JP2001197773A - Pwm制御装置、モータ駆動装置、ステージ装置、露光装置、およびこの露光装置により製造したデバイスおよびデバイスの製造方法 - Google Patents

Pwm制御装置、モータ駆動装置、ステージ装置、露光装置、およびこの露光装置により製造したデバイスおよびデバイスの製造方法

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JP2001197773A
JP2001197773A JP2000005323A JP2000005323A JP2001197773A JP 2001197773 A JP2001197773 A JP 2001197773A JP 2000005323 A JP2000005323 A JP 2000005323A JP 2000005323 A JP2000005323 A JP 2000005323A JP 2001197773 A JP2001197773 A JP 2001197773A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度、高S/N比、低コスト、小容積、低
重量なモータ駆動装置を可能とするPWM制御装置を提
供すること。特に、このPWM制御装置を使用したモー
タ駆動装置、このモータ駆動装置を使用したステージ装
置、このステージ装置を使用した露光装置、この露光装
置により製造したデバイスおよびデバイスの製造方法を
提供すること。 【解決手段】PWM方式を利用したモータ駆動装置にお
いて、出力電流を供給するスイッチングFETQ1、Q
2に接続される電源には、3相交流200Vをダイオー
ドで整流したのみの電源を使用する。この電源には、リ
ップル成分を含むが、このリップル成分による電源変動
に応じて、入力信号Iをわり算するわり算回路104を
設ける。このわり算回路104により、電源が大きな値
側に変動する場合は入力信号Iを小さな値にするように
調整し、出力電流OUTを電源のリップルによる変動の
影響を受けないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、PWM制御装置、
モータ駆動装置、ステージ装置、露光装置、この露光装
置により製造したデバイスおよびデバイスの製造方法に
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
ステージはモータおよびモータを駆動するモータ駆動装
置により適宜駆動され、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)増幅回路が使用される。投影露光装置のス
テージは、高精度に駆動する必要があるため、このPW
M増幅回路には高精度かつ高S/N比の性能が求められ
る。従って、電源にはレギュレーションが十分に取られ
たスイッチングレギュレータなどが使用される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、大容量なスイ
ッチングレギュレータは高価であり、容積、重量もかさ
み、半導体露光装置の容積、重量がこのスイッチングレ
ギュレータによって大きく占められるという問題が発生
していた。一方、トランスレスな簡単な電源の使用で
は、電源周波数の高周波成分が増幅回路の出力に残留
し、高精度かつ高S/N比の性能が確保できないという
問題が発生していた。
【0004】本発明の目的は、高精度、高S/N比、低
コスト、小容積、低重量なモータ駆動装置を可能とする
PWM制御装置を提供することにある。また、このPW
M制御装置を使用したモータ駆動装置、このモータ駆動
装置を使用したステージ装置、このステージ装置を使用
した露光装置、この露光装置により製造したデバイスお
よびデバイスの製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】以下、実施の形態を示す
図2、4〜6を参照して、括弧内にその対応する要素の
符号をつけて本発明を説明する。上記目的を達成するた
めに、請求項1のPWM制御装置は、三角波を生成する
三角波生成回路(101)と、入力信号(I)と三角波
とを比較し、入力信号(I)の電圧レベルに応じたパル
ス幅のPWM信号を出力する比較器(103)と、所定
の電源(110)に接続され、該電源(110)からの
電圧をPWM信号に基づいてオンオフして出力するスイ
ッチング素子(Q1、Q2)と、PWM信号のデューテ
ィ比を所定の電源(110)の電圧レベルの変動に応じ
て調整する調整回路(104)とを備えるようにしたも
のである。請求項2の発明は、請求項1記載のPWM制
御装置において、調整回路(104)を、入力信号
(I)を電源(110)の電圧レベルでわり算する回路
としたものである。請求項3の発明は、請求項1記載の
PWM制御装置において、調整回路(201)を、電源
(110)の電圧レベルの変動に応じて三角波の振幅を
調整する回路としたものである。請求項4の発明は、請
求項3記載のPWM制御装置において、調整回路(20
1)を、三角波生成回路(101)から出力された三角
波を電源(110)の電圧レベルでかけ算する回路とし
たものである。請求項5の発明は、請求項3記載のPW
M制御装置において、調整回路(301)を、電源(1
10)の電圧レベルの変動に比例して三角波生成回路
(101)に供給する三角波生成回路用電源(301)
の電圧レベルを調整する回路としたものである。請求項
6の発明は、請求項3記載のPWM制御装置において、
三角波生成回路(101)を、2つの異なる信号レベル
(S1、S2)を所定の周波数で交互にスイッチングす
るスイッチング回路(402、403)と、スイッチン
グ回路(402、403)の出力を積分して三角波を出
力する積分回路(R41、C41、U41)とから構成
されるようにし、調整回路(404)を、電源(11
0)の電圧レベルの変動に比例して信号レベル差が変化
する2つの異なる信号レベルを出力する増幅回路とした
ものである。請求項7のPWM制御装置は、三角波を生
成する三角波生成回路(101)と、入力信号(I)と
三角波とを比較し、入力信号(I)の電圧レベルに応じ
たパルス幅のPWM信号を出力する比較器(103)
と、電源(110)が接続され、該電源(110)から
の電圧をPWM信号に基づいてオンオフして出力するス
イッチング素子(Q1、Q2)と、比較器(103)に
入力される入力信号(I)の電圧レベルを電源(11
0)の変化する電圧レベルに応じて調整する調整回路
