JP3759934B2 - 磁気センサの配置方法及びアクティブ磁気シールド装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気センサの配置方法及びアクティブ磁気シールド装置に係り、特に、外部から到来して磁性材料から成る磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消す磁界をキャンセリング・コイルによって発生させるために、磁界を検出する磁気センサを適正に配置するための磁気センサの配置方法、及び該磁気センサの配置方法が適用されたアクティブ磁気シールド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電界又は磁界を印加することで偏向させた電子ビームをガラスマスクや半導体ウェハ等の描画対象物に照射することで、描画対象物上に所望の集積回路のパターンを描画可能な電子線描画装置が知られている。この電子線描画装置は、例えば電車・自動車・変電所・送電線等の磁気発生源から装置設置箇所へ到来する外部磁界（外部磁場）の影響で電子ビームが偏向されて描画が乱れることを回避するために、電子ビームを発生・偏向させて描画対象物に照射する部分がパーマロイ等の磁性材料から成るケーシング（磁気遮蔽体）で覆われた構造とされている。
【０００３】
集積回路の集積度向上のために、電子線描画装置が描画対象物上に描画可能な線の最小幅は年々微細化の傾向にある。そして、描画線幅の微細化に伴い、微少な外部磁界による電子線描画装置の描画の若干の乱れも無視できなくなってきており、磁気遮蔽体による外部磁界遮蔽効果だけでは不十分となってきている。外部磁界の影響を排除するために、パーマロイ等の磁性材料で囲まれた磁気シールド室内に電子線描画装置を設置することも行われているが、磁気シールド室は、重量が嵩むために設置場所が制限されると共に、高コストであり、室内空間が閉鎖されているために入室者に圧迫感を与えるという欠点がある。
【０００４】
このため、電子線描画装置の設置箇所に到来した外部磁界を検出し、電子線描画装置の近傍に配置したコイルによって外部磁界を打ち消す磁界を発生させることで、外部磁界が電子線描画装置に及ぼす影響を排除するように構成されたアクティブ磁気シールド装置が提案されている（例えば特許文献１〜特許文献３等を参照）。アクティブ磁気シールド装置は、外部磁界を打ち消す磁界を発生させるためのキャンセリング・コイル、外部磁界（磁束密度）を検出する磁気センサ、及び、該磁気センサによる外部磁界の検出信号に基づき外部磁界を打ち消す磁界をキャンセリング・コイルで発生させるフィードバック回路の組が、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向から到来する外部磁界に対応してＸ，Ｙ，Ｚの各方向について各々設けられて構成されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−９７６９０号公報
【特許文献２】
特開２００１−３３２８８８号公報
【特許文献３】
特開２００２−９４２８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
アクティブ磁気シールド装置により、電子線描画装置の設置箇所に到来する外部磁界が電子線描画装置に及ぼす影響を排除するためには、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を検出し、該磁界がゼロ又は非常に小さくなるようにキャンセリング・コイルで発生される磁界を制御する必要がある。しかし、磁気遮蔽体の内部空間には電子線描画装置の構成部品が高密度に配置され磁気センサの配置スペースを確保することが困難なため、磁気センサは磁気遮蔽体の外部に配置せざるを得ない。
【０００７】
しかしながら、電子線描画装置の磁気遮蔽体はパーマロイ等の高透磁率の磁性材料で構成されているため、電子線描画装置の設置箇所に到来した外部磁界によって生ずる磁気遮蔽体の外部における磁界（磁束密度）の分布は、磁気遮蔽体によって乱されて歪められると共に、キャンセリング・コイルで発生される磁界によって生ずる磁気遮蔽体の外部における磁界（磁束密度）の分布についても、磁気遮蔽体によって乱されて歪められる。このため、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界（磁束密度）を、磁気遮蔽体の外部に配置した磁気センサによって精度良く検出することは困難であり、磁気センサによる検出結果に基づき、磁気遮蔽体の内部空間に侵入する磁界が精度良く打ち消されるようにキャンセリング・コイルで発生される磁界を制御することも困難であるのが実情であった。
【０００８】
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことが可能なように磁気センサを配置できる磁気センサの配置方法を得ることが第１の目的である。
【０００９】
また本発明は、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことが可能なアクティブ磁気シールド装置を得ることが第２の目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
磁性材料から成る磁気遮蔽体の配置位置へ外部から磁界が到来した場合に、磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界の強さに対する磁気遮蔽体の周囲の特定部位における磁界の強さの比Ｇｅは、到来磁界の強さが変化しても通常の範囲では殆ど変化しない。また、磁気遮蔽体の近傍に配置されたキャンセリング・コイルにより磁界を発生させた場合に、磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界の強さに対する前記特定部位における磁界の強さの比Ｇｃについても、キャンセリング・コイルによって発生される磁界の強さが変化しても通常の範囲では殆ど変化しない。
【００１１】
一方、磁気遮蔽体の近傍に配置した磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、磁気遮蔽体の近傍に配置されたキャンセリング・コイルで、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界を発生させる場合には、磁気遮蔽体の内部空間及び外部空間には、到来磁界とキャンセリング・コイルによって発生された磁界とを重畳した磁界が存在することになり、磁気センサも上記の重畳磁界を検出することになるが、磁気遮蔽体の周囲におけるＧｅとＧｃの比の分布に基づき、例えばＧｃ／Ｇｅが１又は１に近い値となる位置に磁気センサを配置し、磁気センサによって検出される磁界の強さがゼロ又はゼロに近い値となるようにキャンセリング・コイルで発生される磁界を制御すれば、磁気遮蔽体の内部空間においても、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界の強さと、キャンセリング・コイルで発生されて磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界の強さの比率が、磁気センサの配置位置と同様に１又は１に近い値となるので、磁気センサの配置位置での外部磁界による磁界の強さや、磁気遮蔽体の内部空間で外部磁界による磁界の強さが未知であっても、磁気遮蔽体の内部空間における磁界の強さは理論的にゼロ又はゼロに近い値になる。
【００１２】
本願発明者等は上記事実に想到し、磁気遮蔽体の周囲（及び内部空間）におけるＧｅとＧｃの比の分布を以下のようにして解析（演算）した。すなわち、電子線描画装置のケーシングは、一般に略箱状の基部筐体の上面に筒状の上部筐体が連結された形状とされているため、磁気遮蔽体として、図１に示すように電子線描画装置のケーシング（磁気遮蔽体）の外形形状を模した磁気遮蔽体モデル１０を設定した。なお、磁気遮蔽体モデル１０は、基部筐体に対応する部分（基部筐体モデル１０Ａ）の底面のサイズを1500mm×1500mm、高さを432mmとし、上部筐体に対応する部分（上部筐体モデル１０Ｂ）の底面のサイズを200mm×200mm、高さを800mmとした。
【００１３】
また、外部磁界を模したＸ方向の磁界を加えるための励磁コイル１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを磁気遮蔽体モデル１０の周囲に配置すると共に、励磁コイル１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃによって加えられるＸ方向の磁界を打ち消す磁界を発生させるためのキャンセリング・コイル１４Ａ，１４Ｂを取り付けた枠体１６を、磁気遮蔽体モデル１０の周囲に配置した解析モデルを設定した。なお、励磁コイル１２Ａ〜１２Ｃは一辺が2800mmの矩形状とし、Ｘ方向に沿って1400mmの間隔を空けた配置とした。また、キャンセリング・コイル１４Ａ，１４Ｂは一辺が1500mmの矩形状とし、Ｘ方向に沿って1500mmの間隔を空けた配置とした。
【００１４】
また、解析領域は対称性を考慮して全領域（基部筐体モデル１０Ａの底面から600mm上方の解析平面上の領域）の１／４とし（図２も参照）、解析方法として磁気ベクトルポテンシャル法及び一次六面体辺要素を用いた三次元有限要素法を適用して渦電流を考慮した。そして、外側の励磁コイル１２Ａ，１２Ｃに５ＡＴ、中心の励磁コイル１２Ｂに３ＡＴの電流（周波数＝0.1，10，50Ｈz）を流し、外部磁界を模したＸ方向に略一様な磁界を磁気遮蔽体モデル１０に加えたときの、磁気遮蔽体モデル１０の外側の磁界Ｂxeo及び上部筐体モデル１０Ｂの内部の磁界Ｂxeiの分布を求め、上部筐体モデル１０Ｂの内部における磁界Ｂxeiの平均値と、磁気遮蔽体モデル１０の外側の各位置における磁界Ｂxeoの比Ｇｅ(Ｂxeo／Ｂxei)の分布を求めた。
【００１５】
また、同様に、キャンセリング・コイル１４Ａ，１４Ｂに１．２９ＡＴの電流（周波数＝0.1，10，50Ｈz）を流してＸ方向の磁界を磁気遮蔽体モデル１０に加えたときの、磁気遮蔽体モデル１０の外側の磁界Ｂxco及び上部筐体モデル１０Ｂの内部の磁界Ｂxciの分布を求め、上部筐体モデル１０Ｂの内部における磁界Ｂxciの平均値と、磁気遮蔽体モデル１０の外側の各位置における磁界Ｂxcoの比Ｇｃ(Ｂxco／Ｂxci)の分布を求めた。なお、解析ではパーマロイの増分透磁率μs＝10000、導電率σ＝1.626×106〔Ｓ／ｍ〕（四端子法による測定値）とした。
【００１６】
その結果、周波数＝0.1，10，50ＨzにおけるＧｅの分布として図３（Ｂ）〜図５（Ｂ）に示す分布が得られ、周波数＝0.1，10，50ＨzにおけるＧｃの分布として図３（Ａ）〜図５（Ａ）に示す分布が得られた。そして、図３〜図５に示すＧｅ及びＧｃの分布に基づき、ＧｅとＧｃの比としてＧｃ／Ｇｅを演算した結果、周波数＝0.1，10，50Ｈzにおいて、Ｇｃ／Ｇｅが各々図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように分布していることが明らかになった。
【００１７】
