(57)【要約】【課題】  高速に所望の駆動電圧を出力出来る駆動電圧回路を提供する。【解決手段】  出力をフィードバックして入力に対応する一定出力を発生する差動増幅器Ａ、差動増幅器Ａの出力に基づく電流が一次側に流れることにより二次側に電圧を発生する変圧器２１、変圧器２１の一次側に流れる電流を一定周期でオン，オフさせる電界効果トランジスタＱ２、変圧器２１の二次側に発生する交流電圧を直流電圧に変換する整流回路２４、整流回路２４からの直流電圧に基づいて直流駆動電圧を発生する電界効果トランジスタＱ１を備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力をフィードバックして入力に対応する一定出力を発生する増幅器、該増幅器の出力に基づく電流が一次側に流れることにより二次側に電圧を発生する変圧器、前記変圧器の一次側に流れる電流を一定周期でオン，オフさせるスイッチング手段、前記変圧器の二次側に発生する交流電圧を直流に変換する整流回路、該整流回路からの直流電圧に基づいて直流駆動電圧を発生する駆動電圧発生手段を備えた駆動電圧発生回路。
【請求項２】
前記スイッチング手段は、トランジスタから成る請求項１記載の駆動電圧発生回路。
【請求項３】
前記スイッチング手段は、電界効果トランジスタから成る請求項１記載の駆動電圧発生回路。
【請求項４】
前記増幅器は差動増幅器から成る請求項１記載の駆動電圧発生回路。
【請求項５】
前記駆動電圧発生手段は、トランジスタから成る請求項１記載の駆動電圧発生回路。
【請求項６】
前記駆動電圧発生手段は、電界効果トランジスタから成る請求項１記載の駆動電圧発生回路。
【請求項７】
前記駆動電圧発生手段のアース側にはフローティング電圧が印加されており、該駆動電圧発生手段は、整流回路からの直流電圧と該フローティング電圧に基づく直流駆動電圧を発生する様に成した請求項１記載の駆動電圧発生回路
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速に所望の駆動電圧を出力出来る駆動電圧発生回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電圧の印加を必要とする電気的素子は極めて多い。その様な電気的素子の一つに、例えば、静電偏向電極がある。
【０００３】
静電偏向電極は、陰極線管，電子ビーム描画装置，集束イオンビーム装置等において、電子ビーム或いはイオンビームの偏向等を行うのに使用されている。
【０００４】
図１は、電子ビーム描画装置の１概略例を示したものである。
【０００５】
図中１は電子銃、２は電子銃１からの電子ビームをステージ３上に載置された基板４上に集束させるための集束レンズ、５Ａ，５Ｂは、基板４上の電子ビームのショット位置をコントロールするための静電偏向電極である。
【０００６】
静電偏向電極は、実際には、例えば、光軸Ｏに垂直な平面上において、Ｘ方向に沿って光軸Ｏを中心に対向する様に配置された２枚の電極から成るＸ方向偏向用のものと、Ｙ方向に沿って光軸Ｏを中心に対向する様に配置された２枚の電極から成るＹ方向偏向用のものから成るが、説明の便宜上、図１では何れか一方のみ示した。
【０００７】
図中６は制御装置で、各種電子光学系やステージ駆動系等に駆動信号を送ったり、各種演算等を行うものである。７Ａ，７Ｂは該制御装置６からの信号に基づいて前記静電偏向電極５Ａ，５Ｂに偏向電圧を印加する増幅回路である。      
この様な構成の電子ビーム描画装置において、電子銃１から発生した電子ビームは集束レンズ２により基板４上に集束する。
【０００８】
制御装置６は、描くべきパターンの描画位置に対応したショット位置信号をＤＡ変換器８を介して増幅回路７Ａ，７Ｂに送る。該各増幅回路７Ａ，７Ｂはショット位置に対応した＋Ｖ，−Ｖの電圧をそれぞれ静電偏向電極５Ａ，５Ｂに印加する。
【０００９】
この結果、電子ビームは基板４の所定の位置にショットされ、所定のパターンが基板４上に描画される。
【００１０】
尚、電子ビームの偏向位置が、静電偏向器が許容偏向歪みの範囲で電子ビームを偏向出来る領域を越える場合には、ブランキングを掛けて、電子銃１からの電子ビームが基板４上に達しない様にし、その間に、制御装置６からの指令に基づいて、次のショット位置が光軸上に来るように、ステージ３を所定量移動させる。
【００１１】
さて、上記した様に、制御装置６からＤＡ変換器８を介して増幅回路７Ａ，７Ｂには、偏向すべき位置に対応する＋Ｖの電圧，−Ｖの電圧が印加されている。
【００１２】
図２はこの様な増幅回路７Ｂの一概略例を示している。
【００１３】
