(57)【要約】【課題】モータを高速に動作させることができる駆動装置を提供する。【解決手段】本発明の駆動装置は、モータを駆動する期間と、該期間に応じて前記モータに対して流すことが許容される電流の大きさを示す閾値と、を対応づけて保持する閾値テーブルと、前記モータに流れる電流を検出する電流センサと、前記電流センサにより検出された前記電流を、前記期間に応じて設定された前記閾値と比較し、比較した結果に基づいて前記モータに対する過負荷を検出する過負荷判定回路と、前記過負荷判定回路により検出された過負荷に基づいて、前記モータを駆動する駆動部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図５
2013212018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動する期間と、該期間に応じて前記モータに対して流すことが許容される電流の大きさを示す閾値と、を対応づけて保持する閾値テーブルと、
前記モータに流れる電流を検出する電流センサと、
前記電流センサにより検出された前記電流を、前記期間に応じて設定された前記閾値と比較し、比較した結果に基づいて前記モータに対する過負荷を検出する過負荷判定回路と、
前記過負荷判定回路により検出された過負荷に基づいて、前記モータを駆動する駆動部と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
過負荷判定回路は、
前記電流センサにより検出された電流が、前記期間に応じて設定された前記閾値を超えた場合に過負荷を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記閾値は、
モータが焼損に到る電流値の時間変化特性を示すモータ焼損特性に応じて設定される保護特性曲線であって、モータを駆動する期間と前記モータに対して流すことが許容される電流の大きさとにより示される前記保護特性曲線上に設定される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
モータに流れる電流の平均電流値を算出するための所定の期間ごとに、該期間の間にモータに流すことができる平均電流値の許容値を閾値として保持する閾値テーブルと、
前記モータに流れる電流を検出する電流センサと、
前記電流センサで検出された信号をサンプリングして電流値の信号を出力するＡＤ変換回路と、
前記ＡＤ変換回路によりサンプリングされた電流値を基に、前記期間ごとの平均電流値を算出する平均化回路と、
前記平均化回路により検出された前記期間ごとの平均電流値と、前記期間ごとの閾値とをそれぞれ比較し、前記平均電流値が前記閾値を超えた場合に過負荷を検出する過負荷判定回路と、
を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記モータは冷却流体により冷却されるとともに、前記モータへ前記冷却流体を循環させるための管路には該冷却流体の流量を計測する流量センサが設けられ、
前記閾値テーブルに保持される閾値のそれぞれは、
さらに前記冷却流体の流量に応じて設定される複数の閾値に分けて保持され、
前記過負荷判定回路は、
前記流量センサの計測信号を入力して冷却流体の流量を判定するとともに、
前記モータの電流を、前記冷却流体の流量に応じて設定された閾値と比較することにより過負荷判定を行う
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記モータは冷却流体により冷却されるとともに、前記モータへ前記冷却流体を循環させるための管路には該冷却流体の温度を計測するための流体温度センサが設けられ、
前記閾値テーブルに保持される閾値のそれぞれは、
さらに前記冷却流体の温度に応じて設定される複数の閾値に分けて保持され、
前記過負荷判定回路は、
前記流体温度センサの計測信号を入力して冷却流体の温度を判定するとともに、
前記モータの電流を、前記冷却流体の温度に応じて設定された閾値と比較することにより過負荷判定を行う
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記モータには、このモータの温度を検出するためのモータ温度センサが装備されており、
前記閾値テーブルに保持される閾値のそれぞれは、
さらに前記モータの温度に応じて設定される複数の閾値に分けて保持され、
前記過負荷判定回路は、
前記モータ温度センサの計測信号を入力してモータの温度を判定するとともに、
前記モータの電流を、前記モータの温度に応じて設定された閾値と比較することにより過負荷判定を行う
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記モータには、冷却ファンにより冷却されるとともに、前記冷却ファンの周辺には外気温度を計測するための外気温度センサが設けられ、
前記閾値テーブルに保持される閾値のそれぞれは、
さらに前記外気温度に応じて設定される複数の閾値に分けて保持され、
前記過負荷判定回路は、
前記外気温度センサの計測信号を入力して外気温度を判定するとともに、
前記モータの電流を、前記外気温度に応じて設定された閾値と比較することにより過負荷判定を行う
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記モータがリニアモータである
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の駆動装置を用いてリニアモータを駆動することにより、ステージ位置を移動させる
ことを特徴とするステージ装置。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか１項に記載の駆動装置を用いてリニアモータを駆動することにより、ステージ位置を移動させるステージ装置を備える
ことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過負荷検出回路を備える駆動装置、この駆動装置で駆動されるリニアモータを備えるステージ装置、及び露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体露光装置の各ステージ系にて使用されているモータを駆動するモータ駆動装置には、より露光処理能力を高めるために可能な限り高速にモータを動作できるようにすることが求められている。基本的には、モータを焼損しない限界にて動作させることできれば最も高速に動作させていることになる。このようにモータを限界近くで高速に動作させる場合は、当然のことながらモータを安全に動作させることも必要であり、可能な限り高速でかつ安全に（焼損に至らせずに）モータを動作させなければならない。
このために、モータ駆動装置には過負荷検出回路が設けられており、この過負荷検出回路は、モータの負荷電流を検出し、この負荷電流がモータの焼損限界を超えないように保護している。
【０００３】
なお、関連するリニアモータの保護装置がある（特許文献１を参照）。この特許文献１に記載のリニアモータの保護装置は、リニアモータにおいて、電流値が比較的小さい状態が長時間続きジュール熱が蓄積されることによるコイル過熱を防止することを目的する。この特許文献１に記載のリニアモータの保護装置は、検出電流の２乗値を一定時間Δtごとに計算する乗算手段と、この２乗値を入力して１個目からｎ個目までの２乗値を順次記憶し、この２乗値の総和と基準値を比較して、コイルを保護する過負荷防止手段を備えている。
【０００４】
また、関連するリニアモータ装置がある（特許文献２を参照）。この特許文献２に記載のリニアモータ装置は、余分な電力の消費、発熱を抑えることができるリニアモータを提供することを目的とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３７９９１号公報