上記に基づき、請求項１記載の発明に係る磁気センサの配置方法は、磁性材料から成る磁気遮蔽体の近傍に配置された磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、前記磁気遮蔽体の近傍に配置されたキャンセリング・コイルで、外部から到来して前記磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界を発生させるにあたり、外部から磁界が到来した場合の前記磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する前記磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｅを求めると共に、キャンセリング・コイルで磁界が発生された場合の前記磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する前記磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｃを求め、前記磁気遮蔽体の周囲におけるＧｅとＧｃの比の分布に基づいて前記磁気センサの配置位置を決定し、決定した配置位置に前記磁気センサを配置することを特徴としている。
【００１８】
なお、本発明における磁気遮蔽体としては、例えば電子線描画装置のケーシングを適用することができるが、外部磁界が及ぼす影響を排除する必要がある装置としては、電子線描画装置の他に生体磁気の計測を行う装置等が挙げられる。この種の装置のうち、ケーシングが磁性材料から成る装置であれば、該ケーシングを本発明における磁気遮蔽体とすることで、本発明を適用可能であることは言うまでもない。
【００１９】
請求項１記載の発明では、外部から磁界が到来した場合の磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｅを求めると共に、キャンセリング・コイルで磁界が発生された場合の磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｃを求めている。なお、磁気遮蔽体の周囲の各部位におけるＧｅ及びＧｃ（Ｇｅ及びＧｃの分布）は、例えば本願発明者等が行った解析と同様に、有限要素法等を用いて演算により求めることができるが、これに代えて、各部位に磁気センサを配置して実測するようにしてもよい。これにより、例として図３〜図５に示すようなＧｅ及びＧｃの分布を得ることができる。
【００２０】
そして請求項１記載の発明では、磁気遮蔽体の周囲におけるＧｅとＧｃの比の分布に基づいて磁気センサの配置位置を決定し、決定した配置位置に磁気センサを配置する。上記のように、磁気遮蔽体の周囲におけるＧｅとＧｃの比の分布（一例としてはＧｃ／Ｇｅの分布）を求めることで、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消す磁界をキャンセリング・コイルで発生させるための磁気センサの適切な配置位置を容易に把握することができるので、請求項１記載の発明のように、ＧｅとＧｃの比の分布に基づいて磁気センサの配置位置を決定することで、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことが可能なように磁気センサを配置することができる。
【００２１】
なお、請求項１記載の発明において、磁気センサの配置位置は、具体的には、例えば請求項２に記載したように、Ｇｃ／Ｇｅの値が０．９〜１．１となる範囲内の位置とすることができる。これにより、磁気センサによって検出された磁界の強さがゼロとなるように、キャンセリング・コイルで発生される磁界の強さを制御することで、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消す磁界をキャンセリング・コイルで発生させることができる。
【００２２】
また、図３〜図５からも明らかなように、Ｇｅの分布及びＧｃの分布は周波数によって相違し、これに伴いＧｅとＧｃの比の分布も周波数によって相違するので（一例として図６を参照）、外部から到来する磁界（打ち消し対象の磁界）の周波数帯域が比較的広い等の場合には、Ｇｅ及びＧｃの分布を複数の周波数について各々求めることで、ＧｅとＧｃの比の分布を複数の周波数について各々求め、各周波数におけるＧｅとＧｃの比の分布を考慮して磁気センサの配置位置を決定すればよい（例えば各周波数においてＧｃ／Ｇｅの値が各々０．９〜１．１の範囲内となっている位置にする等）。
【００２３】
また、第１の目的を達成するために、請求項３記載の発明に係る磁気センサの配置方法は、磁性材料から成り略箱状の基部筐体の上面に筒状の上部筐体が連結された外形形状の磁気遮蔽体の近傍に配置された磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、前記磁気遮蔽体の近傍に配置されたキャンセリング・コイルで、外部から到来して前記磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界を発生させるにあたり、前記磁気センサを、前記キャンセリング・コイルによる打ち消し対象の磁界の到来方向に直交しかつ前記上部筐体と接するように前記上部筐体の前記到来方向上流側に配置された第１の仮想平面と、前記到来方向に直交しかつ前記上部筐体と所定距離隔てて前記上部筐体の前記到来方向下流側に配置された第２の仮想平面と、基部筐体の上面に囲まれた所定領域内に配置することを特徴としている。
【００２４】
一方、本願発明者等は前述の解析によって得られたＧｃ／Ｇｅの分布に対して検討を加えた結果、磁気遮蔽体の外形形状が、略箱状の基部筐体の上面に筒状の上部筐体が連結された形状であれば、例として図７に示すように、キャンセリング・コイルによる打ち消し対象の磁界の到来方向に直交しかつ上部筐体と接するように上部筐体の前記到来方向上流側に配置された第１の仮想平面と、到来方向に直交しかつ上部筐体と所定距離隔てて上部筐体の前記到来方向下流側に配置された第２の仮想平面と、基部筐体の上面に囲まれた所定領域（図７にハッチングで示す領域及びその上方の空間）内はＧｃ／Ｇｅの値が１又は１に近い値となっており、この所定領域内に磁気センサを配置し、磁気センサによって検出された磁界の強さがゼロとなるようにキャンセリング・コイルで発生される磁界の強さを制御すれば、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消す磁界をキャンセリング・コイルで発生できる、という知見を得た。
【００２５】
請求項３記載の発明では、上記の第１の仮想平面、第２の仮想平面及び基部筐体の上面に囲まれた所定領域内に磁気センサを配置するので、前述した請求項１記載の発明のように、Ｇｅの分布及びＧｃの分布を求め、更にＧｅとＧｃの比の分布を求めたりすることなく、磁気センサの配置位置を決定することができ、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことが可能なように磁気センサを配置することを、より簡単に実現することができる。
【００２６】
第２の目的を達成するために、請求項４記載の発明に係るアクティブ磁気シールド装置は、磁性材料から成る磁気遮蔽体の近傍に配置されたキャンセリング・コイルと、外部から磁界が到来した場合の前記磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する前記磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｅを求めると共に、前記キャンセリング・コイルで磁界が発生された場合の前記磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する前記磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｃを求めることで得られる、前記磁気遮蔽体の周囲におけるＧｅとＧｃの比の分布に基づいて配置位置が決定された磁気センサと、前記磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、外部から到来して前記磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界を前記キャンセリング・コイルによって発生させる制御手段と、を含んで構成されている。
【００２７】
請求項４記載の発明では、請求項１記載の発明と同様にして決定された配置位置に磁気センサが配置されており、制御手段は、磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界をキャンセリング・コイルによって発生させるので、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことができる。
【００２８】
なお、請求項４記載の発明において、磁気センサは、例えば請求項５に記載したように、磁気遮蔽体の周囲のうちＧｃ／Ｇｅの値が０．９〜１．１となる範囲内に配置することができる。これにより、制御手段は、磁気センサによって検出された磁界の強さがゼロとなるように、キャンセリング・コイルで発生される磁界の強さを制御することで、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消す磁界をキャンセリング・コイルで発生させることができる。
【００２９】
第２の目的を達成するために、請求項６記載の発明に係るアクティブ磁気シールド装置は、磁性材料から成り略箱状の基部筐体の上面に筒状の上部筐体が連結された外形形状の磁気遮蔽体の近傍に配置されたキャンセリング・コイルと、前記キャンセリング・コイルによる打ち消し対象の磁界の到来方向に直交しかつ前記上部筐体と接するように前記上部筐体の前記到来方向上流側に配置された第１の仮想平面と、前記到来方向に直交しかつ前記上部筐体と所定距離隔てて前記上部筐体の前記到来方向下流側に配置された第２の仮想平面と、基部筐体の上面に囲まれた所定領域内に配置された磁気センサと、前記磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、外部から到来して前記磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界を前記キャンセリング・コイルによって発生させる制御手段と、を含んで構成されている。
【００３０】
請求項６記載の発明では、請求項３記載の発明と同様の所定領域内に磁気センサが配置されており、制御手段は、磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界をキャンセリング・コイルによって発生させるので、請求項４記載の発明と同様に、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことができる。
【００３１】
なお、請求項４又は請求項６記載の発明において、キャンセリング・コイル、磁気センサ及び制御手段は、例えば請求項７に記載したように、打ち消し対象の磁界の複数種の到来方向（例えば互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各方向）に対応して複数組設けることができる。また、磁気遮蔽体が略箱状の基部筐体の上面に筒状の上部筐体が連結された形状である場合、本願発明者等は、到来方向がＺ方向（鉛直方向）の磁界の打ち消しについては、基部筐体の上面上の何れの位置に磁気センサを配置したとしても、磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界の打ち消し性能が大きく相違しないことを実験により確認しており、打ち消し対象の磁界の到来方向がＺ方向とされたキャンセリング・コイル、磁気センサ及び制御手段の組については、必ずしも本発明で規定する配置位置に配置しなくてもよい。
【００３２】
