JP2004040864A

JP2004040864A - モータ駆動装置

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Publication number: JP2004040864A
Application number: JP2002191708A
Authority: JP
Inventors: Masaya Nagasawa; 長沢　昌弥
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】スイッチング素子の電源として簡易な非絶縁電源を用いても、確実に非絶縁電源を保護できると共に安定して動作可能なモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】交流電力（Ｌ１〜Ｌ３）を直流電力（±ＨＶ）に変換してスイッチング素子（３５）に供給する非絶縁電源（３３）と、外部からの指令信号（ＥＮＡ）に応じて、非絶縁電源に対する交流電力の供給路を断続する手段（３２，３８）と、この手段による供給路の接続後に取り込んだ遅延後の指令信号に基づいて、当該装置を駆動可能状態に設定する手段（３８）と、非絶縁電源の異常発生時に電源異常信号を出力する手段（３ａ）と、当該装置が駆動可能状態の間に取り込んだ遅延後の電源異常信号の真偽に基づいて、非絶縁電源の異常／正常を判断する手段（３８）と、非絶縁電源が異常であると判断されたときに、上記の供給路を強制的に遮断させる手段（３８）とを備える。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータを駆動するモータ駆動装置に関し、特に、半導体製造技術のように位置決め精度の厳しい条件下での使用に好適なモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式のモータ駆動装置が知られている。このモータ駆動装置は、例えば、半導体素子や液晶デバイスなどの製造工程で使用される露光装置に搭載され、ウエハ（露光対象）やレチクル（マスク）などを移動させるステージのモータ駆動に用いられる。
【０００３】
周知のように、ＰＷＭ方式のモータ駆動装置は、ＰＷＭ信号に応じてスイッチング素子をオンオフすることにより電流信号を生成し、得られた電流信号をモータに出力して、このモータを駆動する装置である。
また、ＰＷＭ方式のモータ駆動装置では、上記スイッチング素子に直流電力を供給する電源として、一般に、スイッチングレギュレータ方式などの絶縁電源が用いられている。この絶縁電源は、入出力が絶縁された安定化電源であり、入力側の交流電力を所望の直流電力に変換して、変換後の直流電力を出力側に接続された上記のスイッチング素子に供給する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の絶縁電源をスイッチング素子の電源として用いたモータ駆動装置では、駆動対象のモータの大出力化や高精度化に伴い、モータに出力するべき電流信号が増大すると、スイッチング素子に供給する直流電力も増大させなければならず、これに対応するために、絶縁電源が大型化すると共に価格も上昇していた。さらに、モータ駆動装置において絶縁電源が占める容積や価格の割合は高く、絶縁電源が大型化，高価格化した分だけ、モータ駆動装置も大型化し、価格も上昇してしまう。
【０００５】
そこで近年、上記の絶縁電源に代えて、整流ダイオードと出力コンデンサとで構成された簡単な構成の非絶縁電源を用い、モータ駆動装置の小型化や低価格化を図ることが検討されている。しかし、非絶縁電源を用いた場合には、これに内蔵されている異常検出センサの出力のみに基づいて、非絶縁電源の異常を判断しようとすると、判断を誤ることがあった。そして、異常が発生しているにも拘わらず正常と判断した場合には、非絶縁電源が破壊に至ってしまう。逆に、正常な状態であるにも拘わらず異常と判断した場合には、意味のない動作停止を招いてしまう。
【０００６】
本発明の目的は、スイッチング素子に直流電力を供給する電源として簡単な構成の非絶縁電源を用いた場合でも、確実に非絶縁電源を保護できると共に安定して動作可能なモータ駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のモータ駆動装置は、パルス幅変調信号に応じてスイッチング素子をオンオフすることにより、駆動対象のモータへの電流信号を生成する生成手段と、整流ダイオードおよび出力コンデンサを有し、交流電力を直流電力に変換すると共に該直流電力を前記スイッチング素子に供給する非絶縁電源と、外部からの指令信号に応じて、前記非絶縁電源に対する前記交流電力の供給路を断続する電磁継電手段と、前記指令信号を遅延させる第１遅延部を有し、前記電磁継電手段による前記供給路の接続後に前記第１