JP2017163083A - 荷電粒子線露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を露光するときに外乱等による振動の影響を小さくする。【解決手段】電子ビームを用いてウエハにパターンを露光する露光装置８であって、電子ビームが通過する開口２６ａが形成されたビーム成形アパーチャ板２６を有する電子光学系１１Ｂと、電子光学系１１Ｂを収容する鏡筒１２とを有し、開口２６ａを介した電子ビームでウエハＷを露光する電子ビーム照射装置１０と、鏡筒１２のうち、ビーム成形アパーチャ板２６が配置されている部分を支持するマウントベース３４と、マウントベース３４の振動を検出する加速度センサ５４Ａ，５４Ｂと、マウントベース３４の振動を抑制する制振モータ５５Ａ，５５Ｂと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、荷電粒子ビームを用いて物体を露光する荷電粒子線露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法に関する。

半導体素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するためのリソグラフィ工程で使用され、露光ビームとして遠紫外域から真空紫外域にかけての紫外光を用いる露光装置（以下、紫外光露光装置という）においては、解像度を高めるために、露光波長の短波長化、照明条件の最適化、及び投影光学系の開口数をさらに増大するための液浸法の適用等が行われてきた。

近年では、紫外光露光装置の解像限界よりも微細なピッチの回路パターンを形成するために、紫外光露光装置の解像限界よりも小さい多数の円形スポットを電子ビームで形成し、この電子ビームの円形スポットとウエハとを相対的に走査する電子ビーム露光装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
電子ビーム露光装置は、解像度が微細であるため、高精度に露光を行うためには、外乱等による振動の影響をできるだけ小さくすることを考慮することが求められている。

米国特許第７，１７３，２６３号明細書

第１の態様によれば、荷電粒子ビームを用いて基板にパターンを露光する荷電粒子線露光装置であって、荷電粒子線源及び開口が形成された開口部材を有し、その荷電粒子線源からの荷電粒子ビームで、その開口を介してその基板を露光する荷電粒子線照射装置と、その荷電粒子線照射装置のその開口部材が配置されている部分の側面を支持する第１支持部材と、その第１支持部材に設けられて、その第１支持部材の振動を検出する第１振動センサと、その第１振動センサの検出結果を用いてその第１支持部材の振動を抑制する第１制振装置と、を備える荷電粒子線露光装置が提供される。

第２の態様によれば、荷電粒子ビームを用いて基板にパターンを露光する荷電粒子線露光装置であって、その荷電粒子ビームを射出する荷電粒子線源と、その荷電粒子ビームをその基板に導く荷電粒子光学系と、その荷電粒子線源とその荷電粒子光学系とを収容する鏡筒とを有する荷電粒子線照射装置と、その鏡筒のうち、その荷電粒子線源が配置されている部分を支持する支持部材と、その荷電粒子線源及びその第２の支持部材の少なくとも一方の振動を検出する振動センサと、その振動センサの検出結果を用いて、その荷電粒子線源及びその支持部材の少なくとも一方の振動を抑制する制振装置と、を備える荷電粒子線露光装置が提供される。

第３の態様によれば、荷電粒子ビームを用いて基板にパターンを露光する露光方法であって、その荷電粒子ビームが通過する開口が形成された開口部材を有する荷電粒子光学系と、その荷電粒子光学系を収容する鏡筒とを有し、その開口を介したその荷電粒子ビームでその基板を露光する荷電粒子線照射装置のその鏡筒のうち、その開口部材が配置されている部分を第１支持部材で支持することと、その開口部材及びその第１支持部材の少なくとも一方の振動を検出することと、その振動の検出結果を用いて、その開口部材及びその第１支持部材の少なくとも一方の振動を抑制することと、を含む露光方法が提供される。

第４の態様によれば、荷電粒子ビームを用いて基板にパターンを露光する露光方法であって、その荷電粒子ビームを射出する荷電粒子線源と、その荷電粒子ビームをその基板に導く荷電粒子光学系と、その荷電粒子線源とその荷電粒子光学系とを収容する鏡筒とを有する荷電粒子線照射装置のその鏡筒のうち、その荷電粒子線源が配置されている部分を支持部材で支持することと、その荷電粒子線源及びその支持部材の少なくとも一方の振動を検出することと、その振動の検出結果を用いて、その荷電粒子線源及びその支持部材の少なくとも一方の振動を抑制することと、を含む露光方法が提供される。

第１の実施形態に係る露光装置を示す一部を切り欠いた図である。 図１の電子ビーム照射装置を簡略して示す斜視図である。 露光装置の制御系を示すブロック図である。 電子ビーム照射装置の鏡筒を簡略化して示す図である。 鏡筒の振動の抑制方法の一例を示すフローチャートである。 露光方法及び投影像の位置の補正方法の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る露光装置を示す一部を切り欠いた図である。 電子デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。

第１の実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。図１は本実施形態に係る露光装置８を示す。露光装置８は、露光光（露光ビーム）として電子ビームを用いる電子ビーム露光装置である。露光装置８は、例えば半導体デバイス製造工場のクリーンルーム内に設置されている。
図１において、露光装置８は、電子ビームを露光対象物である半導体ウエハ（以下、単にウエハと称する。）Ｗに照射してウエハＷを露光する電子ビーム照射装置１０と、電子ビーム照射装置１０の下方に配置されてウエハＷを保持して移動するステージ装置ＷＳＴと、電子ビーム照射装置１０及びステージ装置ＷＳＴの動作を制御する制御系６（図３参照）とを備えている。電子ビーム照射装置１０は、電子ビームを発生する電子銃１４を含む露光ユニット（以下、コラムセルと称する。）１１Ａと、コラムセル１１Ａを収容する鏡筒１２とを有する。コラムセル１１Ａからは、ウエハＷの表面（ウエハ面又は露光面）で一列に配列された複数の微小なスポットに電子ビームを照射可能である。このようにコラムセル１１Ａはマルチビーム型である。また、本実施形態では、鏡筒１２内に、コラムセル１１Ａと同じの構成の複数のコラムセル（不図示）が収容されており、これら複数のコラムセルの光軸は互いに平行である。ただし、以下では説明の便宜上、鏡筒１２内に一つのコラムセル１１Ａが収容されているものとして説明する。以下、コラムセル１１Ａの電子光学系の光軸ＡＸに沿ってＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で、複数のスポットの配列方向に沿ってＸ軸を取り、Ｘ軸に直交する方向に沿ってＹ軸を取って説明する。本実施形態では、−Ｚ方向が鉛直方向であり、ウエハ面（露光面）は、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面（本実施形態では水平面）に平行な面（ＸＹ面）とみなすことができる。

まず、本実施形態の鏡筒１２は、ウエハＷ側から＋Ｚ方向に向けて順に配置された、それぞれ円筒状の第１分割鏡筒１３Ａ、第２分割鏡筒１３Ｂ、第３分割鏡筒１３Ｃ、第４分割鏡筒１３Ｄ、及び第５分割鏡筒１３Ｅを互いに複数のボルト３５によって連結し、最上段の第５分割鏡筒１３Ｅの上部開口を円形の平板１３Ｆで覆って構成されている。分割鏡筒１３Ａ〜１３Ｅ及び平板１３Ｆの連結部にはオーリング等の封止部材（不図示）が装着され、鏡筒１２の側面及び上部の気密性は高く維持されている。なお、鏡筒１２を構成する分割鏡筒１３Ａ〜１３Ｅの個数は任意であり、鏡筒１２を単一の円筒状部材と、平板１３Ｆとから構成することもできる。鏡筒１２の第３分割鏡筒１３Ｃの側面に輪帯の平板状の支持用部材（以下、マウントベースと称する。）３４が複数のボルト３５によって固定されている。また、露光装置８の設置面上に、鏡筒１２の側面から上方にかけて、鏡筒１２を支持するためのフレーム機構５０が設置されている。フレーム機構５０の側面部は、鏡筒１２の±Ｙ方向の側面にも配置されている。

図２は、図１の電子ビーム照射装置１０を簡略化して示す。図２に示すように、マウントベース３４の上面にほぼ等角度間隔で３箇所に、吊り下げ用のワイヤ３８が連結され、３本のワイヤ３８の上端は、それぞれ防振部材３９を介して図１のフレーム機構５０に連結されている。本実施形態の鏡筒１２は、マウントベース３４を介して、フレーム機構５０から３本のワイヤ３８によって吊り下げて支持されている。このため、鏡筒１２には、クリーンルーム内で発生する振動及びいわゆる外乱による振動がほとんど伝わることがない。

