JP5132967B2 - インピーダンス整合装置 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、プラズマエッチング、プラズマＣＶＤ等の用途に用いられるプラズマ処理装置等の負荷に電力を供給する高周波電源と負荷との間に設けられ、高周波電源と負荷のインピーダンスを整合させるインピーダンス整合装置に関するものである。
図３は、インピーダンス整合装置が用いられる高周波電力供給システムの一例を示す図である。
この高周波電力供給システムは、半導体ウエハや液晶基板等の被加工物に、例えばプラズマエッチング、プラズマＣＶＤといった加工処理を行うためのシステムであり、高周波電源装置１、伝送線路２、インピーダンス整合装置３、負荷接続部４及び負荷５（プラズマ処理装置５）で構成されている。
高周波電源装置１は、高周波電力を出力して負荷５となるプラズマ処理装置５に供給するための装置である。なお、高周波電源装置１から出力された高周波電力は、同軸ケーブルからなる伝送線路２及びインピーダンス整合装置３及び遮蔽された銅板からなる負荷接続部４を介して負荷５に供給される。また、一般にこの種の高周波電源装置１では、無線周波数帯域の周波数（例えば、数百ｋＨｚ以上の周波数）を有する高周波電力を出力している。
負荷５（プラズマ処理装置５）は、加工部を備え、その加工部の内部に搬入したウエハ、液晶基板等の被加工物を加工（エッチング、ＣＶＤ等）するための装置であり、被加工物を加工するために、加工部にプラズマ放電用ガスを導入し、そのプラズマ放電用ガスに高周波電源装置１から供給された高周波電力（電圧）を印加することによって、上記のプラズマ放電用ガスを放電させて非プラズマ状態からプラズマ状態にしている。そして、プラズマを利用して被加工物を加工している。
インピーダンス整合装置３は、高周波電源装置１と負荷５とのインピーダンスを整合させるものである。インピーダンス整合装置３には、例えば、可変コンデンサや可変インダクタといったインピーダンスを変更できる可変インピーダンス素子等を備えたインピーダンス変換部１０（図４参照）が設けられ、インピーダンス変換部１０の可変インピーダンス素子のインピーダンス（より詳細には、可変コンデンサの場合はキャパシタンス、可変インダクタの場合はインダクタンス、可変抵抗の場合はレジスタンス）を変更させることによって、インピーダンス整合を行っている。
より具体的には、例えば、高周波電源装置１の出力端から高周波電源装置１側を見たインピーダンスが、例えば５０Ωに設計され、高周波電源装置１が、特性インピーダンス５０Ωの伝送線路２でインピーダンス整合装置３の入力端子３ａに接続されているとすると、インピーダンス整合装置３は、当該インピーダンス整合装置３の入力端３ａから負荷５側を見たインピーダンスＺｉｎ（以下、入力インピーダンスＺｉｎ）を５０Ωに変換させるものである。
この際、例えば、５０Ω±１Ωのような範囲を設定して、その範囲内になればインピーダンス整合したと見なしてもよい。また、目標とするインピーダンスを５０Ωにするのではなく、あえて、他のインピーダンス（例えば５１Ω）に設定することもある。
図４は、インピーダンス変換部１０の回路構成例である。
インピーダンス変換部１０は、図４に示すように、例えば、第１の可変コンデンサＣ１、第２の可変コンデンサＣ２、およびインダクタＬ１によって構成される。また、図４とは異なり、可変インダクタが設けられることもある。なお、このような可変コンデンサ等を備えたインピーダンス整合装置３としては、特許文献１に示すようなものがある。
インピーダンス変換部１０は、図４に示すように、例えば、第１の可変コンデンサＣ１、第２の可変コンデンサＣ２、およびインダクタＬ１によって構成される。また、図４とは異なり、可変インダクタが設けられることもある。なお、このような可変コンデンサ等を備えたインピーダンス整合装置３としては、特許文献１に示すようなものがある。
次に、第１の可変コンデンサＣ１および第２の可変コンデンサＣ２のような可変コンデンサを例にして、可変インピーダンス素子の可動部の構造を説明する。なお、以下では、第１の可変コンデンサＣ１および第２の可変コンデンサＣ２の区別無しに説明する。
図５は、可変コンデンサの可動部周辺の概略図である。
この図５に示すように、可変コンデンサの可動部３０が、ボルト部３１とナット部３２とによって構成されているものがある。そして、図示しない駆動部によってナット部３２が回転され、その回転によって、ボルト部３１の位置が変位するようになっている。なお、駆動部は、例えば、ステッピングモータ、サーボモータ等のモータが用いられる。
また、ボルト部３１は、可変コンデンサの電極２０に連結されており、ボルト部３１の位置を変位させることによって、可変コンデンサのキャパシタンスが変更できるようになっている。すなわち、可動部３０（詳細には可動部３０を構成するボルト部３１）の位置を変位させることによって、可変インピーダンス素子の電気的特性を変更できるようになっている。
なお、可変コンデンサの電極２０の構造が様々であるため、ここでは詳細を省略するが、可動部３０の位置を変位させることによって、電極の対向面積が変わり、それによってキャパシタンスが変更されるようになっている。
例えば、図５（ａ）のように、ボルト部３１をナット部３２から突出する方向に、ボルト部３１の位置を変位させると、キャパシタンスが大になり、図５（ｂ）のように、ボルト部３１をナット部３２の中に入り込ませる方向に、ボルト部３１の位置を変位させると、キャパシタンスが小になる。なお、図５（ｂ）では、可変コンデンサの電極２０を省略している。
この図５に示すように、可変コンデンサの可動部３０が、ボルト部３１とナット部３２とによって構成されているものがある。そして、図示しない駆動部によってナット部３２が回転され、その回転によって、ボルト部３１の位置が変位するようになっている。なお、駆動部は、例えば、ステッピングモータ、サーボモータ等のモータが用いられる。
また、ボルト部３１は、可変コンデンサの電極２０に連結されており、ボルト部３１の位置を変位させることによって、可変コンデンサのキャパシタンスが変更できるようになっている。すなわち、可動部３０（詳細には可動部３０を構成するボルト部３１）の位置を変位させることによって、可変インピーダンス素子の電気的特性を変更できるようになっている。
なお、可変コンデンサの電極２０の構造が様々であるため、ここでは詳細を省略するが、可動部３０の位置を変位させることによって、電極の対向面積が変わり、それによってキャパシタンスが変更されるようになっている。
例えば、図５（ａ）のように、ボルト部３１をナット部３２から突出する方向に、ボルト部３１の位置を変位させると、キャパシタンスが大になり、図５（ｂ）のように、ボルト部３１をナット部３２の中に入り込ませる方向に、ボルト部３１の位置を変位させると、キャパシタンスが小になる。なお、図５（ｂ）では、可変コンデンサの電極２０を省略している。
また、駆動部は、図示しない制御部によって制御される。この際、可変コンデンサのキャパシタンスが、複数段階に変更可能となるように制御される。すなわち、図示しない制御部によって駆動部が制御される。そして、駆動部によって可動部３０（詳細には可動部３０を構成するボルト部３１）の位置を変位させると、可動部３０に連結されている電極２０の状態が変化するので、キャパシタンスを変更できるようになっている。
