(57)【要約】【課題】Ｄ／Ａコンバータの出力状態の良否をモータが駆動状態になる前に検出する。【解決手段】モータが駆動状態になる直前のＤ／Ａコンバータ１の出力をウインドウコンパレータ４へ入力し、ウインドウコンパレータ４で入力電圧のずれを検出する。入力電圧が所定の範囲からずれたことが検出されたとき、ウインドウコンパレータ４は、ローレベルの信号を出力する。エラー回路９はローレベルの信号を入力したとき、Ｄ／Ａコンバータ１の出力状態が不良であるとしてエラー信号を出力する。【選択図】図１
2009268297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホスト側から供給される、モータへの駆動指令信号に応じたレベルのアナログ信号を生成するＤ／Ａ変換手段と、
前記Ｄ／Ａ変換手段から出力された前記アナログ信号のレベルに応じてパルス幅を変調したスイッチング信号を生成するスイッチング手段と、
前記Ｄ／Ａ変換手段から出力された前記アナログ信号に応じた所定レベルの電流を生成して前記モータのコイルに供給する駆動手段と、
前記モータが駆動状態になる直前の前記駆動指令信号がゼロのときの前記アナログ信号を監視し、前記Ｄ／Ａ変換手段の出力状態を検出する検出手段と
を備えていることを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】
前記検出手段は、前記モータが駆動状態になる直前の所定時間だけローレベルの信号を検出信号として出力する検出タイミング回路と、前記スイッチング信号と前記検出信号とを入力変数とする論理和回路とから構成されることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動回路。
【請求項３】
前記検出手段の出力がローレベルのとき、前記Ｄ／Ａ変換手段の出力状態が不良であるとしてエラー信号を出力するエラー検出回路を有することを特徴とする請求項１又は２記載のモータ駆動回路。
【請求項４】
前記モータは複相励磁方式のモータであり、前記検出手段は、前記モータの各相にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のモータ駆動回路。
【請求項５】
前記スイッチング手段はウインドウコンパレータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のモータ駆動回路。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載のモータ駆動回路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】
この発明はモータ駆動回路及びステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の３相リニアモータとして特開２００２−１４２４９０号公報に記載されたものが知られている。この３相リニアモータは例えば半導体露光装置のステージを動かすために使用される。
【０００３】
ホスト側からのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の指令データが各モータ駆動回路に入力され、電源から各指令データに応じた駆動電流が負荷である各相モータコイルに供給され、３相リニアモータが駆動される。
【０００４】
通常、モータ駆動回路にはホスト側からパラレル又はシリアル通信で指令データとしてデジタルデータが転送され、そのデジタルデータは複数のＤ／Ａ変換部を有する多チャンネルのＤ／Ａコンバータでアナログ値に変換され、リニア駆動回路又はＰＷＭ駆動回路を用いてアナログ値の変化に応じた電流制御が行われる。
【０００５】
デジタル値のままでＤＳＰ等を用いて演算処理して電流制御することもできるが、特に多チャンネルで高速・高分解能にデータ処理を行う場合、デジタルデータのままデータ処理をしようとするとデータ量が多くなりすぎ、所望の応答速度、分解能が得られない。
【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】
【０００６】
上記３相リニアモータの各相のモータコイルに流れる電流の微小な差異によって推力リップルが発生し、振動等が発生することが解明されている。Ｄ／Ａコンバータの出力に基づいて３相リニアモータに流す電流が制御されるため、ホスト側からの各相の指令データがゼロのときのオフセット電流（Ｄ／Ａコンバータの出力）のばらつきがそのまま特定の相のコイルでの推力リップルとなる。
【０００７】