また、請求項４又は請求項６記載の発明において、制御手段は、例えば請求項８に記載したように、磁気センサが磁気を検出することで磁気センサから出力される信号に基づき、磁気センサの配置位置における磁界を打ち消す磁界がキャンセリング・コイルで発生されるように生成した電流をキャンセリング・コイルに流すことで、磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界をキャンセリング・コイルによって発生させることが好ましい。このように、磁気センサから出力される信号を利用して、キャンセリング・コイルに流す電流を生成する（例えば磁気センサで検出された磁界に比例した電圧の信号が磁気センサから出力される場合には、信号を増幅した後に電圧−電流変換することで、キャンセリング・コイルに流す電流を生成する）ことで、制御手段の構成を簡単にすることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図８には、本発明に係るアクティブ磁気シールド装置２６と、該アクティブ磁気シールド装置２６による磁気遮蔽対象の装置としての電子線描画装置２０が各々示されている。
【００３４】
電子線描画装置２０は、略箱状とされた基部筐体２２Ａの上面（ＸＹ平面）の略中央に、軸線が鉛直方向（Ｚ方向）に沿うように配置された円筒状の上部筐体２２Ｂが連結された外形形状のケーシング２２を備えている。ケーシング２２は強磁性材料（例えばパーマロイ）から成り、請求項１等に記載の磁気遮蔽体に対応している。ケーシング２２のうち基部筐体２２Ａの内部空間にはガラスマスクや半導体ウェハ等の試料（描画対象物）を移動させる試料ステージが収納されている。また、上部筐体２２Ｂの内部空間には、上端部に電子ビームを射出する電子銃が配置されており、電子銃の下方（試料ステージの間）には加速部、電磁レンズ及び偏向器が各々配置されている（何れも図示省略）。
【００３５】
電子銃から射出された電子ビームは、加速部によって加速されると共に電磁レンズによってビームウェスト径が絞られ、試料上に描画すべき集積回路のパターンに応じて偏向器によりＸ方向及びＹ方向に偏向された後に、試料ステージに配置された試料に照射される。これにより、試料（描画対象物）に所望の集積回路のパターンが描画される。なお、試料に照射される電子ビームは、外部から到来するＸ方向及びＹ方向の磁界によって曲げられる可能性があり、この場合、描画の乱れが生ずるという不都合が生ずる。
【００３６】
一方、アクティブ磁気シールド装置２６は、電子線描画装置２０を取り囲むように配置された枠体２８を備えている。枠体２８は、Ｘ，Ｙ，Ｚの何れかの方向に沿って配置された各方向毎に４本の長尺体が、全体として略直方体状を形成するように各々の端部で相互に連結されて成り、電子線描画装置２０は枠体２８の内部空間に収納されている。
【００３７】
また、枠体２８には外部磁界をキャンセルするための６個のキャンセリング・コイル３０が内蔵されている。キャンセリング・コイル３０は、コイルの軸線が各々Ｘ方向に一致されＸ方向に沿って間隔を空けて配置された一対のキャンセリング・コイル３０Ｘと、コイルの軸線が各々Ｙ方向に一致されＹ方向に沿って間隔を空けて配置された一対のキャンセリング・コイル３０Ｙと、コイルの軸線が各々Ｚ方向に一致されＺ方向に沿って間隔を空けて配置された一対のキャンセリング・コイル３０Ｚから構成されている。
【００３８】
一対のキャンセリング・コイル３０Ｘは直列に接続されており、キャンセリング・コイル３０Ｘに接続された制御ユニット３４の電圧電流変換器３８Ｘから電流が供給されることで、外部から到来した磁界のＸ方向成分を打ち消すためのＸ方向の磁界を発生する。また、一対のキャンセリング・コイル３０Ｙも直列に接続され、キャンセリング・コイル３０Ｙに接続された制御ユニット３４の電圧電流変換器３８Ｙから電流が供給されることで、外部から到来した磁界のＹ方向成分を打ち消すためのＹ方向の磁界を発生する。更に、一対のキャンセリング・コイル３０Ｚも直列に接続され、キャンセリング・コイル３０Ｚに接続された制御ユニット３４の電圧電流変換器３８Ｚから電流が供給されることで、外部から到来した磁界のＺ方向成分を打ち消すためのＺ方向の磁界を発生する。
【００３９】
また、アクティブ磁気シールド装置２６は、電子線描画装置２０の基部筐体２２Ａの上面上に各々設置された磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙ，３２Ｚを備えている。磁気センサ３２Ｘは制御ユニット３４の増幅器３６Ｘ、電圧電流変換器３８Ｘを介してキャンセリング・コイル３０Ｘに接続されており、Ｘ方向（磁気センサ３２Ｘに接続されたキャンセリング・コイル３０Ｘによる打ち消し対象の磁界の方向）に直交しかつ上部筐体２２Ｂと接するように上部筐体２２ＢのＸ方向上流側に配置された第１の仮想平面と、Ｘ方向に直交しかつ上部筐体２２Ｂと所定距離隔てて上部筐体２２ＢのＸ方向下流側に配置された第２の仮想平面に挟まれた基部筐体２２Ａの上面上の所定範囲内に、Ｘ方向の磁界を検出する向きに配置されている。磁気センサ３２Ｘを上記のように配置することは請求項３記載の発明に対応している。
【００４０】
また、磁気センサ３２Ｙは制御ユニット３４の増幅器３６Ｙ、電圧電流変換器３８Ｙを介してキャンセリング・コイル３０Ｙに接続されており、Ｙ方向（磁気センサ３２Ｙに接続されたキャンセリング・コイル３０Ｙによる打ち消し対象の磁界の方向）に直交しかつ上部筐体２２Ｂと接するように上部筐体２２ＢのＹ方向上流側に配置された第１の仮想平面と、Ｙ方向に直交しかつ上部筐体２２Ｂと所定距離隔てて上部筐体２２ＢのＹ方向下流側に配置された第２の仮想平面に挟まれた基部筐体２２Ａの上面上の所定範囲内に、Ｙ方向の磁界を検出する向きに配置されている。磁気センサ３２Ｙを上記のように配置することも請求項３記載の発明に対応している。
【００４１】
また、本実施形態に係るアクティブ磁気シールド装置２６は請求項６（詳しくは請求項７）に記載のアクティブ磁気シールド装置に対応しており、制御ユニット３４は請求項６（詳しくは請求項８）に記載の制御手段に対応している。
【００４２】
更に、磁気センサ３２Ｚは制御ユニット３４の増幅器３６Ｚ、電圧電流変換器３８Ｚを介してキャンセリング・コイル３０Ｚに接続されており、基部筐体２２Ａの上面上の任意の位置に、Ｚ方向の磁界を検出する向きに配置されている。
【００４３】
以下、本実施形態の作用を説明する。例えば電車・自動車・変電所・送電線等の磁気発生源で発生された磁界（外部磁界）が電子線描画装置２０の設置位置に到来すると、到来した外部磁界のＸ方向成分が磁気センサ３２Ｘによって検出され、到来した外部磁界のＹ方向成分が磁気センサ３２Ｙによって検出され、到来した外部磁界のＺ方向成分が磁気センサ３２Ｚによって検出されることで、個々の磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙ，３２Ｚからは、個々の磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙ，３２Ｚで検出された磁界の特定方向成分の強さに比例した電圧の交流信号が出力される。
【００４４】
磁気センサ３２Ｘから出力された信号は、増幅器３６Ｘで増幅された後に電圧電流変換器３８Ｘに入力され、磁気センサ３２Ｘで検出された外部磁界のＸ方向成分の強さに比例した大きさの交流電流に変換されてキャンセリング・コイル３０Ｘに供給される。これにより、キャンセリング・コイル３０Ｘからは、磁気センサ３２Ｘで検出された外部磁界のＸ方向成分と逆向きのＸ方向の磁界（外部磁界のＸ方向成分を打ち消す磁界）が発生される。
【００４５】
キャンセリング・コイル３０ＸでＸ方向の磁界が発生されると、磁気センサ３２Ｘでは、外部磁界のＸ方向成分にキャンセリング・コイル３０Ｘで発生されたＸ方向の磁界が重畳された磁界が検出されることになるが、磁気センサ３２Ｘ、増幅器３６Ｘ、電圧電流変換器３８Ｘ及びキャンセリング・コイル３０Ｘにより、磁気センサ３２Ｘによって検出される磁界がゼロとなるように（磁気センサ３２Ｘによって検出される外部磁界のＸ方向成分がキャンセリング・コイル３０Ｘによって発生される逆向きの磁界によって打ち消されるように）、キャンセリング・コイル３０Ｘによって発生されるＸ方向の磁界のフィードバック制御が行われるので、磁気センサ３２Ｘの配置位置におけるＸ方向の磁界はゼロ又はゼロに近い大きさに抑制されることになる。
【００４６】
また、磁気センサ３２ＸはＸ方向の磁界についてＧｃ／Ｇｅが１又は１に近い値となる所定領域内に配置されており、磁気センサ３２Ｘの配置位置において、キャンセリング・コイル３０Ｘによって発生されるＸ方向の磁界を外部磁界のＸ方向成分と逆向きで略等しくすることで、ケーシング２２の内部空間においても、外部磁界のＸ方向成分のうちケーシング２２の内部空間へ侵入する磁界と、キャンセリング・コイル３０Ｘで発生されてケーシング２２の内部空間へ侵入する磁界が逆向きで略等しくなるので、ケーシング２２の内部空間においても、Ｘ方向の磁界をゼロ又はゼロに近い大きさに抑制することができる。
【００４７】
また同様に、磁気センサ３２Ｙから出力された信号は、増幅器３６Ｙで増幅された後に電圧電流変換器３８Ｙに入力され、磁気センサ３２Ｙで検出された外部磁界のＹ方向成分の強さに比例した大きさの交流電流に変換されてキャンセリング・コイル３０Ｙに供給されるので、キャンセリング・コイル３０Ｙからは、磁気センサ３２Ｙで検出された外部磁界のＹ方向成分と逆向きのＹ方向の磁界（外部磁界のＹ方向成分を打ち消す磁界）が発生される。
【００４８】
また、磁気センサ３２Ｙ、増幅器３６Ｙ、電圧電流変換器３８Ｙ及びキャンセリング・コイル３０Ｙにより、磁気センサ３２Ｙによって検出される磁界がゼロとなるように（磁気センサ３２Ｙによって検出される外部磁界のＹ方向成分がキャンセリング・コイル３０Ｙによって発生される逆向きの磁界によって打ち消されるように）、キャンセリング・コイル３０Ｙによって発生されるＹ方向の磁界のフィードバック制御が行われるので、磁気センサ３２Ｙの配置位置におけるＹ方向の磁界はゼロ又はゼロに近い大きさに抑制されることになる。
【００４９】
そして磁気センサ３２ＹもＹ方向の磁界についてＧｃ／Ｇｅが１又は１に近い値となる所定領域内に配置されており、磁気センサ３２Ｙの配置位置において、キャンセリング・コイル３０Ｙによって発生されるＹ方向の磁界を外部磁界のＹ方向成分と逆向きで略等しくすることで、ケーシング２２の内部空間においても、外部磁界のＹ方向成分のうちケーシング２２の内部空間へ侵入する磁界と、キャンセリング・コイル３０Ｙで発生されてケーシング２２の内部空間へ侵入する磁界が逆向きで略等しくなるので、ケーシング２２の内部空間においても、Ｙ方向の磁界をゼロ又はゼロに近い大きさに抑制することができる。
【００５０】
更に、磁気センサ３２Ｚから出力された信号は、増幅器３６Ｚで増幅された後に電圧電流変換器３８Ｚに入力され、磁気センサ３２Ｚで検出された外部磁界のＺ方向成分の強さに比例した大きさの交流電流に変換されてキャンセリング・コイル３０Ｚに供給されるので、キャンセリング・コイル３０Ｚからは、磁気センサ３２Ｚで検出された外部磁界のＺ方向成分と逆向きのＺ方向の磁界（外部磁界のＺ方向成分を打ち消す磁界）が発生される。
【００５１】
また、磁気センサ３２Ｚ、増幅器３６Ｚ、電圧電流変換器３８Ｚ及びキャンセリング・コイル３０Ｚにより、磁気センサ３２Ｚによって検出される磁界がゼロとなるように（磁気センサ３２Ｚによって検出される外部磁界のＺ方向成分がキャンセリング・コイル３０Ｚによって発生される逆向きの磁界によって打ち消されるように）、キャンセリング・コイル３０Ｚによって発生されるＺ方向の磁界のフィードバック制御が行われるので、磁気センサ３２Ｚの配置位置におけるＺ方向の磁界はゼロ又はゼロに近い大きさに抑制されることになる。
【００５２】