例えば、可変コンデンサの可動部３０の位置が、１０００段階に変位可能である場合、キャパシタンスも１０００通りに変更可能となる。なお、可動部３０の位置に対するキャパシタンスは、可変インピーダンス素子の仕様または実験によって、既知となっている。そのため、可動部３０の位置が分かれば、キャパシタンスが分かるようになっている。
なお、上述した可変コンデンサは、コンデンサの電極部が真空空間になるような構造になっている。そのために、実際には、複雑な構造になっているが、図５では、可変コンデンサの電極および可動部３０周辺の概略図であるため、真空にするための構造等については省略している。また、このような可変コンデンサを真空可変コンデンサという。
なお、ここでは、可変コンデンサを例にして説明しているが、可動部がボルト部とナット部とによって構成されている可変インピーダンス素子であれば、同様のことが言える。例えば、可変インダクタ、可変抵抗等であっても、図５に示すように、可動部が、ボルト部とナット部とによって構成されているものであれば、同様のことが言える。
また、図５では、ナット部３２を回転させることによってボルト部３１の位置が変位する例を示したが、これに限定されるものではなく、ボルト部とナット部との関係を逆にしたような構成にしてもよい。すなわち、ボルト部を回転させることによって、ナット部の位置が変位され、そして、ナット部の位置が変位することによって、可変インピーダンス素子の電気的特性（キャパシタンス、インダクタンス等）を変更できるようにしてもよい。
このように、可変インピーダンス素子には様々な種類があるが、以下の説明では、可変コンデンサを例にして説明を行う。
上述したように可変コンデンサは、インピーダンス整合装置３において、インピーダンスを調整するために用いられる。そのために、高周波電源装置から負荷に電力が供給されている状態において、インピーダンス整合を行うために、負荷のインピーダンスに合わせて、キャパシタンスが変更される。
このとき、可変コンデンサの可動部３０は、全可動範囲で位置が変位するのではなく、負荷のインピーダンスに合わせて、限られた範囲内で位置が変位することが多い。例えば、可変コンデンサの可動部３０の位置が、１０００段階に変位可能である場合において、可動部３０の可動範囲内で、キャパシタンスが最小となる可動部３０の位置を「１」で表し、キャパシタンスが最大となる可動部３０の位置を「１０００」で表すとする。このとき、可動部３０は、「１」〜「１０００」の範囲内で頻繁に位置が変位するのではなく、例えば、「２００」〜「３００」等の範囲でのみ位置が変位するなど、限られた可動範囲内で位置が変位をすることが多い。すなわち、全可動範囲の１０％の可動範囲内でのみ位置が変位するなど、限られた可動範囲内で位置が変位をすることが多い。
なお、この可動範囲は、負荷の状態などによって変わるため、例えば、「３００」〜「４５０」（全可動範囲の１５％）、「６００」〜「６５０」（全可動範囲の５％）の範囲など、様々である。
なお、図５に示すように、ボルト部３１およびナット部３２が接触している部分は、ある程度の幅があるので、上記で例示した割合は、全可動範囲のうちで、ボルト部３１およびナット部３２が接触している部分の割合を示すものではない。
なお、この可動範囲は、負荷の状態などによって変わるため、例えば、「３００」〜「４５０」（全可動範囲の１５％）、「６００」〜「６５０」（全可動範囲の５％）の範囲など、様々である。
なお、図５に示すように、ボルト部３１およびナット部３２が接触している部分は、ある程度の幅があるので、上記で例示した割合は、全可動範囲のうちで、ボルト部３１およびナット部３２が接触している部分の割合を示すものではない。
また、図５に示すように、可動部３０のボルト部３１のうち、ナット部３２と接触しているのは、ボルト部３１の一部である。そのため、上述したような限られた可動範囲内でのみ可動部３０の位置が変位するという動作が繰り返されると、ボルト部３１、ナット部３２に塗布されたグリースが、その可動範囲で枯渇するという現象が生じる。
グリースが枯渇した状態で可動部３０の位置を変異させようとしても、潤滑性が少ないので、ボルト部３１やナット部３２のねじ山が磨耗して変形することになる。そうなると、可動部３０は滑らかに可動できなくなる。そして、このような状態が続くと、ついには、可動部３０を変位させることができなくなる。
特に、上述したような真空可変コンデンサの場合は、可動部３０を駆動部側に変位させるには、真空空間に逆らって変位させる必要があるので、大きなトルクが必要となる。そのため、ねじ山が磨耗し変形すると、さらに大きなトルクが必要となるため、その影響は大きい。
そのため、定期的にグリースを塗布するメンテナンスを行なう等の対策が必要となる。しかし、分解してグリースを塗布するのは、現実問題として難しい。そこで、手動にて、可動部３０を広い範囲で可動させることによって、あまり使用されていない可動範囲に塗布されているグリースを、枯渇した範囲に広めるという方法がとられていた。
すなわち、グリースが残っているボルト部３１の範囲で、ボルト部３１とナット部３２とが接触するようにボルト部３１の位置を変位させて、ボルト部３１に残っているグリースをナット部３２に付ける。その後、グリースが枯渇したボルト部３１の範囲でボルト部３１とナット部３２とが接触するようにボルト部３１の位置を変位させると、ナット部３２に付いたグリースがボルト部３１に付くので、グリースが枯渇したボルト部３１の範囲にグリースを再塗布することができる。本明細書では、このような動作をリグリース動作という。
このリグリース動作は、例えば、可動部３０の位置を、全ての可動範囲内又は予め設定された一部の可動範囲内で変化させればよい。
例えば、上述したように、可変コンデンサの可動部３０の位置（詳細には可動部３０を構成するボルト部３１）が、１０００段階に変位可能である場合、「１」〜「１０００」の範囲（全範囲）で、可変コンデンサの可動部３０を往復動作させればよい。
または、グリースが枯渇したボルト部３１の範囲が、上記例のように「２００」〜「３００」であると思われる場合は、上記範囲が含まれ、かつリグリース動作の効果が得られると思われる範囲（例えば、「０」〜「５００」）で、可変コンデンサの可動部３０を往復動作させればよい。また、このリグリース動作における往復回数は、１回よりも複数回の方が望ましい。また、往復させなくてもよい場合もある。
例えば、上述したように、可変コンデンサの可動部３０の位置（詳細には可動部３０を構成するボルト部３１）が、１０００段階に変位可能である場合、「１」〜「１０００」の範囲（全範囲）で、可変コンデンサの可動部３０を往復動作させればよい。
または、グリースが枯渇したボルト部３１の範囲が、上記例のように「２００」〜「３００」であると思われる場合は、上記範囲が含まれ、かつリグリース動作の効果が得られると思われる範囲（例えば、「０」〜「５００」）で、可変コンデンサの可動部３０を往復動作させればよい。また、このリグリース動作における往復回数は、１回よりも複数回の方が望ましい。また、往復させなくてもよい場合もある。
なお、リグリース動作を行う前の位置に戻すことが望ましい。これは、リグリース動作が完了した後、高周波電源装置１から高周波電力が供給された場合に、いち早くインピーダンス整合を行うためである。
