JP2020124010A - 制御装置、露光装置、および物品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
大電流且つ高電圧に対応するステージ等の駆動部の駆動を制御するための制御装置に設けられる、駆動部の駆動に必要な電流を供給する電流供給源としては、PWM方式の電流アンプが用いられる。
しかしながら、PWM方式は基準波による変調方式であるため、非線形成分が含まれており、この非線形成分の影響によってデッドタイムひいては出力される電流に歪みが発生することが知られている。
そこで本発明は、簡易な構成で駆動部の駆動を精度良く制御することができる制御装置、露光装置、および物品の製造方法を提供することを目的とする。
図7は、第一実施形態に係る制御装置100を備えた露光装置内に搭載されているステージ装置10を模式的に示した上面図である。
また、図7において、紙面の裏から表に向かう方向をz軸方向、z軸方向に垂直で紙面の右に向かう方向をx軸方向、z軸方向及びx軸方向に垂直で紙面の上に向かう方向をy軸方向とする。
y粗動ステージ11は、y粗動ステージ11の案内面が鏡面加工された定盤12、ヨーガイド13及び不図示の静圧案内を用いて、y軸方向に沿って駆動される。
x粗動ステージ15は、不図示の静圧案内が定盤12上に配置されると共に、y粗動ステージ11をy軸方向に挟み込むように構成されており、y粗動ステージ11に沿って、x軸方向に沿って駆動される。
y粗動ステージ11は、連結板25a、25bを介してy粗動リニアモータに結合されており、不図示の制御系とy粗動リニアモータとによって位置決め制御される。
x粗動ステージ15を駆動するためのx粗動リニアモータは、y粗動ステージ11上に設けられたx粗動リニアモータ固定子27と不図示のx粗動リニアモータ可動子とで構成される。
x粗動ステージ15は、x粗動リニアモータと不図示の制御系とを用いてx軸方向に沿って位置決め制御される。
後述するように、これらの微動リニアモータを軸毎に独立した制御装置100を用いて駆動させることによって、微動ステージ14を6軸(x軸、y軸、z軸、及び各軸周りの回転方向)に位置決め制御することができる。
制御装置100は、増幅器(電流供給源)20、制御器(制御部)50及び検出器(第1の検出部)70を備えている。
増幅器20は、微動ステージ14(駆動部)のリニアモータLMを駆動するための電流Ioutを出力する。ここでリニアモータLMは、上記の微動xリニアモータ、微動yリニアモータ及び微動zリニアモータのいずれかである。
そして、増幅器20では、送信された指令値Commandと基準となる三角波Wstとに応じて、スイッチング制御器20aが、スイッチング回路の第1の組み合わせH1及びL2と第2の組み合わせH2及びL1との一方をONにし、他方をOFFにする。すなわち、増幅器20ではPWM方式が採用されている。
これにより、図2(a)に示されるような基準波Wstの周波数Fswの周波数成分を有するリップル波形の所望の電流Ioutを出力することができる。
そして、貫通電流が発生するとスイッチング回路H1、H2、L1及びL2が発熱し破損してしまう。
このような貫通電流は、一方の組み合わせから他方の組み合わせにONを切り替える際に発生する可能性がある。
貫通電流の発生を抑制するためには、第1の組み合わせH1及びL2と第2の組み合わせH2及びL1とを共にOFFにする期間、すなわちデッドタイムを設ければよく、PWM方式では通常行われる構成である。
具体的には、基準となる三角波Wstに対して指令値Commandを変化させることによって、増幅器20から出力される電流をオフセットさせる。そのとき、ドライバの基準値とデッドタイムが発生する電流変化の変曲点近傍とが重なるときに歪みが発生する。
その際、増幅器20の歪みが発生する出力電流Iout_distと微動ステージ14の整定時に必要なオフセット電流とが一致してしまうと、微動ステージ14の制御特性に制御的な遅れが発生し、露光装置の性能を低下させてしまうことになる。
図3に示されているように、増幅器20内の不図示の比較器に入力される基準波Wstと指令値Commandとが互いに交差するときに、第1の組み合わせH1及びL2と第2の組み合わせH2及びL1との一方から他方へのONの切り替えが生じる。
その際、上記のような貫通電流の発生を抑制するために、OFFからONに切り替わる前に所定のデッドタイムを設ける。
しかしながら、図3に示されているように、デッドタイムの状態の際に出力電流Ioutの正負が反転すると、逆符号への制御ができなくなるため、出力電流Ioutに歪みが発生してしまう。
このときの出力電流をIout_distとすると、図2(b)に示されるようなIout_distにおいて歪みが発生している波形の電流Ioutが出力される。
微動ステージ14を整定する際に、微動ステージ14を回転方向に所定の位置で制御するためには、x軸及びy軸各々の方向において所定の推力が必要となる。
推力は、複数の増幅器20による各リニアモータの制御電流の合算値に比例しており、すなわち合算値Istageは、電流Ixf、Ixb、Iyl及びIyrのベクトル和で表すことができる。
このとき、制御器50に記憶されているIout_distと電流Ixf、Ixb、Iyl及びIyrのいずれかとが一致すると、増幅器20の出力電流Ioutの歪みによって、微動ステージ14の制御に遅れが発生してしまう。それにより、微動ステージ14の位置制御の精度が低下してしまう。
これにより、合算値Istageを変えずに、Ixf、Ixb、Iyl及びIyrのいずれもがIout_distと一致しないように変更することができる。
具体的には、増幅器20の設定変更(例えば、デッドタイム、スイッチング周波数Fswやフィルタ定数の変更)により、増幅器20の歪みが発生する出力電流Iout_distを可変にすることができる。
