JP2003037993A

JP2003037993A - アクチュエータ駆動回路、ステージ装置、及び露光装置

Info

Publication number: JP2003037993A
Application number: JP2001225038A
Authority: JP
Inventors: Masaya Nagasawa; 昌弥長沢
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2003-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】スイッチング損失による発熱の影響を少くし
て、アクチュエータ駆動回路及びモータ駆動回路の小型
化、高精度化を図る。【解決手段】アクチュエータ駆動回路又はモータ駆動
回路は、複数のアームを有するパワースイッチング回路
と、前記複数のアームの同時導通を防ぐためのデッドタ
イム制御部とを備え、ＰＷＭ方式でアクチュエータを駆
動するアクチュエータ駆動回路であって、前記デッドタ
イム制御部が、前記アクチュエータを大出力で駆動する
ときはデッドタイムを長く、小出力で駆動するときはデ
ッドタイムを短くする。前記モータ駆動回路を搭載した
ステージ装置及び露光装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、出力の大きさに応
じてデッドタイムを変更するように構成したＰＷＭ方式
のアクチュエータ駆動回路、前記アクチュエータ駆動回
路を搭載したステージ装置、前記ステージ装置を搭載し
た露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からＰＷＭ方式において、上段アー
ムに設けられたスイッチング素子と下段アームに設けら
れたスイッチング素子を交互にオンオフして、上段アー
ム及び下段アームに接続された単一電源（＋電源、−電
源）からリニアモータ等の駆動電流を取り出す技術が知
られている。このとき、上段アームのスイッチング素子
と下段アームのスイッチング素子とが同時にオンして、
単一電源の正の出力（＋電源）と負の出力（−電源）と
が短絡するのを防ぐため、図６に示すように、上段アー
ムのスイッチング素子と下段アームのスイッチング素子
とが共にオフになるデッドタイム△ｔを設けている。

【０００３】従来のＰＷＭ方式のリニアモータ駆動回路
においては、前記デッドタイムは、使用する電源の電
圧、消費電力、発熱、出力の波形歪み等を考慮して、予
め定められた固定時間に設定されていた。図７は、従来
のデッドタイム形成回路の一例を示す図であり、リニア
モータ駆動回路の一部を構成している。

【０００４】図７において、デッドタイム形成回路５１
に入力される信号（Ａ）は、次のようなものである。す
なわち、信号（Ａ）は、図示していないリニアモータ駆
動回路から出力される駆動電流の大きさを示す信号と、
前記駆動電流に対する電流指令値との誤差を取り（フィ
ードバック制御）、前記誤差に基づいて、前記駆動電流
を電流指令値の示す電流値に制御するための信号であ
る。

【０００５】図７に示すように、信号（Ａ）は、一方に
おいてバッファＵ４に入力され、他方においてインバー
タＵ５に入力される。バッファＵ４及びインバータＵ５
は、バッファＵ４及びインバータＵ５から出力される２
つの信号の同期を取って出力したり、また信号（Ａ）の
立ち上がり／立ち下がりの波形を波形整形して出力する
働きを有する。言うまでもなく、インバータＵ５は信号
（Ａ）の反転信号を出力する。

【０００６】まず、バッファＵ４、ダイオードＤ１、コ
ンデンサＣ１、抵抗Ｒ９、Ｆ５Ｖの電源、バッファＵ６
からなる回路の動作について説明する。ここで、Ｆはフ
ローティング状態（−ＨＶ電源を基準にした）電源を意
味する。

【０００７】バッファＵ４の出力がＬからＨに変化する
と、コンデンサＣ１はＦ５Ｖの電源から電流を受けて充
電される。このときの充電の時定数は、Ｒ９・Ｃ１とな
る。したがって、バッファＵ６への入力は、前記時定数
分だけ遅れる。そのため、バッファＵ６の出力は、前記
時定数分だけ遅れて、ＬからＨに立ち上がる。その結
果、図８に示すように、信号（Ｂ）の立ち上がり部分に
デッドタイム△ｔが形成される。

