JP2003015315A - 磁気シールド装置、荷電粒子線露光装置及び半導体デバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部磁場の変動を簡便に精度良く打ち消して
遮蔽することができる磁気シールド装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 外部磁場を検出する検出手段と、外部磁
場を打ち消す磁場を発生させる複数の磁場発生手段と、
前記検出手段により検出された外部磁場に基づいて各磁
場発生手段を制御する制御手段とを有する磁気シールド
装置であって、 前記複数の磁場発生手段のうち少なく
とも１つは対をなすトロイダルコイルであることを特徴
とする磁気シールド装置とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気シールド装
置、これを用いた荷電粒子線露光装置及び半導体デバイ
ス製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のデバイスパターンの微細化、高集
積化にともない、荷電粒子線（電子線やイオンビーム
等）露光装置によるウェハのパターニングや、電子顕微
鏡によるデバイス観察が行われている。このようなパタ
ーニングや観察を行う場合に外部磁場が変動すると、荷
電粒子線の軌道が曲げられてしまい、パターンが歪んで
しまったり、観察像に歪みが発生するという問題があ
る。そこで、外部磁場の変動による影響を低減するため
に、外部磁場を遮蔽する必要がある。また、外部磁場の
遮蔽は、脳から発生する微小な磁界を検出するような生
体磁場計測等においても、外部磁場等の雑音に対する脳
磁界信号比（Ｓ／Ｎ）を大きくするために必要とされて
いる。

【０００３】従来、外部磁場の遮蔽についてはパーマロ
イ等の強磁性体を用いたシールドルームが用いられてき
た。しかし、このようなシールドルームの作成にはかな
りのコストを要してしまう。そこで、近年、外部磁場を
より簡易で安価に遮蔽することができるシステムとし
て、外部磁場をリアルタイムで打ち消して遮蔽するアク
ティブ磁気シールドが利用され始めている。このアクテ
ィブ磁気シールドは六面体のシールド空間を形成する３
組のヘルムホルツコイル（Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸をそれぞれ
同軸とする）と、３軸方向の磁場を検出するセンサー
（検出手段）と、電流アンプとこれを制御するコントロ
ーラ（制御手段）から構成されている。このアクティブ
磁気シールドでは、シールド空間内部に設けられた３軸
センサーによって外部磁場を検出し、この検出値をコン
トローラにフィードバックする。コントローラにおいて
外部磁場を打ち消すために必要な電流値を求め、電流ア
ンプからＸ、Ｙ、Ｚの各軸のヘルムホルツコイルに電流
を流すことで外部磁場の遮蔽を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のア
クティブ磁気シールドでは、外部磁場の変動による影響
を低減するために、３組のヘルムホルツコイルによって
磁場変動をリアルタイムで打ち消して遮蔽している。し
かしながら、このアクティブ磁気シールドでは、外部磁
場が当初の見積もり以上に大きく変動した場合、コイル
の巻き数を増やす必要がある。そのため、ヘルムホルツ
コイルを分解し、再度コイルを巻き直さなければならな
い。また、大きなＤＣ成分に重畳したＡＣ成分をキャン
セリングする場合、同一の電流アンプで処理すること
は、電流アンプに対する負荷が強くなる。そのため、外
部磁場の変動に精度良く追従させることが難しくなると
考えられる。さらに、アクティブ磁気シールド内部の任
意の空間に対してのみヘルムホルツコイルからの打ち消
し磁場強度を変化させたい場合等、ヘルムホルツコイル
の構造が複雑になる傾向がある。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、外部磁場の変動を簡便に精度良く打ち
消して遮蔽することができる磁気シールド装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は第一に「外部磁場を検出する検出手段と、
外部磁場を打ち消す磁場を発生させる複数の磁場発生手
段と、前記検出手段により検出された外部磁場に基づい
て各磁場発生手段を制御する制御手段とを有する磁気シ
ールド装置であって、 前記複数の磁場発生手段のうち
少なくとも１つは対をなすトロイダルコイルであること
を特徴とする磁気シールド装置（請求項１）」を提供す
る。