遅延部から取り込んだ前記指令信号に基づいて、前記生成手段を制御することにより前記電流信号の生成を開始させ、当該モータ駆動装置を駆動可能状態に設定する設定手段と、前記非絶縁電源の内部に設けられ、該非絶縁電源に異常が発生したときに電源異常信号を出力するセンサ手段と、前記電源異常信号を遅延させる第２遅延部を有し、前記設定手段により当該モータ駆動装置が駆動可能状態に設定される間、前記第２遅延部から取り込んだ前記電源異常信号の真偽に基づいて、前記非絶縁電源が異常であるか否かを判断する判断手段と、前記判断手段により前記非絶縁電源が異常であると判断されたときに、前記電磁継電手段を制御して、前記供給路を強制的に遮断させる制御手段とを備えたものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータ駆動装置において、前記判断手段の前記第２遅延部による前記電源異常信号の遅延時間は、前記交流電力の相欠損状態の継続時間を考慮して決定されるものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置において、前記設定手段の前記第１遅延部による前記指令信号の遅延時間は、前記電磁継電手段による前記供給路の接続時に前記非絶縁電源の前記出力コンデンサに流れ込む突入電流の継続時間を考慮して決定されるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明の実施形態は、請求項１〜請求項３に対応する。
本実施形態のモータ駆動装置について詳細に説明する前に、このモータ駆動装置を組み込んだ露光装置について、その全体構成を簡単に説明しておく。
【００１０】
露光装置１０には、図１に示すように、露光対象の半導体ウエハ１１ａを載置するウエハステージ１１と、ウエハステージ１１を制御するステージ制御部（２２〜２４）とが設けられる。また、ウエハステージ１１の上方には投影光学系１２が設けられ、投影光学系１２の上方にはレチクルステージ１３が設けられる。レチクルステージ１３は、レチクル１３ａを載置するものである。
【００１１】
さらに、露光装置１０には、レチクルステージ１３を制御するステージ制御部（２５〜２７）と、ＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）タイプの位置測定部１４ａ，１４ｂと、ＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）タイプの位置測定部１４ｃ，１４ｄと、オフ・アクシスタイプの位置測定部１４ｅ，１４ｆとが設けられている。
位置測定部１４ａ，１４ｂは、レチクル１３ａと投影光学系１２とを介して、レチクル１３ａ上のマークとウエハステージ１１側のアライメントマークとを重ねて観察するものである。位置測定部１４ｃ，１４ｄは、投影光学系１２を介して、ウエハステージ１１側のアライメントマークを観察するものである。位置測定部１４ｅ，１４ｆは、投影光学系１２などを介さずに、ウエハステージ１１側のアライメントマークを直接観察するものである。
【００１２】
また、露光装置１０には、ステージ制御部（２２〜２４），（２５〜２７）を独立に制御する位置制御部２１と、位置制御部２１に対してウエハステージ１１，レチクルステージ１３の各々の目標位置情報を出力する上位の制御部（不図示）とが設けられる。
位置制御部２１は、位置測定部１４ａ〜１４ｆからの現在位置情報と、上位の制御部（不図示）からの目標位置情報とに基づいて、ウエハステージ１１を目標位置に移動する際の速度や位置精度を決定し、これを実現するために必要なモータ推力（後述するモータ２３への要求推力）を決定する。そして、このモータ推力に基づいてウエハ位置制御用の入力信号（ＤＡＴＡ）を生成し、指令信号としてステージ制御部（２２〜２４）に出力する。なお、位置制御部２１からステージ制御部（２２〜２４）に出力される指令信号には、ウエハ位置制御用の入力信号の他、イネーブル信号（ＥＮＡ）やリセット信号（ＲＥＳＥＴ）も含まれる。
【００１３】
ステージ制御部（２２〜２４）は、ウエハステージ１１用のモータ駆動装置２２と、モータ２３と、位置決め機構２４とで構成される。モータ駆動装置２２は、上記した位置制御部２１からの指令信号（モータ２３への要求推力を表す入力信号など）に基づいてモータ２３を駆動する。そして、位置決め機構２４は、このモータ２３を動力源としてウエハステージ１１を２次元方向に駆動し、半導体ウエハ１１ａの位置決めを行う。
【００１４】
また、位置制御部２１は、上記した現在位置情報と目標位置情報とに基づいて、レチクルステージ１３を目標位置に移動する際の速度および位置精度を決定し、これを実現するために必要なモータ推力（後述するモータ２６への要求推力）を決定する。そして、このモータ推力に基づいてレチクル位置制御用の入力信号（ＤＡＴＡ）を生成し、指令信号としてステージ制御部（２５〜２７）に出力する。なお、位置制御部２１からステージ制御部（２５〜２７）に出力される指令信号には、レチクル位置制御用の入力信号の他、イネーブル信号（ＥＮＡ）やリセット信号（ＲＥＳＥＴ）も含まれる。
