JP2002112585A - モータ駆動装置および露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光装置のステージ駆動用などに使用される
高精度なモータ駆動装置において、出力電流に含まれる
低域ノイズを低減することを目的とする。 【解決手段】 方形波を発振する発振回路（３１）と、
発振回路から出力される方形波を積分して三角波を生成
する積分回路（３２）と、積分回路から出力される三角
波と、入力される制御信号とを比較して、制御信号に応
じたＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成する比較回路
（Ａ２）と、比較回路から出力されるＰＷＭ信号を電力
増幅して、駆動対象であるモータへ供給するドライバ回
路（３４）と、発振回路の方形波出力から比較回路の三
角波入力までの信号経路上に、三角波の基本波周波数よ
りも低い変動成分を抑制する変動抑制手段（３３）とを
備えて、モータ駆動装置を構成する。この変動抑制手段
は、三角波中の低域変動を抑制することにより、三角波
を介してＰＷＭ信号に重畳するノイズを低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ駆動装置に
関する。本発明は、モータ駆動装置を搭載する露光装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平１０−２７１８７６号公報
の図６、特開平８−１２６３７４号公報の図７に示され
るように、制御信号を基準の三角波と比較してＰＷＭ
（パルス幅変調）信号に変換し、そのＰＷＭ信号を電力
増幅してモータに供給するモータ駆動装置が知られてい
る。この種のモータ駆動装置は、例えば、半導体素子や
液晶デバイス等の製造に使用される露光装置に搭載さ
れ、ウェハー（露光対象）やレチクル（マスク）などを
移動するモータの駆動に供されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
露光装置のモータは、微細な露光パターンを正確に位置
合わせするため、ウェハーまたはレチクル（マスク）を
１０ｎｍ程度の極めて高い精度（ナノは十億分の１）で
位置制御しなければならない。その上、露光装置のモー
タは、処理効率を高めるため、ウェハーやレチクルを高
速度で移動することも、併せて要求される。

【０００４】しかしながら、上述したモータ駆動装置の
出力電流には、極僅かながら低域ノイズ（例えば、−８
０ｄＢｍ程度のリップルノイズ）が存在する。この低域
ノイズに起因してモータの停止位置がドリフトするな
ど、モータの制御精度が低下するという問題が生じる。
このような制御精度の低下は、上述した露光装置の性能
向上を図る上で、重大な弊害となる。

【０００５】そこで、モータ駆動装置の出力をハイパス
フィルタに通して、低域ノイズを直接的に除去する方策
が考えられる（ただし、この方策は従来技術ではな
い）。しかし、このような方策では、出力の低域信号ゲ
インが低下したり、低域信号の位相が余計に回転するな
ど、モータの応答特性が悪化するという別の弊害を招い
てしまう。

【０００６】そこで、本発明は、上述した弊害に考慮し
て、モータ駆動装置の出力に含まれる低域ノイズを効果
的に低減することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以下、課題を解決するた
めの手段を実施形態の符号に対応付けて説明する。な
お、ここでの説明および対応付けは、例示または参考の
ためであり、本発明を限定するものではない。

【０００８】《請求項１》請求項１に記載のモータ駆動
装置は、方形波を発振する発振回路（３１）と、発振回
路から出力される方形波を積分して三角波を生成する積
分回路（３２）と、積分回路から出力される三角波と、
入力される制御信号とを比較して、制御信号に応じたＰ
ＷＭ（パルス幅変調）信号を生成する比較回路（Ａ２）
と、比較回路から出力されるＰＷＭ信号を電力増幅し
て、駆動対象であるモータへ供給するドライバ回路（３
４）とを備え、発振回路の方形波出力から比較回路の三
角波入力までの信号経路上に、三角波の基本波周波数よ
りも低周波の変動成分を抑制する変動抑制手段（３３）
を更に備えたことを特徴とする。上記構成のモータ駆動
装置は、変動抑制手段の作用により、三角波に含まれる
変動成分を抑制する。その結果、三角波の低域変動によ
ってＰＷＭ信号に重畳する低域ノイズを抑えることがで
きる。特に、本発明では、三角波の信号経路上に変動抑
制手段を配置する。そのため、制御信号〜ＰＷＭ信号の
変換特性に影響を与えず、モータの応答特性が悪化する
といった弊害は一切生じない。

