝光时的载台26的移动路径上的所有位置维持为(θx、θy、θz)＝(0、0、0)的推力指令值，并使该推力指令值p(＝(px、py、pz、pθx、pθy、pθz))经由加法器73而前馈输入至位置的前馈控制系统(位置环)LP1。
FF推力指令值输出部71在曝光动作等时，根据来自目标值输出部74的目标值Tgt，并基于预先求出的位置-推力指令值映射图，输出与载台26的位置(X、Y)相应的推力指令值p(＝(px、py、pz、pθx、pθy、pθz))。
在FF推力指令值输出部71中，在内部设有将对加法器73的推力指令值的输出开启/关闭的开关，该开关是通过主控制装置60来进行开启/关闭。该开关通常为开启状态，从FF推力指令值输出部71对加法器73输出所述推力指令值。另外，求出位置-推力指令值映射图的方法将后述。
加法器73针对各自由度方向的每个方向而将来自控制器78的推力指令值P与来自FF推力指令值输出部71的推力指令值P相加，并将相加后的推力的指令值(P+p)输出至加法器75。
加法器75将推力的指令值(P+p)与外部干扰Δp之和，输出至以推力-位置转换增益Kw表示的载台系统80。推力-位置转换增益Kw是将如下所述的一连串现象表示为推力-位置转换增益者，即，推力经由载台驱动系统24被给予至载台26，结果，载台26受到驱动，其位置发生变化，利用干涉仪系统58来测量该位置变化，并输出相当于干涉仪系统58的测量值的观测值o。另外，加法器75实际上不存在。但是，外部干扰Δp实际上是作为推力而作用于载台26。为了表达该外部干扰Δp的作用，在图9中，为了方便而设置加法器75，经由该加法器75，将外部干扰Δp与推力的指令值(P+p)一同给予至推力-位置转换增益Kw。图9中，从推力-位置转换增益Kw将观测值o反馈给减法器76。
另外，图9中，从推力-位置转换增益Kw输出的观测值o也被送往主控制装置60。
此处，对求出在FF推力指令值输出部71中使用的位置-推力指令值映射图的方法进行说明。
首先，主控制装置60在将控制器78的控制增益设定为“高”的状态下，将FF推力指令值输出部71内的前述开关设为关闭，并且对目标值输出部74给予指示，以输出如下所述的目标值，即，使载台26沿着与图10所示的曝光区域的中心路径Rt为反向的路径而在电子束光学系统32的下方移动，且每当移动规定距离(微小距离)时停止。由此，开始载台控制系统72对载台的控制(反馈控制)，载台26沿着与图10所示的曝光区域的中心路径Rt为反向的路径移动，且每当移动规定距离时停止。
主控制装置60在每当载台26停止时，同时导入从控制器78输出的推力指令值(此时控制增益被设定为“高”)与干涉仪系统58的测量值(观测值o)，并将推力指令值与载台26的位置(干涉仪系统58的测量值)相关联地导入未图示的存储器。在载台26的各停止位置反复进行这样的从控制器78输出的推力指令值与干涉仪系统58的测量值的同时导入，直至相对于晶片整个面的、沿着曝光区域的中心路径Rt的相对移动结束为止。由此，在存储器内，保存载台26的位置坐标(X、Y)与对应的推力指令值的信息，并能够根据这些信息来制作前述的位置-推力指令值映射图。主控制装置60将位置-推力指令值映射图转发(保存)至FF推力指令值输出部71的存储器，并且将FF推力指令值输出部71内的前述开关恢复为开启。
此外，本实施方式中，在控制器78的控制增益被设定(变更)为“低”的情况下，来自控制器78的推力指令值大致为零，对加法器73的输入实质上仅为与目标值Tgt相应的、来自FF推力指令值输出部71的推力指令值(基于位置-推力指令值映射图的推力指令值)的前馈输入。因此，与控制器78的控制增益为“高”的情况相比，格外小的推力指令值从加法器73经由加法器75而给予至载台系统80的载台驱动系统24，以进行载台驱动系统24对载台26的控制。此时，若电子束照射装置30处于对晶片W照射电子束的照射状态，则会因马达29的驱动引起的电磁场的变动，而使晶片W上的电子束的照射位置产生偏移(位置偏移)。然而，在仅有来自FF推力指令值输出部71的推力指令值被给予至载台驱动系统24的情况下，因高响应的反馈控制引起的高频且大振幅的推力成分从马达29所产生的力中消失，来源于目标轨道(来自目标值输出部74的位置目标值Tgt)的相对较平滑且低频中心的小振幅的成分成为支配。因此，因电磁场的变动而产生的晶片W上的电子束的照射位置偏移量原本就小。
而且，此时，给予至载台驱动系统的推力指令值是基于位置-推力指令值映射图，因此根据载台26的位置坐标(X、Y)，推力指令值被唯一决定。因此，根据载台26的位置坐标(X、Y)，因马达29依据该推力指令值而产生的推力造成的电磁场的变动所引起的、电子束在晶片上的照射位置的偏移也被唯一决定。此时的电子束在晶片上的照射位置的偏移对应于电子束的偏向(射束相对于光轴的角度偏移)与位移(XY平面内的偏移)。对于前者，通常会预先进行聚焦调整以避免沿着光轴的电子束的聚焦偏移，因此在射束相对于光轴而倾斜的情况下，晶片表面会自该倾斜的射束的最佳聚焦位置偏移，从而产生与该射束的最佳聚焦位置与晶片面的高度差与倾斜角成正比的、电子束在晶片面上的照射位置的偏移。即，电子束的偏向是与电子束的位移同样地，表现为电子束在晶片上的照射位置的偏移。
