JP2019140063A - Boosting method, boosting system, booster and boosting program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空チャンバ内に設置された電極に印加する電圧を昇圧する昇圧方法、昇圧システム、昇圧装置および昇圧プログラムに関する。 The present invention relates to a boosting method, a boosting system, a boosting device, and a boosting program for boosting a voltage applied to an electrode installed in a vacuum chamber.
真空チャンバ内に設置された電極に電圧を印加する際、耐圧設計を行っていたとしても立ち上げ初期などに、電圧を目標値まで昇圧する前に放電が発生することがある。 When a voltage is applied to the electrode installed in the vacuum chamber, even if the withstand voltage design is performed, discharge may occur before the voltage is boosted to the target value at the beginning of startup.
図１は、電極５２に電圧を印加する様子を模式的に示す図である。より詳しくは、真空下において絶縁体５１を挟んで配置された陽極５２ａと陰極５２ｂ（陽極５２ａと陰極５２ｂを総称して電極５２と呼ぶ）との間に高電圧（例えば数十ｋＶ）が印加される。 FIG. 1 is a diagram schematically showing how a voltage is applied to the electrode 52. More specifically, a high voltage (for example, several tens of kV) is applied between the anode 52a and the cathode 52b (the anode 52a and the cathode 52b are collectively referred to as the electrode 52) disposed with the insulator 51 interposed therebetween in a vacuum. Is done.
このとき、絶縁体５１の表面に傷がある場合などに、絶縁体５１の表面に沿って陽極５２ａから陰極５２ｂに向かう放電（図１の実線矢印、いわゆる「沿面放電」）が発生することがある。また。陽極５２ａあるいは陰極５２ｂにバリなどがある場合には、真空中を陽極５２ａから陰極５２ｂに向かう放電（図１の破線矢印、いわゆる「空間放電」）が発生することがある。いずれの放電も電極５２の異常として検知すべきである。 At this time, when the surface of the insulator 51 is scratched or the like, a discharge (solid line arrow in FIG. 1, so-called “creepage discharge”) may occur along the surface of the insulator 51 from the anode 52a to the cathode 52b. is there. Also. When the anode 52a or the cathode 52b has burrs or the like, a discharge from the anode 52a to the cathode 52b (a broken line arrow in FIG. 1, so-called “space discharge”) may occur in vacuum. Any discharge should be detected as an abnormality of the electrode 52.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、電極の異常を検知可能な昇圧方法、昇圧システム、昇圧装置および昇圧プログラムを提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a boosting method, a boosting system, a boosting device, and a boosting program capable of detecting an abnormality of an electrode.
本発明の一態様によれば、真空チャンバ内に設置された電極に印加する電圧を昇圧する昇圧方法であって、前記電極に印加する電圧を変更した後、前記真空チャンバ内の圧力に基づいて放電が発生したか否かを判定し、発生していないと判定された場合には前記電極に印加する電圧を高くし、発生したと判定された場合には前記電極に印加する電圧を低くすることを繰り返し、所定回連続して放電が発生したと判定されると、前記電極に異常があると判断する、昇圧方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a boosting method for boosting a voltage applied to an electrode installed in a vacuum chamber, wherein the voltage applied to the electrode is changed, and then based on the pressure in the vacuum chamber. It is determined whether or not a discharge has occurred. If it is determined that a discharge has not occurred, the voltage applied to the electrode is increased, and if it is determined that a discharge has occurred, the voltage applied to the electrode is decreased. A voltage boosting method is provided in which it is determined that there is an abnormality in the electrode when it is determined that a discharge has occurred continuously for a predetermined number of times.
前記電極に印加する電圧が目標電圧に達すると、前記電極に印加する電圧を前記目標電圧より高くすることなく、前記真空チャンバ内の圧力に基づいて放電が発生したか否かの判定を所定時間行い、放電が発生したと判定されない場合には、前記電極に異常はないと判断するのが望ましい。 When the voltage applied to the electrode reaches a target voltage, it is determined whether or not a discharge has occurred based on the pressure in the vacuum chamber for a predetermined time without making the voltage applied to the electrode higher than the target voltage. If it is not determined that a discharge has occurred, it is desirable to determine that there is no abnormality in the electrode.
前記電極に印加する電圧を高くする場合、前記電極に印加している電圧が閾値電圧以下である場合の電圧上昇幅は、前記電極に印加している電圧が前記閾値電圧より高い場合の電圧上昇幅に比べて大きいのが望ましい。 When increasing the voltage applied to the electrode, the voltage increase width when the voltage applied to the electrode is equal to or lower than the threshold voltage is the voltage increase when the voltage applied to the electrode is higher than the threshold voltage. It is desirable that it is larger than the width.
前記電極に印加する電圧の時間変化と、前記真空チャンバ内の圧力の時間変化とを表示させるのが望ましい。
沿面放電が発生しているか、空間放電が発生しているかを出力するのが望ましい。
It is desirable to display the time change of the voltage applied to the electrode and the time change of the pressure in the vacuum chamber.
It is desirable to output whether creeping discharge has occurred or spatial discharge has occurred.
放電が発生したと連続して所定回判定される場合には、沿面放電が発生していることを出力し、放電が発生したと判定された後、前記電極に印加する電圧を低くすると放電が発生しないと判定される場合には、空間放電が発生していることを出力するのが望ましい。 When it is determined that the discharge has occurred continuously a predetermined number of times, it is output that creeping discharge has occurred, and after it is determined that the discharge has occurred, the discharge is reduced when the voltage applied to the electrode is lowered. When it is determined that the discharge does not occur, it is desirable to output that the space discharge has occurred.
