【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータコイルの温度測定装置、モータの発熱防止装置、モータ駆動装置、ステージ装置、露光装置、及び半導体デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程においては、レチクル上に形成された所定の回路パターンをウエハに露光転写するリソグラフィ工程が含まれる。この露光転写には露光装置が使用される。露光装置においては、レチクルとウエハをそれぞれレチクルステージ、ウエハステージに固定し、これらレチクルステージ、ウエハステージをリニアモータにより同期して駆動しながら、露光転写を行うことが行われている。
【０００３】
レチクルステージ駆動系及びウエハステージ駆動系は、単電源を駆動電源として各リニアモータをそれぞれ駆動するモータ駆動装置を搭載する。このような投影露光装置におけるモータ駆動の例については、例えば特開２００２−１３６１７７号公報に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３６１７７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
最近では、半導体デバイスのパターンの微細化に対応するために、レチクルステージ駆動系及びウエハステージ駆動系には、正確な位置決め精度が要求されるようになってきている。かつ、露光装置のスループットを高めるために、レチクルステージ駆動系及びウエハステージ駆動系は、従来よりも早いサイクルで駆動と停止を繰り返すことができることが必要とされている。
【０００６】
このため、リニアモータには、従来よりも大きな電流を流す必要が生じている。大きな電流を流すとモータの温度が上昇して焼損する可能性があるため、モータを冷却する機構が設けられている。しかし、この冷却機能が故障した場合、そのまま運転を続けると、モータの焼損につながる可能性がある。
【０００７】
モータの焼損の可能性を予知し、防止する方法として考えられるのは、モータに温度センサを取り付け、温度上昇を直接検出する方法である。しかしながら、特にムービング・マグネット型のリニアモータにおいては、発熱源であるコイルが長くなるため、温度センサを多数設けなければならず、それに伴って配線が多くなるという問題点が生じる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、温度センサを設けることなく、発熱源であるモータコイルの温度を直接検出することができるモータコイルの温度検出装置、及びこれを使用したモータの発熱防止装置、モータ駆動装置、ステージ装置、露光装置、さらには、この露光装置を使用した半導体デバイスの製造方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、モータコイルに流れる電流を検出する電流検出回路と、前記モータコイルに印加される電圧を検出する電圧検出回路と、モータが停止したことを検出する停止検出回路とを備え、かつ、前記停止検出回路が前記モータの停止を検出したときに、前記電圧検出回路で検出された電圧値を前記電流検出回路で検出された電流値で割り算して前記モータコイルの抵抗値を求め、求められた抵抗値に基づいて、前記モータコイルの温度を検出する演算装置を有することを特徴とするモータコイルの温度検出装置（請求項１）である。
【００１０】
本手段は、モータコイルの抵抗を検出し、その抵抗値に基づいてモータコイルの温度を検出する。すなわち、ある基準温度Ｔ０のときのモータコイルの抵抗値をＲ０とし、温度がＴとなったときのモータコイルの抵抗値をＲとすると、
Ｒ−Ｒ０＝ｋ（Ｔ−Ｔ０）
の関係がある。ここでｋは温度係数である。
これより、モータコイルの温度は
Ｔ＝Ｔ０＋（Ｒ−Ｒ０）／ｋ
として求めることができる。なお、Ｔ０は適当に設定し、モータが長期間停止している状態において、抵抗測定器により抵抗値を求めることによりＲ０を予め決定しておくことができる。ｋはモータコイルに使用されている導体の材質から決定することができる。
【００１１】
モータコイルの抵抗値Ｒは、モータコイルに流れる電流Ｉと、モータコイルに印加される電圧Ｖを検出すればこれらから計算できるが、モータが動いている間はコイルに逆起電力Ｖ’が発生し、
Ｖ−Ｖ’＝ＩＲ
の関係が成立している。
この逆起電力はモータの速度に比例するが、直接的に測定できないので、モータが動いているときは、モータコイルに流れる電流Ｉと、モータコイルに印加される電圧Ｖを検出するだけでは、抵抗を測定することができない。
【００１２】
そこで、本手段においては、停止検出回路によりモータが停止したことを検出し（このときＶ’＝０となる）、そのときにモータコイルに印加されている電圧と、モータコイルに流れる電流より、モータコイルの抵抗を検出するようにしている。このようにすることにより、正確にモータコイルの抵抗を検出でき、その値からモータコイルの温度を検出できる。
【００１３】
また、モータの回転（リニアモータの場合は可動子の移動：本明細書においては、「モータの回転」とは、リニアモータにおける可動子の移動を含む概念である）方向が逆転する過程においてモータの速度が０となるときには、流れる電流の量が一番多くなる。よって、このタイミングで電流値を測定することにより、電流値を正確に検出することができる。
【００１４】
本手段によれば、特別な温度センサ等の温度検出素子を設けることなく、モータコイルの温度を正確に検出することができる。なお、本手段は、直流モータ、交流モータ、パルスモータを問わず、種々のモータに適用できる。パルスモータの場合には、検出される電流値、電圧値は、平滑化したものを使用して抵抗値を計算すればよい。ＰＷＭ駆動型モータにおいても同様である。
【００１５】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記演算装置が、前記電流検出回路で検出された電流値が所定値以上であるときのみ、前記モータコイルの温度を検出する機能を有することを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１６】
