特許 7535027 駆動装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-06

(45)【発行日】2024-08-15

(54)【発明の名称】駆動装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/032 20160101AFI20240807BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20240807BHJP

【ＦＩ】

H02P29/032

G03F7/20 521

G03F7/20 501

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021172655

(22)【出願日】2021-10-21

(65)【公開番号】P2023062594

(43)【公開日】2023-05-08

【審査請求日】2023-11-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大石 伸司

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－３３０５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－２８３４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１９９９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３６９５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２８１６０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２９／０３２

Ｇ０３Ｆ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータ及びモータドライバを含む駆動部に電力を供給する電源部と、
前記電源部からの電力及び前記駆動部からの回生電力を蓄電可能なキャパシタと、
前記電源部と前記キャパシタとの間に設けられ、前記電源部と前記キャパシタとの間の状態を、接続状態とするか、非接続状態とするか、の切り替えを行うための切替部と、
前記切替部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記モータの駆動条件に基づいて、前記モータを駆動するために前記モータドライバが必要とする第１電圧値、及び、前記モータの駆動によって変動する前記キャパシタの第２電圧値を予測し、
前記第１電圧値及び前記第２電圧値に基づいて、前記切替部による前記切り替えを制御することを特徴とする駆動装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記駆動部に電力を供給して前記モータを動作させる前に、前記切替部による前記切り替えを制御することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記第１電圧値と前記第２電圧値とを比較し、前記第１電圧値と前記第２電圧値との大小関係に応じて、前記切替部による前記切り替えを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。

【請求項4】

前記制御部は、
前記第２電圧値が前記第１電圧値よりも大きい場合には、前記電源部と前記キャパシタとの間の状態が非接続状態となるように、前記切替部による前記切り替えを制御し、
前記第１電圧値が前記第２電圧値よりも大きい場合には、前記電源部と前記キャパシタとの間の状態が接続状態となるように、前記切替部による前記切り替えを制御することを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。

【請求項5】

前記電源部と前記キャパシタとの間の状態が非接続状態である場合には、前記電源部からの電力が前記駆動部に供給されず、前記キャパシタに蓄電されている電力が前記駆動部に供給され、且つ、前記駆動部からの回生電力が前記キャパシタに蓄電され、
前記電源部と前記キャパシタとの間の状態が接続状態である場合には、前記キャパシタに蓄電されている電力が前記駆動部に供給されず、前記電源部からの電力が前記駆動部及び前記キャパシタに供給され、且つ、前記駆動部からの回生電力が前記キャパシタに蓄電されることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の駆動装置。

【請求項6】

前記駆動条件は、前記モータの駆動位置、駆動速度及び駆動加速度のうち少なくとも１つ、前記モータの抵抗及びインダクタンス、並びに、前記キャパシタのキャパシタンスを含むことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の駆動装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記モータの駆動位置、駆動速度及び駆動加速度のうち少なくとも１つと、前記モータの抵抗及びインダクタンスとに基づいて、前記第１電圧値を予測することを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記第１電圧値として、逆起電圧を含む、前記モータで発生する電圧の最大値を予測することを特徴とする請求項７に記載の駆動装置。

【請求項9】

前記制御部は、前記キャパシタのキャパシタンスに基づいて、前記第２電圧値を予測することを特徴とする請求項６乃至８のうちいずれか１項に記載の駆動装置。

【請求項10】

前記制御部は、前記キャパシタのキャパシタンスから求まる、前記キャパシタに入力される電圧と、前記駆動部に出力される電圧との差分に基づいて、前記第２電圧値を予測することを特徴とする請求項９に記載の駆動装置。

【請求項11】

前記キャパシタの電圧を計測する計測部を更に有し、
前記制御部は、前記計測部で計測される前記キャパシタの初期電圧と、前記キャパシタのキャパシタンスから求まる前記駆動部に出力される電圧との差分に基づいて、前記第２電圧値を予測することを特徴とする請求項９に記載の駆動装置。

【請求項12】

前記電源部は、定電圧電源を含むことを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の駆動装置。

【請求項13】

前記切替部は、前記電源部と前記キャパシタとの間の接続を制御するスイッチング素子を含むことを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の駆動装置。

【請求項14】

基板にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
前記基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部を駆動する請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の駆動装置と、
を有することを特徴とするリソグラフィ装置。