本実施形態では、Ｚ方向の磁界を検出する磁気センサ３２Ｚを基部筐体２２Ａの上面上の任意の位置に配置しており、磁気センサ３２Ｚの配置位置については、Ｚ方向の磁界についてＧｃ／Ｇｅが１又は１に近い値となる位置とは限らないが、本願発明者等は、磁気遮蔽体が略箱状の基部筐体の上面に筒状の上部筐体が連結された形状である場合、Ｚ方向（鉛直方向）の磁界の打ち消しについては、基部筐体の上面上の何れの位置に磁気センサを配置したとしても、磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界の打ち消し性能が大きく相違しないことを実験により確認しているので、磁気センサ３２Ｚの配置位置において、外部磁界のＺ方向成分とキャンセリング・コイル３０Ｚによって発生されるＺ方向の磁界を逆向きで略等しくすることで、ケーシング２２の内部空間におけるＺ方向の磁界を非常に小さく抑制することができる。
【００５３】
なお、上記では本実施形態に係る電子線描画装置２０のケーシングの形状が、請求項３に記載した磁気遮蔽体の形状と類似していることから、水平方向の磁界を検出する磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙを、請求項３記載の発明で規定する位置に配置した例を説明したが、これに限定されるものではなく、請求項１に記載したように、Ｇｅの分布を求めると共にＧｃの分布を求め、更に、磁気遮蔽体の周囲におけるＧｅとＧｃの比の分布（例えばＧｃ／Ｇｅの分布）を求め、求めたＧｅとＧｃの比の分布に基づいて磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙの配置位置を決定するようにしてもよい。この場合、本実施形態に係るアクティブ磁気シールド装置２６は請求項４に記載のアクティブ磁気シールド装置に対応することになる。
【００５４】
磁気遮蔽対象の装置のケーシングの形状が請求項３に記載した磁気遮蔽体の形状と類似している場合、上記のようにＧｅとＧｃの比の分布に基づいて決定した磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙの配置位置は、請求項３記載の発明によって規定される磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙの配置位置と大きくは相違しないが、特に、磁気遮蔽対象の装置のケーシングの形状が請求項３に記載した磁気遮蔽体の形状と類似していない場合には、ＧｅとＧｃの比の分布に基づいて磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙの配置位置を決定することで、外部から到来してケーシング（磁気遮蔽体）の内部空間へ侵入する磁界をより精度良く打ち消せる位置に磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙを配置することができる。
【００５５】
また、上記では水平方向の磁界を検出する磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙ（Ｘ方向の磁界を検出する磁気センサ３２Ｘ及びＹ方向の磁界を検出する磁気センサ３２Ｙ）についてのみ、本発明を適用した位置に配置する例を説明したが、これに限定されるものではなく、鉛直方向（Ｚ方向）の磁界を検出する磁気センサ３２Ｚの配置位置についても、例えば請求項１記載の発明を適用し、ＧｅとＧｃの比の分布（例えばＧｃ／Ｇｅの分布）に基づいて決定するようにしてもよい。
【００５６】
また、上記では磁気遮蔽体を備えた装置として電子線描画装置２０を例に説明したが、本発明に係るアクティブ磁気シールド装置によって磁気を遮蔽すべき装置は上記に限定されるものではなく、例えば本発明を磁気シールド室と併用することで、より高い磁気遮蔽性能が要求される装置、例えば生体磁気を計測する装置等についての磁気遮蔽に本発明を適用することも可能である。
【００５７】
【実施例】
本願発明者等は、Ｇｃ／Ｇｅが１又は１に近い位置に磁気センサを配置し、キャンセリング・コイルで発生させる磁界を制御することの有効性を、実際の電子線描画装置を用いて検証する実験を行った。
【００５８】
この実験では、電子線描画装置としてエリオニクス社製のELS-7700を用いると共に、励磁コイルとして直径1400mm,20turnの円形コイルを用い、この励磁コイルを電子線描画装置の上部筐体の水平方向中心点からＹ方向に3200mm隔てた位置に配置した。アクティブ磁気シールド装置の磁気センサとしてはフラックスゲート型磁力計（バーリントン社製）を用い、電子線描画装置の上部筐体の水平方向中心点からＸ方向に65mm、Ｙ方向に140mm隔てた位置（Ｇｃ／Ｇｅ≒１となる位置）に配置した。また、キャンセリング・コイルは1200mm×1200mm×2000mmの枠体に取り付け、電子線描画装置を取り囲むように配置した。
【００５９】
そして、励磁コイルによって電子線描画装置の上部筐体の水平方向中心点に、１ＨｚでＢ＝２×10-6〔Ｔ〕、100ＨｚでＢ＝3.5×10-6〔Ｔ〕のＸ方向の磁界を順に印加し、アクティブ磁気シールド装置の作動を停止させている状態及びアクティブ磁気シールド装置を作動させた状態での電子線描画装置による描画結果を走査型電子顕微鏡で観察し、写真として撮影した。上記の実験の結果を図９に示す。
【００６０】
図９（Ａ）はアクティブ磁気シールド装置の作動停止状態で１Ｈｚの磁界を印加した場合、図９（Ｃ）はアクティブ磁気シールド装置の作動停止状態で100Ｈｚの磁界を印加した場合であるが、何れも描画ライン位置のシフトが明瞭に現れている。これに対し、アクティブ磁気シールド装置の作動状態で１Ｈｚの磁界を印加した場合（図９（Ｂ))及びアクティブ磁気シールド装置の作動状態で100Ｈｚの磁界を印加した場合（図９（Ｄ))には、描画ライン位置のシフトが明らかに低減されており（例えば100Ｈｚの磁界を印加した場合には描画ライン位置の揺れ幅が１／４に低減されている）、Ｇｃ／Ｇｅが１又は１に近い位置に磁気センサを配置することの有効性が確認された。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、外部から磁界が到来した場合の磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｅを求めると共に、キャンセリング・コイルで磁界が発生された場合の磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する前記磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｃを求め、磁気遮蔽体の周囲におけるＧｅとＧｃの比の分布に基づいて磁気センサの配置位置を決定するので、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことが可能なように磁気センサを配置することができ、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことができる、という優れた効果を有する。
【００６２】
また本発明は、略箱状の基部筐体の上面に筒状の上部筐体が連結された外形形状の磁気遮蔽体に対し、キャンセリング・コイルによる打ち消し対象の磁界の到来方向に直交しかつ上部筐体と接するように上部筐体の前記到来方向上流側に配置された第１の仮想平面と、前記到来方向に直交しかつ上部筐体と所定距離隔てて上部筐体の前記到来方向下流側に配置された第２の仮想平面と、基部筐体の上面に囲まれた所定領域内に磁気センサを配置するので、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことが可能なように磁気センサを配置することができ、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ｇｃ／Ｇｅの分布の解析に用いた解析モデルの（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】 Ｇｃ／Ｇｅの分布の解析における解析領域を示す斜視図である。
【図３】 周波数0.1ＨzにおけるＧｃ及びＧｅの分布の解析結果を示す線図である。
【図４】 周波数10ＨzにおけるＧｃ及びＧｅの分布の解析結果を示す線図である。
【図５】 周波数50ＨzにおけるＧｃ及びＧｅの分布の解析結果を示す線図である。
【図６】 周波数0.1，10，50ＨzにおけるＧｃ／Ｇｅの分布の解析結果を示す線図である。
【図７】 請求項３記載の発明における磁気センサの配置範囲を示す斜視図である。
【図８】 本実施形態に係る電子線描画装置及びアクティブ磁気シールド装置の概略図である。
【図９】 本願発明者等が実施した実験の結果を示す線図である。
【符号の説明】
１０ 磁気遮蔽体モデル
１２ 励磁コイル
１４ キャンセリング・コイル
２０ 電子線描画装置
２２ ケーシング
２２Ａ 基部筐体
２２Ｂ 上部筐体
２６ アクティブ磁気シールド装置
３０ キャンセリング・コイル
３２ 磁気センサ
３４ 制御ユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気センサの配置方法及びアクティブ磁気シールド装置に係り、特に、外部から到来して磁性材料から成る磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消す磁界をキャンセリング・コイルによって発生させるために、磁界を検出する磁気センサを適正に配置するための磁気センサの配置方法、及び該磁気センサの配置方法が適用されたアクティブ磁気シールド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電界又は磁界を印加することで偏向させた電子ビームをガラスマスクや半導体ウェハ等の描画対象物に照射することで、描画対象物上に所望の集積回路のパターンを描画可能な電子線描画装置が知られている。この電子線描画装置は、例えば電車・自動車・変電所・送電線等の磁気発生源から装置設置箇所へ到来する外部磁界（外部磁場）の影響で電子ビームが偏向されて描画が乱れることを回避するために、電子ビームを発生・偏向させて描画対象物に照射する部分がパーマロイ等の磁性材料から成るケーシング（磁気遮蔽体）で覆われた構造とされている。
【０００３】
集積回路の集積度向上のために、電子線描画装置が描画対象物上に描画可能な線の最小幅は年々微細化の傾向にある。そして、描画線幅の微細化に伴い、微少な外部磁界による電子線描画装置の描画の若干の乱れも無視できなくなってきており、磁気遮蔽体による外部磁界遮蔽効果だけでは不十分となってきている。外部磁界の影響を排除するために、パーマロイ等の磁性材料で囲まれた磁気シールド室内に電子線描画装置を設置することも行われているが、磁気シールド室は、重量が嵩むために設置場所が制限されると共に、高コストであり、室内空間が閉鎖されているために入室者に圧迫感を与えるという欠点がある。
【０００４】
このため、電子線描画装置の設置箇所に到来した外部磁界を検出し、電子線描画装置の近傍に配置したコイルによって外部磁界を打ち消す磁界を発生させることで、外部磁界が電子線描画装置に及ぼす影響を排除するように構成されたアクティブ磁気シールド装置が提案されている（例えば特許文献１〜特許文献３等を参照）。アクティブ磁気シールド装置は、外部磁界を打ち消す磁界を発生させるためのキャンセリング・コイル、外部磁界（磁束密度）を検出する磁気センサ、及び、該磁気センサによる外部磁界の検出信号に基づき外部磁界を打ち消す磁界をキャンセリング・コイルで発生させるフィードバック回路の組が、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向から到来する外部磁界に対応してＸ，Ｙ，Ｚの各方向について各々設けられて構成されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−９７６９０号公報