モータが完全に停止している状態においては、モータコイルに流れる電流は０となり、印加される電圧も０となる。よって、このような状態で、前記第１の手段により抵抗値を求めても、その値は正確なものとはならない。また、モータが完全に停止している状態では、それ以上モータコイルの温度が上昇する可能性はないので、モータコイルの温度を測定する必要がない。よって、このような状態では抵抗値を求めないようにすることが好ましい。本手段においては、モータが完全に停止している状態であるか、進行方向が反転するために一時的に移動速度が０になったものかの判定を、停止検出回路でモータの停止が検出されたときに、電流検出回路で検出された電流値が所定値以上であるかどうかによって判断する。
【００１７】
すなわち、このときの電流値が所定値以上のとき、進行方向が反転するために一時的に移動速度が０になったものと判断し、このときに、前述の方法により、モータコイルの抵抗を測定して、それからモータコイルの温度を検出する。このときの電流値が所定値未満であれば、モータが完全な停止状態にあるものとしてモータコイルの温度の検出を行わない。温度の検出を行わないとは、検出の動作そのものを行わないことのみならず、検出したデータを無効にすることも含む。これにより、モータの定常的な停止状態において演算が行われ、不正確なモータコイル温度の検出が行われることが防止できる。
【００１８】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であるモータコイルの温度検出装置を有し、検出されたモータコイルの温度が所定値以上となったとき、当該モータコイルを有するモータへの給電を停止する機能を有することを特徴とするモータの発熱防止装置（請求項３）である。
【００１９】
本手段においては、前記第１の手段又は第２の手段で検出されたモータコイルの温度が所定値以上となったとき、当該モータコイルを有するモータへの給電を停止する機能を有するので、モータコイルの温度が異常に高くなるのを事前に防止できる。
【００２０】
前記課題を解決するための第４の手段は、モータへの給電を制御することによって前記モータを駆動するモータ駆動装置であって、前記第３の手段であるモータの発熱防止装置を備えることを特徴とするモータ駆動装置（請求項４）である。
【００２１】
前記課題を解決するための第５の手段は、移動対象物を搭載するステージと、前記移動対象物を移動させるために前記ステージを駆動するモータと、前記モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、当該モータ駆動装置が前記第４の手段であるモータ駆動装置であることを特徴とするステージ装置（請求項５）である。
【００２２】
前記課題を解決するための第６の手段は、レチクルに形成された所定のパターンを感応基板上に露光転写する露光装置であって、レチクル及び感応基板のいずれか一方を搭載して移動させるステージ装置を備え、当該ステージ装置が前記第５の手段であるステージ装置であることを特徴とする露光装置（請求項６）である。
【００２３】
これら、第４の手段から第６の手段においては、いずれも前記第３の手段であるモータの発熱防止装置が設けられているので、モータの焼損等の事故を未然に防ぎ、安定した作動を行うことができる。
【００２４】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第６の手段である露光装置を使用して、レチクルに形成された所定のパターンをウエハに露光転写する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法（請求項７）である。
【００２５】
本手段においては、前記第６の手段である露光装置を使用しているので、安定して半導体デバイスの製造を行うことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１例である３相リニアモータのモータコイルの温度検出装置及びモータの発熱防止装置を使用するモータ駆動装置の回路の概要を示す図である。３相リニアモータ２３の速度制御回路等のマイナーループである電流制御回路からの指令信号が、ＰＷＭ制御回路２１に送られる。
【００２７】
ＰＷＭ制御回路２１は、この信号を受けて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に流す電流を制御するためのパルス信号を決定し、それぞれＵ相ＰＷＭ駆動増幅器２２Ｕ、Ｖ相ＰＷＭ駆動増幅器２２Ｖ、Ｗ相ＰＷＭ駆動増幅器２２Ｗに送出する。Ｕ相ＰＷＭ駆動増幅器２２Ｕ、Ｖ相ＰＷＭ駆動増幅器２２Ｖ、Ｗ相ＰＷＭ駆動増幅器２２Ｗは、それぞれ指令されたパルスに相当するパルス駆動電圧を、Ｕ相コイル２３Ｕ、Ｖ相コイル２３Ｖ、Ｗ相コイル２３Ｗに印加し、３相リニアモータ２３を駆動する。
【００２８】
Ｕ相コイル２３Ｕ、Ｖ相コイル２３Ｖ、Ｗ相コイル２３Ｗは、図に示すようにスター接続されており、通常その中性点は接地されているが、必ずしも接地する必要はない。
【００２９】
図２に、本発明の実施の形態の１例であるモータコイルの温度検出装置、モータの発熱防止装置の回路の概要を示す。図は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のうち１相のモータ温度検出装置、モータの発熱防止装置の概要を示すものである。ＰＷＭ駆動増幅器のＦＥＴスイッチング回路２４は、２つの直列接続されたＦＥＴを有し、このＦＥＴのオンオフにより、＋Ｅ、−Ｅの電圧をモータコイルに与える。なお、２つのＦＥＴが共にオフとなっているときは、モータコイルに電圧は印加されない。
【００３０】
モータコイルに電圧が印加されたときに流れる電流を、電流測定用抵抗Ｒの両端接続された電流検出回路２５によって検出することにより測定する。一方、モータコイルに印加される電圧は、電圧測定回路２６によって測定される。測定された電流と電圧は、モータコイル温度検出・発熱防止回路２７に入力される。
【００３１】
モータコイル温度検出・発熱防止回路２７には、停止検出回路２８からの停止検出信号が入力されている。停止検出回路２８は、リニアモータの可動子の速度がゼロであることを検出するもので、例えば、後述する投影露光装置においては、レチクル干渉計や、ウエハ干渉計の距離計の出力を微分して、微分信号がゼロとなったとき停止と判断したり、これらの干渉計がヘテロダイン検波を使用している場合は、検出される周波数が基本周波数となったときに停止と判断するような方法により、モータの停止を検出することができる。また、モータが回転型のものであれば、タコメータ・ジェネレータを取り付け、その出力がゼロとなったときに停止と判断してもよい。