しかし、インピーダンス整合装置３が用いられる高周波電力供給システムは、ほとんど休止時間なく稼動し続けることが多いので、手動にてメンテナンスを行なうにも、稼働中に発生する僅かな休止時間に行なう必要がある。しかし、手動にてリグリース動作を行なっていると、インピーダンス整合ができないので、もし、リグリース動作中に高周波電力が供給された場合には、製品に悪影響を与える恐れがある。また、高周波電源装置１に戻る反射波が大きくなって、高周波電源装置１を破損させる恐れがある。
そのために、手動でリグリース動作を行なう場合には、稼働中に発生する僅かな休止時間に行なうというのではなく、高周波電力供給システム自体を停止させることによって、手動にてリグリース動作を行なっている間に、間違って高周波電力が供給されないようにする必要がある。しかし、これでは、工場の生産性が悪くなるという問題があった。
また、手動でリグリース動作を行なう場合には、リグリース動作をいつ行なうのかの管理が必要であり、手間がかかる。また、リグリース動作を行なう時期になっているにもかかわらず、リグリース動作を忘れてしまうということも考えられる。
本発明は、上記事情のもとで考え出されたものであって、高周波電力供給システムを停止させることなく、自動にてリグリース動作を行なう機能を有するインピーダンス整合装置３を提供することを目的としている。
第１の発明によって提供されるインピーダンス整合装置は、
高周波電力を出力する高周波電源装置と負荷との間に設けられ、内部に設けた可変インピーダンス素子のインピーダンスを変更することにより、前記高周波電源装置と負荷のインピーダンス整合を行うインピーダンス整合装置において、
素子のインピーダンスを変更できるようにボルト部とナット部との相対位置が変位可能に構成された可動部を有し、前記ボルト部と前記ナット部との接触面にグリースが塗布された可変インピーダンス素子を少なくとも１つ設けたインピーダンス変換部と、
前記可変インピーダンス素子に対応して設けられており、前記ボルト部と前記ナット部との相対位置を変位させるために、前記ボルト部又は前記ナット部の位置を変位させる駆動部と、
前記可変インピーダンス素子用に予め定めた判定基準を満たしたと判定したときに対応する前記駆動部を制御することによって、予め定めた範囲内で前記ボルト部と前記ナット部との相対位置を変位させる動作を行わせ、この動作によって前記予め定めた範囲内に残っているグリースを前記予め定めた範囲内の他の箇所に再塗布するリグリース機能を有する制御部とを備え、
前記予め定めた判定基準は、前記可変インピーダンス素子が１つの場合は、その１つの可変インピーダンス素子に対して定められ、前記可変インピーダンス素子が複数の場合は、それぞれの可変インピーダンス素子に対して定められたものであることを特徴としている。
高周波電力を出力する高周波電源装置と負荷との間に設けられ、内部に設けた可変インピーダンス素子のインピーダンスを変更することにより、前記高周波電源装置と負荷のインピーダンス整合を行うインピーダンス整合装置において、
素子のインピーダンスを変更できるようにボルト部とナット部との相対位置が変位可能に構成された可動部を有し、前記ボルト部と前記ナット部との接触面にグリースが塗布された可変インピーダンス素子を少なくとも１つ設けたインピーダンス変換部と、
前記可変インピーダンス素子に対応して設けられており、前記ボルト部と前記ナット部との相対位置を変位させるために、前記ボルト部又は前記ナット部の位置を変位させる駆動部と、
前記可変インピーダンス素子用に予め定めた判定基準を満たしたと判定したときに対応する前記駆動部を制御することによって、予め定めた範囲内で前記ボルト部と前記ナット部との相対位置を変位させる動作を行わせ、この動作によって前記予め定めた範囲内に残っているグリースを前記予め定めた範囲内の他の箇所に再塗布するリグリース機能を有する制御部とを備え、
前記予め定めた判定基準は、前記可変インピーダンス素子が１つの場合は、その１つの可変インピーダンス素子に対して定められ、前記可変インピーダンス素子が複数の場合は、それぞれの可変インピーダンス素子に対して定められたものであることを特徴としている。
第２の発明によって提供されるインピーダンス整合装置は、
入力端において、前記高周波電源装置から出力される高周波電力に関する情報を含むインピーダンス整合に必要な情報を検出する入力端情報検出部を更に備え、
前記制御部は、前記入力端情報検出部で検出した情報に基づいて前記高周波電源装置から高周波電力が出力されているか否かを判別する機能を更に有するとともに、
前記制御部は、前記可変インピーダンス素子毎に前記判定基準を満たしたか否かを判定するものであって、前回のリグリース機能の実行終了時を基準として下記（１）〜（３）のうちのいずれか１つの情報が夫々の情報に対して予め定めた基準値を超えたときに、前記判定基準を満たしたと判定することを特徴としている。
（１）前記高周波電源装置から高周波電力が出力された累積時間
（２）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積変位量
（３）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積往復数
また、第３の発明によって提供されるインピーダンス整合装置は、
入力端において、前記高周波電源装置から出力される高周波電力に関する情報を含むインピーダンス整合に必要な情報を検出する入力端情報検出部を更に備え、
前記制御部は、前記入力端情報検出部で検出した情報に基づいて前記高周波電源装置から高周波電力が出力されているか否かを判別する機能を更に有するとともに、
前記制御部は、前記可変インピーダンス素子毎に前記判定基準を満たしたか否かを判定するものであって、前回のリグリース機能の実行終了時を基準として下記（１）〜（３）のうちのいずれか２つの情報が夫々の情報に対して予め定めた基準値を超えたときに、前記判定基準を満たしたと判定することを特徴としている。
（１）前記高周波電源装置から高周波電力が出力された累積時間
（２）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積変位量
（３）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積往復数
また、第４の発明によって提供されるインピーダンス整合装置は、
入力端において、前記高周波電源装置から出力される高周波電力に関する情報を含むインピーダンス整合に必要な情報を検出する入力端情報検出部を更に備え、
前記制御部は、前記入力端情報検出部で検出した情報に基づいて前記高周波電源装置から高周波電力が出力されているか否かを判別する機能を更に有するとともに、
前記制御部は、前記可変インピーダンス素子毎に前記判定基準を満たしたか否かを判定するものであって、前回のリグリース機能の実行終了時を基準として下記（１）〜（３）の３つの情報が夫々の情報に対して予め定めた基準値を超えたときに、前記判定基準を満たしたと判定することを特徴としている。
（１）前記高周波電源装置から高周波電力が出力された累積時間
（２）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積変位量