【特許文献２】
特開２００１−３３２８８８号公報
【特許文献３】
特開２００２−９４２８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
アクティブ磁気シールド装置により、電子線描画装置の設置箇所に到来する外部磁界が電子線描画装置に及ぼす影響を排除するためには、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を検出し、該磁界がゼロ又は非常に小さくなるようにキャンセリング・コイルで発生される磁界を制御する必要がある。しかし、磁気遮蔽体の内部空間には電子線描画装置の構成部品が高密度に配置され磁気センサの配置スペースを確保することが困難なため、磁気センサは磁気遮蔽体の外部に配置せざるを得ない。
【０００７】
しかしながら、電子線描画装置の磁気遮蔽体はパーマロイ等の高透磁率の磁性材料で構成されているため、電子線描画装置の設置箇所に到来した外部磁界によって生ずる磁気遮蔽体の外部における磁界（磁束密度）の分布は、磁気遮蔽体によって乱されて歪められると共に、キャンセリング・コイルで発生される磁界によって生ずる磁気遮蔽体の外部における磁界（磁束密度）の分布についても、磁気遮蔽体によって乱されて歪められる。このため、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界（磁束密度）を、磁気遮蔽体の外部に配置した磁気センサによって精度良く検出することは困難であり、磁気センサによる検出結果に基づき、磁気遮蔽体の内部空間に侵入する磁界が精度良く打ち消されるようにキャンセリング・コイルで発生される磁界を制御することも困難であるのが実情であった。
【０００８】
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことが可能なように磁気センサを配置できる磁気センサの配置方法を得ることが第１の目的である。
【０００９】
また本発明は、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことが可能なアクティブ磁気シールド装置を得ることが第２の目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
磁性材料から成る磁気遮蔽体の配置位置へ外部から磁界が到来した場合に、磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界の強さに対する磁気遮蔽体の周囲の特定部位における磁界の強さの比Ｇｅは、到来磁界の強さが変化しても通常の範囲では殆ど変化しない。また、磁気遮蔽体の近傍に配置されたキャンセリング・コイルにより磁界を発生させた場合に、磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界の強さに対する前記特定部位における磁界の強さの比Ｇｃについても、キャンセリング・コイルによって発生される磁界の強さが変化しても通常の範囲では殆ど変化しない。
【００１１】
一方、磁気遮蔽体の近傍に配置した磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、磁気遮蔽体の近傍に配置されたキャンセリング・コイルで、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界を発生させる場合には、磁気遮蔽体の内部空間及び外部空間には、到来磁界とキャンセリング・コイルによって発生された磁界とを重畳した磁界が存在することになり、磁気センサも上記の重畳磁界を検出することになるが、磁気遮蔽体の周囲におけるＧｅとＧｃの比の分布に基づき、例えばＧｃ／Ｇｅが１又は１に近い値となる位置に磁気センサを配置し、磁気センサによって検出される磁界の強さがゼロ又はゼロに近い値となるようにキャンセリング・コイルで発生される磁界を制御すれば、磁気遮蔽体の内部空間においても、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界の強さと、キャンセリング・コイルで発生されて磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界の強さの比率が、磁気センサの配置位置と同様に１又は１に近い値となるので、磁気センサの配置位置での外部磁界による磁界の強さや、磁気遮蔽体の内部空間で外部磁界による磁界の強さが未知であっても、磁気遮蔽体の内部空間における磁界の強さは理論的にゼロ又はゼロに近い値になる。
【００１２】
本願発明者等は上記事実に想到し、磁気遮蔽体の周囲（及び内部空間）におけるＧｅとＧｃの比の分布を以下のようにして解析（演算）した。すなわち、電子線描画装置のケーシングは、一般に略箱状の基部筐体の上面に筒状の上部筐体が連結された形状とされているため、磁気遮蔽体として、図１に示すように電子線描画装置のケーシング（磁気遮蔽体）の外形形状を模した磁気遮蔽体モデル１０を設定した。なお、磁気遮蔽体モデル１０は、基部筐体に対応する部分（基部筐体モデル１０Ａ）の底面のサイズを1500mm×1500mm、高さを432mmとし、上部筐体に対応する部分（上部筐体モデル１０Ｂ）の底面のサイズを200mm×200mm、高さを800mmとした。
【００１３】
また、外部磁界を模したＸ方向の磁界を加えるための励磁コイル１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを磁気遮蔽体モデル１０の周囲に配置すると共に、励磁コイル１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃによって加えられるＸ方向の磁界を打ち消す磁界を発生させるためのキャンセリング・コイル１４Ａ，１４Ｂを取り付けた枠体１６を、磁気遮蔽体モデル１０の周囲に配置した解析モデルを設定した。なお、励磁コイル１２Ａ〜１２Ｃは一辺が2800mmの矩形状とし、Ｘ方向に沿って1400mmの間隔を空けた配置とした。また、キャンセリング・コイル１４Ａ，１４Ｂは一辺が1500mmの矩形状とし、Ｘ方向に沿って1500mmの間隔を空けた配置とした。
【００１４】
また、解析領域は対称性を考慮して全領域（基部筐体モデル１０Ａの底面から600mm上方の解析平面上の領域）の１／４とし（図２も参照）、解析方法として磁気ベクトルポテンシャル法及び一次六面体辺要素を用いた三次元有限要素法を適用して渦電流を考慮した。そして、外側の励磁コイル１２Ａ，１２Ｃに５ＡＴ、中心の励磁コイル１２Ｂに３ＡＴの電流（周波数＝0.1，10，50Ｈz）を流し、外部磁界を模したＸ方向に略一様な磁界を磁気遮蔽体モデル１０に加えたときの、磁気遮蔽体モデル１０の外側の磁界Ｂxeo及び上部筐体モデル１０Ｂの内部の磁界Ｂxeiの分布を求め、上部筐体モデル１０Ｂの内部における磁界Ｂxeiの平均値と、磁気遮蔽体モデル１０の外側の各位置における磁界Ｂxeoの比Ｇｅ(Ｂxeo／Ｂxei)の分布を求めた。
【００１５】
また、同様に、キャンセリング・コイル１４Ａ，１４Ｂに１．２９ＡＴの電流（周波数＝0.1，10，50Ｈz）を流してＸ方向の磁界を磁気遮蔽体モデル１０に加えたときの、磁気遮蔽体モデル１０の外側の磁界Ｂxco及び上部筐体モデル１０Ｂの内部の磁界Ｂxciの分布を求め、上部筐体モデル１０Ｂの内部における磁界Ｂxciの平均値と、磁気遮蔽体モデル１０の外側の各位置における磁界Ｂxcoの比Ｇｃ(Ｂxco／Ｂxci)の分布を求めた。なお、解析ではパーマロイの増分透磁率μs＝10000、導電率σ＝1.626×106〔Ｓ／ｍ〕（四端子法による測定値）とした。
【００１６】
その結果、周波数＝0.1，10，50ＨzにおけるＧｅの分布として図３（Ｂ）〜図５（Ｂ）に示す分布が得られ、周波数＝0.1，10，50ＨzにおけるＧｃの分布として図３（Ａ）〜図５（Ａ）に示す分布が得られた。そして、図３〜図５に示すＧｅ及びＧｃの分布に基づき、ＧｅとＧｃの比としてＧｃ／Ｇｅを演算した結果、周波数＝0.1，10，50Ｈzにおいて、Ｇｃ／Ｇｅが各々図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように分布していることが明らかになった。
【００１７】
上記に基づき、請求項１記載の発明に係る磁気センサの配置方法は、磁性材料から成る磁気遮蔽体の近傍に配置された磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、前記磁気遮蔽体の近傍に配置されたキャンセリング・コイルで、外部から到来して前記磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界を発生させるにあたり、外部から磁界が到来した場合の前記磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する前記磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｅを求めると共に、キャンセリング・コイルで磁界が発生された場合の前記磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する前記磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｃを求め、前記磁気遮蔽体の周囲におけるＧｅとＧｃの比の分布に基づいて前記磁気センサの配置位置を決定し、決定した配置位置に前記磁気センサを配置することを特徴としている。
【００１８】
なお、本発明における磁気遮蔽体としては、例えば電子線描画装置のケーシングを適用することができるが、外部磁界が及ぼす影響を排除する必要がある装置としては、電子線描画装置の他に生体磁気の計測を行う装置等が挙げられる。この種の装置のうち、ケーシングが磁性材料から成る装置であれば、該ケーシングを本発明における磁気遮蔽体とすることで、本発明を適用可能であることは言うまでもない。
【００１９】
請求項１記載の発明では、外部から磁界が到来した場合の磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｅを求めると共に、キャンセリング・コイルで磁界が発生された場合の磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｃを求めている。なお、磁気遮蔽体の周囲の各部位におけるＧｅ及びＧｃ（Ｇｅ及びＧｃの分布）は、例えば本願発明者等が行った解析と同様に、有限要素法等を用いて演算により求めることができるが、これに代えて、各部位に磁気センサを配置して実測するようにしてもよい。これにより、例として図３〜図５に示すようなＧｅ及びＧｃの分布を得ることができる。
【００２０】
そして請求項１記載の発明では、磁気遮蔽体の周囲におけるＧｅとＧｃの比の分布に基づいて磁気センサの配置位置を決定し、決定した配置位置に磁気センサを配置する。上記のように、磁気遮蔽体の周囲におけるＧｅとＧｃの比の分布（一例としてはＧｃ／Ｇｅの分布）を求めることで、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消す磁界をキャンセリング・コイルで発生させるための磁気センサの適切な配置位置を容易に把握することができるので、請求項１記載の発明のように、ＧｅとＧｃの比の分布に基づいて磁気センサの配置位置を決定することで、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことが可能なように磁気センサを配置することができる。