【０００７】本発明によれば、打ち消し磁場を発生する
複数（例えば、直交するｘ、ｙ、ｚ方向の３つ）の磁場
発生手段のうち少なくとも１つは簡便に精度良く制御で
きるトロイダルコイルを用いている。例えば、荷電粒子
線の軌道変動に与える影響が大きい方向（ｘ方向、ｙ方
向）の打ち消し磁場を発生させるコイルに対をなすトロ
イダルコイルを用いることにより、外部磁場を簡便に精
度良く遮蔽することができる。

【０００８】また、本発明は第二に「請求項１に記載の
磁気シールド装置であって、 前記対をなすトロイダル
コイルは複数の対をなすトロイダルコイルからなること
を特徴とする磁気シールド装置（請求項２）」を提供す
る。本発明によれば、複数の対をなすトロイダルコイル
を用いて打ち消し磁場を発生させている。例えば、荷電
粒子線の軌道変動に与える影響が大きい方向（ｘ方向、
ｙ方向）において、それぞれ複数の対をなすのトロイダ
ルコイルを用いてより大きな打ち消し磁場を発生させ
る。このため、外部磁場が大きく変動した場合でも、簡
便に精度良く遮蔽することができる。

【０００９】また、本発明は第三に「請求項２に記載の
磁気シールド装置であって、 各対をなすトロイダルコ
イルは個別の制御手段により制御されていることを特徴
とする磁気シールド装置（請求項３）」を提供する。本
発明によれば、複数の対をなすトロイダルコイルを複数
の個別の制御手段で制御している。例えば、外部磁場の
ＤＣ成分、ＡＣ成分に対応する複数の対をなすトロイダ
ルコイルを設け、各対をなすトロイダルコイルへの供給
電流を制御するコントローラ、電流アンプ（制御手段）
もＤＣ／ＡＣ成分毎に分ける。このため、制御手段に対
する負荷を低減させることができ、外部磁場を精度良く
遮蔽することができる。

【００１０】また、本発明は第四に「請求項１乃至３の
いずれかに記載の磁気シールド装置であって、 前記対
をなすトロイダルコイルは必要な大きさ分だけのコイル
を巻いたトロイダルコイルであることを特徴とする磁気
シールド装置（請求項４）」を提供する。

【００１１】本発明によれば、必要な大きさ分だけのコ
イルを巻いたトロイダルコイルを用いるので、シールド
空間内の所望の局所的な空間に対してのみ簡便に打ち消
し磁場を発生させることができる。また、本発明は第五
に「請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気シールド装
置を備え、前記磁気シールド装置のシールド空間内に、
荷電粒子線源からの荷電粒子線をレチクルに照射する照
明光学系と、前記レチクルに形成されたパターンを感応
基板上に投影結像する投影光学系とを有することを特徴
とする荷電粒子線露光装置（請求項５）」を提供する。

【００１２】本発明によれば、荷電粒子線の軌道を変動
させる外部磁場の影響を低減しているので、レチクルに
形成されたパターンを正確に感応基板上に投影結像する
ことができる。また、本発明は第六に「請求項５に記載
の荷電粒子線露光装置を用いてレチクルに形成されたパ
ターンを感応基板上に投影結像する工程を有することを
特徴とする半導体デバイス製造方法（請求項６）」を提
供する。

【００１３】本発明によれば、レチクルに形成されたパ
ターンを感応基板上に投影結像する工程において請求項
５に記載の荷電粒子線露光装置を用いるので、微細なパ
ターンを有する半導体デバイスを歩留まり良く製造する
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明に係る第１の実施の形態による磁気
シールド装置を示す図であり、図１（Ａ）は磁気シール
ド装置の構成図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のｘ−コイル
の動作原理を模式的に示す平面図である。本実施の形態
の磁気シールド装置は、後述する荷電粒子線露光装置等
に組み込むものであり、荷電粒子線の光軸がｚ方向に平
行となっている。図１（Ａ）において、１ａと１ｂは対
となってｘ方向に打ち消し磁場を発生するｘ−コイル、
２ａと２ｂは対となってｙ方向に打ち消し磁場を発生す
るｙ−コイル、３ａと３ｂはｚ方向に打ち消し磁場を発
生するｚ−コイル、４は外部磁場を検出する検出手段
（例えば、３軸センサー等）、５はｘ−コントローラ、
６はｙ−コントローラ、７はｚ−コントローラ、８はｘ
−電流アンプ、９はｙ−電流アンプ、１０はｚ−電流ア
ンプを示す。