図２において、制御装置６からＤＡ変換器８を介して送られて来た入力電圧Ｖｉは、入力抵抗Ｒ１に印加され、差動増幅器Ａの働きによりフォトカプラー１１を成す発光素子１１Ａ（例えば、発光ダイオード）に入力電圧に対応した電流が流れる。この時、発光素子１１Ａの発光により、フォトカプラー１１を成す受光素子１１Ｂ（例えば、フォトトランジスタ）に発光素子１１Ａに流れる電流に応じた電流が流れる。
【００１４】
すると、発光素子１１Ｂに並列に接続された抵抗Ｒ２と前記発光素子１１Ａに流れる電流とにより電界効果トランジスタＱ１の入力に正の電圧Ｖｃが発生する。
【００１５】
電界効果トランジスタＱ１は、この入力電圧に応じて恰も（等価的に）可変抵抗の如き動作を行う。この場合、電界効果トランジスタＱ１とアース間には負のフローティング電圧（−Ｖｆ）を発生する電源１２が設けられているので、負のフローティング電圧（−Ｖｆ）に正の入力電圧Ｖｃを加算した電圧（−Ｖｆ＋Ｖｃ）から検出抵抗Ｒ３による電圧降下分を差し引いた電圧が、増幅回路７Ｂの出力電圧Ｖｏとして静電偏向電極５Ｂに印加される。
【００１６】
同時に、この電圧は帰還抵抗Ｒ４を介して前記差動増幅器Ａにフィードバックされるため、該差動増幅器Ａから入力電圧Ｖｉに対応した一定の出力電圧が保たれる。尚、前記検出抵抗Ｒ３と電界効果トランジスタＱ１のソース電極Ｓ間には電源１３が設けられており、これらの間に正の電源電圧Ｖｓが印加されているので、前記増幅回路の出力Ｖｏは＋Ｖｓを越えることはない。
【００１７】
【特許文献１】特開平０９−０１７３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
所で、前記電子ビーム描画装置の静電偏向電極５Ｂには、例えば、−数１０ＫＶから０Ｖ程度まで印加される。
【００１９】
例えば簡単な例として、−２０ＫＶから０Ｖ程度迄印加されると仮定すると、この様な範囲の電圧を発生するために、フローティング電圧を発生する電源１２は−２０ＫＶを発生するように設定され、前記フォトカプラー１１の発光素子１１Ａに流れる電流と抵抗Ｒ２により電界効果トランジスタＱ１の入力には０ＫＶから＋２０ＫＶの電圧Ｖｃが発生される様にしなければならない。
【００２０】
しかし、前記フォトカプラー１１の二次側、即ち、受光素子１１Ｂには大きな電流を流すことは出来ないので、電界効果トランジスタＱ１の入力に数ＫＶ以上の電圧を発生させる場合には、抵抗Ｒ２として抵抗値の著しく大きな抵抗を選択せざるを得ない。
【００２１】
さて、前記抵抗Ｒ２は電界効果トランジスタＱ１の入力部に蓄積される電荷の放電を行っているが、この抵抗Ｒ２の抵抗値が大きいと、放電の時定数が大きくなってしまい、放電に多くの時間がかかってしまう。その為に、電界効果トランジスタＱ１の応答が遅くなってしまい、前記静電偏向電極への電圧印加も遅くなってしまう。この結果、電子ビーム描画装置によるパターン描画のスループットが低下してしまうことになる。
【００２２】
又、電界効果トランジスタＱ１の入力に数ＫＶ以上の電圧を発生させる場合には、電源１２のフローティング電圧を−数ＫＶ以下に設定されるが、そうすると、フォトカプラー１１の受光素子１１Ｂのアース側の電位は−数ＫＶ以下になる。前記フォトカプラー１１の発光素子１１Ａのアース側の電位は０Ｖなので、フォトカプラー１１の一次側と二次側の電位差が極めて大きいものとなる。しかしながら、フォトカプラー１１は、光の伝達効率等の関係から、一次側（発光素子側）と二次側（受光素子側）との間の電位差をあまり大きくすることが出来ない。従って、そもそも、フォトカプラー１１を使用した増幅回路は、−数ＫＶ以下の電圧を出力する場合には使用出来ないのである。  
本発明はこの様な問題点を解決するために成されたもので、新規な駆動電圧発生回路を提供することを目的とする。    
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の駆動電圧発生回路は、出力をフィードバックして入力に対応する一定出力を発生する増幅器、該増幅器の出力に基づく電流が一次側に流れることにより二次側に電圧を発生する変圧器、前記変圧器の一次側に流れる電流を一定周期でオン，オフさせるスイッチング手段、前記変圧器の二次側に発生する交流電圧を直流に変換する整流回路、該整流回路からの直流電圧に基づいて直流駆動電圧を発生する駆動電圧発生手段を備えたことを特徴とする。  
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、入力電圧に応じた駆動電圧を出力する駆動電圧発生回路において、入力電圧の伝送をトランスにより行う様に成したので、−数ＫＶ以下の絶対値の大きな負の電圧を伝送することが出来、これにより、電界効果トランジスタの入力部に蓄積される電荷を放電する為の抵抗の値を小さくすることが可能となり、短時間に放電が可能となる。その為に、電界効果トランジスタＱ１の応答が速くなり、静電偏向電極への電圧印加が高速に行われ、電子ビーム描画装置によるパターン描画のスループットが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２６】