【００１５】
ステージ制御部（２５〜２７）は、レチクルステージ１３用のモータ駆動装置２５と、モータ２６と、位置決め機構２７とで構成される。モータ駆動装置２５は、上記した位置制御部２１からの指令信号（モータ２６への要求推力を表す入力信号など）に基づいてモータ２６を駆動する。そして、位置決め機構２７は、このモータ２６を動力源としてレチクルステージ１３を１次元方向に駆動し、レチクル１３ａの位置決めを行う。
【００１６】
なお、位置制御部２１からステージ制御部（２２〜２４），（２５〜２７）に各々出力されるイネーブル信号（ＥＮＡ）は、モータ駆動装置２２，２５を駆動可能状態にするための指令信号である。また、このイネーブル信号がディセーブルになったときは、モータ駆動装置２２，２５を準備状態にするための指令となる。
上記のように構成された露光装置１０は、投影光学系１２を介してレチクル１３ａのパターンを半導体ウエハ１１ａ上に形成する装置であり、半導体ウエハ１１ａ用のウエハステージ１１とレチクル１３ａ用のレチクルステージ１３とが独立に移動可能なため、走査型にも固定型にも用いることができる。
【００１７】
さて次に、上記したウエハステージ１１用のモータ駆動装置２２、およびレチクルステージ１３用のモータ駆動装置２５について、図２，図３，図４を用いて詳細に説明する。図２，図３は、モータ駆動装置２２，２５の内部構成を示す図である。図４は、モータ駆動装置２２，２５のタイミングチャートである。
モータ駆動装置２２，２５は、図２に示すように、各々、サーキットブレーカー３１と、コンタクタ３２と、大出力の非絶縁電源３３と、スイッチング回路３５と、平滑回路３６と、制御回路３８とで構成されている。
【００１８】
サーキットブレーカー３１は、モータ駆動装置２２，２５のメインスイッチであり、外部の主電源（３相２００Ｖの交流電源）からモータ駆動装置２２，２５に対して交流電力を供給するときに、手動操作で閉状態（オン）とされる。
コンタクタ３２は、メーク（ｍａｋｅ）接点２ａとリレーコイル２ｂとで構成された電磁リレー（電磁接触器）であり、リレーコイル２ｂの両端が、信号線ＲＬ＋，ＲＬ−を介して制御回路３８に接続されている。コンタクタ３２，制御回路３８は、請求項の「電磁継電手段」に対応する。
【００１９】
大出力の非絶縁電源３３は、図示省略したが、主に、整流ダイオードと力率改善チョークコイルと出力コンデンサとで構成された簡易な３相整流電源である。非絶縁電源３３の入力側と出力側とは絶縁されていない。出力コンデンサは、リップルの低減を主な目的として設けられる。
非絶縁電源３３の内部には、異常検出用のセンサ３ａが設けられている。このセンサ３ａは、例えばフォトカプラにて構成され、そのコレクタ側，エミッタ側が、信号線ＥＲＲ＋，ＥＲＲ−を介して制御回路３８に接続されている。センサ３ａは、請求項の「センサ手段」に対応する。
【００２０】
センサ３ａは、非絶縁電源３３に異常（例えば空冷ファンの停止や過負荷、使用環境が異常高温になるなどの過熱）が発生したとき、電源異常信号を制御回路３８に出力する。また、３相２００Ｖのうち１相の電圧が何らかの原因で欠損し、所定電圧以下に低下した場合にも、制御回路３８に電源異常信号を出力する。
センサ３ａによる電源異常信号の出力とは、フォトカプラのＬＥＤが消灯してエミッタ・コレクタ間が非導通状態となることを意味する。なお、非絶縁電源３３が正常な状態のとき、フォトカプラのＬＥＤは点灯しているため、エミッタ・コレクタ間は導通状態に保たれる。
【００２１】
スイッチング回路３５は、スイッチング素子５ａ，５ｂにて構成される。スイッチング素子５ａ，５ｂは、ＭＯＳＦＥＴスイッチング素子またはＩＧＢＴスイッチング素子である。スイッチング素子５ａ，５ｂのゲートは、各々、信号線ＴＲａ，ＴＲｂを介して制御回路３８に接続されている。スイッチング回路３５，制御回路３８は、請求項の「生成手段」に対応する。
【００２２】
平滑回路３６は、コイル６ａとコンデンサ６ｂとで構成されたローパスフィルタ（ＬＰＦ）である。
そして、制御回路３８は、上記した位置制御部２１からのイネーブル信号（ＥＮＡ），リセット信号（ＲＥＳＥＴ），入力信号（ＤＡＴＡ）と、非絶縁電源３３内のセンサ３ａからの電源異常信号とに基づいて、コンタクタ３２およびスイッチング回路３５を制御する。なお、イネーブル信号は、請求項の「外部からの指令信号」に対応する。
【００２３】
既に説明した通り、イネーブル信号は、モータ駆動装置２２，２５を駆動可能状態にするための指令信号である。入力信号は、モータ２３，２６への要求推力を表す指令信号である。なお、リセット信号は、制御回路３８を初期化するための指令信号である。