【００１５】ｘ−コイル１ａ、１ｂはｘ軸を挟んで向か
い合った対をなすトロイダルコイルである。また、ｙ−
コイル２ａ、２ｂはｙ軸を挟んで向かい合った対をなす
トロイダルコイルである。荷電粒子線はその進行方向と
直交する方向の磁場成分によってその軌道を曲げられる
ため、特にｘ方向とｙ方向の磁場成分が軌道変動に与え
る影響が大きい。そこで、ｘ方向とｙ方向の外部磁場成
分を遮蔽するために、ｘ方向に打ち消し磁場を発生する
ｘ−コイル１ａと１ｂ、ｙ方向に打ち消し磁場を発生す
るｙ−コイル２ａと２ｂとして簡便に精度良く制御でき
るトロイダルコイルを用いている。一方、軌道変動に対
するｚ方向の磁場成分の寄与は小さいと考えられるた
め、ｚ方向に打ち消し磁場を発生するｚ−コイル３ａ、
３ｂとして従来型のヘルムホルツコイルを用いている。

【００１６】上記の対をなすトロイダルコイルの作用に
ついて、図１（Ｂ）を参照しつつ説明する。図１（Ｂ）
は、図１（Ａ）の磁気シールド装置のうち、対をなすト
ロイダルコイルであるｘ−コイル１ａ、１ｂを示してい
る。このｘ−コイル１ａ、１ｂに電流アンプから白抜き
矢印（⇒）の方向に電流が供給されると、点線で示され
る磁場が発生する。シールド空間Ｓの中心における磁場
は、ｘ−コイル１ａからはＢ１ａ、ｘ−コイル１ｂから
はＢ１ｂで示されるものであるので、合成された磁場Ｂ
ｘはｘ方向に向かう。このように、ｘ−コイル１ａ、１
ｂは対となってｘ方向に打ち消し磁場Ｂｘを発生する。
そして、コイルへの供給電流の向きや大きさを制御する
ことにより、ｘ方向の様々な磁場を打ち消す。なお、ｙ
−コイル２ａ、２ｂについても同様に、対となってｙ方
向に打ち消し磁場を発生する。

【００１７】次に、磁気シールド装置の詳細な構成を説
明する。ｘ−コイル、ｙ−コイル、ｚ−コイルの複数の
磁場発生手段により形成されるシールド空間内部には、
３軸センサー４が配置されている。３軸センサー４は
ｘ、ｙ、ｚの各方向の外部磁場を検出し、電気信号に変
換して出力することができる。３軸センサー４から出力
された各方向の磁場成分の信号は、それぞれ個別にｘ−
コントローラ５、ｙ−コントローラ６、ｚ−コントロー
ラ７に入力される。ｘ−コントローラ５は、入力された
ｘ方向の磁場成分の信号をｘ方向の外部磁場成分を打ち
消すために必要な制御信号に変換して出力することがで
きる。ｘ−コントローラ５から出力されたｘ方向の制御
信号は、ｘ−電流アンプ８に入力される。ｘ−電流アン
プ８は入力されたｘ方向の制御信号に基づいた電流をｘ
−コイル１ａ、１ｂに供給する。ｘ−コイル１ａ、１ｂ
は対となってｘ方向の外部磁場成分を打ち消す磁場Ｂｘ
を発生するので、ｘ方向の外部磁場成分を遮蔽すること
ができる。ｙ方向、ｚ方向に関しても同様に、各コント
ローラ６、７から出力された各方向の制御信号を各電流
アンプ９、１０に入力し、各方向の外部磁場成分を打ち
消すために必要な電流をｙ−コイル２ａと２ｂ、ｚ−コ
イル３ａと３ｂに供給する。ｙ−コイル２ａ、２ｂは対
となってｙ方向の外部磁場成分を打ち消す磁場Ｂｙを発
生するので、ｙ方向の外部磁場成分を遮蔽することがで
きる。また、ｚ−コイル３ａ、３ｂはｚ方向の外部磁場
成分を打ち消す磁場Ｂｚを発生するので、ｚ方向の外部
磁場成分を遮蔽することができる。