因此，本实施方式中，预先制作表示载台26的位置坐标与电子束EB在晶片上的照射位置的偏移的关系的映射图(位置-照射位置偏移映射图)，并保存到主控制装置60所具备的存储器内，该映射图用于修正与载台26的位置坐标(X、Y)相应的、电子束在晶片上的照射位置的偏移。
该位置-照射位置偏移映射图例如是按照以下的流程而制作。
首先，在调整好测量用晶片的方向，以使以测量用晶片的例如中心为原点的二维正交坐标系即晶片坐标系、与由干涉仪系统58的测长轴所规定的二维正交坐标系即载台坐标系的旋转偏移为零的状态下，将测量用晶片装载到载台26上。
接下来，主控制装置60将载台26定位至与测量用晶片上的原点的位置关系为已知的基准标记位于电子束照射装置30的光轴正下方的位置。并且，主控制装置60将晶片W的Z轴方向的位置设定为与曝光时相同的位置，一边经由聚焦控制部64来使前述的聚焦透镜32a所具有的聚焦线圈的电流发生变化以使焦点位置发生变化，一面扫描测量用晶片上的基准标记，根据检测到反射电子的反射电子检测装置38(38x1、38x2、38y1、38y2中的规定的1个)的检测信号的变化，求出变化最剧烈时作为最佳焦点位置，以后，将与该最佳焦点位置对应的电流供给至聚焦线圈。
当所述电子束EB的聚焦的初始设定(初始调整)结束时，基于反射电子检测装置38(38x1、38x2、38y1、38y2)的检测信号与干涉仪系统58的测量值，在载台坐标系上求出所述基准标记的位置坐标(X、Y)，由此，求出晶片坐标系与载台坐标系的位置关系，并存储到存储器中。
在这样的准备作业之后，主控制装置60对测量用晶片进行与元件制造用晶片的曝光时同样的曝光。具体而言，一边使测量用晶片(载台26)与例如图10的曝光区域中心的路径Rt反向地移动一边绘制图案。该测量用晶片的曝光(图案的绘制)是通过重复交替扫描动作与下述动作(步进动作)而进行，所述重复交替扫描动作是将+Y方向与-Y方向交替地设为扫描方向而进行测量用晶片的扫描曝光，所述步进动作是在+Y方向的扫描(正扫描)与-Y方向的扫描(负扫描)之间的关于Y轴方向的测量用晶片(载台26)的减速及加速中，使测量用晶片(载台26)朝X轴方向的一侧移动曝光区域的X轴方向的宽度量。
此处，进一步说明测量用晶片的曝光动作。
在测量用晶片的曝光动作时，主控制装置60对目标值输出部74给予指令，以使其输出如上所述般使载台26重复所述交替扫描动作与步进动作的位置指令。由此，载台26(晶片W)重复交替扫描动作与步进动作，以使曝光区域的中心沿着图10所示的路径相对于晶片W而移动。
当曝光区域的中心处于加速开始位置(曝光开始位置)STA时，载台26处于停止状态，控制器78的反馈控制增益被设定为“高”。从该状态开始载台26的正扫描。在该正扫描时，将来自目标值输出部74的位置目标值Tgt(＝(X、Y、0、0、0、0))给予至FF推力指令值输出部71及减法器76，由减法器76算出位置偏差Δ，并送往控制器78。由此，控制器78将位置偏差作为动作信号而开始比例+积分控制动作，时时刻刻算出使位置偏差成为零的推力指令值，并给予至加法器73的其中一个输入端。对于加法器73的另一个输入端，从FF推力指令值输出部71给予与位置目标值Tgt(＝(X、Y、0、0、0、0))相应的推力指令值。并且，通过加法器73，将推力指令值P与来自FF推力指令值输出部71的推力指令值p相加，进而由加法器75加上外部干扰Δp，将它们的相加值(P+p+Δp)作为推力指令值而给予至载台系统80，通过载台驱动系统24使载台26朝+Y方向加速。
并且，当载台朝向+Y方向的加速结束而达到目标速度时，由主控制装置60将控制器78的控制增益由“高”切换为“低”。主控制装置60基于观测值o的监控结果来探测已达到目标速度的情况。通过将控制增益由“高”切换为“低”，载台26的位置控制由(反馈控制&前馈控制)切换为前馈控制(根据目标值Tgt来使依据位置-推力指令值映射图的推力指令值前馈输入至加法器73的控制)。此处，在控制增益被切换为“低”的状态下，载台26主要依据惯性定律而朝Y轴方向匀速移动。因此，此时的前馈控制可以说是用于使载台驱动系统24产生为了将载台26的姿势(θx、θy、θz方向的位置)维持为(0、0、0)所需的驱动力的控制。
如上所述，在将控制增益由“高”切换为“低”的大致同时，主控制装置60监控观测值o，并使电子束照射装置30开始将电子束EB照射向测量用晶片，由此，开始测量用晶片的扫描曝光(正扫描曝光)。正扫描曝光是在载台26朝向+Y方向的匀速移动中进行，在该匀速移动中，如前所述，载台26主要依据惯性定律而朝+Y方向移动。另外，负扫描曝光也与正扫描曝光同样，但载台的移动方向为逆Y方向。