また、本発明の別の態様によれば、真空チャンバ内に設置された電極に印加する電圧を昇圧する昇圧システムであって、前記電極に印加する電圧を設定する電圧設定部と、前記電圧設定部による設定に基づいて前記電極に電圧を印加する電源と、前記真空チャンバ内の圧力を検知するセンサと、前記センサの検知結果に基づいて、前記真空チャンバ内の圧力に応じた電圧値を出力する圧力計と、前記電圧値からの電圧値に基づいて前記真空チャンバ内の圧力を取得する圧力取得部と、前記真空チャンバ内の圧力に基づいて放電が発生したか否かを判定する放電判定部と、を備え、前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を変更した後、前記放電判定部は前記真空チャンバ内の圧力に基づいて放電が発生したか否かを判定し、発生していないと判定された場合には前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を高くし、発生したと判定された場合には前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を低くすることを繰り返し、前記放電判定部は、所定回連続して放電が発生したと判定されると、前記電極に異常があると判断する、昇圧システムが提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a boosting system for boosting a voltage applied to an electrode installed in a vacuum chamber, the voltage setting unit setting the voltage applied to the electrode, and the voltage setting A power source for applying a voltage to the electrode based on a setting by the unit, a sensor for detecting the pressure in the vacuum chamber, and a voltage value corresponding to the pressure in the vacuum chamber based on a detection result of the sensor A pressure gauge, a pressure acquisition unit that acquires a pressure in the vacuum chamber based on a voltage value from the voltage value, and a discharge determination that determines whether or not a discharge has occurred based on the pressure in the vacuum chamber And after the voltage setting unit changes the voltage applied to the electrode, the discharge determination unit determines whether or not a discharge has occurred based on the pressure in the vacuum chamber, and Absent When it is determined, the voltage setting unit increases the voltage applied to the electrode, and when it is determined that it has occurred, the voltage setting unit repeatedly decreases the voltage applied to the electrode, The determination unit is provided with a boosting system that determines that there is an abnormality in the electrode when it is determined that a discharge has occurred continuously a predetermined number of times.
前記電圧設定部と前記電源、および、前記圧力計と前記圧力取得部の間に設けられた絶縁アンプを備えるのが望ましい。 It is desirable to provide an insulation amplifier provided between the voltage setting unit and the power source, and between the pressure gauge and the pressure acquisition unit.
また、本発明の別の態様によれば、真空チャンバ内に設置された電極に印加する電圧を昇圧する昇圧装置であって、前記電極に印加する電圧を設定する電圧設定部と、前記真空チャンバ内の圧力を取得する圧力取得部と、前記真空チャンバ内の圧力に基づいて放電が発生したか否かを判定する放電判定部と、を備え、前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を変更した後、前記放電判定部は前記真空チャンバ内の圧力に基づいて放電が発生したか否かを判定し、発生していないと判定された場合には前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を高くし、発生したと判定された場合には前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を低くすることを繰り返し、前記放電判定部は、所定回連続して放電が発生したと判定されると、前記電極に異常があると判断する、昇圧装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a boosting device for boosting a voltage applied to an electrode installed in a vacuum chamber, the voltage setting unit setting a voltage applied to the electrode, and the vacuum chamber A pressure acquisition unit that acquires the pressure in the vacuum chamber, and a discharge determination unit that determines whether or not a discharge has occurred based on the pressure in the vacuum chamber, wherein the voltage setting unit applies a voltage applied to the electrode. After the change, the discharge determination unit determines whether or not a discharge has occurred based on the pressure in the vacuum chamber. If it is determined that no discharge has occurred, the voltage setting unit applies the electrode to the electrode. When it is determined that the voltage has been increased and the voltage setting unit has been generated, the voltage setting unit repeatedly decreases the voltage applied to the electrode, and the discharge determination unit determines that a discharge has occurred continuously a predetermined number of times. Then, the electrode is abnormal It determines that the boost device is provided.
また、本発明の別の態様によれば、真空チャンバ内に設置された電極に印加する電圧を昇圧する昇圧プログラムであって、コンピュータを、前記電極に印加する電圧を設定する電圧設定部と、前記真空チャンバ内の圧力を取得する圧力取得部と、前記真空チャンバ内の圧力に基づいて放電が発生したか否かを判定する放電判定部と、として機能させ、前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を変更した後、前記放電判定部は前記真空チャンバ内の圧力に基づいて放電が発生したか否かを判定し、発生していないと判定された場合には前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を高くし、発生したと判定された場合には前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を低くすることを繰り返し、前記放電判定部は、所定回連続して放電が発生したと判定されると、前記電極に異常があると判断する、昇圧プログラム。が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a boosting program for boosting a voltage applied to an electrode installed in a vacuum chamber, wherein the computer sets a voltage to be applied to the electrode; and A pressure acquisition unit that acquires a pressure in the vacuum chamber; and a discharge determination unit that determines whether or not a discharge has occurred based on the pressure in the vacuum chamber. After changing the voltage to be applied, the discharge determination unit determines whether a discharge has occurred based on the pressure in the vacuum chamber. If it is determined that no discharge has occurred, the voltage setting unit When the voltage applied to the electrode is increased and it is determined that the voltage is generated, the voltage setting unit repeatedly decreases the voltage applied to the electrode, and the discharge determination unit generates a discharge continuously for a predetermined number of times. did If it is determined, it is determined that there is an abnormality in the electrode, boosting program. Is provided.
電極の異常を検知できる。 It is possible to detect electrode abnormalities.
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 Embodiments according to the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
図２は、一実施形態に係る昇圧システムの概略構成を示すブロック図である。この昇圧システムは、真空チャンバ５０内に設置された電極５２に印加する電圧を昇圧するものである。昇圧システムは、昇圧装置１と、２チャンネル絶縁アンプ２と、高圧電源３と、センサ４と、圧力計５とを備えている。 FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the boosting system according to the embodiment. This boosting system boosts the voltage applied to the electrode 52 installed in the vacuum chamber 50. The boosting system includes a boosting device 1, a two-channel insulation amplifier 2, a high-voltage power supply 3, a sensor 4, and a pressure gauge 5.
昇圧装置１は、例えばパーソナルコンピュータであり、入力インターフェース１１と、出力インターフェース１２と、制御部１３と、ＡＤ／ＤＡ変換ボード１４とを有する。 The booster 1 is, for example, a personal computer, and includes an input interface 11, an output interface 12, a control unit 13, and an AD / DA conversion board 14.