また、最下段の第１分割鏡筒１３Ａの側面には、２つの段差が設けられ、一段目の段差（上側（電子銃側））のＸＹ面に平行な面１３Ａａ（ウエハＷの露光面に対向する面）に、輪帯の平板状で外側に下方への段差部が設けられたフランジ部材４０がボルト（不図示）によって連結されている。さらに、二段目の段差（下側（ウエハＷに近い側））の段差のＸＹ面に平行な面１３Ａｂに、計測装置を装着するための輪帯の平板状部材（以下、計測フレームと称する。）４２が連結されている。フランジ部材４０は、複数箇所（例えば少なくとも３箇所）でロッド状の連結部材４４Ａ，４４Ｂ（他の連結部材は不図示）によってマウントベース３４の底面に連結されている。このように、フランジ部材４０はマウントベース３４に支持されている。

また、フランジ部材４０の先端部から鏡筒１２の下方の空間を覆うように、上部が開いた箱状の真空チャンバ６２が設置され、真空チャンバ６２の上部の開口と、フランジ部材４０の先端部との間を封止するように、可撓性を持つベローズ６３（封止部材）が装着されている。鏡筒１２（電子ビーム照射装置１０）の下方の真空チャンバ６２内の空間である露光室６２ａにステージ装置ＷＳＴが設置されている。真空チャンバ６２の側面には、ロードロック室（不図示）及びアンロードロック室（不図示）に通じるウエハＷの受け渡し口を開閉するためのシャッタ（不図示）が設けられている。

また、鏡筒１２の第５分割鏡筒１３Ｅの側面の上部に対向するようにほぼ等角度間隔で４個の真空排気用の大型のイオンポンプ４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄが配置され（図２参照）、イオンポンプ４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄの吸引口はそれぞれ可撓性を持つベローズ５３Ａ，５３Ｂ等を介して分割鏡筒１３Ｅ（鏡筒１２）の内部の空間１２ａに連通している。イオンポンプ４６Ａ〜４６Ｄは、それぞれロッド状の連結部材４７Ａ，４７Ｂ等を介してマウントベース３４の上面に連結されている。

さらに、第５分割鏡筒１３Ｅの側面の中央部に対向するようにほぼ等角度間隔で４個の真空排気用の小型のイオンポンプ４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ等が配置され（図２参照、４番目のイオンポンプは不図示）、イオンポンプ４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ等の吸引口はそれぞれ可撓性を持つベローズ５１Ａ，５１Ｂ等を介して鏡筒１２内の空間１２ａに連通している。イオンポンプ４８Ａ，４８Ｂ等も、それぞれロッド状の連結部材４９Ａ，４９Ｂ等を介してマウントベース３４の上面に連結されている。このように、全部のイオンポンプ４６Ａ，４８Ａ等はマウントベース３４によって支持されている。

本実施形態では、４個のイオンポンプ４６Ａ等及び４個のイオンポンプ４８Ａ等で常時、鏡筒１２内の空間１２ａ内の気体を排気している。このため、一例として空間１２ａは常時、イオンポンプで１０^-6〜１０^-7Ｐａ程度の高真空状態に維持されている。なお、露光室６２ａ内の気体は、不図示のターボポンプで排気し、露光室６２ａは常時１０^-2〜１０^-3Ｐａ程度の真空状態に維持されている。
ここで、鏡筒１２内のコラムセル１１Ａの構成につき説明する。コラムセル１１Ａは、電子ビームＥＢを放出する電子銃１４と、電子ビームＥＢでウエハＷを露光する電子光学系１１Ｂとを有する。電子光学系１１Ｂにおいて、電子ビームＥＢを放出する電子銃１４の下方（−Ｚ方向）に、光軸ＡＸを中心とする円形の開口１６ａを有する第１アパーチャ板１６、非対称照明光学系１８、及び光軸ＡＸを中心とするＸ方向に細長い長方形のスリット状の開口２４ａが形成された１次ビーム成形板２４が順次配置されている。電子銃１４は、円形の平板状の取り付け板１５の底面に取り付けられ、取り付け板１５は第５分割鏡筒１３Ｅの内面に固定されている。

電子銃１４から所定の加速電圧（例えば５０ｋｅＶ）で放出された電子ビームＥＢは、第１アパーチャ板１６の開口１６ａを含む領域に入射し、開口１６ａを通過した電子ビームＥＢは、光軸ＡＸの回りに対称な円形の断面に成形されて、非対称照明光学系１８内の空間に入射する。非対称照明光学系１８は、一例として光軸ＡＸの回りに配置された静電四重極の電極をＺ方向に４段重ねて構成された静電四重極レンズ群である。非対称照明光学系１８によって光軸ＡＸの近傍に発生する静電四重極場を調整することで、入射する電子ビームの断面形状をＸ方向に細長い形状にできる。電子ビームＥＢは、非対称照明光学系１８によって、断面形状が一方向（ここではＸ方向）に長く、他の方向（ここではＹ方向）に短いほぼ長方形状に成形されて、１次ビーム成形板２４の開口２４ａを含むＸ方向に細長い照射領域に入射する。

１次ビーム成形板２４の下方に、電磁レンズ１９Ａ，１９Ｂよりなる等倍の投影系１９、複数の開口２６ａがＸ方向に一列に形成されたビーム成形アパーチャ板２６、開口２６ａよりもわずかに大きい開口２８ａがそれぞれ開口２６ａに対向するようにＸ方向に一列に形成されたブランカー板２８、及び光軸ＡＸを中心とする円形の開口３０ａが形成された最終アパーチャ板３０が順次配置されている。また、ブランカー板２８と、ウエハＷとの間に、複数の電磁レンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄよりなり、ビーム成形アパーチャ板２６の複数の開口２６ａの縮小像（電子ビームのスポット）をウエハＷの表面に投影する縮小投影系２０が配置されている。ブランカー板２８は、ビーム成形アパーチャ板２６に近接して配置されている。

ビーム成形アパーチャ板２６及びブランカー板２８は、それぞれ第３分割鏡筒１３Ｃの内面に固定されている。本実施形態では、ビーム成形アパーチャ板２６が固定されている第３分割鏡筒１３Ｃの内面に対向する側面に、マウントベース３４が固定されている。一例として、ビーム成形アパーチャ板２６のＺ方向の位置と、マウントベース３４の第３分割鏡筒１３Ｃに接触している部分の厚さ方向（Ｚ方向）の中心のＺ方向の位置とが等しく設定されている。このため、ビーム成形アパーチャ板２６の振動が抑制されており、ビーム成形アパーチャ板２６の複数の開口２６ａの縮小像のウエハ面でのＸ方向、Ｙ方向に対する位置の変動量がきわめて小さくなり、高精度に露光を行うことができる。

さらに、フランジ部材４０よりも高い位置にあるマウントベース３４で鏡筒１２を支持しているため、例えばフランジ部材４０によって鏡筒１２を支持する場合に比べて、鏡筒１２の上部の振動（例えば首振り運動）を減少させることができる。
１次ビーム成形板２４のスリット状の開口２４ａを通過した電子ビームＥＢは、投影系１９によって、ビーム成形アパーチャ板２６の一列の開口２６ａを含むＸ方向に細長い照射領域（開口２４ａの像）に照射される。

本実施形態では、非対称照明光学系１８及び１次ビーム成形板２４を設け、ビーム成形アパーチャ板２６の細長い照射領域に電子ビームＥＢを入射させているため、電子ビームの電流密度を高めることができ、露光工程のスループットを向上できる。さらに、ビーム成形アパーチャ板２６に照射される電子ビームの量を減らすことができ、ビーム成形アパーチャ板２６の発熱による劣化や損傷を防止できるとともに、鏡筒１２の発熱を防止できる。また、結像系１９によって、１次ビーム成形板２４の開口２４ａの鮮明な像（照射領域２３Ｂ）をビーム成形アパーチャ板２６上に形成しているため、電子ビームの収差が低減され、ウエハＷに高精度にパターンを露光できる。

なお、図１では、５個の開口２６ａが示されているが、実際には、一つのコラムセル１１Ａに関して、開口２６ａの数は数１０００個（例えば２０００個又は４０００個程度等）である。ビーム成形アパーチャ板２６の複数の開口２６ａが配列された方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に、ステージ装置ＷＳＴによってウエハＷを走査することによって、複数の電子ビームを用いた露光を並列に行うことができる。このため、開口２６ａの数を増加させるほど、露光工程のスループットを向上できる。ビーム成形アパーチャ板２６の複数の開口２６ａを通過した、開口２６ａと同じ数の電子ビームＥＢは、それぞれブランカー板２８の対向する位置にある開口２８ａに入射する。開口２８ａの数は開口２６ａの数と同じであるが、開口２８ａは開口２６ａよりもわずかに大きく形成されている。