【０００８】バッファＵ４の出力がＨからＬに変化する
と、コンデンサＣ１の電荷はダイオードＤ１を介し、バ
ッファＵ４により直ちに−ＨＶに放電され、同時にＦ５
Ｖの電源から出力される電流はダイオードＤ１を介して
バッファＵ４に流れる。したがって、バッファＵ６の入
力はＨからＬに直ちに立ち下がる。その結果、図８に示
すように、バッファＵ６の出力である信号（Ｂ）は、直
ちにＨからＬになる。

【０００９】インバータＵ５、ダイオードＤ２、コンデ
ンサＣ２、抵抗Ｒ１１、Ｆ５Ｖの電源、バッファＵ７と
からなる回路は、前記したバッファＵ４、ダイオードＤ
１、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ９、Ｆ５Ｖの電源、バッフ
ァＵ６とからなる回路と、信号（Ｃ）のＨ，Ｌの立ち上
がり、立ち下がり動作に関して、信号（Ｂ）と全く逆の
動作を行うもので、ここではその説明を省略する。結果
として、図８に示すように、信号（Ｃ）の波形の立ち下
がり部分にデッドタイム△ｔが形成される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】近年、リニアモータ駆
動回路の大出力化に伴って、使用する単一電源として出
力電圧の高いものを使用するようになっている。その結
果、スイッチング素子のオン／オフに要する時間が長く
なり、スイッチング損失による発熱が問題になってい
る。

【００１１】そこで、スイッチング損失による発熱の影
響を除去するため、デッドタイムを長く取ることが提案
されている。デッドタイムを長く設定することにより、
スイッチング素子がオン／オフするときのスイッチング
損失を減少させ、発熱を緩和することができるためであ
る。しかし、デッドタイムを長く取ると、出力波形の歪
が大きくなる。そのため、余り長いデッドタイムを取る
ことは困難である。すなわち、スイッチング損失の大き
さと出力波形の歪みとはデッドタイムの長さに対して互
いにトレードオフの関係にあり、両方を最適にする時間
を設定することは困難だった。

【００１２】そこで、リニアモータ駆動回路の大出力化
に伴って発熱量が多くなり、前記スイッチング素子を冷
却するため大型のヒートシンクが必要となり、リニアモ
ータ駆動回路の小型化を阻む原因となっていたばかりで
なく、波形歪みを充分に低減できないために高精度化を
阻む原因となっていた。そのために、このようなリニア
モータ駆動回路を備えたステージ装置及びステージ装置
を備えた露光装置の小型化、位置制御の高精度化を阻む
原因となっていた。また、ヒートシンクにより除去しき
ない発熱の問題もあった。

【００１３】本発明の目的は、リニアモータ駆動回路等
のアクチュエータ駆動回路の大電力化に伴うスイッチン
グ損失による増大する発熱の影響を抑制すると共に、小
型化と高精度化を図り、更に前記アクチュエータ駆動回
路を搭載したステージ装置及び露光装置の小型化、不要
な発熱の低減、位置制御の高精度化を達成することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のアクチュ
エータ駆動回路は、複数のアームを有するパワースイッ
チング回路と、前記複数のアームの同時導通を防ぐため
のデッドタイム制御部とを備え、ＰＷＭ方式でアクチュ
エータを駆動するアクチュエータ駆動回路であって、前
記デッドタイム制御部が、前記アクチュエータを大出力
で駆動するときはデッドタイムを長く、小出力で駆動す
るときはデッドタイムを短くすることを特徴とする。

【００１５】請求項２記載のアクチュエータ駆動回路
は、請求項１記載のアクチュエータ駆動回路において、
前記アクチュエータがリニアモータであることを特徴と
する。請求項３記載のアクチュエータ駆動回路は、請求
項２記載のアクチュエータ駆動回路において、前記デッ
ドタイム制御部は、ＲＣ回路の時定数を変更することに
よって、デッドタイムの調整を行うことを特徴とする。