【請求項15】

原版のパターンを前記基板に投影する投影光学系を更に有することを特徴とする請求項１４に記載のリソグラフィ装置。

【請求項16】

リソグラフィ装置を用いて基板にパターンを形成する工程と、
前記工程で前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と、
処理された前記基板から物品を製造する工程と、
を有し、
前記リソグラフィ装置は、前記パターンを形成する工程において前記基板を駆動するためのモータ及びモータドライバを含む駆動部に電力を供給する電源部と、前記電源部からの電力及び前記駆動部からの回生電力を蓄電可能なキャパシタと、前記電源部と前記キャパシタとの間に設けられ、前記電源部と前記キャパシタとの間の状態を、接続状態とするか、非接続状態とするか、の切り替えを行うための切替部と、を含み、
前記モータの駆動条件に基づいて、前記モータを駆動するために前記モータドライバが必要とする第１電圧値、及び、前記モータの駆動によって変動する前記キャパシタの第２電圧値を予測する工程と、
前記第１電圧値及び前記第２電圧値に基づいて、前記切替部による前記切り替えを制御する工程と、
を更に有することを特徴とする物品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、駆動装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体素子、磁気記憶媒体、液晶表示素子などの製造工程であるリソグラフィ工程では、原版（マスク又はレチクル）のパターンを、投影光学系を介して、基板（ウエハなど）に転写する露光装置が用いられている。原版と基板とを走査しながら原版のパターンを基板に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（スキャナー）では、走査露光中、原版ステージや基板ステージが加速、低速、反転、加速を繰り返すように駆動される。このようなステージの駆動には、回転型モータやリニアモータなどのアクチュエータを含むモータ駆動装置が用いられる（特許文献１参照）。

【0003】

モータ駆動装置の電源は、一般的に、モータの最大出力時のパワーにあわせて設計される。このように、最もパワーを必要とする区間（期間）にあわせてモータ駆動装置の電源を設計すると、かかる電源が大型化してしまうため、露光装置の容積、重量、コストなどの点で不利となる。

【0004】

そこで、モータ駆動装置にキャパシタを設けて、モータの加速駆動時に必要な電流の一部をキャパシタからも供給（給電）することで、電源（定電圧電源）の小型化を実現する技術が提案されている。また、モータの減速駆動時において、モータドライバからの回生電力をキャパシタに蓄電して再利用することで、省エネを実現する技術も提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００２－３６９５７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来技術では、電源とキャパシタが常時接続されているため、モータを駆動する際に、電源及びキャパシタの両方から給電が行われる。電源からの給電量とキャパシタからの給電量との比率は、電源の出力インピーダンスやキャパシタの出力電圧などから決まるため、モータを加速駆動した際に、キャパシタの電荷が十分に消費されない場合もある。キャパシタが満充電に近い状態でモータが減速駆動されると、モータドライバからの回生電力の全てをキャパシタで蓄電することができないため、電力の無駄が発生してしまう。また、回生電力がキャパシタに蓄電されず、電源の出力段に戻ってしまうと、電源電圧の上昇を引き起こし、電源の故障の要因となる。

【0007】

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、省エネ化及び故障の抑制の点で有利な駆動装置を提供することを例示的目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての駆動装置は、モータ及びモータドライバを含む駆動部に電力を供給する電源部と、前記電源部からの電力及び前記駆動部からの回生電力を蓄電可能なキャパシタと、前記電源部と前記キャパシタとの間に設けられ、前記電源部と前記キャパシタとの間の状態を、接続状態とするか、非接続状態とするか、の切り替えを行うための切替部と、前記切替部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記モータの駆動条件に基づいて、前記モータを駆動するために前記モータドライバが必要とする第１電圧値、及び、前記モータの駆動によって変動する前記キャパシタの第２電圧値を予測し、前記第１電圧値及び前記第２電圧値に基づいて、前記切替部による前記切り替えを制御することを特徴とする。

【0009】

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態によって明らかにされるであろう。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、例えば、省エネ化及び故障の抑制の点で有利な駆動装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態におけるモータ駆動装置の構成を示す概略ブロック図である。

【図2】第１実施形態における切替部による切り替えの制御を説明するための図である。

【図3】第１実施形態におけるモータ駆動装置を露光装置のステージの駆動装置として適用する場合を説明するための図である。

【図4】第１実施形態におけるモータ駆動装置を露光装置のステージの駆動装置として適用する場合を説明するための図である。

【図5】本発明の第２実施形態におけるモータ駆動装置の構成を示す概略ブロック図である。

【図6】露光装置の構成を示す概略図である。

【図7】一般的なモータ駆動装置を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。更に、添付図面においては、同一もしくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0013】

まず、本発明を説明する前に、図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して、比較例として、キャパシタが設けられた一般的なモータ駆動装置について説明する。一般的なモータ駆動装置では、図７（ａ）に示すように、定電圧電源１０１と、モータ１０３を駆動するためのモータドライバ１０２との間に、キャパシタ１０４が設けられている。これにより、モータ１０３の駆動時、特に、加速駆動時に必要な電流の一部をキャパシタ１０４からも供給することができるため、定電圧電源１０１の小型化を実現することができる。また、モータ１０３の減速駆動時にモータ１０３で得られる回生電力を、モータドライバ１０２を介してキャパシタ１０４に蓄電することで、モータ１０３を駆動（加速駆動）する際の電力として再利用することが可能となり、省エネを実現することができる。

【0014】

一方、キャパシタ１０４が設けられたモータ駆動装置では、モータ１０３を駆動する際に、定電圧電源１０１及びキャパシタ１０４の両方から電力が供給されるため、キャパシタ１０４に蓄電されている電力が有効に再利用されていない場合がある。また、モータ１０３の減速駆動時にキャパシタ１０４が満充電に近い状態であると、図７（ｂ）に示すように、モータ１０３からの回生電力の全てをキャパシタ１０４で蓄電することができず、電力（回生電力）の無駄となってしまう。更に、モータ１０３からの回生電力がキャパシタ１０４ではなく、定電圧電源１０１の出力段に戻ると、定電圧電源１０１の電圧（電源電圧）の上昇を引き起こし、定電圧電源１０１の故障の要因となることもある。