入力インターフェース１１は、典型的にはキーボード、マウス、タッチパネルなどであり、ユーザから制御部１３に対する種々の入力を受け付ける。 The input interface 11 is typically a keyboard, a mouse, a touch panel, or the like, and accepts various inputs to the control unit 13 from the user.
出力インターフェース１２は、典型的にはディスプレイであり、制御部１３による処理結果を表示する。出力インターフェース１２は、プリンタやスピーカなど、他の手法で制御部１３による処理結果を出力してもよい。以下、出力インターフェース１２がディスプレイであるとして説明を行う。 The output interface 12 is typically a display, and displays a processing result by the control unit 13. The output interface 12 may output the processing result by the control unit 13 by other methods such as a printer or a speaker. In the following description, it is assumed that the output interface 12 is a display.
制御部１３は、電圧設定部１３１と、圧力取得部１３２と、放電判定部１３３と、出力制御部１３４とを有する。これら各部の一部または全部は、パーソナルコンピュータのプロセッサが所定のプログラムを実行することによって実現される機能部であってもよいし、ハードウェアで構成されてもよい。 The control unit 13 includes a voltage setting unit 131, a pressure acquisition unit 132, a discharge determination unit 133, and an output control unit 134. Some or all of these units may be functional units realized by a processor of a personal computer executing a predetermined program, or may be configured by hardware.
電圧設定部１３１は電極５２に印加する電圧を設定する。圧力取得部１３２は真空チャンバ５０内の圧力を取得する。放電判定部１３３は、真空チャンバ５０内の圧力に基づいて、真空チャンバ５０内で放電が発生したか否かを判定するとともに、放電の発生状況に基づいて電極５２に異常があるか否かを判断する。出力制御部１３４は、出力インターフェース１２への出力、すなわち、ディスプレイにどのような画面を表示するかを制御する。 The voltage setting unit 131 sets the voltage applied to the electrode 52. The pressure acquisition unit 132 acquires the pressure in the vacuum chamber 50. The discharge determination unit 133 determines whether or not a discharge has occurred in the vacuum chamber 50 based on the pressure in the vacuum chamber 50, and determines whether or not there is an abnormality in the electrode 52 based on the occurrence state of the discharge. to decide. The output control unit 134 controls the output to the output interface 12, that is, what screen is displayed on the display.
ＡＤ／ＤＡ変換ボード１４は電圧設定部１３１からの設定（デジタル値）をアナログ値に変換し、２チャンネル絶縁アンプ２に供給する。また、２チャンネル絶縁アンプ２からの出力（アナログ値）をデジタル値に変換して、圧力取得部１３２に供給する。なお、ＡＤ変換ボードとＤＡ変換ボードとを別個に設けてもよい。 The AD / DA conversion board 14 converts the setting (digital value) from the voltage setting unit 131 into an analog value and supplies the analog value to the 2-channel insulation amplifier 2. Further, the output (analog value) from the two-channel insulation amplifier 2 is converted into a digital value and supplied to the pressure acquisition unit 132. Note that the AD conversion board and the DA conversion board may be provided separately.
２チャンネル絶縁アンプ２は、昇圧装置１におけるＡＤ／ＤＡ変換ボード１４と、高圧電源３及び圧力計５との間に設けられる。すなわち、２チャンネル絶縁アンプ２は、電圧設定部１３１と高圧電源３との間に設けられ、電圧設定部１３１からの出力は２チャンネル絶縁アンプ２を介して高圧電源３に供給される。また、２チャンネル絶縁アンプ２は、圧力計５と圧力取得部１３２との間に設けられ、圧力計５からの出力は２チャンネル絶縁アンプ２を介して圧力取得部１３２に到達する。２チャンネル絶縁アンプ２を設けることで、放電によるサージ電流が高圧電源３のグランドを介してＡＤ／ＤＡ変換ボード１４を破壊するのを防止できる。 The two-channel insulation amplifier 2 is provided between the AD / DA conversion board 14 in the booster 1 and the high-voltage power source 3 and the pressure gauge 5. That is, the 2-channel insulation amplifier 2 is provided between the voltage setting unit 131 and the high-voltage power supply 3, and the output from the voltage setting unit 131 is supplied to the high-voltage power supply 3 via the 2-channel insulation amplifier 2. The two-channel insulation amplifier 2 is provided between the pressure gauge 5 and the pressure acquisition unit 132, and the output from the pressure gauge 5 reaches the pressure acquisition unit 132 via the two-channel insulation amplifier 2. By providing the 2-channel insulation amplifier 2, it is possible to prevent the surge current due to the discharge from destroying the AD / DA conversion board 14 via the ground of the high-voltage power supply 3.
高圧電源３は、ＡＤ／ＤＡ変換ボード１４および２チャンネル絶縁アンプ２を介して電圧設定部１３１からの設定を受け取る。そして、高圧電源３は電圧設定部１３１からの設定に応じた電圧を電極５２に印加する。高圧電源３は数十ｋＶまで昇圧可能である。 The high voltage power supply 3 receives the setting from the voltage setting unit 131 via the AD / DA conversion board 14 and the two-channel insulation amplifier 2. The high voltage power supply 3 applies a voltage corresponding to the setting from the voltage setting unit 131 to the electrode 52. The high voltage power supply 3 can boost the voltage up to several tens of kV.
センサ４はフィラメントなどから構成され、真空チャンバ５０内に設けられて真空チャンバ５０内の圧力（真空度）を検知する。検知結果は圧力計５に供給される。 The sensor 4 is composed of a filament or the like, and is provided in the vacuum chamber 50 to detect a pressure (degree of vacuum) in the vacuum chamber 50. The detection result is supplied to the pressure gauge 5.