制御回路３８には、図３に示すように、タイミング制御回路４０と判断回路５０とが設けられている。タイミング制御回路４０は、信号線ＲＬ＋，ＲＬ−を介してコンタクタ３２（図２）のリレーコイル２ｂに接続され、信号線ＴＲａ，ＴＲｂを介してスイッチング回路３５のスイッチング素子５ａ，５ｂに接続されている。判断回路５０は、信号線ＥＲＲ＋，ＥＲＲ−を介して非絶縁電源３３のセンサ３ａに接続されている。
【００２４】
また、タイミング制御回路４０には、ＡＮＤ回路４１とコンタクタ制御部４２と信号遅延部４３とドライバ部４４とが設けられている。信号遅延部４３は、コンデンサＣ_４１と抵抗Ｒ_４２とからなるＬＰＦの時定数が、コンデンサＣ_４１と抵抗Ｒ_４３とからなるＬＰＦの時定数より長くなるように構成されている（つまりＲ_４２＞Ｒ_４３）。タイミング制御回路４０は、請求項の「設定手段」，「制御手段」に対応する。信号遅延部４３は、「第１遅延部」に対応する。
【００２５】
さらに、判断回路５０には、信号遅延部５１とＮＡＮＤ回路５２とフリップフロップ（ＦＦ）回路５３とが設けられている。信号遅延部５１は、コンデンサＣ_５１と抵抗Ｒ_５２とからなるＬＰＦの時定数が、コンデンサＣ_５１と抵抗Ｒ_５３とからなるＬＰＦの時定数より長くなるように構成されている（つまりＲ_５２＞Ｒ_５３）。判断回路５０は、請求項の「判断手段」に対応する。信号遅延部５１は、「第２遅延部」に対応する。
【００２６】
位置制御部２１から制御回路３８には、まず、リセット信号（ＲＥＳＥＴ）が出力される。そして、このリセット信号（ＲＥＳＥＴ）により、判断回路５０のＦＦ回路５３がリセットされる。リセット後のＦＦ回路５３の出力信号（ＯＵＴ）は、「Ｈｉｇｈ」である。このため、タイミング制御回路４０のＡＮＤ回路４１の一方の入力も「Ｈｉｇｈ」に保たれる。
【００２７】
この初期状態（イネーブル信号が未入力の状態）において、タイミング制御回路４０のＡＮＤ回路４１の他方の入力（Ａ）は、図４（Ａ）に示すように「Ｌｏｗ」であるため、ＡＮＤ回路４１の出力も「Ｌｏｗ」である。そして、ＡＮＤ回路４１の出力に接続されたコンタクタ制御部４２（図３）では、トランジスタＴＲ_４１のエミッタ・コレクタ間（Ｂ）が、図４（Ｂ）に示すように、非導通状態（ＯＦＦ）となっている。
【００２８】
トランジスタＴＲ_４１が非導通状態（ＯＦＦ）のとき、信号線ＲＬ＋，ＲＬ−を介して接続されたコンタクタ３２（図２）のリレーコイル２ｂには、電流が供給されない。このため、コンタクタ３２のメーク接点２ａは開状態となっている。この状態をコンタクタ３２の安定状態という。
コンタクタ３２が安定状態のとき、外部の主電源（３相２００Ｖの交流電源）から非絶縁電源３３への交流電力の供給路は、メーク接点２ａの開状態によって遮断されている。つまり、非絶縁電源３３に対する交流電力（ＡＣ２００Ｖ）の供給が停止されている。
【００２９】
このため、非絶縁電源３３内のセンサ３ａでは、フォトカプラのＬＥＤが消灯状態、エミッタ・コレクタ間が非導通状態となっている。したがって、センサ３ａから信号線ＥＲＲ＋，ＥＲＲ−を介して接続された制御回路３８の判断回路５０（図３）の入力（Ｄ）は、図４（Ｄ）に示すように、「Ｈｉｇｈ」である。
なお、判断回路５０の信号遅延部５１の出力（Ｅ）、つまり、ＮＡＮＤ回路５２の一方の入力（Ｅ）は、図４（Ｅ）に示すように、初期状態において「Ｈｉｇｈ」である。また、ＮＡＮＤ回路５２の他方の入力（Ｃ）、つまり、タイミング制御回路４０の信号遅延部４３の出力（Ｃ）は、図４（Ｃ）に示すように、初期状態において「Ｌｏｗ」である。このため、ＮＡＮＤ回路５２の出力（Ｆ）は、図４（Ｆ）に示すように、初期状態において「Ｈｉｇｈ」である。
【００３０】
さらに、タイミング制御回路４０の信号遅延部４３の出力（Ｃ）が「Ｌｏｗ」のため、ドライバ部４４は動作停止の状態であり、このドライバ部４４に信号線ＴＲａ，ＴＲｂを介して接続されたスイッチング素子５ａ，５ｂは、初期状態において、共にオフ状態である。これは、モータ駆動装置２２，２５が準備状態にあることを意味する。
【００３１】
この状態で、位置制御部２１から制御回路３８のタイミング制御回路４０にイネーブル信号（ＥＮＡ）が入力され、ＡＮＤ回路４１の入力（Ａ）が「Ｈｉｇｈ」になると（図４の時刻ｔ１）、ＡＮＤ回路４１の出力も「Ｈｉｇｈ」になる。そして、コンタクタ制御部４２のトランジスタＴＲ_４１は、エミッタ・コレクタ間（Ｂ）が導通状態（ＯＮ）となる。
【００３２】
トランジスタＴＲ_４１が導通状態（ＯＮ）になると、コンタクタ３２（図２）のリレーコイル２ｂには電流が供給され、コンタクタ３２のメーク接点２ａは開状態から閉状態に切り替わる。切り替わった後の状態をコンタクタ３２の準安定状態という。コンタクタ３２の動作時間Δ_３２は、２０ｍｓｅｃ程度である。
