(57)【要約】【課題】リニアモータの焼損を確実に防止することができる保護回路、この保護回路を備えたステージ装置及び露光装置を提供する。【解決手段】電源電流演算回路４１で演算された電源電流検出回路３６で検出された電源３３の出力電流の平均値と指令値演算回路４２で演算されたステージコントローラ３８から出力された指令値の平均値との差が閾値を越えたとき、異常であるとしてリニアモータのコイル３２に供給する電流を遮断する。【選択図】      図１
2004215380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイル群を有する定電流制御されるモータの駆動装置の保護回路であって、
前記コイル群に供給する電流の平均値を演算する電源電流演算手段と、
前記コイル群に供給する電流の指令値の平均値を演算する指令値演算手段と、
前記電源電流演算手段で演算された電流の平均値と前記指令値演算手段で演算された電流の平均値とを比較する比較手段と、
前記電源電流演算手段で演算された電流の平均値と前記指令値演算手段で演算された電流の平均値との差が閾値を越えたとき、前記コイル群に供給する電流を遮断する遮断手段と
を備えていることを特徴とする保護回路。
【請求項２】
請求項１記載の保護回路を備えていることを特徴とするステージ装置。
【請求項３】
請求項２記載のステージ装置を備えていることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は保護回路、この保護回路を備えたステージ装置及び露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体露光装置は、レチクル（あるいはマスク）を搭載するレチクルステージ、ウェハを搭載するウェハステージ、レチクルに形成されたパターンをウェハに投影露光する投影光学系などから構成される。各ステージはモータ及びモータを駆動するモータ駆動装置により駆動され、レチクルに形成されたパターンがウェハの所定の位置に正確に投影露光される。各ステージを駆動するモータにはリニアモータが使用され、そのリニアモータを駆動する回路には高効率なＰＷＭ（パルス幅変調）増幅器が使用される。
【０００３】
従来、リニアモータの駆動回路を定電流制御するため、コイルに供給する出力電流をモニタしている。そして、このコイルに供給する出力電流をモニタすることによってリニアモータの焼損を防止している。具体的には出力電流が所定の閾値を超えた時点で出力電流を制限する。
【０００４】
【特許文献】
特開２００１−１７８４６３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常リニアモータの駆動回路ではアウト側又はリターン側の出力線に電流検出用の抵抗を配置し、この抵抗を用いて出力電流をモニタしている。
【０００６】
しかし、例えばコイルの一部が地落（アース）した場合、出力線の一方だけに流れる電流を検出して制御しているので、地落を検出できず、すなわち電流制御できずに巻線に過大電流が流れ、リニアモータが焼損する場合がある。
【０００７】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はリニアモータの焼損を確実に防止することができる保護回路、この保護回路を備えたステージ装置及び露光装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため請求項１記載の発明の保護回路は、複数のコイル群を有する定電流制御されるモータの駆動装置の保護回路であって、前記コイル群に供給する電流の平均値を演算する電源電流演算手段と、前記コイル群に供給する電流の指令値の平均値を演算する指令値演算手段と、前記電源電流演算手段で演算された電流の平均値と前記指令値演算手段で演算された電流の平均値とを比較する比較手段と、前記電源電流演算手段で演算された電流の平均値と前記指令値演算手段で演算された電流の平均値との差が閾値を越えたとき、前記コイル群に供給する電流を遮断する遮断手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明のステージ装置は、請求項１記載の保護回路を備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明の露光装置は、請求項２記載のステージ装置を備えていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は投影露光装置の構成を説明するためのブロック図である。