圧力計５は真空チャンバ５０の外部に設けられ、センサ４の検知結果に基づいて、真空チャンバ５０内の圧力を示す電圧値（アナログ値）を出力する。一例として、圧力計５は、真空チャンバ５０内の圧力が１０-8［Ｐａ］であれば０［Ｖ］を出力し、圧力が１０-4［Ｐａ］であれば５［Ｖ］を出力し、圧力が１０-2［Ｐａ］であれば１０［Ｖ］を出力する。圧力計５が出力する電圧は、ＡＤ／ＤＡ変換ボード１４によってデジタル値に変換されて、圧力取得部１３２に供給される。これにより、圧力取得部１３２は真空チャンバ５０内の圧力を取得できる。 The pressure gauge 5 is provided outside the vacuum chamber 50 and outputs a voltage value (analog value) indicating the pressure in the vacuum chamber 50 based on the detection result of the sensor 4. As an example, the pressure gauge 5 outputs 0 [V] if the pressure in the vacuum chamber 50 is 10 −8 [Pa], and outputs 5 [V] if the pressure is 10 −4 [Pa]. If the pressure is 10 −2 [Pa], 10 [V] is output. The voltage output from the pressure gauge 5 is converted into a digital value by the AD / DA conversion board 14 and supplied to the pressure acquisition unit 132. Thereby, the pressure acquisition unit 132 can acquire the pressure in the vacuum chamber 50.
図３は、出力制御部１３４によって表示されるＧＵＩ（Graphical User Interface）画面の一例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a GUI (Graphical User Interface) screen displayed by the output control unit 134.
このＧＵＩ画面は電極５２に印加される目標電圧を設定するためのラジオボタン群７１を含む。具体的には、使用する高圧電源３を選択することにより、目標電圧として１０ｋＶ，２０ｋＶおよび３０ｋＶのいずれかが選択可能である。後述するように、ここで設定した目標電圧まで、電極５２に印加される電圧が昇圧される。 The GUI screen includes a radio button group 71 for setting a target voltage applied to the electrode 52. Specifically, by selecting the high-voltage power supply 3 to be used, any one of 10 kV, 20 kV, and 30 kV can be selected as the target voltage. As will be described later, the voltage applied to the electrode 52 is boosted to the target voltage set here.
また、このＧＵＩ画面は目標電圧に達するまでの時間を設定するためのテキスト入力欄７２を含む。 The GUI screen also includes a text input field 72 for setting a time until reaching the target voltage.
さらに、このＧＵＩ画面は放電判定圧力を設定するためのテキスト入力欄７３を含む。後述するように、真空チャンバ５０内の圧力がこの放電判定圧力を超えた場合に、放電判定部１３３は放電が発生したと判定する。 Further, this GUI screen includes a text input field 73 for setting the discharge determination pressure. As will be described later, when the pressure in the vacuum chamber 50 exceeds the discharge determination pressure, the discharge determination unit 133 determines that a discharge has occurred.
そして、このＧＵＩ画面は、昇圧を開始するための開始ボタン７４と、昇圧を終了するための終了ボタン７５とを含む。 The GUI screen includes a start button 74 for starting boosting and an end button 75 for ending boosting.
また、このＧＵＩ画面は、現在の状態を示す欄８１を含む。この欄には、昇圧開始を示す「Ｓｔａｒｔ」、待機状態を示す「Ｗａｉｔ」、放電を示す「Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ」、昇圧終了をしめす「Ｅｎｄ」のいずれかが表示される。さらに、このＧＵＩ画面は、現在電極５２に印加されている電圧（電圧設定部１３１の設定から把握される）を示す欄８２を含む。そして、このＧＵＩ画面は、放電発生回数（放電判定部１３３の判定結果から把握される）を示す欄８３を含む。 The GUI screen also includes a column 81 indicating the current state. In this column, “Start” indicating the start of boosting, “Wait” indicating the standby state, “Discharge” indicating discharge, or “End” indicating the end of boosting are displayed. Further, the GUI screen includes a column 82 indicating the voltage currently applied to the electrode 52 (ascertained from the setting of the voltage setting unit 131). This GUI screen includes a column 83 indicating the number of times the discharge has occurred (ascertained from the determination result of the discharge determination unit 133).
また、このＧＵＩ画面は、経過時間に対する電圧および圧力のログを示すログ表示欄８４を含む。より詳細には、ログ表示欄８４には、昇圧開始からの経過時間、現在電極５２に印加されている電圧、および、現在の真空チャンバ５０内の圧力（圧力取得部１３２の取得結果から把握される）が示される。加えて、このＧＵＩ画面は、現在の真空チャンバ５０内の圧力を示すバー８５と、電圧到達割合を示すバー８６とを含む。 The GUI screen also includes a log display field 84 indicating a voltage and pressure log with respect to the elapsed time. More specifically, in the log display column 84, the elapsed time from the start of boosting, the voltage applied to the current electrode 52, and the current pressure in the vacuum chamber 50 (obtained from the acquisition result of the pressure acquisition unit 132). Is displayed. In addition, the GUI screen includes a bar 85 indicating the current pressure in the vacuum chamber 50 and a bar 86 indicating the voltage arrival rate.
なお、図３に示すＧＵＩ画面はあくまで一例にすぎず、種々の変更が可能である。例えば、目標電圧、目標電源までの時間および放電判定圧力の少なくとも一部を固定値としてもよい。また、ログなどを他の態様で表示してもよい。 Note that the GUI screen shown in FIG. 3 is merely an example, and various changes can be made. For example, at least a part of the target voltage, the time until the target power supply, and the discharge determination pressure may be fixed values. Moreover, you may display a log etc. in another aspect.
本昇圧システムにおける大まかな昇圧手順は次のとおりである。電圧設定部１３１が電極５２に印加する電圧を変更した後、放電判定部１３３は真空チャンバ５０内の圧力に基づいて真空チャンバ５０内で放電が発生したか否かを判定する。放電が発生していないと判定された場合、電圧設定部１３１は電極５２に印加する電圧を高くする。一方、放電が発生したと判定された場合、電圧設定部１３１は電極５２に印加する電圧を低くする。以上を繰り返す。 The rough boosting procedure in this boosting system is as follows. After the voltage setting unit 131 changes the voltage applied to the electrode 52, the discharge determination unit 133 determines whether or not a discharge has occurred in the vacuum chamber 50 based on the pressure in the vacuum chamber 50. When it is determined that no discharge has occurred, the voltage setting unit 131 increases the voltage applied to the electrode 52. On the other hand, when it is determined that discharge has occurred, the voltage setting unit 131 reduces the voltage applied to the electrode 52. Repeat above.
