JP2003284388A

JP2003284388A - モータ駆動装置、ステージ装置、およびそれを備えた露光装置

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Publication number: JP2003284388A
Application number: JP2002076704A
Authority: JP
Inventors: Ryuzo Mototsugu; 龍造本告
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2003-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動対象のリニアモータを確実に保護できる
モータ駆動装置、ステージ装置、およびそれを備えた露
光装置を提供する。【解決手段】各推力の発生方向が平行な複数のリニア
モータ３１Ｒ,３１Ｌを有すると共に各リニアモータの
可動子が各々相互に束縛されたモータ部２６の各リニア
モータを同時に駆動するモータ駆動装置２５において、
各リニアモータに対し、各推力の発生に必要な励磁電流
を出力する出力部３３Ｒ,３３Ｌと、励磁電流に応じて
各リニアモータが発生する各推力のバランスを監視する
監視部３４Ｒ,３４Ｌと、監視部による監視の結果に基
づいて、各推力のバランスが正常か異常かを判定する判
定部３５とを備える。

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、
ステージ装置、およびそれを備えた露光装置に関し、特
に、半導体製造プロセスのように位置決め精度の厳しい
条件下での使用に好適なモータ駆動装置などに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、２つの推力の発生方向が略平
行な２つのリニアモータを同時に駆動するモータ駆動装
置が知られている。このモータ駆動装置は、推力の発生
に必要な励磁電流を外部からの指令に基づいて生成し、
得られた励磁電流を各々のリニアモータに出力すること
で、２つのリニアモータを同時に駆動する装置である。
なお、一方のリニアモータへの励磁電流を生成する駆動
アンプと、他方のリニアモータへの励磁電流を生成する
駆動アンプとは、独立に構成されている。

【０００３】上記した１方向２軸のリニアモータを用い
て１つのステージ部を移動させる場合、ステージ部に
は、各々のリニアモータが励磁電流に応じて発生する推
力の合成力（以下「合成推力」という）が働くことにな
る。このため、ステージ部は、２つのリニアモータによ
る合成推力に応じて移動する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のモータ駆動装置を用いて２つのリニアモータを
駆動すると、何らかの予測できない事態（例えば、励磁
電流を生成する駆動アンプや、外部からの指令の異常）
によって、例えば２つのリニアモータが動かすステージ
部のガイドなどを破損させてしまうことがあった。破損
の原因は、ステージ部（可動部）に働く合成推力の方向
が本来の方向から外れてしまい、ステージ部のガイドに
ヨーイングや捻れの力が生じるからと考えられる。

【０００５】本発明の目的は、駆動対象のリニアモータ
を確実に保護できるモータ駆動装置、ステージ装置、お
よびそれを備えた露光装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、各推力の発生方向が略平行な複数のリニアモータを
有すると共に前記各リニアモータの可動子が各々相互に
束縛されたモータ部の前記各リニアモータを同時に駆動
するモータ駆動装置において、前記各リニアモータに対
し、前記各推力の発生に必要な励磁電流を出力する各出
力部と、前記励磁電流に応じて前記各リニアモータが発
生する各推力のバランスを監視する監視部と、前記監視
部による監視の結果に基づいて、前記各推力のバランス
が正常か異常かを判定する判定部とを備えたものであ
る。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のモータ駆動装置において、前記各出力部は、電流生成
部を複数有し、前記各電流生成部が各々生成する各電流
を前記励磁電流として前記各リニアモータに出力し、前
記監視部は、直流電源から前記各電流生成部に対して供
給される電流のバランスに基づいて、前記推力のバラン
スを監視するものである。

【０００８】請求項３に記載の発明は、各推力の発生方
向が略平行な複数のリニアモータと、前記複数のリニア
モータを同時に駆動する請求項１または請求項２に記載
のモータ駆動装置と、前記複数のリニアモータが発生す
る推力によって移動可能な１つのステージ部とを備えた
ものである。請求項４に記載の発明は、露光用光学系を
用い、基板上に所定のパターンを形成する露光装置であ
って、請求項３に記載のステージ装置を備えたものであ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を詳細に説明する。本発明の実施形態は、請求項１
〜請求項４に対応する。本実施形態のモータ駆動装置に
ついて詳細に説明する前に、このモータ駆動装置を組み
込んだステージ装置および露光装置について、その全体
構成を簡単に説明しておく。

【００１０】露光装置１０には、図１に示すように、露
光対象となる半導体ウエハ１２（基板）を載置するウエ
ハステージ１１と、このウエハステージ１１を制御する
ステージ制御部１５とが設けられる。また、ウエハステ
ージ１１の上方には投影光学系１３（露光用光学系）が
設けられ、投影光学系１３の上方にはレチクルステージ
１３ｂが設けられる。レチクルステージ１３ｂは、レチ
クル１３ａを載置するものである。