【０００９】《請求項２》請求項２に記載のモータ駆動
装置は、請求項１に記載のモータ駆動装置において、比
較回路（Ａ２）の三角波入力段に、変動抑制手段（３
３）を備えたことを特徴とする。上記構成のモータ駆動
装置では、比較回路の三角波入力段に、変動抑制手段を
配置する。したがって、変動抑制手段から比較回路まで
の信号経路を短くすることが可能となり、変動抑制手段
の出力後に混入する変動成分を低く抑えることが可能に
なる。その結果、本発明における低域ノイズの除去性能
を一段と高めることが可能になる。

【００１０】《請求項３》請求項３に記載の露光装置
は、露光対象に対して露光パターンを投影する投影手段
（１３）と、請求項１または請求項２のモータ駆動装置
（２２，２５）と、モータ駆動装置により駆動されるモ
ータ（２３，２６）と、モータを動力源として露光対象
に対する露光パターンの露光位置を位置決めする位置決
め機構（２４，２７）とを備えたことを特徴とする。上
記構成の露光装置では、請求項１または請求項２に記載
のモータ駆動装置を使用して、位置決め機構のモータを
駆動する。したがって、露光位置の位置決め精度が高く
なり、露光装置の露光精度を一段と高めることが可能に
なる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて発明の実施
形態を説明する。なお、本実施形態は、請求項１〜３の
発明に対応する実施形態である。

【００１２】《本実施形態の構成》図１は、本実施形態
における露光装置１０の構成を示す図である。図１にお
いて、ステージ１１の上には、露光対象として半導体ウ
ェハ１２が配置される。この半導体ウェハ１２の上方に
は、露光部１３の投影光学系を介して、レチクルステー
ジ１３ｂおよびレチクル１３ａが配置される。

【００１３】この投影光学系およびレチクル１３ａを介
して、レチクル１３ａ上のマークとステージ１１側のア
ライメントマークとを重ねて観察する位置に、いわゆる
ＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）タイプの位置測定部１
４ａ〜ｂが配置される。また、投影光学系を介して、ス
テージ１１側のアライメントマークを観察する位置に、
いわゆるＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）タイプの位置測
定部１４ｃ〜ｄが配置される。

【００１４】さらに、投影光学系を介さずにステージ１
１側のアライメントマークを直に観察する位置に、オフ
・アクシスタイプの位置測定部１４ｅ〜ｆが配置され
る。なお、このような位置測定部の配置については、例
えば特開平６−９７０３１号公報において公知である。
これらの位置測定部１４ａ〜ｆの位置情報は、位置制御
部２１に与えられる。この位置制御部２１は、これらの
位置情報に基づいて、ウェハ位置制御用およびレチクル
位置制御用の入力電圧信号をそれぞれ生成し、ステージ
用モータ駆動装置２２およびレチクル用モータ駆動装置
２５へ出力する。

【００１５】このステージ用モータ駆動装置２２は、入
力電圧信号に応じた出力電流を生成して、ステージ用モ
ータ２３に供給する。ステージ位置決め機構２４は、こ
のステージ用モータ２３を動力源としてステージ１１を
２次元方向に駆動し、半導体ウェハ１２の位置決めを行
う。一方、レチクル用モータ駆動装置２５は、入力電圧
信号に応じた出力電流を生成し、レチクル用モータ２６
に供給する。レチクル位置決め機構２７は、このレチク
ル用モータ２６を動力源としてレチクルステージ１３ｂ
を２次元方向に駆動し、レチクル１３ａの位置決めを行
う。

【００１６】図２は、上述したモータ駆動装置２２（あ
るいは２５）の内部構成を示す図である。図２におい
て、発振回路３１の出力は、積分回路３２に与えられ
る。この積分回路３２は、正入力端子の接地された差動
アンプＡ１、差動アンプＡ１の負入力端子に直列に接続
されたコンデンサＣ０と抵抗Ｒ０、および差動アンプＡ
１の帰還路に挿入されたコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１の並
列接続から構成される。