【００１６】請求項４記載のアクチュエータ駆動回路
は、請求項２記載のアクチュエータ駆動回路において、
前記アームは、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴを有すること
を特徴とする。請求項５記載のステージ装置は、請求項
１、２、３、又は４のいずれか一つに記載のアクチュエ
ータ駆動回路を搭載したことを特徴とする。

【００１７】請求項６記載の露光装置は、請求項５記載
のステージ装置を搭載したことを特徴とする。なお、請
求項１に記載するアームは、スイッチング素子を含むも
のであって、一方の端子が＋電源又は−電源に接続さ
れ、他方の端子から駆動電流を出力するものをいう。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面に示す実施の形
態について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態
を示すリニアモータ駆動回路であり、請求項１〜４に相
当する。図１において、１は三角波発生回路、２はコン
パレータ、３はフォトカプラ、４はウィンドウコンパレ
ータ、５はデッドタイム生成回路、６はＭＯＳＦＥＴド
ライバ、７は２個のＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２から構成さ
れるハーフブリッジ、８はフィルタ回路である。

【００１９】なお、図１において、矢印の５Ｖはアナロ
グ電源の５Ｖを意味する。また、図１において、矢印の
Ｆ５Ｖはフローティング状態にある５Ｖの電源を意味し
ている。

【００２０】以下、図１に示す実施の形態の動作につい
て説明する。図１において、三角波発生回路１は三角波
信号を発生する（図２参照）。前記三角波信号は、コン
パレータ２に入力される。誤差信号は、コンパレータ２
とウィンドウコンパレータ４に入力される。ここで、誤
差信号とは、図１に示す実施の形態の出力である駆動電
流と従来技術において説明した電流指令値の指示する目
標駆動電流との差を示す信号である。誤差信号は、通
常、駆動電流の大きさを信号として検出してフィードバ
ックし、電流指令値との差を取って求める。これによっ
て、駆動電流が目標駆動電流にフィードバック制御され
る。

【００２１】コンパレータ２は、図２に示すように、誤
差信号と三角波信号とを比較して、ＰＷＭ方式でディジ
タル信号に変換する。すなわち、図２に示すように、誤
差信号が三角波信号を超える部分がＨ、超えない部分が
Ｌに変換される。次に、コンパレータ２から出力される
ディジタル信号は、抵抗Ｒ６を通ってフォトカプラ３に
入力される。フォトカプラ３の発光素子は、コンパレー
タ２がＨを出力している期間発光し、受光素子が受光し
て通電する。

【００２２】こうして、信号（Ａ）が形成される。図１
に示すデッドタイム生成回路５と、図７に示す従来のデ
ッドタイム生成回路５１とが異なる点は、抵抗Ｒ９とＦ
５Ｖの電源との間に、抵抗Ｒ８とこの抵抗Ｒ８を回路に
組み込んだり又は切り離したりするアナログスイッチＳ
Ｗ１が設けられ、同様に抵抗Ｒ１１とＦ５Ｖの電源との
間に、抵抗Ｒ１０とこの抵抗Ｒ１０を回路に組み込んだ
り又は切り離したりするアナログスイッチＳＷ２が設け
られていることである。

【００２３】前記アナログスイッチＳＷ１がオープンす
ると、時定数が（Ｒ９・Ｃ１）から（（Ｒ８＋Ｒ９）・
Ｃ１）に変化する。これによって、信号（Ｂ）の立ち上
がり時のデッドタイム△ｔが長くなる。

【００２４】同様に、前記アナログスイッチＳＷ２がオ
ープンすると、時定数が（Ｒ１１・Ｃ２）から（（Ｒ１
０＋Ｒ１１）・Ｃ２）に変化する。これによって、信号
（Ｃ）の立ち下がり時のデッドタイム△ｔが長くなる。
すなわち、バッファＵ６から出力される信号（Ｂ）のデ
ッドタイム△ｔは、アナログスイッチＳＷ１がオープン
のとき長くなり、クローズのとき短くなる。同様に、バ
ッファＵ７から出力される信号（Ｃ）のデッドタイム△
ｔは、アナログスイッチＳＷ２がオープンのとき長くな
り、クローズのとき短くなる。