（３）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積往復数
入力端において、前記高周波電源装置から出力される高周波電力に関する情報を含むインピーダンス整合に必要な情報を検出する入力端情報検出部を更に備え、
前記制御部は、前記入力端情報検出部で検出した情報に基づいて前記高周波電源装置から高周波電力が出力されているか否かを判別する機能を更に有するとともに、
前記制御部は、前記可変インピーダンス素子毎に前記判定基準を満たしたか否かを判定するものであって、前回のリグリース機能の実行終了時を基準として下記（１）〜（３）のうちのいずれか１つの情報が夫々の情報に対して予め定めた基準値を超えたときに、前記判定基準を満たしたと判定することを特徴としている。
（１）前記高周波電源装置から高周波電力が出力された累積時間
（２）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積変位量
（３）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積往復数
また、第３の発明によって提供されるインピーダンス整合装置は、
入力端において、前記高周波電源装置から出力される高周波電力に関する情報を含むインピーダンス整合に必要な情報を検出する入力端情報検出部を更に備え、
前記制御部は、前記入力端情報検出部で検出した情報に基づいて前記高周波電源装置から高周波電力が出力されているか否かを判別する機能を更に有するとともに、
前記制御部は、前記可変インピーダンス素子毎に前記判定基準を満たしたか否かを判定するものであって、前回のリグリース機能の実行終了時を基準として下記（１）〜（３）のうちのいずれか２つの情報が夫々の情報に対して予め定めた基準値を超えたときに、前記判定基準を満たしたと判定することを特徴としている。
（１）前記高周波電源装置から高周波電力が出力された累積時間
（２）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積変位量
（３）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積往復数
また、第４の発明によって提供されるインピーダンス整合装置は、
入力端において、前記高周波電源装置から出力される高周波電力に関する情報を含むインピーダンス整合に必要な情報を検出する入力端情報検出部を更に備え、
前記制御部は、前記入力端情報検出部で検出した情報に基づいて前記高周波電源装置から高周波電力が出力されているか否かを判別する機能を更に有するとともに、
前記制御部は、前記可変インピーダンス素子毎に前記判定基準を満たしたか否かを判定するものであって、前回のリグリース機能の実行終了時を基準として下記（１）〜（３）の３つの情報が夫々の情報に対して予め定めた基準値を超えたときに、前記判定基準を満たしたと判定することを特徴としている。
（１）前記高周波電源装置から高周波電力が出力された累積時間
（２）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積変位量
（３）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積往復数
第５の発明によって提供されるインピーダンス整合装置は、
前記制御部が、前記高周波電源装置から高周波電力が出力されていない状態のときに、前記リグリース機能を実行することを特徴としている。
前記制御部が、前記高周波電源装置から高周波電力が出力されていない状態のときに、前記リグリース機能を実行することを特徴としている。
第６の発明によって提供されるインピーダンス整合装置は、
前記制御部が、前記可変インピーダンス素子用に予め定めた判定基準を満たしたと判定したときに、外部にリグリース機能を実行させる必要があることを示す信号を出力する機能を更に有するとともに、外部からリグリース機能を実行することを許可する許可信号が入力され、かつ、前記高周波電源装置から高周波電力が出力されていない状態のときに、前記リグリース機能を実行することを特徴としている。
前記制御部が、前記可変インピーダンス素子用に予め定めた判定基準を満たしたと判定したときに、外部にリグリース機能を実行させる必要があることを示す信号を出力する機能を更に有するとともに、外部からリグリース機能を実行することを許可する許可信号が入力され、かつ、前記高周波電源装置から高周波電力が出力されていない状態のときに、前記リグリース機能を実行することを特徴としている。
第７の発明によって提供されるインピーダンス整合装置は、
前記制御部が、前記リグリース機能を実行中のときに、装置の外部に、リグリース機能を実行中であることを示す信号を出力する機能を、更に有することを特徴している。
前記制御部が、前記リグリース機能を実行中のときに、装置の外部に、リグリース機能を実行中であることを示す信号を出力する機能を、更に有することを特徴している。
第８の発明によって提供されるインピーダンス整合装置は、
前記制御部が、前記リグリース機能を実行中に、前記高周波電源装置から高周波電力が出力されたことを検知した場合は、前記リグリース機能の実行を中止し、高周波電源装置と負荷のインピーダンスを整合させる動作を行うことを特徴としている。
前記制御部が、前記リグリース機能を実行中に、前記高周波電源装置から高周波電力が出力されたことを検知した場合は、前記リグリース機能の実行を中止し、高周波電源装置と負荷のインピーダンスを整合させる動作を行うことを特徴としている。
第９の発明によって提供されるインピーダンス整合装置は、
前記ボルト部と前記ナット部とが取り得る全ての可動範囲又は予め設定された一部の可動範囲を、前記予め定めた範囲とすることを特徴としている。
前記ボルト部と前記ナット部とが取り得る全ての可動範囲又は予め設定された一部の可動範囲を、前記予め定めた範囲とすることを特徴としている。
第１０の発明によって提供されるインピーダンス整合装置は、
前記制御部が、予め設定された速度で前記ボルト部と前記ナット部との相対位置を変位させるように、前記駆動部を制御することを特徴としている。
前記制御部が、予め設定された速度で前記ボルト部と前記ナット部との相対位置を変位させるように、前記駆動部を制御することを特徴としている。
第１１の発明によって提供されるインピーダンス整合装置は、
前記制御部が、前記可変インピーダンス素子が複数の場合に、いずれかの前記可変インピーダンス素子でリグリース機能を実行すると判定したときに、当該可変インピーダンス素子に対してリグリース機能を実行し、他の可変インピーダンス素子に対してはリグリース機能を実行しないことを特徴としている。
また、第１２の発明によって提供されるインピーダンス整合装置は、
前記制御部が、前記可変インピーダンス素子が複数の場合に、いずれかの前記可変インピーダンス素子でリグリース機能を実行すると判定したときに、当該可変インピーダンス素子に対してリグリース機能を実行するだけでなく、他の可変インピーダンス素子に対してもリグリース機能を実行することを特徴としている。
前記制御部が、前記可変インピーダンス素子が複数の場合に、いずれかの前記可変インピーダンス素子でリグリース機能を実行すると判定したときに、当該可変インピーダンス素子に対してリグリース機能を実行し、他の可変インピーダンス素子に対してはリグリース機能を実行しないことを特徴としている。