ブランカー板２８の底面には、複数の開口２８ａをそれぞれＹ方向に挟むように１対のブランキング電極２８ｂが設けられ、ブランキング電極２８ｂは、それぞれ不図示の配線及び不図示の端子を介してブランキング電極駆動部９１（図３参照）に接続されている。ブランキング電極２８ｂは、開口２８ａを通過する電子ビームＥＢを偏向させるために使用される。なお、説明の便宜上、図１では、ブランキング電極２８ｂは開口２８ａのＸ方向の近傍に配置されているように表示されている。

ビーム成形アパーチャ板２６に近接してブランカー板２８が配置され、ビーム成形アパーチャ板２６の開口２６ａよりもブランカー板２８の開口２８ａの方が大きいため、開口２６ａを通過した電子ビームＥＢは開口２８ａを通過できる。ブランカー板２８の１対のブランキング電極２８ｂに電圧を印加しない状態では、開口２８ａを通過した電子ビームＥＢ４は、最終アパーチャ板３０の開口３０ａを通過し、縮小投影系２０によって縮小されて、ウエハ面に照射される。露光面には電子ビームＥＢによってビーム成形アパーチャ板２６の開口２６ａの縮小像が形成される。開口２６ａの縮小像の位置をウエハ面での電子ビームＥＢの照射位置ともいう。その縮小像（電子ビームのスポット）に電子ビームＥＢが照射されているとき、対応する開口２６ａを通過する電子ビームＥＢ、又は当該スポットがオン（on）にされているともいう。

一方、一対のブランキング電極２８ｂに所定の電圧を印加すると、開口２８ａを通過した電子ビームＥＢがＹ方向に大きく曲げられてオフ状態の電子ビームＥＢＦとなる。電子ビームＥＢＦは、点線で示すように、最終アパーチャ板３０の開口３０ａの外側に導かれて、最終アパーチャ板３０によって阻止される。この場合には、対応する開口２６ａの像（スポット）には電子ビームＥＢが照射されないため、対応する開口２６ａを通過する電子ビームＥＢ、又は当該スポットがオフ（off）にされているともいう。このように各開口２６ａ及び２８ａに対応して設けられているブランキング電極２８ｂに対する電圧の印加の制御によって、各開口２６ａを通過する電子ビームＥＢのオン又はオフを制御することができる。

また、最終アパーチャ板３０とウエハＷとの間に、ウエハＷを駆動するステージの位置のフィードバック等に基づいて、電子ビームＥＢの照射位置を調整するための偏向器（ステージフィードバック偏向器）２２が設けられている。この偏向器２２は、複数の開口２６ａの配列方向と同じ方向（Ｘ方向）に沿って光軸ＡＸを挟むように配置された一対の電極板を有する。駆動部９２（図３参照）によって偏向器２２の電圧を制御することで、電子ビームＥＢの照射位置をＸ方向に微調整できる。例えば露光するパターンのＸ方向の位置決め精度がＹ方向の位置決め精度よりも高いような場合には、偏向器２２によってＸ方向の位置決め精度を向上できる。なお、実際には、偏向器２２と同様の偏向器（不図示）が光軸ＡＸをＹ方向に沿って挟むように設けられ、この偏向器を用いて電子ビームＥＢの照射位置をＹ方向にも微調整できるように構成されている。

第１アパーチャ板１６、非対称照明光学系１８、投影系１９、縮小投影系２０、最終アパーチャ板３０、及び偏向器２２もそれぞれ不図示の支持部材を介して鏡筒１２の内面に取り付けられている。第１アパーチャ板１６、非対称照明光学系１８、投影系１９、ビーム成形アパーチャ板２６、ブランカー板２８、縮小投影系２０、最終アパーチャ板３０、及び偏向器２２を含んで電子光学系１１Ｂが構成されている。

上述のように、本実施形態の電子ビーム照射装置１０は、コラムセル１１Ａと同じ構成の複数のマルチビーム型のコラムセルを備えている。コラムセル１１Ａの円形の外形の直径は、一例として数１０ｍｍ、例えば２５〜５０ｍｍである。また、複数のコラムセルは、Ｘ方向、Ｙ方向に互いに接触するように、かつウエハ面の全面を覆うように配置される。一例として、ウエハＷの大きさを直径３００ｍｍとして、コラムセル１１Ａの直径を３０ｍｍとすると、ウエハＷの全面を覆うために、９０個程度のコラムセルが配置される。なお、ウエハＷの大きさは任意であり、ウエハＷは例えば直径２００ｍｍ又は４５０ｍｍ等でもよい。ウエハＷの大きさに応じてコラムセルの数を増減してもよい。コラムセル１１Ａと同じ構成のｎ個（ｎは２以上の整数）のコラムセルが鏡筒１２内に収容されている場合、一例として、取り付け板１５には、ｎ個の電子銃１４が取り付けられ、ビーム成形アパーチャ板２６には、ｎ組の複数の開口２６ａが形成され、ブランカー板２８には、ｎ組の開口２８ａ及びブランキング電極２８ｂが設けられる。

また、マウントベース３４の上面の＋Ｘ方向の領域内のワイヤ３８の端部が固定されている部分の近傍に、鏡筒１２の中心に対して半径方向、及びＺ方向のマウントベース３４の加速度をそれぞれ検出する加速度センサ５４Ａ，５４Ｂが固定されている。そして、マウントベース３４の側面の加速度センサ５４Ａ，５４Ｂに近い部分と、フレーム機構５０との間に、Ｚ方向及び鏡筒１２の中心に対して半径方向にそれぞれマウントベース３４に制振用（振動抑制用）の推力を与える非接触方式の制振モータ５５Ａ，５５Ｂが設置されている。一例として、制振モータ５５Ａは、マウントベース３４に固定された可動子５５Ａａとフレーム機構５０に固定された固定子５５Ａｂとを有するボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭと称する。）である（図２参照）。制振モータ５５Ｂも同様のＶＣＭである。また、加速度センサ５４Ａ，５４Ｂとしては、単一の素子で２方向の加速度を検出できるセンサを使用してもよい。

図２に示すように、マウントベース３４の上面の他の２本のワイヤ３８が固定されている部分の近傍にも、鏡筒１２の中心に対して半径方向、及びＺ方向のマウントベース３４の加速度をそれぞれ検出する加速度センサ５４Ｃ，５４Ｄ及び５４Ｅ，５４Ｆが固定されている。そして、マウントベース３４の側面の加速度センサ５４Ｃ，５４Ｄ及び５４Ｅ，５４Ｆに近い部分と、図１のフレーム機構５０との間に、Ｚ方向及び鏡筒１２の中心に対して半径方向にそれぞれマウントベース３４に制振用の推力を与える非接触方式の制振モータ５５Ｃ，５５Ｄ及び５５Ｅ，５５Ｆが設置されている。制振モータ５５Ｃ〜５５ＦとしてもＶＣＭが使用できる。なお、加速度センサ５４Ａでは、鏡筒１２の中心に対して円周方向のマウンドベース３４の加速度を検出し、制振モータ５５Ｂは、その円周方向の推力をマウンドベース３４に与えてもよい。加速度センサ５４Ａ〜５４Ｆの加速度の検出方向は、全体としてマウントベース３４の６自由度の方向の加速度を検出できるように設定されていればよく、制振モータ５５Ａ〜５５Ｆの推力の方向は、全体としてマウントベース３４の６自由度の方向の推力を与えるように設定されていればよい。なお、制振モータ５５Ａ〜５５Ｆとしては、他の任意の非接触式のモータ又はアクチュエータを使用できる。さらに、図３は、本実施形態の露光装置８の制御系６を示す。図２の６個の加速度センサ５４Ａ〜５４Ｆの計測値は、図３の振動計測部８７に供給されている。振動計測部８７は、その加速度センサ５４Ａ〜５４Ｆの計測値から、マウントベース３４のＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の加速度、並びにＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの回転方向の加速度（角加速度）を含む６自由度の加速度を算出する。このように算出されたマウントベース３４の６自由度の加速度は、マウントベース３４で支持される鏡筒１２及びビーム成形アパーチャ板２６の６自由度の振動の計測値とみなすことができる。

また、図３の制振モータ駆動部８８が、６個の制振モータ５５Ａ〜５５Ｆの推力を個別に制御することによって、マウントベース３４及び鏡筒１２に、その６自由度の加速度に対応する方向の推力を付与する。一例として、制振モータ駆動部８８は、振動計測部８７から供給される６自由度の加速度をそれぞれ相殺する推力を発生するように制振モータ５５Ａ〜５５Ｆを駆動する。これによって、鏡筒１２及びビーム成形アパーチャ板２６の６自由度の振動をそれぞれ抑制することができる。このため、ウエハＷに微細なパターンを高精度に露光できる。