(104)とを備えるようにしたものである。請求項8
のPWM制御装置は、三角波を生成する三角波生成回路
(101)と、入力信号(I)と三角波とを比較し、入
力信号(I)の電圧レベルに応じたパルス幅のPWM信
号を出力する比較器(103)と、電源(110)が接
続され、該電源(110)からの電圧をPWM信号に基
づいてオンオフして出力するスイッチング素子(Q1、
Q2)と、三角波の振幅を電源(110)の変化する電
圧レベルに応じて調整する調整回路(201)とを備え
るようにしたものである。請求項9のモータ駆動装置
は、請求項1〜8のいずれか1項に記載のPWM制御装
置を備えた電流増幅回路を備えるようにしたものであ
る。請求項10のステージ装置は、移動対象物を搭載す
るステージと、移動対象物を移動させるためにステージ
を駆動するモータと、モータを駆動する請求項9記載の
モータ駆動装置とを備えるようにしたものである。請求
項11の発明は、露光により基板上に所定のパターンを
形成する露光装置に適用され、マスクおよび基板のいず
れか一方を搭載して移動させる請求項10に記載のステ
ージ装置を少なくとも備えるようにしたものである。請
求項12のデバイスは、請求項11記載の露光装置によ
って製造されるようにしたものである。請求項13のデ
バイス製造方法は、請求項11記載の露光装置を用意
し、該露光装置によって露光を行う工程を有するように
したものである。請求項14の発明は、入力信号の電圧
レベルに応じたパルス幅を有するPWM信号に基づいて
電源からの電圧をオンオフして出力するPWM制御方法
に適用され、電源の電圧レベルの変動に基づいてPWM
信号の変調度(デューティ比)を調整するようにしたも
のである。
【0006】なお、上記課題を解決するための手段の項
では、分かりやすく説明するため実施の形態の図と対応
づけたが、これにより本発明が実施の形態に限定される
ものではない。
【0007】
【発明の実施の形態】−第1の実施形態− まず、本発明のPWM制御装置(PWM回路)を使用し
たモータ駆動装置によりステージが駆動される投影露光
装置について説明をする。
【0008】図1は投影露光装置の概略構成を示す図で
ある。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。なお、
第1の実施の形態ではレチクルという用語を使用する
が、本明細書では、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同義のものとし
て扱う。図1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1の紙面に平行な
方向にX軸を、図1の紙面に垂直な方向にY軸を取る。
【0009】レチクルRは、レチクル側Yステージ3
Y、およびレチクル側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、および可動子5
Bよりなるリニアモータ(以下、「リニアモータ5」と
呼ぶ)を介してX方向に駆動され、レチクル側Yステー
ジ3Yはレチクル側Xステージ3Xに対して不図示のリ
ニアモータによりY方向に駆動される。
【0010】また、レチクル側Yステージ3Y上にX軸
用の移動鏡6X、および不図示のY軸用の移動鏡が固定
され、移動鏡6X、およ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X
Rが計測される。不図示のY軸用の移動鏡、および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3
YのY座標が計測される。計測されたX座標XRおよび
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、およびY軸のリ
ニアモータよりなるステージ系をレチクルステージ装置
3と呼ぶ。
【0011】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1/5)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1
0Y、およびウエハ側Xステージ10Xを介してウエハ
ベース11上に搭載され、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、および可動子
12Bよりなるリニアモータ(以下、「リニアモータ1
2」と呼ぶ)を介してX方向に駆動され、ウエハ側Yス
テージ10Yはウエハ側Xステージ10Xに対して不図
示のリニアモータによりY方向に駆動される。
【0012】また、ウエハ側Yステージ10Y上にX軸
用の移動鏡13X、および不図示のY軸用の移動鏡が固
定され、移動鏡13X、およ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、不図示のY軸用の移動鏡、およびY軸
用のウエハ干渉計14Yによりウエハ側Yステージ10
YのY座標YWが計測され、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。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、並びにウエハW
のZ方向へ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)よりなるステージ系をウエハステー
ジ装置10と呼ぶ。
【0013】第1の実施の形態では、リニアモータとし
て3相リニアモータを使用する。例えばリニアモータ1
2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(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。
【0014】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およ
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
位置決めを行うと共に、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および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。
【0015】レチクルステージ駆動系15およびウエハ
ステージ駆動系16は、各リニアモータ5、12をそれ