【００１１】さらに、露光装置１０には、レチクルステ
ージ１３ｂを制御するステージ制御部１６と、ＴＴＲ
(スルー・ザ・レチクル)タイプの位置測定部１４ａ,１
４ｂと、ＴＴＬ(スルー・ザ・レンズ)タイプの位置測定
部１４ｃ,１４ｄと、オフ・アクシスタイプの位置測定
部１４ｅ,１４ｆとが設けられている。位置測定部１４
ａ,１４ｂは、レチクル１３ａと投影光学系１３とを介
して、レチクル１３ａ上のマークとウエハステージ１１
側のアライメントマークとを重ねて観察するものであ
る。位置測定部１４ｃ,１４ｄは、投影光学系１３を介
して、ウエハステージ１１側のアライメントマークを観
察するものである。位置測定部１４ｅ,１４ｆは、投影
光学系１３などを介さずに、ウエハステージ１１側のア
ライメントマークを直接観察するものである。

【００１２】また、露光装置１０には、ステージ制御部
１５,１６を独立に制御する位置制御部２１と、位置制
御部２１に対してウエハステージ１１,レチクルステー
ジ１３ｂの目標位置情報を出力する上位の制御部(不図
示)とが設けられる。位置制御部２１は、位置測定部１
４ａ〜１４ｆからの現在位置情報と、上位の制御部(不
図示)からの目標位置情報とに基づいて、ウエハステー
ジ１１を目標位置に移動する際の速度や位置精度を決定
し、これを実現するために必要なモータ推力（後述する
モータ２３への要求推力）を決定する。そして、上記の
ように決定したモータ推力（モータ２３への要求推力）
に基づいて、ウエハ位置制御用の指令信号を生成し、こ
れをステージ制御部１５に出力する。

【００１３】ステージ制御部１５は、ウエハステージ１
１用のモータ駆動装置２２と、モータ２３と、位置決め
機構２４とで構成される。モータ駆動装置２２は、上記
した位置制御部２１からの指令信号(モータ２３への要
求推力を表す信号)に基づいてモータ２３を駆動する。
そして、位置決め機構２４は、このモータ２３を動力源
としてウエハステージ１１を２次元方向に駆動し、半導
体ウエハ１２の位置決めを行う。

【００１４】また、位置制御部２１は、上記した現在位
置情報と目標位置情報とに基づいて、レチクルステージ
１３ｂを目標位置に移動する際の速度および位置精度を
決定し、これを実現するために必要なモータ推力（後述
するモータ２６への要求推力）を決定する。そして、上
記のように決定したモータ推力（モータ２６への要求推
力）に基づいて、レチクル位置制御用の指令信号を生成
し、これをステージ制御部１６に出力する。

【００１５】ステージ制御部１６は、レチクルステージ
１３ｂ用のモータ駆動装置２５と、モータ２６と、位置
決め機構２７とで構成される。モータ駆動装置２５は、
上記した位置制御部２１からの指令信号(モータ２６へ
の要求推力を表す信号)に基づいてモータ２６を駆動す
る。そして、位置決め機構２７は、このモータ２６を動
力源としてレチクルステージ１３ｂを１次元方向に駆動
し、レチクル１３ａの位置決めを行う。

【００１６】上記のように構成された露光装置１０は、
投影光学系１３を介してレチクル１３ａのパターンを半
導体ウエハ１２上に形成する装置であり、半導体ウエハ
１２用のウエハステージ１１とレチクル１３ａ用のレチ
クルステージ１３ｂとが独立に移動可能なため、走査型
にも固定型にも用いることができる。さて次に、本実施
形態のモータ駆動装置について詳細に説明する。本実施
形態のモータ駆動装置は、上記したレチクルステージ１
３ｂ用のモータ駆動装置２５である。なお、モータ駆動
装置２５を含むステージ制御部１６およびレチクルステ
ージ１３ｂは、請求項の「ステージ装置」に対応する。

【００１７】ここでは、モータ駆動装置２５の説明と併
せて、モータ駆動装置２５の駆動対象であるモータ２６
の具体的な説明も行う。さらに、位置制御部２１におけ
るモータ駆動装置２５への指令信号（モータ２６への要
求推力を表す信号）の生成についても説明する。駆動対
象であるモータ２６（モータ部）は、その可動子にレチ
クルステージ１３ｂが取り付けられており、そのレチク
ルステージ１３ｂ（ステージ部）を１次元方向に移動さ
せるための動力源である。

【００１８】このモータ２６は、図２に示すように、２
つのリニアモータ３１Ｒ,３１Ｌによって構成され、リ
ニアモータ３１Ｒ,３１Ｌの可動子はレチクルステージ
１３ｂを介して各々相互に束縛されている。また、２つ
のリニアモータ３１Ｒ,３１Ｌの推力の発生方向(不図
示)は、略平行である。つまり、本実施形態では、２つ
のリニアモータ３１Ｒ,３１Ｌを用いて、１つのレチク
ルステージ１３ｂを移動させることになる。