【００１３】
なお、この図面の上下方向へ延びる軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交し、図面の左右方向へ延びる軸をＸ軸とし、両軸と直交し、図面に対して直角の方向へ延びる軸をＹ軸とする。
【００１４】
この投影露光装置は、レチクルのパターンの縮小像をウエハの各ショット領域に露光するステッパ型（ステップアンドリピート型）の投影露光装置である。なお、この実施形態ではレチクルという用語を使用するが、この明細書ではレチクルもマスクもウェハ上に投影すべきパターンが形成されたものとして扱う。
【００１５】
照明光学系１からの露光光ＩＬがダイクロイックミラー２により反射されてレチクルＲのパターン領域が照明される。
【００１６】
レチクルＲは、レチクル側Ｙステージ３Ｙ及びレチクル側Ｘステージ３Ｘを介してレチクルベース４上に搭載される。レチクル側Ｘステージ３Ｘはレチクルベース４に対して固定子５Ａ及び可動子５Ｂからなるリニアモータ５を介してＸ方向へ駆動され、レチクル側Ｙステージ３Ｙはレチクル側Ｘステージ３Ｘに対して図示しないリニアモータによりＹ方向へ駆動される。
【００１７】
また、レチクル側Ｙステージ３Ｙ上にＸ軸用の移動鏡６Ｘ及び図示しないＹ軸用の移動鏡が固定され、移動鏡６Ｘ及び外部に設置されたＸ軸用のレチクル側のレーザ干渉計（以下「レチクル干渉計」という）７Ｘによりレチクル側Ｘステージ３ＸのＸ座標ＸＲが計測される。移動鏡及びＹ軸用のレチクル干渉計７Ｙによりレチクル側Ｙステージ３ＹのＹ座標ＹＲが計測される。計測されたＸ座標ＸＲ及びＹ座標ＹＲは、装置全体の動作を統括制御する中央制御系８にコネクタ１７、１８を介して供給される。レチクル側Ｙステージ３Ｙ、レチクル側Ｘステージ３Ｘ、レチクルベース４、Ｘ軸のリニアモータ５及びＹ軸のリニアモータからなるステージ系をレチクルステージ装置３とする。
【００１８】
露光光ＩＬによるレチクルＲのパターンの像は、投影倍率β（βは例えば１／５）の投影光学系ＰＬを介して縮小されてウエハＷ上の各ショット領域に投影露光される。ウエハＷは、ウエハ側Ｙステージ１０Ｙ及びウエハ側Ｘステージ１０Ｘを介してウエハベース１１上に搭載される。ウエハ側Ｘステージ１０Ｘはウエハベース１１に対して固定子１２Ａ及び可動子１２Ｂからなるリニアモータ１２を介してＸ方向へ駆動され、ウエハ側Ｙステージ１０Ｙはウエハ側Ｘステージ１０Ｘに対して図示しないリニアモータによりＹ方向へ駆動される。
【００１９】
また、ウエハ側Ｙステージ１０Ｙ上にＸ軸用の移動鏡１３Ｘ及び図示しないＹ軸用の移動鏡が固定され、移動鏡１３Ｘ及び外部に設置されたＸ軸用のウエハ側のレーザ干渉計（以下「ウエハ干渉計」という）１４Ｘによりウエハ側Ｘステージ１０ＸのＸ座標ＸＷが計測され、図示しない移動鏡及びＹ軸用のウエハ干渉計１４Ｙによりウエハ側Ｙステージ１０ＹのＹ座標ＹＷが計測される。計測されたＸ座標ＸＷ及びＹ座標ＹＷは、中央制御系８にコネクタ１９、２０を介して供給される。ウエハ側Ｙステージ１０Ｙ、ウエハ側Ｘステージ１０Ｘ、ウエハベース１１、Ｘ軸用のリニアモータ１２、Ｙ軸用のリニアモータ、ウエハＷのＺ方向への位置及び傾斜角を制御するＺレベリングステージ（不図示）からなるステージ系をウエハステージ装置１０とする。
【００２０】
この実施形態では、Ｘ、Ｙ軸用のリニアモータとして３相リニアモータを使用する。Ｘ、Ｙ軸用のリニアモータは同じ構造であるので、ここではＸ軸用のリニアモータ１２について説明する。リニアモータ１２の固定子１２Ａは３相の電機子コイル（不図示）からなり、可動子１２Ｂはウエハ側Ｘステージ１０Ｘの側面に極性が交互に変化するようにＸ方向へ並べて固定された４個の永久磁石（不図示）からなる。すなわち、リニアモータ１２はムービング・マグネット型のリニア同期モータである。なお、可動子側に電機子コイルを収納したムービング・コイル型のリニアモータを使用してもよい。
【００２１】
中央制御系８は、レチクルステージ駆動系１５を介してレチクル側のＸ軸用のリニアモータ５及びＹ軸用のリニアモータの動作を制御してレチクルＲの位置決めを行うとともに、ウエハステージ駆動系１６を介してウエハ側のＸ軸用のリニアモータ１２及びＹ軸用のリニアモータの動作を制御してウエハＷの位置決めを行う。このような制御により、レチクルＲのパターンは、ウエハＷの各ショット領域に縮小されて露光される。
【００２２】