また、電子銃１４が固定されている取り付け板１５にもＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の加速度を検出するための加速度センサ５６が固定され、加速度センサ５６の計測値が振動計測部８７に供給されている。加速度センサ５６の計測値からは、一例として、鏡筒１２の内部の部分的な振動を求めることができる。制振モータ５５Ａ〜５５Ｆを駆動してマウントベース３４を制振しても、加速度センサ５６で鏡筒１２の内部の振動が検出される場合には、一例として、取り付け板１５にＸ方向、Ｙ方向に移動可能な所定の質量を持つ振動減衰部（マスダンパ）を配置しておき、その加速度センサ５６で検出される振動を抑制するようにその振動減衰部の位置を制御するようにしてもよい。

さらに、鏡筒１２の＋Ｘ方向の側面において、マウントベース３４の下方及び上方に位置にそれぞれ鏡筒１２の伸縮（歪み）を検出するための歪みセンサ（歪みゲージ）５８Ａ，５８Ｂが固定され、鏡筒１２の−Ｙ方向の側面においても、マウントベース３４の下方及び上方に位置にそれぞれ歪みセンサ５８Ｃ，５８Ｄが固定されている。図３の振動モード検出部８９が、歪みセンサ５８Ａ〜５８Ｄを用いて鏡筒１２の側面の伸縮量を検出し、この検出結果より鏡筒１２の振動モード及び振動量を求める。すなわち、歪みセンサ５８Ａ〜５８Ｄは、互いに協働することによって、鏡筒の振動を検出する振動センサとして働く。振動モード検出部８９は、その鏡筒１２の振動量からコラムセル１１Ａによってウエハ面に投影される開口２６ａの像のＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量（シフト量）を求める。

図４は、図１の鏡筒１２を簡略化して示す。図４に示すように、鏡筒１２がマウントベース３４を支点として上部及び下部が同じタイミングで＋Ｘ方向又は−Ｘ方向に変位するような振動モードで振動する場合、この振動はマウントベース３４に設けた加速度センサ５４Ａ〜５４Ｆの計測値からは検出が困難である。しかしながら、この振動モードでは、歪みセンサ５８Ａが伸縮すると、歪みセンサ５８Ｂも同じように伸縮するため、振動モード検出部８９では、歪みセンサ５８Ａ，５８Ｂの伸縮量から図４のような鏡筒１２の振動モード及びその振動量を求めることができる。さらに、その振動によってコラムセル１１Ａの光軸ＡＸは光軸ＡＸＢのように変位するため、その計算される光軸ＡＸＢの変位（曲がり）より、コラムセル１１Ａからウエハ面に投影される開口２６ａの像の位置Ａ１のＸ方向の位置ずれ量を求めることができる。この場合には、その位置ずれ量を相殺するように偏向器２２によって電子ビームＥＢを矢印Ａ２で示すようにＸ方向に偏向することによって、鏡筒１２が振動していても、開口２６ａの像の位置の位置ずれを補正できる。

同様に、図２の歪みセンサ５８Ｃ，５８Ｄによって、鏡筒１２がマウントベース３４を支点として上部及び下部が同じタイミングで＋Ｙ方向又は−Ｙ方向に変位するような振動モード及びその振動量を求めることができる。この振動による開口２６ａの像の位置の位置ずれは、光軸ＡＸをＹ方向に挟むように配置された偏向器（不図示）によって補正できる。

また、鏡筒１２内のコラムセル１１Ａに電力及び制御用信号等の用力（ユーティリティ）を供給するための可撓性を有する用力ケーブル５２が、フレーム機構５０からマウントベース３４を介して鏡筒１２内に引き込まれている。用力ケーブル５２が鏡筒１２内に引き込まれる部分は封止されている。このように用力ケーブル５２の中央部をマウントベース３４で支持することによって、鏡筒１２に対する用力ケーブル５２の負荷の影響を軽減できる。

次に、図１において、鏡筒１２の下方の真空チャンバ６２内に設置されたステージ装置ＷＳＴは、ベース部材７０のＸＹ面に平行な表面に、磁気軸受け等の支持部７２を介してＸ方向、Ｙ方向に移動可能に載置された可動ステージ７６と、可動ステージ７６をＸ方向に貫通する中空部（不図示）に挿通されたガイド部７８と、ガイド部７８のＸ方向の両端部の底面に連結されてＹ方向に延びる可動部８０Ａ，８０Ｂと、を有する。可動ステージ７６は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの方向（θｘ、θｙ、θｚ方向）にも所定範囲で回転可能である。ガイド部７８内の固定子と、可動ステージ７６内の可動子とから、ガイド部７８に対して可動ステージ７６を、Ｘ方向に所定ストローク（例えば５０ｍｍ程度）で駆動可能で、かつＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及びθｘ、θｙ、θｚ方向に所定範囲内で微小駆動可能な、閉磁界型でかつムービングマグネット型の駆動モータ７７が構成されている。また、可動部８０Ａ，８０Ｂには、ベース部材７０に対して可動部８０Ａ，８０Ｂ（及び可動ステージ７６）をＹ方向に所定ストローク（例えば５０ｍｍ程度）で駆動可能な例えばリニアモータ等の駆動モータ８１が設けられている。本実施形態では、コラムセル１１Ａと同じ構成の複数のコラムセルを介して並行に露光を行うため、可動ステージ７６のＸ方向、Ｙ方向の移動ストロークは、上述のコラムセル１１Ａの直径よりもわずかに大きい程度であればよい。このため、ステージ装置ＷＳＴを小型化できる。

また、ウエハＷは、平板状の保持部材である外形が六角形状又は円形状等のシャトル６６の上面の凹部内に載置され、シャトル６６の外周部の３箇所に、それぞれ板ばねを介して半径方向に移動可能にボール（球体）６７が固定されている。３箇所のボール６７は、平面視でほぼ正三角形の３つの頂点の位置に設けられている。そして、シャトル６６の３箇所のボール６７は、それぞれ可動ステージ７６の上面に固定された三角錐状溝部材６８に係合している。なお、図１では、２箇所のボール６７及び三角錐状溝部材６８のみを図示している。３箇所の三角錐状溝部材６８及びボール６７を介して、シャトル６６は可動ステージ７６にキネマティックカップリング方式で載置されている。

なお、図１では、三角錐状溝部材６８として、３つの小さい直方体状の部材を放射状に、かつ上部で開くような状態で配置して固定した例が示されている。その三角錐状溝部材６８は、ボール６７にそれぞれ３点で点接触する三角錐状の溝と同じ役割を有するため、三角錐状溝部材と称している。したがって、三角錐状の溝が形成された単一の部材を、三角錐状溝部材６８の代わりに用いても良い。一例として、ウエハＷは、シャトル６６に保持された状態で可動ステージ７６に対するローディング及びアンローディングが行われる。また、ウエハＷは、シャトル６６に対して静電吸着方式で吸着され、可動ステージ７６の上面のＺ方向に可動の端子部（不図示）からシャトル６６の底面の端子部（不図示）に静電吸着用の電力（電圧）が供給されている。

また、ステージ装置ＷＳＴは、レーザビームＬＢ等を可動ステージ７６に照射して、可動ステージ７６のＸ方向、Ｙ方向の位置をそれぞれ０．５ｎｍ程度の精度で複数箇所で計測する複数軸のレーザ干渉計８２を有する。図３のステージ位置計測部９３でレーザ干渉計８２の計測値を処理することで、可動ステージ７６のθｚ方向の角度も計測できる。図３のステージ駆動部９４は、ステージ位置計測部９３の計測値を所定のサンプリングレートで継続して取り込み、その計測値に基づいて駆動モータ７７，８１を駆動する。

なお、シャトル６６の上面の複数箇所（例えば３箇所）に、２次元の回折格子（不図示）を設けておき、計測フレーム４２の底面にそれらの回折格子に対向して複数の検出ヘッド８４（図１では一つの検出ヘッド８４のみを図示）を設けておいてもよい。それらの回折格子及び検出ヘッド８４からエンコーダ型の計測装置が構成される。検出ヘッド８４から対応する回折格子に位置検出用のレーザビームを照射し、その回折格子から発生する複数の回折光を検出し、この検出結果をステージ位置計測部９３で処理することで、回折格子（可動ステージ７６）の位置をレーザ干渉計８２と同程度の分解能で計測できる。このエンコーダ型の計測装置を、レーザ干渉計４５と併用してもよい。また、露光中には、エンコーダ型の計測装置を使用し、ウエハＷ（シャトル６６）の交換中にはレーザ干渉計８２を使用してもよい。