コンタクタ３２が準安定状態になると、主電源（３相２００Ｖの交流電源）から非絶縁電源３３への交流電力の供給路が接続され、非絶縁電源３３には、メーク接点２ａ，サーキットブレーカー３１（何れも閉状態）を介して、交流電力Ｌ１〜Ｌ３が実際に供給される。
【００３３】
このため、非絶縁電源３３は、主電源の交流電力Ｌ１〜Ｌ３（ＡＣ２００Ｖ）を所望の直流電力（高電圧±ＨＶ）に変換して、変換後の直流電力をスイッチング回路３５に供給する。ただし、非絶縁電源３３に対する交流電力Ｌ１〜Ｌ３の供給を開始してから一定の時間Ｔ１（数１００ｍｓｅｃ程度）が経過するまでの間は、非絶縁電源３３の出力コンデンサに流れ込む突入電流の影響で、スイッチング素子５ａ，５ｂの動作が不安定となりやすい。
【００３４】
そこで、制御回路３８では、位置制御部２１からタイミング制御回路４０（図３）にイネーブル信号（ＥＮＡ）が入力されて、ＡＮＤ回路４１の出力が「Ｈｉｇｈ」になると（図４の時刻ｔ１）、信号遅延部４３の抵抗Ｒ_４２を経由してコンデンサＣ_４１に電荷を徐々に蓄積し、一定の時間Ｔ１が経過した後に、信号遅延部４３の出力（Ｃ）を「Ｈｉｇｈ」とする。
【００３５】
これは、信号遅延部４３を通過させることにより、イネーブル信号（ＥＮＡ）を一定の時間Ｔ１だけ遅延させることを意味する。信号遅延部４３から取り込んだイネーブル信号（ＥＮＡ）について、適宜、駆動可能信号（ＤＲＶ）という。一定の時間Ｔ１（数１００ｍｓｅｃ）は、コンデンサＣ_４１と抵抗Ｒ_４２とからなるＬＰＦの時定数によって決まる時間であり、非絶縁電源３３の出力コンデンサに流れ込む突入電流の継続時間を考慮して決定することが好ましい。
【００３６】
信号遅延部４３の出力（Ｃ）が「Ｈｉｇｈ」のとき、ドライバ部４４は動作可能な状態にあり、ドライバ部４４に接続されたスイッチング素子５ａ，５ｂは、ドライバ部４４に供給される後述のパルス幅変調信号（ＰＷＭ）に応じて、一方がオン状態、他方がオフ状態となる。これは、モータ駆動装置２２，２５が駆動可能状態に設定されたことを意味している。
【００３７】
つまり、モータ駆動装置２２，２５が駆動可能状態に設定されるのは、非絶縁電源３３に対する交流電力Ｌ１〜Ｌ３の供給を開始した時刻ｔ１から一定の時間Ｔ１が経過した後である。換言すれば、非絶縁電源３３に対する交流電力Ｌ１〜Ｌ３の供給開始（時刻ｔ１）から一定の時間Ｔ１が経過するまでの間、モータ駆動装置２２，２５は準備状態に保たれる。
【００３８】
モータ駆動装置２２，２５が準備状態にあるとき、スイッチング素子５ａ，５ｂは共にオフ状態に保たれるため、一定の時間Ｔ１が経過するまでの間に突入電流の影響でスイッチング素子５ａ，５ｂの動作が不安定となる事態を回避することができる。
そして、非絶縁電源３３に対する交流電力Ｌ１〜Ｌ３の供給開始（時刻ｔ１）から一定の時間Ｔ１が経過して、モータ駆動装置２２，２５が駆動可能状態となった後には、非絶縁電源３３からスイッチング回路３５に対し、安定した直流電力（高電圧±ＨＶ）が供給されることになる。
【００３９】
一方、位置制御部２１からタイミング制御回路４０（図３）にイネーブル信号（ＥＮＡ）が入力され、コンタクタ３２の動作時間Δ_３２が経過すると、非絶縁電源３３内のセンサ３ａでは、フォトカプラのＬＥＤが点灯状態、エミッタ・コレクタ間が導通状態となる。したがって、センサ３ａから信号線ＥＲＲ＋，ＥＲＲ−を介して接続された判断回路５０の入力（Ｄ）は、「Ｌｏｗ」になる。
【００４０】
そして、入力（Ｄ）が「Ｌｏｗ」になると、信号遅延部５１のコンデンサＣ_５１に蓄積された電荷が抵抗Ｒ_５３とダイオードＤ_５１を経由して速やかに放電するため、信号遅延部５１の出力（Ｅ）、つまり、ＮＡＮＤ回路５２の入力（Ｅ）は、直ぐに「Ｌｏｗ」となる。この変化に要する時間Δ２は、コンデンサＣ_５１と抵抗Ｒ_５３とからなるＬＰＦの時定数によって決まる。
【００４１】
また、ＮＡＮＤ回路５２の他方の入力（Ｃ）、つまり、タイミング制御回路４０の信号遅延部４３の出力（Ｃ）は、前述したように、ＡＮＤ回路４１の出力が「Ｈｉｇｈ」になると、所定の時間Ｔ１（＞Δ２）が経過するまで「Ｌｏｗ」に保たれ、時間Ｔ１が経過した後に「Ｈｉｇｈ」となる。
このため、判断回路５０のＮＡＮＤ回路５２の出力（Ｆ）、つまり、ＦＦ回路５３の入力（Ｆ）は、非絶縁電源３３に対する電源投入時、ＮＡＮＤ回路５２の２つの入力（Ｅ），（Ｃ）の変化に拘わらず、「Ｈｉｇｈ」に保たれる。その結果、ＦＦ回路５３の出力信号（ＯＵＴ）も、初期状態のまま「Ｈｉｇｈ」に保たれる。
【００４２】
非絶縁電源３３が正常であれば、センサ３ａのＬＥＤの点灯状態もエミッタ・コレクタ間の導通状態もそのまま維持されるため、判断回路５０の入力（Ｄ）も「Ｌｏｗ」のまま保たれ、信号遅延部５１の出力（Ｅ），ＮＡＮＤ回路５２の入力（Ｅ）も「Ｌｏｗ」のまま保たれ、ＮＡＮＤ回路５２の出力（Ｆ），ＦＦ回路５３の入力（Ｆ）は「Ｈｉｇｈ」のまま保たれる。