ぞれ駆動するモータ駆動装置を搭載する。以下、このモ
ータ駆動装置について詳細に説明する。
【0016】図2は、一つのリニアモータを駆動するモ
ータ駆動装置の回路構成を示す図である。各リニアモー
タ5、12を駆動するすべてのモータ駆動装置は原理的
には共通するので、ここでは、代表して一つのリニアモ
ータ5を駆動する一つのモータ駆動装置について説明す
る。図2のモータ駆動装置は、入力信号Iの電圧レベル
に応じてリニアモータ5に流す電流を制御する電流制御
装置(電流増幅回路)である。中央制御系8は、所定の
プログラムにより、レチクル干渉計7Xからの信号によ
りレチクルステージ3XのX座標を検出し、適宜リニア
モータ5をX方向に駆動すべく、駆動信号(入力信号
I)を演算して出力する。
【0017】図2のモータ駆動装置は、入力信号Iの電
圧レベルに対してPWM(パルス幅変調)方式を使用し
て出力電流を制御する。図2において、三角波生成回路
101は、抵抗R1、R2、R3、コンデンサC1、オ
ペアンプU1、U2により構成され、所定の周波数およ
び振幅を有する三角波を出力する。入力信号Iは±(正
負)の符号を有する信号であり、三角波も±に同一振幅
で振れる周期信号である。差分検出器102は、図に示
すように、抵抗R4、R5、コンデンサC2、オペアン
プU3により構成され、入力信号Iと電流センサ109
(後述)からの信号を比較し、その差分を増幅して出力
する。比較器103は、コンパレータU5により構成さ
れ、三角波生成回路101からの三角波とわり算回路1
04(後述)を介して入力される入力信号Iを比較し
て、PWM信号(パルス幅変調された信号)を出力す
る。すなわち、入力信号Iをパルス幅変調した信号を出
力する。なお、このパルス幅変調方式は公知な内容であ
る。
【0018】比較器103の出力であるPWM信号はフ
ォトカプラ105でレベルシフトされ、PWMドライバ
106に入力される。このとき、インバータ107で反
転した信号もPWMドライバ106に入力される。PW
Mドライバ106はブリッジ回路により構成され、PW
M信号に基づきスイッチング用FETQ1、Q2をスイ
ッチング駆動する。ローパスフィルタ108は、コイル
L1とコンデンサC3により構成され、スイッチング用
FETQ1、Q2の出力信号からスイッチング成分を取
り除き、所望の出力信号OUTを生成する。
【0019】ローパスフィルタ108からの出力信号O
UTは、電流センサ109でその電流成分が検出され、
前述の差分検出器102にフィードバックされる。電流
センサ9は、ホール素子により構成され、流れる電流に
応じた電圧を生成する。このように、出力電流を検出し
てフィードバックしているので、図2のモータ駆動装置
は出力電流制御装置(電流増幅器)として働く。なお、
電流センサ109は、ホール素子の代わりに抵抗および
増幅回路により構成してもよい。
【0020】スイッチング用FETQ1、Q2の電源
は、電源回路110により供給される。電源回路110
は、ダイオードD1〜D6により構成され、3相200
Vの交流電源を整流したのみの電源を供給する。電源回
路110は、3相200Vの交流電源を整流したのみの
電源であるため、図3に示すようなリップルを含んだ電
源112となる。このリップルは、3相200Vが50
Hzであると300Hzのリップルとなる。
【0021】ところで、このリップルを含んだ電源11
2をそのままスイッチング用FETQ1、Q2の電源と
して使用すると、スイッチング用FETQ1、Q2の出
力信号はこのリップルの影響を受けたノイズ成分を有す
る信号となる。そこで、本実施の形態のモータ駆動装置
では、電源112のリップル成分の影響を除去するため
にわり算回路104を使用する。
【0022】差動増幅器111は、抵抗R9〜R12お
よびオペアンプU6により構成され、電源112の電圧
を検出して所定の係数で増幅してわり算回路104に入
力する。わり算回路104は、わり算器U4とわり算の
係数を決める抵抗R6、R7から構成され、差分検出回
路102からの信号を差動増幅器111からの信号でわ
り算して、その結果を比較器103へ入力する。すなわ
ち、出力電流がフィードバックされた後の入力信号Iは
電源112の電圧レベルでわり算された後比較器103
に入力される。具体的には、電源112が大きな値に変
動する場合は入力信号Iは小さくなるように補正され、
電源112が小さな値に変動する場合は入力信号Iは大
きくなるように補正される。
【0023】わり算回路104および差動増幅器111
の回路定数は、入力信号Iが一定の値の場合に、リップ
ル成分を含んだ電源112がスイッチング用FETQ
1、Q2に供給されても、出力信号OUTはリップルの
影響を受けない一定の値を示すように決められる。
【0024】なお、図2の回路では、入力信号Iは±の
符号を有する電圧信号であり、電圧が±ゼロのとき、出
力電流OUTをゼロとすべくPWM信号のデューティ比
は50%となるように調整されている。入力信号Iが正
方向に変化すると、出力電流OUTは入力信号Iの大き
さに応じて正方向に流れるように、PWM信号のデュー
ティ比は50%より小さくなるように変化する。一方、
入力信号Iが負方向に変化すると、出力電流OUTは入
力信号Iの大きさに応じて負方向に流れるように、PW
M信号のデューティ比は50%より大きくなるように変
化する。上記の説明で、単に入力信号Iの大きさと言っ
ている場合は入力信号Iの絶対値の大きさを指すもので
ある。
【0025】このように、PWM方式による回路(単に
PWM回路と言う)では、入力信号Iの大きさに応じて
PWM信号のデューティ比(変調度)を変化させて出力
信号OUT(第1の実施の形態では出力電流)を制御す
るが、第1の実施の形態のPWM回路は、電源112の
変動に応じてこのPWM信号のデューティ比を調整する
ものである。具体的には、電源112が大きな値に変動
する場合には、出力電流OUTが目標電流より大きくな
ってしまうため、出力電流OUTを小さくすべくPWM
信号のデューティ比を50%に近づけるよう調整する。
第1の実施の形態では、この調整のために、入力信号I
を電源112の大きさによりわり算するわり算回路10
4を挿入している。すなわち、電源112が大きく変動
する場合は、入力信号Iはわり算回路104により小さ
な値になるように制御され、その結果PWM信号のデュ
ーティ比は50%に近づくことになり、出力電流OUT
は小さくなるように調整される。
【0026】このようにして、電源回路110の電源電
圧レベル112の変動に応じて、出力電流を調整してい