レチクルステージ駆動系１５及びウエハステージ駆動系１６には、各リニアモータ５、１２をそれぞれ駆動するリニアモータ駆動装置が搭載されている。
【００２３】
以下、リニアモータ１２の駆動装置３０及びその保護回路４０を説明する。
【００２４】
図２はリニアモータ１２の駆動装置３０の構成を説明するためのブロック図である。
【００２５】
リニアモータ１２の駆動装置３０は端子台３４と電源電流検出回路３６とＰＷＭ電流ドライバ３１と出力電流検出回路３５とを備える。
【００２６】
端子台３４は電源３３に接続されている。電源３３はＤＣ１００Ｖを供給する。
【００２７】
端子台３４とＰＷＭ電流ドライバ３１との間の入力線には電源電流をモニタする電源電流検出回路３６が配置されている。電源電流検出回路３６は検出用抵抗の両端電圧に基づいて電源３３からＰＷＭ電流ドライバ３１へ供給される電流を求める。
【００２８】
電源３３には保護回路４０が接続され、保護回路４０はステージコントローラ３８からの指令値３８ａ，３８ｂ，３８ｆ及び電源電流検出回路３６からの検出値３６ａ，３６ｂ，３６ｃ等に基づいて電源３３の出力（オン・オフ）を制御する。
【００２９】
また、ステージコントローラ３８は保護回路４０へ運転モード信号３８ｃ、アンプ出力信号（駆動装置３０の上位に配置されるステージコントローラ３８から出力されるアンプの出力可能状態を示す信号であり、コイル３２の供給電流を切り換えるオン・オフ信号）３８ｄ及び指令値３８ａ，３８ｂ，３８ｆの書換えを指示する信号３８ｅを出力する。
【００３０】
ＰＷＭ電流ドライバ３１はコイル３２へ供給する電流を出力電流検出回路３５で検出された検出値である電流に基づいて定電流制御している。
【００３１】
出力電流検出回路３５はＰＷＭ電流ドライバ３１のフィードバック回路（図示せず）に配置され、コイル３２への電流をモニタする。出力電流検出回路３５は検出用抵抗の両端電圧に基づいて出力電流を求める。
【００３２】
図３は保護回路４０の構成を説明するためのブロック図である。
【００３３】
定電流制御されるリニアモータ１２の駆動装置の保護回路４０は電源電流演算回路（電源電流演算手段）４１と指令値演算回路（指令値演算手段）４２と比較回路（比較手段）４３と遮断回路（遮断手段）４４とを備えている。
【００３４】
電源電流演算回路４１には電源電流検出回路３６から検出値３６ａ，３６ｂ，３６ｃが入力され、コイル３２に供給する電流の平均値が演算される。
【００３５】
また、電源電流演算回路４１にはステージコントローラ３８からアンプ出力信号３８ｄ及び指令値の書換えを指示する信号３８ｅが入力される。
【００３６】
指令値演算回路４２にはステージコントローラ３８からの指令値３８ａ，３８ｂ，３８ｆが入力され、コイル３２に供給する電流の指令値の平均値が演算される。
【００３７】
また、指令値演算回路４２にはアンプ出力信号３８ｄ及び指令値の書換えを指示する信号３８ｅが入力される。
【００３８】
比較回路４３は電源電流演算回路４１で演算された電流の平均値と指令値演算回路４２で演算された電流の平均値と閾値とを入力し、両平均値の差が閾値を超えたとき、異常と判断してＨレベルの異常信号４３ａを出力する。閾値はステージコントローラ３８から出力された運転モード信号３８ｃとアンプ出力信号３８ｄとに基づいて閾値設定回路４５で設定される。
【００３９】
遮断回路４４は比較回路４３の出力信号に基づいてコイル３２に供給する電流を制御する。
【００４０】
以上の構成であるから保護回路４０は次のように動作する。
【００４１】
電源電流演算回路４１で演算された電流の平均値と指令値演算回路４２で演算された電流の平均値との差が閾値を越えたとき、異常であるとしてコイル３２に供給する電流を遮断する信号４４ａを電源３３及びランプ５０へ出力する。その結果、コイル３２への電流の供給が遮断され、警告用ランプ５０が点滅する。
【００４２】
このとき、アンプ出力信号３８ｄがオフ状態にもかかわらず電源電流が検出されたときにはＰＷＭ電流ドライバ３１が異常であると判断することができる。
【００４３】
また、アンプ出力信号３８ｄがオン状態で指令値３８ａ，３８ｂ，３８ｆがゼロの場合、アイドリング状態の電流値に対して過大な電源電流が検出されたとき、ＰＷＭ電流ドライバ３１の異常又はＰＷＭ電流ドライバ３１の出力線若しくはコイル３２の地落と判断することができる。
【００４４】
この実施形態によれば、ＰＷＭ電流ドライバ３１の入力線及び出力線のいずれに発生した異常であっても検出することができるので、リニアモータ１２の焼損を確実に防止することができる。
【００４５】