また、第１２の発明によって提供されるインピーダンス整合装置は、
前記制御部が、前記可変インピーダンス素子が複数の場合に、いずれかの前記可変インピーダンス素子でリグリース機能を実行すると判定したときに、当該可変インピーダンス素子に対してリグリース機能を実行するだけでなく、他の可変インピーダンス素子に対してもリグリース機能を実行することを特徴としている。
第１３の発明によって提供されるインピーダンス整合装置は、
前記判定基準に関するものであって、前記判定基準は、リグリース機能を実行した回数に関係なく同一とするか、リグリース機能を実行した回数が増加するに従い、下記（１）〜（３）のように変更するかを選択できることを特徴としている。
（１）前記高周波電源装置から高周波電力が出力された累積時間を短くする。
（２）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積変位量を少なくする。
（３）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積往復数を少なくする。
前記判定基準に関するものであって、前記判定基準は、リグリース機能を実行した回数に関係なく同一とするか、リグリース機能を実行した回数が増加するに従い、下記（１）〜（３）のように変更するかを選択できることを特徴としている。
（１）前記高周波電源装置から高周波電力が出力された累積時間を短くする。
（２）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積変位量を少なくする。
（３）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積往復数を少なくする。
本発明によれば、高周波電力供給システムを停止させることなく、自動にてリグリース動作を行なう機能をインピーダンス整合装置に持たすことができる。
そのため、従来のように、手動にてリグリース動作を行なっている最中に高周波電力が供給されてしまい、その結果、製品に悪影響を与えたり、高周波電源装置を破損させたりする恐れがなくなる。
また、自動でリグリース動作を行なうために、高周波電力供給システム自体を停止させる必要がない。そのため、手動でリグリース動作を行なう場合に比べて、工場の生産性を向上させることができる。
そのため、従来のように、手動にてリグリース動作を行なっている最中に高周波電力が供給されてしまい、その結果、製品に悪影響を与えたり、高周波電源装置を破損させたりする恐れがなくなる。
また、自動でリグリース動作を行なうために、高周波電力供給システム自体を停止させる必要がない。そのため、手動でリグリース動作を行なう場合に比べて、工場の生産性を向上させることができる。
以下、本発明の詳細を図面を参照して説明する。
図１は、インピーダンス整合装置３の構成例である。
なお、インピーダンス変換部１０は、図４に示したものと同じであるので、説明を省略する。また、第１の可変コンデンサＣ１および第２の可変コンデンサＣ２の可動部周辺の構造については、両者とも図５と同様であるので、以下の説明においては、第１の可変コンデンサＣ１と第２の可変コンデンサＣ２で区別することなく、便宜上、図５で示した符号を用いる。
なお、インピーダンス変換部１０は、図４に示したものと同じであるので、説明を省略する。また、第１の可変コンデンサＣ１および第２の可変コンデンサＣ２の可動部周辺の構造については、両者とも図５と同様であるので、以下の説明においては、第１の可変コンデンサＣ１と第２の可変コンデンサＣ２で区別することなく、便宜上、図５で示した符号を用いる。
入力端情報検出部４０は、インピーダンス整合装置３の入力端３ａ（インピーダンス変換部１０の入力端１０ａと実質的に同じ）において、インピーダンス整合に必要な情報である入力電圧Ｖｉｎ（例えば、実効値）、入力電流Ｉｉｎ（例えば、実効値）、および入力電圧Ｖｉｎと入力電流Ｉｉｎとの位相差θｉｎを検出するものである。より詳細には、入力端情報検出部４０は、電圧検出部４１、電流検出部４２、位相差検出部４３によって構成されている。
第１駆動部５１は、第１の可変コンデンサＣ１の可動部３０と連結されており、第１駆動部５１が駆動することによって可変コンデンサＣ１のキャパシタンスを変更させることができる。同様に、第２駆動部５２は、第２の可変コンデンサＣ２の可動部３０と連結されており、第２駆動部５２が駆動することによって可変コンデンサＣ２のキャパシタンスを変更させることができる。このような第１駆動部５１および第２駆動部５２には、例えば、ステッピングモータ、サーボモータ等のモータが用いられる。
また、これらの第１駆動部５１および第２駆動部５２は、後述する制御部７０によって制御される。この際、第１の可変コンデンサＣ１および第２の可変コンデンサＣ２のキャパシタンスが、それぞれ複数段階（例えば１０００段階）に変更可能となるように制御される。
第１位置検出部６１は、第１の可変コンデンサＣ１の可動部３０の位置情報を検出し、検出した位置情報に基づいて可動部３０の現在位置を出力するものである。なお、可動部３０の位置情報とは、可動部３０の位置を直接または間接的に示す情報のことである。例えば、本実施形態のように、第１駆動部５１がステッピングモータ等のモータの場合、第１の可変コンデンサＣ１の可動部３０の位置は、モータの回転によって変位する。そのために、モータの回転量を検出することによって、可動部３０の位置を求めることができる。そのために、モータの回転量を可動部３０の位置情報とすることができる。この場合、モータの回転量は、パルス信号で検出してもよいし、電圧等で検出してもよい。
また、前述したように、第１駆動部５１が、第１の可変コンデンサＣ１の可動部３０と連結されているので、第１の可変コンデンサＣ１の可動部３０の位置情報は、第１の可変コンデンサＣ１側で検出してもよいし、第１駆動部５１側で検出してもよい。本実施形態では、図１に示すように、第１駆動部５１側で検出する例を示している。
同様に、第２位置検出部６２は、第２の可変コンデンサＣ２の可動部３０の位置情報を検出し、検出した位置情報に基づいて可動部３０の現在位置を出力するものである。この第２位置検出部６２は、第１位置検出部６１と同様なので、説明を省略する。
制御部７０は、入力端情報検出部４０で検出した情報に基づいて、入力インピーダンスＺｉｎが所定値になるように、インピーダンス整合を行うものである。そのために、制御部７０は、第１駆動部５１および第２駆動部５２に対して、インピーダンス整合するように指令信号を出力し、第１の可変コンデンサＣ１、および第２の可変コンデンサＣ２のキャパシタンスを変更させている。このとき、第１位置検出部６１および第２位置検出部６２から出力した可動部３０の現在位置を入力して、フィードバック制御してもよい。なお、第１位置検出部６１および第２位置検出部６２から出力した可動部３０の現在位置を使用しないときは、オープンループ制御となる。すなわち、第１位置検出部６１および第２位置検出部６２は、使用する場合と使用しない場合とがある。そのために、図１では、第１位置検出部６１および第２位置検出部６２から制御部７０に向かう信号線を点線で表している。