るので、電源回路には従来のように高精度にレギュレー
ションが取られた電源を設ける必要がない。図2の回路
では、単に3相200Vを整流するダイオードD1〜D
6のみで構成された電源110が使用されているのみで
ある。これにより、極めて大きく、電源の低コスト化、
小容積化、低重量化が実現でき、しかも、露光装置など
に求められる高精度、高S/N比なモータの駆動も可能
としている。その結果、ステージ装置やこのステージ装
置を使用した露光装置などにおいて、高精度、高S/N
比なステージの駆動を維持しながら、低コスト化、小容
積化、低重量化が実現できる。
【0027】なお、上記の実施の形態において、PWM
信号におけるデューティ比の変化の方向と出力電流OU
Tの電流の方向の関係は、回路構成によっては逆の場合
もある。
【0028】−第2の実施形態− 第2の実施の形態では、第1の実施の形態における図2
のモータ駆動装置の他の実施の形態を説明する。第2の
実施の形態のモータ駆動装置も、第1の実施の形態と同
様に図1の投影露光装置に使用される。従って、投影露
光装置の説明は省略し、投影露光装置については図1を
参照して以下説明する。
【0029】図4は、一つのリニアモータを駆動するモ
ータ駆動装置の回路構成を示す図である。第1の実施の
形態の図2のモータ駆動装置と異なる点は、差分検出回
路102からの出力側に設けたわり算回路104をやめ
て、三角波生成回路101の出力側にかけ算回路201
を設けた点である。その他の部分は、図2のモータ駆動
装置と共通するので、共通する構成要素には同一符号を
付しその説明を省略する。
【0030】かけ算回路201は、かけ算器U21とか
け算の係数を決める抵抗R21、22から構成され、三
角波生成回路101からの三角波を差動増幅器111か
らの信号でかけ算して、その結果を比較器103へ入力
する。具体的には、電源112が大きな値に変動する場
合は三角波の振幅は大きくなるように補正され、電源1
12が小さな値に変動する場合は三角波の振幅は小さく
なるように補正される。
【0031】かけ算回路201および差動増幅器111
の回路定数は、入力信号Iが一定の値の場合に、リップ
ル成分を含んだ電源112がスイッチング用FETQ
1、Q2に供給されても、出力信号OUTはリップルの
影響を受けない一定の値を示すように決められる。
【0032】第1の実施の形態と同様に、入力信号Iは
±の符号を有する電圧信号であり、電圧が±ゼロのと
き、出力電流OUTをゼロとすべくPWM信号のデュー
ティ比は50%となるように調整されている。入力信号
Iの変化とPWM信号のデューティ比の変化の関係は第
1の実施の形態で説明した通りであるのでここではその
説明を省略する。
【0033】第2の実施の形態におけるPWM回路も、
電源112の変動に応じてPWM信号のデューティ比を
調整するものである。具体的には、電源112が大きな
値に変動する場合には、出力電流OUTが目標電流より
大きくなってしまうため、出力電流OUTを小さくすべ
くPWM信号のデューティ比を50%に近づけるよう調
整する。第1の実施の形態では、この調整のために、三
角波生成回路101の出力である三角波信号を電源11
2の大きさによってかけ算するかけ算回路201を挿入
している。
【0034】これは、図4の回路構成において、比較器
103に入力される信号レベルが同一レベルである場合
に、三角波の振幅が大きくなると、PWM信号のデュー
ティ比は50%に近づくことを利用するものである。従
って、電源112が大きな値になるように変動する場合
は、三角波はかけ算回路201により大きな振幅になる
ように制御され、その結果PWM信号のデューティ比は
50%に近づくことになり、出力電流OUTは小さくな
るように調整される。
【0035】このように、第2の実施の形態において
も、電源回路110の電源電圧レベル112の変動に応
じて、出力電流を調整しているので、電源回路には従来
のように高精度にレギュレーションが取られた電源を設
ける必要がない。その結果、第1の実施の形態と同一の
効果を奏する。
【0036】−第3の実施形態− 第3の実施の形態では、第1の実施の形態における図2
のモータ駆動装置の他の実施の形態を説明する。第3の
実施の形態のモータ駆動装置も、第1の実施の形態と同
様に図1の投影露光装置に使用される。従って、投影露
光装置の説明は省略し、投影露光装置については図1を
参照して以下説明する。
【0037】図5は、一つのリニアモータを駆動するモ
ータ駆動装置の回路構成を示す図である。第1の実施の
形態の図2のモータ駆動装置と異なる点は、差分検出回
路102からの出力側に設けたわり算回路104をやめ
て、三角波生成回路101に供給する三角波用電源回路
301を設けた点である。差動増幅器111も削除され
ている。その他の部分は、図2のモータ駆動装置と共通
するので、共通する構成要素には同一符号を付しその説
明を省略する。
【0038】三角波用電源回路301は、抵抗R31、
R32、R33、R34とオペアンプU31とからなる
差動増幅器と抵抗35、36とオペアンプU32とから
なる反転増幅器とから構成される。この差動増幅器で電
源112の電圧に応じた電圧信号V−を生成し、反転増
幅器で符号を反転した電圧信号V+を生成する。三角波
用電源回路301で生成された電圧V+と電圧V−は、
三角波生成回路101のオペアンプU1、U2の±電源
として供給される。
【0039】三角波生成回路101で生成される三角波
の振幅は、オペアンプU1、U2に供給される電源レベ
ルに応じて変化する。第3の実施の形態は、この性質を
利用して第2の実施の形態と同様に三角波の振幅を調整
するものである。具体的には、電源112が大きな値に
変動する場合は、三角波用電源回路301で生成される
電圧V+と電圧V−との電位差は大きな値になるように
制御される。これによって、三角波生成回路101で生
成される三角波の振幅も大きくなるように補正される。
同様に、電源112が小さな値に変動する場合は三角波
の振幅は小さくなるように補正される。
【0040】三角波用電源回路301の回路定数は、電
圧V+、V−が三角波生成回路101の電源として適し
た電圧レベルになるように、かつ、入力信号Iが一定の
値の場合に、リップル成分を含んだ電源112がスイッ
チング用FETQ1、Q2に供給されても、出力信号O
UTはリップルの影響を受けない一定の値を示すように
決められる。
【0041】三角波の振幅とPWM信号のデューティ比
の関係は、第2の実施の形態で説明した通りであるの
