(57)【要約】【課題】モータコイルの励磁切替時に発生する電流の急峻な成分を吸収して推力リップルを低減する。【解決手段】励磁切り換え型ＭＭ方式のリニアモータの駆動回路とモータコイルとの間に配置され、モータコイルの励磁を切り替えるスイッチに、励磁切り替え時に流れる過渡電流を吸収する過渡電流吸収回路を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁切り換え型ＭＭ方式のリニアモータの駆動回路とモータコイルとの間に配置され、前記モータコイルの励磁を切り替えるスイッチと、
励磁切り替え時に流れる過渡電流を吸収する過渡電流吸収回路と
を備えていることを特徴とするリニアモータ駆動装置。
【請求項２】
前記過渡電流吸収回路はコンデンサと抵抗とを直列接続した回路であり、この回路が前記スイッチに並列に接続されていることを特徴とする請求項１記載のリニアモータ駆動装置。
【請求項３】
前記スイッチにサージクランプ素子が並列に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載のリニアモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のリニアモータ駆動装置を備えていることを特徴とするステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はリニアモータ駆動装置及びステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固定子をコイルとし、可動子を磁石としたＭＭ（ムービングマグネット）方式のリニアモータを駆動するリニアモータ駆動装置が知られている。このリニアモータ駆動装置では、スイッチング素子を用いて可動子の移動に応じて励磁するコイルを順次切り替えていく励磁切替方式が採用されている（特開２００２−１２４８６２号公報、特開２００２−１４２４９０号公報参照）。
【０００３】
このリニアモータ駆動装置では、ホスト側から出力される指令により励磁を切り替える位置の相のコイルに流れる電流がゼロとなるタイミングで励磁すべきコイルが切り替わる。
【特許文献１】特開２００２−１２４８６２号公報
【特許文献１】特開２００２−１４２４９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、可動子である磁石の移動によってコイルに生じる逆起電圧は逆起電力定数（推力定数に比例）と磁石の移動速度とに比例する。
【０００５】
可動子の移動速度が比較的低く、推力の小さいリニアモータではコイルに生じる逆起電圧は小さく、逆起電圧によってアンプ、電源側へ流れる電流（回生電流）は小さいので、本来電流をゼロとしてコイルの励磁を切り替えている位置でスイッチ部によってコイルの励磁を速やかに切り替えることができる。
【０００６】
これに対し、可動子の移動速度が高く、推力の大きいリニアモータではコイルに生じる逆起電圧が大きく、リニアモータの逆起電圧によってアンプ、電源側へ流れる回生電流が大きくなる。回生電流とホスト側からの指令による電流とが重ね合わされた電流がリニアモータのコイルに流れ、本来コイルに流れる電流をゼロとして励磁を切り替えている位置でもコイルに電流が流れている状態になる。コイルに電流が流れている状態でコイルの励磁が切り替えられたとき（電流が流れる経路を遮断したとき）、コイルの励磁を切り替えるスイッチング素子で電圧が跳ね上がるとともに、スイッチング素子に過渡電流が流れる。過渡電流の急峻な成分はリニアモータの推力に変動を与え、推力リップルとなって現れる。なお、推力リップルはリニアモータの振動を励起させ、例えば半導体露光装置のステージ装置の同期精度を悪くする原因となる。
【０００７】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はモータコイルの励磁切替時に発生する電流の急峻な成分を吸収して推力リップルを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、励磁切り換え型ＭＭ方式のリニアモータの駆動回路とモータコイルとの間に配置され、前記モータコイルの励磁を切り替えるスイッチと、励磁切り替え時に流れる過渡電流を吸収する過渡電流吸収回路とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のリニアモータ駆動装置において、前記過渡電流吸収回路はコンデンサと抵抗とを直列接続した回路であり、この回路が前記スイッチに並列に接続されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のリニアモータ駆動装置において、前記スイッチにサージクランプ素子が並列に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のリニアモータ駆動装置を備えていることを特徴とするステージ装置である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によればモータのコイルの励磁切替時に発生する電流の急峻な成分を吸収して推力リップルを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１はこの発明の一実施形態に係るリニアモータ駆動装置の回路図である。
【００１５】
このリニアモータ駆動装置５０はリニアモータ２を駆動する装置であり、励磁切替回路（スイッチ）１を備えている。
【００１６】
リニアモータ２は励磁切り替え型ＭＭ方式のリニアモータである。リニアモータ２はＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相モータであり、各相に１２０°位相のずれた電流を流し、磁界の移動方向へ推力を発生させる。なお、図１にはＵ相のコイル（モータコイル）７−１〜７−７とその励磁切替回路１とが示されている。また、可動子である磁石の図示は省略されている。
【００１７】
励磁切替回路１はスイッチ部３−１〜３−７を備えている。
【００１８】
スイッチ部３−１〜３−７は、リニアモータ２を駆動する駆動回路（図示せず）とリニアモータ２のＵ相のコイル７−１〜７−７との間にそれぞれ配置され、駆動回路からコイル７−１〜７−７にＵ相駆動電流を供給するとき、通電切替のためのスイッチとしての役割を果たす。
【００１９】
スイッチ部３−１〜３−７はコイル７−１〜７−７にそれぞれ直列に接続されたスイッチ６と、スイッチ６にそれぞれ並列に接続された過渡電流吸収回路とから構成されている。過渡電流吸収回路はコンデンサ４と抵抗５とを直列接続した回路であり、励磁切り替え時に流れる過渡電流を吸収する。
【００２０】
なお、スイッチ部の数とコイルの数とはそれぞれ７つに限られるものではなく、任意の数であってよい（但し、両者は同数）。
【００２１】
ホスト部（図示せず）側から出力されるスイッチ切替信号（ＳＷ切替信号）により指定のコイル（磁石と対向する２つのコイル）に対応するスイッチ部３−１〜３−７がオン・オフ制御される。
【００２２】
以下、リニアモータ駆動装置５０の動作を説明する。
【００２３】
図１では、励磁切り替えを行う２つのスイッチ部３−２、３−３がオンとなっており、駆動回路から供給されたＵ相駆動電流がスイッチ部３−２、３−３を経由してコイル７−２、７−３に流れている。
【００２４】
この状態でスイッチ切替信号がスイッチ部３−２、３−３をオンとするスイッチ切替信号からスイッチ部３−３、３−４をオンとするスイッチ切替信号へ切り替わる。スイッチ切替信号は駆動電流がゼロとなるタイミングで切り替わる。このとき、リニアモータ２の逆起電圧による回生電流の影響で駆動電流とは位相がずれた電流がコイル７−２に流れ、スイッチ部３−２がオフになるとき、コイル７−２に流れる電流がゼロならず、スイッチ部３−２に過渡電流が流れるが、過渡電流はコンデンサ４と抵抗５とを直列接続した回路で構成される過渡電流吸収回路によって吸収される。そのため、過渡電流の急峻な成分によるリニアモータの推力の変動が減少し、推力リップルが低減される。
【００２５】
同様に、スイッチ部３−３、３−４をオンとするスイッチ切替信号からスイッチ部３−４、３−５をオンとするスイッチ切替信号へ切り替わるときも、同様に動作する。
【００２６】
図２はスイッチ部の詳細を説明する図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
スイッチ部３−１〜３−７は同じ構成であるので、以下スイッチ部３−１だけを説明する。
【００２８】