【００３２】
また、モータコイル温度検出・発熱防止回路２７の機能として、電流検出回路２５によって検出された電流が所定値以下であるとき、モータコイルの温度検出を行わないような機能を持たせてもよい。以上述べたような機能を有する、モータコイル温度検出・発熱防止回路２７が、マイクロコンピュータで実現できることは、説明を要しないであろう。
【００３３】
図３に、このような３相リニアモータの速度と、いずれかの相に流れる電流の関係を示す。速度が一定のときは負荷電流のみが流れるので電流値が小さい。ｔ１〜ｔ３の間、及びｔ４〜ｔ６の間では、走行方向の反転が行われる。走行方向を反転させる場合は、加減速電流が流れるため電流値は高くなり、速度がゼロとなったとき（ｔ２及びｔ５）に電流値は最高となる。よって、検出する電流値が大きいため、電流値を正確に検出することができる。
【００３４】
モータコイル温度検出・発熱防止回路２７は、停止検出回路２８からの停止検出信号を受け、そのときの電流検出回路２５、電圧測定回路２６の出力値から、前述の方法によりモータコイルの抵抗Ｒを求める。そして、この抵抗値Ｒより、前述の
Ｔ＝Ｔ０＋（Ｒ−Ｒ０）／ｋ
の関係式によりモータコイルの温度Ｔを求めることができる。モータコイル温度検出・発熱防止回路２７は、このモータコイルの温度Ｔが所定値以上となったとき、ＰＷＭ制御回路２１に信号を送り、モータへの給電を停止する。
【００３５】
本発明の実施の形態の１例であるモータ駆動装置は、図１に示すような回路に図２に示すような回路が組み込まれたものであり、その作用については説明を要しないであろう。
【００３６】
また、本発明の実施の形態の１例であるステージ装置、露光装置を、図６に示す。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ー型（ステップアンドリピート型）の投影露光装置である。図６において、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のパターン領域を照明する。ダイクロイックミラー２により反射された後の露光光ＩＬの光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な２次元平面内で、図６の紙面に平行な方向にＸ軸、紙面に垂直な方向にＹ軸を取る。
【００３７】
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（以下、「リニアモータ５」と呼ぶ）によりＸ方向に駆動される。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、不図示のリニアモータによりＹ方向に駆動される。
【００３８】
また、レチクル側Ｙステージ３Ｙ上に、Ｘ軸用の移動鏡６Ｘ及び不図示のＹ軸用の移動鏡が固定されている。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。不図示のＹ軸用の移動鏡、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軸用のリニアモータ５、及びＹ軸用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と呼ぶ。
【００３９】
露光光ＩＬのもとで、レチクルＲのパターンの像は、投影倍率β（βは例えば１／４）の投影光学系ＰＬを介して縮小されて、ウエハＷ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上に搭載されている。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（以下、「リニアモータ１２」と呼ぶ）を介してＸ方向に駆動される。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、不図示のリニアモータによりＹ方向に駆動される。
【００４０】
また、ウエハ側Ｙステージ１０Ｙ上に、Ｘ軸用の移動鏡１３Ｘ及び不図示のＹ軸用の移動鏡が固定されている。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が計測される。不図示のＹ軸用の移動鏡、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、及びＹ軸用のリニアモータ、並びにウエハ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（図示せず）からなるステージ系を、ウエハステージ装置１０と呼ぶ。
【００４１】
この例においては、リニアモータとして３相リニアモータを使用している。例えばリニアモータ１２を例に説明する。リニアモータ１２は、固定子１２Ａと可動子１２Ｂとで構成され、固定子１２Ａは３相の電機子巻線（図示せず）からなり、可動子１２Ｂはウエハ側Ｘステージ１０Ｘの側面に極性が順次反転してＸ方向に並べて固定された４個の永久磁石（図示せず）からなる。リニアモータ１２は、ムービング・マグネット型のリニアモータである。
【００４２】
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。
【００４３】
このような投影露光装置のレチクルステージ駆動系１５、ウエハステージ駆動系１６に、前述のような、本発明の実施の形態の１例であるモータコイル温度検出・発熱防止回路を有するモータ駆動装置を用いることにより、投影露光装置の致命的な故障を防ぐことができる。
【００４４】
以下、本発明に係る半導体デバイスの製造方法の実施の形態の例を説明する。図４は、本発明の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▼ウエハを製造するウエハ製造工程（又はウエハを準備するウエハ準備工程）
▲２▼露光に使用するレチクル（マスク）を製作するレチクル製造工程（又はレチクル（マスク）を準備するレチクル（マスク）準備工程）
▲３▼ウエハに必要な加工処理を行うウエハプロセッシング工程
▲４▼ウエ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