但是，仅仅依据惯性定律，难以在跨及多次投射的Y轴方向移动中将载台26的姿势(θx、θy、θz)维持为(0、0、0)，因此进行基于前述的位置-推力指令映射图的前馈控制。
并且，当载台26的匀速移动期间结束时，主控制装置60将FB控制增益由“低”切换为“高”，并且停止来自电子束照射装置30的电子束EB的照射。而且，通过将FB控制增益由“低”切换为“高”，从而再次开始载台26的位置的反馈控制&前馈控制，开始载台26(晶片W)的沿着U字状路径的步进动作。
当步进动作结束时，在此时间点，载台26关于Y轴方向的反向(-Y方向)加速结束而达到目标速度，因此主控制装置60将控制器78的控制增益由“高”切换为“低”。由此，载台26的位置控制由(反馈控制&前馈控制)切换为前馈控制，载台26朝向-Y方向的驱动由借助载台驱动系统24(马达29等)的推力的驱动，切换为主要依据惯性定律的运动。而且，从目标值输出部74将使载台26沿着-Y方向以目标速度匀速移动的目标值Tgt给予至减法器76及FF推力指令值输出部71，进行与前述同样的扫描曝光。以后，与所述同样地，交替地重复进行基于步进与交替扫描的扫描曝光，所述交替扫描是交替地重复正扫描与负扫描。
将以此方式曝光后的测量用晶片进行显影后，在晶片W的整个面上测量该测量用晶片的抗蚀剂像(例如，在各投射区域内以均等的间隔形成的标记像)的位置偏移，由此来制作表示测量用晶片上的坐标系(晶片坐标系)上的各位置(xw、yw)、及与此位置相应的照射位置的偏移的关系的映射图。
并且，进而，基于先前存储在主控制装置60的存储器内的、测量用晶片的曝光时的晶片坐标系与载台坐标系的位置关系，将测量用晶片上的坐标系(晶片坐标系)上的各位置(xw、yw)转换成对应的载台坐标系上的各位置(X、Y)，由此，能够获得表示载台26的位置坐标、与电子束EB在晶片上的照射位置的偏移的关系的映射图(位置-照射位置偏移映射图)。
在电子束曝光装置100中，主控制装置60依据规定的图案数据及预先决定的各绘制参数，对从电子束光学系统32射出的电子束EB及载台26进行控制，以进行针对晶片W的曝光(图案绘制)。
此外，在半导体元件等微元件完成之前，必须使多层图案重合形成于晶片上，作为基底层的图案与所绘制的图案的重合成为关键。
因此，本实施方式中，在针对晶片的图案绘制(晶片的曝光)之前，先在主控制装置60中经由电子射线偏向控制部66来控制偏向透镜32b，由此，使电子束EB依序对预先形成于晶片上的2个以上的对准标记AM(参照图3)进行扫描，此时，通过反射电子检测装置38来检测从对准标记AM产生的反射电子。在针对对准标记AM的扫描时，电子束EB的加速电压被设定为与曝光时(图案绘制时)相同的加速电压。
图3中，作为一例，表示了沿着与光轴平行的光路(图中的实线光路)照射至对准标记AM的电子束EB从对准标记AM朝向反射电子检测装置38y1、38y2的反射电子RE。主控制装置60基于从电子射线偏向控制部66获得的电子射线的偏向信息(包含偏向角度、偏向方向等信息)与从信号处理装置62获得的标记检测信号的处理结果来确定对准标记AM的位置，并基于该位置与检测时从干涉仪系统58获得的载台坐标信息，求出对准标记AM在载台坐标系上的位置。基于如此般求出的2个以上的对准标记在载台坐标系上的位置，能够求出用于使晶片上的投射区域位于曝光位置(电子束在基准状态下的照射位置，即，电子束EB沿着光轴AX上的图3中的实线光路照射时的电子束EB在晶片W上的照射位置)的目标位置信息。并且，主控制装置60在晶片的曝光时(对晶片绘制图案时)，基于该获取的目标位置信息来使晶片(载台26)移动并绘制图案。通过如此般将对准标记AM作为基准，能够始终将图案绘制于所期望的位置，从而可使新绘制的图案良好地重合至已形成于晶片W上的图案。
然而，例如在对准标记AM的位置测量(晶片对准测量)中，若因马达29的驱动造成的磁场变动，而引起电子束EB的位置从基准状态、例如从电子束EB的光路与电子束光学系统32的光轴AX一致的状态发生偏移(偏向角度的偏移、偏向方向的偏移等)，则对准标记AM的位置测量结果会产生误差(称作对准测量误差)，基于该对准标记AM的位置而求出的、前述的目标位置信息中将包含误差。因此，本实施方式中，为了防止该目标位置信息中包含误差的事态的发生，如以下那样进行对准标记AM的标记位置信息的测量(对准测量)。
在该对准测量时，主控制装置60对目标值输出部74给予指示，以使其输出如下所述的目标值，即，使分别设在晶片上的多个投射区域中的多个对准标记AM中的、预先选择的规定数例如10～20个左右的对准标记AM依序定位至电子束光学系统32的正下方(电子束EB在晶片W上的照射位置)，并停止在各位置。由此，由载台控制系统72依据从目标值输出部74输出的目标值来控制载台26的移动，以将规定数的对准标记AM依序定位至电子束光学系统32的正下方，并使载台26停止在各位置。