【００４３】
したがって、ＦＦ回路５３の出力信号（ＯＵＴ）も「Ｈｉｇｈ」のまま保たれ、タイミング制御回路４０の信号遅延部４３の出力（Ｃ），判断回路５０のＮＡＮＤ回路５２の入力（Ｃ）も「Ｈｉｇｈ」のまま保たれる。つまり、モータ駆動装置２２，２５の駆動可能状態が維持される。
このとき、制御回路３８では、上記した位置制御部２１からの入力信号（ＤＡＴＡ）に基づいてパルス幅変調信号（ＰＷＭ）が生成され、ドライバ部４４に供給される。なお、入力信号（ＤＡＴＡ）は、モータ２３，２６への要求推力を表す指令信号である。
【００４４】
ドライバ部４４は、パルス幅変調信号（ＰＷＭ）に応じて、スイッチング回路３５のスイッチング素子５ａ，５ｂを交互に導通制御する。このため、ＰＷＭが「Ｈｉｇｈ」のときには、一方のスイッチング素子５ａが導通状態（オン），他方のスイッチング素子５ｂが非導通状態（オフ）となり、逆に、ＰＷＭが「Ｌｏｗ」のときには、一方のスイッチング素子５ａが非導通状態，他方のスイッチング素子５ｂが導通状態となる。
【００４５】
そして、スイッチング素子５ａが導通状態のときに、このスイッチング素子５ａから平滑回路３６に向けて電流が流れ、逆に、スイッチング素子５ｂが導通状態のときは、平滑回路３６からスイッチング素子５ｂに向けて電流が流れる。その結果、スイッチング回路３５に供給される直流電力（高電圧±ＨＶ）によって、パルス幅変調信号（ＰＷＭ）が電力増幅される。
【００４６】
つまり、モータ駆動装置２２，２５の駆動可能状態が維持されている間には、非絶縁電源３３からスイッチング回路３５に対し、安定した直流電力（高電圧±ＨＶ）が供給され、かつ、パルス幅変調信号（ＰＷＭ）に応じてスイッチング素子５ａ，５ｂが交互に導通制御され、結果として、パルス幅変調信号（ＰＷＭ）が電力増幅される。
【００４７】
平滑回路３６は、上記の電力増幅されたＰＷＭを平滑化すると共に、ＰＷＭの基本周波数成分および高調波成分を除去し、電流信号を生成する。この電流信号は、位置制御部２１からの入力信号（ＤＡＴＡ）（モータ２３，２６への要求推力）に略比例した信号であり、モータ２３，２６に供給される。
そして、モータ２３，２６では、モータ駆動装置２２，２５から得られる電流信号に応じて、実際に推力を発生させる。モータ２３，２６の発生推力は、位置制御部２１からの入力信号（ＤＡＴＡ）に略一致した大きさとなる。その結果、モータ２３，２６を動力源として駆動されるウエハステージ１１，レチクルステージ１３の速度も、位置制御部２１が現在位置情報と目標位置情報とに基づいて決定した速度と略一致することになる。
【００４８】
このように、非絶縁電源３３が正常な状態で、モータ駆動装置２２，２５の駆動可能状態が維持される場合、制御回路３８は、位置制御部２１からのイネーブル信号（ＥＮＡ）がディセーブルになり、タイミング制御回路４０のＡＮＤ回路４１の入力（Ａ）が「Ｌｏｗ」になると（図４の時刻ｔ２）、次のようにしてモータ駆動装置２２，２５の動作を停止させる。
【００４９】
つまり、ＡＮＤ回路４１の入力（Ａ）が「Ｌｏｗ」になると、ＡＮＤ回路４１の出力も「Ｌｏｗ」になり、コンタクタ制御部４２のトランジスタＴＲ_４１は、エミッタ・コレクタ間（Ｂ）が非導通状態（ＯＦＦ）となる。その結果、コンタクタ３２が安定状態となり、非絶縁電源３３に対する交流電力（ＡＣ２００Ｖ）の供給が停止される。
【００５０】
また、ＡＮＤ回路４１の入力（Ａ）が「Ｌｏｗ」になると、信号遅延部４３のコンデンサＣ_４１に蓄積された電荷が抵抗Ｒ_４３とダイオードＤ_４２を経由して速やかに放電するため、信号遅延部４３の出力（Ｃ）は、直ぐに「Ｌｏｗ」となる。この変化に要する時間Δ１は、コンデンサＣ_４１と抵抗Ｒ_４３とからなるＬＰＦの時定数によって決まる。その結果、モータ駆動装置２２，２５は準備状態となる。
【００５１】
さらに、ＡＮＤ回路４１の入力（Ａ）が「Ｌｏｗ」となった後、コンタクタ３２の動作時間Δ_３２が経過すると、非絶縁電源３３内のセンサ３ａでは、フォトカプラのエミッタ・コレクタ間が非導通状態となり、判断回路５０の入力（Ｄ）は「Ｈｉｇｈ」となる。
その結果、信号遅延部５１の抵抗Ｒ_５２を経由してコンデンサＣ_５１に電荷が徐々に蓄積されていき、一定の時間Ｔ２が経過した後に、信号遅延部５１の出力（Ｅ）、つまり、ＮＡＮＤ回路５２の入力（Ｅ）が「Ｈｉｇｈ」となる。一定の時間Ｔ２（１ｓｅｃ程度）は、コンデンサＣ_５１と抵抗Ｒ_５２とからなるＬＰＦの時定数によって決まる。
【００５２】
また、ＮＡＮＤ回路５２の他方の入力（Ｃ）、つまり、タイミング制御回路４０の信号遅延部４３の出力（Ｃ）は、前述したように、ＡＮＤ回路４１の入力（Ａ）が「Ｌｏｗ」になると、直ぐに「Ｌｏｗ」になる。