３相リニアモータの各相の指令データがゼロのときのオフセット電流は通常モータ駆動回路を製造した時点でゼロに調整されているが、Ｄ／Ａコンバータの経時変化や温度、湿度等に起因する突発的な不具合によって、モータコイルに流れる電流値が特定の相のコイルで調整時のオフセット電流値からずれ、特定のモータコイルの位置で推力リップルが発生することがある。そのため、３相リニアモータが用いられるステージ装置の信頼性が低下するという問題があった。
【０００８】
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Ｄ／Ａコンバータの出力状態の良否をモータが駆動状態になる前に検出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、ホスト側から供給される、モータへの駆動指令信号に応じたレベルのアナログ信号を生成するＤ／Ａ変換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段から出力された前記アナログ信号のレベルに応じてパルス幅を変調したスイッチング信号を生成するスイッチング手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段から出力された前記アナログ信号に応じた所定レベルの電流を生成して前記モータのコイルに供給する駆動手段と、前記モータが駆動状態になる直前の前記駆動指令信号がゼロのときの前記アナログ信号を監視し、前記Ｄ／Ａ変換手段の出力状態を検出する検出手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のモータ駆動回路において、前記検出手段は、前記モータが駆動状態になる直前の所定時間だけローレベルの信号を検出信号として出力する検出タイミング回路と、前記スイッチング信号と前記検出信号とを入力変数とする論理和回路とから構成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のモータ駆動回路において、前記検出手段の出力がローレベルのとき、前記Ｄ／Ａ変換手段の出力状態が不良であるとしてエラー信号を出力するエラー検出回路を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のモータ駆動回路において、前記モータは複相励磁方式のモータであり、前記検出手段は、前記モータの各相にそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載のモータ駆動回路において、前記スイッチング手段はウインドウコンパレータであることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載のモータ駆動回路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】
【００１５】
この発明によればＤ／Ａコンバータの出力状態の良否をモータが駆動状態になる前に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１はこの発明の一実施形態に係るモータ駆動回路を説明する図、図２は検出タイミング回路の信号波形を説明する図である。
【００１８】
なお、図１に３相リニアモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３つのコイルのうちのＵ相のコイルを駆動するモータ駆動回路５０だけが記載され、他の相に対応するモータ駆動回路は省略されている。各相のモータ駆動回路は共通しているので、以下Ｕ相のモータ駆動回路について説明し、他の相のモータ駆動回路の説明を省略する。
【００１９】
モータ駆動回路５０は、ホスト（図示せず）側から供給される、モータ（図示せず）への駆動指令信号（指令ＤＡＴＡ）に応じたレベルのアナログ信号を生成するＤ／Ａコンバータ（Ｄ／Ａ変換手段）１と、Ｄ／Ａコンバータ１から出力されたアナログ信号のレベルに応じてパルス幅を変調したスイッチング信号を生成するウインドウコンパレータ（スイッチング手段）４と、Ｄ／Ａコンバータ１から出力されたアナログ信号を入力し、そのアナログ信号に応じた所定レベルの励磁電圧を生成してモータのコイル８に供給する駆動部（駆動手段）７と、３相リニアモータが駆動状態になる直前の駆動指令信号がゼロのときのアナログ信号を監視し、Ｄ／Ａコンバータ１の出力状態を検出する検出部（検出手段）１０と、Ｄ／Ａコンバータ１の不良を検出するエラー検出回路９とを備えている。
【００２０】