然而，当对准标记AM被依序定位至电子束光学系统32的正下方，且载台26停止时，主控制装置60将控制器78的控制增益由“高”切换为“低”。因此，在各停止位置，载台26进行将依据前述的位置-推力指令值映射图的推力指令值经由加法器73而给予至载台系统80的、位置的前馈控制(实质上不伴随位置的反馈控制)。本实施方式中，当进行该载台26的位置的前馈控制时，主控制装置60可基于位置-照射位置偏移映射图来修正电子束EB的照射位置偏移。
因此，主控制装置60每当载台26被定位至电子束光学系统32的正下方并停止时，使用电子束照射装置30来进行对准标记AM的位置测量(对准测量)，但此时，是在下述状态下进行对准标记AM的测量，即，通过监控干涉仪系统58的测量值，并基于位置-照射位置偏移映射图来进行电子射线偏向控制部66对偏向透镜32b的控制，从而对电子束在晶片上的照射位置偏移进行了修正。由此，防止因测量时的磁场变动引起的电子束EB的变动造成的对准标记AM的位置测量误差的发生的、高精度的对准测量成为可能。
并且，主控制装置60基于该对准测量的结果，求出用于如前所述般使晶片W上的投射区域位于曝光位置的目标位置信息，并在晶片的曝光时(对晶片绘制图案时)，基于该获取的目标位置信息来使晶片(载台26)与例如图10的曝光区域中心的路径Rt反向地移动并绘制图案。另外，该晶片的曝光动作与先前详述的针对测量用晶片的曝光动作同样，因此省略详细说明。
另外，所述说明中，对以带电粒子束(曝光区域)沿着图10所示的路径Rt相对于载台26而移动的方式移动载台26并进行曝光的情况进行了说明，但并不限于此，也可如图11(A)所示，以下述方式对晶片上的所有投射区域进行曝光，即，首先沿着路径Rt1来对所有投射区域各自的一部分进行曝光后，沿着较路径Rt1朝-X侧偏移10μm的路径Rt2来对所有投射区域各自的一部分进行曝光，进而，沿着较路径Rt2朝-X侧偏移10μm的路径Rt3来对所有投射区域各自的一部分进行曝光。而且，也可如图11(B)所示，进行如下所述的扫描曝光，即，首先，沿着路径Rt1'对1个投射区域整体进行曝光，随后，沿着路径Rt2'、Rt3'…依序对各投射区域进行曝光。无论采用哪种路径，均要在进行扫描曝光的载台26的关于Y轴方向的匀速移动中、与进行步进动作的载台26的关于Y轴方向的加减速中，进行载台控制系统72的反馈控制增益的“高”“低”切换。而且，当控制增益被切换为“低”时，只要进行将依据前述的位置-推力指令值映射图的推力指令值经由加法器73而给予至载台系统80的、位置的前馈控制(实质上不伴随位置的反馈控制)，并且基于位置-照射位置偏移映射图来修正电子束EB的照射位置偏移即可。
由至此为止的说明可明确，本实施方式中，由在载台控制装置70内构建的载台控制系统72构成对载台驱动系统24进行控制的控制系统，由主控制装置60及载台控制装置70构成对电子束照射装置30与载台驱动系统24进行控制的控制系统。
如以上所说明般，本实施方式的电子束曝光装置100中，例如在进行对晶片的扫描曝光时，主控制装置60在进行扫描曝光的载台26的关于Y轴方向(扫描曝光时的扫描方向)的匀速移动中，将载台控制装置70内部所构建的载台控制系统72的反馈控制增益(控制器78的控制增益)设定为“低”，即实质上视为零的值，且在进行步进动作的关于Y轴方向的加减速时，将反馈控制增益设定为“高”。当反馈控制增益被设定为“低”时，进行根据来自目标值输出部74的位置目标值Tgt而使依据预先获取的位置-推力指令值映射图的推力指令值前馈输入至加法器73的、针对载台驱动系统24的前馈控制，但不进行针对载台驱动系统24的反馈控制。因此，载台26的匀速移动时的马达29的输出格外小于载台26的加减速时的马达29的输出。
因此，电子束曝光装置100中，在关于Y轴方向的加减速时，通过包含马达29的载台驱动系统24来驱动载台26，而在匀速移动时，载台26主要依据惯性定律而移动。因此，能够抑制在晶片的扫描曝光中因马达29产生驱动力而产生的磁场变动导致电子束光学系统32的电子束EB发生偏向(位置偏移)的现象。
除此以外，本实施方式中，对于仅进行针对载台驱动系统24的前馈控制时的、因磁场变动引起的电子束光学系统32的电子束EB在晶片W上的照射位置的偏移，是由主控制装置60根据来自目标值输出部74的位置目标值Tgt，并基于预先获取的位置-照射位置偏移映射图，通过经由电子射线偏向控制部66的偏向透镜32b的控制来修正。因此，能够防止因扫描曝光中的载台26的驱动产生的磁场变动而产生电子束EB的照射位置偏移的现象。