【００１９】ちなみに、１つのレチクルステージ１３ｂ
には、２つのリニアモータ３１Ｒ,３１Ｌの各々が発生
する推力の合成力（合成推力）が働く。このため、レチ
クルステージ１３ｂは、２つのリニアモータ３１Ｒ,３
１Ｌによる合成推力に応じて１次元方向に移動する。な
お、リニアモータ３１Ｒ,３１Ｌは共に３相リニアモー
タである。図２には、リニアモータ３１Ｒ,３１Ｌの電
機子（ＵＶＷ相のコイル）のみ示した。

【００２０】このように、モータ２６が１方向２軸のリ
ニアモータ３１Ｒ,３１Ｌによって構成されているた
め、位置制御部２１（図１）は、モータ駆動装置２５へ
の指令信号（モータ２６への要求推力を表す信号）を生
成するに当たって、リニアモータ３１Ｒへの要求推力を
表す指令信号と、リニアモータ３１Ｌへの要求推力を表
す指令信号とを各々生成する。

【００２１】つまり、位置制御部２１は、レチクルステ
ージ１３ｂを目標位置に移動させるために必要なモータ
推力を決定すると、このモータ推力を予め定めた比率で
配分することにより、一方のリニアモータ３１Ｒへの要
求推力と、他方のリニアモータ３１Ｌへの要求推力とを
各々を決定し、次いで、リニアモータ３１Ｒ,３１Ｌへ
の要求推力に基づいて指令信号を生成する。

【００２２】なお、リニアモータ３１Ｒへの要求推力と
リニアモータ３１Ｌへの要求推力との合成力は、レチク
ルステージ１３ｂを目標位置に移動させるために必要な
モータ推力と等しい。また、必要なモータ推力をリニア
モータ３１Ｒ,３１Ｌへの要求推力に配分する際の比率
は、レチクルステージ１３ｂの重量バランスに応じて予
め定められている。重量バランスとは、リニアモータ３
１Ｒ,３１Ｌの各々に加わる荷重（例えば静荷重）の比
に相当する。

【００２３】このように、位置制御部２１は、レチクル
ステージ１３ｂを目標位置に移動させるために必要なモ
ータ推力と、レチクルステージ１３ｂの重量バランスと
に応じて、リニアモータ３１Ｒ,３１Ｌの各々への要求
推力を決定すると共に、指令信号を生成し、得られた指
令信号をモータ駆動装置２５に出力する。この指令信号
はデジタル信号である。

【００２４】本実施形態のモータ駆動装置２５（図２）
は、２つのリニアモータ３１Ｒ,３１Ｌを同時に駆動す
る装置であり、外部の主電源（３相２００Ｖの交流電
源）に接続された駆動用の直流電源３２と、一方のリニ
アモータ３１Ｒ用の駆動回路３３Ｒおよび電流センサ３
４Ｒと、他方のリニアモータ３１Ｌ用の駆動回路３３Ｌ
および電流センサ３４Ｌと、判定回路３５とで構成され
ている。

【００２５】また、駆動回路３３Ｒと駆動回路３３Ｌと
は同じ構成であり、共にＤＡ変換器３６と高効率のＰＷ
Ｍ駆動アンプ３７ｕ,３７ｖ,３７ｗとで構成されてい
る。電流センサ３４Ｒと電流センサ３４Ｌも同じ構成で
ある。なお、駆動回路３３Ｒ,３３Ｌは請求項の「出力
部」に対応し、ＰＷＭ駆動アンプ３７ｕ,３７ｖ,３７ｗ
は「電流生成部」に対応する。

【００２６】上記した位置制御部２１からの指令信号の
うち、リニアモータ３１Ｒへの要求推力を表す指令信号
は、モータ駆動装置２５を構成する駆動回路３３Ｒ内の
ＤＡ変換器３６に入力される。同様に、リニアモータ３
１Ｌへの要求推力を表す指令信号は、駆動回路３３Ｌ内
のＤＡ変換器３６に入力される。そして、各々のＤＡ変
換器３６は、位置制御部２１からの指令信号（デジタル
信号）をＵＶＷ相のアナログ信号に変換する。ＵＶＷ相
のアナログ信号とは、位相が互いに１２０度ずつ異なる
３相（Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相）の交流信号（正弦波）である。
ＵＶＷ相のアナログ信号の振幅と周波数は、各々、要求
推力とスピードを表している。