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。
【００４５】
これらの主工程の中で、半導体のデバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウエ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エハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成する。このウエ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等を形成する薄膜形成工程（ＣＶＤやスパッタリング等を用いる）
▲２▼この薄膜層やウエハ基板を酸化する酸化工程
▲３▼薄膜層やウエハ基板等を選択的に加工するためにマスク（レチクル）を用いてレジストの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従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エハを検査する検査工程
なお、ウエ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。
【００４６】
図５は、図４のウエ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各工程を含む。
▲１▼前段の工程で回路パターンが形成されたウエハ上にレジストをコート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のパターンを得る現像工程
▲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
以上の半導体デバイス製造工程、ウエハプロセッシング工程、リソグラフィ工程については、周知のものであり、これ以上の説明を要しないであろう。本発明に係る半導体デバイスの製造方法の実施の形態においては、本欄において説明した露光装置を使用してリソグラフィ工程を実施している。よって、安定した操業状態で半導体デバイスを製造することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、温度センサを設けることなく、発熱源であるモータコイルの温度を直接検出することができるモータコイルの温度検出装置、及びこれを使用したモータの発熱防止装置、モータ駆動装置、ステージ装置、露光装置、さらには、この露光装置を使用した半導体デバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例である３相リニアモータのモータコイルの温度検出装置及びモータの発熱防止装置を使用するモータ駆動装置の回路の概要を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の１例であるモータコイルの温度検出装置、モータの発熱防止装置の回路の概要を示す図である。
【図３】３相リニアモータの速度と、いずれかの相に流れる電流の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の１例である半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図５】リソグラフィ工程を示すフローチャートである。
【図６】露光装置の構成の１例を示す図である。
【符号の説明】
２１：ＰＷＭ制御回路、２２Ｕ：Ｕ相ＰＷＭ駆動増幅器、２２Ｖ：Ｖ相ＰＷＭ駆動増幅器、２２Ｗ：Ｗ相ＰＷＭ駆動増幅器、２３：３相にリアモータ、２３Ｕ：Ｕ相コイル、２３Ｖ：Ｖ相コイル、２３Ｗ：Ｗ相コイル、２４：ＦＥＴスイッチング回路、２５：電流検出回路、２６：電圧測定回路、２７：モータコイル温度検出・発熱防止回路、２８：停止検出回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor coil temperature measuring device, a motor heat generation preventing device, a motor driving device, a stage device, an exposure device, and a semiconductor device manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
The manufacturing process of a semiconductor device includes a lithography step of exposing and transferring a predetermined circuit pattern formed on a reticle onto a wafer. An exposure device is used for this exposure transfer. In an exposure apparatus, a reticle and a wafer are fixed on a reticle stage and a wafer stage, respectively, and exposure transfer is performed while the reticle stage and the wafer stage are driven synchronously by a linear motor.
[0003]
The reticle stage drive system and the wafer stage drive system each include a motor drive device that drives each linear motor using a single power supply as a drive power supply. An example of motor driving in such a projection exposure apparatus is described in, for example, JP-A-2002-136177.