【００１８】本実施の形態の磁気シールド装置は、外部
磁場を打ち消すような磁場を発生させるコイルとしてト
ロイダルコイルを用いるものである。特に、荷電粒子線
の軌道変動に与える影響が大きい方向（ｘ方向、ｙ方
向）の打ち消し磁場を発生させるコイルにトロイダルコ
イルを用いることにより、外部磁場を簡便に精度良く遮
蔽することができる。

【００１９】図２は、本発明に係る第２の実施の形態に
よる磁気シールド装置を示す図であり、図２（Ａ）は磁
気シールド装置の構成図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の追
加ｘ−コイルの動作原理を模式的に示す平面図である。
本実施の形態では、既に示した第１の実施の形態による
磁気シールド装置に追加ｘ−コイル２１ａ、２１ｂ、２
２ａ、２２ｂ及び追加ｙ−コイル２３ａ、２３ｂ、２４
ａ、２４ｂが追加して配置されている。追加ｘ−コイル
２１ａと２１ｂ、２２ａと２２ｂはそれぞれ対をなすト
ロイダルコイルであり、ｘ方向に打ち消し磁場を発生す
る。ｘ方向の安定した打ち消し磁場を得るために、追加
ｘ−コイル２１ａとｙ軸の傾斜角度（θ１）は、追加ｘ
−コイル２２ａとｙ軸の傾斜角度（θ２）と同じである
ことが好ましい。また、追加ｙ−コイル２３ａと２３
ｂ、２４ａと２４ｂはそれぞれ対をなすトロイダルコイ
ルであり、ｙ方向に打ち消し磁場を発生する。ｙ方向の
安定した打ち消し磁場を得るために、追加ｙ−コイル２
３ａとｘ軸の傾斜角度（θ３）は、追加ｙ−コイル２４
ａとｘ軸の傾斜角度（θ４）と同じであることが好まし
い。

【００２０】上記の追加された対をなすトロイダルコイ
ルの作用について、図２（Ｂ）を参照しつつ説明する。
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の磁気シールド装置のうち、
対をなすトロイダルコイルである追加ｘ−コイル２１
ａ、２１ｂを示している。この追加ｘ−コイル２１ａ、
２１ｂに電流アンプから白抜き矢印（⇒）の方向に電流
が供給されると、点線で示される磁場が発生する。シー
ルド空間Ｓの中心における磁場は、追加ｘ−コイル２１
ａからはＢ２１ａ、追加ｘ−コイル２１ｂからはＢ２１
ｂで示されるものであるので、合成された磁場Ｂｘはｘ
方向に向かう。このように、追加ｘ−コイル２１ａ、２
１ｂは対となってｘ方向の打ち消し磁場Ｂｘを発生す
る。さらに、本実施の形態では、追加ｘ−コイル２２ａ
と２２ｂが配置されており、より安定した磁場Ｂｘを発
生させることができるようになっている。なお、追加ｙ
−コイル２３ａと２３ｂ、２４ａと２４ｂについても同
様に、それぞれ対となってｙ方向に打ち消し磁場を発生
する。

【００２１】ｘ方向の外部磁場成分が大きく変動した場
合、ｘ−コントローラ５から出力された制御信号をｘ−
電流アンプ８に入力し、ｘ方向の外部磁場成分を打ち消
すために必要な電流をｘ−コイル１ａ、１ｂ及び追加ｘ
−コイル２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂに供給する。
ｙ方向に関しても同様に、ｙ−コイル２ａ、２ｂ及び追
加ｙ−コイル２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂを用いて
ｙ方向の外部磁場成分を打ち消す。

【００２２】本実施の形態の磁気シールド装置は、荷電
粒子線の軌道変動に与える影響が大きい方向（ｘ方向、
ｙ方向）において、それぞれ３対のトロイダルコイルを
用いて打ち消し磁場を発生させるものである。対をなす
トロイダルコイルの数は２対以上であれば良く、外部磁
場の大きさや打ち消し磁場の安定性に応じて増やすこと
ができる。このように複数の対をなすトロイダルコイル
を用いることにより、外部磁場が大きく変動した場合で
も、簡便に精度良く遮蔽することができる。