なお、ステージ装置ＷＳＴをＺ軸に平行な軸の回りに９０°回転して、可動ステージ７６をガイド部７８に沿ってＹ方向（走査方向）に駆動し、可動部８０Ａ，８０ＢをＸ方向に駆動するようにしてもよい。
次に、図３の制御系６は、コンピュータのソフトウェア上の機能であって、装置全体の動作を制御する主制御装置８６と、オペレータとのインターフェース部（不図示）と、上述の振動計測部８７、制振モータ駆動部８８、振動モード検出部８９、ステージ位置計測部９３、及びステージ駆動部９４とを有する。さらに、制御系６は、コラムセル１１Ａの動作を制御する露光制御部９０と、露光制御部９０の制御のもとでコラムセル１１Ａのブランカー板２８の複数対のブランキング電極２８ｂへの電圧の印加（ビーム成形アパーチャ板２６の複数の開口２６ａを通過する電子ビームＥＢのオン又はオフ）を個別に制御するブランキング電極制御部９１と、露光制御部９０の制御のもとで偏向器２２の電圧を制御する偏向器制御部９２とを有する。露光制御部９０は、ウエハ面の複数のショット（ショット領域）に露光すべきパターン、及び可動ステージ７６の位置に応じて各電子ビームＥＢのオン又はオフを制御する。

また、振動モード検出部８９から鏡筒１２の振動による開口２６ａの像のウエハ面での位置ずれ量の情報が露光制御部９０に供給されてくると、露光制御部９０では、その位置ずれ量を相殺するように偏向器制御部９２を介して偏向器２２を駆動してその像の位置を補正する。さらに、振動計測部８７で検出される鏡筒１２の振動が制振モータ５５Ａ〜５５Ｆで抑制できる範囲を超えている場合、一例として、振動計測部８７では、その振動の計測値から制振モータ５５Ａ〜５５Ｆで補正可能な振動を除去して得られる振動による開口２６ａの像のウエハ面での位置ずれ量を求め、この位置ずれ量を露光制御部９０に出力する。これに応じて、露光制御部９０では、その像の位置ずれ量を相殺するように偏向器制御部９２を介して偏向器２２を駆動してその像の位置を補正する。これによって、鏡筒１２の振動量が大きい場合でも、ウエハ面での投影像の位置の変動を抑制できる。

次に、本実施形態の露光装置８における鏡筒１２の振動の抑制方法の一例につき、図５のフローチャートを参照して説明する。この抑制方法は主制御装置８６によって制御される。この動作の前提として、露光装置８の製造工程において、電子ビーム照射装置１０の鏡筒１２のビーム成形アパーチャ板２６が配置されている部分の側面がマウントベース３４を支持される。そして、電子ビーム照射装置１０によるウエハＷに対する複数の電子ビームの照射と、可動ステージ７６によるウエハＷの移動とを行うことによって、ウエハＷの露光が行われているものとする。このとき、まず図５のステップ１０２において、振動計測部８７が所定のサンプリングレートでマウントベース３４に装着された加速度センサ５４Ａ〜５４Ｆの計測値を取り込み、取り込まれた計測値を用いて振動計測部８７はマウントベース３４で支持される鏡筒１２及びビーム成形アパーチャ板２６の上述の６自由度の振動（加速度）を算出する（ステップ１０４）。その６自由度の振動の計測値は制振モータ駆動部８８に供給される。制振モータ駆動部８８では、その計測された鏡筒１２及びビーム成形アパーチャ板２６の振動を抑制するように制振モータ５５Ａ〜５５Ｆを駆動する（ステップ１０６）。

ステップ１０２〜１０６の動作は、ステップ１０８で露光終了と判定されるまで、繰り返して実行される。この動作によって、可動ステージ７６の駆動、外乱、及びイオンポンプ４６Ａ，４８Ａ等の作動に起因する鏡筒１２の振動が抑制される。そして、ウエハＷに対して高精度に露光を行うことができる。
次に、本実施形態の露光装置８を用いる露光方法及び投影像の位置の補正方法の一例につき、図６のフローチャートを参照して説明する。この動作は主制御装置８６によって制御される。まず、図６のステップ１１２において、振動モード検出部８９が所定のサンプリングレートで歪みセンサ５８Ａ〜５８Ｄの計測値を取り込み、取り込まれた計測値を用いて振動モード検出部８９は鏡筒１２の図４に示すような振動モードの種類、及びその振動モードでの振動量を算出する（ステップ１１４）。さらに、振動モード検出部８９は、鏡筒１２の振動によって生じる開口２６ａの像（投影像）のウエハ面でのＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量を算出し、算出結果を露光制御部９０に出力する（ステップ１１６）。ステップ１１２〜１１６の動作は、ステップ１１８で露光終了と判定されるまで、繰り返して実行される。

また、ステップ１１２〜１１６の動作と並行してステップ１２２〜１３２の動作が実行される。まず、ステップ１２２において、ステージ位置計測部９３では、レーザ干渉計８２及び／又は検出ヘッド８４の計測値を取り込み、可動ステージ７６の位置を求める。さらに、ステージ位置計測部９３では、可動ステージ７６の計測された位置と目標位置とのずれ量を算出し、算出された値をステージ駆動部９４に出力する（ステップ１２４）。そして、ステージ駆動部９４では、その位置ずれ量を低減するように駆動モータ７７，８１を駆動する（ステップ１２６）。

さらに、ブランキング電極制御部９１では、計測された可動ステージ７６の位置に応じてブランカー板２８の複数対のブランキング電極２８ｂを個別に駆動して、複数の電子ビームのウエハ面でのオン／オフを制御する（ステップ１２８）。この動作によってウエハ面には目標とするパターンが露光される。また、露光制御部９０では、振動モード検出部８９から供給される投影像の位置ずれ量、及び必要に応じて振動計測部８７から供給される投影像の位置ずれ量を用いて、投影像の位置ずれ量の合計を求め、この合計の位置ずれ量を補正するように偏向系の駆動量を算出する（ステップ１３０）。そして、ステップ１３０で算出した偏向系の駆動量を用いて、露光制御部９０は、偏向器制御部９２を介して偏向器２２（Ｙ方向の偏向器を含む）を駆動する（ステップ１３２）。ステップ１２２〜１３２の動作は、ステップ１３４で露光終了と判定されるまで、繰り返して実行される。

この露光方法によれば、加速度センサ５４Ａ〜５４Ｆでは検出されない鏡筒１２の振動又は変形に起因する投影像のウエハ面での位置ずれ量を、歪みセンサ５８Ａ〜５８Ｄを用いて検出し、その位置ずれ量を偏向器２２によって補正している。このため、鏡筒１２の振動又は変形に起因する投影像の位置ずれ量を補正して、目標とするパターンを高精度にウエハＷに露光できる。

上述のように、本実施形態の露光装置８は、電子ビーム（荷電粒子ビーム）を用いてウエハＷ（基板）にパターンを露光する露光装置である。そして、露光装置８は、電子ビームＥＢが通過する開口２６ａが形成されたビーム成形アパーチャ板２６（開口部材）を有する電子光学系１１Ｂと、電子光学系１１Ｂを収容する鏡筒１２とを有し、開口２６ａを介した電子ビームＥＢでウエハＷを露光する電子ビーム照射装置１０と、鏡筒１２のうちビーム成形アパーチャ板２６が配置されている部分（第３分割鏡筒１３Ｃ）を支持するマウントベース３４（第１支持部材）と、マウントベース３４の振動（加速度）を検出する加速度センサ５４Ａ〜５４Ｆ（第１振動センサ）と、加速度センサ５４Ａ〜５４Ｆの検出結果を用いてマウントベース３４の振動を抑制する制振モータ５５Ａ〜５５Ｆ（第１制振装置）と、を備えている。

また、露光装置８を用いる露光方法は、露光装置８の電子ビーム照射装置１０の鏡筒１２のビーム成形アパーチャ板２６が配置されている部分をマウントベース３４で支持するステップ（露光装置８の製造工程）と、マウントベース３４の加速度（振動）を検出するステップ１０２と、マウントベース３４の振動の検出結果を用いて制振モータ５５Ａ〜５５Ｆによってマウントベース３４の振動を抑制するステップ１０６とを有する。

本実施形態によれば、鏡筒１２のビーム成形アパーチャ板２６が配置されている部分をマウントベース３４で支持しているとともに、マウントベース３４の振動を制振モータ５５Ａ〜５５Ｆで抑制しているため、ビーム成形アパーチャ板２６の開口２６ａの振動が小さくなる。このため、開口２６ａの像をウエハ面に露光する際に、露光装置８のステージ装置ＷＳＴ及び外乱等に起因する鏡筒１２の振動によるその像の振動が抑制され、高精度に露光を行うことができる。さらに、鏡筒１２のビーム成形アパーチャ板２６が配置されている部分よりも下方の側面を支持する場合に比べて、鏡筒１２の上部の揺れ（首振り運動）が小さくなり、鏡筒１２を安定に支持できる。このため、外乱等の振動の影響をより抑制できる。