【００２１】
なお、請求項１記載の発明において、磁気センサの配置位置は、具体的には、例えば請求項２に記載したように、Ｇｃ／Ｇｅの値が０．９〜１．１となる範囲内の位置とすることができる。これにより、磁気センサによって検出された磁界の強さがゼロとなるように、キャンセリング・コイルで発生される磁界の強さを制御することで、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消す磁界をキャンセリング・コイルで発生させることができる。
【００２２】
また、図３〜図５からも明らかなように、Ｇｅの分布及びＧｃの分布は周波数によって相違し、これに伴いＧｅとＧｃの比の分布も周波数によって相違するので（一例として図６を参照）、外部から到来する磁界（打ち消し対象の磁界）の周波数帯域が比較的広い等の場合には、Ｇｅ及びＧｃの分布を複数の周波数について各々求めることで、ＧｅとＧｃの比の分布を複数の周波数について各々求め、各周波数におけるＧｅとＧｃの比の分布を考慮して磁気センサの配置位置を決定すればよい（例えば各周波数においてＧｃ／Ｇｅの値が各々０．９〜１．１の範囲内となっている位置にする等）。
【００２３】
また、第１の目的を達成するために、請求項３記載の発明に係る磁気センサの配置方法は、磁性材料から成り略箱状の基部筐体の上面に筒状の上部筐体が連結された外形形状の磁気遮蔽体の近傍に配置された磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、前記磁気遮蔽体の近傍に配置されたキャンセリング・コイルで、外部から到来して前記磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界を発生させるにあたり、前記磁気センサを、前記キャンセリング・コイルによる打ち消し対象の磁界の到来方向に直交しかつ前記上部筐体と接するように前記上部筐体の前記到来方向上流側に配置された第１の仮想平面と、前記到来方向に直交しかつ前記上部筐体と所定距離隔てて前記上部筐体の前記到来方向下流側に配置された第２の仮想平面と、基部筐体の上面に囲まれた所定領域内に配置することを特徴としている。
【００２４】
一方、本願発明者等は前述の解析によって得られたＧｃ／Ｇｅの分布に対して検討を加えた結果、磁気遮蔽体の外形形状が、略箱状の基部筐体の上面に筒状の上部筐体が連結された形状であれば、例として図７に示すように、キャンセリング・コイルによる打ち消し対象の磁界の到来方向に直交しかつ上部筐体と接するように上部筐体の前記到来方向上流側に配置された第１の仮想平面と、到来方向に直交しかつ上部筐体と所定距離隔てて上部筐体の前記到来方向下流側に配置された第２の仮想平面と、基部筐体の上面に囲まれた所定領域（図７にハッチングで示す領域及びその上方の空間）内はＧｃ／Ｇｅの値が１又は１に近い値となっており、この所定領域内に磁気センサを配置し、磁気センサによって検出された磁界の強さがゼロとなるようにキャンセリング・コイルで発生される磁界の強さを制御すれば、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消す磁界をキャンセリング・コイルで発生できる、という知見を得た。
【００２５】
請求項３記載の発明では、上記の第１の仮想平面、第２の仮想平面及び基部筐体の上面に囲まれた所定領域内に磁気センサを配置するので、前述した請求項１記載の発明のように、Ｇｅの分布及びＧｃの分布を求め、更にＧｅとＧｃの比の分布を求めたりすることなく、磁気センサの配置位置を決定することができ、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことが可能なように磁気センサを配置することを、より簡単に実現することができる。
【００２６】
第２の目的を達成するために、請求項４記載の発明に係るアクティブ磁気シールド装置は、磁性材料から成る磁気遮蔽体の近傍に配置されたキャンセリング・コイルと、外部から磁界が到来した場合の前記磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する前記磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｅを求めると共に、前記キャンセリング・コイルで磁界が発生された場合の前記磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する前記磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｃを求めることで得られる、前記磁気遮蔽体の周囲におけるＧｅとＧｃの比の分布に基づいて配置位置が決定された磁気センサと、前記磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、外部から到来して前記磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界を前記キャンセリング・コイルによって発生させる制御手段と、を含んで構成されている。
【００２７】
請求項４記載の発明では、請求項１記載の発明と同様にして決定された配置位置に磁気センサが配置されており、制御手段は、磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界をキャンセリング・コイルによって発生させるので、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことができる。
【００２８】
なお、請求項４記載の発明において、磁気センサは、例えば請求項５に記載したように、磁気遮蔽体の周囲のうちＧｃ／Ｇｅの値が０．９〜１．１となる範囲内に配置することができる。これにより、制御手段は、磁気センサによって検出された磁界の強さがゼロとなるように、キャンセリング・コイルで発生される磁界の強さを制御することで、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消す磁界をキャンセリング・コイルで発生させることができる。
【００２９】
第２の目的を達成するために、請求項６記載の発明に係るアクティブ磁気シールド装置は、磁性材料から成り略箱状の基部筐体の上面に筒状の上部筐体が連結された外形形状の磁気遮蔽体の近傍に配置されたキャンセリング・コイルと、前記キャンセリング・コイルによる打ち消し対象の磁界の到来方向に直交しかつ前記上部筐体と接するように前記上部筐体の前記到来方向上流側に配置された第１の仮想平面と、前記到来方向に直交しかつ前記上部筐体と所定距離隔てて前記上部筐体の前記到来方向下流側に配置された第２の仮想平面と、基部筐体の上面に囲まれた所定領域内に配置された磁気センサと、前記磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、外部から到来して前記磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界を前記キャンセリング・コイルによって発生させる制御手段と、を含んで構成されている。
【００３０】
請求項６記載の発明では、請求項３記載の発明と同様の所定領域内に磁気センサが配置されており、制御手段は、磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界をキャンセリング・コイルによって発生させるので、請求項４記載の発明と同様に、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことができる。
【００３１】
なお、請求項４又は請求項６記載の発明において、キャンセリング・コイル、磁気センサ及び制御手段は、例えば請求項７に記載したように、打ち消し対象の磁界の複数種の到来方向（例えば互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各方向）に対応して複数組設けることができる。また、磁気遮蔽体が略箱状の基部筐体の上面に筒状の上部筐体が連結された形状である場合、本願発明者等は、到来方向がＺ方向（鉛直方向）の磁界の打ち消しについては、基部筐体の上面上の何れの位置に磁気センサを配置したとしても、磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界の打ち消し性能が大きく相違しないことを実験により確認しており、打ち消し対象の磁界の到来方向がＺ方向とされたキャンセリング・コイル、磁気センサ及び制御手段の組については、必ずしも本発明で規定する配置位置に配置しなくてもよい。
【００３２】
また、請求項４又は請求項６記載の発明において、制御手段は、例えば請求項８に記載したように、磁気センサが磁気を検出することで磁気センサから出力される信号に基づき、磁気センサの配置位置における磁界を打ち消す磁界がキャンセリング・コイルで発生されるように生成した電流をキャンセリング・コイルに流すことで、磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界をキャンセリング・コイルによって発生させることが好ましい。このように、磁気センサから出力される信号を利用して、キャンセリング・コイルに流す電流を生成する（例えば磁気センサで検出された磁界に比例した電圧の信号が磁気センサから出力される場合には、信号を増幅した後に電圧−電流変換することで、キャンセリング・コイルに流す電流を生成する）ことで、制御手段の構成を簡単にすることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図８には、本発明に係るアクティブ磁気シールド装置２６と、該アクティブ磁気シールド装置２６による磁気遮蔽対象の装置としての電子線描画装置２０が各々示されている。
【００３４】
電子線描画装置２０は、略箱状とされた基部筐体２２Ａの上面（ＸＹ平面）の略中央に、軸線が鉛直方向（Ｚ方向）に沿うように配置された円筒状の上部筐体２２Ｂが連結された外形形状のケーシング２２を備えている。ケーシング２２は強磁性材料（例えばパーマロイ）から成り、請求項１等に記載の磁気遮蔽体に対応している。ケーシング２２のうち基部筐体２２Ａの内部空間にはガラスマスクや半導体ウェハ等の試料（描画対象物）を移動させる試料ステージが収納されている。また、上部筐体２２Ｂの内部空間には、上端部に電子ビームを射出する電子銃が配置されており、電子銃の下方（試料ステージの間）には加速部、電磁レンズ及び偏向器が各々配置されている（何れも図示省略）。
【００３５】
電子銃から射出された電子ビームは、加速部によって加速されると共に電磁レンズによってビームウェスト径が絞られ、試料上に描画すべき集積回路のパターンに応じて偏向器によりＸ方向及びＹ方向に偏向された後に、試料ステージに配置された試料に照射される。これにより、試料（描画対象物）に所望の集積回路のパターンが描画される。なお、試料に照射される電子ビームは、外部から到来するＸ方向及びＹ方向の磁界によって曲げられる可能性があり、この場合、描画の乱れが生ずるという不都合が生ずる。
【００３６】
一方、アクティブ磁気シールド装置２６は、電子線描画装置２０を取り囲むように配置された枠体２８を備えている。枠体２８は、Ｘ，Ｙ，Ｚの何れかの方向に沿って配置された各方向毎に４本の長尺体が、全体として略直方体状を形成するように各々の端部で相互に連結されて成り、電子線描画装置２０は枠体２８の内部空間に収納されている。
【００３７】