スイッチ部３−１は、半導体スイッチ（スイッチ６）を構成するＭＯＳ−ＦＥＴ９，１０と、ＭＯＳ−ＦＥＴ９のドレインとＭＯＳ−ＦＥＴ１０のソースとの間に接続された、コンデンサ４と抵抗５とを直列に接続して構成された過渡電流吸収回路と、ＭＯＳ−ＦＥＴ９のドレインとＭＯＳ−ＦＥＴ１０のソースとの間に接続された、ＭＯＳ−ＦＥＴ９，１０を過渡電圧から保護するためのサージクランプ素子１１とを有する。サージクランプ素子１１はバリスタ等であり、入力制限電圧の上限を超えたときオン状態になる。ＭＯＳ−ＦＥＴ９のソースはＭＯＳ−ＦＥＴ１０のドレインに接続されている。また、ＭＯＳ−ＦＥＴ９のドレインはコイル７−１に接続され、ＭＯＳ−ＦＥＴ１０のソースは駆動回路に接続されている。なお、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ９，１０を使用したのは、駆動電流の流れる向きが双方向だからである。
【００２９】
ＭＯＳ−ＦＥＴ９のゲートはゲート抵抗８ａを介して、ＭＯＳ−ＦＥＴ１０のゲートはゲート抵抗８ｂを介してそれぞれフォトカプラ（図示せず）に接続されている。フォトカプラへの電気信号の入力によってゲート抵抗８ａ，８ｂを介してＭＯＳ−ＦＥＴ９，１０のゲートにゲート駆動電圧を供給してＭＯＳ−ＦＥＴ９，１０をオンにし、駆動電流をコイル７−１に流すことができる。
【００３０】
なお、半導体スイッチとしては、ＭＯＳ−ＦＥＴに代えてバイポーラトランジスタ等のパワートランジスタを用いることもできる。
【００３１】
リニアモータ駆動装置５０は例えばステージ装置２００の可動ステージの駆動に用いられる。
【００３２】
以下、ステージ装置２００について説明する。
【００３３】
図３はステージ装置の斜視図である。
【００３４】
ステージ装置は、例えば、レチクル（図示せず）に形成されたパターンをウエハＷ上に転写する露光装置のウエハ移動手段として用いられる。
【００３５】
ステージ装置は、ベース部２０２上をＸ方向へ駆動されるＸステージ２００Ｘ及びＹ方向へ駆動されるＹステージ２００Ｙと、Ｙステージ２００Ｙ上に配置された試料台２０４とを備えている。試料台２０４上に載置されたウエハＷの上方には照明部（図示せず）が配置され、照射部からレチクルを介して照射された露光光によって、ウエハＷ上に予め塗布されたレジストにレチクルのパターンが転写される。
【００３６】
Ｘステージ２００Ｘは複数のコイルが軸方向に配置された固定子１１０を用いたリニアモータ１００によってベース部２０２上をＸ方向へ駆動される。同様に、Ｙステージ２００Ｙは複数のコイルが軸方向に配置された固定子２２１を用いたリニアモータ２２０によってベース部２０２上をＹ方向へ駆動される。固定子１１０はベース部２０２の取付部１１６に固定されている。可動子１２０は固定板２０７を介してＸステージ２００Ｘに取り付けられている。また、固定子２２１はＸステージ２００Ｘに固定され、可動子２２２はＹステージ２００Ｙに取り付けられている。リニアモータ１００，２２０は励磁切り換え型ＭＭ方式のリニアモータであり、リニアモータ駆動装置５０によって駆動される。
【００３７】
この実施形態によれば、過渡電流吸収回路で励磁切り替え時に流れる過渡電流が吸収されるので、過渡電流の急峻な成分によるモータの推力の変動が減少し、推力リップルを低減させることができる。また、過渡電流吸収回路をコンデンサ４と抵抗５とを直列接続した回路で構成したので、小型で安価なリニアモータ駆動装置５０を実現することができる。更に、ＭＯＳ−ＦＥＴ９のドレインとＭＯＳ−ＦＥＴ１０のソースとの間にバリスタ等のサージクランプ素子１１を接続したので、ＭＯＳ−ＦＥＴ９，１０を過渡電圧から保護することができる。また、ステージ装置２００によれば、推力リップルが低減されたリニアモータが用いられるので、Ｘ、Ｙステージ２００Ｘ，２００Ｙとレチクルを載置するレチクルステージ（図示せず）との同期精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係るリニアモータ駆動装置の回路図である。
【図２】図２はスイッチ部の詳細を説明する図である。
【図３】図３はステージ装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：励磁切替回路（スイッチ）、２：リニアモータ、４：コンデンサ、５：抵抗、７−１〜７−７：コイル（モータコイル）、１１：サージクランプ素子、５０：リニアモータ駆動装置、２００：ステージ装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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