【００２７】さらに、各々のＤＡ変換器３６は、変換に
よって得たＵ相のアナログ信号をＵ相用のＰＷＭ駆動ア
ンプ３７ｕへ出力し、Ｖ相のアナログ信号をＶ相用のＰ
ＷＭ駆動アンプ３７ｖへ出力し、Ｗ相のアナログ信号を
Ｗ相用のＰＷＭ駆動アンプ３７ｗへ出力する。また、駆
動回路３３Ｒ,３３Ｌ内のＰＷＭ駆動アンプ３７ｕは、
各々、ＤＡ変換器３６から入力したＵ相の各アナログ信
号（指令信号）と、内部で発生した各基準信号（三角波
信号など）とに基づいて、各ＰＷＭ信号を生成する。さ
らに、このＰＷＭ信号に応じてスイッチング素子（ＦＥ
Ｔ,ＩＧＢＴなど）を高速に導通制御することにより、
各推力の発生に必要な励磁電流Ｉｕを生成し、各々のリ
ニアモータ３１Ｒ,３１ＬのＵ相のコイルに出力する。

【００２８】同様に、駆動回路３３Ｒ,３３Ｌ内のＰＷ
Ｍ駆動アンプ３７ｖは、各々、ＤＡ変換器３６から入力
したＶ相の各アナログ信号（指令信号）と、内部で発生
した各基準信号とに基づいて、各ＰＷＭ信号を生成す
る。さらに、このＰＷＭ信号に応じてスイッチング素子
を高速に導通制御することにより、各推力の発生に必要
な励磁電流Ｉｖを生成し、各々のリニアモータ３１Ｒ,
３１ＬのＶ相のコイルに出力する。

【００２９】また、駆動回路３３Ｒ,３３Ｌ内のＰＷＭ
駆動アンプ３７ｗは、各々、ＤＡ変換器３６から入力し
たＷ相の各アナログ信号（指令信号）と、内部で発生し
た各基準信号とに基づいて、各ＰＷＭ信号を生成する。
さらに、このＰＷＭ信号に応じてスイッチング素子を高
速に導通制御することにより、各推力の発生に必要な励
磁電流Ｉｗを生成し、各々のリニアモータ３１Ｒ,３１
ＬのＷ相のコイルに出力する。

【００３０】このようにしてリニアモータ３１Ｒ,３１
Ｌの各々の電機子（ＵＶＷ相のコイル）に励磁電流Ｉ
ｕ,Ｉｖ,Ｉｗが供給されると、リニアモータ３１Ｒで
は、駆動回路３３Ｒからの励磁電流Ｉｕ,Ｉｖ,Ｉｗに応
じて実際に推力Ｆ_Rが発生し、リニアモータ３１Ｌで
は、駆動回路３３Ｌからの励磁電流Ｉｕ,Ｉｖ,Ｉｗに応
じて実際に推力Ｆ_Lが発生する。

【００３１】なお、リニアモータ３１Ｒが励磁電流Ｉ
ｕ,Ｉｖ,Ｉｗに応じて実際に発生させる推力Ｆ_Rは、位
置制御部２１で決定されたリニアモータ３１Ｒへの要求
推力に略一致した大きさとなる。また同様に、リニアモ
ータ３１Ｌが励磁電流Ｉｕ,Ｉｖ,Ｉｗに応じて実際に発
生させる推力Ｆ_Lは、位置制御部２１で決定されたリニ
アモータ３１Ｌへの要求推力に略一致した大きさとな
る。

【００３２】このため、２つのリニアモータ３１Ｒ,３
１Ｌからなるモータ２６が実際に発生させる推力（リニ
アモータ３１Ｒ,３１Ｌによる合成推力Ｆ_R＋Ｆ_L）は、
レチクルステージ１３ｂを目標位置に移動させるために
必要なモータ推力に略一致した大きさとなる。その結
果、レチクルステージ１３ｂは、２つのリニアモータ３
１Ｒ,３１Ｌによる合成推力Ｆ_R＋Ｆ_Lに応じて、位置制
御部２１の指令通りに、１次元方向に移動する。

【００３３】しかし、上記のように２つのリニアモータ
３１Ｒ,３１Ｌを駆動して、レチクルステージ１３ｂを
１次元移動させている最中に、何らかの予測できない事
態（例えば、ＰＷＭ駆動アンプ３７ｕ,３７ｖ,３７ｗの
異常や、位置制御部２１からの指令の異常）が発生して
しまうことがあり、従来では、２つのリニアモータ３１
Ｒ,３１Ｌが動かすレチクルステージ１３ｂのガイドな
どの破損を引き起こしていた。

【００３４】本実施形態では、このような異常事態のと
きでも、このガイドなどを破損させてしまうことがない
ように、後述する電流センサ３４Ｒ,３４Ｌおよび判定
回路３５をモータ駆動装置２５に設けた。破損を引き起
こす原因は、レチクルステージ１３ｂに働く合成推力Ｆ
_R＋Ｆ_Lの方向が本来の方向（個々の推力Ｆ_R,Ｆ_Lの方
向）から外れてしまい、レチクルステージ１３ｂにヨー
イングや捻れが生じるからと考えられる。

