JPH1198886A

JPH1198886A - テーブル駆動装置

Info

Publication number: JPH1198886A
Application number: JP9268247A
Authority: JP
Inventors: Akinobu Deguchi; 明信出口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-09-16
Filing date: 1997-09-16
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】電源のオン／オフ時の移動テーブルの不必要
な動作を防止する。【解決手段】移動テーブルに駆動力を与えるモータ
と、該モータのコイル１３に指令に応じた電流を供給す
る電流アンプ１１と、該電流アンプを作動させるための
電圧源とを具備するテーブル駆動装置において、前記コ
イル１３と電流アンプ１１との間に前記電圧源に対する
電力の供給状態に応じて開閉するスイッチ２を接続す
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、精密切削機、精密
研削機または半導体露光装置などの製造装置や、形状計
測装置等で使用するテーブル駆動装置に関し、特にこれ
らの装置で使用する直動ステージにおいてガイドや駆動
部の摩擦が非常に小さいステージの駆動源に利用するモ
ータの電流アンプの構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のテーブル駆動装置の回路構
成を示す。同図において、ＡＣ１００Ｖ電源１は電源ス
イッチ２を介して電圧源であるスイッチング電源３に電
力を供給する。スイッチング電源３はＡＣ１００ＶをＤ
Ｃに変換し、±１５Ｖ、±２４ＶおよびＧＮＤの形で電
流アンプ１１に供給する。電流アンプ１１において安定
化回路７はコンデンサを内蔵し、電源３からの各直流電
圧のノイズを軽減する。電流アンプ１１には電流増幅素
子であるオペアンプ９が内蔵されており、出力段は電流
検出抵抗８を介してリニアモータの可動コイル１３と直
列に接続されている。可動コイル１３に流れる電流は検
出抵抗８で検出される。電流指令端子１０供給される電
流指令Ｖ₀ はリニアモータの可動コイル１３に流す電流
の指令値であり、前記の検出抵抗８で検出された電流と
比較される。この比較結果をオペアンプ９の入力にフィ
ードバックすることにより、電流指令Ｖ₀ に応じた電流
が可動コイル１３に流れるように制御される。

【０００３】移動テーブルは可動コイル１３が取り付け
られたテーブル１８とテーブル１８に固定されたエアベ
アリング１５、１６によってガイド１７に沿って非接触
で拘束される。また、磁石であるリニアモータ固定部１
４は可動コイル１３に電流が流れるとコイルに推力を与
え、ステージの可動方向２０に可動させる。メカストッ
パ１９はガイド１７に固定され、万が一、ステージ１８
が暴走した際にも有効移動範囲外に飛び出すことを防
ぐ。

【０００４】電流アンプ１１およびモータの関係をさら
に詳しく説明する。リニアモータに発生する推力はリニ
アモータの可動コイル１３に流れる電流に比例する。図
中の電流アンプ１１にはモータに発生させる推力に比例
した値が電圧の形で電流指令Ｖ₀ が与えられる。電流増
幅素子であるオペアンプ９は与えられ電圧Ｖ₀ に見合う
電圧を可動コイル１３およびコイルに直列に設置された
電流検出抵抗８に与える。既知の抵抗値を持つ電流検出
抵抗８における電圧降下量を測定することでコイル１３
に流れる電流を検出する。電流検出抵抗８の電圧降下量
は前記のオペアンプ９にフィードバックされ、コイルに
流れる電流が指令電圧に見合う電流になるように制御さ
れる。

【０００５】電流アンプ１１がモータコイル１３に流れ
る電流を電流検出抵抗８で検出しフィードバックする電
流制御は、モータコイル１３のリアクタンスやモータの
磁界中の移動で発生する逆起電力の影響を排除し、指令
されたモータ推力に見合う電流を位相遅れの無いように
モータコイルに供給するように行なわれる。このために
電流アンプに対する指令電圧が零であってもフィードバ
ック制御は行なわれている。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】このような従来例
の電流アンプではステージ１８のガイド１７として特に
摩擦の無いエアベアリングを用い、駆動源としてリニア
モータを利用するような非接触のステージ構成に利用し
た場合、電流アンプの電圧源のオン／オフ時にステージ
が一方方向に動き出し、摩擦がないためにそのままのス
ピードでガイドの有効移動範囲の端のメカストッパに衝
突することがあるという不都合があった。