なお、出力線やコイル３２の地落等はなくても、リニアモータ１２の冷却液の供給停止や固定子と可動子との接触による効率の低下等によってコイル３２が異常に過熱する場合がある。この場合においても、コイル３２のインピーダンスが上昇し、必要とする電力が増加するので、上記保護回路４０によって、電源電流を検出することで異常を判断でき、コイル３２に供給する電流を遮断することができる。
【００４６】
また、上記実施形態ではこの発明を投影露光装置のステージの駆動回路に使用したが、例えば投影露光装置の除振装置として使用するボイスコイル等のリニアモータの駆動回路にも使用できる。また、この発明の適用範囲を投影露光装置に限定する必要もない。
【００４７】
上記実施形態の露光装置として、マスクと基板とを同期移動させてマスクのパターンを露光する走査型の露光装置にもこの発明を適用することができる。走査型の露光装置は例えば米国特許第５，４７３，４１０号に開示されており、この発明はこのような露光装置にも適用可能である。
【００４８】
上記実施形態の露光装置として、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にもこの発明を適用することができる。
【００４９】
露光装置としては半導体製造用の露光装置に限らない。例えば角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にもこの発明を適用できる。
【００５０】
この実施形態の露光装置の光源としては、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合、電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。更に、電子線を用いる場合、マスクを用いる構成としてもよいし、マスクを用いずに電子線による直接描画によって基板上にパターンを形成する構成としてもよい。
【００５１】
投影光学系の倍率については縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでもよい。
【００５２】
投影光学系としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合、硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用いればよい。また、Ｆ２レーザやＸ線を用いる場合、反射屈折系又は屈折系の光学系を用いる（レチクルも反射型タイプのものを用いる）。また、電子線を用いる場合、光学系として電子レンズ及び偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすることは言うまでもない。
【００５３】
波長２００ｎｍ程度以下の真空紫外光（ＶＵＶ光）を用いる露光装置では、投影光学系として反射屈折型の光学系を用いることも考えられる。反射屈折型の光学系としては、例えば、特開平８−１７１０５４号公報及びこれに対応する米国特許第５，６６８，６７２号、並びに特開平１０−２０１９５号公報及びこれに対応する米国特許第５，８３５，２７５号等に開示されている、反射光学素子としてビームスプリッタと凹面鏡とを有する反射屈折型の光学系を用いることができる。また、特開平８−３３４６９５号公報及びこれに対応する米国特許第５，６８９，３７７号、並びに特開平１０−３０３９号公報及びこれに対応する米国特許出願第８７３，６０５号（出願日：１９９７年６月１２日）等に開示された、反射光学素子としてビームスプリッタを用いず凹面鏡等を有する反射屈折型の光学系を用いることができる。この発明はこのような投影光学系を備えた露光装置にも適用可能である。
【００５４】
この他、米国特許第５，０３１，９７６号、第５，４８８，２２９号及び第５，７１７，５１８号に開示された、複数の屈折光学素子と２枚のミラー（凹面鏡である主鏡と、反射素子又は平行平面板の入射面と反対側に反射面が形成される裏面鏡である副鏡）とを同一軸上に配置し、その複数の屈折光学素子によって形成されるレチクルパターンの中間像を、主鏡と副鏡とによってウエハ上に再結像させる反射屈折型の光学系を用いてもよい。この反射屈折型の光学系では、複数の屈折光学素子に続けて主鏡と副鏡とが配置され、照明光が主鏡の一部を通ってウエハ上に達することになる。
【００５５】