なお、インピーダンス整合の方法に関しては公知であるため、説明を省略する。また、本実施例では、入力端情報検出部４０で検出するのは、電圧、電流、位相差であり、この情報に基づいてインピーダンス整合を行っているが、この方式に限定するものではない。例えば、進行波電圧と反射波電圧とを検出し、検出した進行波電圧と反射波電圧とに基づいてインピーダンス整合を行う方式でインピーダンス整合を行ってもよい。
制御部７０は、さらに、第１の可変コンデンサＣ１および第２の可変コンデンサＣ２において、リグリースが必要であるか否かを判定する機能を有する。
また、制御部７０は、リグリースが必要であると判定され、かつ、リグリースを行える状態であれば、リグリースを行なうために、前記可変コンデンサの可動部３０の位置を可動範囲内で変化させるリグリース動作を行なう機能を有する。
次に、リグリースが必要であるか否かを判定する機能について説明する。
前述したように、第１の可変コンデンサＣ１、第２の可変コンデンサＣ２は、インピーダンス整合装置３において、インピーダンスを調整するために用いられる。そのために、高周波電源装置１から負荷に電力が供給されている状態で、インピーダンス整合を行うために、負荷のインピーダンスに合わせて、キャパシタンスが変更される。このとき、可変コンデンサの可動部３０は、可動範囲の全範囲で位置が変位するのではなく、負荷のインピーダンスに合わせて、限られた範囲内で位置が変位することが多い。
前述したように、第１の可変コンデンサＣ１、第２の可変コンデンサＣ２は、インピーダンス整合装置３において、インピーダンスを調整するために用いられる。そのために、高周波電源装置１から負荷に電力が供給されている状態で、インピーダンス整合を行うために、負荷のインピーダンスに合わせて、キャパシタンスが変更される。このとき、可変コンデンサの可動部３０は、可動範囲の全範囲で位置が変位するのではなく、負荷のインピーダンスに合わせて、限られた範囲内で位置が変位することが多い。
また、可動部３０は、図５に示すように、ボルト部３１とナット部３２とによって構成されているが、上述したような限られた可動範囲内でのみ可動部３０の位置が変位するという動作が繰り返されると、ボルト部３１、ナット部３２に塗布されたグリースが、その可動範囲で枯渇するという現象が生じる。そのため、リグリース動作が必要になる。
このリグリース動作を行なうために、それぞれの可変コンデンサに対してリグリースが必要であるか否かを判定するための判定基準を設定しておき、制御部７０に入力する。そして、制御部７０に入力した判定基準に基づいて、リグリースが必要であるか否かを判定する。
なお、図１では、可変コンデンサとして、第１の可変コンデンサＣ１、第２の可変コンデンサＣ２を用いた例を示したが、これに限定されるものではなく、可変コンデンサの個数は３つ以上であってもよい。また、１つであってもよい。いずれにしても、それぞれの可変コンデンサに対してリグリースが必要であるか否かを判定するための判定基準を制御部７０に入力し、制御部７０において、リグリースが必要であるか否かを判定する機能を有する。
また、リグリースが必要であると判定され、かつ、リグリースを行える状態であれば、リグリースを行なうために、前記可変コンデンサの可動部３０の位置を可動範囲内で変化させるリグリース動作を行なう機能を有する。
上記の判定基準は、
（１）高周波電源装置１から高周波電力が出力された累積時間、
（２）可変インピーダンス素子（この実施形態では、可変コンデンサ）の可動部３０の累積変位量、
（３）可変インピーダンス素子（この実施形態では、可変コンデンサ）の可動部３０の累積往復数、
の３つのうちの少なくとも１つの情報が、夫々に対して予め定めた基準値を超えたときに、リグリースが必要であると判定するものである。また、これらの判定基準は、実験や稼働状況の実績等に基づいて適切な数値を設定すればよい。また、本明細書では、上記３つの情報を、「判定情報」という。
（１）高周波電源装置１から高周波電力が出力された累積時間、
（２）可変インピーダンス素子（この実施形態では、可変コンデンサ）の可動部３０の累積変位量、
（３）可変インピーダンス素子（この実施形態では、可変コンデンサ）の可動部３０の累積往復数、
の３つのうちの少なくとも１つの情報が、夫々に対して予め定めた基準値を超えたときに、リグリースが必要であると判定するものである。また、これらの判定基準は、実験や稼働状況の実績等に基づいて適切な数値を設定すればよい。また、本明細書では、上記３つの情報を、「判定情報」という。
なお、上記では、３つのうちの少なくとも１つの情報が、夫々に対して予め定めた基準値を超えたときに、リグリースが必要であると判定した。すなわち、ＯＲ（論理和）で判定したが、これに限定されるものではなく、下記（ａ）〜（ｃ）のように、上記３つの情報の任意の情報が夫々に対して予め定めた基準値を超えたときに、リグリースが必要であると判定するようにしてもよい。
（ａ）上記（１）〜（３）の３つの情報全てが、夫々に対して予め定めた基準値を超えたときに、リグリースが必要であると判定するようにしてもよい。すなわち、３つのＡＮＤ（論理積）で判定するようにしてもよい。
（ｂ）上記（１）〜（３）のいずれか１つだけの情報に基づいて、リグリースが必要であるか否かを判定するようにしてもよい。例えば、上記（２）の情報だけで判定する場合は、たとえ上記（１）の情報が、予め定めた基準値を超えたとしても、リグリースが必要であると判定しない。
（ｃ）上記（１）〜（３）のいずれか２つの情報に基づいて、リグリースが必要であるか否かを判定するようにしてもよい。この場合は、さらに、ＯＲ（論理和）で判定するようにしてもよいし、ＡＮＤ（論理積）で判定するようにしてもよい。
（ａ）上記（１）〜（３）の３つの情報全てが、夫々に対して予め定めた基準値を超えたときに、リグリースが必要であると判定するようにしてもよい。すなわち、３つのＡＮＤ（論理積）で判定するようにしてもよい。
（ｂ）上記（１）〜（３）のいずれか１つだけの情報に基づいて、リグリースが必要であるか否かを判定するようにしてもよい。例えば、上記（２）の情報だけで判定する場合は、たとえ上記（１）の情報が、予め定めた基準値を超えたとしても、リグリースが必要であると判定しない。
（ｃ）上記（１）〜（３）のいずれか２つの情報に基づいて、リグリースが必要であるか否かを判定するようにしてもよい。この場合は、さらに、ＯＲ（論理和）で判定するようにしてもよいし、ＡＮＤ（論理積）で判定するようにしてもよい。
この判定基準に基づいて、リグリースが必要であるか否かを判定する機能を実現するために、制御部７０は、さらに下記の機能を有する。
（１）高周波電源装置１から高周波電力が出力された累積時間を計測する機能：
この機能は、入力端情報検出部４０で検出した情報に基づいて、簡単に実現できる。例えば、高周波電源装置１から高周波電力が出力されると、入力電圧Ｖｉｎや入力電流Ｉｉｎが、「０」ではなくなるので、高周波電力が出力されたか否かが判別できる。そのため、高周波電力が出力された時間を計測することができる。また、高周波電源装置１から高周波電力を出力したことを示す信号（図１の「高周波ＯＮ信号」）を受け取り、この信号に基づいて、高周波電力が出力された時間を計測することもできる。また、インピーダンス整合装置３の出力端側に電圧等を検出する検出器を設け、この検出器の検出値に基づいて、高周波電力が出力された時間を計測することもできる。