また、枠体２８には外部磁界をキャンセルするための６個のキャンセリング・コイル３０が内蔵されている。キャンセリング・コイル３０は、コイルの軸線が各々Ｘ方向に一致されＸ方向に沿って間隔を空けて配置された一対のキャンセリング・コイル３０Ｘと、コイルの軸線が各々Ｙ方向に一致されＹ方向に沿って間隔を空けて配置された一対のキャンセリング・コイル３０Ｙと、コイルの軸線が各々Ｚ方向に一致されＺ方向に沿って間隔を空けて配置された一対のキャンセリング・コイル３０Ｚから構成されている。
【００３８】
一対のキャンセリング・コイル３０Ｘは直列に接続されており、キャンセリング・コイル３０Ｘに接続された制御ユニット３４の電圧電流変換器３８Ｘから電流が供給されることで、外部から到来した磁界のＸ方向成分を打ち消すためのＸ方向の磁界を発生する。また、一対のキャンセリング・コイル３０Ｙも直列に接続され、キャンセリング・コイル３０Ｙに接続された制御ユニット３４の電圧電流変換器３８Ｙから電流が供給されることで、外部から到来した磁界のＹ方向成分を打ち消すためのＹ方向の磁界を発生する。更に、一対のキャンセリング・コイル３０Ｚも直列に接続され、キャンセリング・コイル３０Ｚに接続された制御ユニット３４の電圧電流変換器３８Ｚから電流が供給されることで、外部から到来した磁界のＺ方向成分を打ち消すためのＺ方向の磁界を発生する。
【００３９】
また、アクティブ磁気シールド装置２６は、電子線描画装置２０の基部筐体２２Ａの上面上に各々設置された磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙ，３２Ｚを備えている。磁気センサ３２Ｘは制御ユニット３４の増幅器３６Ｘ、電圧電流変換器３８Ｘを介してキャンセリング・コイル３０Ｘに接続されており、Ｘ方向（磁気センサ３２Ｘに接続されたキャンセリング・コイル３０Ｘによる打ち消し対象の磁界の方向）に直交しかつ上部筐体２２Ｂと接するように上部筐体２２ＢのＸ方向上流側に配置された第１の仮想平面と、Ｘ方向に直交しかつ上部筐体２２Ｂと所定距離隔てて上部筐体２２ＢのＸ方向下流側に配置された第２の仮想平面に挟まれた基部筐体２２Ａの上面上の所定範囲内に、Ｘ方向の磁界を検出する向きに配置されている。磁気センサ３２Ｘを上記のように配置することは請求項３記載の発明に対応している。
【００４０】
また、磁気センサ３２Ｙは制御ユニット３４の増幅器３６Ｙ、電圧電流変換器３８Ｙを介してキャンセリング・コイル３０Ｙに接続されており、Ｙ方向（磁気センサ３２Ｙに接続されたキャンセリング・コイル３０Ｙによる打ち消し対象の磁界の方向）に直交しかつ上部筐体２２Ｂと接するように上部筐体２２ＢのＹ方向上流側に配置された第１の仮想平面と、Ｙ方向に直交しかつ上部筐体２２Ｂと所定距離隔てて上部筐体２２ＢのＹ方向下流側に配置された第２の仮想平面に挟まれた基部筐体２２Ａの上面上の所定範囲内に、Ｙ方向の磁界を検出する向きに配置されている。磁気センサ３２Ｙを上記のように配置することも請求項３記載の発明に対応している。
【００４１】
また、本実施形態に係るアクティブ磁気シールド装置２６は請求項６（詳しくは請求項７）に記載のアクティブ磁気シールド装置に対応しており、制御ユニット３４は請求項６（詳しくは請求項８）に記載の制御手段に対応している。
【００４２】
更に、磁気センサ３２Ｚは制御ユニット３４の増幅器３６Ｚ、電圧電流変換器３８Ｚを介してキャンセリング・コイル３０Ｚに接続されており、基部筐体２２Ａの上面上の任意の位置に、Ｚ方向の磁界を検出する向きに配置されている。
【００４３】
以下、本実施形態の作用を説明する。例えば電車・自動車・変電所・送電線等の磁気発生源で発生された磁界（外部磁界）が電子線描画装置２０の設置位置に到来すると、到来した外部磁界のＸ方向成分が磁気センサ３２Ｘによって検出され、到来した外部磁界のＹ方向成分が磁気センサ３２Ｙによって検出され、到来した外部磁界のＺ方向成分が磁気センサ３２Ｚによって検出されることで、個々の磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙ，３２Ｚからは、個々の磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙ，３２Ｚで検出された磁界の特定方向成分の強さに比例した電圧の交流信号が出力される。
【００４４】
磁気センサ３２Ｘから出力された信号は、増幅器３６Ｘで増幅された後に電圧電流変換器３８Ｘに入力され、磁気センサ３２Ｘで検出された外部磁界のＸ方向成分の強さに比例した大きさの交流電流に変換されてキャンセリング・コイル３０Ｘに供給される。これにより、キャンセリング・コイル３０Ｘからは、磁気センサ３２Ｘで検出された外部磁界のＸ方向成分と逆向きのＸ方向の磁界（外部磁界のＸ方向成分を打ち消す磁界）が発生される。
【００４５】
キャンセリング・コイル３０ＸでＸ方向の磁界が発生されると、磁気センサ３２Ｘでは、外部磁界のＸ方向成分にキャンセリング・コイル３０Ｘで発生されたＸ方向の磁界が重畳された磁界が検出されることになるが、磁気センサ３２Ｘ、増幅器３６Ｘ、電圧電流変換器３８Ｘ及びキャンセリング・コイル３０Ｘにより、磁気センサ３２Ｘによって検出される磁界がゼロとなるように（磁気センサ３２Ｘによって検出される外部磁界のＸ方向成分がキャンセリング・コイル３０Ｘによって発生される逆向きの磁界によって打ち消されるように）、キャンセリング・コイル３０Ｘによって発生されるＸ方向の磁界のフィードバック制御が行われるので、磁気センサ３２Ｘの配置位置におけるＸ方向の磁界はゼロ又はゼロに近い大きさに抑制されることになる。
【００４６】
また、磁気センサ３２ＸはＸ方向の磁界についてＧｃ／Ｇｅが１又は１に近い値となる所定領域内に配置されており、磁気センサ３２Ｘの配置位置において、キャンセリング・コイル３０Ｘによって発生されるＸ方向の磁界を外部磁界のＸ方向成分と逆向きで略等しくすることで、ケーシング２２の内部空間においても、外部磁界のＸ方向成分のうちケーシング２２の内部空間へ侵入する磁界と、キャンセリング・コイル３０Ｘで発生されてケーシング２２の内部空間へ侵入する磁界が逆向きで略等しくなるので、ケーシング２２の内部空間においても、Ｘ方向の磁界をゼロ又はゼロに近い大きさに抑制することができる。
【００４７】
また同様に、磁気センサ３２Ｙから出力された信号は、増幅器３６Ｙで増幅された後に電圧電流変換器３８Ｙに入力され、磁気センサ３２Ｙで検出された外部磁界のＹ方向成分の強さに比例した大きさの交流電流に変換されてキャンセリング・コイル３０Ｙに供給されるので、キャンセリング・コイル３０Ｙからは、磁気センサ３２Ｙで検出された外部磁界のＹ方向成分と逆向きのＹ方向の磁界（外部磁界のＹ方向成分を打ち消す磁界）が発生される。
【００４８】
また、磁気センサ３２Ｙ、増幅器３６Ｙ、電圧電流変換器３８Ｙ及びキャンセリング・コイル３０Ｙにより、磁気センサ３２Ｙによって検出される磁界がゼロとなるように（磁気センサ３２Ｙによって検出される外部磁界のＹ方向成分がキャンセリング・コイル３０Ｙによって発生される逆向きの磁界によって打ち消されるように）、キャンセリング・コイル３０Ｙによって発生されるＹ方向の磁界のフィードバック制御が行われるので、磁気センサ３２Ｙの配置位置におけるＹ方向の磁界はゼロ又はゼロに近い大きさに抑制されることになる。
【００４９】
そして磁気センサ３２ＹもＹ方向の磁界についてＧｃ／Ｇｅが１又は１に近い値となる所定領域内に配置されており、磁気センサ３２Ｙの配置位置において、キャンセリング・コイル３０Ｙによって発生されるＹ方向の磁界を外部磁界のＹ方向成分と逆向きで略等しくすることで、ケーシング２２の内部空間においても、外部磁界のＹ方向成分のうちケーシング２２の内部空間へ侵入する磁界と、キャンセリング・コイル３０Ｙで発生されてケーシング２２の内部空間へ侵入する磁界が逆向きで略等しくなるので、ケーシング２２の内部空間においても、Ｙ方向の磁界をゼロ又はゼロに近い大きさに抑制することができる。
【００５０】
更に、磁気センサ３２Ｚから出力された信号は、増幅器３６Ｚで増幅された後に電圧電流変換器３８Ｚに入力され、磁気センサ３２Ｚで検出された外部磁界のＺ方向成分の強さに比例した大きさの交流電流に変換されてキャンセリング・コイル３０Ｚに供給されるので、キャンセリング・コイル３０Ｚからは、磁気センサ３２Ｚで検出された外部磁界のＺ方向成分と逆向きのＺ方向の磁界（外部磁界のＺ方向成分を打ち消す磁界）が発生される。
【００５１】
また、磁気センサ３２Ｚ、増幅器３６Ｚ、電圧電流変換器３８Ｚ及びキャンセリング・コイル３０Ｚにより、磁気センサ３２Ｚによって検出される磁界がゼロとなるように（磁気センサ３２Ｚによって検出される外部磁界のＺ方向成分がキャンセリング・コイル３０Ｚによって発生される逆向きの磁界によって打ち消されるように）、キャンセリング・コイル３０Ｚによって発生されるＺ方向の磁界のフィードバック制御が行われるので、磁気センサ３２Ｚの配置位置におけるＺ方向の磁界はゼロ又はゼロに近い大きさに抑制されることになる。
【００５２】
本実施形態では、Ｚ方向の磁界を検出する磁気センサ３２Ｚを基部筐体２２Ａの上面上の任意の位置に配置しており、磁気センサ３２Ｚの配置位置については、Ｚ方向の磁界についてＧｃ／Ｇｅが１又は１に近い値となる位置とは限らないが、本願発明者等は、磁気遮蔽体が略箱状の基部筐体の上面に筒状の上部筐体が連結された形状である場合、Ｚ方向（鉛直方向）の磁界の打ち消しについては、基部筐体の上面上の何れの位置に磁気センサを配置したとしても、磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界の打ち消し性能が大きく相違しないことを実験により確認しているので、磁気センサ３２Ｚの配置位置において、外部磁界のＺ方向成分とキャンセリング・コイル３０Ｚによって発生されるＺ方向の磁界を逆向きで略等しくすることで、ケーシング２２の内部空間におけるＺ方向の磁界を非常に小さく抑制することができる。
【００５３】
なお、上記では本実施形態に係る電子線描画装置２０のケーシングの形状が、請求項３に記載した磁気遮蔽体の形状と類似していることから、水平方向の磁界を検出する磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙを、請求項３記載の発明で規定する位置に配置した例を説明したが、これに限定されるものではなく、請求項１に記載したように、Ｇｅの分布を求めると共にＧｃの分布を求め、更に、磁気遮蔽体の周囲におけるＧｅとＧｃの比の分布（例えばＧｃ／Ｇｅの分布）を求め、求めたＧｅとＧｃの比の分布に基づいて磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙの配置位置を決定するようにしてもよい。この場合、本実施形態に係るアクティブ磁気シールド装置２６は請求項４に記載のアクティブ磁気シールド装置に対応することになる。
【００５４】
磁気遮蔽対象の装置のケーシングの形状が請求項３に記載した磁気遮蔽体の形状と類似している場合、上記のようにＧｅとＧｃの比の分布に基づいて決定した磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙの配置位置は、請求項３記載の発明によって規定される磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙの配置位置と大きくは相違しないが、特に、磁気遮蔽対象の装置のケーシングの形状が請求項３に記載した磁気遮蔽体の形状と類似していない場合には、ＧｅとＧｃの比の分布に基づいて磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙの配置位置を決定することで、外部から到来してケーシング（磁気遮蔽体）の内部空間へ侵入する磁界をより精度良く打ち消せる位置に磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙを配置することができる。