【0015】

そこで、以下の第１実施形態及び第２実施形態では、モータ駆動装置に関する新たな技術、具体的には、モータからの回生電力をキャパシタに確実に蓄電して省エネ化を実現するとともに、電源電圧の上昇に起因する電源の故障を抑制するための技術を提供する。

【0016】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲＡの構成を示す概略ブロック図である。モータ駆動装置ＤＲＡは、例えば、リソグラフィ装置の１つである露光装置が有する原版ステージや基板ステージの駆動装置として好適である。モータ駆動装置ＤＲＡは、電源部１と、駆動部ＤＵと、キャパシタ４と、切替部５と、制御部６とを有する。

【0017】

電源部１は、駆動部ＤＵに電力を供給するユニットである。電源部１は、本実施形態では、駆動部ＤＵに対して常に一定の電圧を供給（出力）する定電圧電源として構成されている。電源部１は、例えば、電力系統から供給される交流の電力を直流の電力に変換するＡＣ－ＤＣコンバータ、又は、直流電源などを含む。

【0018】

駆動部ＤＵは、モータ３と、モータ３を駆動するためのモータドライバ２とを含む。モータ３は、電源部１からモータドライバ２を介して供給される電力によって駆動（回転）し、本実施形態では、回転型モータやリニアモータなどを含む直流モータで構成されている。

【0019】

キャパシタ４は、電源部１からの電力、及び、駆動部ＤＵからの回生電力、即ち、モータ３の減速駆動時にモータ３で得られる回生電力を蓄電可能に構成されている。

【0020】

切替部５は、制御部６の制御下において、電源部１とキャパシタ４との間の状態を、接続状態とするか、非接続状態とするか、の切り替えを行うために、電源部１とキャパシタ４との間に設けられている。切替部５は、電源部１とキャパシタ４との間の接続（接続／非接続の切り替え）を、開閉により制御するスイッチング素子を含む。切替部５は、本実施形態では、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などのパワー系の半導体素子を含む。

【0021】

制御部６は、例えば、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータ（情報処理装置）で構成され、記憶部に記憶されたプログラムに従ってモータ駆動装置ＤＲＡの各部を統括的に制御する。制御部６は、本実施形態では、切替部５を制御することで、切替部５による切り替え、即ち、電源部１とキャパシタ４との間の状態を、接続状態とするか、非接続状態とするかを制御する。また、制御部６は、駆動部ＤＵに電力を供給してモータ３を動作させる前に、切替部５による切り替えを制御する。このような切替部５による切り替えの制御を実現するために、制御部６は、本実施形態では、設定部７と、第１予測演算部８と、第２予測演算部９と、比較部１０とを含む。

【0022】

設定部７は、モータ３の駆動に関する条件（モータ駆動条件）を取得して設定する。ここで、モータ駆動条件は、モータ３の駆動位置、駆動速度及び駆動加速度のうち少なくとも１つ、モータ３の抵抗及びインダクタンス、並びに、キャパシタ４のキャパシタンスを含む。

【0023】

第１予測演算部８は、設定部７で設定されたモータ駆動条件に基づいて、モータ３を駆動するためにモータドライバ２が必要とする電圧（第１電圧値）Ｖｄを予測（演算）する。

【0024】

第２予測演算部９は、設定部７で設定されたモータ駆動条件に基づいて、モータ３の駆動によって変動するキャパシタ４の電圧（第２電圧値）Ｖｃを予測（演算）する。

【0025】

比較部１０は、第１予測演算部８で予測された電圧Ｖｄと第２予測演算部９で予測された電圧Ｖｃとを比較し、その比較結果、即ち、電圧Ｖｄと電圧Ｖｃとの大小関係に応じて、切替部５による切り替えを制御する。

【0026】

このように、制御部６は、モータ駆動条件に基づいて、モータドライバ２が必要とする第１電圧値（ドライバ電圧予測値）、及び、モータ３の駆動によって変動するキャパシタ４の第２電圧値（キャパシタ電圧予測値）を予測する。そして、制御部６は、それらの電圧予測値に基づいて、切替部５による切り替えを制御する。

【0027】

図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照して、切替部５による切り替え、即ち、電源部１とキャパシタ４との間の状態を、接続状態とするか、非接続状態とするかの制御について具体的に説明する。図２（ａ）は、制御部６の動作（制御部６から切替部５へのスイッチ制御信号（ＯＮ／ＯＦＦ））と、駆動部ＤＵ（モータ３）の各駆動期間でのドライバ電圧波形（ドライバ電圧予測値）及びキャパシタ電圧波形（キャパシタ電圧予測値）との関係の一例を示す。実際には、モータ３を正転駆動及び逆転駆動させるために正負の電源を設ける場合もあるが、ここでは、正側の電源（電圧）のみが設けられているものとして説明する。

【0028】

第１予測演算部８は、上述したように、設定部７で設定されたモータ駆動条件に基づいて、以下のステップを経て、モータドライバ２が必要とする電圧であるモータ駆動電圧Ｖｄを予測する（即ち、ドライバ電圧予測値を演算する）。