【０００７】これは、以下の理由によるものと考えられ
る。すなわち、モータコイルに電流を供給する電流アン
プでは、実際に電流を制御するオペアンプ等の電流増幅
素子に対して安定した電力を供給するために電圧源や電
流アンプ内の電源部に電圧を安定化のためにコンデンサ
等を用いたノイズフィルタが内蔵された安定化回路を持
っている。しかし、このようなコンデンサを用いた安定
化回路において電力の供給を開始または終了する際に
は、この回路に電力が蓄積または放電され遅延回路のよ
うに働く。よって増幅素子であるオペアンプに供給され
る電圧は供給開始時および終了時においては一時的に電
流増幅素子が必要とする規定電圧に達しない電力が供給
される。

【０００８】また、電流アンプはモータコイルに流れる
電流を検出しフィードバックすることで、モータコイル
のインダクタンスやモータコイルが磁界中を移動するこ
とで発生する逆起電力の影響を排除し、指令されたモー
タ推力に見合う電流を位相遅れの無いようにモータコイ
ルに供給する。

【０００９】しかし、従来例では上述のように電流アン
プに対する指令が零であっても電流を制御するフィード
バック制御が行なわれている。フィードバック制御が行
なわれている状態で電流増幅素子の電源に規定電圧に達
しない電力が供給された場合には、電流アンプが行なう
電流フィードバックの制御は不安定になり、モータコイ
ルには指令されていない電流が流れる。

【００１０】そのため、従来例の電流アンプではステー
ジのガイドとして特に摩擦の無いエアベアリングを用
い、駆動源としてリニアモータを利用するような非接触
のステージ構成に利用した場合、電流アンプの電圧源の
オン／オフ時にステージに不必要な電流が流れ、ステー
ジに一方方向に完成が与えられ、摩擦がないためにその
ままのスピードでガイドの有効移動範囲の端のメカスト
ッパに衝突することがあった。

【００１１】本発明は、上述の従来例における問題点に
鑑みてなされたもので、電源のオン／オフ時のステージ
（または移動テーブル）の不必要な動作を防止したテー
ブル駆動装置の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め本発明では、移動テーブルに駆動力を与えるモータ
と、該モータのコイルに指令に応じた電流を供給する電
流アンプと、該電流アンプを作動させるための電圧源と
を具備するテーブル駆動装置において、前記コイルと電
流アンプとの間に前記電圧源に対する電力の供給状態に
応じて開閉するスイッチを接続したことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の第１の形
態では、移動テーブルと、移動テーブルに駆動力を与え
るモータを持った移動テーブル機構と、移動テーブル機
構に接続されモータに指令電流を供給する電流アンプで
あって、電流アンプに電圧を安定に供給する電圧源を持
ち、電流アンプ内にモータコイルと直列に電流検出抵抗
を配され、検出された電流をフィードバックし、電流増
幅素子によりモータへの電流を制御する機能を持つ電流
アンプとを具備するテーブル駆動装置において、電流ア
ンプのモータコイルへの出力段に直列にスイッチを設
け、このスイッチを電圧源に対する電力の供給に連動し
て開閉する。

【００１４】本発明の好ましい実施の第２の形態では、
移動テーブルと、移動テーブルに駆動力を与えるモータ
を持った移動テーブル機構と、移動テーブル機構に接続
されモータに指令電流を供給する電流アンプであって、
電流アンプに電圧を安定に供給する電圧源を持ち、電流
アンプ内にモータコイルと直列になるよう電流検出抵抗
を配され、検出された電流をフィードバックし、電流増
幅素子によりモータへの電流を制御する機能をもつ電流
アンプとを具備するテーブル駆動装置において、電流ア
ンプのモータコイルへの出力段に直列にスイッチ１を設
け、電流アンプに対する電力供給開始に遅延時間をもっ
て開閉するスイッチ２を設け、モータコイルに直列に設
けたスイッチ１の開閉をスイッチ２および電圧源に対す
る入力のオン／オフとの論理積で稼働し、電流アンプへ
の電力供給開始時には遅延時間をもって電流アンプとモ
ータコイルをスイッチ１を介して接続し、電力供給の終
了時には供給終了と同期して電流アンプとモータコイル
間の接続をスイッチ１を解放することで切断する。