【００２３】なお、本実施の形態では、追加ｘ−コイル
によりｘ方向の打ち消し磁場Ｂｘを発生させているが、
コイルに供給する電流の向きを変えることにより、ｙ方
向の打ち消し磁場Ｂｙを発生させることもできる。同様
に、追加ｙ−コイルによりｙ方向の打ち消し磁場Ｂｙを
発生させているが、コイルに供給する電流の向きを変え
ることにより、ｘ方向の打ち消し磁場Ｂｘを発生させる
こともできる。

【００２４】図３は、本発明に係る第３の実施の形態に
よる磁気シールド装置の構成を示す図である。本実施の
形態では、既に示した第１の実施の形態による磁気シー
ルド装置にｘ−ＡＣコイル３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３
２ｂ及びｙ−ＡＣコイル３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４
ｂが追加して配置されている。ｘ−ＡＣコイル３１ａと
３１ｂ、３２ａと３２ｂはそれぞれ対をなすトロイダル
コイルであり、ｘ方向に打ち消し磁場を発生する。ｘ方
向の安定した打ち消し磁場を得るために、ｘ−ＡＣコイ
ル３１ａとｙ軸の傾斜角度（θ５）は、ｘ−ＡＣコイル
３２ａとｙ軸の傾斜角度（θ６）と同じであることが好
ましい。また、ｙ−ＡＣコイル３３ａと３３ｂ、３４ａ
と３４ｂはそれぞれ対をなすトロイダルコイルであり、
ｙ方向に打ち消し磁場を発生する。ｙ方向の安定した打
ち消し磁場を得るために、ｙ−ＡＣコイル３３ａとｘ軸
の傾斜角度（θ７）は、ｙ−ＡＣコイル３４ａとｘ軸の
傾斜角度（θ８）と同じであることが好ましい。さら
に、ｘ−ＡＣコントローラ３５、ｙ−ＡＣコントローラ
３６、ｘ−ＡＣ電流アンプ３７、ｙ−ＡＣ電流アンプ３
８が追加して配置されている。

【００２５】ｘ方向の外部磁場に大きなＤＣ成分に重畳
したＡＣ成分が含まれている場合、シールド空間内部に
設置された３軸センサー４は外部磁場を検出し、ＡＣ／
ＤＣ成分毎に分離して電気信号に変換して出力すること
ができる。３軸センサー４から出力されたｘ方向のＡＣ
磁場成分の信号は、ｘ−ＡＣコントローラ３５に入力さ
れる。ｘ−ＡＣコントローラ３５は、入力されたｘ方向
のＡＣ磁場成分の信号をｘ方向の外部磁場のＡＣ成分を
打ち消すために必要な制御信号に変換して出力すること
ができる。ｘ−ＡＣコントローラ３５から出力されたｘ
方向のＡＣ成分制御信号は、ｘ−ＡＣ電流アンプ３７に
入力される。ｘ−ＡＣ電流アンプ３７は入力されたｘ方
向のＡＣ成分制御信号に基づいた電流をｘ−ＡＣコイル
３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂに供給する。ｘ−ＡＣ
コイル３１ａと３１ｂ、３２ａと３２ｂはそれぞれ対と
なってｘ方向の外部磁場のＡＣ成分を打ち消す磁場を発
生するので、ｘ方向のＡＣ磁場成分を遮蔽することがで
きる。なお、ｘ方向の外部磁場の大きなＤＣ成分は、既
に示した第１の実施の形態のようにｘ−コイル１ａ、１
ｂを用いて打ち消す。ｙ方向に関しても同様に、ｙ−Ａ
Ｃコイル３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂを用いてＡＣ
磁場成分を、ｙ−コイル２ａ、２ｂを用いてＤＣ磁場成
分を打ち消す。

【００２６】本実施の形態の磁気シールド装置は、外部
磁場をＤＣ成分とＡＣ成分に分け、ＤＣ磁場成分を打ち
消すような磁場を発生させるトロイダルコイルと、ＡＣ
磁場成分を打ち消すような磁場を発生させるトロイダル
コイルという複数の対をなすトロイダルコイルを用いる
ものである。さらに、各対をなすトロイダルコイルへの
供給電流を制御するコントローラ、電流アンプもＤＣ／
ＡＣ成分毎に分けている。このように個別のコントロー
ラ、電流アンプを用いて各対をなすトロイダルコイルを
制御しているので、電流アンプに対する負荷を低減させ
ることができ、外部磁場を精度良く遮蔽することができ
る。

【００２７】なお、本実施の形態では、ｘ−ＡＣコイル
によりｘ方向の打ち消し磁場Ｂｘを発生させているが、
コイルに供給する電流の向きを変えることにより、ｙ方
向の打ち消し磁場Ｂｙを発生させることもできる。同様
に、ｙ−ＡＣコイルによりｙ方向の打ち消し磁場Ｂｙを
発生させているが、コイルに供給する電流の向きを変え
ることにより、ｘ方向の打ち消し磁場Ｂｘを発生させる
こともできる。

【００２８】また、第１から第３の実施の形態では、ト
ロイダルコイルを同一の大きさで作成しておき、必要に
応じて対をなすトロイダルコイルの数を増やせば良いた
め、製作コスト等の利点が大きい。図４は、本発明に係
る第４の実施の形態による磁気シールド装置の構成を示
す図である。磁気シールド装置の大まかな構成は既に示
した第１の実施の形態と同様であるが、ｘ−コイル１ａ
と１ｂ、ｙ−コイル２ａと２ｂの大きさが異なってい
る。ｘ−コイル１ａと１ｂ、ｙ−コイル２ａと２ｂはそ
れぞれ非磁性のプレート等に必要な大きさ分だけのコイ
ルを巻いている。

【００２９】本実施の形態の磁気シールド装置は、必要
な大きさ分だけのコイルを巻いたトロイダルコイルを用
いるものである。このため、シールド空間内の所望の局
所的な空間に対してのみ簡便に打ち消し磁場を発生させ
ることができる。なお、第１から第４の実施の形態で
は、対をなすトロイダルコイルを所定の位置に配置さえ
すれば良く、どのような組み合わせに対しても簡便に対
応することが可能である。

【００３０】図５は、本発明に係る第５の実施の形態に
よる荷電粒子線露光装置の一種である電子線露光装置の
概略図である。本実施の形態は、第１の実施の形態に示
した磁気シールド装置を電子線露光装置に組み込んだも
のであり、磁気シールド装置の詳細は省略している。

【００３１】磁気シールド装置１１０のシールド空間内
にあり、光学系の最上流に配置されている電子銃１２１
は下方に向けて電子線を放射する。電子銃１２１の下方
にはコンデンサレンズ系１２２が備えられている。コン
デンサレンズ系１２２の下には、照明ビーム成形開口１
２３が備えられている。このビーム成形開口１２３の像
は、照明レンズ１２５によってレチクル（マスク）１２
６に結像される。これにより、ビーム成形開口１２３
は、レチクル１２６の１つの単位露光パターン領域を照
明する照明ビームのみを通過させることができる。

【００３２】ビーム成形開口１２３の下方には、ブラン
キング偏向器やブランキング開口（共に図示せず）、照
明ビーム偏向器１２４等が配置されている。レチクル１
２６へ照明ビームを照射する必要が無い場合、ブランキ
ング偏向器は、照明ビームを偏向させてブランキング開
口の非開口部に当て、照明ビームがレチクル１２６に当
たらないようにする。照明ビーム偏向器１２４は、主に
照明ビームを図５のＸ方向に順次走査して、照明光学系
の視野内にあるレチクル１２６の各サブフィールドの照
明を行う。

【００３３】また、ビーム成形開口１２３の下方には、
照明レンズ１２５が配置されている。このレンズ１２５
は、電子線を平行ビーム化してレチクル１２６に当て、
レチクル１２６上にビーム成形開口１２３を結像させ
る。レチクル１２６は、例えば散乱メンブレンレチクル
であり、光軸垂直面内（Ｘ−Ｙ面内）に広がっている。
レチクル１２６上には、全体として一個の半導体デバイ
スチップをなすパターン（チップパターン）が形成され
ている。