【0029】

（ステップＳ１）
設定部７には、モータ３を駆動する前（動作させる前）に、モータ３を駆動するためのモータ駆動条件、具体的には、駆動位置ｐｏｓ（ｔ）、駆動速度ｖｅｌ（ｔ）、及び駆動加速度ａｃｃ（ｔ）のうち少なくとも１つに関する情報が設定される。ここで、駆動速度ｖｅｌ（ｔ）は、駆動位置ｐｏｓ（ｔ）を時間ｔに関して微分することにより算出されてもよいし、駆動加速度ａｃｃ（ｔ）は、駆動速度ｖｅｌ（ｔ）を時間ｔに関して微分することにより算出されてもよい。また、駆動位置ｐｏｓ（ｔ）は、駆動速度ｖｅｌ（ｔ）を時間ｔに関して積分することにより算出されてもよいし、駆動速度ｖｅｌ（ｔ）は、駆動加速度ａｃｃ（ｔ）を時間に関して積分することにより算出されてもよい。なお、以下のステップＳ２乃至Ｓ７は、第１予測演算部８の予測演算中に、電源部１からキャパシタ４に電流が流れ込んでキャパシタ４の電圧が変動することを抑制するために、切替部５（に含まれるスイッチング素子）を開いた状態で実施する。

【0030】

（ステップＳ２）
モータ３で必要な推力Ｆ（Ｎ）を、モータ３の可搬質量Ｍ（ｋｇ）、及び、モータ３の加速度ａｃｃ（ｍ／ｓｅｃ^２）を用いて、以下の式（１）で求める。

【0031】

Ｆ＝Ｍ×ａｃｃ ・・・（１）
また、モータ３の電流値Ｉ（Ａ）を、モータ３で必要な推力Ｆ（Ｎ）、及び、モータ３の推力定数Ｋｆ（Ｎ／Ａ）を用いて、以下の式（２）で求める。

【0032】

Ｉ＝Ｆ／Ｋｆ ・・・（２）
式（１）及び（２）から、負荷電流ｉ（ｔ）を、モータ３の可搬質量Ｍ（ｋｇ）、駆動加速度ａｃｃ（ｔ）、及び、モータ３の推力定数Ｋｆ（Ｎ／Ａ）を用いて、以下の式（３）で求める。

【0033】

ｉ（ｔ）＝Ｍ×ａｃｃ（ｔ）／Ｋｆ ・・・（３）
（ステップＳ３）
モータ３は、本実施形態では、巻線コイルによる誘導性負荷であるため、モータコイルの抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌを用いて、等価的な負荷モデルＲ＋ｊωＬを生成する。

【0034】

（ステップＳ４）
ステップＳ２で得られた負荷電流ｉ（ｔ）を、ステップＳ３で得られた負荷モデルに入力して、負荷電圧ｖ（ｔ）を、以下の式（４）で求める。

【0035】

ｖ（ｔ）＝ｉ（ｔ）×（Ｒ＋ｊωＬ） ・・・（４）
（ステップＳ５）
モータ３では、速度に比例した逆起電圧ｖｂがコイル電流を妨げる方向に発生する。また、逆起電圧係数Ｋｖ（ｖ・ｍ／ｓ）は、モータ３の推力定数Ｋｆ（Ｎ／Ａ）と同じ値になることが知られている。逆起電圧ｖｂ（ｔ）を以下の式（５）で求めて、負荷電圧ｖ（ｔ）から減算することで、モータ駆動電圧Ｖｄ（ｔ）を以下の式（６）で予測する。

【0036】

ｖｂ（ｔ）＝Ｋｖ×ｖｅｌ（ｔ） ・・・（５）
Ｖｄ（ｔ）＝ｖ（ｔ）－ｖｂ（ｔ） ・・・（６）
そして、本実施形態では、モータ駆動電圧Ｖｄ（ｔ）の各駆動期間での最大の電圧値（最大値）を＊Ｖｄとして求める。

【0037】

第２予測演算部９は、上述したように、設定部７で設定されたモータ駆動条件に基づいて、以下のステップを経て、モータ３の駆動によって変動するキャパシタ４の電圧であるキャパシタ電圧Ｖｃを予測する（即ち、キャパシタ電圧予測値を演算する）。

【0038】

（ステップＳ６）
キャパシタ４のキャパシタンスをＣ（Ｆ：ファラッド）とし、蓄積可能な電荷量をＱ（Ｃ：クーロン）として、キャパシタ４の電荷と電極間の電圧Ｖとの関係を、以下の式（７）で求める。

【0039】

Ｑ＝Ｃ×Ｖ ・・・（７）
また、キャパシタ電圧Ｖｃ（ｔ）は、キャパシタ４の電流ｉ（ｔ）の積分値に比例することから、以下の式（８）で求められる。

【0040】

Ｖｃ（ｔ）＝（１／Ｃ）×∫ｉ（ｔ）・ｄｔ ・・・（８）
（ステップＳ７）
図２（ｂ）は、切替部５（に含まれるスイッチング素子）を開いた状態でのモータ駆動装置ＤＲＡの電気回路を示している。図２（ｂ）に示すように、モータ３の駆動時に、キャパシタ４のみからモータドライバ２に給電される（電力が供給される）場合、キャパシタ４から出力される電流は、式（３）に示す負荷電流ｉ（ｔ）と等価になる。従って、式（３）及び（８）から、キャパシタ電圧Ｖｃ０（ｔ）を、以下の式（９）で予測することができる。また、モータ３の減速時には、回生電流ｉｒ（ｔ）がキャパシタ４に戻る（入力される）ため、かかる回生電流ｉｒ（ｔ）を、式（９）に加える。なお、回生電流ｉｒ（ｔ）は、モータ３の減速時の駆動波形などを参照して予め求めておくとよい。