【００１５】本発明の好ましい実施の第３の形態では、
移動テーブルと、移動テーブルに駆動力を与えるモータ
を持った移動テーブル機構と、移動テーブル機構に接続
されモータに指令電流を供給する電流アンプであって、
電流アンプに電圧を安定に供給する電圧源を持ち、電流
アンプ内にモータコイルと直列に電流検出抵抗を配さ
れ、検出された電流をフィードバックし、電流増幅素子
によりモータへの電流を制御するモータの電流アンプと
を具備するテーブル駆動装置において、電流アンプ内の
電流増幅素子に供給される電圧を検出する検出回路を設
け、電流アンプのモータコイルへの出力段に直列にスイ
ッチを設け、前記検出回路において、電圧が予め定めた
値以上の場合にのみ前記スイッチを接続し、電圧が規定
値以上の場合にのみモータコイルに通電可能にする。

【００１６】本発明は、特に移動テーブルのガイドをエ
アベアリングとし、駆動源のモータはリニアモータと
し、非接触のテーブル機構とした場合に、特に有効であ
る。

【００１７】

【実施例１】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の一実施例に係るテーブル駆動装置
の構成を示す。図１において、ＡＣ１００Ｖ電源１は電
源スイッチ２を介して電圧源であるスイッチング電源３
に電力を供給する。スイッチング電源３はＡＣ１００Ｖ
をＤＣに変換し±１５Ｖ、±２４ＶおよびＧＮＤの形で
電流アンプ１１に供給する。電流アンプ１１において電
源のノイズフィルタである安定化回路７はコンデンサに
よって電源のノイズを軽減する。電流アンプ１１には電
流増幅素子であるオペアンプ９が内蔵されており、出力
段はリニアモータの可動コイル１３と直列になるよう電
流検出抵抗８が接続されており、可動コイルに流れる電
流は検出抵抗８で検出されフィードバックされる。電流
指令Ｖ₀ はリニアモータに流す電流の指令値で検出され
た電流と比較される。

【００１８】電流アンプ１１への電力供給に連動するス
イッチであるリレー１２は、電源ＳＷ２によりオン／オ
フされる電力により開閉される。リレー１２は電流増幅
素子であるオペアンプ９の出力端と可動コイル１３間に
接続され、回路のオン／オフを行なう。リレー１２のオ
ン／オフは電源ＳＷ２のオン／オフによって直接制御さ
れるので、電源ＳＷ２がオフと同時にオフとなり、逆に
電源ＳＷ２がオンと同時にオンされる。

【００１９】電流アンプ１１においては、電源ＳＷ２が
オフとなりスイッチング電源３からの供給が停止して
も、スイッチング電源３や安定化回路に内蔵されたコン
デンサ等の回路に蓄積された電力がある。このため、電
源スイッチＳＷ２がオフになっても一時的に電流増幅素
子であるオペアンプ９には電力が供給され続ける。しか
し、供給される電力は電圧が徐々に降下し、オペアンプ
９の規定電圧を割り込むと電流のフィードバック制御は
不安定になる。この状態においては、従来例のようにオ
ペアンプ９の出力端が可動コイル１３に接続されたまま
の状態、すなわち図１においてリレー１２がオンであっ
た場合、電流のフィードバック制御の発振により可動コ
イル１３に電流指令Ｖ₀ で指令された以外の不安定な電
流が供給される。しかし、本実施例によれば、前述のよ
うに電源ＳＷ２がオフと同時にリレー１２はオフとなる
ので、この不安定な電流が流れることを防ぐことが出来
る。

【００２０】移動テーブルは可動コイル１３が取り付け
られたテーブル１８とテーブル１８に固定されたエアベ
アリング１５、１６によってガイド１７に沿って非接触
で拘束される。また、磁石であるリニアモータ固定部１
４は可動コイル１３に電流が流れるとコイル１３に推力
を与え、ステージの可動方向２０に可動させる。メカス
トッパ１９はガイド１７に固定され、万が一ステージ１
８が暴走した際にも有効移動範囲外に飛び出すことを防
ぐ。