【００２５】前記アナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２のオ
ン／オフは、前記誤差信号の大きさとウィンドウコンパ
レータ４の動作により定まる。すなわち、ウィンドウコ
ンパレータ４は、図示するように、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３によって電圧を分圧し、分圧された電圧Ｖ１がコンパ
レータ４１の＋端子に入力され、分圧された電圧Ｖ２が
コンパレータ４２の−端子に入力されている。したがっ
て、ウィンドウコンパレータ４は、誤差信号が電圧Ｖ１
〜Ｖ２の間にあるとき、Ｌを出力する。この場合、アナ
ログスイッチＳＷ１，ＳＷ２はクローズ状態を維持す
る。また、ウィンドウコンパレータ４は、誤差信号が電
圧Ｖ１〜Ｖ２の範囲外の値をとるとき、Ｈを出力する。
この場合、アナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２はオープン
状態になる。

【００２６】したがって、ウィンドウコンパレータ４
は、誤差信号が予め定められた値より大きいとき、アナ
ログスイッチＳＷ１，ＳＷ２をオープンして、信号
（Ｂ）の立ち上がりにおけるデッドタイムを長くし、同
様に信号（Ｃ）の立ち下がりにおけるデッドタイムを長
くする。信号（Ｂ），（Ｃ）はＭＯＳＦＥＴドライバ６
に入力される。ＭＯＳＦＥＴドライバ６は、信号
（Ｂ），（Ｃ）に基づいて、ハーフブリッジ７を構成す
るＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２の各々にゲート信号を出力す
る。

【００２７】ＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２は、前記ゲート信
号に基づいて、オン／オフを繰り返す。このとき、ＭＯ
ＳＦＥＴＱ１，Ｑ２が同時にオンして電源＋ＨＶと−Ｈ
Ｖが短絡しないように、前記誤差信号に応じてデッドタ
イム△ｔが形成されている。ハーフブリッジ７は、ＭＯ
ＳＦＥＴＱ１がオンしている期間、電源＋ＨＶ→ＭＯＳ
ＦＥＴＱ１→フィルタ回路８の経路を経て、駆動電流を
出力する。ここで、フィルタ回路８は、コイルＬ１とコ
ンデンサＣ３とから構成され、平滑回路の役割をはた
す。具体的には、フィルタ回路８は、ＰＷＭ方式におけ
る周波数成分を除去する。また、ハーフブリッジ７は、
ＭＯＳＦＥＴＱ２がオンしている期間、フィルタ回路８
→ＭＯＳＦＥＴＱ２→電源−ＨＶの経路を経て、駆動電
流を出力する（電流を電源−ＨＶ側に引く）。なお、請
求項１に記載するアームは、電源＋ＨＶに接続されたＭ
ＯＳＦＥＴＱ１を含む回路や電源−ＨＶに接続されたＭ
ＯＳＦＥＴＱ２を含む回路が相当する。

【００２８】ここで、図１に示す回路から出力される駆
動電流がリニアモータに出力されるとき、図１に示す回
路はリニアモータ駆動回路となる。以上の説明から明ら
かなように、リニアモータを大出力で駆動する場合に
は、誤差信号が大きくなり、駆動電流を多く流す必要が
ある。このとき、デッドタイム△ｔは長く設定される。
また、リニアモータを小出力で駆動する場合には、誤差
信号が小さくなり、駆動電流を少なく流す必要がある。
このとき、デッドタイム△ｔは短く設定される。