更に、微動ステージ14とx粗動ステージ15との間の間隔を変更することによって、微動ステージ14の整定時に必要な電流を変更することも可能である。
図5は、第二実施形態に係る制御装置200を備えた露光装置における微動ステージ14の駆動プロファイルを模式的に示している。
なお、第二実施形態に係る制御装置200において、第一実施形態に係る制御装置100と同一の部材には同一の符番を付して重複する部分についての説明を省略する。
その際、露光装置は微動ステージ14が等速駆動している際に露光動作を行うため、等速駆動の際に微動ステージ14は、高精度な位置制御を必要とする。
また、等速駆動に入る直前の加速駆動においても所定の電流が必要となり、等速駆動区間において必要な電流は減少する。
しかしながら、この時、微動ステージ14の加速駆動に必要な電流と増幅器20の歪みが発生する出力電流とが互いに一致してしまうと、増幅器20の応答が遅れてしまい、過渡的に微動ステージ14の位置制御が低下してしまう。
すなわち、増幅器20の出力電流Ioutにおける歪みが発生する出力電流Iout_distの影響により、偏差Stage errorが大きくなり、等速駆動区間における微動ステージ14の制御精度に影響を与えてしまう。
図6に示されているように、本実施形態に係る制御装置200では、モニター30(第2の検出部)が増幅器20の出力電流Ioutを監視している。
そして、出力電流Ioutが歪みが発生する出力電流Iout_distに一致したことをモニター30が検出したとき、出力電流Ioutを補償するように、補償電流源40にオフセット電流Iaddを供給させる。
このとき、ゲインを上げすぎると大電流出力領域や高周波領域における発振を誘発してしまうため、ゲインの補償回路にリミットを設けることも有効である。
具体的には、増幅器20の設定変更(例えば、増幅器20内の制御ゲインの変更)により、増幅器20の歪みが発生する出力電流Iout_distを可変にすることができる。
更に、微動ステージ14とx粗動ステージ15との間の間隔を変更することによって、微動ステージ14の駆動区間において必要な電流を変更することも可能である。
物品としてのデバイス(半導体集積回路素子、液晶表示素子等)の製造方法は、上述した制御装置を備える露光装置により、基板(ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板)にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンが形成された基板を現像する工程及びエッチングする工程を含みうる。なお、パターンドメディア(記録媒体)や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりにパターンが形成された基板を加工する他の処理を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
20 増幅器(電流供給源)
50 制御器(制御部)
70 検出器(第1の検出部)
100 制御装置
Ixf、Ixb、Iyl、Iyr 電流
Iout_dist 歪みが発生する電流(所定の値)
Claims (9)
- 各々がPWM方式を用いて電流を供給する複数の電流供給源と、
駆動部の駆動状態を検出する第1の検出部と、
前記第1の検出部による検出結果に基づいて前記複数の電流供給源によって供給される前記駆動部の駆動に必要な複数の電流のうち少なくとも一つの電流の値が所定の値である場合に、前記複数の電流の各々の値を変更する制御部と、
を備えることを特徴とする制御装置。 - 前記制御部は、前記駆動部の駆動に必要な電流の値と前記制御部に記憶されている前記所定の値とを比較することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 前記複数の電流を検出する第2の検出部を備え、
前記制御部は、前記複数の電流のうち少なくとも一つの電流の値が前記所定の値であることを前記第2の検出部が検出した場合に、前記複数の電流の各々の値を変更することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 - 前記所定の値は、前記電流供給源において測定されるPWM方式に伴う歪みが発生する電流の値であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記所定の値は、前記駆動部の整定時において必要な電流の値であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記所定の値は、前記駆動部の駆動時において必要な電流の値であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の制御装置。
- PWM方式を用いて電流を供給する少なくとも一つの電流供給源と、
駆動部の駆動状態を検出する第1の検出部と、
前記第1の検出部による検出結果に基づいて前記少なくとも一つの電流供給源によって供給される前記駆動部の駆動に必要な少なくとも一つの電流の値が所定の値である場合に、前記駆動部の位置を変更する制御部と、
を備えることを特徴とする制御装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記制御装置によって供給される電流によって駆動するステージと、
を備えることを特徴とする露光装置。 - 請求項8に記載の露光装置によって基板を露光する工程と、
前記基板を現像する工程と、
を含み、現像された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。
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