また、電子ビーム照射装置１０は、電子ビームＥＢの照射位置を補正可能な偏向器２２を有し、露光装置８は、電子ビーム照射装置１０の鏡筒１２の歪みを含む振動（鏡筒１２のマウントベース３４で支持されている部分以外の振動）を検出する歪みセンサ５８Ａ〜５８Ｄ（振動センサ）を備え、歪みセンサ５８Ａ〜５８Ｄの検出結果から求められる電子ビームＥＢの照射位置の変動を偏向系２２を用いて補正している（ステップ１３２）。このため、マウントベース３４（又はビーム成形アパーチャ板２６）の振動計測のみでは検出できない、図４に示す鏡筒１２の倒れ又は歪みのような振動をも検出することができる。そして、その振動に起因する投影像の位置の変位を偏向器２２で補正することによって、振動の影響をより軽減して、より高精度に露光を行うことができる。

なお、例えば鏡筒１２の剛性が高い場合には、歪みセンサ５８Ａ〜５８Ｄを省略してもよい。
また、露光装置８においては、鏡筒１２に設けたフランジ部材４０に対してウエハＷが配置される側の空間（露光室６２ａ）を真空に維持するための真空チャンバ６２（真空室）と、真空チャンバ６２とフランジ部材４０との隙間を気密化するための可撓性を有するベローズ６３と、を備えている。このため、真空チャンバ６２を小型化でき、真空排気用の設備を小型化でき、露光装置８の製造コストを低減できる。さらに、マウントベース３４、加速度センサ５４Ａ〜５４Ｆ、及び制振モータ５５Ａ〜５５Ｆを大気圧の雰囲気中に配置することができるため、制振モータ５５Ａ〜５５Ｆの調整作業等が容易である。

なお、上述の実施形態では、以下のような変形が可能である。
上述の実施形態では、マウントベース３４の加速度を検出しているが、加速度センサ５４Ａ〜５４Ｆを図１のビーム成形アパーチャ板２６上の点線で示す位置Ａ３，Ａ４等に設け、加速度センサ５４Ａ〜５４Ｆでビーム成形アパーチャ板２６の加速度（振動）を直接検出してもよい。この場合、加速度センサ５４Ａ〜５４Ｆで検出されるビーム成形アパーチャ板２６の振動を抑制するように、制振モータ５５Ａ〜５５Ｆによってマウントベース３４に推力が付与される。これによって、より高精度にビーム成形アパーチャ板２６の振動を抑制できる。

さらに、マウントベース３４に加速度センサ５４Ａ〜５４Ｆを設けるとともに、ビーム成形アパーチャ板２６に６自由度の加速度を検出する別の加速度センサ（不図示）を設けてもよい。この場合、一例として、加速度センサ５４Ａ〜５４Ｆで検出されるマウントベース３４の振動、及び別の加速度センサで検出されるビーム成形アパーチャ板２６の振動の振幅の自乗和が最小になるように、言い換えるとマウントベース３４及びビーム成形アパーチャ板２６の振動が全体として最小になるように、制振モータ５５Ａ〜５５Ｆによってマウントベース３４に推力が付与される。これによって、マウントベース３４（鏡筒１２）及びビーム成形アパーチャ板２６の振動を全体として抑制できる。

さらに、マウントベース３４（鏡筒１２）及びビーム成形アパーチャ板２６の少なくとも一方の振動を検出し、マウントベース３４（鏡筒１２）及びビーム成形アパーチャ板２６の少なくとも一方の振動を抑制するように制振モータ５５Ａ〜５５Ｆを使用してもよい。
また、上述の実施形態では、ビーム成形アパーチャ板２６には一列に開口２６ａが形成されているが、Ｘ方向に配列された一列の複数の矩形の開口２６ａとともに、Ｘ方向に配列された一列の例えばビアパターン形成用の複数の円形の開口（不図示）を形成しておいてもよい。この場合には、対応するブランカー板２８においても、開口２６ａに対応してＸ方向に配列された一列の複数の矩形の開口２８ａと並列に、複数の円形の開口に対応してＸ方向に配列された一列の複数の矩形の開口が形成され、これらの開口にもそれぞれ一対のブランキング電極が設けられる。そして、図１の１次ビーム成形板２４とビーム成形アパーチャ板２６との間に、電子ビームＥＢをＹ方向に偏向する偏向器（不図示）を設け、通常の露光時には、開口２６ａの列に電子ビームを照射し、ビアパターンの露光時には円形の開口の列の上に電子ビームを照射することで、２種類のパターンの露光を行うことができる。

また、上述の実施形態では、コラムセル１１Ａは複数設けられているが、露光対象のウエハＷが小さい場合には、一つのコラムセル１１Ａを設けるだけでもよい。
また、コラムセル１１Ａはシングルビーム方式でもよい。
次に、第２の実施形態につき図７を参照して説明する。上述の実施形態では、マウントベース３４によって鏡筒１２のビーム成形アパーチャ板２６が配置されている部分を支持しているが、本実施形態では、鏡筒１２の支持の方法が異なっている。

図７は、本実施形態に係る露光装置８Ａを示す。なお、図７において図１に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。図７において、露光装置８Ａの電子ビーム照射装置１０Ａの鏡筒１２のうちの、電子光学系１１Ｂの電子銃１４を支持する取り付け板１５が固定されている第５分割鏡筒１３Ｅの内面に対向する側面に、輪帯の平板状の支持用フレーム３６（第２支持部材）が複数のボルト３５によって固定されている。また、支持用フレーム３６の底面（−Ｚ方向の面）は、複数箇所（例えば少なくとも３箇所）でロッド状の連結部材４７Ｅ，４７Ｆ（他の連結部材は不図示）によってマウントベース３４の上面に連結されている。また、支持用フレーム３６の上方の４個のイオンポンプ４６Ａ〜４６Ｄ（図２参照）は、それぞれ高さの低い連結部材４６Ａａ，４６Ｂａ（他の連結部材は不図示）を介して支持用フレーム３６の上面に連結されている。

支持用フレーム３６には、マウントベース３４を吊り下げている３本のワイヤ３８を通すための３個の貫通穴３６ｈ（他の２個の貫通穴は不図示）が形成されている。このため、マウントベース３４は、フランジ部材４０及び支持用フレーム３６を支持した状態で、フレーム機構５０から３本のワイヤ３８を介して吊り下げて支持されている。露光装置８Ａにおいて、一例として、電子銃１４のＺ方向の位置と、支持用フレーム３６の第５分割鏡筒１３Ｅに接触している部分の厚さ方向（Ｚ方向）の中心のＺ方向の位置とが等しく設定されている。このため、電子銃１４（取り付け板１５）の振動が抑制されており、電子銃１４から放出される電子ビームＥＢの振動に起因するウエハ面での電子ビームＥＢの照度分布の変動等が抑制され、高精度に露光を行うことができる。

また、支持用フレーム３６の上面のマウントベース３４の加速度センサ５４Ａ，５４Ｂが固定されている部分の上方に、鏡筒１２の中心に対して半径方向（又は円周方向）、及びＺ方向の支持用フレーム３６の加速度をそれぞれ検出する加速度センサ６０Ａ，６０Ｂ（第２振動センサ）が固定されている。そして、支持用フレーム３６の側面の加速度センサ６０Ａ，６０Ｂに近い部分と、フレーム機構５０との間に、Ｚ方向及び鏡筒１２の中心に対して半径方向（又は円周方向）にそれぞれ支持用フレーム３６に制振用の推力を与える非接触方式の制振モータ６１Ａ，６１Ｂ（第２制振装置）が設置されている。制振モータ６１Ａ，６１Ｂの構成は制振モータ５５Ａと同様である。

さらに、支持用フレーム３６の上面において、加速度センサ６０Ａ，６０Ｂを鏡筒１２の中心の回りにほぼ±１２０°回転した２箇所の位置にもそれぞれ同様の２つの加速度センサ（不図示）が固定されている。また、これらの２箇所の２つの加速度センサが固定されている部分の支持用フレーム３６とフレーム機構５０との間に、それぞれ制振モータ６１Ａ，６１Ｂと同様の２つの制振モータ（不図示）が配置されている。

図７の加速度センサ６０Ａ，６０Ｂを含む６個の加速度センサによる支持用フレーム３６の加速度の計測値は、図３の振動計測部８７に供給される。振動計測部８７は、その６個の加速度センサの計測値から、支持用フレーム３６のＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の加速度、並びにＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの回転方向の加速度（角加速度）を含む６自由度の加速度を算出する。このように算出された支持用フレーム３６の６自由度の加速度は、支持用フレーム３６で保持されている部分の鏡筒１２及び電子銃１４（取り付け板１５）の６自由度の振動の計測値とみなすことができる。