【特許文献２】特開２００１−１１９９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、過負荷検出回路が正確にモータの焼損限界を検出できれば、モータを焼損破壊に至ることなく可能な限り高速に動作させることができることになる。このモータの焼損特性は、モータの負荷電流と抵抗分Ｒによる電力換値「Ｐ＝Ｉ２×Ｒ」の累積負荷電力量と、モータの冷却能力とによって決まってくる。
【０００７】
負荷電流値から焼損限界を算出する回路として、例えば、図１８に示すような過負荷検出回路７００がある。この過負荷検出回路７００は、負荷電流の検出信号（モータ電流Ｉ）を乗算回路７０１により２乗し、このモータ電流Ｉの２乗値（Ｉ２）を、２次のローパスフィルタで構成した積分回路７０２により時間積分して、累積負荷電力値（Ｉ２ｔ）を算出している。この過負荷検出回路７００では、２次のローパスフィルタのコンデンサ、抵抗器の定数等の変更と、過負荷判定回路７０３の判定基準値（閾値）Ｖｒとを変更することにより各モータ固有の焼損特性に応じて過負荷検出を行っている。
【０００８】
しかしながら、上記過負荷検出回路７００のように、モータ保護特性を、モータ電流Ｉの２乗値（Ｉ２）の累積負荷電力値（Ｉ２ｔ）として保護する方法は、モータ保護特性が、図１９のモータ焼損特性において、特性曲線ａに示すような過負荷検出特性となる。しかしながら、実際のモータの焼損特性は、特性曲線ｂに示すような変異点Ｘを有した特性になることがある。この場合、過負荷検出回路が、特性曲線ａに示すような従来（図１８に示す過負荷検出回路７００）の保護特性によりモータを過負荷から保護したとすると、その保護特性は実際のモータの焼損特性と異なるため、モータを限界近くまで高速で駆動することができなくなる可能性がある。すなわち、従来技術においては、モータを高速に動作させることができない可能性があった。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、モータを高速に動作させることができる、駆動装置、ステージ装置、及び露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の駆動装置は、モータを駆動する期間と、該期間に応じて前記モータに対して流すことが許容される電流の大きさを示す閾値と、を対応づけて保持する閾値テーブルと、前記モータに流れる電流を検出する電流センサと、前記電流センサにより検出された前記電流を、前記期間に応じて設定された前記閾値と比較し、比較した結果に基づいて前記モータに対する過負荷を検出する過負荷判定回路と、前記過負荷判定回路により検出された過負荷に基づいて、前記モータを駆動する駆動部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明は、上記の駆動装置を用いてリニアモータを駆動することにより、ステージ位置を移動させることを特徴とするステージ装置である。
【００１２】
また、この発明は、上記の駆動装置を用いてリニアモータを駆動することにより、ステージ位置を移動させるステージ装置を備えることを特徴とする露光装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の駆動装置は、実際のモータ焼損特性に合わせて過負荷検出を行うようにしたので、これにより、モータを高速に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】リニアモータについて説明するための図である。
【図２】リニアモータ１００の可動子１２０の一部を切り欠いた平面図である。
【図３】リニアモータ１００の動作原理について説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係わるモータ駆動装置の構成を示す図である。
【図５】過負荷検出回路３００の構成例を示す図である。
【図６】ＡＤ変換回路３０１による負荷電流のサンプリングの例を示す図である。
【図７】平均化回路３０２における平均電流値の算出例を示す図である。
【図８】平均化回路３０２における平均電流値の他の算出例を示す図である。
【図９】第１実施形態における平均化時間＆閾値テーブルの例を示す図である。
【図１０】閾値の設定方法の例を示す図である。
【図１１】冷却流体の流量に応じた閾値の設定の方法の例を示す図である。
【図１２】流量に応じた平均化時間＆閾値テーブルの例を示す図である。
【図１３】モータ温度に応じた平均化時間＆閾値テーブルの例を示す図である。
【図１４】流体の流入温度に応じた平均化時間＆閾値テーブルの例を示す図である。
【図１５】外気温度に応じた平均化時間＆閾値テーブルの例を示す図である。
【図１６】ステージ装置の構成例を示す図である。
【図１７】露光装置の構成例を示す図である。
【図１８】過負荷検出回路の構成例を示す図である。
【図１９】モータ焼損特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
［リニアモータについての説明］
最初に、本発明のモータ駆動装置で駆動されるリニアモータについて説明する。
【００１６】
本発明のモータ駆動装置で駆動されるリニアモータ１００は、例えば、特許文献２（特開２００１−１１９９１６号公報）で開示されたリニアモータである、この特許文献２に記載のリニアモータ（以下、単に「モータ」とも呼ぶ）１００は、図１（Ａ）に示すように、固定子１１０と、可動子１２０とからなる。
ここで、固定子１１０は、図１（Ｂ）に示すように、第１列のコイル１１１，１１１…と、第２列のコイル１１２，１１２…と、これを囲むように形成されたハウジング１１３（図２参照）とによって構成されている。なお、ハウジング１１３は、図２（Ａ）に示すように、第１列のコイル１１１，１１１…と、第２列のコイル１１２，１１２…とを水密に密封するものであり、このハウジング１１３の内部には、上記第１列のコイル１１１，１１１…、第２列のコイル１１２，１１２…を冷却するための冷却液（冷却流体）用の流路１１５が形成されている。なお、多数のコイル１１１，１１１…は、ハウジング１１３に固定部材１１４，１１４…によって固定されている。
【００１７】
一方、可動子１２０は、図２（Ｂ）に示すように、基体部１２１Ａ，１２１Ｂと、これにビス止めされたヨーク１２２，１２２と、ヨーク１２２，１２２の内面に配置された第１列の永久磁石１２３，１２３…、第２列の永久磁石１２４，１２４…とによって構成されている。これら永久磁石１２３，…、１２４，…によって磁石ユニットが構成される。
【００１８】
そして、可動子１２０の中空部分１２０Ｓに、固定子１１０が挿入されて、リニアモータ１００が構成されている（図２（Ｃ））。リニアモータ１００の固定子１１０に設けられる第１列のコイル１１１，１１１…、第２列のコイル１１２，１１２…は、これに流れる電流の波形（Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相）に応じて、各々、Ｗ相のコイル群１１１（Ｗ）…，１１２（Ｗ）…、Ｖ相のコイル群１１１（Ｖ）…，１１２（Ｖ）…、Ｕ相のコイル群１１１（Ｕ）…，１１２（Ｕ）…に分けられる。
そして、各コイル群毎に、所定の位相差の電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）が流されて、前記可動子１２０が固定子１１０に対して、図１（Ａ）中、矢印Ｘで示す方向に移動する。
【００１９】
次に、リニアモータ１００の動作原理について、図３（Ａ）を用いて説明する。この図３（Ａ）では、説明を簡単にするために、合計８つの永久磁石１２３，…１２４，…によって磁石ユニット１２０Ａを構成する例を示している。なお、図３（Ａ）に示す磁石ユニット１２０Ａには補極を形成する永久磁石は図示されていない。この磁石ユニット１２０Ａでは、永久磁石１２３，１２３…、１２４，１２４…によって、４つの磁極が形成されている。図３（Ａ）中、波線で磁石ユニット１２０Ａによる磁束密度の分布を示し、そのピーク数が磁極の数である。
【００２０】