で、ここではその説明を省略する。
【0042】このように、第3の実施の形態において
も、電源回路110の電源電圧レベル112の変動に応
じて、出力電流を調整しているので、電源回路には従来
のように高精度にレギュレーションが取られた電源を設
ける必要がない。その結果、第1の実施の形態と同一の
効果を奏する。
【0043】−第4の実施形態− 第4の実施の形態では、第1の実施の形態における図2
のモータ駆動装置の他の実施の形態を説明する。第4の
実施の形態のモータ駆動装置も、第1の実施の形態と同
様に図1の投影露光装置に使用される。従って、投影露
光装置の説明は省略し、投影露光装置については図1を
参照して以下説明する。
【0044】図6は、一つのリニアモータを駆動するモ
ータ駆動装置の回路構成を示す図である。第1の実施の
形態の図2のモータ駆動装置と異なる点は、差分検出回
路102からの出力側に設けたわり算回路104をや
め、三角波生成回路101の代わりに他の三角波生成回
路401を設けた点である。また、差動増幅器111も
削除され、電源112の変動に応じて変化する±の三角
波レベル信号S1、S2を生成する三角波レベル信号生
成回路404を設けている。その他の部分は、図2のモ
ータ駆動装置と共通するので、共通する構成要素には同
一符号を付しその説明を省略する。
【0045】三角波生成回路401は、三角波の周期を
決めるOSC(発振器)403と、OSC403からの
信号を受けて+三角波レベル信号S1と−の三角波レベ
ル信号S2間を交互にスイッチングするスイッチング素
子402と、スイッチング素子402からの出力信号を
積分する抵抗41とコンデンサ41とオペアンプU41
とからなる積分回路とから構成される。この積分回路か
らは、三角波が出力され比較器103に入力される。三
角波の振幅は、±三角波レベル信号S1、S2の電圧レ
ベルとOSC403の周期と抵抗R41とコンデンサC
41の値等によって決まる。第3の実施の形態では、こ
のうち三角波レベル信号S1、S2の電圧レベルを変化
させることによって三角波の振幅を調整するようにした
ものである。三角波の振幅を調整するという点では、第
2の実施の形態および第3の実施の形態と同様である。
【0046】三角波レベル信号S1、S2は三角波レベ
ル信号生成回路404によって生成される。三角波レベ
ル信号生成回路404は、抵抗R42、R43、R4
4、R45とオペアンプU42とからなる差動増幅器と
抵抗46、47とオペアンプU43とからなる反転増幅
器とから構成される。この差動増幅器で電源112の電
圧に応じた−三角波レベル信号S1を生成し、反転増幅
器でこの信号S1の符号を反転した+三角波レベル信号
S2を生成する。三角波レベル信号で生成された±三角
波レベル信号S1、S2は三角波生成回路401のスイ
ッチング素子402に入力される。
【0047】このように構成された三角波レベル信号生
成回路404と三角波生成回路401とにより、電源1
12の変動に応じた振幅の三角波が生成される。具体的
には、電源112が大きな値に変動する場合は、三角波
レベル信号生成回路404で生成された±三角波レベル
信号S1、S2間の電位差は大きな値になるように制御
される。これによって、三角波生成回路401で生成さ
れる三角波の振幅も大きくなるように補正される。同様
に、電源112が小さな値に変動する場合は三角波の振
幅は小さくなるように補正される。
【0048】三角波レベル信号生成回路404および三
角波生成回路401の各回路定数は、三角波の振幅が図
6のPWM回路として適切な電圧レベルになるように、
かつ、入力信号Iが一定の値の場合に、リップル成分を
含んだ電源112がスイッチング用FETQ1、Q2に
供給されても、出力信号OUTはリップルの影響を受け
ない一定の値を示すように決められる。
【0049】三角波の振幅とPWM信号のデューティ比
の関係は、第2の実施の形態で説明した通りであるの
で、ここではその説明を省略する。
【0050】このように、第4の実施の形態において
も、電源回路110の電源電圧レベル112の変動に応
じて、出力電流を調整しているので、電源回路には従来
のように高精度にレギュレーションが取られた電源を設
ける必要がない。その結果、第1の実施の形態と同一の
効果を奏する。
【0051】なお、図1の投影露光装置で用いられるリ
ニアモータとして、互いに位相の異なる3相の電流を印
加して駆動する同期型リニアモータが知られている。こ
のようなリニアモータでは、各相の電流に対してPWM
方式による電流増幅を行うことになる。その場合、図6
の電源回路110、三角波レベル信号生成回路404、
および、三角波生成回路401のOSC403とスイッ
チング素子402とを各相で共有されるように構成して
もよい。そして、三角波生成回路401のうち、抵抗R
41とコンデンサC41とオペアンプU41とからなる
積分回路を各相用の回路毎に設ければよい。
【0052】また、複数のリニアモータを有し、これら
を駆動するために複数のモータ駆動装置を備えた装置で
あっても、同様に、電源回路110、三角波レベル信号
生成回路404、および、三角波生成回路401のおS
C403とスイッチング素子402とを各リニアモータ
の駆動装置で共有するようにしてもよい。こうすること
で、モータに印加される各電流の間で三角波の同期を取
ることができ、ビート信号等のノイズの発生を防止する
ことができる。
【0053】モータ駆動装置のPWM増幅回路が電源電
圧の影響を受けるということは、PWM増幅回路がルー
プゲインを変えてこの電源電圧による出力電流の変化を
吸収しているということである。その結果、ゲインや位
相の周波数特性が変化してしまう。そこで、上記第1〜
第4の実施の形態では、電源電圧の変化に基づき、例え
ば、入力信号の電圧や三角波の振幅を演算処理すること
により、ループゲインが電源電圧の変動の影響を受けな
いようにしたものである。これにより、電源が多少不安
定であったりリップルを含んでいる場合でも、高精度の
モータ駆動装置を実現することができる。
【0054】上記第1〜第4の実施の形態では、電源と
して3相200Vを整流したものに適用する例を示した
が、本発明は、この内容に限定する必要はない。レギュ
レーションが十分に取られていないあらゆる種類の電源
を使用する場合に適用できる。
【0055】また、電源の変動に応じて調整する回路に
ついても、上記の実施の形態に限定する必要はない。P
WM回路のスイッチング素子に供給する電源の変動に応
じて、PWM信号のデューティ比が調整できるあらゆる
