JP2005295738A - 保護装置、モータ装置、ステージ装置、および露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、負荷装置の温度上昇を的確に推定して、過負荷状態を判断できる保護装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明は、負荷装置を保護するための保護装置であって、次の熱推定部、温度推移模擬部、および保護部を備える。熱推定部は、負荷装置への供給電流に基づいて負荷装置に発生する熱を推定する。温度推移模擬部は、熱推定部により推定される熱と、予め定められる負荷装置の熱回路モデルに基づいて、負荷装置の温度の推移をシミュレーションする。保護部は、温度推移模擬部により推定される温度に応じて、負荷装置への供給電流を制限する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、負荷装置の温度上昇を察知して保護する保護装置に関する。
本発明は、この保護装置を備えた、モータ装置、ステージ装置、および露光装置に関する。

従来、特許文献１に開示される保護装置が知られている。この保護装置では、負荷装置の電源供給路に検流抵抗を配置し、この検流抵抗の温度上昇から、負荷装置の過負荷状態を検出するものである。この監視の結果、検流抵抗の温度が閾値を上回ると、保護装置は負荷装置への電源供給を制限する。

特開２００３−１４３７５０号公報（請求項１）

上述の従来例では、検流抵抗の温度を検出することで、負荷装置の過負荷状態を検出する。
しかし、一般的に検流抵抗のサイズは、たとえ大電流用のセメント抵抗であっても小さく、そのサイズに従って熱容量も小さい。そのため、供給電流が上昇すると、検流抵抗の温度もたちまちに上昇する。
一方、モータなどの負荷装置は、検流抵抗よりもサイズが大きく、負荷装置の熱容量は一般的に大きい。したがって、検流抵抗に比べて、負荷装置では、ゆっくりと温度が上昇する。
そのため、検流抵抗の温度上昇に従って負荷装置の電源供給を制限すると、負荷装置が保護すべき温度に達する前に電源供給が制限されてしまうことになり、負荷装置を効率運用できないという問題点があった。

また、瞬間的な電流上昇であっても、検流抵抗の温度は敏感に上昇変化してしまう。一方、熱容量の大きな負荷装置は、このような瞬間的な電流上昇では、温度はさほど変化せず、負荷装置の運用に支障がない場合が多い。このような敏感な保護動作のために、負荷装置を瞬間的に高速駆動するなどの運用ができないという問題点もあった。

これらの問題のために、上述した従来の保護装置では、負荷装置を効率運用できないとう問題点があった。特に、露光装置のステージ駆動に使用されるモータは、露光精度を高めつつ、単位時間当たりの露光枚数を高めるため、半導体ウェハーや液晶ガラスなどの対象物を高速かつ細かく移動させることが要求される。そのため、露光装置のモータには大きな電流を瞬間的かつ断続的に流すケースが多く、従来例の保護装置では、不必要に電源供給を制限してしまうといった問題があった。

そこで、本発明は、負荷装置の過負荷状態を、適切なタイミングで判断できる保護装置を提供することを目的とする。

《請求項１》
請求項１の発明は、負荷装置を保護するための保護装置であって、次の熱推定部、温度推移模擬部、および保護部を備える。
熱推定部は、負荷装置への供給電流に基づいて負荷装置に発生する熱を推定する。
温度推移模擬部は、熱推定部により推定される熱と、予め定められる負荷装置の熱回路モデルに基づいて、負荷装置の温度の推移をシミュレーションする。
保護部は、温度推移模擬部により推定される温度に応じて、負荷装置への供給電流を制限する。

《請求項２》
請求項２の発明は、請求項１の保護装置において、温度推移模擬部は、熱推定部により推定される熱と、負荷装置の熱容量および熱抵抗に基づいて、負荷装置の温度推移をシミュレーションすることを特徴とする。

《請求項３》
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の保護装置において、熱推定部は、供給電流の二乗値に比例する値を求めて、負荷装置に発生する熱を推定する二乗部と、供給電流のノイズ分を二乗することによって、熱の推定結果に含まれる倍周波数のノイズ成分を抑制するためのローパスフィルタとを備えることを特徴とする。

《請求項４》
請求項４のモータ装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項の保護装置と、保護装置により保護されるモータとを備えたことを特徴とする。

《請求項５》
請求項５の発明は、ステージ上において対象物を移動するステージ装置であって、請求項４に記載のモータ装置と、モータ装置に電力供給してモータ装置に発生する駆動力によって対象物を移動するステージ機構とを備えたことを特徴とする。