このため、判断回路５０のＮＡＮＤ回路５２の出力（Ｆ）、つまり、ＦＦ回路５３の入力（Ｆ）は、非絶縁電源３３に対する電源遮断時、ＮＡＮＤ回路５２の２つの入力（Ｅ），（Ｃ）の変化に拘わらず、「Ｈｉｇｈ」に保たれる。その結果、ＦＦ回路５３の出力信号（ＯＵＴ）も、初期状態のまま「Ｈｉｇｈ」に保たれる。
【００５３】
なお、ＮＡＮＤ回路５２の出力（Ｆ），ＦＦ回路５３の入力（Ｆ）が「Ｌｏｗ」に変化し、ＦＦ回路５３の出力信号（ＯＵＴ）が「Ｌｏｗ」に変化するような状況は、ＮＡＮＤ回路５２の一方の入力（Ｃ），タイミング制御回路４０の信号遅延部４３の出力（Ｃ）が「Ｈｉｇｈ」の期間Ｓにおいて、ＮＡＮＤ回路５２の他方の入力（Ｅ）が「Ｈｉｇｈ」に変化したときのみ発生する。これは、次に説明する非絶縁電源３３の異常時に相当する。
【００５４】
最後に、非絶縁電源３３に何らかの異常が発生した場合の動作について説明する。非絶縁電源３３における異常発生は、非絶縁電源３３に内蔵されたセンサ３ａによって検出され、電源異常信号として制御回路３８内の判断回路５０に出力される。
前述したように、センサ３ａから判断回路５０に電源異常信号が出力されるのは、非絶縁電源３３の過熱に起因する異常が発生したときである。さらに、非絶縁電源３３に供給される交流電力Ｌ１〜Ｌ３（３相２００Ｖ）のうち１相の電圧が欠損した場合（相欠損状態）のときにも出力される。
【００５５】
ところで、相欠損状態は、モータ駆動装置２２，２５の電源環境が悪く、外部の主電源（３相２００Ｖの交流電源）が不安定な場合に起こりやすい。この相欠損状態とは、３相のうち少なくとも１相の電圧が、基準電圧以下に低下してしまうことである。近年、ＳＥＭＩ−Ｆ４７試験の規格では、相欠損状態が発生しても、その時間が短い時間であれば正常に機器が動作するように求められている。
【００５６】
しかし、相欠損状態が所定時間以上の継続的な状態になる場合には、やはり機器の保安上、機器を停止させる必要がある。例えば、相ごとに配置されたヒューズが切断されてしまったときなどである。
また、他にも、非絶縁電源３３の過熱によっても異常が発生する。この異常を放置しておけば、事態が悪化し、最終的には非絶縁電源３３を破壊させてしまう。非絶縁電源３３の過熱は、例えば非絶縁電源３３内の空冷ファンの停止や過負荷、使用環境が異常高温になったときに発生する。
【００５７】
本実施形態の判断回路５０は、交流電力Ｌ１〜Ｌ３の相欠損状態が発生したときに、センサ３ａから判断回路５０に電源異常信号が出力されても、その継続時間が１ｓｅｃ以下であれば「正常」と判断し、非絶縁電源３３の過熱に起因する異常（１ｓｅｃ以上）が発生したときに、センサ３ａから判断回路５０に電源異常信号が出力されたときのみ、「異常」と判断するように構成されている。
【００５８】
前述のように、センサ３ａによる電源異常信号の出力とは、フォトカプラのＬＥＤが消灯してエミッタ・コレクタ間が非導通状態（ＯＦＦ）となることである。このとき、判断回路５０の入力（Ｄ）は「Ｈｉｇｈ」になる（図４の時刻ｔ３，ｔ４参照）。
その結果、信号遅延部５１の抵抗Ｒ_５２を経由してコンデンサＣ_５１に電荷が徐々に蓄積されていく。しかし、時刻ｔ３における異常発生のように、瞬間的に発生して直ぐに元の正常な状態に戻る場合、つまり、信号遅延部５１のＬＰＦ（Ｃ_５１，Ｒ_５２）の時定数に応じた一定の時間Ｔ２以内に判断回路５０の入力（Ｄ）が「Ｌｏｗ」に戻る場合は、信号遅延部５１の出力（Ｅ），ＮＡＮＤ回路５２の入力（Ｅ）が「Ｌｏｗ」のまま保たれる。このため、モータ駆動装置２２，２５は、駆動可能状態のまま保たれる。
【００５９】
したがって、信号遅延部５１のＬＰＦ（Ｃ_５１，Ｒ_５２）の時定数に応じた一定の時間Ｔ２を１ｓｅｃ程度に設定することで、交流電力Ｌ１〜Ｌ３の相欠損状態が発生してセンサ３ａから電源異常信号（継続時間は１ｓｅｃより短い）が出力されても、モータ駆動装置２２，２５を駆動可能状態のまま保つことができる。
一方、時刻ｔ４における異常発生のように継続的な場合、つまり、非絶縁電源３３の過熱に起因する異常（１ｓｅｃ以上）が発生したときには、判断回路５０の入力（Ｄ）は「Ｈｉｇｈ」のままであるため、信号遅延部５１のＬＰＦ（Ｃ_５１，Ｒ_５２）の時定数に応じた一定の時間Ｔ２が経過した後に、信号遅延部５１の出力（Ｅ），ＮＡＮＤ回路５２の入力（Ｅ）は「Ｈｉｇｈ」に変化する。
【００６０】
これは、信号遅延部５１を通過させることにより、電源異常信号を一定の時間Ｔ２だけ遅延させることを意味する。信号遅延部５１から取り込んだ電源異常信号について、適宜、遅延後の電源異常信号という。
そして、ＮＡＮＤ回路５２の入力（Ｅ）が「Ｈｉｇｈ」に変化したことにより、ＮＡＮＤ回路５２の出力（Ｆ），ＦＦ回路５３の入力（Ｆ）は、初めて「Ｌｏｗ」に変化する。そして、ＦＦ回路５３の出力信号（ＯＵＴ），タイミング制御回路４０のＡＮＤ回路４１の入力（（Ａ）ではない方）も、初めて「Ｌｏｗ」に変化する。