【００３５】レチクルステージ１３ｂに働く合成推力Ｆ
_R＋Ｆ_Lの方向が本来の方向から外れてしまう原因は、一
方のリニアモータ３１Ｒが実際に発生させる推力Ｆ
_Rと、他方のリニアモータ３１Ｌが実際に発生させる推
力Ｆ_Lとのバランスが所定の最適なバランスから崩れる
からと考えられる。既に説明したように、リニアモータ
３１Ｒ,３１Ｌの各々が実際に発生させる推力Ｆ_R,Ｆ_Lの
最適なバランスは、レチクルステージ１３ｂの重量バラ
ンスに応じて予め定められる。つまり、リニアモータ３
１Ｒ,３１Ｌの各々に加わる荷重の比をＡ_R：Ａ_Lとする
と、推力Ｆ_R,Ｆ_Lの最適なバランスも略Ａ_R：Ａ_Lとな
る。

【００３６】そして、推力Ｆ_R,Ｆ_Lのバランスが最適な
状態（Ａ_R：Ａ_L）から崩れないようにすれば、リニアモ
ータ３１Ｒ,３１Ｌが動かすレチクルステージ１３ｂの
ガイドなどの破損を防止することができる。したがっ
て、本実施形態では、リニアモータ３１Ｒ,３１Ｌの駆
動中（レチクルステージ１３ｂの１次元移動中）に、後
述する電流センサ３４Ｒ,３４Ｌおよび判定回路３５を
用いて、推力Ｆ_R,Ｆ_Lのバランスをモニタする。なお、
電流センサ３４Ｒ,３４Ｌは、請求項の「監視部」に対
応する。判定回路３５は、請求項の「判定部」に対応す
る。

【００３７】ここで、駆動回路３３Ｒ内のＰＷＭ駆動ア
ンプ３７ｕ,３７ｖ,３７ｗがリニアモータ３１Ｒに対す
る励磁電流Ｉｕ,Ｉｖ,Ｉｗを生成する際、直流電源３２
からＰＷＭ駆動アンプ３７ｕ,３７ｖ,３７ｗには、各
々、電流Ｊｕ,Ｊｖ,Ｊｗが流れ込む。つまり、ＰＷＭ駆
動アンプ３７ｕ,３７ｖ,３７ｗは、各々直流電源３２か
らの電流Ｊｕ,Ｊｖ,Ｊｗを基に励磁電流Ｉｕ,Ｉｖ,Ｉｗ
を生成する。

【００３８】また、励磁電流Ｉｕ,Ｉｖ,Ｉｗを生成する
ために流れる電流Ｊｕ,Ｊｖ,Ｊｗの位相は、ＰＷＭ駆動
アンプ３７ｕ,３７ｖ,３７ｗに供給される指令信号（Ｕ
ＶＷ相のアナログ信号）と同様、１２０度ずつずれてい
る。このため、上記した電流Ｊｕ,Ｊｖ,Ｊｗの総和Ｊ
_R(＝Ｊｕ＋Ｊｖ＋Ｊｗ)、つまり、直流電源３２から駆
動回路３３Ｒに流れ込む電流Ｊ_Rは、ほぼ直流電流とな
る。

【００３９】さらに、直流電源３２から駆動回路３３Ｒ
に流れ込む電流Ｊ_Rには、リニアモータ３１Ｒが励磁電
流Ｉｕ,Ｉｖ,Ｉｗに応じて実際に発生させる推力Ｆ_Rに
比例するという特徴がある（Ｊ_R∝Ｆ_R）。同様に、他方
の駆動回路３３Ｌ内のＰＷＭ駆動アンプ３７ｕ,３７ｖ,
３７ｗがリニアモータ３１Ｌに対する励磁電流Ｉｕ,Ｉ
ｖ,Ｉｗを生成する際にも、直流電源３２からＰＷＭ駆
動アンプ３７ｕ,３７ｖ,３７ｗに、各々、電流Ｊｕ,Ｊ
ｖ,Ｊｗが流れ込む。また、この電流Ｊｕ,Ｊｖ,Ｊｗの
総和Ｊ_L(＝Ｊｕ＋Ｊｖ＋Ｊｗ)、つまり、直流電源３２
から駆動回路３３Ｌに流れ込む電流Ｊ_Lも、ほぼ直流電
流となる。

【００４０】さらに、直流電源３２から駆動回路３３Ｌ
に流れ込む電流Ｊ_Lにも、リニアモータ３１Ｌが励磁電
流Ｉｕ,Ｉｖ,Ｉｗに応じて実際に発生させる推力Ｆ_Lに
比例するという特徴がある（Ｊ_L∝Ｆ_L）。このように、
直流電源３２から駆動回路３３Ｒ,３３Ｌに流れ込む電
流Ｊ_R,Ｊ_Lの各々は、リニアモータ３１Ｒ,３１Ｌが実際
に発生させる推力Ｆ_R,Ｆ_Lの各々に比例するため、駆動
回路３３Ｒ,３３Ｌに流れ込む電流Ｊ_R,Ｊ_Lのバランスを
モニタすれば、リニアモータ３１Ｒ,３１Ｌが実際に発
生させている推力Ｆ_R,Ｆ_Lのバランスをモニタできるこ
とになる。