回路を採用することができる。特に、三角波の振幅を調
整する回路の具体例をいくつか例示しているが、三角波
の振幅を調整する他のあらゆる回路ももちろん採用する
ことができる。
【0056】上記の実施の形態では、PWM電流増幅回
路として示したが、本発明は、PWM電圧増幅回路にも
適用できる。
【0057】上記の実施の形態では、本発明のPWM回
路の応用として、モータ駆動装置、およびそれを利用し
たステージ装置、およびそのステージ装置を利用した投
影露光装置の例を示したが、この内容に限定する必要は
ない。本発明は、PWM回路を応用するあらゆる回路お
よび装置に適用できる。この場合に、PWM回路のスイ
ッチング素子に供給する電源のレギュレーションが十分
でないとき、本発明の効果を奏する。
【0058】本実施形態の露光装置として、マスクと基
板とを同期移動してマスクのパターンを露光する走査型
の露光装置にも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、本発明はこのような露光装置にも適用可能
である。
【0059】本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適用す
ることができる。
【0060】露光装置の用途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広く適当で
きる。
【0061】本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(19
3nm)、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には電子銃として、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
は、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。
【0062】投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍
および拡大系のいずれでもよい。
【0063】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は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
ーザやX線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光
学系にし(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には光学系として電子レンズ
およ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いう
までもない。
【0064】波長200nm程度以下の真空紫外光(V
UV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
公報およびこれに対応する米国特許第5,668,67
2号、並びに特開平10−20195号公報およびこれ
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号公報およびこれに
対応する米国特許第5,689,377号、並びに特開
平10-3039号公報およ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。本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。
【0065】この他、米国特許第5,031,976
号、5,488,229号、および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、反射素子または平行平面板の入
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。
【0066】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
体面側および像面側が共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倍または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略中心とし、かつレチクル
またはウエハの走査方向と略直交する方向に沿って延び
る矩形スリット状に規定され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15
7nmのF2レーザ光を露光用照明光として用いても1
00nmL/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。本発明はこのよ
うな投影光学系を備えた露光装置にも適用可能である。
【0067】ウエハステージやレチクルステージのリニ
アモータは、エアベアリングを用いたエア浮上型や、ロ
ーレンツ力また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、ステージは、ガイドに沿
って移動するタイプでもよいし、ガイドを設けないガイ
ドレスタイプでもよい。
【0068】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
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を用いることができる。
【0069】ウエハステージの移動により発生する反力
は、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
構を備えたウエハステージにも適用可能である。
【0070】レチクルステージの移動により発生する反
力は、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。本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。
【0071】本願発明における実施の形態の露光装置
は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素(eleme
nts)を含む各種サブシステムを、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。これら各種精度を確保するために、この組