【0041】

Ｖｃ０（ｔ）＝（１／Ｃ）×∫（（Ｍ×ａｃｃ（ｔ）／Ｋｆ）＋ｉｒ（ｔ））・ｄｔ ・・・（９）
モータ３を駆動する前（動作させる前）に、キャパシタ４が電源部１から供給される電力で十分に充電され、電源部１と同じ電圧Ｖｏとなっている場合、モータ３を駆動した後のキャパシタ電圧Ｖｃ（ｔ）を、以下の式（１０）で予測する。換言すれば、キャパシタ４に入力される電圧と、駆動部ＤＵに出力される電圧との差分に基づいて、キャパシタ電圧Ｖｃ（ｔ）を予測する。

【0042】

Ｖｃ（ｔ）＝Ｖｏ－Ｖｃ０（ｔ） ・・・（１０）
図２（ａ）に示すように、モータ３の加速期間では、キャパシタ電圧Ｖｃは低下しているが、モータ３の減速期間では、回生電流がキャパシタ４に戻るため、キャパシタ電圧Ｖｃは増加していることがわかる。本実施形態では、キャパシタ電圧Ｖｃ（ｔ）の各駆動期間での最小の電圧値（最小値）を＊Ｖｃとして求める。

【0043】

次に、制御部６は、モータ３の加速期間、定速期間、減速期間ごとに、比較部１０において、モータ駆動電圧の最大の電圧値＊Ｖｄとキャパシタ電圧の最小の電圧値＊Ｖｃとを比較し、その比較結果（大小関係）に応じて、切替部５を制御する。

【0044】

例えば、図２（ａ）を参照するに、駆動期間ＤＰ１では、キャパシタ電圧の最小の電圧値＊Ｖｃ１がモータ駆動電圧の最大の電圧値＊Ｖｄ１よりも大きくなる（＊Ｖｄ１＜＊Ｖｃ１）。このような場合には、制御部６は、電源部１とキャパシタ４との間が非接続状態となるように、切替部５による切り替えを制御して、具体的には、切替部５を開いて、キャパシタ４から駆動部ＤＵに対して給電を行うことでモータ３を駆動する。キャパシタ４のみから駆動部ＤＵに対して給電を行う場合には、モータ３の減速時に回生電力がキャパシタ４に戻ってきても、消費電力以上の回生電力が戻ることはないため、モータ３からの回生電力を全てキャパシタ４に蓄電することができる。

【0045】

また、駆動期間ＤＰ２でも、キャパシタ電圧の最小の電圧値＊Ｖｃ２がモータ駆動電圧の最大の電圧値＊Ｖｄ２よりも大きくなる（＊Ｖｄ２＜＊Ｖｃ２）。従って、制御部６は、電源部１とキャパシタ４との間が非接続状態となるように、切替部５による切り替えを制御して、具体的には、切替部５を開いて、キャパシタ４から駆動部ＤＵに対して給電を行うことでモータ３を駆動する。

【0046】

一方、駆動期間ＤＰ３では、モータ駆動電圧の最大の電圧値＊Ｖｄ３がキャパシタ電圧の最小の電圧値＊Ｖｃ３よりも大きくなる（＊Ｖｄ３＞＊Ｖｃ３）ため、キャパシタ４からの給電だけでは、モータ３を駆動することができない。このような場合、制御部６は、電源部１とキャパシタ４との間が接続状態となるように、切替部５による切り替えを制御して、具体的には、切替部５を閉じて、電源部１から駆動部ＤＵに対して給電を行うことでモータ３を駆動する。この際、モータ３の減速時に回生電力がキャパシタ４に戻ってきても、キャパシタ４（電荷）は駆動期間ＤＰ１及びＤＰ２で放電されているため、モータ３からの回生電力を全てキャパシタ４に蓄電することができる。

【0047】

ここで、モータ駆動装置ＤＲＡを、露光装置が有する原版ステージや基板ステージの駆動装置として適用する場合について考える。露光装置では、図３に示すように、原版ステージや基板ステージの駆動するために用いられるモータ３を同一のモータ駆動条件で繰り返し駆動しながら、原版のパターンを基板に投影して基板を走査露光する。この場合、１回のモータ３の駆動（１つのショット領域の走査露光に要するモータ３の駆動）におけるキャパシタ４の電圧低下ΔＶｃは、全ての駆動期間で同じになる。また、モータ駆動条件が同一であることから、モータ３の駆動に必要なモータ駆動電圧Ｖｄの予測値（ドライバ電圧予測値）も全ての駆動期間で同じになる。従って、上述したステップＳ１乃至Ｓ７の処理（演算）は、駆動期間ＤＰ１１の前に、１回だけ行えばよく、２回目以降の処理（に要する時間）が不要となるため、ステップＳ１乃至Ｓ７の処理がスループットに与える影響は小さい。