また、図３（Ａ）では、第１列のコイル１１１，１１１…、第２列のコイル１１２，１１２…について、電流Ｉｕが流されるコイルに符号“Ｕ”が、電流Ｉｖが流されるコイルに符号“Ｖ”が、電流Ｉｗが流されるコイルに符号“Ｗ”が付されている。また、電流Ｉｕについて、その流れる方向の一例を図３（Ａ）に示す。以下、推進力の発生方向について説明する際は、図３（Ａ）の方向に電流が流れることを前提に行うものとする。
【００２１】
ここで、リニアモータ１００の可動子１２０の、コイル１１１，１１１…、１１２，１１２…に流れる「Ｕ相」の電流Ｉｕ、「Ｖ相」の電流Ｉｖ、「Ｗ相」の電流Ｉｗについて説明する。可動子１２０が図３（Ａ）に示す位置にあるときには、図中、極部分１１１ｉ，１１１ｊ、１１２ｉ，１１２ｊに、図３（Ｂ）のｔ０時点に示すＩｍａｘの電流が流れる。このとき、図３（Ｂ）の右方向への推進力Ｆが得られる。
【００２２】
ここで、Ｕ相のコイル群１１１（Ｕ）…，１１２（Ｕ）…、Ｖ相のコイル群１１１（Ｖ）…，１１２（Ｖ）…、Ｗ相のコイル群１１１（Ｗ）…，１１２（Ｗ）…に流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを、図３（Ｂ）に示すように変化させることで、可動子１２０が固定子１１０に対して、図３（Ｂ）中、右方向に移動することになる。なお、電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、その波形が互いに２π／３の位相差となっている。なお、コイル１１１，１１１…、１１２，１１２…への電流の流れを遮断すれば、可動子１２０は停止する。また、コイル１１１，１１１…、１１２，１１２…に流す電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの位相を、図３（Ｂ）に示す波形に対して１８０度ずらせば、可動子１２０は、左方向に移動することになる。このように、磁石ユニット１２０Ａと対向しているコイル１１１，１１１…、１１２，１１２…の少なくとも１つに通電を行うことで、その可動子１２０を駆動させるための推力を得ることができる。なお、十分な推力を得るために、磁石ユニット１２０Ａと対向するコイル１１１，１１１…、１１２，１１２…の数に応じた数のコイルを通電することもできる。
【００２３】
［第１実施形態に係わるモータ駆動装置］
図４は、本発明の第１実施形態に係わるモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。図４に示すモータ駆動装置２００は、リニアモータ１００のコイル１１１，１１１…、コイル１１２，１１２…の、各コイル群１１１（Ｖ）…，１１２（Ｖ）…、１１１（Ｕ）…，１１２（Ｕ）…、１１１（Ｗ）…，１１２（Ｗ）…毎に流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを、スイッチ（Ｓ０１，Ｓ０２，…Ｓ３０）を用いて、各コイル１１１…、１１２…毎にオン（通電）／オフ（遮断）する。
【００２４】
この実施の形態では、電流値制御部２１０から出力される指令信号（交流信号）に従い動作する３つのアンプ部２２１，２２２，２２３から供給される電流Ｉｖ、Ｉｕ、Ｉｗを、Ｖ相のスイッチ（Ｓ０１）〜（Ｓ１０）、Ｕ相のスイッチ（Ｓ１１）〜（Ｓ２０）、Ｗ相のスイッチ（Ｓ２１）〜（Ｓ３０）をスイッチ切換制御部２３０によってオン／オフ制御することで、実際に推進力Ｆを生じさせるコイルのみを通電させている。
【００２５】
この図４に示すように、モータ駆動装置２００は、モータ駆動装置２００の全体の動作を制御する駆動制御部２０１と、電流Ｉｖ、Ｉｕ、Ｉｗを生成するための電流値制御部（電流制御部）２１０と、電流値制御部２１０の３つの端子に現れた電圧値に応じて、所望の電流Ｉｖ、Ｉｕ、Ｉｗを発生させる３つのアンプ部２２１，２２２，２２３と、上記したＶ相、Ｕ相、Ｗ相の各スイッチ（Ｓ０１）〜（Ｓ３０）のオン／オフ（切換）を行うスイッチ切換制御部２３０と、モータ１００の過負荷を判定してモータ駆動装置２００の動作を停止させる過負荷検出回路３００と、によって構成されている。なお、駆動制御部２０１には、リニアモータ１００の可動子１２０の目標位置を入力するための入力部２４０と、可動子１２０の現在位置を検出する位置センサ（干渉計による位置検出手段）２４１が接続されている。
【００２６】
前記モータ駆動装置２００のアンプ部（Ｖ相）２２１、アンプ部（Ｕ相）２２２、アンプ部（Ｗ相）２２３と、Ｖ相のコイル群１１１（Ｖ）…、１１２（Ｖ）…、Ｕ相のコイル群１１１（Ｕ）…，１１２（Ｕ）…、Ｗ相のコイル群１１１（Ｗ）…，１１２（Ｗ）…との間には、各々、Ｖ相のスイッチ（Ｓ０１）〜（Ｓ１０）、Ｕ相のスイッチ（Ｓ１１）〜（Ｓ２０）、Ｗ相のスイッチ（Ｓ２１）〜（Ｓ３０）が配置されている。
【００２７】
アンプ部（Ｖ相）２２１は、電流値制御部２１０から、位相（＋２π／３）の正弦波指令信号が入力される。アンプ部（Ｖ相）２２１は、位相（＋２π／３）の正弦波指令信号と電流検出抵抗Ｒｓにより検出される電流センス信号とが一致するようにフィードバック制御を行うことにより、Ｖ相電流Ｉｖを生成する。また、アンプ部（Ｕ相）２２２は、電流値制御部２１０から、位相（０π）の正弦波指令信号が入力される。アンプ部（Ｕ相）２２２は、位相（０π）の正弦波指令信号と電流検出抵抗Ｒｓにより検出される電流センス信号とが一致するようにフィードバック制御を行うことにより、Ｕ相電流Ｉｕを生成する。また、アンプ部（Ｗ相）２２３は、電流値制御部２１０から、位相（＋４π／３）の正弦波指令信号が入力される。アンプ部（Ｗ相）２２３は、位相（＋４π／３の正弦波指令信号と電流検出抵抗Ｒｓにより検出される電流センス信号とが一致するようにフィードバック制御を行うことにより、Ｗ相電流Ｉｗを生成する。
【００２８】
また、モータ駆動装置２００内には、過負荷検出回路３００が設けられている。この過負荷検出回路３００の構成が、本発明において特徴をなす部分である。この図４に示す例では、過負荷検出回路３００が、Ｕ相コイルに流れる電流Ｉｕを検出することにより、リニアモータ１００を過負荷から保護する例を示している。これは、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に流れる電流の大きさがほぼ同じであるため、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のいずれか１相（この例では、Ｕ相電流）を検出してリニアモータ１００の過負荷検出を行っているが、勿論、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相ごとに過負荷検出を行うようにしてもよい。
図５は、過負荷検出回路３００の構成例を示す図である。この過負荷検出回路３００は、図１８に示したような過負荷検出回路７００により累積電力量（Ｉ２×時間）を算出するのではなく、後述するように、所定の期間（複数の期間）ごとのモータの平均電流値を算出し、各期間における平均電流値が、それぞれの期間ごとに設定された閾値以上に達した場合に過負荷と判定する回路で構成されている。
【００２９】
この過負荷検出回路３００は、図５（Ａ）に示すように、ＡＤ（アナログ／デジタル）変換回路３０１と、平均化回路３０２と、過負荷判定回路３０３と、メモリ３０４とを有して構成される。
ＡＤ変換回路３０１は、リニアモータ１００のＵ相コイルに流れる負荷電流の検出信号（以下、「負荷電流の検出信号」を単に「負荷電流」とも呼ぶ）を、所定時間（例えば、１００μｓ）ごとにサンプリングし、このサイクリングした信号をデジタル値に変換する。ＡＤ変換回路３０１は、この負荷電流の検出値の信号（デジタル値）を平均化回路３０２に向けて出力する。
【００３０】
平均化回路３０２は、ＡＤ変換回路３０１によりサンプリングしたモータ電流の検出値（デジタル値）を平均化し、所定の期間（例えば、１ｓｅｃ（秒）、２ｓｅｃ、・・・、Ｎｓｅｃ）ごとのモータに流れる電流の平均電流値を算出する。なお、以下の説明において、「モータに流れる平均電流値を算出するための所定の期間（例えば、１ｓｅｃ（秒）、２ｓｅｃ、・・・、Ｎｓｅｃ）」を、「平均化時間」とも呼ぶ。