[0004]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-136177
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, in order to cope with miniaturization of a pattern of a semiconductor device, a reticle stage drive system and a wafer stage drive system are required to have accurate positioning accuracy. In addition, in order to increase the throughput of the exposure apparatus, it is necessary that the reticle stage drive system and the wafer stage drive system can be repeatedly driven and stopped in a cycle earlier than before.
[0006]
For this reason, it is necessary to supply a larger current to the linear motor than before. When a large current is passed, the temperature of the motor may rise and burn out, so a mechanism for cooling the motor is provided. However, if the cooling function fails, continued operation may lead to burnout of the motor.
[0007]
A possible method of predicting and preventing the possibility of motor burnout is to attach a temperature sensor to the motor and directly detect a rise in temperature. However, especially in a moving magnet type linear motor, since a coil which is a heat source becomes long, a large number of temperature sensors must be provided, which causes a problem that the number of wirings increases.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and a motor coil temperature detecting device capable of directly detecting the temperature of a motor coil as a heat source without providing a temperature sensor, and a motor using the same. It is an object of the present invention to provide a heat generation preventing device, a motor driving device, a stage device, an exposure device, and a method for manufacturing a semiconductor device using the exposure device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A first means for solving the above problem is a current detection circuit for detecting a current flowing through a motor coil, a voltage detection circuit for detecting a voltage applied to the motor coil, and detecting that the motor has stopped. A stop detection circuit, and, when the stop detection circuit detects the stop of the motor, divides the voltage value detected by the voltage detection circuit by the current value detected by the current detection circuit, A motor coil temperature detecting device (claim 1), further comprising an arithmetic unit that calculates a resistance value of a motor coil and detects a temperature of the motor coil based on the calculated resistance value.
[0010]
This means detects the resistance of the motor coil and detects the temperature of the motor coil based on the resistance value. That is, assuming that the resistance value of the motor coil at a certain reference temperature T 0 is R 0 and the resistance value of the motor coil at a temperature T is R.
R−R 0 = k (T−T 0 )
There is a relationship. Here, k is a temperature coefficient.
Thus, the temperature of the motor coil is T = T 0 + (R−R 0 ) / k
Can be sought. Note that T 0 can be set appropriately, and R 0 can be determined in advance by obtaining a resistance value with a resistance measuring device while the motor is stopped for a long period of time. k can be determined from the material of the conductor used for the motor coil.
[0011]
The resistance value R of the motor coil can be calculated from the current I flowing in the motor coil and the voltage V applied to the motor coil by detecting them. However, the back electromotive force V 'is generated in the coil while the motor is running. And
V−V ′ = IR
Is established.
Although this back electromotive force is proportional to the speed of the motor, it cannot be directly measured. Therefore, when the motor is running, simply detecting the current I flowing through the motor coil and the voltage V applied to the motor coil requires Resistance cannot be measured.
[0012]
Therefore, in this means, the stop of the motor is detected by the stop detection circuit (V '= 0 at this time), and the voltage applied to the motor coil at that time and the current flowing through the motor coil are calculated based on the voltage. The resistance of the motor coil is detected. By doing so, the resistance of the motor coil can be accurately detected, and the temperature of the motor coil can be detected from the value.
[0013]
Further, in the process of reversing the direction of motor rotation (movement of mover in the case of a linear motor: in this specification, "rotation of motor" is a concept including movement of the mover in a linear motor). Is zero, the amount of current flowing is the largest. Therefore, by measuring the current value at this timing, the current value can be accurately detected.
[0014]
According to this means, the temperature of the motor coil can be accurately detected without providing a temperature detecting element such as a special temperature sensor. The present means can be applied to various motors irrespective of DC motors, AC motors, and pulse motors. In the case of the pulse motor, the detected current value and voltage value may be used as the resistance value using smoothed values. The same applies to a PWM drive type motor.
[0015]
A second means for solving the above-mentioned problem is the first means, wherein the arithmetic unit detects the motor coil only when a current value detected by the current detection circuit is equal to or more than a predetermined value. It has a function of detecting a temperature (claim 2).
[0016]
When the motor is completely stopped, the current flowing through the motor coil is 0, and the applied voltage is also 0. Therefore, in such a state, even if the resistance value is obtained by the first means, the value will not be accurate. Further, when the motor is completely stopped, there is no possibility that the temperature of the motor coil will rise any more, so that it is not necessary to measure the temperature of the motor coil. Therefore, it is preferable not to obtain the resistance value in such a state. In this means, the stop detection circuit detects whether the motor is completely stopped or the movement speed has temporarily become zero due to the reversal of the traveling direction. Then, it is determined whether the current value detected by the current detection circuit is equal to or greater than a predetermined value.