【0048】

図３を参照するに、駆動期間ＤＰ１１、ＤＰ１２及びＤＰ１３では、キャパシタ電圧の最小の電圧値＊Ｖｃ１１、＊Ｖｃ１２及び＊Ｖｃ１３が、それぞれ、モータ駆動電圧の最大の電圧値＊Ｖｄよりも大きくなる。このように、＊Ｖｄ＜＊Ｖｃ１１、＊Ｖｄ＜＊Ｖｃ１２、＊Ｖｄ＜＊Ｖｃ１３となる場合、制御部６は、電源部１とキャパシタ４との間が非接続状態となるように、切替部５を開いて、キャパシタ４から駆動部ＤＵに対して給電を行うことでモータ３を駆動する。

【0049】

一方、駆動期間ＤＰ１４では、モータ駆動電圧の最大の電圧値＊Ｖｄがキャパシタ電圧の最小の電圧値＊Ｖｃ１４よりも大きくなる（＊Ｖｄ＞＊Ｖｃ１４）。このような場合、制御部６は、電源部１とキャパシタ４との間が接続状態となるように、切替部５を閉じて、電源部１から駆動部ＤＵに対して給電を行う。これにより、モータ３の駆動に必要な電圧を確保し、モータ３の駆動が可能となる。

【0050】

また、図４（ａ）に示すように、駆動期間ＤＰ１４において、電源部１は、駆動部ＤＵに対して給電を行うと同時に、キャパシタ４に対しても給電を行うため、キャパシタ４の電圧増加ΔＶｃｕが生じる。図４（ｂ）は、切替部５（に含まれるスイッチング素子）を閉じた状態でのモータ駆動装置ＤＲＡの電気回路を示している。上述したように、電源部１は、本実施形態では、定電圧電源として構成され、その出力電圧をＶｏ、出力インピーダンスをＲ（Ω）とし、また、キャパシタ４のキャパシタンスをＣ（ファラッド）、キャパシタ４の初期電圧をＶｃ０とする。この場合、電源部１からキャパシタ４への給電による、時間ｔ（ｓｅｃ）の経過後のキャパシタ４の電圧増加Ｖｃｃ（ｔ）は、以下の式（１１）で表される。

【0051】

Ｖｃｃ（ｔ）＝（Ｖｏ－Ｖｃ０）（１－ｅｘｐ（－ｔ／（Ｃ×Ｒ））） ・・・（１１）
更に、モータ３の減速時には、回生電流ｉｒ（ｔ）によってキャパシタ４が充電され、回生電流ｉｒ（ｔ）による、キャパシタ４の電圧増加Ｖｃｒ（ｔ）は、以下の式（１２）で表される。

【0052】

Ｖｃｒ（ｔ）＝（１／Ｃ）×∫ｉｒ（ｔ）・ｄｔ ・・・（１２）
式（１１）及び（１２）から、切替部５を閉じている駆動期間におけるキャパシタ電圧Ｖｃ（ｔ）は、以下の式（１３）となる。

【0053】

Ｖｃ（ｔ）＝Ｖｃｃ（ｔ）＋Ｖｃｒ（ｔ） ・・・（１３）
本実施形態において、制御部６は、切替部５を閉じている駆動期間ＤＰ１４でのキャパシタ４の電圧増加をΔＶｃｕとして求める。切替部５を閉じている時間を管理すれば、式（１３）から、キャパシタ電圧Ｖｃ（キャパシタ電圧の最小の電圧値＊Ｖｃ）を予測することができる。

【0054】

駆動期間ＤＰ１５でも、モータ駆動電圧の最大の電圧値＊Ｖｄがキャパシタ電圧の最小の電圧値＊Ｖｃ１５よりも大きくなる（＊Ｖｄ＞＊Ｖｃ１５）。従って、制御部６は、電源部１とキャパシタ４との間が接続状態となるように、切替部５を閉じて、電源部１から駆動部ＤＵに対して給電を行うため、駆動期間ＤＰ１５においても、キャパシタ４の電圧増加ΔＶｃｕが生じる。

【0055】

駆動期間ＤＰ１６では、キャパシタ電圧の最小の電圧値＊Ｖｃ１６がモータ駆動電圧の最大の電圧値＊Ｖｄよりも大きくなる（＊Ｖｄ＜＊Ｖｃ１６）。従って、制御部６は、電源部１とキャパシタ４との間が接続状態となるように、切替部５を閉じて、電源部１から駆動部ＤＵに対して給電を行うことでモータ３を駆動する。

【0056】

このように、本実施形態では、ドライバ電圧予測値（モータ駆動電圧の最大の電圧値＊Ｖｄ）とキャパシタ電圧予測値（キャパシタ電圧の最小の電圧値＊Ｖｃ）とを順次比較し、その比較結果に応じて、切替部５（による切り替え）を制御する。これにより、モータ３の減速時には、モータ３からの回生電力をキャパシタ４に確実に蓄電することが可能となるため、モータ駆動装置ＤＲＡの省エネ化を実現するとともに、電源電圧の上昇に起因する電源部１の故障を抑制することができる。