繰り返しの過程において、放電判定部１３３によって所定回連続して放電が発生したと判定された場合、放電判定部１３３は電極５２に異常があると判断する。 In the repetition process, when it is determined by the discharge determination unit 133 that the discharge has been continuously generated a predetermined number of times, the discharge determination unit 133 determines that the electrode 52 is abnormal.
一方、電圧を高くしていき、電極５２に印加する電圧が目標電圧に達すると、電極５２に印加する電圧を目標電圧より高くすることなく、放電判定部１３３は真空チャンバ５０内の圧力に基づいて放電が発生したか否かの判定を所定の待機時間、繰り返し行う。待機時間中、放電が発生したと判定されない場合、放電判定部１３３は電極５２に異常はないと判断する。放電が発生したと判定された場合、電圧設定部１３１は電極５２に印加する電圧を低くする。 On the other hand, when the voltage is increased and the voltage applied to the electrode 52 reaches the target voltage, the discharge determination unit 133 determines the voltage applied to the electrode 52 based on the pressure in the vacuum chamber 50 without increasing the voltage applied to the electrode 52 above the target voltage. Whether or not a discharge has occurred is repeatedly determined for a predetermined waiting time. If it is not determined that a discharge has occurred during the standby time, the discharge determination unit 133 determines that the electrode 52 is not abnormal. When it is determined that the discharge has occurred, the voltage setting unit 131 reduces the voltage applied to the electrode 52.
より詳細には以下のとおりである。
図４は、本実施形態に係る昇圧の手順を示すフローチャートである。
More details are as follows.
FIG. 4 is a flowchart showing a boosting procedure according to the present embodiment.
予め、出力制御部１３４は図３に示すＧＵＩ画面を表示し、ユーザから入力インターフェース１１を介して目標電圧、目標電圧までの時間、放電判定圧力の設定を受け付けておく。そして、開始ボタン７４が押されると、昇圧システムによって自動的に以下の手順が実行される。 The output control unit 134 displays the GUI screen shown in FIG. 3 in advance, and accepts the setting of the target voltage, the time to the target voltage, and the discharge determination pressure via the input interface 11 from the user. When the start button 74 is pressed, the following procedure is automatically executed by the boosting system.
まず、電圧設定部１３１は電極５２に設定する電圧を初期電圧（例えば０Ｖ）とする。この設定に応じて、高圧電源３は電極５２に初期電圧を印加する（ステップＳ１）。 First, the voltage setting unit 131 sets the voltage set to the electrode 52 as an initial voltage (for example, 0 V). In accordance with this setting, the high voltage power supply 3 applies an initial voltage to the electrode 52 (step S1).
次いで、放電判定部１３３は真空チャンバ５０内で放電が発生したか否かを判定する（ステップＳ２）。より詳しくは、放電判定部１３３は、圧力取得部１３２によって取得された真空チャンバ５０内の圧力を示す電圧値に相当する圧力と、放電判定圧力とを比較する。その結果、前者が高い場合には放電が発生したと判定され、後者が高い場合には放電が発生していないと判定される。 Next, the discharge determination unit 133 determines whether or not a discharge has occurred in the vacuum chamber 50 (step S2). More specifically, the discharge determination unit 133 compares the pressure corresponding to the voltage value indicating the pressure in the vacuum chamber 50 acquired by the pressure acquisition unit 132 with the discharge determination pressure. As a result, when the former is high, it is determined that a discharge has occurred, and when the latter is high, it is determined that no discharge has occurred.
放電が発生していないと判定された場合（ステップＳ２のＮＯ）、電極５２に印加する電圧が目標電圧に達していなければ（ステップＳ３のＮＯ）、電圧設定部１３１は電極５２に印加する電圧を１段階高くする（ステップＳ４）。電圧を１段階でどの程度高くするかは、目標電圧および目標電圧までの時間に応じて定められる。より具体的な例は後述する。 When it is determined that no discharge has occurred (NO in step S2), if the voltage applied to the electrode 52 does not reach the target voltage (NO in step S3), the voltage setting unit 131 applies the voltage applied to the electrode 52. Is increased by one step (step S4). How much the voltage is increased in one stage is determined according to the target voltage and the time to the target voltage. More specific examples will be described later.
一方、放電が発生したと判定された場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、そのように連続して判定された回数が規定値に達していなければ（ステップＳ５のＮＯ）、電圧設定部１３１は電極５２に印加する電圧を１段階低くする（ステップＳ６）。電圧をどの程度高くするかは任意だが、例えば、ステップＳ４における電圧１段階と等しくてもよいし、その９０％程度であってもよい。 On the other hand, when it is determined that a discharge has occurred (YES in step S2), if the number of times determined in such a manner has not reached the specified value (NO in step S5), the voltage setting unit 131 uses the electrode 52. The voltage applied to is lowered by one step (step S6). Although how much the voltage is increased is arbitrary, for example, it may be equal to one step of the voltage in step S4 or may be about 90% thereof.
以上のステップＳ２〜Ｓ６が繰り返し行われる。そして、電極５２に印加する電圧が目標電圧に達する前に、放電が発生したと連続して判定された回数が規定値に達した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、放電判定部１３３は電極５２に異常があると判断し（ステップＳ７）、処理は終了する。 The above steps S2 to S6 are repeated. Then, when the number of times that the discharge has been continuously determined reaches the specified value before the voltage applied to the electrode 52 reaches the target voltage (YES in step S5), the discharge determination unit 133 causes the electrode 52 to It is determined that there is an abnormality (step S7), and the process ends.
