JP2005304121A - モータ駆動装置、ステージ装置、および露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 励磁数切り換えを行うモータの制御性能を高めることを目的とする。
【解決手段】 本発明は、複数のコイルと可動子とを近接して配置し、コイルの励磁磁界により可動子を動かすモータの駆動装置であって、下記の通電切り換え部、駆動部、および特性変更部を備える。通電切り換え部は、入力される励磁切り換え信号に応じて、複数のコイルの通電切り換えを行って、コイルの励磁数を変更する。駆動部は、入力される駆動信号に応じて励磁電流を生成し、励磁電流を通電切り換え部を介してコイルに供給する。特性変更部は、通電切り換え部による励磁数の増加に同期して、駆動信号と励磁電流の間の入出力特性を変更して、励磁数の増加に起因する励磁電流の敏感な変化を抑制する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数のコイルと可動子とを近接配置し、コイルの励磁磁界により可動子を動かすモータの駆動装置に関する。
また、本発明は、このモータ駆動装置により、ステージ上の対象物を移動するステージ装置に関する。
また、本発明は、このステージ装置により、レチクルまたは露光対象の少なくとも一方を移動する露光装置に関する。

従来、露光装置のウェハステージやレチクルステージには、リニアモータがよく使用される。この種のモータは、露光装置のスループット性能を高めるため、特に強い推力が要求される。そのため、モータの消費電力は大きく、電力消費や発熱などの問題が生じる。
特許文献１には、この種のモータを低消費電力化するための技術が開示されている。以下、この低消費電力化の技術について説明する。

まず、ＭＭ（moving magnet）型のモータは、磁石からなる可動子と、複数のコイルとから構成される。モータ駆動装置は、通電切り換え部を介して、これら複数のコイルに励磁電流を与える。
この通電切り換え部は、可動子付近のコイルに限って通電する。その結果、可動子の位置を追いかけるように可動子付近のコイルが入れ替わり励磁され、可動子の近傍に集中的な磁界が常に発生させる。その結果、モータには強い推力が発生する。

その一方、通電切り換え部は、可動子から離れたコイルへの通電を順次に遮断する。その結果、推力発生に寄与しないコイルへの電流供給が省かれ、モータの低消費電力化や低発熱化が実現する。
特開２００２−１４２９９１号公報（段落０００５，００２６）

ところで、モータ駆動開始時の磁極位置合わせなど、可動子の正確な位置が分からない状態では、全てのコイルに対して一旦通電する必要がある。この場合、全コイルに通電した状態で可動子のストロークを確認し、その後に上述した選択的な通電動作に移行することになる。

このような通電モードの変化に伴って、モータ駆動装置が通電するコイルの数（以下『励磁数』という）が変化する。
本願発明者は、この励磁数によって、励磁電流の応答特性が変化することに気がついた。図７および図８は、この励磁数の切り換えによって、励磁電流の応答特性（ここでは周波数特性）が変化する様子を示した図である。

図７に示すように、励磁数が多いと、励磁電流の周波数特性にピークが目立つようになり、いわゆる不足制動の状態になる。この状態では、励磁電流の時間波形に行き過ぎ（オーバーシュートやアンダーシュート）やリンギングが目立つようになる。このような敏感な波形によってモータ内に不要な磁界が生じるため、モータの円滑な駆動に支障を生じるようになる。

一方、この状態から励磁数を減らすと、一転して励磁電流の高域周波数特性が落ち、図８に示す過制動の状態になる。この状態では、励磁電流を急峻に変化させることが難しく、モータの急速停止や急速加速といった駆動性能が低下する。
特に、露光装置のステージ駆動に使用されるモータでは、この駆動性能の低下によって、単位時間当たりの露光処理枚数が少なくなり、露光装置のスループット性能が悪化してしまう。
本発明は、このような問題に鑑みて、励磁数を変更しつつ、モータの制御性能を高めることのできるモータ駆動技術を提供することを目的とする。

《請求項１》
請求項１に記載の発明は、複数のコイルと可動子とを近接して配置し、コイルの励磁磁界により可動子を動かすモータの駆動装置であって、下記の通電切り換え部、駆動部、および特性変更部を備える。
通電切り換え部は、入力される励磁切り換え信号に応じて、複数のコイルの通電切り換えを行って、コイルの励磁数を変更する。
駆動部は、入力される駆動信号に応じて励磁電流を生成し、励磁電流を通電切り換え部を介してコイルに供給する。
特性変更部は、通電切り換え部による励磁数の増加に同期して、駆動信号と励磁電流の間の入出力特性を変更して、励磁数の増加に起因する励磁電流の変化を抑制する。