《請求項６》
請求項６の露光装置は、レチクルを照明する照明部と、レチクルの像を露光対象に投影する投影部と、請求項５のステージ装置とを備え、ステージ装置により、レチクルおよび露光対象の少なくとも一方を移動することを特徴とする。

本発明の保護装置は、まず、負荷装置への供給電流から、負荷装置側で発生する熱を推定する。さらに、保護装置は、この発生熱を、予め定められた負荷装置の熱回路モデルに代入することにより、負荷装置の温度の推移をシミュレーションする。このように推定される温度推移に基づいて、負荷装置への供給電流を制限することにより、負荷装置の異常温度を未然に防止することができる。

特に、本発明は、供給電流から発生熱を推定し、その発生熱を負荷装置の熱回路モデルに代入して温度推移を推測するという処理を経るため、負荷装置の温度推移を時間軸上で正確に判断することが可能になる。したがって、不要なタイミングで電流制限が働くといった従来例の不具合を改善し、負荷装置の運用性改善と熱保護とを高い次元でバランスさせることが容易になる。

《露光装置の全体構成》
図１は、本実施形態の保護装置を具備する露光装置１００を示す図である。
まず、露光装置１００の全体的な構成について説明する。
この露光装置１００は、レチクルＲの像を、ウェハＷに投影する露光装置である。なお、本実施形態では、レチクルＲは、投影パターンが形成されたものという意味であり、説明上マスクと同義のものとして扱う。

照明光学系１からＸ軸方向（図１参照）に照射された露光光ＩＬは、ダイクロイックミラー２によってＺ軸方向（図１参照）に反射された後、レチクルＲのパターン領域を照明する。
このレチクルＲは、レチクル側ステージ装置３に装着される。このレチクル側ステージ装置３は、レチクルＲをＸ軸方向に移動するためのＸ軸ステージ３Ｘと、レチクルＲをＹ軸方向（図１参照）に移動するためのＹ軸ステージ３Ｙとを、レチクルベース４の上に搭載して構成される。

このＸ軸ステージ３Ｘは、レチクルベース４に配置した固定子５Ａと、この固定子５Ａに近接配置された可動子５Ｂとから構成されたリニアモータ５を備えてなる。
一方、Ｙ軸ステージ３Ｙは、Ｘ軸ステージ３Ｘの上に設けられたリニアモータ（不図示）を備えてなる。このＹ軸ステージ３Ｙの上には、Ｘ軸方向を向いた移動鏡６Ｘと、Ｙ軸方向を向いた移動鏡（不図示）とが固定される。

この移動鏡６Ｘと、外部に設置された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とにより、Ｘ軸ステージ３ＸのＸ座標ＸＲが計測される。
一方、不図示のＹ軸用の移動鏡と、Ｙ軸用のレチクル干渉計７Ｙとにより、Ｙ軸ステージ３ＹのＹ座標ＹＲが計測される。
計測されたＸ座標ＸＲおよびＹ座標ＹＲは、露光装置１００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。

さらに、レチクル側ステージ装置３は、Ｘ軸方向のリニアモータ５と、Ｙ軸方向のリニアモータを駆動するレチクルステージ駆動系１５を備える。なお、このレチクルステージ駆動系１５は、モータを保護するための保護装置を備える。
中央制御系８は、レチクルＲの位置情報（ＸＲ，ＹＲ）に基づいて、レチクルステージ駆動系１５を制御することにより、レチクルＲの位置決めを行う。

露光光ＩＬによって照明されたレチクルＲの像は、投影光学系ＰＬを介して縮小ないし拡大された後、ウェハＷに投影露光される。
このウェハＷは、ウェハ側ステージ装置１０に装着される。このウェハ側ステージ装置１０は、ウェハＷをＸ軸方向に移動するためのＸ軸ステージ１０Ｘと、ウェハＷをＹ軸方向に移動するためのＹ軸ステージ１０Ｙとを、ベース１１の上に搭載して構成される。

このＸ軸ステージ１０Ｘは、ベース１１に配置した固定子１２Ａと、この固定子１２Ａに近接配置された可動子１２Ｂとから構成されたリニアモータ１２を備えてなる。
一方、Ｙ軸ステージ１０Ｙは、Ｘ軸ステージ１０Ｘの上に設けられたリニアモータ（不図示）を備えてなる。このＹ軸ステージ１０Ｙの上には、Ｘ軸方向を向いた移動鏡１３Ｘと、Ｙ軸方向を向いた移動鏡（不図示）とが固定される。