【００２１】本実施例のように電流アンプの出力段にリ
レーを設け、このスイッチを装置の電源スイッチと連動
するようにすることで、電源のオン／オフ時にリレーが
働き、電源がオフされる瞬間に電流アンプとコイルとの
接続を切断することで、電源オフ時に電流アンプがモー
タコイルに不必要な電流を供給することを防ぐことがで
きテーブルがこの不必要な電流によって暴走し、メカス
トッパ１９に衝突することを防ぐことが可能となる。

【００２２】

【実施例２】図２において、リレー１２をオン／オフす
る信号は電源ＳＷ２からスイッチ２０２を介して与えら
れる。遅延回路２０２は、スイッチング電源６が出力す
る電圧を遅延する回路（例えばコンデンサと抵抗を用い
たＣＲ回路）により電流アンプへの電力供給に遅延時間
をもって開閉するスイッチであるリレー２０２のオン／
オフ信号として供給する。このような構成を持たせるこ
とで、電源ＳＷ２のオン／オフとリレー２０２のオン／
オフとの論理積（ＡＮＤ）の信号がリレー１２のオン／
オフの指令値として供給される。この構成としたことで
電源ＳＷ２がオフとなり電力の供給が停止されたと同時
にリレー１２はオフとなる。電源ＳＷ２のオン時には遅
延回路２０１は電流増幅素子であるオペアンプ９への電
圧供給が規定値に達する時間より十分に時間をとって、
リレー２０２へのオン信号を入力し、リレー１２には遅
延時間分遅れてオン信号が入力されるので、リレー１２
は電流アンプ１１が電流フィードバック可能な状態にな
ってからオンとなる。

【００２３】本実施例のように電流アンプの出力段にリ
レー１２を設け、このスイッチを装置の電源入力と連動
するようにする。このリレー１２を電源ＳＷ２のオフ時
には電源がオフされる瞬間に電流アンプとコイルとの接
続を切断することで、電源オフ時に電流アンプがモータ
コイルに不必要な電流を供給することを防ぐことができ
る。

【００２４】さらに、電源オン時に起動する遅延回路２
０１を設け、この回路の遅延時間は電源オン時に電流ア
ンプ内の増幅素子への電圧供給が規定値になる時間よ
り、若干長くなる遅延時間を設定し、遅延時間後にオン
になるスイッチ２０２を設け、前述の電源ＳＷ２のオン
／オフと論理積（ＡＮＤ）を組むことで電源オン時に
も、電流アンプ１１内の増幅素子への供給電圧が規定値
になるまでは電流アンプとモータコイル１３との接続を
切断しておく。

【００２５】

【実施例３】図３に示すように、実施例１〜２と同様に
電流アンプの出力段にリレー１２を接続するが、そのリ
レー１２のオン／オフを指令する電力を供給する途中に
も実施例２と同様にリレー２０２を設け、これを電流ア
ンプ内に設置した電圧検出回路３０１によってコントロ
ールする。電圧検出回路３０１は、電流アンプ１１内で
電流増幅素子であるオペアンプ９へ供給されている電圧
をモニタし、この電圧が規定値に達した場合にのみリレ
ー２０２をオンとすることで、オペアンプ９に規定値の
電圧が供給されている時にのみリレー１２は接続される
ので、電流制御不安定になり、不安定な電流が可動コイ
ルに供給されることを、常に防ぐ。

【００２６】本実施例のように電流アンプの出力段にリ
レー１２を設け、電流アンプ内の増幅素子へ供給される
電圧をモニタし、これが規定値となる時点でリレー１２
がオンになるように制御することで、電源オン時にも、
電流アンプ内の増幅素子への供給電圧が規定値になるま
では電流アンプとモータコイルとの接続を切断してお
き、電源オフ時には増幅素子の電源電圧が規定値以下に
なった時点で回路を遮断することが出来る。