【００１７】この積分回路３２の出力は、カットオフ周
波数１０ｋＨｚ程度のハイパスフィルタ３３を介して、
コンパレータＡ２の負入力に接続される。このコンパレ
ータＡ２の正入力には、比例積分回路３７を介して、図
１に示した位置制御部２１の入力電圧信号が与えられ
る。このコンパレータＡ２の出力は、ドライバ回路３４
および平滑回路３５を介して、図１に示したモータ２３
（あるいは２６）へ出力される。このモータへの出力電
流は、検出抵抗Ｒｓおよび電流検出回路３６からなる帰
還路を介して、比例積分回路３７へフィードバックされ
る。

【００１８】《モータ駆動装置の動作説明》以下、本発
明の特徴であるモータ駆動装置２２（あるいは２５）の
動作説明を行う。まず、発振回路３１は、周波数１００
ｋＨｚ、デューティ比５０％の方形波を発振する。この
方形波は、コンデンサＣ０を介して直流カットされた
後、一端が接地電位にイマジナリショートされた抵抗Ｒ
０を介して方形波状の電流に変換される。

【００１９】この方形波状の電流は、コンデンサＣ１を
流れて充放電され、三角波状の電圧として差動アンプＡ
１から出力される。ハイパスフィルタ３３は、この三角
波の基本波周波数（ここでは１００ｋＨｚ）未満のカッ
トオフ周波数（ここでは１０ｋＨｚ）を有し、三角波に
重畳する低域ノイズを除去する。

【００２０】ハイパスフィルタ３３によって低域ノイズ
の除去された三角波は、コンパレータＡ２に入力され
る。コンパレータＡ２は、この三角波を比較基準とし
て、比例積分回路３７から出力される制御信号を大小比
較して、ＰＷＭ信号を生成する。ドライバ回路３４は、
このＰＷＭ信号に応じて内部のＦＥＴスイッチを導通制
御し、ＰＷＭ信号を電力増幅する。

【００２１】平滑回路３５は、電力増幅されたＰＷＭ信
号を平滑化して、ＰＷＭ信号の基本波成分および高調波
成分を除去し、出力電流を生成する。この出力電流は、
微小な検出抵抗Ｒｓを介して、モータ２３（あるいは２
６）へ供給される。この検出抵抗Ｒｓの電圧降下は、電
流検出回路３６を介して増幅され、電流検出信号として
比例積分回路３７へ出力される。

【００２２】比例積分回路３７では、入力電圧信号と電
流検出信号との差分をとって誤差信号を生成し、その誤
差信号を比例積分して制御信号を出力する。この制御信
号は、上述したコンパレータＡ２の正入力端子に与えら
れる。以上説明したフィードバック動作により、モータ
２３（あるいは２６）には、入力電圧信号に比例した出
力電流が供給される。

【００２３】《本実施形態の効果など》図３は、モータ
駆動装置２２の出力電流に含まれる低域ノイズ成分を測
定した結果である。なお、図中の１２０Ｈｚのピーク
は、信号比較用の基準信号である。この図３に示される
ように、ハイパスフィルタ３３を挿入することにより、
出力電流中の低域ノイズを３０ｄＢｍ低減することが可
能になる。

【００２４】このように本実施形態では、ハイパスフィ
ルタ３３を用いて三角波の低域周波数成分を抑制するこ
とにより、三角波を介して出力電流に重畳する低域ノイ
ズを効果的に低減することが可能になる。また、この場
合のハイパスフィルタ３３は、制御信号〜ＰＷＭ信号〜
出力電流の変換特性に影響を与えない。したがって、ハ
イパスフィルタ３３によって、モータ２３（あるいは２
６）の応答特性が悪化するといった弊害は生じない。

【００２５】さらに、本実施形態では、コンパレータＡ
２の入力直前にハイパスフィルタ３３を配置する。した
がって、ハイパスフィルタ３３からコンパレータＡ２ま
での信号経路が極めて短くなり、ハイパスフィルタ３３
の処理後に混入するノイズを低く抑えることが可能にな
る。以上のように、モータ駆動装置２２（あるいは２
５）の出力電流に含まれる低域ノイズが減少することに
より、モータ２３（あるいは２６）の位置決め精度が高
くなり、露光装置１０の性能を一段と高めることが可能
になる。