一方、異常と判断されることなく電極５２に印加する電圧が目標電圧に達した場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、それ以上電極５２に印加する電圧を高くしない。そして、放電判定部１３３は、所定の待機時間、真空チャンバ５０内の圧力に基づいて放電が発生したか否かを所定時間間隔で判定する（ステップＳ８）。 On the other hand, when the voltage applied to the electrode 52 reaches the target voltage without being judged as abnormal (YES in step S3), the voltage applied to the electrode 52 is not increased any further. And the discharge determination part 133 determines whether discharge generate | occur | produced at predetermined time intervals based on the predetermined standby time and the pressure in the vacuum chamber 50 (step S8).
放電が発生したと判定された場合（ステップＳ８のＹＥＳ）、ステップＳ６に戻り、電圧設定部１３１は電極５２に印加する電圧を低くする。 When it is determined that the discharge has occurred (YES in step S8), the process returns to step S6, and the voltage setting unit 131 decreases the voltage applied to the electrode 52.
放電が発生したと判定されることなく待機時間が経過した場合（ステップＳ９のＹＥＳ）、放電判定部１３３は電極５２に異常はないと判断し（ステップＳ１０）、処理を終了する。 If it is determined that the discharge has not occurred and the standby time has elapsed (YES in step S9), the discharge determination unit 133 determines that there is no abnormality in the electrode 52 (step S10) and ends the process.
図５は、電極５２に印加する電圧を昇圧した結果の一例を示すグラフである。横軸は経過時間であり、縦軸は電極５２に印加されている電圧（破線）および真空チャンバ５０内の圧力（実線）である。出力制御部１３４は、例えば表計算ソフトを利用することにより、電極５２に印加する電圧の時間変化と、真空チャンバ５０内の圧力の時間変化とを表示させる。なお、本例では、目標電圧をＶｔとし、放電判定圧力をＰｔｈとしている。 FIG. 5 is a graph showing an example of the result of boosting the voltage applied to the electrode 52. The horizontal axis is the elapsed time, and the vertical axis is the voltage applied to the electrode 52 (broken line) and the pressure in the vacuum chamber 50 (solid line). The output control unit 134 displays, for example, the time change of the voltage applied to the electrode 52 and the time change of the pressure in the vacuum chamber 50 by using spreadsheet software. In this example, the target voltage is Vt, and the discharge determination pressure is Pth.
本例では、電極５２に印加している電圧に応じて、１段階の昇圧（図４のステップＳ４）における電圧上昇幅が異なる。より具体的には、電極５２に印加している電圧がＶｔｈ０未満の場合（時間ｔ０〜ｔ１）には１段階でＶ０ずつ昇圧し、電極５２に印加している電圧がＶｔｈ０〜Ｖｔｈ１未満の場合（時間ｔ１〜ｔ２）には１段階でＶ１（＜Ｖ０）ずつ昇圧し、電極５２に印加している電圧がＶｔｈ１〜Ｖｔの場合（時間ｔ２〜ｔ３）には１段階でＶ２（＜Ｖ１）ずつ昇圧してもよい。電圧が低い場合、短時間で大きく昇圧しても放電が発生しにくいためである。 In this example, according to the voltage applied to the electrode 52, the voltage increase width in one step of boosting (step S4 in FIG. 4) differs. More specifically, when the voltage applied to the electrode 52 is less than Vth0 (time t0 to t1), the voltage applied to the electrode 52 is increased by V0 in one step, and the voltage applied to the electrode 52 is less than Vth0 to Vth1. (Time t1 to t2) is stepped up by V1 (<V0) in one step, and when the voltage applied to the electrode 52 is Vth1 to Vt (time t2 to t3), V2 (<V1) in one step. The pressure may be increased step by step. This is because when the voltage is low, it is difficult for discharge to occur even if the voltage is increased greatly in a short time.
図５では電圧上昇幅が３段階で変化する例を示しているが、２段階あるいは４段階以上で変化してもよい。あるいは、電極５２に印加している電圧が高くなるほど、曲線的に電圧上昇幅を小さくしてもよい。 Although FIG. 5 shows an example in which the voltage increase width changes in three steps, it may change in two steps or four or more steps. Alternatively, the voltage increase width may be reduced in a curve as the voltage applied to the electrode 52 increases.
図５では、時間ｔ３が経過した時点で目標電圧Ｖｔに達し（図４のステップＳ３のＹＥＳ）、放電が発生することなく（真空チャンバ５０内の圧力が放電判定圧力Ｐｔｈを超えることなく）待機時間（ｔ３〜ｔ４）経過しており（ステップＳ８のＮＯ、ステップＳ９のＹＥＳ）、電極５２に異常はないと判断される（ステップＳ１０）。 In FIG. 5, the target voltage Vt is reached when the time t3 has elapsed (YES in step S3 in FIG. 4), and no standby is generated (the pressure in the vacuum chamber 50 does not exceed the discharge determination pressure Pth). Time (t3 to t4) has elapsed (NO in step S8, YES in step S9), and it is determined that there is no abnormality in electrode 52 (step S10).
図６は、電極５２に印加する電圧を昇圧した結果の別の例を示すグラフである。この例では、時間ｔ１１が経過した時点で真空チャンバ５０内の圧力が放電判定圧力Ｐｔｈを超え、放電が発生したと判定される（図４のステップＳ２のＹＥＳ）。よって、電極５２に印加する電圧は降圧される（ステップＳ６）。その結果、真空チャンバ５０内の圧力が低下し、放電は発生していない。 FIG. 6 is a graph showing another example of the result of boosting the voltage applied to the electrode 52. In this example, when the time t11 has elapsed, the pressure in the vacuum chamber 50 exceeds the discharge determination pressure Pth, and it is determined that a discharge has occurred (YES in step S2 of FIG. 4). Therefore, the voltage applied to the electrode 52 is stepped down (step S6). As a result, the pressure in the vacuum chamber 50 is reduced and no discharge is generated.