【0057】

＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態におけるモータ駆動装置ＤＲＢの構成を示す概略ブロック図である。モータ駆動装置ＤＲＢは、例えば、リソグラフィ装置の１つである露光装置が有する原版ステージや基板ステージの駆動装置として好適である。モータ駆動装置ＤＲＢは、モータ駆動装置ＤＲＡの構成（電源部１、駆動部ＤＵ、キャパシタ４、切替部５、制御部６）に加えて、電圧計測部１１を更に有する。

【0058】

電圧計測部１１は、キャパシタ４の電圧（キャパシタ電圧Ｖｃ）を計測して、その計測結果を第２予測演算部９に入力する。電圧計測部１１は、例えば、高電圧プローブなどの専用のセンサを含む。

【0059】

第１予測演算部８は、第１実施形態と同様に、設定部７で設定されたモータ駆動条件に基づいて、上述したステップＳ１乃至Ｓ５を経て、モータドライバ２が必要とする電圧であるモータ駆動電圧Ｖｄを予測する（即ち、ドライバ電圧予測値を演算する）。そして、モータ駆動電圧Ｖｄ（ｔ）の各駆動期間での最大の電圧値（最大値）を＊Ｖｄとして求める。

【0060】

第２予測演算部９は、設定部７で設定されたモータ駆動条件と、電圧計測部１１から入力された計測結果とに基づいて、以下のステップを経て、キャパシタ電圧Ｖｃを予測する（即ち、キャパシタ電圧予測値を演算する）。

【0061】

（ステップＳ１６）
第１実施形態と同様に、キャパシタ４のキャパシタンスをＣ（Ｆ：ファラッド）とし、蓄積可能な電荷量をＱ（Ｃ：クーロン）として、キャパシタ４の電荷と電極間の電圧Ｖとの関係を、以下の式（７）で求める。

【0062】

Ｑ＝Ｃ×Ｖ ・・・（７）
また、キャパシタ電圧Ｖｃ（ｔ）は、キャパシタ４の電流ｉ（ｔ）の積分値に比例することから、以下の式（８）で求められる。

【0063】

Ｖｃ（ｔ）＝（１／Ｃ）×∫ｉ（ｔ）・ｄｔ ・・・（８）
（ステップＳ１７）
キャパシタ４のみからモータドライバ２に給電される（電力が供給される）場合、キャパシタ４から出力される電流は、式（３）に示す負荷電流ｉ（ｔ）と等価になる。従って、式（３）及び（８）から、キャパシタ電圧Ｖｃ（ｔ）を、以下の式（９’）で予測することができる。また、モータ３の減速時には、回生電流ｉｒ（ｔ）がキャパシタ４に戻るため、かかる回生電流ｉｒ（ｔ）を、式（９’）に加える。なお、回生電流ｉｒ（ｔ）は、モータ３の減速時の駆動波形などを参照して予め求めておくとよい。

【0064】

Ｖｃ（ｔ）＝（１／Ｃ）×∫（（Ｍ×ａｃｃ（ｔ）／Ｋｆ）＋ｉｒ（ｔ））・ｄｔ ・・・（９’）
本実施形態では、モータ３を駆動する前のキャパシタ４の初期電圧は、電圧計測部１１で計測される電圧値Ｖｃｏを用いる。モータ３を駆動した後のキャパシタ電圧Ｖｃ（ｔ）を、以下の式（１４）で予測する。換言すれば、電圧計測部１１で計測されるキャパシタ４の初期電圧と、駆動部ＤＵに出力される電圧との差分に基づいて、キャパシタ電圧Ｖｃ（ｔ）を予測する。

【0065】

Ｖｃ（ｔ）＝Ｖｃｏ－Ｖｃ（ｔ） ・・・（１０）
そして、キャパシタ電圧Ｖｃ（ｔ）の各駆動期間での最小の電圧値（最小値）を＊Ｖｃとして求める。

【0066】

次に、制御部６は、モータ３の加速期間、定速期間、減速期間ごとに、比較部１０において、モータ駆動電圧の最大の電圧値＊Ｖｄとキャパシタ電圧の最小の電圧値＊Ｖｃとを比較し、その比較結果（大小関係）に応じて、切替部５を制御する。

【0067】

例えば、図４（ａ）を参照するに、駆動期間ＤＰ１４において、電源部１は、駆動部ＤＵに対して給電を行うと同時に、キャパシタ４に対しても給電を行うため、キャパシタ４の電圧増加ΔＶｃｕが生じる。第１実施形態では、キャパシタ４の電圧増加ΔＶｃｕを式（１１）乃至（１３）から求めている。一方、本実施形態では、電圧計測部１１によって、モータ３を駆動する前のキャパシタ４の電圧値Ｖｃｏ（初期電圧）を直接計測することができるため、キャパシタ電圧Ｖｃの予測精度を向上させることができる。

【0068】

また、駆動期間ＤＰ１５では、電圧計測部１１で直接計測された電圧値Ｖｃｏ（初期電圧）に対する電圧低下ΔＶｃを求めて、モータ駆動電圧の最大の電圧値＊Ｖｄとキャパシタ電圧の最小の電圧値＊Ｖｃ１５とを比較する。