【００２９】したがって、第１の実施の形態によれば、
駆動電流をリニアモータに供給するとき、リニアモータ
を大出力で駆動するときはデッドタイムを長く、小出力
で駆動するときはデッドタイムを短くすることができ
る。以上の説明から明らかなように、図１に示す第１の
実施の形態によれば、リニアモータに、その出力の大き
さに応じたデッドタイムを有する駆動電流を供給するこ
とができる。

【００３０】その際、デッドタイムが適切な時間に設定
されるので、スイッチング損失による発熱の影響を少く
して、出力波形の歪みを減らし、リニアモータ駆動回路
の高精度化を図ることができる。さらに、ハーフブリッ
ジ７内のＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２を冷却するためのヒー
トシンクとして、小型のものを使用することができる。
そのため、リニアモータ駆動回路を小型化することがで
きる。

【００３１】なお、第１の実施の形態においては１相分
だけを示したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、多相構成の場合においても、図１に示す回路を複数
設けることにより、実現することができる。また、スイ
ッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いたが、本発明は
これに限定されるものではなく、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート
型バイポーラトランジスタ Insulated Gate Bipolar T
ransistor）等を用いてもよい。

【００３２】また、第１の実施の形態においては、アナ
ログスイッチをオン／オフして抵抗を挿入したり、切り
離したりして、時定数を変更している。しかし、言うま
でもなく、本発明はこれに限定されるものではなく、キ
ャパシタンスを切り換えても良いし、時定数の変更に公
知の他の手段を用いてもよい。また、第１の実施の形態
においては、デッドタイムを２段階に切り替えている
が、本発明はこれに限定されるものではなく、デッドタ
イムを３段以上に切り替えても良いし、連続的に切り替
えるように構成してもよい。

【００３３】また、第１の実施の形態においては、電流
指令値の大きさを検出するために、誤差信号を用いてい
る。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、
前記した電流指令値そのものを用いてもよいし、コンパ
レータ２から出力されるＰＷＭ信号のパルス幅を用いて
もよい。また、第１の実施の形態においては、スイッチ
ング素子を備えているアームを２個用いた例を示した
が、アームの数が３個以上であっても、本発明を適用す
ることができる。

【００３４】図３は本発明の第２の実施の形態を示すブ
ロック図であり、図１に示すリニアモータ駆動回路をス
テージ装置に適用したものである。この実施の形態は請
求項５に記載の発明に対応する。

【００３５】図３において、干渉計システム１５は、リ
ニアモータ１４により移動されるステージ１６の位置情
報を検出して、ホストコンピュータ１１とステージコン
トローラ１２に伝える。干渉計システム１５が位置情報
を検出する動作は公知であるので、その説明は省略す
る。ここで、図３に示すリニアモータ駆動回路１３は、
図１に示す第１の実施の形態のリニアモータ駆動回路に
相当する。

【００３６】なお、第１の実施の形態に示すリニアモー
タ駆動回路おいては、誤差信号を形成する回路を省略し
たが、図３に示すリニアモータ駆動回路１３は前記誤差
信号を形成する回路を含むものとする。すなわち、誤差
信号は、図１に示す実施の形態の出力である駆動電流の
大きさを示す信号とステージコントローラ１２から出力
される電流指令値との差を示す信号である。誤差信号
は、通常、駆動電流の大きさを検出してフィードバック
し、電流指令値との差を取って求める。これによって、
駆動電流が目標駆動電流に一致するようにフィードバッ
ク制御される。これは、よく知られているので、図示を
省略する。

【００３７】図３において、ホストコンピュータ１１
は、ステージ１６の位置情報に基づいて、ステージ１６
を所定の位置まで移動させる命令をステージコントロー
ラ１２に出力する。ステージコントローラ１２は、前記
命令と干渉計システム１５からのステージ１６の位置情
報を受けて、リニアモータ１４を駆動するための目標駆
動電流を定める電流指令値をリニアモータ駆動回路１３
に出力する。