【００４１】本実施形態では、推力Ｆ_R,Ｆ_Lのバランス
をモニタするために、電流Ｊ_R,Ｊ_Lのバランスをモニタ
することとし、そのために、次の電流センサ３４Ｒ,３
４Ｌおよび判定回路３５を用いる。電流センサ３４Ｒ,
３４Ｌは、ホール素子を使った直流交流両用の電流検出
ユニットであり、上記した電流Ｊ_R,Ｊ_Lのバランス（つ
まり推力Ｆ_R,Ｆ_Lのバランス）を監視するために設置さ
れている。また、本実施形態では、電流センサ３４Ｒ,
３４Ｌの各々の開口に、電流Ｊ_R,Ｊ_Lを流すケーブルが
１回ずつ通してある。さらに、電流センサ３４Ｒ,３４
Ｌの開口に対するケーブルの通し方は、その極性が逆に
なっている。

【００４２】一方の電流センサ３４Ｒでは、一方の駆動
回路３３Ｒに流れ込む電流Ｊ_R（∝Ｆ_R）を検知して、そ
の電流Ｊ_Rに比例した大きさの電圧信号Ｖ_Rを後段の判定
回路３５に出力する。また同様に、他方の電流センサ３
４Ｌでは、他方の駆動回路３３Ｌに流れ込む電流Ｊ
_L（∝Ｆ_L）を検知して、その電流Ｊ_Lに比例した大きさ
の電圧信号Ｖ_Lを判定回路３５に出力する。

【００４３】このため、駆動回路３３Ｒ,３３Ｌに流れ
込む電流Ｊ_R,Ｊ_Lのバランス（つまり推力Ｆ_R,Ｆ_Lのバラ
ンス）は、電流センサ３４Ｒから出力される電圧信号Ｖ
_R(∝電流Ｊ_R)の大きさと、電流センサ３４Ｌから出力さ
れる電圧信号Ｖ_L(∝電流Ｊ_L)の大きさとのバランスとし
て、判定回路３５に出力されることになる。ここで、推
力Ｆ_R,Ｆ_Lのバランスが最適な状態（Ａ_R：Ａ_L）にある
とき、電流Ｊ_R,Ｊ_Lのバランスも、電圧信号Ｖ_R,Ｖ_Lの大
きさのバランスも、最適な状態にあり、Ｊ_R：Ｊ_L≒｜Ｖ
_R｜：｜Ｖ_L｜≒Ａ_R：Ａ_Lの関係を満足する。そして、推
力Ｆ _R,Ｆ_Lのバランスが崩れると、電圧信号Ｖ_R,Ｖ_Lの大
きさのバランスも崩れることになる（｜Ｖ_R｜：｜Ｖ_L｜
≠Ａ_R：Ａ_L）。

【００４４】なお、電流センサ３４Ｒからの電圧信号Ｖ
_Rと、電流センサ３４Ｌからの電圧信号Ｖ_Lとは、極性が
逆である。これは、電流センサ３４Ｒ,３４Ｌの開口に
対するケーブルの通し方（極性）を逆にしたからであ
る。最後に、判定回路３５について説明する。判定回路
３５は、上記した電流センサ３４Ｒ,３４Ｌによる監視
の結果（電圧信号Ｖ_R,Ｖ_Lの大きさのバランス）に基づ
いて、推力Ｆ_R,Ｆ_Lのバランスが正常か異常かを判定す
る回路であり、２つの補正用抵抗４１Ｒ,４１Ｌと、検
出用アンプ４２と、ウインドウコンパレータ４３とで構
成されている。

【００４５】上記した電流センサ３４Ｒからの電圧信号
Ｖ_Rは、一方の補正用抵抗４１Ｒを介して検出用アンプ
４２に入力され、電流センサ３４Ｌからの電圧信号Ｖ_L
は、他方の補正用抵抗４１Ｌを介して検出用アンプ４２
に入力されている。さらに、補正用抵抗４１Ｒ,４１Ｌ
の抵抗値Ｒ_R,Ｒ_Lの比は、電圧信号Ｖ_R,Ｖ_Lの大きさの最
適なバランス、つまり、推力Ｆ_R,Ｆ_Lの最適なバランス
（Ａ_R：Ａ_L）に応じて設定され、Ｒ_R：Ｒ_L＝Ａ_R：Ａ_Lの
関係を満足している。