【００２６】《実施形態の補足事項など》なお、上述し
た実施形態では、ハイパスフィルタ３３を用いて三角波
の基本波周波数よりも低い周波数成分を抑制している。
そのため、三角波の波形を崩すことなく、余計な低域ノ
イズを除去することが可能になる。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、クラン
プ回路などを用いて三角波の直流成分（あるいはピーク
値）を一定値に固定することにより、三角波の基本波周
波数よりも低周波の変動成分を抑制してもよい。

【００２７】また、上述した実施形態では、コンパレー
タＡ２の入力段にハイパスフィルタ３３を配置してい
る。しかしながら、本発明は、この配置に限定されるも
のではない。ハイパスフィルタ３３（変動抑制手段）の
配置箇所は、発振回路３１の出力からコンパレータＡ２
の入力までの信号経路上であればよい。例えば、図２中
に示すコンデンサＣ０と抵抗Ｒ０のカットオフ周波数
を、三角波の基本波周波数を超えない範囲で引き上げる
ことにより、積分回路３２の入力段にハイパスフィルタ
を挿入してもよい。

【００２８】なお、上述した実施形態では、露光装置の
２次元方向の露光位置決めに、モータ駆動装置２２，２
５を使用している。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、露光パターンのピント調
整（すなわち垂直方向の露光位置決め）にモータ駆動装
置を使用してもよい。また、上述した実施形態では、三
角波を単一のモータ駆動に供するケースについて説明し
た。しかしながら、本発明は、これに限定されるもので
はない。例えば、方形波または三角波を分配して、複数
チャンネルのモータ駆動に供してももちろんかまわな
い。

【００２９】

【発明の効果】請求項１に記載のモータ駆動装置では、
三角波に含まれる変動成分を抑制することにより、三角
波を介してＰＷＭ信号に重畳する低域ノイズを抑えるこ
とが可能になる。

【００３０】請求項２に記載のモータ駆動装置では、変
動抑制手段から比較回路までの信号経路を短くできるの
で、変動抑制手段の出力後に混入する変動成分を低く抑
えることが可能になる。

【００３１】請求項３に記載の露光装置では、請求項１
または請求項２に記載のモータ駆動装置を使用するの
で、露光位置の位置決め精度を高めることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態における露光装置１０の構成を示す
図である。

【図２】モータ駆動装置２２（あるいは２５）の内部構
成を示す図である。

【図３】モータ駆動装置２２の出力電流に含まれる低域
ノイズ成分の測定結果を示す図である。

【符号の説明】

１１ ステージ １２ 半導体ウェハ １３ａ レチクル １３ｂ レチクルステージ ２１ 位置制御部 ２２ ステージ用モータ駆動装置 ２３ ステージ用モータ ２４ ステージ位置決め機構 ２５ レチクル用モータ駆動装置 ２６ レチクル用モータ ２７ レチクル位置決め機構 ３１ 発振回路 ３２ 積分回路 ３３ ハイパスフィルタ ３４ ドライバ回路 ３５ 平滑回路 ３６ 電流検出回路 ３７ 比例積分回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 方形波を発振する発振回路と、 前記発振回路から出力される前記方形波を積分して三角
   波を生成する積分回路と、 前記積分回路から出力される前記三角波と、入力される
   制御信号とを比較して、前記制御信号に応じたＰＷＭ
   （パルス幅変調）信号を生成する比較回路と、 前記比較回路から出力される前記ＰＷＭ信号を電力増幅
   して、駆動対象であるモータへ供給するドライバ回路と
   を備え、 前記発振回路の方形波出力から前記比較回路の三角波入
   力までの信号経路上に、前記三角波の基本波周波数より
   も低周波の変動成分を抑制する変動抑制手段を更に備え
   たことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のモータ駆動装置におい
   て、 前記比較回路の三角波入力段に、前記変動抑制手段を備
   えたことを特徴とするモータ駆動装置。
3. 【請求項３】 露光対象に対して露光パターンを投影す
   る投影手段と、 請求項１または請求項２のモータ駆動装置と、 前記モータ駆動装置により駆動されるモータと、 前記モータを動力源として前記露光対象に対する前記露
   光パターンの露光位置を位置決めする位置決め機構とを
   備えたことを特徴とする露光装置。