《請求項２》
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、まず、駆動部が、閉ループによる帰還制御によって、駆動信号に応じた励磁電流を生成する回路である。
このとき、特性変更部は、閉ループ上に設けられて、この閉ループの一巡ループゲイン（open loop gain）を下記のように変更する。
まず、励磁数の減少に同期して、一巡ループゲインを上げる。
逆に、励磁数の増加に同期して、一巡ループゲインを下げる。

《請求項３》
請求項３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、特性変更部は、駆動部と直列に設けられており、その通過帯域を下記のように変更する。
まず、励磁数の減少に同期して、高域側の通過帯域を広げる。
逆に、励磁数の増加に同期して、高域側の通過帯域を狭める。

《請求項４》
請求項４に記載の発明は、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１ないし請求項３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置と、モータ駆動装置により駆動されるモータと、モータ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る。

《請求項５》
請求項５に記載の発明は、露光装置であって、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４に記載のステージ装置とを備える。このステージ装置は、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。

一般に、励磁数を増やすと、モータ駆動装置から見た負荷インピーダンス（≒コイルの並列インピーダンス）が低くなる。このような負荷インピーダンスの低下により、モータ駆動装置の出力電圧が僅かに変化しても、コイルへ供給される励磁電流が変動するようになる。
そこで、本発明では、励磁数の増加に同期して駆動部の入出力特性を変更して、励磁電流の変化を抑制する。その結果、励磁数の増加状態において励磁電流が急峻変化して生じていた行き過ぎやリンギングが低減し、モータの制御安定性が向上する。

《第１の実施形態》
〈１〉露光装置の全体構成
図１は、本発明のモータ駆動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、３相接続されたコイル群５Ａと、このコイル群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、モータ駆動装置を内蔵する。

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、３相接続されたコイル群１２Ａと、このコイル群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、モータ駆動装置（後述）を内蔵する。
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。

〈２〉モータ駆動装置の構成
図２は、ウェハステージ駆動系１６内のモータ駆動装置３１を示す図である。ウェハステージ駆動系１６には、コイル群１２Ａに３相（ＵＶＷ相）の励磁電流をそれぞれ与えるため、このモータ駆動装置３１が３つ設けられる。
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、同様のモータ駆動装置が備えられる。これらのモータ駆動装置は、ここで説明するモータ駆動装置３１と原理的に同一構成のため、重複説明を省略する。

以下、図２を用いて、このモータ駆動装置３１の構成を説明する。
まず、中央制御系８（図１）は、モータ駆動装置３１に対して、励磁切り換え信号および駆動信号を与える。この励磁切り換え信号は、通電切り換え部３７に対して、コイル群１２Ａの通電切り換えを指示する信号である。

一方、駆動信号は、コイル群１２Ａに与える励磁電流Ｉａを指示するための信号である。この駆動信号は、抵抗Ｒａを介して特性変更部３４に入力される。
この特性変更部３４では、定電位を正側入力に与えたオペアンプＡ１によって、駆動信号と帰還信号（後述）とが、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂの逆比で加算され、電流Ｉｓとなる。この電流Ｉｓの経路には、アナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２が設けられる。

このアナログスイッチＳＷ１は、２極励磁時に導通する。このアナログスイッチＳＷ１側の経路は、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１の直列接続と、この直列接続に並列接続されたコンデンサＣＣ１とを介して、オペアンプＡ１の出力端子に接続される。
一方、アナログスイッチＳＷ２は、全極励磁時に導通する。このアナログスイッチＳＷ２側の経路は、抵抗Ｒ２およびコンデンサＣ２の直列接続と、この直列接続に並列接続されたコンデンサＣＣ２とを介して、オペアンプＡ１の出力端子に接続される。