而且，本实施方式中，在从电子束光学系统32对晶片上的对准标记AM照射电子束EB，并使用反射电子检测装置38(38x1、38x2、38y1、38y2中的至少一个)测量来自该对准标记AM的反射电子的晶片对准测量等测量时，在晶片(载台26)的停止中进行电子束的照射。因此，与所述扫描曝光时同样，能够防止因磁场变动产生电子束EB的照射位置偏移。
另外，所述实施方式中，对下述情况进行了说明，即，对构成载台控制系统72的反馈控制系统的控制增益进行变更，由此，在扫描方向(Y轴方向)的加减速时使用载台驱动系统24来驱动载台26，而在匀速移动时，使载台26主要依据惯性定律而移动，但并不限于此，也可在控制器78与加法器73之间设置对电路进行开闭的开关，通过开启/关闭该开关，从而对控制器78的输出向加法器73的供给及供给停止进行控制。这样，也能够与所述实施方式同样地，在关于扫描方向(Y轴方向)的加减速时，使用载台驱动系统24来驱动载台26，而在匀速移动时，使载台26主要依据惯性定律而移动。
而且，所述实施方式中，对反馈控制增益的“低”等级是大致视为零的等级的情况进行了说明，但根据对载台驱动系统所具有的电磁马达的磁屏蔽的结构、性能，也可能存在能够更有效地抑制磁场变动对电子束造成的影响的结构。因此，“低”等级未必限于视为零的等级，只要是比“高”等级低的等级即可。
而且，所述实施方式中，对下述情况进行了说明，即，在电子束的照射时与未照射时(或者关于扫描方向的载台加速度为零的情况下(载台的匀速移动中或停止中)与非零的情况下)，变更位置控制系统(位置环LP1)的反馈控制增益，但并不限于此，例如在使载台控制系统由包含速度环作为位置环的副环的多重环控制系统构成的情况下，也可变更速度环的反馈控制增益。总而言之，只要变更控制系统的至少一部分的控制增益，以使得因构成载台驱动系统的电磁马达的推力产生引起的磁场变动对从电子束光学系统射出的电子束造成的影响在电子束照射时比未照射时小，或者在关于扫描方向(所述实施方式中为Y轴方向)的载台匀速移动时比加减速时小即可。
而且，所述实施方式中，例示了下述情况，即，在正扫描或负扫描时的匀速移动时等不进行载台驱动系统的反馈控制的情况下，进行用于维持载台26的姿势的前馈控制，但若为即使载台驱动系统产生推力也能够维持载台姿势的装置结构，则也可在载台的匀速移动时等，对于载台驱动系统的反馈控制及前馈控制皆不进行。
而且，所述实施方式中，对测量用晶片进行曝光，将该已曝光的测量用晶片显影后进行抗蚀剂像的位置测量，由此来制作表示载台的位置、与测量用晶片上的电子束的照射位置偏移的关系的映射图(位置-照射位置偏移映射图)。但是，并不限于此，例如也可在镜筒34的射出端的内面形成基准标记，在载台26的各位置(X、Y)处检测该基准标记的位置，由此，求出映射图信息，该映射图信息表示与因载台的驱动时产生的马达29的电磁场变动引起的电子束的变动(相对于光轴的角度偏移及XY平面内的位置偏移)相关的信息与载台26的位置的关系，基于该映射图信息来调整电子束对晶片的照射位置及照射角度中的至少一者。例如，也可使载台26沿着与曝光时同样的路径以规定间隔步进移动，在各步进位置，与所述对准时同样地，进行不伴随反馈控制的、依据位置-推力指令值映射图的载台驱动系统的前馈控制。并且，在各步进位置，以来自电子束光学系统32的电子束EB对镜筒34的基准标记进行扫描，并利用反射电子检测装置38检测来自基准标记的反射电子，由此，求出与电子束EB的变动(相对于光轴的角度偏移及XY平面内的位置偏移)相关的信息，从而求出所述映射图信息。
而且，所述实施方式中，是通过经由电子射线偏向控制部66的电子束偏向控制，来进行电子束对测量用晶片或晶片等靶材的照射位置的调整，但并不限于此，也可对载台驱动系统24进行前馈控制，以调整因电子束对靶材的照射位置及照射角度的至少一者引起的、靶材上的电子束的照射位置。该前馈控制例如可如下述般进行。
a.首先，通过前述的流程，进行对测量用晶片的曝光、及在经该曝光的测量用晶片上所形成的抗蚀剂像(例如，在各投射区域内以均等的间隔形成的标记像)的位置偏移测量等，获取表示载台26的位置坐标、与电子束EB在晶片上的照射位置的偏移(照射位置偏移)的关系的映射图(位置-照射位置偏移映射图)。接下来，求出与该位置-照射位置偏移映射图中所含的与载台26的位置坐标相应的照射位置偏移对应的、针对载台驱动系统24的推力指令值的差分δp(＝(δpx、δpy、δpz、δpθx、δpθy、δpθz))，将先前制作的位置-推力指令值映射图中所含的推力指令值p(＝(px、py、pz、pθx、pθy、pθz))更新为新的推力指令值(p+δp)(p+δp→p)。
b.继而，作为从FF推力指令值输出部71给予(前馈输入)至加法器73的推力指令值，使用更新后的推力指令值p来控制载台26的驱动，并以与先前同样的流程，对测量用晶片进行曝光。继而，通过经该曝光的测量用晶片上所形成的抗蚀剂像的位置偏移测量、以及基于测量用晶片曝光时的晶片坐标系与载台坐标系的位置关系的坐标转换，获得新的位置-照射位置偏移映射图。