【００４６】このため、電流センサ３４Ｒ,３４Ｌから
の電圧信号Ｖ_R,Ｖ_Lの大きさのバランスが最適な状態に
あれば（｜Ｖ_R｜：｜Ｖ_L｜＝Ａ_R：Ａ_L）、補正用抵抗４
１Ｒ,４１Ｌを流れる電流の大きさは互いに等しくな
る。なお、上記のように、電圧信号Ｖ_R,Ｖ_Lの極性が逆
のため、補正用抵抗４１Ｒ,４１Ｌを流れる電流の向き
は逆である。したがって、検出用アンプ４２に対する入
力電流は相殺され、その出力Ｏ₄₂も零になる。

【００４７】これに対し、電流センサ３４Ｒ,３４Ｌか
らの電圧信号Ｖ_R,Ｖ_Lの大きさのバランスが最適な状態
（Ａ_R：Ａ_L）から崩れてしまうと、補正用抵抗４１Ｒ,
４１Ｌを流れる電流の大きさは互いに相異することにな
る。したがって、検出用アンプ４２に対する入力電流は
相殺されず、その出力Ｏ₄₂も零ではなくなる。すなわ
ち、検出用アンプ４２は、電圧信号Ｖ_R,Ｖ_Lの大きさの
バランスが最適な状態（Ａ_R：Ａ_L）から崩れた分を増幅
して出力する。この検出用アンプ４２の出力Ｏ₄₂は、電
圧信号Ｖ_R,Ｖ_Lのアンバランス成分に相当し、推力Ｆ_R,
Ｆ_Lのアンバランス成分に対応する。この出力Ｏ₄₂は、
後段のウインドウコンパレータ４３に出力される。

【００４８】ウインドウコンパレータ４３は、上記した
検出用アンプ４２の出力Ｏ₄₂（アンバランス成分）の大
きさと予め定めた閾値Ｏｓとを比較して、出力Ｏ₄₂の大
きさが閾値Ｏｓよりも小さいとき（｜Ｏ₄₂｜＜Ｏｓ）
と、閾値Ｏｓ以上のとき（｜Ｏ ₄₂｜≧Ｏｓ）とで、出力
レベルを反転させる回路である。ちなみに、｜Ｏ₄₂｜＜
Ｏｓのときの出力レベル（例えばＨレベル）は、『推力
Ｆ_R,Ｆ_Lのバランスが正常である』ことを意味し、逆
に、｜Ｏ₄₂｜≧Ｏｓのときの出力レベル（例えばＬレベ
ル）は、『推力Ｆ_R,Ｆ_Lのバランスが異常である』こと
を意味する。

【００４９】また、『推力Ｆ_R,Ｆ_Lのバランスが正常で
ある』とは、最適なバランス（Ａ_R：Ａ_L）の状態だけで
なく、僅かにバランスが崩れた状態も含んでいる。推力
Ｆ_R,Ｆ_Lのバランスの崩れは、リニアモータ３１Ｒ,３１
Ｌのガイドなどが破損に至らない程度であれば、許容で
きるからである。そして、推力Ｆ_R,Ｆ_Lのバランスが崩
れていてもリニアモータ３１Ｒ,３１Ｌが破損に至らな
いような状態におけるアンバランス成分が、ウインドウ
コンパレータ４３の閾値Ｏｓとして予め設定される。閾
値Ｏｓは、推力Ｆ_R,Ｆ_Lのバランスが正常か異常かの判
定基準に相当する。

【００５０】したがって、リニアモータ３１Ｒ,３１Ｌ
の駆動中（レチクルステージ１３ｂの１次元移動中）
に、ウインドウコンパレータ４３の出力レベルが『推力
Ｆ_R,Ｆ _Lのバランスは正常である』を意味するレベルに
保たれていれば（｜Ｏ₄₂｜＜Ｏｓ）、リニアモータ３１
Ｒ,３１Ｌのガイドなどが破損することはない。そし
て、リニアモータ３１Ｒ,３１Ｌの駆動中（レチクルス
テージ１３ｂの１次元移動中）に、ウインドウコンパレ
ータ４３の出力レベルが『推力Ｆ_R,Ｆ_Lのバランスは異
常である』を意味するレベルに反転したとき（｜Ｏ₄₂｜
≧Ｏｓ）には、何らかの予測できない事態が発生したた
め、リニアモータ３１Ｒ,３１Ｌにブレーキをかけて停
止させる。

【００５１】これにより、推力Ｆ_R,Ｆ_Lのバランスが最
適な状態（Ａ_R：Ａ_L）から大きく崩れるような事態を避
けることができ、リニアモータ３１Ｒ,３１Ｌのガイド
などの破損を防止することができる。上記したように、
本実施形態のモータ駆動装置２５によれば、２つのリニ
アモータ３１Ｒ,３１Ｌの推力Ｆ_R,Ｆ_Lのバランスを電流
センサ３４Ｒ,３４Ｌおよび判定回路３５によりモニタ
しながら、２つのリニアモータ３１Ｒ,３１Ｌを同時に
駆動するため、何らかの予測できない事態によって推力
Ｆ_R,Ｆ_Lのバランスが崩れても、リニアモータ３１Ｒ,３
１Ｌが動かすレチクルステージ１３ｂのガイドなどを破
損させてしまうことがない。つまり、駆動対象のリニア
モータ３１Ｒ,３１Ｌを確実に保護できる。