【００２７】

【デバイス生産方法の実施例】次に上記説明した露光装
置または露光方法を利用したデバイスの生産方法の実施
例を説明する。図５は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
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）の製造のフローを示す。ステップ１
（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行なう。ス
テップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成し
たマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）
ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、
上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技
術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステ
ップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によ
って作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程
であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含
む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半
導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査
を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷（ステップ７）される。

【００２８】図６は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン
打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明したテーブル駆動装置を
有する露光装置によってマスクの回路パターンをウエハ
に焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウ
エハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像
したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９
（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となった
レジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行な
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。

【００２９】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電流アン
プとその電流アンプにより駆動されるモータコイルとの
間に電流アンプ用の電圧源に対する電力の供給状態に応
じて開閉するスイッチを接続することにより、前記電力
のオン／オフ時の電流アンプの不安定な動作によるモー
タコイルの意図しない駆動を防止することができ、テー
ブルがガイドの有効移動範囲の端のメカストッパに衝突
する等の不測の事態を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係るテーブル駆動装置の
構成図である。

【図２】本発明の実施例２に係るテーブル駆動装置の
構成図である。

【図３】本発明の実施例３に係るテーブル駆動装置の
構成図である。

【図４】従来例に係るテーブル駆動装置の構成図であ
る。

【図５】微小デバイスの製造の流れを示す図である。

【図６】図５におけるウエハプロセスの詳細な流れを
示す図である。

【符号の説明】

１：ＡＣ１００Ｖ主電源、２：電源スイッチ、３：スイ
ッチング電源、４，５：リレーオン／オフ信号（ＡＣ１
００Ｖ）、６：ＤＣ電源ケーブル（±２４Ｖと±１５Ｖ
とＧＮＤ）、７：安定化回路、８：電流検出抵抗、９：
パワーオペアンプ、１０：電流指令（電圧値）、１１：
電流アンプ、１２：リレー、１３：可動コイル（リニア
モータ可動部）、１４：磁石（リニアモータ固定部）、
１５：エアベアリングパッド（縦方向）、１６：エアペ
アリングパッド（横方向）、１７：エアベアリングガイ
ド、１８：テーブル、１９：メカストッパ、２０：テー
ブル可動方向、２０１：遅延回路、２０２：リレー、２
０３，２０４：リレーオン／オフ信号、３０１：電圧検
出回路、３０２：リレーオン／オフ信号。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動テーブルに駆動力を与えるモータ
と、該モータのコイルに指令に応じた電流を供給する電
流アンプと、該電流アンプを作動させるための電圧源と
を具備するテーブル駆動装置において、前記コイルと電
流アンプとの間に前記電圧源に対する電力の供給状態に
応じて開閉するスイッチを接続したことを特徴とするテ
ーブル駆動装置。
【請求項２】前記電流アンプは、前記コイルに流れる
電流を検出する電流検出抵抗と、その出力端子を該電流
検出抵抗および前記スイッチを介して前記コイルに接続
された電流増幅素子と、前記電流検出抵抗で検出された
電流と前記指令電流との差分を前記電流増幅素子の入力
側にフィードバックするフィードバック回路とを具備す
ることを特徴とする請求項１記載のテーブル駆動装置。
【請求項３】前記スイッチを前記電圧源に対する電力
の供給に連動して開閉することを特徴とする請求項１ま
たは２記載のテーブル駆動装置。
【請求項４】前記電圧源の出力開始後所定時間遅延し
て出力を発生する遅延回路を備え、該遅延回路の出力に
より前記スイッチを閉成することを特徴とする請求項１
または２記載のテーブル駆動装置。
【請求項５】前記電圧源の出力電圧を検出する電圧検
出回路を備え、該出力電圧が所定の電圧以上の場合にの
み前記スイッチを閉成することを特徴とする請求項１ま
たは２記載のテーブル駆動装置。
【請求項６】前記移動テーブルのガイドがエアベアリ
ングであり、前記モータがリニアモータであって、非接
触のテーブル機構を構成することを特徴とする請求項１
〜５のいずれか１つに記載のテーブル駆動装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載のテーブ
ル駆動装置を有することを特徴とする露光装置。
【請求項８】請求項７に記載の露光装置を用いてデバ
イスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。