昇圧の結果、時間ｔ１２，ｔ１３が経過した時点でも放電は発生しているが、電極５２に印加する電圧を降圧することで放電は止まる。放電が発生しなかった場合には昇圧を行い、時間ｔ１４が経過した時点で目標電圧Ｖｔに達している。その後は放電が発生することなく待機時間経過しており、電極５２に異常はないと判断される。このように、放電が発生したとしても一旦降圧することで放電が発生しなくなるのであれば、異常なしと判断できる。 As a result of the voltage increase, the discharge is generated even when the times t12 and t13 have elapsed, but the discharge is stopped by decreasing the voltage applied to the electrode 52. When no discharge occurs, the voltage is boosted, and the target voltage Vt is reached when time t14 has elapsed. Thereafter, the standby time has passed without discharge, and it is determined that there is no abnormality in the electrode 52. In this way, even if a discharge occurs, it can be determined that there is no abnormality if the discharge does not occur once the voltage is stepped down.
ただし、このような放電が発生している場合、言い換えると、真空チャンバ５０内の圧力が放電判定圧力Ｐｔｈを超えても、降圧するとすぐに真空チャンバ５０内の圧力が放電判定圧力Ｐｔｈを下回る場合、電極５２に形成されたバリなどにより空間放電が発生している可能性が高い。そのため、出力制御部１３４は空間放電が発生している旨を出力してもよい。この場合、耐圧設計の見直しとして、陽極５２ａや陰極５２ｂの面取りを行ったり、空間距離を見直したりするのが望ましい。 However, when such a discharge occurs, in other words, even if the pressure in the vacuum chamber 50 exceeds the discharge determination pressure Pth, the pressure in the vacuum chamber 50 falls below the discharge determination pressure Pth as soon as the pressure is reduced. There is a high possibility that space discharge is generated by burrs or the like formed on the electrode 52. Therefore, the output control unit 134 may output that the space discharge has occurred. In this case, as a review of the withstand voltage design, it is desirable to chamfer the anode 52a and the cathode 52b or to review the spatial distance.
図７は、電極５２に印加する電圧を昇圧した結果のまた別の例を示すグラフである。この例では、時間ｔ２１が経過した時点で真空チャンバ５０内の圧力が放電判定圧力Ｐｔｈを超え、放電が発生したと判定される（図４のステップＳ２のＹＥＳ）。よって、電極５２に印加する電圧は降圧される（ステップＳ６）。しかしながら、真空チャンバ５０内の圧力は放電判定圧力Ｐｔｈより低くならず、放電が発生していると判定される（ステップＳ２のＹＥＳ）。降圧を繰り返しても放電が発生し続け、時刻ｔ２２において放電が発生したとの連続判定回数が規定値に達している（ステップＳ５のＹＥＳ）。この場合、電極５２に異常があると判断される。 FIG. 7 is a graph showing another example of the result of boosting the voltage applied to the electrode 52. In this example, when the time t21 has elapsed, the pressure in the vacuum chamber 50 exceeds the discharge determination pressure Pth, and it is determined that a discharge has occurred (YES in step S2 of FIG. 4). Therefore, the voltage applied to the electrode 52 is stepped down (step S6). However, the pressure in the vacuum chamber 50 is not lower than the discharge determination pressure Pth, and it is determined that a discharge has occurred (YES in step S2). The discharge continues to occur even when the step-down is repeated, and the number of continuous determinations that the discharge has occurred at time t22 has reached the specified value (YES in step S5). In this case, it is determined that the electrode 52 is abnormal.
このように、放電が発生したと連続して判定される場合、言い換えると、真空チャンバ５０内の圧力が放電判定圧力Ｐｔｈを超え続けている場合、沿面放電が発生している可能性が高い。そのため、出力制御部１３４は沿面放電が発生している旨を出力してもよい。この場合、耐圧設計の見直しとして、沿面のキズを修復したり、トリプルジャンクション距離を適切にしたりするのが望ましい。 Thus, when it is determined continuously that discharge has occurred, in other words, when the pressure in the vacuum chamber 50 continues to exceed the discharge determination pressure Pth, there is a high possibility that creeping discharge has occurred. Therefore, the output control unit 134 may output that creeping discharge has occurred. In this case, as a review of the pressure resistance design, it is desirable to repair flaws on the surface or to make the triple junction distance appropriate.
以上説明したように、本実施形態によれば、電極５２に印加する電圧を変更する度に、真空チャンバ５０内で放電が発生したか否かを判定する。そして、放電が発生していなければ昇圧し、放電が発生していれば降圧する。これにより、効率よく電極５２の異常を検知できる。 As described above, according to the present embodiment, it is determined whether or not a discharge has occurred in the vacuum chamber 50 each time the voltage applied to the electrode 52 is changed. If no discharge is generated, the voltage is increased, and if discharge is generated, the voltage is decreased. Thereby, the abnormality of the electrode 52 can be detected efficiently.
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。 The embodiment described above is described for the purpose of enabling the person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Therefore, the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be the widest scope according to the technical idea defined by the claims.
１ 昇圧装置
１１ 入力インターフェース
１２ 出力インターフェース
１３ 制御部
１３１ 電圧設定部
１３２ 圧力取得部
１３３ 放電判定部
１３４ 出力制御部
１４ ＡＤ／ＤＡ変換ボード
２ ２チャンネル絶縁アンプ
３ 高圧電源
４ センサ
５ 圧力計
５０ 真空チャンバ
５１ 絶縁体
５２ 電極
５２ａ 陽極
５２ｂ 陰極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Booster 11 Input interface 12 Output interface 13 Control part 131 Voltage setting part 132 Pressure acquisition part 133 Discharge determination part 134 Output control part 14 AD / DA conversion board 2 2 channel insulation amplifier 3 High voltage power supply 4 Sensor 5 Pressure gauge 50 Vacuum chamber 51 Insulator 52 Electrode 52a Anode 52b Cathode
Claims (10)
前記電極に印加する電圧を変更した後、前記真空チャンバ内の圧力に基づいて放電が発生したか否かを判定し、発生していないと判定された場合には前記電極に印加する電圧を高くし、発生したと判定された場合には前記電極に印加する電圧を低くすることを繰り返し、
所定回連続して放電が発生したと判定されると、前記電極に異常があると判断する、昇圧方法。 A boosting method for boosting a voltage applied to an electrode installed in a vacuum chamber,
After changing the voltage applied to the electrode, it is determined whether or not a discharge has occurred based on the pressure in the vacuum chamber. If it is determined that no discharge has occurred, the voltage applied to the electrode is increased. When it is determined that it has occurred, repeatedly reducing the voltage applied to the electrode,
A method of boosting, in which it is determined that there is an abnormality in the electrode when it is determined that a discharge has occurred continuously a predetermined number of times.