また、メモリ３０４は、ＥＥＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）等であり、モータ１００の過負荷エラーを判定するための「平均化時間ごとの閾値」が記録された平均化時間＆閾値テーブル３０５を保持している。
【００３１】
過負荷判定回路３０３は、平均化回路３０２から「所定の平均化時間（期間）ごとの平均電流値」を入力し、平均化時間＆閾値テーブル３０５から「所定の平均化時間（期間）ごとの閾値」を入力する。過負荷判定回路３０３は、この「平均化時間ごとの平均電流値」と「平均化時間ごとの閾値」とをそれぞれ比較し、平均電流値が聞値以上に達した場合にモータ過負荷と判定し、過負エラー信号を出力する。
【００３２】
例えば、図５（Ｂ）に示すように、平均化回路３０２は、１ｓｅｃごとの平均電流値、２ｓｅｃごとの平均電流値、３ｓｅｃごとの平均電流値、・・・、Ｎｓｅｃごとの平均電流値をそれぞれ算出し、それぞれの平均電流値を過負荷判定回路３０３に向けて出力する。過負荷判定回路３０３は、１ｓｅｃごとの平均電流値を、１ｓｅｃに対応する閾値と比較し、過負荷判定回路３０３は、１ｓｅｃごとの平均電流値が、１ｓｅｃに対応する閾値を上回っている場合、モータ過負荷が発生したと判定し、過負荷エラー信号を出力する。過負荷判定回路３０３は、他の２ｓｅｃごとの平均電流値、３ｓｅｃごとの平均電流値、・・・・、Ｎｓｅｃごとの平均電流値についても同様にして、過負荷判定を行う。詳細については、後述する。
【００３３】
（過負荷検出回路の動作の説明）
上記構成の過負荷検出回路３００において、モータ電流の検出信号（アナログ信号）が、ＡＤ変換回路３０１に入力される。このＡＤ変換回路３０１は、アナログ信号の電流値をデジタル値に変換する。
【００３４】
図６は、ＡＤ変換回路３０１によりモータ電流のサンプリングの例を示す図であり、図６（Ａ）は、モータ電流Ｉｕの周波数が１００Ｈｚの場合の電流波形の例を示し、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す波形の半波長の期間を時間を拡大して示している。
この図６（Ｂ）に示すように、ＡＤ変換回路３０１は、例えば、モータ電流ＩｕをΔＴ（１００μｓ）ごとにサンプリングし、このサンプリングした電流値の信号を平均化回路３０２に向けて出力する。
【００３５】
平均化回路３０２は、ＡＤ変換回路３０１によりサンプリングされたモータ電流の検出値の信号を入力し、このＡＤ変換回路３０１から出力される１００μｓごとのサンプリング値を加算し、まず、１０ｍｓｅｃごとの平均電流値を算出する。
そして、平均化回路３０２は、１０ｍｓｅｃごとの平均電流値を基に、所定の平均化時間（例えば、１ｓｅｃ、２ｓｅｃ、・・・・、Ｎｓｅｃ）ごとの平均電流値を算出する。
【００３６】
図７は、平均化回路３０２における平均電流値の算出例を示す図である。平均化回路３０２は、上記の１０ｍｓｅｃごとの平均電流値を基に、１ｓｅｃ単位（１ｓｅｃの期間ごと）の平均化時間により平均電流値を算出する。この図７に示す例では、平均化回路３０２は、時刻ｔ０〜ｔ１の間で１ｓｅｃ単位の平均化時間により平均電流値を算出し、時刻ｔ１〜ｔ２の間で１ｓｅｃ単位の平均化時間により平均電流値を算出し、時刻ｔ２〜ｔ３の間で１ｓｅｃ単位の平均化時間により平均電流値を算出する。以降、平均化回路３０２は、１ｓｅｃ単位の平均化時間による平均電流値の算出を、リニアモータ１００が動作している間は、常時、繰り返して行う。平均化回路３０２は、この１ｓｅｃ単位の平均化時間により算出された平均電流値を、過負荷判定回路３０３に向けて出力する。
【００３７】
また、平均化回路３０２は、１ｓｅｃごとの平均電流値を基に、２ｓｅｃ単位（２ｓｅｃの期間ごと）の平均化時間による平均電流値を算出する。この図７に示す例では、平均化回路３０２は、時刻ｔ０〜ｔ２の２ｓｅｃの間で２ｓｅｃ単位の平均化時間により平均電流値を算出し、時刻ｔ２〜ｔ４の間で２ｓｅｃ単位の平均化時間により平均電流値を算出し、時刻ｔ４〜ｔ６の間で２ｓｅｃ単位の平均化時間により平均電流値を算出する。以降、平均化回路３０２は、２ｓｅｃ単位の平均化時間による平均電流値の算出を、リニアモータ１００が動作している間は、常時、繰り返して行う。平均化回路３０２は、この２ｓｅｃ単位の平均化時間により算出された平均電流値を、過負荷判定回路３０３に向けて出力する。
３ｓｅｃ単位の平均化時間による平均電流値の算出、４ｓｅｃ単位の平均化時間による平均電流値、・・・、Ｎｓｅｃ単位の平均化時間による平均電流値の算出についても同様である。
【００３８】
平均化回路３０２は、１ｓｅｃ単位の平均電流値、２ｓｅｃ単位の平均電流値、３ｓｅｃ単位の平均電流値、４ｓｅｃ単位の平均電流値、５ｓｅｃ単位の平均電流値、・・・・、Ｎｓｅｃ単位の平均電流値のそれぞれを、過負荷判定回路３０３に向けて出力する。このように、図７に示す例では、平均化回路３０２が、所定の平均化時間（１ｓｅｃ、２ｓｅｃ、・・・・、Ｎｓｅｃ）ごとの平均電流値を算出して、過負荷判定回路３０３に向けて出力する。
【００３９】
なお、図７に示す例は、過負荷判定を行う際に用いる平均電流値の算出を、１ｓｅｃ単位およびその倍数の時間の単位で行う例を示しているが、これに限定されず、例えば、０．５ｓｅｃ単位およびその倍数の時間単位で行うなど、任意の時間単位および任意の倍数の時間単位で行うことができる。
【００４０】
また、図７に示す例は、例えば、２ｓｅｃ単位の平均化時間による平均電流値の算出を、時刻ｔ０〜ｔ２で行い、次に、時刻ｔ２〜ｔ４で行うなど、同じ１ｓｅｃ単位の平均電流値を共用することなく、２ｓｅｃごとに時間（期間）をシフトして平均電流値を算出している。
これに対して、平均化回路３０２は、図８に示すように、例えば、２ｓｅｃ単位の平均化時間による平均電流値の算出を、時刻ｔ０〜ｔ２で行い、次に、時刻ｔ１〜ｔ３で行うなど、同じ１ｓｅｃ単位の平均電流値（時刻ｔ１〜ｔ２の平均電流値）を共用するようにして、移動平均により平均電流値を算出することもできる。この移動平均による平均電流値の算出方法は、３ｓｅｃ単位の平均化時間による平均電流値、４ｓｅｃ単位の平均化時間による平均電流値、・・・、Ｎｓｅｃ単位の平均化時間による平均電流値の算出についても適用することができる。
なお、この移動平均により平均電流値を算出する場合に、平均化回路３０２は、ＦＩＲ（Finite Impulse Response Filter）フィルタを用いて移動平均を算出することもできる。
【００４１】
また、メモリ３０４には、上述のように、平均化時間＆閾値テーブル３０５が保存されている。この平均化時間＆閾値テーブル３０５は、図９の平均化時間＆閾値テーブルの例に示すように、モータ電流の平均化時間（１ｓｅｃ、２ｓｅｃ、・・・・、Ｎｓｅｃ）と、平均化時間に応じた閾値（Ｉ１，Ｉ２，・・・，ＩＮ）とを関連付けて記録したテーブルである。
【００４２】
この平均化時間＆閾値テーブル３０５における閾値（Ｉ１，Ｉ２，・・・，ＩＮ）は、図１０の閾値の設定方法の例に示すように、モータを限界まで動作させることができる保護特性曲線ｃに示す理想的な検出特性を基に設定される電流値である。この特性曲線ｃは、リニアモータ１００の形状や構成や冷却能力などの個々のモータの固有の焼損特性ｂ（モータが焼損に到る電流値の時間変化特性）に応じて、予め計測された保護特性曲線である。なお、保護特性曲線ｃは、焼損特性ｂと比較して、同じ時間（電流が流れる期間）に対する電流値が焼損特性ｂよりも低めになるように余裕を持たせて設定される。
なお、特性曲線ａは、前述の図１８に示す従来の過負荷検出回路７００による保護特性を参考として示したものである。
【００４３】
この図１０に示すように、モータに電流が流れる時間（期間）が１ｓｅｃの場合は、この時間１ｓｅｃと保護特性曲線ｃとの交点で決まる電流Ｉ１が、時間１ｓｅｃの場合の閾値となる。すなわち、モータに流れる電流の大きさ（平均電流値）がＩ１以上の場合は、１ｓｅｃを超えるとリニアモータ１００が焼損に到る可能性があることになる。同様にして、モータに電流が流れる時間（期間）が２ｓｅｃの場合は、電流の閾値がＩ２となる。すなわち、モータに流れる電流の大きさ（平均電流値）がＩ２以上の場合は、２ｓｅｃを超えるとリニアモータ１００が焼損に到る可能性があることになる。