み立ての前後には、各種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。各種サブシステム
から露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相
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。この各種サブシステムから露光装
置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み
立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステ
ムの露光装置への組み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
としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造
は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルーム
で行うことが望ましい。
【0072】半導体デバイスは、図7に示すように、デ
バイスの機能・性能設計を行うステップS301、この
設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作する
ステップS302、シリコン材料からウエハを製造する
ステップS303、前述した実施形態の露光装置により
レチクルのパターンをウエハに露光するウエハ処理ステ
ップS304、デバイス組み立てステップ(ダイシング
工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)S3
05、検査ステップS306等を経て製造される。
【0073】以下、デバイスの製造方法についてさらに
詳細に説明する。図7には、デバイス(ICやLSIの
半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等)の製造例の一例を示すフローチャー
トが示されている。図7に示すように、まず、ステップ
S301(設計ステップ)において、デバイスの機能・
性能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行
い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引
き続き、ステップS302(マスク製作ステップ)にお
いて、設計した回路パターンを形成したマスク(レチク
ル)を製作する。一方、ステップS303(ウエハ製造
ステップ)において、シリコン等の材料を用いてウエハ
を製造する。
【0074】次に、ステップS304(ウエハ処理ステ
ップ)において、ステップS301〜ステップS303
で用意したマスク(レチクル)とウエハを用いて、後述
するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実
際の回路等を形成する。次いで、ステップS305(デ
バイス組立てステップ)において、ステップS304で
処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。この
ステップS305には、ダイシング工程、ボンディング
工程、およびパッケージング工程(チップ封入)等の工
程が必要に応じて含まれる。
【0075】最後に、ステップS306(検査ステッ
プ)において、ステップS305で作製されたデバイス
の動作確認デスト、耐久性テスト等の検査を行う。こう
した工程を経た後にデバイスが完成し、このデバイスが
出荷される。
【0076】図8には、半導体デバイスの場合におけ
る、前記ステップS304の詳細なフロー例が示されて
いる。図8において、ステップS311(酸化ステッ
プ)においては、ウエハの表面を酸化させる。ステップ
S312(CVDステップ)においては、ウエハ表面に
絶縁膜を形成する。ステップS313(電極形成ステッ
プ)においては、蒸着によってウエハ上に電極を形成す
る。ステップS314(イオン打込みステップ)におい
ては、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップS3
11〜ステップS314のそれぞれは、ウエハ処理の各
段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要
な処理に応じて選択されて実行される。
【0077】ウエハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップS
315(レジスト形成ステップ)において、ウエハに感
光剤を塗布する。引き続き、ステップS316(露光ス
テップ)において、本実施の形態の露光装置を用いてマ
スク(レチクル)の回路パターンをウエハに転写する。
次に、ステップS317(現像ステップ)において露光
されたウエハを現像し、ステップS318(エッチング
ステップ)においてレジストが残存している部分以外の
露出部材表面をエッチングにより取り去る。そして、ス
テップS319(レジスト除去ステップ)において、エ
ッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
【0078】これらの前処理と後処理とを繰り返し行う
ことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成さ
れる。
【0079】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成して
いるので、次のような効果を奏する。PWM制御装置に
供給される電源レベルの変動に応じてPWM信号のデュ
ーティ比を調整しているので、電源回路には高精度にレ
ギュレーションが取られた電源を設ける必要がない。例
えば、単に3相交流をダイオードで整流したのみの電源
でもよく、極めて大きな、電源の低コスト化、小容積
化、低重量化が実現でき、かつ、高精度、高S/N比な
PWM制御装置の応用を可能にしている。例えば、モー
タを駆動するモータの駆動装置、このモータ駆動装置を
利用したステージ装置、このステージ装置を利用した露
光装置などにおいて、高精度、高S/N比な制御を維持
しながら、低コスト化、小容積化、低重量化が実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図2】第1の実施の形態における、リニアモータを駆