【００６１】
その結果、ＡＮＤ回路４１の出力は「Ｌｏｗ」になり、コンタクタ制御部４２のトランジスタＴＲ_４１は非導通状態（ＯＦＦ）になり、非絶縁電源３３に対する交流電力（ＡＣ２００Ｖ）の供給が停止される。また、信号遅延部４３の出力（Ｃ）も、一定の時間Δ１の後に「Ｌｏｗ」となり、モータ駆動装置２２，２５は準備状態となる。
【００６２】
このように、本実施形態のモータ駆動装置２２，２５によれば、非絶縁電源３３の過熱に起因する異常（１ｓｅｃ以上）が発生したときには「異常」と判断して、モータ駆動装置２２，２５の動作を停止させ、また、交流電力Ｌ１〜Ｌ３の相欠損状態が発生しても、その継続時間が規定以下のたときには「正常」と判断して、モータ駆動装置２２，２５の動作を継続させるため、装置の電源環境が悪く、外部の主電源（３相２００Ｖの交流電源）が不安定な場合でも、安定した動作が可能となる。
【００６３】
また、本実施形態のモータ駆動装置２２，２５によれば、タイミング制御回路４０の信号遅延部４３の出力（Ｃ）つまり駆動可能信号（ＤＲＶ）が「Ｈｉｇｈ」の期間Ｓに限定して、判断回路５０の信号遅延部５１の出力（Ｅ）つまり遅延後の電源異常信号が「Ｈｉｇｈ」か「Ｌｏｗ」かを判断するため、非絶縁電源３３の異常を誤りなく判断することができる。したがって、非絶縁電源３３を確実に保護でき、結果として、モータ駆動装置２２，２５も確実に保護できる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スイッチング素子の電源として簡単な構成の非絶縁電源を用いた場合でも、確実に非絶縁電源を保護できると共に安定して動作可能なため、装置の小型化や低価格化と共に信頼性の向上も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】露光装置１０の全体構成を示す図である。
【図２】モータ駆動装置２２，２５の全体構成を示す図である。
【図３】制御回路３８の内部構成を示す図である。
【図４】モータ駆動装置２２，２５における各種信号のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０　露光装置
１１　ウエハステージ
１１ａ　半導体ウエハ
１２　投影光学系
１３　レチクルステージ
１３ａ　レチクル
１４ａ〜１４ｆ　位置測定部
２１　位置制御部
２２，２５　モータ駆動装置
２３，２６　モータ
２４，２７　位置決め機構
３１　サーキットブレーカー
３２　コンタクタ
３３　非絶縁電源
３ａ　センサ
３５　スイッチング回路
３６　平滑回路
３８　制御回路
４０　タイミング制御回路
４１　ＡＮＤ回路
４２　コンタクタ制御部
４３，５１　信号遅延部
４４　ドライバ部
５０　判断回路
５２　ＮＡＮＤ回路
５３　フリップフロップ（ＦＦ）回路

Claims

パルス幅変調信号に応じてスイッチング素子をオンオフすることにより、駆動対象のモータへの電流信号を生成する生成手段と、
整流ダイオードおよび出力コンデンサを有し、交流電力を直流電力に変換すると共に該直流電力を前記スイッチング素子に供給する非絶縁電源と、
外部からの指令信号に応じて、前記非絶縁電源に対する前記交流電力の供給路を断続する電磁継電手段と、
前記指令信号を遅延させる第１遅延部を有し、前記電磁継電手段による前記供給路の接続後に前記第１遅延部から取り込んだ前記指令信号に基づいて、前記生成手段を制御することにより前記電流信号の生成を開始させ、当該モータ駆動装置を駆動可能状態に設定する設定手段と、
前記非絶縁電源の内部に設けられ、該非絶縁電源に異常が発生したときに電源異常信号を出力するセンサ手段と、
前記電源異常信号を遅延させる第２遅延部を有し、前記設定手段により当該モータ駆動装置が駆動可能状態に設定される間、前記第２遅延部から取り込んだ前記電源異常信号の真偽に基づいて、前記非絶縁電源が異常であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により前記非絶縁電源が異常であると判断されたときに、前記電磁継電手段を制御して、前記供給路を強制的に遮断させる制御手段とを備えた
ことを特徴とするモータ駆動装置。
請求項１に記載のモータ駆動装置において、
前記判断手段の前記第２遅延部による前記電源異常信号の遅延時間は、前記交流電力の相欠損状態の継続時間を考慮して決定される
ことを特徴とするモータ駆動装置。
請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置において、
前記設定手段の前記第１遅延部による前記指令信号の遅延時間は、前記電磁継電手段による前記供給路の接続時に前記非絶縁電源の前記出力コンデンサに流れ込む突入電流の継続時間を考慮して決定される
ことを特徴とするモータ駆動装置。