【００４４】
以下、モータに電流が流れる時間（期間）が３ｓｅｃの場合は、電流の閾値がＩ３となり、モータに電流が流れる時間（期間）が４ｓｅｃの場合は、電流の閾値がＩ４となり、モータに電流が流れる時間（期間）が５ｓｅｃの場合は、電流の閾値がＩ５となり、モータに電流が流れる時間（期間）が６ｓｅｃの場合は、電流の閾値がＩ６となる。
そして、モータに電流が流れる時間（期間）と、このモータに電流が流れる時間（期間）に応じた閾値とを対応づけて記録したテーブルが、平均化時間＆閾値テーブル３０５となる。この平均化時間＆閾値テーブル３０５は、メモリ３０４に保存される。
【００４５】
過負荷判定回路３０３は、平均化回路３０２から入力した「各平均化時間ごとの平均電流値」と、平均化時間＆閾値テーブル３０５から入力した「各平均化時間ごとの閾値」と、をそれぞれ比較し、平均電流値が閾値を超える場合に、過負荷と判定し、過負荷エラー信号を出力する。モータ駆動装置２００の駆動制御部２０１は、過負荷判定回路３０３から過負荷エラー信号が発生された場合に、モータ駆動装置２００の出力を遮断し、リニアモータ１００へ電流の供給を停止する。或いは、駆動制御部２０１は、過負荷判定回路３０３から過負荷エラー信号が発生された場合に、リニアモータ１００へ供給する電流を低減する。
【００４６】
このように、第１実施形態のモータ駆動装置は、モータの形状、大きさにより焼損特性が特殊な曲線（例えば、特異点を有する特性曲線）になっても、実際のモータの焼損特性に合わせた理想的な過負荷検出を行うことができる。このため、モータ駆動装置２００は、モータを焼損破壊に至らせることなく、モータを高速で動作させることができる。
【００４７】
［第２の実施形態］
ところで、リニアモータ１００が、後述する半導体の製造に用いられるステージ装置に使用される場合に、このリニアモータ１００の各固定子１１０は、その内部の流路に流される温度調整用の流体によって温度調節される。この流体は、温度調節機にて温度調節がなされ、リニアモータ１００は、この流体により冷却されて使用される。
【００４８】
このように、リニアモータ１００が流体により冷却される場合、流体の流量により、モータ１００の焼損特性が変化する。
例えば、図１１の閾値の設定方法の例に示すように、流体が最大流量時の場合、焼損特性は特性曲線ａとなり、流体が標準流量時の場合、焼損特性は特性曲線ｂとなり、流体が最低流量時の場合、焼損特性は特性曲線ｃとなる。すなわち、モータ駆動装置２００は、流体の流量が多く冷却能力が高い程、モータ１００に、より多くの電流を流すことができる。
【００４９】
そして、図１１に示すように、モータに電流を流す時間（期間）を一定時間Ｔｏとした場合に、この一定時間Ｔｏの間にモータ１００に流せる電流の大きさは、最大流量時の場合にＩａとなり、標準流量時の場合にＩｂとなり、最低流量時の場合にＩｃとなる（Ｉａ＞Ｉｂ＞Ｉｃ）。すなわち、モータ駆動装置２００は、流体の流入量が多く冷却能力が高い程、モータ１００の過負荷判定を行う閾値を大きく設定することができる。
【００５０】
なお、より正確には、閾値Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは、図１０で説明したように、実際の焼損特性ａ，ｂ，ｃのそれぞれに対応する保護特性曲線（実際の焼損特性に対して余裕度を持たせた特性曲線）を基に設定されるが、ここでは、説明を分かりやすくするために、便宜上、閾値Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが、実際の焼損特性ａ，ｂ，ｃにより設定されるものとしている。後述する第３実施形態、第４実施形態、及び第５実施形態においても同様である。
【００５１】
そして、図１２（Ａ）に示すように、平均化時間＆閾値テーブル３０５Ａは、流量に応じた閾値（例えば、平均化時間１ｓｅｃの場合、Ｉ１ａ＞Ｉ１ｂ＞Ｉ１ｃ）を保持するようにし、また、過負荷検出回路を、図１２（Ｂ）に示す構成とする。
【００５２】
また、図１２（Ｂ）に示す過負荷検出回路３００Ａは、図５に示す過負荷検出回路３００と比較して、図５に示すメモリ３０４に保存される平均化時間＆閾値テーブル３０５を、図１２（Ａ）に示す平均化時間＆閾値テーブル３０５Ａに変更し、図５に示す過負荷判定回路３０３を、図１２（Ｂ）に示す過負荷判定回路３０３Ａに変更した点が異なる。他の構成は、図５に示す過負荷検出回路３００と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５３】
この図１２（Ｂ）に示す過負荷検出回路３００Ａにおいて、温度調節機４３１からリニアモータ１００へ冷却流体を供給する供給管４３２に、流体の流量を検出するための流量センサ３４０が設けられる。また、過負荷判定回路３０３Ａに、流体の流量を判定するための流量判定部３１０が設けられる。
【００５４】
過負荷判定回路３０３Ａは、流量センサ３４０から、冷却流体の流量を示す流量信号ＦＬを入力する。過負荷判定回路３０３Ａ内の流量判定部３１０は、流量信号ＦＬを基に、流体の流量が最大であるか、標準であるか、或いは最低であるかを判定する。
過負荷判定回路３０３Ａは、流量判定部３１０により判定した流量に応じた閾値のデータを平均化時間＆閾値テーブル３０５Ａから読み込む。そして、過負荷判定回路３０３Ａは、この流量に応じた閾値（各平均化時間ごとの閾値）と、平均化回路３０２から入力される各平均化時間ごとの平均電流値とを比較して、過負荷判定を行う。
このように、第２実施形態のモータ駆動装置では、冷却流体の流量が想定する最低流量よりも多く確保できる場合に、さらにリニアモータ１００により多くの電流を流し、リニアモータ１００を、より高速で動作させることができる。
【００５５】
［第３実施形態に係わるモータ駆動装置］
次に、リニアモータ１００内（例えば、固定子のコイルの周辺）に温度センサを設け、この温度センサにより検出したモータ温度を基に、閾値を変更する例について説明する。これは、モータ温度が高い場合と、低い場合とでは、モータ１００の焼損特性が変化するためである。すなわち、モータ駆動装置は、モータ温度が低い程、モータ１００により多くの電流を流すことができるためである。
したがって、例えば、図１３（Ａ）に示すように、モータ温度を、「高、中、低」の３段階に分け、それぞれの温度における閾値を、平均化時間＆閾値テーブル３０５Ｂに保持するようにし、また、過負荷検出回路を、図１３（Ｂ）に示す構成とする。
【００５６】
この過負荷検出回路３００Ｂは、図５に示す過負荷検出回路３００と比較して、図５に示すメモリ３０４に保存される平均化時間＆閾値テーブル３０５を、図１３（Ａ）に示す平均化時間＆閾値テーブル３０５Ｂに変更し、図５に示す過負荷判定回路３０３を、図１３（Ｂ）に示す過負荷判定回路３０３Ｂに変更した点が異なる。他の構成は、図５に示す過負荷検出回路３００と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５７】
この図１３（Ｂ）に示す過負荷検出回路３００Ｂにおいて、リニアモータ１００には、モータ温度を検出するためのモータ温度センサ（ＭＴＨ）３４１が装備される。このモータ温度センサ（ＭＴＨ）３４１は、例えば、リニアモータ１００の固定子コイルの周辺に配置される。また、過負荷判定回路３０３Ｂには、モータ温度判定部３１１が設けられる。
【００５８】
過負荷判定回路３０３Ｂは、リニアモータ１００からモータ温度を示すモータ温度信号Ｔｍを入力する。過負荷判定回路３０３Ｂ内のモータ温度判定部３１１は、モータ温度信号Ｔｍを基に、モータ温度が高いか、中であるか、或いは低いかを判定する。過負荷判定回路３０３Ｂは、モータ温度判定部３１１により判定したモータ温度に応じた閾値のデータを平均化時間＆閾値テーブル３０５Ｂから読み込む。
そして、過負荷判定回路３０３Ｂは、このモータ温度に応じた閾値（各平均化時間ごとの閾値）と、平均化回路３０２から入力される各平均化時間ごとの平均電流値とを比較して、過負荷判定を行う。
【００５９】