c.继而，判断新的位置-照射位置偏移映射图中所含的位置偏移(即为未被完全修正的位置偏移，以下称作残存的位置偏移)是否为可实质上忽略的程度的值。若该判断为肯定，则结束位置-推力指令值映射图的更新。另一方面，若所述判断为否定，则重复以下的d.及e.的处理，直至残存的位置偏移成为可实质上忽略的程度的值。
d.求出与残存的位置偏移对应的、针对载台驱动系统24的推力指令值的差分δp(＝(δpx、δpy、δpz、δpθx、δpθy、δpθz))，将最新的位置-推力指令值映射图中所含的推力指令值p(＝(px、py、pz、pθx、pθy、pθz))更新为新的推力指令值(p+δp)(p+δp→p)。
e.继而，作为从FF推力指令值输出部71给予(前馈输入)至加法器73的推力指令值，使用更新后的推力指令值p来控制载台26的驱动，并以与先前同样的流程，对测量用晶片进行曝光。继而，通过经该曝光的测量用晶片上所形成的抗蚀剂像(例如在各投射区域内以均等的间隔形成的标记像)的位置偏移测量、以及基于测量用晶片曝光时的晶片坐标系与载台坐标系的位置关系的坐标转换，获得新的位置-照射位置偏移映射图。
f.继而，以前述的流程进行晶片的曝光动作。但是，在该曝光动作中，基于最新的位置-推力指令值映射图(即，残存的位置偏移成为可实质上忽略的程度的值的时间点的位置-推力指令值映射图)，对载台驱动系统24进行前馈控制。此时，是通过载台驱动系统24的前馈控制来调整电子束相对于晶片的照射位置偏移，因此不需要经由电子射线偏向控制部66的电子束偏向控制。
另外，在所述a.～e.中，是以下述内容为前提，即：只要在a.～c.之后多次重复d.及e.的处理，则必然可获得能够通过载台驱动系统24的前馈控制来调整电子束相对于晶片的照射位置偏移的位置-推力指令值映射图。
但是，所述d.及e.的处理的重复次数越多，最终获得的位置-推力指令值映射图中的推力指令值、与最初获得的位置-推力指令值映射图中的推力指令值之差就越大。若该差变得过大，则可预料例如进行扫描曝光的匀速移动中的载台26的姿势将变得难以维持。这是因为，最初获得的位置-推力指令值映射图中的推力指令值原本便是用于维持载台26的姿势的与载台26的位置相应的推力指令值。
因此，对前述的重复次数设置限制，若因重复次数的限制，而未能得到残存的位置偏移成为可实质上忽略的程度的值的位置-推力指令值映射图，则也可使用将前述的推力指令值的差分(对推力指令值进行更新的差分)δp乘以衰减因数α(α为0至1为止的任意值)所得的α·δp来取代前述的差分δp。
除此以外，用于调整靶材上的电子束照射位置的载台驱动系统24的前馈控制也可基于下述映射图信息来进行，该映射图信息表示与所述电子束EB的变动(相对于光轴的角度偏移及XY平面内的位置偏移)相关的信息与载台26的位置的关系。
另外，所述实施方式中，对主控制装置60在电子束对晶片(靶材)的照射时与未照射时变更对载台驱动系统的控制内容的情况进行了说明，但并不限于此，也可基于电子束对晶片(靶材)的照射状态来控制所述载台驱动系统24(包含电磁马达29)。例如，也可将电子束的照射时细分为多个状态，对应于各状态的每个而使例如反馈控制增益不同。例如，也可在曝光时与对准测量时，使反馈控制增益不同地控制载台驱动系统。而且，也可根据照射至晶片的电子束的能量大小来使反馈控制增益连续可变。
另外，所述实施方式中，在电子束的照射时，不进行载台驱动系统的反馈控制，因此，此时的载台驱动系统的产生推力比进行载台驱动系统的反馈控制时(例如电子束的未照射时)格外小。因此，对于载台驱动系统，并不限于马达29与单轴驱动机构的组合，也可由平面马达等构成。
另外，所述实施方式中，对使用单列型电子束光学系统32的情况进行了例示，但并不限于此，也可使用具有多个包含所述多射束光学系统的光学系统列的多列型电子束光学系统。
另外，作为所述实施方式的多射束光学系统，对于开启/关闭各个射束的方法，也可采用下述方法，即，经由具有多个开口的消隐孔径阵列来产生多个电子束，根据绘制图案独立地开启/关闭电子束，以将图案绘制于试料面上。而且，也可为下述结构，即，取代消隐孔径阵列，而使用具有射出多个电子束的多个电子释放部的面释放型电子束源。而且，作为电子束照射装置，也可使用采用可变成形射束(矩形射束)方式的电子束照射装置，该可变成形射束是指：使电子射线通过若干级被称作成形孔径的矩形孔，从而将电子射线形状改变为矩形。
另外，所述实施方式中，对在真空腔室10的内部收容有整个曝光系统20的情况进行了说明，但并不限于此，也可使曝光系统20中的、除了电子束照射装置30的镜筒34的下端部以外的部分露出至真空腔室10的外部。