【００３４】レチクル１２６の周辺部は、ＸＹ方向に移
動可能なレチクルステージ１２７上に保持されている。
照明光学系の視野を越えて各サブフィールドを照明する
ためには、レチクル１２６を機械的に移動させる。な
お、照明光学系の視野内で各サブフィールドを照明する
ため、上述のように偏向器１２４で電子線を偏向するこ
とができる。

【００３５】レチクル１２６の下方には投影レンズ１２
８及び１３１、偏向器１２９等が設けられている。そし
て、レチクル１２６のあるサブフィールドに照明ビーム
が当てられ、レチクル１２６のパターン部を透過した電
子線は、投影レンズ１２８及び１３１によって縮小され
るとともに、各レンズ及び偏向器１２９により偏向され
て感応基板（ウェハ）１３２上の所定位置に結像され
る。この感応基板１３２上には、適当なレジスト（図示
せず）が塗布されており、このレジストに電子線のドー
ズが与えられ、レチクル１２６上のパターンが縮小され
て感応基板１３２上に転写される。

【００３６】なお、他の実施の形態の磁気シールド装置
も同様にして図５のような露光装置に組み込むことがで
きる。次に、本発明による半導体デバイス製造方法の実
施の形態の例を説明する。図６は、本発明による半導体
デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。
この例の製造工程は以下の各主工程を含む。 （１）ウェハを製造するウェハ製造工程（又はウェハを
準備するウェハ準備工程）。 （２）露光に使用するレチクルを製作するレチクル製造
工程（又はレチクルを準備するレチクル準備工程）。 （３）ウェハに必要な加工処理を行うウェハプロセッシ
ング工程。 （４）ウェハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出
し、動作可能にならしめるチップ組立工程。 （５）できたチップを検査するチップ検査工程。

【００３７】なお、それぞれの工程はさらにいくつかの
サブ工程からなっている。これらの主工程の中で、半導
体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウェ
ハプロセッシング工程である。この工程では、設計され
た回路パターンをウェハ上に順次積層し、メモリやＭＰ
Ｕとして動作するチップを多数形成する。このウェハプ
ロセッシング工程は以下の各工程を含む。 （１）絶縁層となる誘電体薄膜や、配線部あるいは電極
部を形成する金属薄膜などを形成する薄膜形成工程（Ｃ
ＶＤやスパッタリング等を用いる）。 （２）ウェハ基板を酸化して絶縁層を形成する酸化工
程。 （３）薄膜層やウェハ基板などを選択的に加工するため
にレチクル（マスク）を用いてレジストパターンを形成
するリソグラフィ工程。 （４）レジストパターンにしたがって薄膜層や基板を加
工するエッチング工程（例えばドライエッチング技術を
用いる）。 （５）イオン・不純物注入拡散工程。 （６）レジスト剥離工程。 （７）さらに加工されたウェハを検査する検査工程。

【００３８】なお、ウェハプロセッシング工程は必要な
層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する半導体デバイ
スを製造する。図７は、図６のウェハプロセッシング工
程の中核をなすリソグラフィ工程を示すフローチャート
である。このリソグラフィ工程は以下の工程を含む。 （１）前段の工程で回路パターンが形成されたウェハ上
にレジストをコートしてプリベークするレジスト塗布工
程。 （２）レジストを露光する露光工程。 （３）露光されたレジストを現像してレジストパターン
を得る現像工程（化学増幅型レジストを使用する場合に
は、露光工程と現像工程の間に更にレジストをベーキン
グするＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋ
ｅ）工程が入る）。 （４）現像されたレジストパターンを安定化させるため
のアニール工程。