このように、第３実施形態のモータ駆動装置では、モータ温度が想定する最高温度よりも低い場合に、さらにリニアモータ１００により多くの電流を流し、リニアモータ１００をさらに高速で動作させることができる。
【００６０】
なお、図１３に示す例は、モータ温度を、「高、中、低」の３段階に分け、それぞれの温度における閾値を、平均化時間＆閾値テーブル３０５Ｂに保持する例を示したが、これに限定されず、さらに細かく温度範囲を分けて閾値を設定することもできる。
【００６１】
また、このモータ温度による閾値の設定は、第２実施形態の冷却流体の流量による閾値の設定と組み合わせて設定することもできる。例えば、図１２に示す平均化時間＆閾値テーブル３０５Ａ内の各閾値のそれぞれを、３段階のモータ温度に応じた３つの閾値に分けて設定することができる。
【００６２】
［第４実施形態に係わるモータ駆動装置］
次に、リニアモータ１００内に、温度調節機４３１を用いてリニアモータ１００の冷却を行う場合に、温度調節機４３１からリニアモータ１００に流入する流体の温度を温度センサにより検出し、この温度センサにより検出した流体の温度を基に、閾値を変更する例について説明する。
【００６３】
これは、リニアモータ１００に流入する冷却流体の温度が高い場合と、低い場合とでは、リニアモータ１００の冷却能力が変化し、モータ１００の焼損特性が変化するためである。すなわち、モータ駆動装置は、冷却流体の温度が低い程、モータ１００により多くの電流を流すことができるためである。
したがって、例えば、図１４（Ａ）に示すように、リニアモータ１００に流入する流体の温度を、「高、中、低」の３段階に分け、それぞれの温度における閾値を、平均化時間＆閾値テーブル３０５Ｃに保持するようにし、また、過負荷検出回路を、図１４（Ｂ）に示す構成とする。
【００６４】
図１４（Ｂ）に示す過負荷検出回路３００Ｃは、図５に示す過負荷検出回路３００と比較して、図５に示すメモリ３０４に保存される平均化時間＆閾値テーブル３０５を、図１４（Ａ）に示す平均化時間＆閾値テーブル３０５Ｃに変更し、図５に示す過負荷判定回路３０３を、図１４（Ｂ）に示す過負荷判定回路３０３Ｃに変更した点が異なる。他の構成は、図５に示す過負荷検出回路３００と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６５】
この図１４（Ｂ）に示す過負荷検出回路３００Ｃにおいて、温度調節機４３１からリニアモータ１００へ冷却流体を供給する供給管４３２に、流体の流入温度を検出するための流体温度センサ（ＦＴＨ）３４２が設けられる。また、過負荷判定回路３０３Ｃに、流体の流入温度を判定するための流体温度判定部３１２が設けられる。
過負荷判定回路３０３Ｃは、流体温度センサ（ＦＴＨ）３４２から、冷却流体の温度を示す流体温度信号Ｔｆを入力する。過負荷判定回路３０３Ｃ内の流体温度判定部３１２は、流体温度信号Ｔｆを基に、流体の流入温度が高いか、中であるか、或いは低いかを判定する。過負荷判定回路３０３Ｃは、流体温度判定部３１２により判定した流体温度に応じた閾値のデータを平均化時間＆閾値テーブル３０５Ｃから読み込む。
【００６６】
そして、過負荷判定回路３０３Ｃは、この流体の流入温度に応じた閾値（各平均化時間ごとの閾値）と、平均化回路３０２から入力される各平均化時間ごとの平均電流値とを比較して、過負荷判定を行う。
このように、第３実施形態のモータ駆動装置では、流体の流入温度が想定する最高温度よりも低い場合に、さらにリニアモータ１００により多くの電流を流し、リニアモータ１００を、より高速で動作させることができる。
【００６７】
なお、図１４に示す例では、流体の流入温度を、「高、中、低」の３段階に分け、それぞれの温度における閾値を、平均化時間＆閾値テーブル３０５Ｃに保持する例を示したが、これに限定されず、さらに細かく温度範囲を分けて閾値を設定することもできる。
【００６８】
また、図１４に示す例では、リニアモータ１００に流入する流体の温度を測定する例を示したが、リニアモータ１００から流出する流体の流出温度を測定して、閾値を設定することもできる。
【００６９】
また、この流体の流入温度による閾値の設定は、第２実施形態の流体の流量による閾値の設定と、第３実施形態におけるモータ温度による閾値の設定のいずれか、または全部と組み合わせて設定することもできる。
【００７０】
［第５施形態に係わるモータ駆動装置］
次に、リニアモータ１００を、空冷ファンにより冷却する場合の例について説明する。この空冷ファンによりリニアモータ１００の冷却を行う場合に、冷却風の温度（外気温度）を温度センサにより検出し、この温度センサにより検出したが外気温度を基に、閾値を変更する例について説明する。
【００７１】
これは、リニアモータ１００を冷却する冷却風の温度が高い場合と、低い場合とでは、リニアモータ１００に対する空冷ファンの冷却能力が変化し、モータ１００の焼損特性が変化するためである。すなわち、モータ駆動装置は、外気温度が低い程、モータ１００により多くの電流を流すことができるためである。
したがって、例えば、図１５（Ａ）に示すように、外気温度を、「高、中、低」の３段階に分け、それぞれの外気温度における閾値を、平均化時間＆閾値テーブル３０５Ｄに保持するようにし、また、過負荷検出回路を、図１５（Ｂ）に示す構成とする。
【００７２】
この過負荷検出回路３００Ｄは、図５に示す過負荷検出回路３００と比較して、図５に示すメモリ３０４に保存される平均化時間＆閾値テーブル３０５を、図１５（Ａ）に示す平均化時間＆閾値テーブル３０５Ｄに変更し、図５に示す過負荷判定回路３０３を、図１５（Ｂ）に示す過負荷判定回路３０３Ｄに変更した点が異なる。他の構成は、図５に示す過負荷検出回路３００と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７３】
図１５（Ｂ）に示す過負荷検出回路３００Ｄにおいて、リニアモータ１００は、冷却ファン３５０により空冷により冷却される。また、冷却ファン３５０の周辺に、外気温度を計測するための外気温度センサ（ＡＴＨ）３４３が設けられている。過負荷判定回路３０３Ｄには、外気温度判定部３１３が設けられる。
【００７４】
過負荷判定回路３０３Ｄは、外気温度センサ（ＡＴＨ）３４３から外気温度示す外気温度信号Ｔａを入力する。過負荷判定回路３０３Ｄ内の外気温度判定部３１３は、外気温度信号Ｔａを基に、外気温度が高いか、中であるか、或いは低いかを判定する。
【００７５】
過負荷判定回路３０３Ｄは、外気温度判定部３１３により判定された外気温度に応じた閾値のデータを平均化時間＆閾値テーブル３０５Ｄから読み込む。
そして、過負荷判定回路３０３Ｄは、この外気温度に応じた閾値（各平均化時間ごとの閾値）と、平均化回路３０２から入力される各平均化時間ごとの平均電流値とを比較して、過負荷判定を行う。
このように、第５実施形態のモータ駆動装置では、外気温度が想定する最高温度よりも低い場合に、さらにリニアモータ１００により多くの電流を流し、リニアモータ１００を、より高速で動作させることができる。
【００７６】
なお、図１５に示す例では、外気温度を、「高、中、低」の３段階に分け、それぞれの温度における閾値を、平均化時間＆閾値テーブル３０５Ｃに保持する例を示したが、これに限定されず、さらに細かく温度範囲を分けて閾値を設定することもできる。
【００７７】
また、この外気温度による閾値の設定は、第２実施形態の流体の流量による閾値の設定と、第３実施形態におけるモータ温度による閾値の設定と、第４実施形態における流体の流入温度（または、流出温度）のいずれか、または全部と組み合わせて設定することもできる。
【００７８】
［第６実施形態］
次に、上記リニアモータ１００を用いたステージ装置の例について、図１６を用いて説明する。この半導体の製造に用いられるステージ装置４００は、上記したリニアモータ１００を用いたものである。以下では、モータ駆動装置２００で駆動されるリニアモータ１００（図１）をステージ装置４００に組み込んだ場合を例にあげて説明する。リニアモータ１００が、ステージ装置４００のＸステージ（可動ステージ）４００Ｘの駆動に用いられている。ここで、固定子１１０のハウジング１１３（図２参照）とコイル１１１，１１１…、１１２，１１２…との間の流路１１５に温度調節用の流体を流したとき、固定子１１０から生じる熱が吸収される。