另外，所述实施方式中，电子束照射装置30是与度量框40一体地经由3个悬吊支撑机构50a、50b、50c而从真空腔室的顶板(天花板壁)受到悬吊支撑，但并不限于此，电子束照射装置30也可由落地型的机身予以支撑。而且，也可采用电子束照射装置30可相对于载台26而移动的结构。
另外，所述实施方式中，对靶材为半导体元件制造用晶片的情况进行了说明，但所述实施方式的电子束曝光装置在玻璃基板上形成微细的图案而制造掩模时也能够较佳地适用。例如，也可为在方型玻璃板或硅晶片上绘制掩模图案的曝光系统、或者用于制造有机EL、薄膜磁头、摄像元件(CCD等)、微电机及DNA芯片等的曝光系统等。而且，所述实施方式中，对使用电子束作为带电粒子束的电子束曝光装置进行了说明，但在使用离子束等作为曝光用带电粒子束的曝光装置中也能够适用所述实施方式。
半导体元件等电子元件(微元件)如图12所示，是经过进行元件的功能/性能设计的步骤、由硅材料制作晶片的晶片制造步骤、通过光刻技术在晶片上形成实际的电路等的晶片处理步骤、元件装配步骤(包含切割步骤、接合步骤、封装步骤)、及检查步骤等而制造。晶片处理步骤包含：在晶片上涂布抗蚀剂(感应材料)的步骤、通过前述实施方式的电子束曝光装置及其曝光方法来进行针对晶片的曝光(依据所设计的图案数据的图案绘制)的曝光步骤、对曝光后的晶片进行显影的显影步骤、将残存有抗蚀剂的部分以外的部分的露出构件通过蚀刻予以去除的蚀刻步骤、将蚀刻完成而变得不需要的抗蚀剂予以去除的抗蚀剂去除步骤等。此时，在曝光步骤中，使用所述实施方式的曝光装置来执行前述的曝光方法，以在晶片上形成元件图案，因此能够生产性良好地制造高集成度的微元件。
另外，援引与至此为止的记载中所引用的曝光装置等相关的所有公报(包含国际公开)的揭示来作为本说明书记载的一部分。
产业上的可利用性
如以上所说明般，本发明的曝光装置适合在半导体元件等电子元件的制造中的光刻工序中使用。
[符号的说明]
24：载台驱动系统
26：载台
28：磁屏蔽
29：马达
30：电子束照射装置
60：主控制装置
70：载台控制装置
72：载台控制系统
100：曝光装置
LP1：位置环
W：晶片

Claims (33)

1.一种曝光装置，其具备对靶材照射带电粒子束的照射装置，所述曝光装置的特征在于，包括：
载台，保持所述靶材；
载台驱动系统，包含驱动所述载台的电磁马达；以及
控制系统，控制所述照射装置与所述载台驱动系统，
所述控制系统基于所述带电粒子束对所述靶材的照射状态，来控制所述载台驱动系统。
2.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，
所述控制系统在所述带电粒子束对所述靶材的的照射时与未照射时，变更对所述载台驱动系统的控制内容。
3.根据权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，
所述控制系统包含控制所述载台驱动系统的反馈控制系统，
对所述载台驱动系统的控制内容的变更包含：在所述带电粒子束对所述靶材的照射时与未照射时，变更所述反馈控制系统的控制增益。
4.根据权利要求3所述的曝光装置，其特征在于，
所述带电粒子束的照射时的所述反馈控制系统的控制增益被设定为比所述带电粒子束的未照射时的所述反馈控制系统的控制增益小的值。
5.根据权利要求4所述的曝光装置，其特征在于，
所述带电粒子束的照射时的所述反馈控制系统的控制增益被设定为实质上可视为零的值。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的曝光装置，其特征在于，
所述控制系统为了对因在所述载台的驱动时产生的所述电磁马达的电磁场变动引起的所述带电粒子束在所述靶材上的照射位置进行调整，对所述载台驱动系统进行前馈控制。
7.根据权利要求6所述的曝光装置，其特征在于，
所述控制系统在通过所述前馈控制来调整所述照射位置时，将与所述载台的位置相应的控制信息提供给所述载台驱动系统。
8.根据权利要求6或7所述的曝光装置，其特征在于，
所述带电粒子束在所述靶材上的照射位置的调整是基于下述映射图信息来进行，该映射图信息表示与因在所述载台的驱动时产生的所述电磁马达的电磁场变动引起的所述带电粒子束的变动相关的信息和所述载台的位置的关系。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的曝光装置，其特征在于，
所述带电粒子束对所述靶材的照射是在所述载台的加速度为零的状态下进行。
10.根据权利要求9所述的曝光装置，其特征在于，
所述带电粒子束对所述靶材的照射是在所述载台的匀速移动中进行。
11.一种曝光装置，其一边使靶材朝规定方向移动一边利用带电粒子束进行曝光，所述曝光装置的特征在于，包括：
载台，保持所述靶材；
照射装置，对所述靶材照射带电粒子束；
载台驱动系统，包含驱动所述载台的电磁马达；以及
控制系统，在所述规定方向的所述载台的加减速时，使用所述载台驱动系统来驱动所述载台，而在所述载台的匀速移动时，使所述载台主要包含依据惯性定律的运动而移动。