また、図３の制振モータ駆動部８８が、図７の制振モータ６１Ａ，６１Ｂを含む６個の制振モータの推力を個別に制御することによって、支持用フレーム３６に、その６自由度の加速度に対応する方向の推力を付与する。一例として、制振モータ駆動部８８は、支持用フレーム３６に関して計測された６自由度の加速度をそれぞれ相殺する推力を発生するように制振モータ６１Ａ，６１Ｂ等を駆動する。これによって、支持用フレーム３６及び電子銃１４の６自由度の振動をそれぞれ抑制することができる。このため、電子銃１４の振動が低減されて、ウエハＷに微細なパターンを高精度に露光できる。この他の構成は、図１の実施形態と同様である。

本実施形態の露光装置８Ａ又は露光装置８Ａを用いる露光方法によれば、制振モータ５５Ａ，５５Ｂ等によってマウントベース３４の６自由度の振動を抑制すると同時に、制振モータ６１Ａ，６１Ｂ等によって支持用フレーム３６の６自由度の振動を抑制することができる。このため、鏡筒１２のマウントベース３４で支持されている部分を中心とする、例えば図４に示すような鏡筒１２の変形（鏡筒１２の倒れ）を伴う振動を抑制することができる。そのため、より高精度に露光を行うことができる。

なお、本実施形態において、支持用フレーム３６を３本のワイヤ３８によってフレーム機構５０から吊り下げて支持し、マウントベース３４を支持用フレーム３６で支持してもよい。さらに、マウントベース３４を省略し、支持用フレーム３６を３本のワイヤ３８によってフレーム機構５０から吊り下げて支持してもよい。この場合には、イオンポンプ４８Ａ，４８Ｂ等も支持用フレーム３６に連結され、フランジ部材４０も支持用フレーム３６に連結される。このように支持用フレーム３６を吊り下げて支持する場合、又はマウントベース３４を省略する場合には、露光装置８Ａは、電子銃１４と、電子銃１４から射出される電子ビームＥＢをウエハＷに導く電子光学系１１Ｂと、電子銃１４と電子光学系１１Ｂとを収容する鏡筒１２を有する電子ビーム照射装置１０Ａと、鏡筒１２のうち、電子銃１４が配置されている部分（第５分割鏡筒１３Ｅ）を支持する支持用フレーム３６（支持部材）と、支持用フレーム３６の振動を検出する加速度センサ６０Ａ，６０Ｂ（振動センサ）と、加速度センサ６０Ａ，６０Ｂの検出結果を用いて、支持用フレーム３６の振動を抑制する制振モータ６１Ａ，６１Ｂ（制振装置）と、を備えている。

また、露光装置８Ａを用いる露光方法は、電子銃１４と、電子銃１４から射出される電子ビームＥＢをウエハＷに導く電子光学系１１Ｂと、電子銃１４と電子光学系１１Ｂとを収容する鏡筒１２を有する電子ビーム照射装置１０Ａの鏡筒１２のうち、電子銃１４が配置されている部分を支持用フレーム３６で支持するステップ（製造工程）と、支持用フレーム３６の振動を検出するステップと、この振動の検出結果を用いて、支持用フレーム３６の振動を抑制するステップと、を有する。
この露光装置８Ａ又は露光方法によれば、電子銃１４（取り付け板１５）の振動を抑制できるため、電子銃１４から放出される電子ビームＥＢの振動に起因するウエハ面での電子ビームＥＢの照度分布の変動等が抑制され、高精度に露光を行うことができる。さらに、鏡筒１２の下方を支持する場合に比べて、鏡筒１２の上部の振動（例えば首振り運動）を低減できる。

なお、加速度センサ６０Ａ，６０Ｂを含む６個の加速度センサの代わりに、電子銃１４が設けられた取り付け板１５に固定された加速度センサ５６を使用してもよい。この場合には、加速度センサ５６は、取り付け板１５の６自由度の加速度を計測する。または、支持用フレーム３６に加速度センサ６０Ａ，６０Ｂ等を設けておき、電子銃１４の取り付け板１５に設けられた加速度センサ５６では取り付け板１５の６自由度の加速度を計測するようにしてもよい。この場合、加速度センサ６０Ａ，６０Ｂ等又は加速度センサ５６で検出される電子銃１４の振動を抑制するように制振モータ６１Ａ，６１Ｂ等で支持用フレーム３６に推力を付与してもよい。これによって、電子銃１４の振動をより抑制できる。

さらに、支持用フレーム３６（鏡筒１２）及び電子銃１４の少なくとも一方の振動を検出し、支持用フレーム３６（鏡筒１２）及び電子銃１４の少なくとも一方の振動を抑制するように制振モータ６０Ａ，６０Ｂ等を使用してもよい。
なお、上述の実施形態では、マウントベース３４（ビーム成形アパーチャ板２６）、及び／又は支持用フレーム３６（電子銃１４）の振動を検出するために加速度センサ５４Ａ〜５４Ｆ等が使用されているが、加速度センサ５４Ａ〜５４Ｆの代わりに例えば速度センサ又は変位センサ（リニアエンコーダ等）を使用してもよい。この場合、速度センサ又は変位センサの計測値を振動とみなしてもよいが、例えば速度センサの計測値の微分、又は変位センサの計測値の２階微分を振動とみなしてもよい。
また、上述の実施形態では、ウエハＷはシャトル６６に保持されて可動ステージ７６に支持されているが、シャトル６６を使用することなく、ウエハＷを直接に可動ステージ７６に載置してもよい。

また、上記の実施形態の露光システム又は露光方法を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造する場合、この電子デバイスは、図８に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）又は電子ビームによる露光パターンを製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置又は露光方法によりマスク又は露光パターンを基板に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。

言い替えると、上記のデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置又は露光方法を用いて、所定のパターンを介して基板（ウエハＷ）に形成する工程と、その所定のパターンを介して基板を加工する工程と、を含んでいる。
このデバイス製造方法によれば、露光工程で高精度にパターンを露光できるため、電子デバイスを高精度に製造できる。

なお、上記実施形態では、ターゲットが半導体素子製造用のウエハである場合について説明したが、上述の実施形態は、ガラス基板上に微細なパターンを形成して各種デバイスを製造する際にも好適に適用できる。

Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ステージ装置、６…制御系、８，８Ａ…露光装置、１０，１０Ａ…電子ビーム照射装置、１１Ａ…コラムセル、１１Ｂ…電子光学系、１２…鏡筒、１４…電子銃、２０…縮小投影系、２２…偏向器、２６…ビーム成形アパーチャ板、２６ａ…開口、２８…ブランカー板、３４…マウントベース、３６…支持用フレーム、５４Ａ，５４Ｂ…加速度センサ、５５Ａ，５５Ｂ…制振モータ、５８Ａ，５８Ｂ…歪みセンサ、６２…真空チャンバ、７６…可動ステージ

Claims (28)