Ｄ／Ａコンバータ１とウインドウコンパレータ４との間にはバッファＯＰアンプ２とローパスフィルタ回路（以下ＬＰＦという）３とが設けられている。
【００２１】
バッファＯＰアンプ２は電圧ホロワ回路であり、Ｄ／Ａコンバータ１の出力インピーダンスを下げ、アナログ信号を安定的に伝達することを目的に用いられている。
【００２２】
ＬＰＦ３は抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とを直列に接続した回路であり、数Ｈｚ〜数１０Ｈｚの周波数がカットオフ周波数として設定されている。
【００２３】
駆動部７はバッファＯＰアンプ２から出力される信号に基づいて電源（図示せず）をＰＷＭ方式によってコイル８に電流を供給する。
【００２４】
ウインドウコンパレータ４はコンパレータ４１，４２を備えている。コンパレータ４２の＋入力端子は抵抗Ｒ２を介して高い方の基準電源Ｖｒｅｆ２に接続されるとともに、抵抗Ｒ３を介してコンパレータ４１の−入力端子に接続されている。コンパレータ４１の−入力端子は抵抗Ｒ４を介して低い方の基準電源Ｖｒｅｆ１に接続されている。コンパレータ４２の−入力端子及びコンパレータ４１の＋入力端子はＬＰＦ３に接続されている。コンパレータ４２の出力端子及びコンパレータ４１の出力端子は抵抗Ｒ５，Ｒ６を介して電源Ｖｃｃに接続されている。コンパレータ４１，４２の出力仕様としてはオープンコレクタが採用されている。
【００２５】
検出部１０は３相リニアモータが駆動状態になる直前の駆動指令信号がゼロのときのアナログ信号（Ｄ／Ａコンバータ１の出力）を監視し、Ｄ／Ａコンバータ１の出力状態を検出し、検出結果をエラー検出回路９へ出力する
検出部１０は３相リニアモータが駆動状態になる直前の所定時間だけローレベルの信号を検出信号として出力する検出タイミング回路５と、検出信号とスイッチング信号とを入力変数とする論理和回路６とから構成されている。検出部１０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相にそれぞれ設けられている。
【００２６】
検出タイミング回路５はバッファゲート５１、Ｃ‐Ｒ積分回路５２、シュミットトリガインバータ５３及びＮＡＮＤ回路５４を備えている。Ｃ‐Ｒ積分回路５２は抵抗Ｒ７とコンデンサＣ２との直列回路である。
【００２７】
エラー検出回路９は、検出部１０の出力がローレベルのとき、Ｄ／Ａコンバータ１の出力状態が不良であることを示すエラー信号を出力する。
【００２８】
次に、モータ駆動回路５０の動作を説明する。
【００２９】
Ｄ／Ａコンバータ１にはホスト側から１６ｂｉｔの駆動指令信号（Ｄ０〜Ｄ１５）とこの信号を書き込むためのストローブ信号（ＳＴＢ）とが入力される。Ｄ／Ａコンバータ１ではストローブ信号に同期して駆動指令信号が書き込まれる。Ｄ／Ａコンバータ１では駆動指令信号に応じて重み付けされ、例えば階段状に変化するアナログ信号に変換されて出力端子（Ｖｏｕｔ）からバッファＯＰアンプ２へ出力される。なお、ステージリセット動作を行うとき、駆動指令信号としてゼロとなる信号（１６進表示では００００）がＤ／Ａコンバータ１に入力される。
【００３０】
バッファＯＰアンプ２の出力は駆動部７に供給されるとともに、ＬＰＦ３を介してウインドウコンパレータ４へ出力される。
【００３１】
ウインドウコンパレータ４の入力電圧Ｖｉが基準電圧Ｖｒｅｆ１より小さいときはコンパレータ４１のトランジスタがオンになり出力Ｖ０１はローレベルになる。また、入力電圧Ｖｉが基準電圧Ｖｒｅｆ２より大きいときはコンパレータ４２のトランジスタがオンになり出力Ｖ０２はローレベルになる。これ以外のとき、両トランジスタはオフになって出力Ｖ０１、Ｖ０２はプラスの電圧になる。このとき、ウインドウコンパレータ４の出力電圧Ｖｏは抵抗Ｒ６によりプルアップされてプラスの電源電圧になる。また、コンパレータ４１のトランジスタ及びコンパレータ４２のトランジスタのいずれかがオンになっているとき、出力電圧Ｖｏはローレベルになる。したがって、入力電圧Ｖｉが基準電圧Ｖｒｅｆ１と基準電源Ｖｒｅｆ２との間からずれたときにローレベルの信号がウインドウコンパレータ４から出力される。この実施形態では±５ｍＶ〜±１０ｍＶ程度のずれを検出することを想定して抵抗Ｒ２〜Ｒ４の値を設定している。なお、抵抗Ｒ６は一般に数百〜数ｋΩ程度である。ウインドウコンパレータ４の出力Ｖｏ（スイッチング信号）は論理和回路６の一方の入力端子に入力される。
【００３２】