[0017]
That is, when the current value at this time is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the traveling speed has temporarily become 0 because the traveling direction is reversed, and at this time, the resistance of the motor coil is reduced by the above-described method. Measure and then detect the temperature of the motor coil. If the current value at this time is less than the predetermined value, it is determined that the motor is in a completely stopped state, and the temperature of the motor coil is not detected. Not detecting the temperature means not only not performing the detecting operation itself but also invalidating the detected data. As a result, the calculation is performed while the motor is stationary and the motor coil temperature is not detected incorrectly.
[0018]
A third means for solving the above problem has a motor coil temperature detecting device as the first means or the second means, and detects when a detected temperature of the motor coil becomes a predetermined value or more. And a function of stopping power supply to a motor having the motor coil.
[0019]
This means has a function of stopping power supply to the motor having the motor coil when the temperature of the motor coil detected by the first means or the second means becomes equal to or higher than a predetermined value. It is possible to prevent the temperature of the coil from becoming abnormally high in advance.
[0020]
A fourth means for solving the above-mentioned problem is a motor driving device for driving the motor by controlling power supply to the motor, the motor driving device comprising the third means being a motor heat generation preventing device. A motor drive device according to a fourth aspect of the present invention.
[0021]
A fifth means for solving the above problem includes a stage on which a moving object is mounted, a motor for driving the stage for moving the moving object, and a motor driving device for driving the motor. The stage device (claim 5), wherein the motor drive device is a motor drive device as the fourth means.
[0022]
A sixth means for solving the above problem is an exposure apparatus for exposing and transferring a predetermined pattern formed on a reticle onto a sensitive substrate, and a stage for mounting and moving one of the reticle and the sensitive substrate. An exposure apparatus (Claim 6), comprising a stage apparatus, wherein the stage apparatus is a stage apparatus as the fifth means.
[0023]
In each of the fourth means to the sixth means, a motor heat generation prevention device as the third means is provided, so that accidents such as burnout of the motor are prevented beforehand, and stable operation is achieved. It can be carried out.
[0024]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a step of exposing and transferring a predetermined pattern formed on a reticle onto a wafer by using an exposure apparatus as the sixth means. A device manufacturing method (claim 7).
[0025]
In this means, since the exposure apparatus of the sixth means is used, the semiconductor device can be manufactured stably.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an outline of a circuit of a motor drive device using a motor coil temperature detection device and a motor heat generation prevention device of a three-phase linear motor according to a first embodiment of the present invention. A command signal from a current control circuit that is a minor loop such as a speed control circuit of the three-phase linear motor 23 is sent to the PWM control circuit 21.
[0027]
Upon receiving this signal, the PWM control circuit 21 determines a pulse signal for controlling the current flowing in the U-phase, V-phase, and W-phase, and respectively determines the U-phase PWM drive amplifier 22U, the V-phase PWM drive amplifier 22V, W It is sent to the phase PWM drive amplifier 22W. The U-phase PWM drive amplifier 22U, the V-phase PWM drive amplifier 22V, and the W-phase PWM drive amplifier 22W respectively apply a pulse drive voltage corresponding to a commanded pulse to the U-phase coil 23U, the V-phase coil 23V, and the W-phase coil 23W. And drives the three-phase linear motor 23.
[0028]
The U-phase coil 23U, the V-phase coil 23V, and the W-phase coil 23W are star-connected as shown in the figure, and their neutral points are normally grounded, but need not necessarily be grounded.
[0029]
FIG. 2 shows an outline of a circuit of a motor coil temperature detecting device and a motor heat generation preventing device according to an embodiment of the present invention. The figure shows an outline of a motor temperature detecting device for one of the U phase, V phase, and W phase, and a device for preventing heat generation of the motor. The FET switching circuit 24 of the PWM drive amplifier has two FETs connected in series, and supplies + E and -E voltages to the motor coil by turning on and off the FETs. When the two FETs are both off, no voltage is applied to the motor coil.
[0030]
The current flowing when a voltage is applied to the motor coil is detected by a current detecting circuit 25 connected to both ends of the current measuring resistor R to measure the current. On the other hand, the voltage applied to the motor coil is measured by the voltage measurement circuit 26. The measured current and voltage are input to the motor coil temperature detection / heat generation prevention circuit 27.
[0031]
The stop detection signal from the stop detection circuit 28 is input to the motor coil temperature detection / heat generation prevention circuit 27. The stop detection circuit 28 detects that the speed of the mover of the linear motor is zero. For example, in a projection exposure apparatus described later, the output of a reticle interferometer or a range finder of a wafer interferometer is differentiated. In such cases, when the differential signal becomes zero, it is determined to stop, or when these interferometers use heterodyne detection, the stop is determined when the detected frequency becomes the fundamental frequency. Thus, the stop of the motor can be detected. If the motor is of a rotary type, a tachometer / generator may be attached, and when the output becomes zero, it may be determined that the motor is stopped.