【００７９】
なお、Ｙステージ４００Ｙの駆動に用いられる２つのリニアモータ４２０（図１６には一方のみ図示）の構成は、リニアモータ１００と同一であり、その詳細な説明は省略する。これらリニアモータ１００，４２０が駆動手段として用いられるステージ装置４００は、その用途は限定されないが、この実施の形態では、ウェハ（基板）Ｗ上にマスク（図示省略）に形成されたパターンを転写する露光装置における、ウェハＷの移動手段として用いられる。
【００８０】
すなわち、ステージ装置４００は、Ｘ軸及びＹ軸の２軸のＸ−Ｙステージ装置であり、ベース部４０２上をＸ方向（図中矢印Ｘで示す方向）に駆動されるＸステージ４００Ｘ、Ｙ方向（矢印Ｙで示す方向）に駆動されるＹステージ４００Ｙ、及び試料台（可動体）４０４を、主たる構成要素としている。ここで試料台４０４は、前記Ｙステージ４００Ｙ上に配置され、この試料台４０４にウェハホルダ（図示省略）を介してウェハ（基板）Ｗが搭載される。
【００８１】
このウェハＷの上方には、図示省略の照射部が配置されており、照射部からマスク（共に図示省略）を介して照射された露光光によって、前記ウェハＷ上に予め塗布されたレジスト（図示省略）に、マスク上の回路パターンが転写されるようになっている。ステージ装置４００におけるＸステージ４００Ｘ及びＹステージ４００Ｙの移動量は、各々、試料台４０４のＸ方向の端部、Ｙ方向の端部に固定された移動鏡４０５Ｘ，４０５Ｙと、これに対向するように、ベース部４０２に各々固定されたレーザ干渉計４０６Ｘ，４０６Ｙとによって計測される。そして、主制御装置（図示省略）が、この計測結果を基に、試料台４０４をベース部４０２上の所望の位置に移動制御するようになっている。
【００８２】
また、レーザ干渉計４０６Ｘ，４０６Ｙは、それぞれ各軸方向に駆動するリニアモータにおいて、図４に示す位置センサ２４１の機能を有するものである。各レーザ干渉計４０６Ｘ，４０６Ｙからの出力は、図４に示すスイッチ切換制御部２３０を介して各スイッチＳ０１〜Ｓ３０のオン／オフの切換え制御に用いられる。
【００８３】
このステージ装置４００のＸステージ４００Ｘ、Ｙステージ４００Ｙは、共に、多数のコイル１１１，１１１…、１１２，１１２…が軸方向に配置された固定子１１０を用いたリニアモータ１００，１００，４２０，４２０によって、各々、ベース部４０２上をＸ方向、Ｙ方向に駆動される。ここで、２つのリニアモータ１００，１００の固定子１１０，１１０は、共にベース部４０２上に取付部１１６，１１６にて固定され、可動子１２０，１２０は、各々、固定板４０７，４０７を介してＸステージ４００Ｘに固定されている。
【００８４】
また、リニアモータ４２０，４２０の、各々の固定子４２１，４２１は共にＸステージ４００Ｘに固定され、可動子４２２，４２２（一方のみ図示）はＹステージ４００Ｙに固定されている。各固定子１１０，１１０，４２１，４２１は、その内部の流路に流される温度調整用の流体によって冷却されるが、この流体は、温度調節機４３１にて温度調節される。なお、固定子１１０，１１０，４２１，４２１と温度調節機４３１とは、供給管４３２、排出管４３３等によって接続されている。
【００８５】
また、ステージ装置４００には、エアガイド４４０と静圧気体軸受け（図示省略）とが設けられて、エア吹き出し口４４１、エア吸引口４４２によって静圧空気軸受式のステージが構成されている。
【００８６】
このように、ステージ装置４００に使用されるリニアモータ１００を、本発明のモータ駆動装置により駆動することにより、実際のモータ焼損特性に合わせて過負荷検出を行うことができる。このため、ステージ装置４００に使用されるリニアモータ１００を焼損破壊に至らせることなくこれまでよりも高速に動作させることができる。
【００８７】
［第７実施形態］
次に、上記モータ駆動装置で駆動されるリニアモータ１００を用いたレチクルステージ装置を備える露光装置の例について、図１７を用いて説明する。この露光装置５００に用いられるレチクルステージ５５０は、上記したリニアモータ１００を用いたものである。
【００８８】
ここで露光装置５００は、いわゆるステップ・アンド・スキャン露光方式の走査型露光装置である。この露光装置５００は、図１７に示すように、照明系５１０と、レチクル（フォトマスク）Ｒを保持するステージ可動部５５１と、投影光学系ＰＬと、ウェハ（基板）ＵをＸ−Ｙ平面内でＸ方向−Ｙ方向の２次元方向に駆動するステージ装置６００と、これらを制御する主制御装置５２０等を備えている。
【００８９】
前記照明系５１０は、光源ユニットから照射された露光光を、レチクルＲ上の矩形（あるいは円弧状）の照明領域ＩＡＲに均一な照度で照射するものである。また、レチクルステージ５５０では、ステージ可動部５５１がレチクルベース（図示省略）上を所定の走査速度でガイドレール（図示省略）に沿って移動される。また、ステージ可動部５５１の上面にはレチクルＲが、例えば真空吸着により固定される。また、ステージ可動部５５１のレチクルＲの下方には、露光光通過穴（図示省略）が形成されている。
【００９０】
このステージ可動部５５１の移動位置は、反射鏡５１５、レチクルレーザ干渉計５１６によって検出され、ステージ制御系５１９は、この検出されたステージ可動部５５１の移動位置に基づく主制御装置５２０からの指示に応じて、ステージ可動部５５１を駆動する。また、投影光学系ＰＬは縮小光学系であり、レチクルステージ５５０の下方に配置され、その光軸ＡＸ（照明光学系の光軸に一致）の方向がＺ軸方向とされる。ここではテレセントリックな光学配置となるように光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。従って、上記照明系５１０によりレチクルＲの照明領域ＩＡＲが照明されると、レチクルＲの照明領域ＩＡＲ内の回路パターンの縮小像（部分倒立像）が、ウェハＷ上の照明領域ＩＡＲに共役な露光領域ＩＡに形成される。
【００９１】
なお、ステージ装置６００は、コイルを電機子として用いた平面モータ６７０を駆動手段として、テーブル６１８をＸ−Ｙ面内で２次元方向に駆動するものである。すなわち、ステージ装置６００は、ベース部６２１と、このベース部６２１の上面の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上されるテーブル６１８と、このテーブル６１８を移動させる平面モータ６７０とを具えている。ここでテーブル６１８には、露光処理時、その上面にウェハ（基板）Ｗが、例えば真空吸着によって固定される。
【００９２】
また、テーブル６１８には移動鏡６２７が固定され、ウェハ干渉計６３１からレーザビームが照射されて、当該テーブル６１８のＸ−Ｙ面内での移動位置が検出されるようになっている。このとき得られた移動位置の情報は、ステージ制御系５１９を介して主制御装置５２０に送られる。そして、ステージ制御系５１９は、この情報に基づく主制御装置５２０からの指示に従って、平面モータ６７０を作動させ、テーブル６１８をＸ−Ｙ面内の所望の位置に移動させる。
【００９３】
テーブル６１８は、平面モータ６７０を構成する可動子（図示省略）の上面に、支持機構（図示省略）によって異なる３点で支持されており、平面モータ６７０によって、Ｘ方向、Ｙ方向に駆動するのみならずＸ−Ｙ面に対して傾斜させることや、Ｚ軸方向（上方）に駆動させることができるようになっている。なお、平面モータ６７０は、公知の構成であり、平面モータ６７０のその他の説明は省略する。
【００９４】
なお、図中、符号６２１はベース部であり、その内部から生じる熱による温度上昇を防ぐための流体が、供給管５９２、排出管５９３、温度調節装置５７９の作用によって、循環されるようになっている。斯かる構成のレチクルステージ５５０を含む露光装置５００においては、概ね、以下の手順で露光処理が行われる。
【００９５】