【００３８】リニアモータ駆動回路１３は、リニアモー
タ１４に前記電流指令値に応じた駆動電流を出力する。
その結果、リニアモータ１４が駆動され、ステージ１６
が前記目標位置まで移動する。ここで、リニアモータ１
４を大出力で駆動する場合には、前記誤差信号が大きく
なり、リニアモータ駆動回路１３はデッドタイムの長い
駆動電流を出力する。また、リニアモータ１４を小出力
で駆動する場合には、前記誤差信号が小さくなり、リニ
アモータ駆動回路１３はデッドタイムの短い駆動電流を
出力する。

【００３９】したがって、第２の実施の形態によれば、
デッドタイムが適切な時間に設定されるので、スイッチ
ング損失による発熱の影響が少くなり、小型ヒートシン
クの採用にともなうステージ装置の小型化、位置制御の
高精度化を図ることができる。図４は、本発明の第３の
実施の形態を示すブロック図である。第３の実施の形態
は、図４に示すように、リニアモータ駆動回路１３が３
相の駆動電流を出力して３相のリニアモータ１４を駆動
し、ステージ１６を目標位置まで移動する例を示す図で
ある。この実施の形態は、請求項５に記載の発明に対応
する。

【００４０】図４に示すように、リニアモータ駆動回路
１３は、Ｕ相リニアモータ駆動回路１３Ｕ、Ｖ相リニア
モータ駆動回路１３Ｖ、Ｗ相リニアモータ駆動回路１３
Ｗを具えている。図４に示すＵ相リニアモータ駆動回路
１３Ｕ、Ｖ相リニアモータ駆動回路１３Ｖ、Ｗ相リニア
モータ駆動回路１３Ｗの各々の動作は、図３に示す実施
の形態と同様であるので説明を省略する。

【００４１】第３の実施の形態によれば、第２の実施の
形態と同様に、デッドタイムが適切な時間に設定される
ので、スイッチング損失による発熱の影響が少くなり、
小型ヒートシンクの採用にともなうステージ装置の小型
化、位置制御の高精度化を図ることができる。図５は、
本発明の第４の実施の形態を示す図である。第４の実施
の形態は、本発明のリニアモータ駆動回路によリ、ステ
ージが駆動される露光装置の一例を示すものである。こ
れは、請求項６に記載の発明に対応する。

【００４２】図５は、この露光装置の概略構成を示す図
である。この露光装置は、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）の露光装置である。な
お、第４の実施の形態の説明ではレチクルという用語を
使用するが、本明細書では、レチクルとマスクはウエハ
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。

【００４３】図５において、照明光学系２１からの露光
光ＩＬが、ダイクロイックミラー２２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２２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５の
紙面に平行な方向にＸ軸、図５の紙面に垂直な方向にＹ
軸を取る（図５に示すＸ，Ｙ，Ｚ参照）。

【００４４】レチクルＲは、レチクル側Ｙステージ２３
Ｙ及びレチクル側Ｘステージ２３Ｘを介して、レチクル
ベース２４上に搭載される。レチクル側Ｘステージ２３
Ｘは、レチクルベース２４に対して、固定子２５Ａ及び
可動子２５Ｂからなるリニアモータ（以下、「リニアモ
ータ２５」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２３Ｙは、レチクル側Ｘステージ２３Ｘ
に対して、図示しないリニアモータによりＹ方向に駆動
される。

【００４５】また、レチクル側Ｙステージ２３Ｙ上に、
Ｘ軸用の移動鏡２６Ｘ及び不図示のＹ軸用の移動鏡が固
定されている。移動鏡２６Ｘ、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）２７Ｘにより、レチクル側Ｘステージ２
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２７Ｙにより、レチク
ル側Ｙステージ２３Ｙ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
統轄制御する中央制御系２８に、コネクタ３７，３８を
介して供給される。レチクル側Ｙステージ２３Ｙ、レチ
クル側Ｘステージ２３Ｘ、レチクルベース２４、Ｘ軸用
のリニアモータ２５、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２３と呼ぶ。