放電が発生したと判定された後、前記電極に印加する電圧を低くすると放電が発生しないと判定される場合には、空間放電が発生していることを出力する、請求項５に記載の昇圧方法。 When it is determined a predetermined number of times continuously that discharge has occurred, output that creeping discharge has occurred,
6. The booster according to claim 5, wherein, after it is determined that a discharge has occurred, if it is determined that a discharge is not generated when a voltage applied to the electrode is lowered, a boost is output according to claim 5. Method.
前記電極に印加する電圧を設定する電圧設定部と、
前記電圧設定部による設定に基づいて前記電極に電圧を印加する電源と、
前記真空チャンバ内の圧力を検知するセンサと、
前記センサの検知結果に基づいて、前記真空チャンバ内の圧力に応じた電圧値を出力する圧力計と、
前記電圧値からの電圧値に基づいて前記真空チャンバ内の圧力を取得する圧力取得部と、
前記真空チャンバ内の圧力に基づいて放電が発生したか否かを判定する放電判定部と、を備え、
前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を変更した後、前記放電判定部は前記真空チャンバ内の圧力に基づいて放電が発生したか否かを判定し、発生していないと判定された場合には前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を高くし、発生したと判定された場合には前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を低くすることを繰り返し、
前記放電判定部は、所定回連続して放電が発生したと判定されると、前記電極に異常があると判断する、昇圧システム。 A boosting system that boosts a voltage applied to an electrode installed in a vacuum chamber,
A voltage setting unit for setting a voltage to be applied to the electrode;
A power source for applying a voltage to the electrode based on the setting by the voltage setting unit;
A sensor for detecting the pressure in the vacuum chamber;
A pressure gauge that outputs a voltage value corresponding to the pressure in the vacuum chamber based on the detection result of the sensor;
A pressure acquisition unit for acquiring a pressure in the vacuum chamber based on a voltage value from the voltage value;
A discharge determination unit that determines whether or not a discharge has occurred based on the pressure in the vacuum chamber,
After the voltage setting unit changes the voltage applied to the electrode, the discharge determination unit determines whether or not a discharge has occurred based on the pressure in the vacuum chamber, and if it is determined that it has not occurred The voltage setting unit increases the voltage applied to the electrode, and when it is determined that the voltage setting unit has occurred, the voltage setting unit repeatedly decreases the voltage applied to the electrode,
The boost determination system, wherein the discharge determination unit determines that the electrode has an abnormality when it is determined that a discharge has occurred continuously a predetermined number of times.
前記電極に印加する電圧を設定する電圧設定部と、
前記真空チャンバ内の圧力を取得する圧力取得部と、
前記真空チャンバ内の圧力に基づいて放電が発生したか否かを判定する放電判定部と、を備え、
前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を変更した後、前記放電判定部は前記真空チャンバ内の圧力に基づいて放電が発生したか否かを判定し、発生していないと判定された場合には前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を高くし、発生したと判定された場合には前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を低くすることを繰り返し、
前記放電判定部は、所定回連続して放電が発生したと判定されると、前記電極に異常があると判断する、昇圧装置。 A boosting device that boosts a voltage applied to an electrode installed in a vacuum chamber,
A voltage setting unit for setting a voltage to be applied to the electrode;
A pressure acquisition unit for acquiring the pressure in the vacuum chamber;
A discharge determination unit that determines whether or not a discharge has occurred based on the pressure in the vacuum chamber,
After the voltage setting unit changes the voltage applied to the electrode, the discharge determination unit determines whether or not a discharge has occurred based on the pressure in the vacuum chamber, and if it is determined that it has not occurred The voltage setting unit increases the voltage applied to the electrode, and when it is determined that the voltage setting unit has occurred, the voltage setting unit repeatedly decreases the voltage applied to the electrode,
The boosting device, wherein the discharge determination unit determines that the electrode has an abnormality when it is determined that a discharge has occurred continuously a predetermined number of times.
前記電極に印加する電圧を設定する電圧設定部と、
前記真空チャンバ内の圧力を取得する圧力取得部と、
前記真空チャンバ内の圧力に基づいて放電が発生したか否かを判定する放電判定部と、として機能させ、
前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を変更した後、前記放電判定部は前記真空チャンバ内の圧力に基づいて放電が発生したか否かを判定し、発生していないと判定された場合には前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を高くし、発生したと判定された場合には前記電圧設定部が前記電極に印加する電圧を低くすることを繰り返し、
前記放電判定部は、所定回連続して放電が発生したと判定されると、前記電極に異常があると判断する、昇圧プログラム。 A boosting program for boosting a voltage applied to an electrode installed in a vacuum chamber, the computer comprising:
A voltage setting unit for setting a voltage to be applied to the electrode;
A pressure acquisition unit for acquiring the pressure in the vacuum chamber;
A discharge determination unit that determines whether or not a discharge has occurred based on the pressure in the vacuum chamber;
After the voltage setting unit changes the voltage applied to the electrode, the discharge determination unit determines whether or not a discharge has occurred based on the pressure in the vacuum chamber, and if it is determined that it has not occurred The voltage setting unit increases the voltage applied to the electrode, and when it is determined that the voltage setting unit has occurred, the voltage setting unit repeatedly decreases the voltage applied to the electrode,
The boosting program, wherein the discharge determination unit determines that there is an abnormality in the electrode when it is determined that a discharge has occurred continuously a predetermined number of times.
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