【００３９】上記リソグラフィ工程の中の、（２）の露
光工程に本発明による磁気シールド装置を組み込んだ電
子線露光装置を用いているので、微細なパターンを有す
る半導体デバイスを歩留まり良く製造することができ
る。以上、本発明の実施の形態に係る磁気シールド装
置、荷電粒子線露光装置及び半導体デバイス製造方法に
ついて説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、様々な変更を加えることができる。本発明の実施
の形態では、荷電粒子線の一種である電子線を用いる露
光を例として説明しているが、本発明はこれに限定され
るものではなく、イオンビーム等を含む全ての荷電粒子
線に適用することができる。また、露光装置に限らず、
電子顕微鏡や生体磁場を測定する装置等に適用すること
も可能であり、外部磁場の影響を低減する必要がある装
置であれば、適用することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による磁気
シールド装置を用いれば、トロイダルコイルにより打ち
消し磁場を発生させ、簡便に精度良く外部磁場を遮蔽す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態による磁気シー
ルド装置を示す図であり、図１（Ａ）は磁気シールド装
置の構成図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のｘ−コイルの動
作原理を模式的に示す平面図である。

【図２】本発明に係る第２の実施の形態による磁気シー
ルド装置を示す図であり、図２（Ａ）は磁気シールド装
置の構成図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の追加ｘ−コイル
の動作原理を模式的に示す平面図である。

【図３】本発明に係る第３の実施の形態による磁気シー
ルド装置の構成図である。

【図４】本発明に係る第４の実施の形態による磁気シー
ルド装置の構成図である。

【図５】本発明に係る第５の実施の形態による荷電粒子
線露光装置の一種である電子線露光装置の概略図であ
る。

【図６】本発明による半導体デバイス製造方法の一例を
示すフローチャートである。

【図７】図６のウェハプロセッシング工程の中核をなす
リソグラフィ工程を示すフローチャートである。

【符号の説明】 １ａ、１ｂ・・・ｘ−コイル ２ａ、２ｂ・・・ｙ−コイル ３ａ、３ｂ・・・ｚ−コイル ４・・・３軸センサー ５・・・ｘ−コントローラ ６・・・ｙ−コントローラ ７・・・ｚ−コントローラ ８・・・ｘ−電流アンプ ９・・・ｙ−電流アンプ １０・・・ｚ−電流アンプ ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ・・・追加ｘ−コイル ２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ・・・追加ｙ−コイル ３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ・・・ｘ−ＡＣコイル ３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ・・・ｙ−ＡＣコイル ３５・・・ｘ−ＡＣコントローラ ３６・・・ｙ−ＡＣコントローラ ３７・・・ｘ−ＡＣ電流アンプ ３８・・・ｙ−ＡＣ電流アンプ １１０・・・磁気シールド装置 １２１・・・電子銃 １２２・・・コンデンサレンズ系 １２３・・・ビーム成形開口 １２４・・・照明ビーム偏向器 １２５・・・照明レンズ １２６・・・レチクル（マスク） １２７・・・レチクルステージ １２８、１３１・・・投影レンズ １２９・・・偏向器 １３２・・・感応基板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部磁場を検出する検出手段と、外部磁
   場を打ち消す磁場を発生させる複数の磁場発生手段と、
   前記検出手段により検出された外部磁場に基づいて各磁
   場発生手段を制御する制御手段とを有する磁気シールド
   装置であって、 前記複数の磁場発生手段のうち少なくとも１つは対をな
   すトロイダルコイルであることを特徴とする磁気シール
   ド装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の磁気シールド装置であ
   って、 前記対をなすトロイダルコイルは複数の対をなすトロイ
   ダルコイルからなることを特徴とする磁気シールド装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の磁気シールド装置であ
   って、 各対をなすトロイダルコイルは個別の制御手段により制
   御されていることを特徴とする磁気シールド装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気
   シールド装置であって、 前記対をなすトロイダルコイルは必要な大きさ分だけの
   コイルを巻いたトロイダルコイルであることを特徴とす
   る磁気シールド装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気
   シールド装置を備え、前記磁気シールド装置のシールド
   空間内に、荷電粒子線源からの荷電粒子線をレチクルに
   照射する照明光学系と、前記レチクルに形成されたパタ
   ーンを感応基板上に投影結像する投影光学系とを有する
   ことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の荷電粒子線露光装置を
   用いてレチクルに形成されたパターンを感応基板上に投
   影結像する工程を有することを特徴とする半導体デバイ
   ス製造方法。