【００４６】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３
０Ｙ及びウエハ側Ｘステージ３０Ｘを介して、ウエハベ
ース３１上に搭載されている。ウエハ側Ｘステージ３０
Ｘは、ウエハベース３１に対して、固定子３２Ａ及び可
動子３２Ｂからなるリニアモータ（以下、「リニアモー
タ３２」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３０Ｙは、ウエハ側Ｘステージ３０Ｘ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。

【００４７】また、ウエハ側Ｙステージ３０Ｙ上に、Ｘ
軸用の移動鏡３３Ｘ及び不図示のＹ軸用の移動境が固定
されている。移動鏡３３Ｘ、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）３４Ｘにより、ウエハ側Ｘステージ３０Ｘ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３４Ｙにより、ウエハ側Ｙステー
ジ３０Ｙ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２８にコネクタ３
９，４０を介して供給される。

【００４８】ウエハ側Ｙステージ３０Ｙ、ウエハ側Ｘス
テージ３０Ｘ、ウエハベース３１、Ｘ軸用のリニアモー
タ３２、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３０と呼ぶ。第４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３２を例に説明する。リニアモータ３２は、固定子
３２Ａと可動子３２Ｂとで構成され、固定子３２Ａは３
相の電機子巻線（図示せず）からなり、可動子３２Ｂは
ウエハ側Ｘステージ３０Ｘ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固の永久磁石（図示せず）
からなる。すなわち、リニアモータ３２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
子側の電機子巻線を収納したムーヒング・コイル型のリ
ニアモータを使用してもよい。

【００４９】中央制御系２８は、レチクルステージ駆動
系３５を介してレチクル側のＸ軸用のリニアモータ２５
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３
６を介してウエハ側のＸ軸用のリニアモータ３２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。

【００５０】レチクルステージ駆動系３５及びウエハス
テージ駆動系３６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リニアモータ駆動回路を搭載
する。そこで、ウエハステージ駆動系３６のリニアモー
タ駆動回路として、図１に示す回路を用いることによ
り、ウエハステージを大出力で駆動する場合には、リニ
アモータ駆動回路がデッドタイムの長い駆動電流を出力
し、また、小出力で駆動する場合には、リニアモータ駆
動回路がデッドタイムの短い駆動電流を出力する。

【００５１】したがって、露光装置のウエハステージを
大出力で加速（露光前）又は減速（露光後）する場合に
は、前記誤差信号が大きくなり、アクチュエータ駆動回
路はデッドタイムの長い駆動電流を出力する。反対に、
露光装置のウエハステージを小出力で駆動して露光する
場合には、前記誤差信号が小さくなり、アクチュエータ
駆動回路はデッドタイムの短い駆動電流を出力する。し
たがって、露光装置のウエハステージは露光時において
正確に位置制御され、高精度にウエハの各ショット領域
を露光することが可能になる。

【００５２】さらに詳しく説明すると、露光装置におい
て、ウエハステージを大出力で駆動するのは、ウエハス
テージを加速又は減速する場合である。このときは、駆
動電流の波形歪みに関してはあまり精度が要求されず、
発熱による温度上昇が問題となる。また、ウエハステー
ジをスキャンする露光時には、少しの推力しか必要とし
ない代わりに、駆動電流の波形歪み等の精度がそのまま
ウエハステージとレチクルステージとの同期精度に影響
を与える。したがって、波形歪み等のない高精度の駆動
電流が要求される。

【００５３】前記第４の実施の形態によれば、ウエハス
テージの加速、減速時において、デッドタイムの長い駆
動電流が出力されるので、発熱の問題を解決することが
できる。さらに、ウエハステージをスキャンする露光時
には、デッドタイムの短い駆動電流が出力される。した
がって、ウエハステージは露光時において正確に位置制
御され、高精度にウエハの各ショット領域を露光するこ
とが可能になる。なお、言うまでもなく、レチクルステ
ージ駆動系３５のリニアモータ駆動回路として、図１に
示す回路を用いてもよい。