ちなみに、本実施形態では、これら回路定数が、一例として次の値に設定される。
Ｒ１＝１００ｋΩ，Ｃ１＝０．１μＦ，ＣＣ１＝２２０ｐＦ
Ｒ２＝１０ｋΩ，Ｃ２＝０．１μＦ，ＣＣ１＝１０００ｐＦ
このオペアンプＡ１の出力端子の電圧Ｖｓは、コンパレータＣＭＰにおいて三角波と比較され、ＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）に変換される。このＰＷＭ信号は、正転バッファＡ２および反転バッファＡ３を介して、ＰＷＭドライバ３５に入力される。このＰＷＭドライバ３５は、ＰＷＭ信号に応じて、電圧源（＋ＨＶ，−ＨＶ）に接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２とを逆相のタイミングでスイッチングし、電力増幅されたＰＷＭ信号を生成する。

この電力増幅されたＰＷＭ信号は、平滑フィルタ３６を経て平滑化され、電力増幅された駆動電圧に変換される。
この駆動電圧により、検流抵抗Ｒｋおよび通電切り換え部３７を介して、励磁電流Ｉａが、１相分のコイル群１２Ａに供給される。
差分アンプ３８は、この励磁電流Ｉａを検流抵抗Ｒｋの両端電圧から検出し、帰還信号として出力する。この帰還信号は抵抗Ｒｂを介して、前述した電流Ｉｓにフィードバックされる。このフィードバック動作によって、図２に示す閉ループＬの経路を有する帰還制御系が構成される。

〈３〉全極励磁時の効果について
図３は、特性変更部３４の周波数特性（Ｖｓ／Ｉｓのゲイン特性）を示す図である。
全極励磁時には、抵抗Ｒ２の値が小さく、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２による時定数も小さくなる。その結果、特に、１００〜１０ｋＨｚの帯域において、特性変更部３４のゲインが低くなる。このような特性変更部３４のゲイン低下により、閉ループＬの一巡ループゲインは低くなる。この場合、帰還制御の効果が弱くなり、モータ駆動装置３１内の本来の周波数特性や、負荷側の周波数特性が強く現れるようになり、一般に高域の周波数特性が低下する。その結果、励磁電流に過度な行き過ぎやリンギングなどが発生しづらくなる。

また、全極励磁時には、コイル群１２Ａが低インピーダンス（≒多数コイルの並列インピーダンス）となるため、モータ駆動装置３１の出力電圧が僅かに変化するだけで、コイル群１２Ａ側へ流れる励磁電流Ｉａが敏感に変化する。しかしながら、上述のように、全極励磁時に一巡ループゲインを下げることにより、この励磁電流Ｉａの敏感な変化が過度にフィードバックされず、励磁電流Ｉａに行き過ぎやリンギングは発生しづらくなる。

図４は、この全極励磁時における励磁電流Ｉａの周波数特性を示す図（回路シミュレーション）である。
上述した特性変更の作用によって励磁電流Ｉａの敏感な変化は抑制され、前述した図７に見られたような周波数特性のピークが消える。この状態では、制御安定性が高く、励磁電流Ｉａの過渡応答に現れていた行き過ぎやリンギングも確実に低減する。そのため、全極励磁によって可動子１２Ｂの磁極位置合わせを行う際に、リンギング等による余計な磁界は殆ど生じず、円滑な磁極位置合わせが可能になる。

〈４〉２極励磁時の効果について
２極励磁時には、抵抗Ｒ１の値が大きく、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１による時定数も大きくなる。その結果、特に１００〜１０ｋＨｚの帯域において、特性変更部３４のゲインが高くなる。このように特性変更部３４のゲインが高くなることにより、閉ループＬの一巡ループゲインは高くなり、帰還制御の効果が強く発揮されるようになる。その結果、モータ駆動装置３１は、負荷側のインピーダンスの影響を受けにくくなる。

図５は、この２極励磁時における励磁電流Ｉａの周波数特性を示す図（回路シミュレーション）である。
上述した特性変更の作用によって励磁電流Ｉａの高域周波数特性の低下は目立たず、前述した図８の周波数特性に比べて周波数帯域が格段に伸びている。その結果、可動子１２Ｂに作用する磁界を急峻に変化させることが可能になり、可動子１２Ｂの急速停止や急速加速が可能になる。

したがって、２極励磁によってコイル群１２Ａのインダクタンス（≒コイル２個分の並列インダクタンス）が大きくなっても、モータ駆動装置３１の応答速度は高速性を維持できる。
その結果、図８に示す状態よりも、リニアモータ１２の急速停止や急速加速の性能が顕著に高くなり、露光装置１００のスループット性能を一段と高めることが可能になる。