一方、検出タイミング回路５のバッファゲート５１には駆動開始／停止信号ａ（図２（Ａ）参照）が入力される。バッファゲート５１に入力した駆動開始／停止信号ａはＣ‐Ｒ積分回路５２を介してシュミットトリガインバータ５３に入力される。シュミットトリガインバータ５３から出力されるパルス信号ｂ（図２（Ｂ）参照）は抵抗Ｒ７とコンデンサＣ２との時定数分だけ遅れて（６００ｍｓｅｃ程度）ローレベルになり、ＮＡＮＤ回路５４の一方の入力端子に入力される。ＮＡＮＤ回路５４の他方の入力端子には駆動開始／停止信号ａが入力される。ＮＡＮＤ回路５４では駆動開始／停止信号ａとパルス信号ｂとを入力とするＮＡＮＤ演算が行われ、パルス信号（検出信号）ｃ（図２（Ｃ）参照）が出力される。パルス信号ｃは駆動開始／停止信号ａの立ち上がりに同期してハイレベルからローレベルに変化するとともに、パルス信号ｂの立ち下がりに同期してローレベルからハイレベルに変化する。すなわち、パルス信号（検出信号）ｃは３相リニアモータの駆動開始前の６００ｍｓｅｃ程度の間だけローレベルになる。パルス信号ｃは論理和回路６の他方の入力端子に入力される。なお、電源の種類によってはパルス信号ｂをローレベルにするまでの時間を短くしてエラー検出時間を短くすることも可能である。
【００３３】
論理和回路６ではウインドウコンパレータ４から出力されたスイッチング信号と検出タイミング回路５から出力されたパルス信号ｃとの論理和が演算される。
【００３４】
ステージリセット動作の際、論理和回路６ではスイッチング信号と駆動開始前の６００ｍｓｅｃ程度の間だけローレベルとなるパルス信号ｃとの論理和が演算される。Ｄ／Ａコンバータ１に電圧値のずれ（経時的変化）が所定値以上であるときにはウインドウコンパレータ４から出力されるスイッチング信号がローレベルになるので、論理和回路６はローレベルの信号を出力する。
【００３５】
エラー検出回路９は、論理和回路６（検出部１０）からローレベルの信号が出力されたたとき、Ｄ／Ａコンバータ１が不良であるとしてエラー信号を出力する。
【００３６】
ステージリセット動作が終了し、３相リニアモータが駆動状態になったとき、パルス信号ｃはハイレベルになるので、論理和回路６からエラー信号であるローレベルの信号が出力されることはない。また、電源投入時においてもパルス信号ｃはハイレベルであるので、論理和回路６からエラー信号であるローレベルの信号が出力されることはない。その結果、３相リニアリニアモータが駆動状態になる前にＤ／Ａコンバータ１が不良であるか否かを確実に検出することができる。
【００３７】
モータ駆動装置５０は例えばステージ装置２００に用いられる。
【００３８】
以下、ステージ装置２００について説明する。
【００３９】
図３はステージ装置の斜視図である。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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によってベース部２０２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。なお、図３には図示されていないが、リニアモータ１００，２２０はそれぞれ上述のモータ駆動回路５０によって駆動される。
【００４３】
なお、エラー検出回路９（図１参照）によってＤ／Ａコンバータ１の出力状態が不良であると検出されたときには、ステージ装置２００を停止させ、Ｄ／Ａコンバータ１を交換する。
【００４４】
この実施形態によれば、検出部１０によって駆動開始直前の所定時間（６００ｍｓｅｃ程度）内にＤ／Ａコンバータ１の出力状態の良否を確実に検出することができる。その結果、リニアモータの推力リップルを低減させることができ、モータ駆動回路５０を備えるステージ装置２００の信頼性（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とともに、ステージ装置２００の稼働率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係るモータ駆動回路を説明する図である。
【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】
【００４６】
１：Ｄ／Ａコンバータ（Ｄ／Ａ変換手段）、４：ウインドウコンパレータ（スイッチング手段）、５：検出タイミング回路、６：論理和回路、７：駆動部（駆動手段）、８：コイル、９：エラー検出回路、１０：検出部（検出手段）、５０：モータ駆動回路、２００：ステージ装置。
【図１】
2009268297.tif 000003
【図２】
2009268297.tif 000004
【図３】
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