[0032]
Further, the function of the motor coil temperature detection / heat generation preventing circuit 27 may be provided with a function of not detecting the temperature of the motor coil when the current detected by the current detection circuit 25 is equal to or less than a predetermined value. It will not be necessary to explain that the motor coil temperature detection / heat generation prevention circuit 27 having the functions described above can be realized by a microcomputer.
[0033]
FIG. 3 shows the relationship between the speed of such a three-phase linear motor and the current flowing in one of the phases. When the speed is constant, only the load current flows, so the current value is small. The running direction is reversed between t1 and t3 and between t4 and t6. When reversing the running direction, the current value increases because the acceleration / deceleration current flows, and the current value becomes maximum when the speed becomes zero (t2 and t5). Therefore, since the detected current value is large, the current value can be accurately detected.
[0034]
The motor coil temperature detection / heat generation prevention circuit 27 receives the stop detection signal from the stop detection circuit 28, and determines the resistance R of the motor coil from the output values of the current detection circuit 25 and the voltage measurement circuit 26 by the above-described method. Ask. Then, from the resistance value R, the above-described T = T 0 + (R−R 0 ) / k
The temperature T of the motor coil can be obtained by the following relational expression. When the motor coil temperature T becomes equal to or higher than a predetermined value, the motor coil temperature detection / heat generation prevention circuit 27 sends a signal to the PWM control circuit 21 to stop supplying power to the motor.
[0035]
A motor drive device as an example of an embodiment of the present invention is one in which a circuit as shown in FIG. 2 is incorporated in a circuit as shown in FIG. 1, and its operation will not need to be described. .
[0036]
FIG. 6 shows a stage apparatus and an exposure apparatus as an example of an embodiment of the present invention. This projection exposure apparatus is a stepper type (step and repeat type) projection exposure apparatus that exposes a reduced image of a reticle pattern to each shot area of a wafer. 6, the exposure light IL from the illumination optical system 1 is reflected by the dichroic mirror 2 to illuminate the pattern area of the reticle R. The Z-axis is taken parallel to the optical axis of the exposure light IL after being reflected by the dichroic mirror 2, and within a two-dimensional plane perpendicular to the Z-axis, the X-axis is parallel to the plane of FIG. Take the Y axis in the direction.
[0037]
Reticle R is mounted on reticle base 4 via reticle side Y stage 3Y and reticle side X stage 3X. The reticle side X stage 3X is driven in the X direction with respect to the reticle base 4 by a linear motor (hereinafter, referred to as “linear motor 5”) including a stator 5A and a mover 5B. The reticle side Y stage 3Y is driven in the Y direction by a linear motor (not shown) with respect to the reticle side X stage 3X.
[0038]
A movable mirror 6X for the X axis and a movable mirror for the Y axis (not shown) are fixed on the reticle side Y stage 3Y. The X coordinate XR of the reticle side X stage 3X is measured by the movable mirror 6X and the laser interferometer 7X on the reticle side (hereinafter, referred to as "reticle interferometer") for the X axis installed outside. The Y coordinate YR of the reticle-side Y stage 3Y is measured by a Y-axis moving mirror (not shown) and a Y-axis reticle interferometer 7Y. The measured X coordinate XR and Y coordinate YR are supplied via connectors 17 and 18 to a central control system 8 that integrally controls the operation of the entire apparatus. A stage system including the reticle-side Y stage 3Y, the reticle-side X stage 3X, the reticle base 4, the X-axis linear motor 5, and the Y-axis linear motor is referred to as a reticle stage device 3.
[0039]
Under the exposure light IL, the image of the pattern of the reticle R is reduced via the projection optical system PL having a projection magnification β (β is, for example, ４) and is projected and exposed on each shot area of the wafer W. . The wafer W is mounted on the wafer base 11 via the wafer-side Y stage 10Y and the wafer-side X stage 10X. The wafer side X stage 10X is driven in the X direction with respect to the wafer base 11 via a linear motor (hereinafter, referred to as “linear motor 12”) including a stator 12A and a movable element 12B. The wafer side Y stage 10Y is driven in the Y direction by a linear motor (not shown) with respect to the wafer side X stage 10X.
[0040]
Further, a movable mirror 13X for the X axis and a movable mirror for the Y axis (not shown) are fixed on the wafer side Y stage 10Y. An X coordinate XW of the wafer-side X stage 10X is measured by the movable mirror 13X and an X-axis wafer-side laser interferometer (hereinafter, referred to as “wafer interferometer”) 14X for the X-axis. A Y-axis moving mirror (not shown) and a Y-axis wafer interferometer 14Y measure the Y coordinate YW of the wafer-side Y stage 10Y. The measured X coordinate XW and Y coordinate YW are supplied to the central control system 8 via the connectors 19 and 20. Wafer-side Y stage 10Y, wafer-side X stage 10X, wafer base 11, X-axis linear motor 12, and Y-axis linear motor, and Z-leveling stage for controlling position and tilt angle of wafer W in Z direction A stage system (not shown) is referred to as a wafer stage device 10.