また、高域の周波数帯域まで適用可能であるため、高域での制御残差を減らすことができる。したがって、制御精度を向上させやすくなるという効果も有する。

〈５〉発明との対応関係
ここで、発明と第１の実施形態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、実施形態の具体的構成によって本発明を徒らに限定するものではない。
請求項記載のモータ駆動装置は、モータ駆動装置３１に対応する。
請求項記載の複数のコイルは、コイル群１２Ａに対応する。
請求項記載の可動子は、可動子１２Ｂに対応する。
請求項記載のモータは、リニアモータ１２に対応する。
請求項記載の通電切り換え部は、通電切り換え部３７に対応する。
請求項記載の駆動部は、ＰＷＭドライバ３５、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、および平滑フィルタ３６などに対応する。
請求項記載の特性変更部は、特性変更部３４に対応する。
請求項記載の閉ループは、閉ループＬに対応する。
請求項記載のステージ装置は、ウェハ側ステージ装置１０に対応する。
請求項記載のステージ機構は、Ｘ軸ステージ１０Ｘ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。
請求項記載の投影部は、投影光学系ＰＬに対応する。
請求項記載の露光装置は、露光装置１００に対応する。

《第２の実施形態》
続いて、第２の実施形態について説明する。
〈１〉構成説明
図６は、第２の実施形態におけるモータ駆動装置４０を示す図である。このモータ駆動装置４０は、第１の実施形態のモータ駆動装置３１などに代えて、露光装置１００のウェハステージ駆動系１６やレチクルステージ駆動系１５に内蔵される。

以下、図６を用いて、このモータ駆動装置４０の構成を説明する。
まず、中央制御系８（図１）から、励磁切り換え信号および駆動信号が、モータ駆動装置４０に入力される。
この駆動信号は、ボルテージホロワ４１およびローパスフィルタ４２にそれぞれ入力される。ボルテージホロワ４１は、通過帯域が広く、駆動信号とほぼ等しい信号（以下『駆動信号Ｓ１』という）を出力する。一方、ローパスフィルタ４２は、高域側の通過帯域が狭く、高域成分を抑制した駆動信号（以下『低域駆動信号Ｓ２』という）が出力される。

これらの信号Ｓ１，Ｓ２は、アナログスイッチＳＷ３において切り換えられる。このアナログスイッチＳＷ３は、全極励磁時には、低域駆動信号Ｓ２を駆動部４３に選択的に出力する。一方、２極励磁時には、駆動信号Ｓ１を選択的に出力して駆動部４３に与える。
駆動部４３は、入力された信号（Ｓ１またはＳ２）を電力増幅し、通電切り換え部３７を介して、コイル群１２Ａに励磁電流Ｉａを与える。

〈２〉回路の調整について
次に、ローパスフィルタ４２および駆動部４３が備えるべき特性について、設計手順を交えて説明する。
まず、励磁切り換え信号を２極励磁の状態にして、駆動部４３を調整する。このとき、励磁電流Ｉａの周波数特性を、図５に示すような広帯域かつピークの生じない特性に設定する。

次に、励磁切り換え信号を全極励磁の状態にして、駆動部４３が安定状態か否かを確認する。このとき、駆動部４３が発振するなど不安定な状態にあれば、駆動部４３を再度調整し、２極励磁時の特性が大きく損なわれない範囲で安定状態に収める。
なお、全極励磁時の励磁電流Ｉａの周波数特性には、図７に示すようなピークが生じやすい。そこで、ローパスフィルタ４２の周波数特性を調整して、このピーク帯域のゲインを落とし、図４に示すようなピークの生じない特性に設定する。

〈３〉第２の実施形態の効果について
上述した回路調整により、２極励磁時には、励磁電流Ｉａの高域ゲインが高くなり、リニアモータ１２の急速停止や急速加速が顕著に速くなる。その結果、露光装置１００のスループット性能を一段と高めることが可能になる。また、制御精度の向上にも寄与する。
一方、全極励磁時には、励磁電流Ｉａの周波数特性からピークが消えるため、励磁電流Ｉａの過渡応答に現れていた行き過ぎやリンギングが確実に低減する。そのため、全極励磁によって可動子１２Ｂの磁極位置合わせを行う際に、リンギング等による余計な磁界は殆ど生じず、円滑な磁極位置合わせが可能になる。