動するモータ駆動装置の回路構成を示す図である。
【図3】リップルを含んだ電源の様子を説明する図であ
る。
【図4】第2の実施の形態における、リニアモータを駆
動するモータ駆動装置の回路構成を示す図である。
【図5】第3の実施の形態における、リニアモータを駆
動するモータ駆動装置の回路構成を示す図である。
【図6】第4の実施の形態における、リニアモータを駆
動するモータ駆動装置の回路構成を示す図である。
【図7】半導体製造工程を説明するフローチャートを示
す図。
【図8】図7のステップS304の詳細なフローチャー
トを示す図。
【符号の説明】
R レチクル W ウエハ IL 露光光 PL 投影光学系 1 照明光学系 2 ダイクロイックミラー 3X レチクル側Xステージ 3Y レチクル側Yステージ 4 レチクルベース 5A,12A リニアモータの固定子 5B,12B リニアモータの可動子 6X 移動鏡 7X、7Y レチクル干渉計 8 中央制御系 10X ウエハ側Xステージ 10Y ウエハ側Yステージ 11 ウエハベース 13X 移動鏡 14X、14Y ウエハ干渉計 15 レチクルステージ駆動系 16 ウエハステージ駆動系 101、401 三角波生成回路 102 差分検出器 103 比較器 104 わり算回路104 105 フォトカプラ 106 PWMドライバ 107 インバータ 108 ローパスフィルタ 109 電流センサ 110 電源回路 111 差動増幅器 112 電源信号 201 かけ算回路 301 三角波用電源回路 402 スイッチング素子 403 OSC I 入力信号 OUT 出力信号 R 抵抗 C コンデンサ D ダイオード Q1、Q2 スイッチング用FET U1〜U3、U5〜U7、U31、U32、U41〜U
43 オペアンプ U4 わり算器 U21 かけ算器 S1、S2 三角波レベル信号

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】三角波を生成する三角波生成回路と、 前記入力信号と前記三角波とを比較し、前記入力信号の
    電圧レベルに応じたパルス幅のPWM信号を出力する比
    較器と、 所定の電源に接続され、該電源からの電圧を前記PWM
    信号に基づいてオンオフして出力するスイッチング素子
    と、 前記PWM信号のデューティ比を前記所定の電源の電圧
    レベルの変動に応じて調整する調整回路とを備えること
    を特徴とするPWM制御装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載のPWM制御装置において、 前記調整回路は、前記入力信号を前記電源の電圧レベル
    でわり算する回路であることを特徴とするPWM制御装
    置。
  3. 【請求項3】請求項1記載のPWM制御装置において、 前記調整回路は、前記電源の電圧レベルの変動に応じて
    前記三角波の振幅を調整する回路であることを特徴とす
    るPWM制御装置。
  4. 【請求項4】請求項3記載のPWM制御装置において、 前記調整回路は、前記三角波生成回路から出力された三
    角波を前記電源の電圧レベルでかけ算する回路であるこ
    とを特徴とするPWM制御装置。
  5. 【請求項5】請求項3記載のPWM制御装置において、 前記調整回路は、前記電源の電圧レベルの変動に比例し
    て前記三角波生成回路に供給する三角波生成回路用電源
    の電圧レベルを調整する回路であることを特徴とするP
    WM制御装置。
  6. 【請求項6】請求項3記載のPWM制御装置において、 前記三角波生成回路は、2つの異なる信号レベルを所定
    の周波数で交互にスイッチングするスイッチング回路
    と、前記スイッチング回路の出力を積分して三角波を出
    力する積分回路とから構成され、 前記調整回路は、前記電源の電圧レベルの変動に比例し
    て信号レベル差が変化する前記2つの異なる信号レベル
    を出力する増幅回路であることを特徴とするPWM制御
    装置。
  7. 【請求項7】三角波を生成する三角波生成回路と、 前記入力信号と前記三角波とを比較し、前記入力信号の
    電圧レベルに応じたパルス幅のPWM信号を出力する比
    較器と、 電源が接続され、該電源からの電圧を前記PWM信号に
    基づいてオンオフして出力するスイッチング素子と、 前記比較器に入力される前記入力信号の電圧レベルを前
    記電源の変化する電圧レベルに応じて調整する調整回路
    とを備えることを特徴とするPWM制御装置。
  8. 【請求項8】三角波を生成する三角波生成回路と、 前記入力信号と前記三角波とを比較し、前記入力信号の
    電圧レベルに応じたパルス幅のPWM信号を出力する比
    較器と、 電源が接続され、該電源からの電圧を前記PWM信号に
    基づいてオンオフして出力するスイッチング素子と、 前記三角波の振幅を前記電源の変化する電圧レベルに応
    じて調整する調整回路とを備えることを特徴とするPW
    M制御装置。
  9. 【請求項9】請求項1〜8のいずれか1項に記載のPW
    M制御装置を備えた電流増幅回路を備えることを特徴と
    するモータ駆動装置。
  10. 【請求項10】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請求項9記載のモータ駆動装置と
    を備えることを特徴とするステージ装置。
  11. 【請求項11】露光により基板上に所定のパターンを形
    成する露光装置であって、 マスクおよび基板のいずれか一方を搭載して移動させる
    請求項10に記載のステージ装置を少なくとも備えるこ
    とを特徴とする露光装置。
  12. 【請求項12】請求項11記載の露光装置によって製造
    されたことを特徴とするデバイス。
  13. 【請求項13】請求項11記載の露光装置を用意し、該
    露光装置によって露光を行う工程を有することを特徴と
    するデバイスの製造方法。
  14. 【請求項14】入力信号の電圧レベルに応じたパルス幅
    を有するPWM信号に基づいて電源からの電圧をオンオ
    フして出力するPWM制御方法において、 前記電源の電圧レベルの変動に基づいて前記PWM信号
    の変調度(デューティ比)を調整することを特徴とする
    PWM制御方法。
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