1. 荷電粒子ビームを用いて基板にパターンを露光する荷電粒子線露光装置であって、
   前記荷電粒子ビームが通過する開口が形成された開口部材を有する荷電粒子光学系と、
   前記荷電粒子光学系を収容する鏡筒とを有し、前記開口を介した前記荷電粒子ビームで前記基板を露光する荷電粒子線照射装置と、
   前記鏡筒のうち、前記開口部材が配置されている部分を支持する第１支持部材と、
   前記開口部材及び前記第１支持部材の少なくとも一方の振動を検出する第１振動センサと、
   前記第１振動センサの検出結果を用いて、前記開口部材及び前記第１支持部材の少なくとも一方の振動を抑制する第１制振装置と、
   を備える荷電粒子線露光装置。
2. 前記第１支持部材を吊り下げて支持する吊り下げ機構を有し、前記吊り下げ機構を支持するフレーム機構と、を備える請求項１に記載の荷電粒子線露光装置。
3. 前記第１振動センサは、前記第１支持部材の複数の位置に配置され、前記第１支持部材の６自由度の振動を検出し、
   前記第１制振装置は、前記第１振動センサの検出結果を用いて前記第１支持部材の６自由度の振動を抑制するように、前記第１支持部材の複数の位置で前記第１支持部材の振動を抑制する請求項１又は２に記載の荷電粒子線露光装置。
4. 前記開口部材は、前記鏡筒に固定されており、
   前記第1振動センサは、前記開口部材の複数の位置に配置され、前記開口部材の６自由度の振動を検出し、
   前記第１制振装置は、前記第１振動センサの検出結果を用いて、前記開口部材の６自由度の振動を抑制するように、前記第１支持部材の複数の位置で前記第１支持部材の振動を抑制する請求項１又は２に記載の荷電粒子線露光装置。
5. 前記第１支持部材と前記基板が配置される位置との間に配置されて、前記第１支持部材に連結されるとともに、前記鏡筒を支持するフランジ部材を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の荷電粒子線露光装置。
6. 前記鏡筒のうち前記荷電粒子ビームを射出する射出部と前記フランジ部材とともに、前記基板が配置される空間を形成し、前記空間を真空に維持するための真空室と、
   前記真空室と前記フランジ部材との間に配置され、可撓性を有する封止部材と、を備える請求項５に記載の荷電粒子線露光装置。
7. 前記荷電粒子線光学系は、前記開口を通過して前記基板を照射する荷電粒子ビームの照射位置を補正する偏向系を有し、
   前記鏡筒の振動を検出する振動センサと、
   前記振動センサの検出結果に基づいて前記偏向系を調整し、前記荷電粒子ビームの照射位置の変動を補正する補正機構とを備える請求項１から６のいずれか一項に記載の荷電粒子線露光装置。
8. 前記第１振動センサは加速度センサを有する請求項１から７のいずれか一項に記載の荷電粒子線露光装置。
9. 前記荷電粒子線照射装置は、荷電粒子線源と、前記荷電粒子線源を支持する第２支持部材とを有し、
   前記荷電粒子線源及び前記第２支持部材の少なくとも一方の振動を検出する第２振動センサと、
   前記第２振動センサの検出結果を用いて、前記荷電粒子線源及び前記第２支持部材の少なくとも一方の振動を抑制する第２制振装置と、を備える請求項１から８のいずれか一項に記載の荷電粒子線露光装置。
10. 前記荷電粒子線源は、前記鏡筒に取り付けられ、
    前記第２制振装置は、前記第１支持部材で支持されている部分を中心とする前記鏡筒の倒れを抑制する請求項９に記載の荷電粒子線露光装置。
11. 前記第１支持部材と前記第２支持部材は連結されている請求項９又は１０に記載の荷電粒子線露光装置。
12. 前記開口部材は、前記荷電粒子ビームを成形するための開口を有するビーム成形用のアパーチャプレートである請求項１から１１のいずれか一項に記載の荷電粒子線露光装置。
13. 荷電粒子ビームを用いて基板にパターンを露光する荷電粒子線露光装置であって、
    前記荷電粒子ビームを射出する荷電粒子線源と、前記荷電粒子ビームを前記基板に導く荷電粒子光学系と、前記荷電粒子線源と前記荷電粒子光学系とを収容する鏡筒とを有する荷電粒子線照射装置と、
    前記鏡筒のうち、前記荷電粒子線源が配置されている部分を支持する支持部材と、
    前記荷電粒子線源及び前記支持部材の少なくとも一方の振動を検出する振動センサと、
    前記振動センサの検出結果を用いて、前記荷電粒子線源及び前記支持部材の少なくとも一方の振動を抑制する制振装置と、
    を備える荷電粒子線露光装置。
14. 前記振動センサは、前記支持部材の複数の位置に配置され、前記支持部材の６自由度の振動を検出し、
    前記制振装置は、前記振動センサの検出結果を用いて前記支持部材の６自由度の振動を抑制するように、前記支持部材の複数の位置で前記支持部材の振動を抑制する請求項１３に記載の荷電粒子線露光装置。
15. 前記荷電粒子線源は、前記鏡筒に固定されており、
    前記振動センサは、前記荷電粒子線源の複数の位置に配置され、前記荷電粒子線源の６自由度の振動を検出し、
    前記制振装置は、前記振動センサの検出結果を用いて、前記荷電粒子線源の６自由度の振動を抑制するように、前記支持部材の複数の位置で前記支持部材の振動を抑制する請求項１３に記載の荷電粒子線露光装置。
16. 荷電粒子ビームを用いて基板にパターンを露光する露光方法であって、
    前記荷電粒子ビームが通過する開口が形成された開口部材を有する荷電粒子光学系と、前記荷電粒子光学系を収容する鏡筒とを有し、前記開口を介した前記荷電粒子ビームで前記基板を露光する荷電粒子線照射装置の前記鏡筒のうち、前記開口部材が配置されている部分を第１支持部材で支持することと、
    前記開口部材及び前記第１支持部材の少なくとも一方の振動を検出することと、
    前記振動の検出結果を用いて、前記開口部材及び前記第１支持部材の少なくとも一方の振動を抑制することと、
    を含む露光方法。
17. 前記第１支持部材は吊り下げて支持される請求項１６に記載の露光方法。
18. 前記開口部材及び前記第１支持部材の少なくとも一方の振動を検出することは、前記第１支持部材の６自由度の振動を検出することを含み、
    前記開口部材及び前記第１支持部材の少なくとも一方の振動を抑制することは、前記第１支持部材の６自由度の振動を抑制することを含む請求項１６又は１７に記載の露光方法。
19. 前記開口部材及び前記第１支持部材の少なくとも一方の振動を検出することは、前記開口部材の６自由度の振動を検出することを含み、
    前記開口部材及び前記第１支持部材の少なくとも一方の振動を抑制することは、前記開口部材の６自由度の振動を抑制するように前記第１支持部材の振動を抑制することを含む請求項１６又は１７に記載の露光方法。
20. 前記鏡筒の振動を検出することと、
    前記鏡筒の振動の検出結果に基づいて、前記荷電粒子線光学系の偏向系によって、前記荷電粒子ビームの照射位置の変動を補正することと、を含む請求項１６から１９のいずれか一項に記載の露光方法。
21. 前記開口部材及び前記第１支持部材の少なくとも一方の振動を検出することは、前記開口部材及び前記第１支持部材の少なくとも一方の振動を検出することを含む請求項１６から２０のいずれか一項に記載の露光方法。
22. 前記荷電粒子線照射装置は荷電粒子線源を有し、
    前記荷電粒子線源を第２支持部材で支持することと、
    前記荷電粒子線源及び前記第２支持部材の少なくとも一方の振動を検出することと、
    前記荷電粒子線源及び前記第２支持部材の少なくとも一方の振動の検出結果を用いて、前記荷電粒子線源及び前記第２支持部材の少なくとも一方の振動を抑制することと、を含む請求項１６から２１のいずれか一項に記載の露光方法。
23. 前記荷電粒子線源は、前記鏡筒に取り付けられ、
    前記荷電粒子線源及び前記第２支持部材の少なくとも一方の振動を抑制することは、前記第１支持部材で支持されている部分を中心とする前記鏡筒の倒れを抑制することを含む請求項２２に記載の露光方法。
24. 荷電粒子ビームを用いて基板にパターンを露光する露光方法であって、
    前記荷電粒子ビームを射出する荷電粒子線源と、前記荷電粒子ビームを前記基板に導く荷電粒子光学系と、前記荷電粒子線源と前記荷電粒子光学系とを収容する鏡筒とを有する荷電粒子線照射装置の前記鏡筒のうち、前記荷電粒子線源が配置されている部分を支持部材で支持することと、
    前記荷電粒子線源及び前記支持部材の少なくとも一方の振動を検出することと、
    前記振動の検出結果を用いて、前記荷電粒子線源及び前記支持部材の少なくとも一方の振動を抑制することと、
    を含む露光方法。
25. 前記荷電粒子線源及び前記支持部材の少なくとも一方の振動を検出することは、前記支持部材の６自由度の振動を検出することを含み、
    前記荷電粒子線源及び前記支持部材の少なくとも一方の振動を抑制することは、前記６自由度の振動の検出結果を用いて前記支持部材の６自由度の振動を抑制するように、前記支持部材の振動を抑制することを含む請求項２４に記載の露光方法。
26. 前記荷電粒子線源は、前記鏡筒に固定されており、
    前記荷電粒子線源及び前記支持部材の少なくとも一方の振動を検出することは、前記荷電粒子線源の６自由度の振動を検出することを含み、
    前記荷電粒子線源及び前記支持部材の少なくとも一方の振動を抑制することは、前記荷電粒子線源の６自由度の振動の検出結果を用いて、前記荷電粒子線源の６自由度の振動を抑制するように、前記支持部材の振動を抑制することを含む請求項２４に記載の露光方法。
27. 請求項１から１５のいずれか一項に記載の荷電粒子線露光装置を用いて、所定のパターンを基板に形成することと、
    前記所定のパターンを介して前記基板を加工することと、を含むデバイス製造方法。
28. 請求項１６から２６のいずれか一項に記載の露光方法を用いて、所定のパターンを基板に形成することと、
    前記所定のパターンを介して前記基板を加工することと、を含むデバイス製造方法。
    

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