【００５２】なお、上記した実施形態では、リニアモー
タ３１Ｒ,３１Ｌの推力Ｆ_R,Ｆ_Lの最適なバランス
（Ａ_R：Ａ_L）を任意としたが、この最適なバランスが整
数比（Ａ_RとＡ_Lが共に整数）となる場合には、図３の構
成を用いることもできる。これは、図２の電流センサ３
４Ｒ,３４Ｌに代えて電流センサ３８を用い、判定回路
３５の補正用抵抗４１Ｒ,４１Ｌおよび検出用アンプ４
２を省略した構成である。

【００５３】この場合、１つの電流センサ３８には、上
記の最適なバランス（Ａ_R：Ａ_L）に応じて、電流Ｊ_Rを
流すケーブルがＡ_L回巻き付けられ、電流Ｊ_Lを流すケー
ブルが逆向きにＡ_R回巻き付けられる。その結果、電流
センサ３８から出力される電圧信号の大きさが、そのま
ま推力Ｆ_R,Ｆ_Lのアンバランス成分となる。さらに、リ
ニアモータ３１Ｒ,３１Ｌの推力Ｆ_R,Ｆ_Lの最適なバラン
ス（Ａ_R：Ａ_L）が１：１の場合には、図４のように構成
してもよい。これは、図２の電流センサ３４Ｒ,３４Ｌ
に代えて電流センサ３９を用い、判定回路３５の補正用
抵抗４１Ｒ,４１Ｌおよび検出用アンプ４２を省略した
構成である。

【００５４】この場合、１つの電流センサ３９の開口に
は、電流Ｊ_Rを流すケーブルと、電流Ｊ_Lを流すケーブル
とが、１回ずつ逆の極性で通してある。その結果、電流
センサ３９から出力される電圧信号の大きさが、そのま
ま推力Ｆ_R,Ｆ_Lのアンバランス成分（つまり推力差）と
なる。また、上記した実施形態では、レチクルステージ
１３ｂ用のモータ駆動装置２５を例に説明したが、本発
明はウエハステージ１１用のモータ駆動装置２２に適用
することもできる。

【００５５】さらに、上記した実施形態では、２つのリ
ニアモータを同時に駆動するモータ駆動装置を例に説明
したが、３つ以上のリニアモータを同時に駆動する装置
にも本発明を適用することができる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
駆動対象のリニアモータを確実に保護できるため、信頼
性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】露光装置１０の全体構成を示す図である。

【図２】モータ駆動装置２５の全体構成を示す図であ
る。

【図３】推力バランスをモニタするための別の回路構成
を示す図である。

【図４】推力バランスをモニタするためのさらに別の回
路構成を示す図である。

【符号の説明】

１０露光装置１１ウエハステージ１２半導体ウエハ１３ａレチクル１３ｂレチクルステージ１４ａ〜１４ｆ位置測定部１５，１６ステージ制御部２１位置制御部２２，２５モータ駆動装置２３，２６モータ２４，２７位置決め機構３１Ｒ，３１Ｌリニアモータ３２直流電源３３Ｒ，３３Ｌ駆動回路３４Ｒ，３４Ｌ，３８，３９電流センサ３５判定回路３６ＤＡ変換器３７ＰＷＭ駆動アンプ４１補正用抵抗４２検出用アンプ４３ウインドウコンパレータ

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各推力の発生方向が略平行な複数のリニ
アモータを有すると共に前記各リニアモータの可動子が
各々相互に束縛されたモータ部の前記各リニアモータを
同時に駆動するモータ駆動装置において、前記各リニアモータに対し、前記各推力の発生に必要な
励磁電流を出力する各出力部と、前記励磁電流に応じて前記各リニアモータが発生する各
推力のバランスを監視する監視部と、前記監視部による監視の結果に基づいて、前記各推力の
バランスが正常か異常かを判定する判定部とを備えたこ
とを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】請求項１に記載のモータ駆動装置におい
て、前記各出力部は、電流生成部を複数有し、前記各電流生
成部が各々生成する各電流を前記励磁電流として前記各
リニアモータに出力し、前記監視部は、直流電源から前記各電流生成部に対して
供給される電流のバランスに基づいて、前記推力のバラ
ンスを監視することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項３】各推力の発生方向が略平行な複数のリニ
アモータと、前記複数のリニアモータを同時に駆動する請求項１また
は請求項２に記載のモータ駆動装置と、前記複数のリニアモータが発生する推力によって移動可
能な１つのステージ部とを備えたことを特徴とするステ
ージ装置。
【請求項４】露光用光学系を用い、基板上に所定のパ
ターンを形成する露光装置であって、請求項３に記載のステージ装置を備えたことを特徴とす
る露光装置。