【００５５】
また、上記では水平方向の磁界を検出する磁気センサ３２Ｘ，３２Ｙ（Ｘ方向の磁界を検出する磁気センサ３２Ｘ及びＹ方向の磁界を検出する磁気センサ３２Ｙ）についてのみ、本発明を適用した位置に配置する例を説明したが、これに限定されるものではなく、鉛直方向（Ｚ方向）の磁界を検出する磁気センサ３２Ｚの配置位置についても、例えば請求項１記載の発明を適用し、ＧｅとＧｃの比の分布（例えばＧｃ／Ｇｅの分布）に基づいて決定するようにしてもよい。
【００５６】
また、上記では磁気遮蔽体を備えた装置として電子線描画装置２０を例に説明したが、本発明に係るアクティブ磁気シールド装置によって磁気を遮蔽すべき装置は上記に限定されるものではなく、例えば本発明を磁気シールド室と併用することで、より高い磁気遮蔽性能が要求される装置、例えば生体磁気を計測する装置等についての磁気遮蔽に本発明を適用することも可能である。
【００５７】
【実施例】
本願発明者等は、Ｇｃ／Ｇｅが１又は１に近い位置に磁気センサを配置し、キャンセリング・コイルで発生させる磁界を制御することの有効性を、実際の電子線描画装置を用いて検証する実験を行った。
【００５８】
この実験では、電子線描画装置としてエリオニクス社製のELS-7700を用いると共に、励磁コイルとして直径1400mm,20turnの円形コイルを用い、この励磁コイルを電子線描画装置の上部筐体の水平方向中心点からＹ方向に3200mm隔てた位置に配置した。アクティブ磁気シールド装置の磁気センサとしてはフラックスゲート型磁力計（バーリントン社製）を用い、電子線描画装置の上部筐体の水平方向中心点からＸ方向に65mm、Ｙ方向に140mm隔てた位置（Ｇｃ／Ｇｅ≒１となる位置）に配置した。また、キャンセリング・コイルは1200mm×1200mm×2000mmの枠体に取り付け、電子線描画装置を取り囲むように配置した。
【００５９】
そして、励磁コイルによって電子線描画装置の上部筐体の水平方向中心点に、１ＨｚでＢ＝２×10-6〔Ｔ〕、100ＨｚでＢ＝3.5×10-6〔Ｔ〕のＸ方向の磁界を順に印加し、アクティブ磁気シールド装置の作動を停止させている状態及びアクティブ磁気シールド装置を作動させた状態での電子線描画装置による描画結果を走査型電子顕微鏡で観察し、写真として撮影した。上記の実験の結果を図９に示す。
【００６０】
図９（Ａ）はアクティブ磁気シールド装置の作動停止状態で１Ｈｚの磁界を印加した場合、図９（Ｃ）はアクティブ磁気シールド装置の作動停止状態で100Ｈｚの磁界を印加した場合であるが、何れも描画ライン位置のシフトが明瞭に現れている。これに対し、アクティブ磁気シールド装置の作動状態で１Ｈｚの磁界を印加した場合（図９（Ｂ))及びアクティブ磁気シールド装置の作動状態で100Ｈｚの磁界を印加した場合（図９（Ｄ))には、描画ライン位置のシフトが明らかに低減されており（例えば100Ｈｚの磁界を印加した場合には描画ライン位置の揺れ幅が１／４に低減されている）、Ｇｃ／Ｇｅが１又は１に近い位置に磁気センサを配置することの有効性が確認された。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、外部から磁界が到来した場合の磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｅを求めると共に、キャンセリング・コイルで磁界が発生された場合の磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する前記磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｃを求め、磁気遮蔽体の周囲におけるＧｅとＧｃの比の分布に基づいて磁気センサの配置位置を決定するので、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことが可能なように磁気センサを配置することができ、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことができる、という優れた効果を有する。
【００６２】
また本発明は、略箱状の基部筐体の上面に筒状の上部筐体が連結された外形形状の磁気遮蔽体に対し、キャンセリング・コイルによる打ち消し対象の磁界の到来方向に直交しかつ上部筐体と接するように上部筐体の前記到来方向上流側に配置された第１の仮想平面と、前記到来方向に直交しかつ上部筐体と所定距離隔てて上部筐体の前記到来方向下流側に配置された第２の仮想平面と、基部筐体の上面に囲まれた所定領域内に磁気センサを配置するので、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことが可能なように磁気センサを配置することができ、外部から到来して磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を精度良く打ち消すことができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ｇｃ／Ｇｅの分布の解析に用いた解析モデルの（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】 Ｇｃ／Ｇｅの分布の解析における解析領域を示す斜視図である。
【図３】 周波数0.1ＨzにおけるＧｃ及びＧｅの分布の解析結果を示す線図である。
【図４】 周波数10ＨzにおけるＧｃ及びＧｅの分布の解析結果を示す線図である。
【図５】 周波数50ＨzにおけるＧｃ及びＧｅの分布の解析結果を示す線図である。
【図６】 周波数0.1，10，50ＨzにおけるＧｃ／Ｇｅの分布の解析結果を示す線図である。
【図７】 請求項３記載の発明における磁気センサの配置範囲を示す斜視図である。
【図８】 本実施形態に係る電子線描画装置及びアクティブ磁気シールド装置の概略図である。
【図９】 本願発明者等が実施した実験の結果を示す線図である。
【符号の説明】
１０ 磁気遮蔽体モデル
１２ 励磁コイル
１４ キャンセリング・コイル
２０ 電子線描画装置
２２ ケーシング
２２Ａ 基部筐体
２２Ｂ 上部筐体
２６ アクティブ磁気シールド装置
３０ キャンセリング・コイル
３２ 磁気センサ
３４ 制御ユニット
Claims (8)
- 磁性材料から成る磁気遮蔽体の近傍に配置された磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、前記磁気遮蔽体の近傍に配置されたキャンセリング・コイルで、外部から到来して前記磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界を発生させるにあたり、
外部から磁界が到来した場合の前記磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する前記磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｅを求めると共に、キャンセリング・コイルで磁界が発生された場合の前記磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する前記磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｃを求め、
前記磁気遮蔽体の周囲におけるＧｅとＧｃの比の分布に基づいて前記磁気センサの配置位置を決定し、
決定した配置位置に前記磁気センサを配置することを特徴とする磁気センサの配置方法。 - 前記磁気センサの配置位置を、前記磁気遮蔽体の周囲のうちＧｃ／Ｇｅの値が０．９〜１．１となる範囲内の位置とすることを特徴とする請求項１記載の磁気センサの配置方法。
- 磁性材料から成り略箱状の基部筐体の上面に筒状の上部筐体が連結された外形形状の磁気遮蔽体の近傍に配置された磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、前記磁気遮蔽体の近傍に配置されたキャンセリング・コイルで、外部から到来して前記磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界を発生させるにあたり、
前記磁気センサを、前記キャンセリング・コイルによる打ち消し対象の磁界の到来方向に直交しかつ前記上部筐体と接するように前記上部筐体の前記到来方向上流側に配置された第１の仮想平面と、前記到来方向に直交しかつ前記上部筐体と所定距離隔てて前記上部筐体の前記到来方向下流側に配置された第２の仮想平面と、基部筐体の上面に囲まれた所定領域内に配置することを特徴とする磁気センサの配置方法。 - 磁性材料から成る磁気遮蔽体の近傍に配置されたキャンセリング・コイルと、
外部から磁界が到来した場合の前記磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する前記磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｅを求めると共に、前記キャンセリング・コイルで磁界が発生された場合の前記磁気遮蔽体の内部空間での磁界の強さに対する前記磁気遮蔽体の周囲の各部位における磁界の強さの比Ｇｃを求めることで得られる、前記磁気遮蔽体の周囲におけるＧｅとＧｃの比の分布に基づいて配置位置が決定された磁気センサと、
前記磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、外部から到来して前記磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界を前記キャンセリング・コイルによって発生させる制御手段と、
を含むアクティブ磁気シールド装置。 - 前記磁気センサは、前記磁気遮蔽体の周囲のうちＧｃ／Ｇｅの値が０．９〜１．１となる範囲内に配置されていることを特徴とする請求項４記載のアクティブ磁気シールド装置。
- 磁性材料から成り略箱状の基部筐体の上面に筒状の上部筐体が連結された外形形状の磁気遮蔽体の近傍に配置されたキャンセリング・コイルと、
前記キャンセリング・コイルによる打ち消し対象の磁界の到来方向に直交しかつ前記上部筐体と接するように前記上部筐体の前記到来方向上流側に配置された第１の仮想平面と、前記到来方向に直交しかつ前記上部筐体と所定距離隔てて前記上部筐体の前記到来方向下流側に配置された第２の仮想平面と、基部筐体の上面に囲まれた所定領域内に配置された磁気センサと、
前記磁気センサによる磁界の検出結果に基づいて、外部から到来して前記磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界を前記キャンセリング・コイルによって発生させる制御手段と、
を含むアクティブ磁気シールド装置。 - 前記キャンセリング・コイル、前記磁気センサ及び前記制御手段は、打ち消し対象の磁界の複数種の到来方向に対応して複数組設けられていることを特徴とする請求項４又は請求項６記載のアクティブ磁気シールド装置。
- 前記制御手段は、前記磁気センサが磁界を検出することで前記磁気センサから出力される信号に基づき、前記磁気センサの配置位置における磁界を打ち消す磁界がキャンセリング・コイルで発生されるように生成した電流をキャンセリング・コイルに流すことで、前記磁気遮蔽体の内部空間へ侵入する磁界を打ち消すための磁界を前記キャンセリング・コイルによって発生させることを特徴とする請求項４又は請求項６記載のアクティブ磁気シールド装置。
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