この機能は、入力端情報検出部４０で検出した情報に基づいて、簡単に実現できる。例えば、高周波電源装置１から高周波電力が出力されると、入力電圧Ｖｉｎや入力電流Ｉｉｎが、「０」ではなくなるので、高周波電力が出力されたか否かが判別できる。そのため、高周波電力が出力された時間を計測することができる。また、高周波電源装置１から高周波電力を出力したことを示す信号（図１の「高周波ＯＮ信号」）を受け取り、この信号に基づいて、高周波電力が出力された時間を計測することもできる。また、インピーダンス整合装置３の出力端側に電圧等を検出する検出器を設け、この検出器の検出値に基づいて、高周波電力が出力された時間を計測することもできる。
また、上記の累積時間とは、前回のリグリース動作が完了したときからの時間である。なお、インピーダンス整合装置３を新規製作したときや、可変コンデンサを交換したときは、前回のリグリース動作がないので、第１回目に関しては、インピーダンス整合装置３を新規製作や可変コンデンサを交換したときからの累積時間となる。
また、累積時間の判定基準は、リグリース動作の回数に関係なく、同一間隔としてもよいし、リグリース動作が完了した回数に応じて、より厳しくなる方向に変更するようにしてもよい。なお、同一間隔とは、例えば、１回目のリグリース動作を行なうまでの累積時間と、１回目のリグリース動作が完了してから２回目のリグリース動作を行なうまでの累積時間が同じであり、３回目以降も同様であることを意味する。また、厳しくなるとは、前回よりも判定基準の設定値を下げる（累積時間の場合は短くする、累積変位量や累積往復数の場合は少なくする）ことを意味する（下記（２）、（３）の場合も同様）。例えば、リグリース動作の回数が増えるにしたがって、１０時間ずつ短くしていくことを意味する。どの程度短くするかは、適宜決定される。また、途中で変更することも可能である。
また、リグリース動作が完了した場合、対象となる可変コンデンサの累積時間の情報をリセットする。これによって、次回のリグリース動作を行なうか否かの判定ができるようになる。
もちろん、累積時間は、インピーダンス整合装置３の稼働状況を確認する上で重要な情報であるので、（ｉ）リグリースが必要であるか否かを判定するための累積時間と、（ｉｉ）稼働状況を確認するための累積時間、の２種類の累積時間を保持しておくことが望ましい。すなわち、リグリース動作が完了した場合にリセットするのは、上記（ｉ）の累積時間であり、上記（ｉｉ）の累積時間はリセットせずに、引き続き累積時間を計測しておく。そうすれば、次回のリグリース動作を行なうか否かの判定ができ、かつ、稼働状況を確認することもできる。
（２）可変コンデンサの可動部３０の累積変位量を計測する機能：
上述したように、制御部７０は、それぞれの可変コンデンサの可動部３０の位置制御を行っている。そのため、可動部３０の位置がどれだけ変位したかの累積量、すなわち、可動部３０の累積変位量が分かる。したがって、それぞれの可変コンデンサの可動部３０の累積変位量を計測することができる。また、上記の累積変位量とは、前回のリグリース動作が完了したときからの累積変位量である。なお、インピーダンス整合装置３を新規製作したときや、可変コンデンサを交換したときは、前回のリグリース動作がないので、第１回目に関しては、インピーダンス整合装置３を新規製作や可変コンデンサを交換したときからの累積変位量となる。
上述したように、制御部７０は、それぞれの可変コンデンサの可動部３０の位置制御を行っている。そのため、可動部３０の位置がどれだけ変位したかの累積量、すなわち、可動部３０の累積変位量が分かる。したがって、それぞれの可変コンデンサの可動部３０の累積変位量を計測することができる。また、上記の累積変位量とは、前回のリグリース動作が完了したときからの累積変位量である。なお、インピーダンス整合装置３を新規製作したときや、可変コンデンサを交換したときは、前回のリグリース動作がないので、第１回目に関しては、インピーダンス整合装置３を新規製作や可変コンデンサを交換したときからの累積変位量となる。
また、累積変位量の判定基準は、リグリース動作の回数に関係なく、同一間隔としてもよいし、リグリース動作が完了した回数に応じて、より厳しくなる方向に変更するようにしてもよい。また、リグリース動作が完了した場合、対象となる可変コンデンサの累積変位量の情報をリセットする。これによって、次回のリグリース動作を行なうか否かの判定ができるようになる。
上記累積時間と同様であるが、累積変位量は、インピーダンス整合装置３の稼働状況を確認する上で重要な情報であるので、（ｉ）リグリースが必要であるか否かを判定するための累積変位量と、（ｉｉ）稼働状況を確認するための累積変位量、の２種類の累積変位量を保持しておくことが望ましい。すなわち、リグリース動作が完了した場合にリセットするのは、上記（ｉ）の累積変位量であり、上記（ｉｉ）の累積変位量はリセットせずに、引き続き累積変位量を計測しておく。そうすれば、次回のリグリース動作を行なうか否かの判定ができ、かつ、稼働状況を確認することもできる。
（３）前記可変コンデンサの可動部３０の累積往復数を計測する機能：
可変コンデンサの可動部３０の累積変位量と同様に、制御部７０は、それぞれの可変コンデンサの可動部３０の位置制御を行っている。そのため、可動部３０がこれまでに何回往復したのか、すなわち、可動部３０の累積往復数が分かる。したがって、それぞれの可変コンデンサの可動部３０の累積往復数を計測することができる。
可変コンデンサの可動部３０の累積変位量と同様に、制御部７０は、それぞれの可変コンデンサの可動部３０の位置制御を行っている。そのため、可動部３０がこれまでに何回往復したのか、すなわち、可動部３０の累積往復数が分かる。したがって、それぞれの可変コンデンサの可動部３０の累積往復数を計測することができる。
なお、上記の往復とは、可動部３０の全可動範囲での往復だけでなく、一部の可動範囲における往復も対象となる。また、同じ位置まで返ってくることを示すものではない。例えば、可動部３０の位置が、「１００」→「１５０」→「１２０」→「１４０」→「１１０」と変化した場合は、２往復となる。要するに、モータの回転で考えると、「正転」→「反転」、または、「反転」→「正転」で、１往復となる。
また、上記の累積往復数とは、前回のリグリース動作が完了したときからの累積往復数である。なお、インピーダンス整合装置３を新規製作したときや、可変コンデンサを交換したときは、前回のリグリース動作がないので、第１回目に関しては、インピーダンス整合装置３を新規製作や可変コンデンサを交換したときからの累積往復数となる。
また、累積往復数の判定基準は、リグリース動作の回数に関係なく、同一間隔としてもよいし、リグリース動作が完了した回数に応じて、より厳しくなる方向に変更するようにしてもよい。また、リグリース動作が完了した場合、対象となる可変コンデンサの累積往復数の情報をリセットする。これによって、次回のリグリース動作を行なうか否かの判定ができるようになる。