〈４〉発明との対応関係
ここで、発明と第１の実施形態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、実施形態の具体的構成によって本発明を徒らに限定するものではない。
請求項記載のモータ駆動装置は、モータ駆動装置４０に対応する。
請求項記載の複数のコイルは、コイル群１２Ａに対応する。
請求項記載の可動子は、可動子１２Ｂに対応する。
請求項記載のモータは、リニアモータ１２に対応する。
請求項記載の通電切り換え部は、通電切り換え部３７に対応する。
請求項記載の駆動部は、駆動部４３に対応する。
請求項記載の特性変更部は、ボルテージホロワ４１，ローパスフィルタ４２，およびアナログスイッチＳＷ３に対応する。
請求項記載のステージ装置は、ウェハ側ステージ装置１０に対応する。
請求項記載のステージ機構は、Ｘ軸ステージ１０Ｘ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。
請求項記載の投影部は、投影光学系ＰＬに対応する。
請求項記載の露光装置は、露光装置１００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、２極励磁／全極励磁の切り換えを行うケースについて説明した。しかしながら、本発明は、これら特定の励磁数に限定されるものではない。本発明は、励磁数を増減変更するモータ一般に適用することができる。

また、第１の実施形態では、特性変更部３４を閉ループＬの前向き要素として配置している。しかしながら、本発明はこれに限定されない。一般には、閉ループＬの一巡ループゲインを変更すればよい。例えば、検流抵抗Ｒｋの抵抗値などを増減変更することにより、閉ループＬの一巡ループゲインを変更することもできる。

《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、モータ駆動装置、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を示す図である。 第１の実施形態におけるモータ駆動装置３１を示す図である。 特性変更部３４の通過周波数帯域を示す図である。 全極励磁時の周波数特性を示す図（回路シミュレーション）である。 ２極励磁時の周波数特性を示す図（回路シミュレーション）である。 第２の実施形態におけるモータ駆動装置４０を示す図である。 特性変更を行わずに設計された『全極励磁時の周波数特性』を示す図である。 特性変更を行わずに設計された『２極励磁時の周波数特性』を示す図である。

符号の説明

２ ダイクロイックミラー
３ レチクル側ステージ装置
３Ｘ Ｘ軸ステージ
３Ｙ Ｙ軸ステージ
４ レチクルベース
５Ａ コイル群
５Ｂ 可動子
５ リニアモータ
６Ｘ 移動鏡
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 コイル群
１２Ｂ 可動子
１３Ｘ 移動鏡
１５ レチクルステージ駆動系
１６ ウェハステージ駆動系
３１ モータ駆動装置
３４ 特性変更部
３５ ＰＷＭドライバ
３６ 平滑フィルタ
３７ 通電切り換え部
３８ 差分アンプ
４０ モータ駆動装置
４１ ボルテージホロワ
４２ ローパスフィルタ
４３ 駆動部
１００ 露光装置

Claims (5)

1. 複数のコイルと可動子とを近接して配置し、前記コイルの励磁磁界により前記可動子を動かすモータの駆動装置であって、
   入力される励磁切り換え信号に応じて、複数の前記コイルの通電切り換えを行って、前記コイルの励磁数を変更する通電切り換え部と、
   入力される駆動信号に応じて励磁電流を生成し、前記励磁電流を前記通電切り換え部を介して前記コイルに供給する駆動部と、
   前記通電切り換え部による前記励磁数の増加に同期して、前記駆動信号と前記励磁電流の間の入出力特性を変更して、励磁数の増加に起因する前記励磁電流の変化を抑制する特性変更部と
   を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 請求項１に記載のモータ駆動装置において、
   前記駆動部は、閉ループによる帰還制御によって、前記駆動信号に応じた励磁電流を生成する回路であり、
   前記特性変更部は、
   前記閉ループ上に設けられて一巡ループゲインを変更するものであり、
   前記励磁数の減少に同期して、前記一巡ループゲインを上げ、
   前記励磁数の増加に同期して、前記一巡ループゲインを下げる
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
3. 請求項１に記載のモータ駆動装置において、
   前記特性変更部は、
   前記駆動部と直列に設けられて通過帯域を変更するものであり、
   前記励磁数の減少に同期して、高域側の通過帯域を広げ、
   前記励磁数の増加に同期して、高域側の通過帯域を狭める
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
4. 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１ないし請求項３のいずれか１項に記載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ステージ装置。
5. 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、
   請求項４に記載のステージ装置とを備え、
   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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