先ず、レチクルＲ、ウェハＷがロードされ、次いで、レチクルアラインメント、ベースライン計測、アラインメント計測等が実行される。アライメント計測の終了後には、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。露光動作にあたっては、レチクルレーザ干渉計５１６によるレチクルＲの位置情報、ウェハ干渉計６３１によるウェハＷの位置情報に基づき、主制御装置５２０がステージ制御系５１９に指令を出し、レチクルステージ５５０のリニアモータ１００，１００及び平面モータ５７０によって、レチクルＲとウェハ９とが同期して移動し、もって、所望の走査露光が行われる。
【００９６】
また、レチクルレーザ干渉計５１６は、図４に示す位置センサ２４１の機能を有するものであり、レチクルレーザ干渉計５１６からの出力は、図４に示すスイッチ切換制御部２３０を介して各スイッチＳ０１〜Ｓ３０のオン／オフの切換え制御に用いられる。このようにして、１つのショット領域に対するレチクルパターンの転写が終了すると、テーブル６１８が１ショット領域分だけステッピングされて、次のショット領域に対する走査露光が行われる。このステッピングと走査露光とが順次繰り返され、ウェハＷ上に必要なショット数のパターンが転写される。
【００９７】
このように、露光装置５００のレチクルステージ５５０を駆動するリニアモータ１００に、本発明のモータ駆動装置を用いることにより、実際のモータの焼損特性に応じて過負荷検出を行うことができる。このため、露光装置５００に使用されるリニアモータ１００を焼損破壊に至らせることなくこれまでよりも高速に動作させることができる。
【００９８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここで、本発明と上述した実施形態との対応関係について補足して説明する。
上記実施形態において、本発明における駆動装置は、図４に示すモータ駆動装置２００が対応し、本発明におけるモータは、リニアモータ１００が対応し、本発明における駆動部は、駆動制御部２０１が対応する。本発明における電流センサは、図４に示すアンプ部２２２内の電流検出抵抗Ｒｓが対応する。また、本発明におけるＡＤ変換回路は、ＡＤ変換回路３０１が対応する。
また、本発明における閾値テーブルは、例えば、図５に示すメモリ３０４内の平均化時間＆閾値テーブル３０５が対応し、本発明における過負荷判定回路は、例えば、図５に示す過負荷判定回路３０３が対応する。
また、本発明における期間は、モータに流れる電流の平均値を算出するための期間である平均化時間（例えば、１ｓｅｃ、２ｓｅｃ、・・・、Ｎｓｅｃ）が対応する。また、本発明における「モータへ冷却流体を循環させるための管路」は、図１２に示す冷却流体の供給管４３２（または排出管４３３）が対応する。
【００９９】
そして、上記実施形態において、駆動装置（モータ駆動装置２００）は、モータ（リニアモータ１００）を駆動する期間（平均化時間（例えば、１ｓｅｃ、２ｓｅｃ、・・・、Ｎｓｅｃ））と、該期間に応じてモータに対して流すことが許容される電流の大きさを示す閾値と、を対応づけて保持する閾値テーブル（平均化時間＆閾値テーブル３０５）と、モータに流れる電流を検出する電流センサ（電流検出抵抗Ｒｓ）と、電流センサにより検出された電流を、上記期間に応じて設定された閾値と比較し、比較した結果に基づいてモータに対する過負荷を検出する過負荷判定回路３０３と、過負荷判定回路３０３により検出された過負荷に基づいて、モータを駆動する駆動部（駆動制御部２０１）と、を備える。
このような構成の駆動装置（モータ駆動装置２００）であれば、閾値テーブル（平均化時間＆閾値テーブル３０５）は、過負荷検出対象となる各モータ（リニアモータ１００）に応じて設定される閾値であって、モータを駆動する期間に対応して、この期間に流すことのできる電流値を閾値として保持する。過負荷判定回路３０３は、電流センサ（電流検出抵抗Ｒｓ）により検出された電流を、上記期間ごとに設定された閾値と比較して過負荷を検出する。
これにより、本発明の駆動装置（モータ駆動装置２００）は、実際のモータ焼損特性に合わせて過負荷検出を行うことができるので、モータを高速で動作させることができる。
【０１００】
また、上記実施形態において、閾値は、モータが焼損に到る電流値の時間変化特性を示すモータ焼損特性に応じて設定される保護特性曲線であって、モータを駆動する期間と前記モータに対して流すことが許容される電流の大きさとにより示される保護特性曲線上に設定される。
このような構成のモータ駆動装置２００であれば、図１０に示すように、閾値は、モータ（リニアモータ１００）が焼損に到る電流値の時間変化特性を示すモータ焼損特性ｂに応じて設定される保護特性曲線ｃ上に設定される。
これにより、モータ駆動装置は、モータの形状、大きさにより焼損特性が特殊な曲線（例えば、特異点を有する特性曲線）になっても、実際のモータの焼損特性に合わせた理想的な過負荷検出を行うことができる。このため、モータ駆動装置２００は、モータを焼損破壊に至らせることなく、高速で動作させることができる。
【０１０１】
また、上記実施形態において、駆動装置（モータ駆動装置２００）は、モータ（リニアモータ１００）に流れる電流の平均値を算出するための所定の期間ごとに、該期間の間にモータに流すことができる平均電流値の許容値を閾値として保持する閾値テーブル（平均化時間＆閾値テーブル３０５）と、モータに流れる電流を検出する電流センサ（電流検出抵抗Ｒｓ）と、電流センサで検出された信号をサンプリングして電流値の信号を出力するＡＤ変換回路３０１と、ＡＤ変換回路３０１によりサンプリングされた電流値を基に、期間ごとの平均電流値を算出する平均化回路３０２と、平均化回路３０２により検出された期間ごとの平均電流値と、期間ごとの閾値とをそれぞれ比較し、平均電流値が閾値を超えた場合に過負荷を検出する過負荷判定回路３０３と、を備える。
このような構成のモータ駆動装置２００であれば、ＡＤ変換回路３０１は、モータ（リニアモータ１００）の負荷電流をサンプリングしてデジタル値に変換し、平均化回路３０２は、ＡＤ変換回路３０１によりサンプリングされた電流値を基に、所定の期間（例えば、１ｓｅｃ、２ｓｅｃ、・・・、Ｎｓｅｃ）ごとの平均電流値を算出する。また、平均化時間＆閾値テーブル３０５は、過負荷検出対象となる各モータ（リニアモータ１００）に応じて設定される閾値であって、所定の期間のそれぞれに対応して、この期間の間に流すことのできる最大の平均電流値を閾値として保持する。そして、過負荷判定回路３０３は、平均化回路３０２により検出された期間ごとの平均電流値と、閾値テーブル（平均化時間＆閾値テーブル３０５）に保存された期間ごとの閾値とをそれぞれ比較し、平均電流値が閾値を超えた場合に過負荷と判定する。
これにより、モータ駆動装置２００は、モータの形状、大きさにより焼損特性が特殊な曲線（例えば、特異点を有する特性曲線）になっても、実際のモータの焼損特性に合わせた理想的な過負荷検出を行うことができる。このため、モータ駆動装置２００は、焼損破壊に至らせることなく、高速にモータを動作させることができる。
【０１０２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の駆動装置、ステージ装置、および露光装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【０１０３】
１００…リニアモータ、１１０…固定子、１１１，１１２…コイル、１２０…可動子、１２３，１２４…永久磁石、２００…モータ駆動装置、２０１…駆動制御部、２１０…電流値制御部、２２１，２２２，２２３…アンプ部、２３０…スイッチ切換制御部、３００…過負荷検出回路、３０１…ＡＤ変換回路、３０２…平均化回路、３０３…過負荷判定回路、３０５…平均化時間＆閾値テーブル、３４０…流量センサ、３４１…モータ温度センサ、３４２…流体温度センサ、３４３…外気温度センサ、３５０…空冷ファン、４００…ステージ装置、５００…露光装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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