更に、反射屈折型の投影光学系としては、例えば、円形のイメージフィールドを有し、かつ物体面側及び像面側がともにテレセントリックであるとともに、その投影倍率が１／４倍又は１／５倍となる縮小系を用いてもよい。この反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置の場合、照明光の照射領域が、投影光学系の視野内でその光軸をほぼ中心とし、かつレチクル又はウエハの走査方向とほぼ直交する方向に沿って延びる矩形スリット状になるタイプであってもよい。このような走査型露光装置によれば、例えば、波長１５７ｎｍのＦ２レーザ光を露光用照明光として用いても１００ｎｍＬ／Ｓパターン程度の微細パターンをウエハ上に高精度に転写することが可能である。この発明はこのような投影光学系を備えた露光装置にも適用可能である。
【００５６】
ウエハステージやレチクルステージのリニアモータとしては、エアベアリングを用いたエア浮上型や、ローレンツ力又はリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、ステージとしては、ガイドに沿って移動するタイプでもよいし、ガイドをもたないガイドレスタイプでもよい。
【００５７】
ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージの移動面側に設ければよい。なお、平面モータとしては、例えば、特開平１１−２７９２５号に開示されている構成のモータを用いることができる。
【００５８】
ウエハステージの移動により発生する反力を、例えば、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。この発明はこのような反力処理機構を備えたウエハステージにも適用可能である。
【００５９】
また、レチクルステージの移動により発生する反力を、例えば、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。この発明はこのような反力処理機構を備えたレチクルステージにも適用可能である。
【００６０】
本願発明に係る実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に記載された各構成要素を含む各種のサブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種の精度を確保するために、この組立ての前後には、各種の光学系については光学的精度を達成するための調整、各種の機械系については機械的精度を達成するための調整、各種の電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種のサブシステムから露光装置への組立てには、各種のサブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種のサブシステムから露光装置への組立て工程の前に、各サブシステム個々の組立て工程があることはいうまでもない。各種のサブシステムの露光装置への組立て工程が終了した後、電気調整、動作確認等を含む総合調整が行われ、露光装置全体としての各種の精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行われることが望ましい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明の保護回路、この保護回路を備えたステージ装置及び露光装置によれば、リニアモータの焼損を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は投影露光装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】図２はリニアモータの駆動装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図３】図３は保護回路４０の構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
５，１２  リニアモータ
１５  レチクルステージ駆動系
１６  ウエハステージ駆動系
３０  駆動装置
３２  コイル
４０  保護回路
４１  電源電流演算回路（電源電流演算手段）
４２  指令値演算回路（指令値演算手段）
４３  比較回路（比較手段）
４４  遮断回路（遮断手段）
３Ｘ，３Ｙ，１０Ｘ，１０Ｙ  ステージ
【図１】
2004215380.tif 000003
【図２】
2004215380.tif 000004
【図３】
2004215380.tif 000005