図３は本発明の駆動電圧発生回路の一概略例を示したものである。図中、図２にて使用した記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す。
【００２７】
図３示す増幅回路と図２に示す増幅回路の構成上の差異は、次の通りである。
【００２８】
図２の増幅回路では、差動増幅器Ａと抵抗Ｒ２の間に、フォトカプラー１１が設けられていたのに対し、図３の増幅回路では、差動増幅器Ａの出力部にトランス２１を接続し、トランス２１の二次側にダイオード２２とコンデンサ２３からなる整流回路２４を繋ぐ様に成している。
【００２９】
更に、図３の増幅回路では、トランス２１の１次側のアース側に、電界効果トランジスタＱ２が接続されており、そのゲートとソース間に交流電源２５が繋がれている。
【００３０】
この様な構成の増幅回路を図１に示す如き電子ビーム描画装置の増幅回路７Ｂとして使用した場合を想定してその動作を以下に説明する。
【００３１】
制御装置６からＤＡ変換器８を介して送られて来た入力電圧Ｖｉは、入力抵抗Ｒ１に印加され、差動増幅器Ａの働きにより、トランス２１の一次側に入力電圧に対応した電流が流れる。この時、電界効果トランジスタＱ２は、交流電源２５からの一定周期のオン，オフ信号により常にオン，オフの動作を繰り返しているので、トランス２１の一次側に流れる電流は、一定周期でオン，オフを繰り返している。
【００３２】
この様にしてトランス２１の一次側に一定周期でオン，オフを繰り返す電流が流れると、トランスの二次側に該電流のオン，オフ周期に同期してオン，オフする交流電圧が発生する。
【００３３】
この電圧は、整流回路２４により直流電圧に変換され、この直流電圧が電界効果トランジスタＱ１を制御する。即ち、この直流電圧を電源１２からの負のフローティング電圧（−Ｖｆ）に加算した電圧から検出抵抗Ｒ３による電圧降下分を差し引いた電圧が、増幅回路７Ｂの出力電圧Ｖｏとして静電偏向電極５Ｂに印加される。
【００３４】
同時に、この電圧は帰還抵抗Ｒ４を介して前記差動増幅器Ａにフィードバックされるため、該差動増幅器Ａから入力電圧Ｖｉに対応した一定の出力電圧が保たれる。
【００３５】
尚、抵抗Ｒ２は、電界効果トランジスタＱ１の入力部に蓄積された電荷や前記整流回路２４のコンデンサ２３蓄積される電荷を放電する働きをする。  
この様に、本例では、入力電圧に応じた駆動電圧を出力する駆動電圧発生回路において、入力電圧の伝送をトランスにより行う様に成したので、−数ＫＶ以下の絶対値の大きな負の電圧を伝送することが出来、これにより、電界効果トランジスタの入力部に蓄積される電荷を放電する抵抗の値を小さくすることが可能となり、短時間に放電が可能となった。その為に、電界効果トランジスタＱ１の応答が速くなり、静電偏向電極への電圧印加が高速に行われ、電子ビーム描画装置によるパターン描画のスループットが向上する。
【００３６】
又、前記トランスは、一次側と二次側の電位差を大きく取ることが出来るので、−数ＫＶ以下の絶対値の大きな負の電圧を伝送することが出来る。
【００３７】
尚、前記例では、制御用トランジスタとして電界効果トランジスタを使用したが、普通のトランジスタを使用しても良い。又、トランスの一次側に流れる電流を一定周期でスイッチングする電気素子として電界効果トランジスタを使用したが、これも普通のトランジスタでも良い。
【００３８】
又、電子ビーム描画装置の位置決め用の静電偏向電極に直流電圧を印加する為の増幅器を例として示したが、他の装置の静電偏向電極に直流電圧を印加する増幅器などにも応用可能であることは言うまでもない。  
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】電子ビーム描画装置の１概略例を示したものである。
【図２】従来の増幅回路の一概略例を示している。
【図３】本発明の駆動電圧発生回路の一概略例を示したものである。
【符号の説明】
【００４０】
１…電子銃
２…集束レンズ
３…ステージ
４…基板
５Ａ，５Ｂ…静電偏向電極
６…制御装置
７Ａ，７Ｂ…増幅回路
１１…フォトカプラー
Ｑ１，Ｑ２…電界効果トランジスタ
１２，１３…電源
２１…トランス
２２…ダイオード
２３…コンデンサ
２４…整流回路
２５…交流電源
【図１】
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【図２】
2006294883.tif 000004
【図３】
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