この移動鏡１３Ｘと、外部に設置されたウェハ側のレーザ干渉計（以下『ウェハ干渉計』という）１４Ｘとにより、Ｘ軸ステージ１０ＸのＸ座標ＸＷが計測される。
一方、不図示のＹ軸用の移動鏡と、Ｙ軸用のウェハ干渉計１４Ｙとにより、Ｙ軸ステージ１０ＹのＹ座標ＹＷが計測される。
計測されたＸ座標ＸＷおよび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。

さらに、ウェハ側ステージ装置１０は、ウェハＷのＺ軸方向の位置および傾斜角を制御するＺレベリングステージ（不図示）を備える。
また、ウェハ側ステージ装置１０は、Ｘ軸方向のリニアモータ１２と、Ｙ軸方向のリニアモータを駆動するウェハステージ駆動系１６を備える。なお、このウェハステージ駆動系１６は、モータを保護するための保護装置（後述）を備える。
中央制御系８は、ウェハＷの位置情報（ＸＷ，ＹＷ）に基づいて、ウェハステージ駆動系１６を制御することにより、ウェハＷの位置決めを行う。

《ステージ駆動系の構成》
図２は、ウェハステージ駆動系１６におけるリニアモータ１２のドライブ回路部分を示す図である。この図２に示すように、リニアモータ１２を保護するため、保護回路３３ａ〜３３ｃが設けられる。
なお、ウェハステージＹ軸側のリニアモータや、レチクルステージ駆動系１５にも、同様の保護回路が備えられる。これらの保護装置は、下記に説明する保護装置３３ａ〜３３ｃと原理的に同一構成のため、ここでの重複説明を省略する。

以下、この図２を用いて、ウェハステージ駆動系１６の保護装置３３ａ〜３３ｃに係わる構成を説明する。
まず、ウェハステージ駆動系１６は、中央制御系８からのステージ駆動指令を受ける。ウェハステージ駆動系１６は、このステージ駆動指令に従って、リニアモータ１２のコイルＣＨ１〜ＣＨ３に与える供給電流をそれぞれ決定し、制御信号としてＰＷＭ電流ドライバ３１ａ〜３１ｃに与える。
ＰＷＭ電流ドライバ３１ａ〜３１ｃは、与えられる制御信号と、検流抵抗３２ａ〜３２ｃからのフィードバックとに基づいて、パルス幅変調信号を生成する。ＰＷＭ電流ドライバ３１ａ〜３１ｃは、このパルス幅変調信号に従って駆動電源（不図示）をスイッチングし、このスイッチング波形を平滑化することによって、電流増幅された供給電流を生成する。

このように生成された供給電流は、検流抵抗３２ａ〜３２ｃを通過して、リニアモータ１２のコイルＣＨ１〜ＣＨ３にそれぞれ供給される。
検流抵抗３２ａ〜３２ｃの両端電圧は、ＰＷＭ電流ドライバ３１ａ〜３１ｃにフィードバックされると共に、保護回路３３ａ〜３３ｃへそれぞれ与えられる。保護回路３３ａ〜３３ｃから出力される保護信号は、ＰＷＭ電流ドライバ３１ａ〜３１ｃおよびステージコントローラ３０に与えられる。

《保護回路の構成および動作》
図３は、保護回路３３ａ（保護回路３３ｂ、３３ｃも同一構成）の構成を示す図である。
以下、図３を用いて、保護回路３３ａの構成を説明する。
まず、検出回路４０は、検流抵抗３２ａの両端電圧を差分増幅することにより、コイルＣＨ１への供給電流Ｉをリアルタイムに検出する。乗算器４１は、この供給電流Ｉの検出結果を二乗し、二乗値Ｉ²に抵抗分ｒを乗じた信号Ｉ²ｒを生成する。

この抵抗分ｒは、コイルＣＨ１の巻線部分や、芯等に生じる誘導電流路の抵抗分など、熱発生に寄与する総合的な抵抗分である。このような抵抗分ｒは、コイルＣＨ１の設計データや熱計測実験によって求めることができる。
このような信号処理では、コイルＣＨ１内部の発生熱が、信号Ｉ²ｒとして推定される。
なお、供給電流Ｉには、ＰＷＭ電流ドライバ３１ａのリップルノイズ等が含まれる。このようなノイズ分も、乗算器４１を通過することによって二乗される。この二乗演算によって、倍周波数成分のノイズが、信号Ｉ²ｒ内に含まれる。