【００５４】以上の説明から明らかなように、第４の実
施の形態によれば、デッドタイムが適切な時間に設定さ
れるので、スイッチング損失による発熱の影響が少くな
り、小型ヒートシンクの採用にともなう露光装置の小型
化、ウエハステージの位置制御の高精度化を図ることが
できる。以上第１〜第４の実施形態は、リニアモータを
用いて本発明を説明してきたが、本発明はリニアモータ
以外の回転モータ等のモータのみならず、ボイスコイル
や圧電アクチュエータ等の他のアクチュエータにも適用
可能なことは言うまでもない。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、スイッチング損失によ
る発熱の影響を少くして、アクチュエータ駆動回路、特
にリニアモータ駆動回路の小型化、高精度化を図り、更
に前記リニアモータ駆動回路等の前記アクチュエータ駆
動回路を搭載したステージ装置及び前記ステージ装置を
搭載した露光装置の小型化、位置制御の高精度化を達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す回路図であ
る。

【図２】誤差信号と三角波信号とを比較して、ＰＷＭ方
式でディジタル信号に変換する状態を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図で
ある。

【図４】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図で
ある。

【図５】本発明の第４の実施の形態を示す図であり、ス
テージが駆動される露光装置の一例を示す。

【図６】デッドタイムを説明するための波形図である。

【図７】従来のデッドタイム形成回路の一例を示す図で
ある。

【図８】デッドタイムが形成される状態を示す波形図で
ある。

【符号の説明】

１三角波発生回路２コンパレータ３フォトカプラ４ウィンドウコンパレータ５デッドタイム生成回路６ＭＯＳＦＥＴドライバ７ハーフブリッジ８フィルタ回路１１ホストコンピュータ１２ステージコントローラ１３リニアモータ駆動回路１４リニアモータ１５干渉計システム１６ステージ２１照明光学系２２ダイクロイックミラー２３レチクルステージ装置２４レチクルベース２５リニアモータ２６ＸＸ軸用の移動鏡２７Ｘ，２７Ｙレチクル干渉計２８中央制御系３０ウエハステージ装置３１ウエハベース３２リニアモータ３３ＸＸ軸用の移動鏡３４Ｘ，３４Ｙウエハ干渉計３５レチクルステージ駆動系３６ウエハステージ駆動系Ｑ１，Ｑ２ＭＯＳＦＥＴＰＬ投影光学系ＲレチクルＷウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5F046 CC03 CC17 DA08 5H007 AA17 BB06 BB11 CA01 CA02 CB12 DB03 EA15 FA06 5H540 AA10 BA03 BA05 BB07 BB08 BB09 EE02 EE08 FA14 FC02 GG01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のアームを有するパワースイッチン
グ回路と、前記複数のアームの同時導通を防ぐためのデ
ッドタイム制御部とを備え、ＰＷＭ方式でアクチュエー
タを駆動するアクチュエータ駆動回路であって、前記デ
ッドタイム制御部が、前記アクチュエータを大出力で駆
動するときはデッドタイムを長く、小出力で駆動すると
きはデッドタイムを短くすることを特徴とするアクチュ
エータ駆動回路。
【請求項２】請求項１記載のアクチュエータ駆動回路
において、前記アクチュエータがリニアモータであるこ
とを特徴とするアクチュエータ駆動回路。
【請求項３】請求項２記載のアクチュエータ駆動回路
において、前記デッドタイム制御部は、ＲＣ回路の時定
数を変更することによって、デッドタイムの調整を行う
ことを特徴とするアクチュエータ駆動回路。
【請求項４】請求項２記載のリニアモータ駆動回路に
おいて、前記アームは、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴを有
することを特徴とするアクチュエータ駆動回路。
【請求項５】請求項１、２、３、又は４のいずれか一
つに記載のアクチュエータ駆動回路を搭載したステージ
装置。
【請求項６】請求項５記載のステージ装置を搭載した
露光装置。