12.根据权利要求11所述的曝光装置，其特征在于，
所述载台匀速移动时的所述电磁马达的输出小于所述载台加减速时的所述电磁马达的输出。
13.根据权利要求11或12所述的曝光装置，其特征在于，
所述控制系统包含控制所述载台驱动系统的反馈控制系统，
所述载台匀速移动时的所述反馈控制系统的控制增益被设定为比所述载台加减速时的所述反馈控制系统的控制增益小的值。
14.根据权利要求13所述的曝光装置，其特征在于，
所述载台匀速移动时的所述反馈控制系统的控制增益被设定为实质上可视为零的值。
15.根据权利要求13或14所述的曝光装置，其特征在于，
对于所述载台驱动系统，可前馈输入与所述载台的位置相应的控制信息。
16.根据权利要求15所述的曝光装置，其特征在于，
所述控制信息是基于沿规定路径驱动所述载台时的、所述反馈控制系统的控制结果而事前获取的。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的曝光装置，其特征在于，
对所述电磁马达实施有磁屏蔽。
18.一种元件制造方法，其特征在于，包括：
使用权利要求1至17中任一项所述的曝光装置，利用带电粒子束对作为靶材的基板进行曝光；以及
对曝光后的所述基板进行显影。
19.一种控制方法，其控制曝光装置，该曝光装置具备保持靶材的载台及对所述靶材照射带电粒子束的照射装置，该控制方法的特征在于，包括：
对包含驱动所述载台的电磁马达的载台驱动系统和所述照射装置进行控制，
在所述控制中，基于所述带电粒子束对所述靶材的照射状态来控制所述载台驱动系统。
20.根据权利要求19所述的控制方法，其特征在于，
在所述控制中，在所述带电粒子束对所述靶材的照射时与未照射时，变更对所述载台驱动系统的控制内容。
21.根据权利要求20所述的控制方法，其特征在于，
对所述载台驱动系统的控制内容的变更包含：在所述带电粒子束对所述靶材的照射时与未照射时，变更对所述载台驱动系统进行控制的反馈控制系统的控制增益。
22.根据权利要求21所述的控制方法，其特征在于，
所述带电粒子束的照射时的所述反馈控制系统的控制增益被设定为比所述带电粒子束的未照射时的所述反馈控制系统的控制增益小的值。
23.根据权利要求22所述的控制方法，其特征在于，
所述带电粒子束的照射时的所述反馈控制系统的控制增益被设定为实质上可视为零的值。
24.根据权利要求19至23中任一项所述的控制方法，其特征在于，
在所述控制中，为了对因在所述载台的驱动时产生的所述电磁马达的电磁场变动引起的所述带电粒子束在所述靶材上的照射位置进行调整，对所述载台驱动系统进行前馈控制。
25.根据权利要求24所述的控制方法，其特征在于，
所述控制系统在通过所述前馈控制来调整所述照射位置时，将与所述载台的位置相应的控制信息提供给所述载台驱动系统。
26.根据权利要求23或25所述的控制方法，其特征在于，
所述带电粒子束在所述靶材上的照射位置的调整是基于下述映射图信息来进行，该映射图信息表示与因在所述载台的驱动时产生的所述电磁马达的电磁场变动引起的所述带电粒子束的变动相关的信息和所述载台的位置的关系。
27.根据权利要求19至26中任一项所述的控制方法，其特征在于，
在所述控制中，控制所述照射装置与所述载台驱动系统，以使得在所述带电粒子束对所述靶材的照射时，所述载台的加速度为零。
28.根据权利要求27所述的控制方法，其特征在于，
控制所述照射装置与所述载台驱动系统，以使得所述带电粒子束对所述靶材的照射是在所述载台的匀速移动中进行。
29.一种控制方法，其控制曝光装置，该曝光装置一边使靶材朝规定方向移动，一边从照射装置照射带电粒子束进行曝光，该控制方法的特征在于，包括：
对包含电磁马达的载台驱动系统进行控制，该电磁马达驱动保持所述靶材的载台，
在所述控制中，在所述规定方向的所述载台的加减速时，使用所述载台驱动系统来驱动所述载台，而在所述载台的匀速移动时，使所述载台主要包含依据惯性定律的运动而移动。
30.根据权利要求29所述的控制方法，其特征在于，
在所述控制中，将所述载台匀速移动时的控制所述载台驱动系统的反馈控制系统的控制增益设定为比所述载台加减速时的所述反馈控制系统的控制增益小的值。
31.根据权利要求30所述的控制方法，其特征在于，
将所述载台匀速移动时的所述反馈控制系统的控制增益设定为实质上可视为零的值。
32.根据权利要求30或31所述的控制方法，其特征在于，
对于所述载台驱动系统，进而前馈输入与所述载台的位置相应的控制信息。
33.根据权利要求32所述的控制方法，其特征在于，
所述控制信息是基于沿规定路径驱动所述载台时的所述反馈控制系统的控制结果而事前获取的。
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