【0069】

このように、本実施形態では、ドライバ電圧予測値（モータ駆動電圧の最大の電圧値＊Ｖｄ）とキャパシタ電圧予測値（キャパシタ電圧の最小の電圧値＊Ｖｃ）とを順次比較し、その比較結果に応じて、切替部５（による切り替え）を制御する。これにより、モータ５の減速時には、モータ３からの回生電力をキャパシタ４に確実に蓄電することが可能となるため、モータ駆動装置ＤＲＢの省エネ化を実現するとともに、電源電圧の上昇に起因する電源部１の故障を抑制することができる。

【0070】

なお、本実施形態では、モータ３の駆動中に、電圧計測部１１でキャパシタ電圧Ｖｃを常時計測することで、キャパシタ電圧Ｖｃがドライバ電圧Ｖｄを下回るようなことがあっても、電源部１からモータ３に給電されるように切替部５を制御することが可能である。これにより、モータ３の駆動を継続することができる。

【0071】

＜第３実施形態＞
第１実施形態で説明したモータ駆動装置ＤＲＡや第２実施形態で説明したモータ駆動装置ＤＲＢは、上述したように、露光装置が有する原版ステージや基板ステージを駆動する駆動装置として好適である。図６は、基板ステージを駆動する駆動装置としてモータ駆動装置ＤＲＡを適用した露光装置ＥＸＡの構成を示す概略図である。

【0072】

露光装置ＥＸＡは、例えば、各種デバイスなどのリソグラフィ工程に用いられ、基板上にパターンを形成するリソグラフィ装置である。露光装置ＥＸＡは、原版Ｒを介して基板Ｗを露光する。露光装置ＥＸＡは、本実施形態では、原版Ｒと基板Ｗとを走査方向に相対的に走査しながら基板Ｗを露光（走査露光）して、原版Ｒのパターンを基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式（走査型）の露光装置（スキャナー）である。

【0073】

露光装置ＥＸＡは、図６に示すように、ステージ定盤６９２と、基板ステージ６００と、鏡筒定盤６９６と、ダンパ６９８と、投影光学系６９７と、照明光学系６９９と、原版定盤６９４と、原版ステージ６９５とを有する。本実施形態では、図６の紙面に垂直な方向を走査方向とし、図６の紙面内の水平方向をステップ方向とする。また、走査方向をＹ軸とし、走査方向に交差する方向、特に、走査方向に直交するステップ方向をＸ軸とし、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸とする座標系を定義する。

【0074】

ステージ定盤６９２は、マウント（不図示）を介して、床６９１に支持されている。ステージ定盤６９２の上には、基板Ｗを保持する基板保持部としての基板ステージ６００が設けられている。また、基板ステージ６００（に保持された基板Ｗ）を駆動する駆動装置として、モータ駆動装置ＤＲＡが設けられている。鏡筒定盤６９６は、ダンパ６９８を介して、床６９１に支持されている。鏡筒定盤６９６には、投影光学系６９７及び原版定盤６９４が設けられている。原版定盤６９４の上には、原版Ｒを保持する原版保持部としての原版ステージ６９５が駆動可能（滑動自在）に設けられている。なお、上述したように、原版ステージ６９５（に保持された原版Ｒ）を駆動する駆動装置として、モータ駆動装置ＤＲＡやモータ駆動装置ＤＲＢを適用することが可能である。原版ステージ６９５の上方には、照明光学系６９９が設けられている。

【0075】

露光において、光源（不図示）から発せられた光は、照明光学系６９９により原版Ｒを照明する。原版Ｒのパターンは、投影光学系６９７により基板Ｗに投影（結像）される。この際、原版ステージ６９５及び基板ステージ６００のそれぞれは、原版Ｒと基板Ｗとを走査方向に相対的に走査する。露光装置ＥＸＡが用いる基板ステージ６００には、その駆動装置として、上述したモータ駆動装置ＤＲＡが設けられている。従って、露光装置ＥＸＡは、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、磁気記憶媒体、液晶表示素子などの物品）を提供することができる。

【0076】

なお、本発明は、リソグラフィ装置を露光装置に限定するものではなく、例えば、インプリント装置や描画装置にも適用することができる。インプリント装置は、基板上に供給（配置）されたインプリント材と型（原版）とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、型のパターンが転写された硬化物のパターンを形成する。描画装置は、荷電粒子線（電子線）やレーザビームで基板に描画を行うことにより基板上にパターン（潜像パターン）を形成する。また、本発明は、搬送装置、工作装置、生産装置、精密加工装置、精密計測装置などのモータ駆動装置を用いる装置に適用することができる。

【0077】

＜第４実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、デバイス（半導体素子、磁気記憶媒体、液晶表示素子など）などの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、露光装置ＥＸＡを用いて、基板にパターンを形成する工程と、パターンが形成された基板を処理する工程と、処理された基板から物品を製造する工程と、を含む。また、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

【0078】

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

【符号の説明】

【0079】

ＤＲＡ、ＤＲＢ：モータ駆動装置 ＤＵ：駆動部 １：電源部 ２：モータドライバ ３：モータ ４：キャパシタ ５：切替部 ６：制御部 ７：設定部 ８：第１予測演算部 ９：第２予測演算部 １０：比較部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】