ノイズ除去用ローパスフィルタ４２は、この倍周波数の周波数帯域をカットする。このノイズ除去用ローパスフィルタ４２の働きにより、信号Ｉ²ｒ内に発生し、後述する保護動作を誤動作させるノイズ変動が除去される。
ノイズ除去用ローパスフィルタ４２を通過した信号Ｉ²ｒは、温度推移模擬部４３に入力される。この温度推移模擬部４３には、保護対象の熱回路モデルに基づいた回路が設けられる。

このような熱回路モデルは、保護対象の発生熱と、その保護対象（特に温度上昇に弱い箇所）の温度推移との関係を実測することによって、正確に求めることができる。
図３には、この保護対象の熱回路モデルに基づいて設計された一例として、蓄熱抵抗Ｒｉ、放熱抵抗Ｒｏ、および熱容量Ｃｉからなる時定数回路を示す。この時定数回路では、発生熱Ｉ²ｒが、所定の時定数の遅れを持って熱容量Ｃｉに徐々に蓄積される。本実施形態では、この時定数の値を、１０〜２０ｓｅｃ程度に設定している。

この蓄積容量Ｃｉの電圧Ｖｔは、発生熱Ｉ²ｒと蓄熱抵抗Ｒｉと放熱抵抗Ｒｏで逐次変化する平衡温度に相当する電圧へ向かって、所定の時間遅れをもって収束する。
このような回路の挙動により、コイルＣＨ１の温度推移を、正確にシミュレーションすることができる。
コンパレータ４４は、この温度推移を示す電圧Ｖｔの変動と、閾値電圧ＴＨ１とを比較する。この閾値電圧ＴＨ１は、コイルＣＨ１の運用に支障のない上限温度に対応した電圧値である。このコンパレータ４４の比較出力は、否定回路４５を経て負論理の保護信号となる。

温度推移を示す電圧Ｖｔが閾値電圧ＴＨ１よりも小さい安全な状態では、保護信号はハイレベルを維持する。この安全状態では、ＰＷＭ電流ドライバ３１ａないしステージコントローラ３０は、供給電流Ｉの制限を行わず、通常通りにリニアモータ１２の駆動制御が実施される。
一方、温度推移を示す電圧Ｖｔが閾値電圧ＴＨ１を上回る警戒域に入ると、保護信号はローレベルに変化する。この保護信号のローレベル変化を契機にして、ＰＷＭ電流ドライバ３１ａないしステージコントローラ３０は、供給電流Ｉの制限（遮断も含む）を実施する。この供給電流Ｉの制限により、コイルＣＨ１の温度上昇が、運用に支障を生じる状態に至ることを未然に防ぐことができる。

さらに、この供給電流Ｉの制限状態が継続することにより、コイルＣＨ１の温度が下降し、通常の使用温度範囲に戻る。この温度下降にタイミングを合わせて、温度推移を示す電圧Ｖｔも下降する。この下降により電圧Ｖｔが、ヒステリシスｈ付きの閾値（ＴＨ１−ｈ）を下回ると、保護信号はハイレベルに再び戻る。
この保護信号のハイレベル復帰により、ＰＷＭ電流ドライバ３１ａないしステージコントローラ３０は、供給電流Ｉの制限（遮断も含む）を解除し、通常通りのリニアモータ１２の駆動制御に戻る。

《本実施形態の効果など》
本実施形態では、供給電流Ｉの二乗に基づいて信号Ｉ²ｒを求めることで、コイルＣＨ１内の発生熱を推定する。さらに、温度推移模擬部４３は、この発生熱に基づいて、コイルＣＨ１内の温度推移を推定する。

特に、この温度推移模擬部４３では、熱抵抗Ｒｉ，Ｒｏと熱容量Ｃｉとを適宜好適な値に設定することで、リニアモータに生じる熱変化を模擬する時定数回路を使用する。そのため、熱発生時点から時間遅れを生じて、新たな平衡温度へ収束変化する温度推移を正確にシミュレーションすることに成功する。