[0041]
In this example, a three-phase linear motor is used as the linear motor. For example, the linear motor 12 will be described as an example. The linear motor 12 includes a stator 12A and a mover 12B. The stator 12A includes three-phase armature windings (not shown). The mover 12B has a polarity on the side surface of the wafer-side X stage 10X. It consists of four permanent magnets (not shown) which are sequentially inverted and arranged and fixed in the X direction. The linear motor 12 is a moving magnet type linear motor.
[0042]
The central control system 8 controls the operations of the linear motor 5 for the X axis and the linear motor for the Y axis on the reticle side via the reticle stage drive system 15 to position the reticle R and to control the wafer stage drive system. The operation of the X-axis linear motor 12 and the Y-axis linear motor on the wafer side is controlled via 16 to position the wafer W. By such control, the pattern of the reticle R is reduced and exposed on each shot area of the wafer W.
[0043]
A reticle stage drive system 15 and a wafer stage drive system 16 of such a projection exposure apparatus are provided with a motor drive device having a motor coil temperature detection / heat generation prevention circuit, which is an example of the embodiment of the present invention, as described above. By using this, a catastrophic failure of the projection exposure apparatus can be prevented.
[0044]
Hereinafter, an example of an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an example of the semiconductor device manufacturing method of the present invention. The manufacturing process of this example includes the following main processes.
(1) Wafer manufacturing process for manufacturing a wafer (or wafer preparation process for preparing a wafer)
{Circle over (2)} A reticle manufacturing process for manufacturing a reticle (mask) used for exposure (or a reticle (mask) preparation process for preparing a reticle (mask))
(3) Wafer processing step for performing necessary processing on the wafer (4) Chip assembling step for cutting out chips formed on the wafer one by one and making them operable (5) Chip inspection step for inspecting the resulting chips Each of the steps further includes several sub-steps.
[0045]
Among these main steps, the main step that has a decisive effect on the performance of the semiconductor device is the wafer processing step. In this step, designed circuit patterns are sequentially stacked on a wafer to form a large number of chips that operate as memories and MPUs. This wafer processing step includes the following steps.
{Circle around (1)} A thin film forming step of forming a dielectric thin film or wiring portion serving as an insulating layer or a metal thin film forming an electrode portion (using CVD, sputtering, or the like)
(2) an oxidation step of oxidizing the thin film layer or the wafer substrate; (3) a lithography step of forming a resist pattern using a mask (reticle) to selectively process the thin film layer or the wafer substrate; An etching process for processing a thin film layer or substrate according to a pattern (for example, using a dry etching technique)
(5) Ion / impurity implantation / diffusion step (6) Resist stripping step (7) Inspection step for inspecting further processed wafers Note that the wafer processing step is repeated as many times as necessary to manufacture semiconductor devices that operate as designed I do.
[0046]
FIG. 5 is a flowchart showing a lithography step which is the core of the wafer processing step of FIG. This lithography step includes the following steps.
(1) A resist coating step of coating a resist on a wafer on which a circuit pattern has been formed in the previous step. (2) An exposure step of exposing the resist. (3) A development step of developing the exposed resist to obtain a resist pattern. {Circle over (4)} The semiconductor device manufacturing process, wafer processing process, and lithography process beyond the annealing process for stabilizing the developed resist pattern are well known and need no further explanation. In the embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the lithography process is performed using the exposure apparatus described in this section. Therefore, a semiconductor device can be manufactured in a stable operation state.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a motor coil temperature detecting device capable of directly detecting the temperature of a motor coil, which is a heat source, without providing a temperature sensor, and preventing heat generation of a motor using the same. An apparatus, a motor driving device, a stage device, an exposure device, and a method for manufacturing a semiconductor device using the exposure device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a circuit of a motor drive device using a motor coil temperature detection device and a motor heat generation prevention device of a three-phase linear motor which is an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an outline of a circuit of a motor coil temperature detection device and a motor heat generation prevention device as an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a speed of a three-phase linear motor and a current flowing in one of the phases.
FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device as an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a lithography process.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a configuration of an exposure apparatus.
[Explanation of symbols]
21: PWM control circuit, 22U: U-phase PWM drive amplifier, 22V: V-phase PWM drive amplifier, 22W: W-phase PWM drive amplifier, 23: 3 phase rear motor, 23U: U phase coil, 23V: V phase coil, 23W : W phase coil, 24: FET switching circuit, 25: Current detection circuit, 26: Voltage measurement circuit, 27: Motor coil temperature detection / heat generation prevention circuit, 28: Stop detection circuit