したがって、温度推移を時間軸上において正確に推定することが可能となり、コイルＣＨ１（特に温度上昇に弱い箇所）が保護すべき温度に達した瞬間を正確に判断することが可能になる。その結果、安全かつ適切なタイミングで保護動作を開始することができる。

図４は、このような本実施形態の保護動作を説明する図である。
この図４に示されるように、『リニアモータ１２の定格電流値』と『リニアモータ１２の焼損限界』との狭い間を巧みに縫って、保護回路３３ａの電流制限を適切なタイミングで働かせることに成功している。

また、供給電流Ｉの上昇が瞬間的で、温度上昇に影響しない範囲であれば、温度推移模擬部４３のシミュレーションにもさほど影響しない。その結果、従来例のように拙速に電流制限してしまうといった不具合を解消することができる。

さらに、本実施形態の保護装置３３ａ〜３３ｃによって、温度上昇に寄与しない短時間に限って、大きな供給電流Ｉをリニアモータ１２に安全に与えることが可能になる。
その結果、本実施形態の露光装置１００では、微小距離のステージ移動を高速化したり、短時間の急速加速や急速停止を実行したりすることが、安全に実現する。このような性能向上によって、露光装置１００のスループット（単位時間当たりの露光処理能力）を、安全に高めることが可能になる。

さらに、本実施形態では、温度推移を保護回路３３ａ側でシミュレーションするため、リニアモータ１２の内部温度を温度センサで測定する必要がない。そのため、温度センサを内部に配置できない負荷装置や、内部の温度センサのメンテナンスが困難な負荷装置において、特に好適な保護装置が実現する。

また、本実施形態では、ノイズ除去用ローパスフィルタ４２を備えて、供給電流Ｉの二乗値に含まれる倍周波数のノイズ成分を抑制する。そのため、温度推移（電圧Ｖｔ）の推定誤差を小さくすることができる。その結果、温度推移の推定誤差によって電流制限のタイミングを誤るおそれが軽減し、図４に示す電流制限ラインを、焼損限界に安全に近づけることが可能になる。その結果、リニアモータ１２の運用性能を更に安全に高めることが可能になる。

《発明との対応関係》
以下、上述した本実施形態と発明との対応関係について説明する。なお、ここでの対応関係は、参考のために一解釈を例示するものであり、本発明を徒らに限定するものではない。
請求項記載の熱推定部は、乗算器４１およびノイズ除去用ローパスフィルタ４２に対応する。
請求項記載の温度推移模擬部は、温度推移模擬部４３に対応する。
請求項記載の保護部は、コンパレータ４４に対応する。
請求項記載の二乗部は、乗算器４１に対応する。
請求項記載のローパスフィルタは、ノイズ除去用ローパスフィルタ４２に対応する。
請求項記載のモータは、リニアモータ５，およびリニアモータ１２に対応する。
請求項記載のステージ機構は、レチクルステージ駆動系１５，ウェハステージ駆動系１６に対応する。
請求項記載の照明部は、照明光学系１に対応する。

《実施形態の補足事項》
なお、上述した実施形態では、説明を簡明にするために、ノイズ除去用ローパスフィルタ４２と温度推移模擬部４３とを別構成としている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ノイズ除去用ローパスフィルタ４２と温度推移模擬部４３とを一体構成して、図３に示す２次ローパスフィルタ４７に置き換えることも可能である。

また、上述した実施形態では、ノイズ除去用ローパスフィルタ４２を乗算器４１の後段に配置している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、乗算器４１の前段に、供給電流Ｉのノイズ帯域（ＰＷＭ電流ドライバ３１ａのリップル変動などの帯域）を除去するローパスフィルタを配置してもよい。このような構成においても、熱の推定結果に含まれる倍周波数のノイズ成分を抑制することができる。

さらに、上述した実施形態では、本発明の保護装置を、リニアモータやステージ装置や露光装置に採用するケースについて説明した。しかしながら、本発明はこれらの用途に限定されるものではない。例えば、露光装置の除震装置（ボイスコイル等のモータ駆動回路）に、本発明の保護装置を採用することも好ましい。
《本発明の適用に適した露光装置の例》
以下、本発明の適用に適した各種の露光装置について例示する。

まず、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（例えば米国特許第５，４７３，４１０号）に、本発明を採用してもよい。
さらに、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、本発明を採用してもよい。
なお、本発明の露光装置は、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、本発明を採用してもよい。

さらに、本発明の露光装置は、投影光学系の倍率に限定されず、縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでもよい。

また、本発明の露光装置は、使用光源の種類に限定されず、例えば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レーザー（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いる露光装置であってもよい。
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。
さらに、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。
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てもよい。

また、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合、投影光学系の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、投影光学系として反射屈折系または屈折系の光学系を用いることが好ましい。また、この場合のレチクルは、反射型タイプを用いることが好ましい。
さらに、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系の光学系を用いることも考えられる。このような光学系としては、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。

なお、反射光学素子としては、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もできる。
また、反射光学素子としては、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もできる。このような構成は、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）等に開示されている。

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ェ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ェハ上に達することになる。

さらに、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ェ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ェハ上に高精度に転写することが可能である。

また、ウェ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。
さらに、ステージの駆動装置として平面モータを用いる場合、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てもよい。なお、平面モータとしては、例えば、特開平１１−２７１９２５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。

ウェ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。本発明は、このような反力処理機構を備えたウェハステージにも適用可能である。
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。

なお、本発明に係る露光装置は、特許請求の範囲に記載された各構成要粟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、この組み立ての前後には、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。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。これらの工程を経て、露光装置が完成する。

以上説明したように、本発明は、保護装置、モータ装置、ステージ装置、および露光装置などに利用可能な技術である。

露光装置１００の構成を示す図である。 ウェハステージ駆動系１６の構成を示す図である。 保護回路３３ａの構成を示す図である。 保護回路による電流制限ラインを説明する図である。

符号の説明

１ 照明光学系
２ ダイクロイックミラー
３ レチクル側ステージ装置
４ レチクルベース
５Ａ 固定子
５Ｂ 可動子
５ リニアモータ
６Ｘ 移動鏡
７Ｘ レチクル干渉計
７Ｙ レチクル干渉計
８ 中央制御系
１０ ウェハ側ステージ装置
１０Ｘ Ｘ軸ステージ
１０Ｙ Ｙ軸ステージ
１１ ベース
１２ リニアモータ
１２Ａ 固定子
１２Ｂ 可動子
１３Ｘ 移動鏡
１４Ｙ ウェハ干渉計
１５ レチクルステージ駆動系
１６ ウェハステージ駆動系
３０ ステージコントローラ
３１ａ〜３１ｃ ＰＷＭ電流ドライバ
３２ａ〜３２ｃ 検流抵抗
３３ａ〜３３ｃ 保護回路
４０ 検出回路
４１ 乗算器
４２ ノイズ除去用ローパスフィルタ
４３ 温度推移模擬部
４４ コンパレータ
４７ ２次ローパスフィルタ
１００ 露光装置

Claims (6)

1. 負荷装置を保護するための保護装置であって、
   前記負荷装置への供給電流に基づいて前記負荷装置に発生する熱を推定する熱推定部と、
   前記熱推定部により推定される熱と、予め定められる前記負荷装置の熱回路モデルとに基づいて、前記負荷装置の温度の推移をシミュレーションする温度推移模擬部と、
   前記温度推移模擬部により推定される温度に応じて、前記負荷装置への前記供給電流を制限する保護部と
   を備えたことを特徴とする保護装置。
2. 請求項１に記載の保護装置において、
   前記温度推移模擬部は、
   前記熱推定部により推定される熱と、前記負荷装置の熱容量および熱抵抗とに基づいて、前記負荷装置の温度推移をシミュレーションする
   ことを特徴とする保護装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の保護装置において、
   前記熱推定部は、
   前記供給電流の二乗値に比例する値を求めて、前記負荷装置に発生する熱を推定する二乗部と、
   前記供給電流のノイズ分を二乗することによって、熱の推定結果に含まれる倍周波数のノイズ成分を抑制するためのローパスフィルタとを備える
   ことを特徴とする保護装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の保護装置と、
   前記保護装置により保護されるモータと
   を備えたことを特徴とするモータ装置。
5. ステージ上において対象物を移動するステージ装置であって、
   請求項４に記載のモータ装置と、
   前記モータ装置に電力供給し、前記モータ装置に発生する駆動力によって前記対象物を移動するステージ機構と
   を備えたことを特徴とするステージ装置。
6. レチクルを照明する照明部と、
   前記レチクルの像を露光対象に投影する投影部とを備えた露光装置であって、
   請求項５に記載のステージ装置を備え、
   前記ステージ装置により、前記レチクルおよび前記露光対象の少なくとも一方を移動する
   ことを特徴とする露光装置。

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