上記累積時間と同様であるが、累積往復数は、インピーダンス整合装置３の稼働状況を確認する上で重要な情報であるので、（ｉ）リグリースが必要であるか否かを判定するための累積往復数と、（ｉｉ）稼働状況を確認するための累積往復数、の２種類の累積往復数を保持しておくことが望ましい。すなわち、リグリース動作が完了した場合にリセットするのは、上記（ｉ）の累積往復数であり、上記（ｉｉ）の累積往復数はリセットせずに、引き続き累積往復数を計測しておく。そうすれば、次回のリグリース動作を行なうか否かの判定ができ、かつ、稼働状況を確認することもできる。
なお、上記の３つの機能では、前回のリグリース動作が完了したときを基点としたが、リグリース動作が完了した場合であっても、インピーダンス整合装置３を新規製作したとき、または、可変コンデンサを交換したときを基点としてもよい。すなわち、判定情報をリセットしない方式にすることもできる。
この場合は、予め判定基準を定めておけばよい。例えば、高周波電源装置１から高周波電力が出力された累積時間を計測する場合は、「１０００時間」、「２０００時間」、「３０００時間」・・・・というように設定すればよい。なお、時間の間隔は、等間隔にする必要はなく、例えば、リグリース動作が完了した回数に応じて、より厳しくなる方向に変更するようにしてもよい。累積変位量、累積往復数の場合も同様であるので、累積変位量、累積往復数の場合の説明を省略する。
この場合は、予め判定基準を定めておけばよい。例えば、高周波電源装置１から高周波電力が出力された累積時間を計測する場合は、「１０００時間」、「２０００時間」、「３０００時間」・・・・というように設定すればよい。なお、時間の間隔は、等間隔にする必要はなく、例えば、リグリース動作が完了した回数に応じて、より厳しくなる方向に変更するようにしてもよい。累積変位量、累積往復数の場合も同様であるので、累積変位量、累積往復数の場合の説明を省略する。
また、判定情報をリセットしない方式の場合は、リセットする方式のように２つの累積時間、２つの累積変位量、２つの累積往復数を保持する必要がなくなり、１つの累積時間等を保持するだけでよくなる。
また、上述したリグリースを行える状態とは、高周波電源装置１から高周波電力が出力されていない状態の場合と、外部からリグリース動作を行うことを許可する許可信号が入力され、かつ前記高周波電源装置１から高周波電力が出力されていない状態の場合とがある。
単に、高周波電源装置１から高周波電力が出力されていない状態とする場合は、リグリースが必要であると判定された後に、インピーダンス整合装置３が、自動で高周波電源装置１から高周波電力が出力されていない状態のときを見つけて、リグリース動作を行なうことができる。なお、リグリース動作中に、高周波電源装置１から高周波電力が出力されたことを検知した場合は、リグリース動作を中止し、高周波電源装置１と負荷のインピーダンスを整合させる動作を行うようにすればよい。
また、外部からリグリース動作を行うことを許可する許可信号が入力され、かつ高周波電源装置１から高周波電力が出力されていない状態とする場合は、他の装置との連携をとってリグリース動作を行なうことができる。そのために、この場合は、制御部７０は、さらに、リグリースが必要であると判定したときに、外部にリグリースが必要であることを示す信号を出力する機能を有している。
また、いずれの場合にしても、制御部７０は、リグリース動作中に、インピーダンス整合装置３の外部に、リグリース動作中であることを示す信号（図１の「リグリース動作中信号」）を出力する機能を有している。例えば、リグリース動作中は、Ｈｉｇｈレベルの信号を出力し、リグリース動作を行なっていないときは、Ｌｏｗレベルの信号を出力すればよい。または、リグリース動作を開始するときに、開始したことを示す信号を出力し、リグリース動作が完了したときに、完了したことを示す信号を出力してもよい。
このようにする理由は、リグリース動作中に、高周波電源装置１から高周波電力が出力されないようにするためである。しかし、何らかの異常で、リグリース動作中に、高周波電源装置１から高周波電力が出力されてしまった場合は、リグリース動作を中止し、高周波電源装置１と負荷のインピーダンスを整合させる動作を行うようにすればよい。
このようにする理由は、リグリース動作中に、高周波電源装置１から高周波電力が出力されないようにするためである。しかし、何らかの異常で、リグリース動作中に、高周波電源装置１から高周波電力が出力されてしまった場合は、リグリース動作を中止し、高周波電源装置１と負荷のインピーダンスを整合させる動作を行うようにすればよい。
なお、リグリース動作は、予め設定された速度で可変コンデンサの可動部３０の位置を変位させる。この際、好ましくは、比較的遅い速度にした方がよい。これは、グリースが少なくなった状態で可変コンデンサの可動部３０を可動させるため、できるだけトルクを大きくしたいからである。
また、判定基準に基づいて、リグリースが必要であるか否かを判定するのは、それぞれの可変コンデンサ毎に行なうが、リグリース動作は、リグリースが必要と判定された可変コンデンサのみ行うのか、又は、全ての可変コンデンサにおいて行なうのかを、予め設定しておけばよい。すなわち、２つのパターンから処理を選択できる。
なお、全ての可変コンデンサにおいて、リグリース動作を行なった場合は、判定基準に達していない他の可変コンデンサもリグリース動作を行なうことになる。この場合、他の可変コンデンサのリグリース動作を、ついでに行なえるので、次回のリグリース動作にかかる時期を遅らせることが可能となる。これは、リグリース動作にかかる時間の短縮につながる。
次に図２を参照して、リグリース動作の処理方法について説明する。
図２は、リグリース動作の処理手順を示すフローチャートである。
図２は、リグリース動作の処理手順を示すフローチャートである。
ステップ１：以下の「判定情報」をリセットする。
（１）高周波電源装置１から高周波電力が出力された累積時間、
（２）可変インピーダンス素子（この実施形態では、可変コンデンサ）の可動部３０の累積変位量、
（３）可変インピーダンス素子（この実施形態では、可変コンデンサ）の可動部３０の累積往復数、
（１）高周波電源装置１から高周波電力が出力された累積時間、
（２）可変インピーダンス素子（この実施形態では、可変コンデンサ）の可動部３０の累積変位量、
（３）可変インピーダンス素子（この実施形態では、可変コンデンサ）の可動部３０の累積往復数、
なお、上述したように、判定情報をリセットしない方式にすることもできる。この場合は、判定情報をリセットしない。ただし、インピーダンス整合装置３を新規製作したときや、可変コンデンサを交換したときは、初期状態にする必要がある。これも、リセットと言える。
ステップ２：高周波電源装置１から高周波電力を出力する。
ステップ３：「判定情報」の計測を開始する。判定情報をリセットしない方式の場合は、引き続き累積していく。
ステップ４：「判定情報」が基準値を超えたか否かを判定する。基準値を超えた場合（Ｙｅｓ）は、ステップ５に進むが、基準値を超えなかった場合（Ｎｏ）は、条件を満たすまで、ステップ４を繰り返す。
なお、前述したように、外部からリグリース動作を行うことを許可する許可信号が入力され、かつ前記高周波電源装置１から高周波電力が出力されていない状態のときにリグリースを行える状態とする場合は、制御部７０から外部にリグリースが必要であることを示す信号を出力する。
なお、前述したように、外部からリグリース動作を行うことを許可する許可信号が入力され、かつ前記高周波電源装置１から高周波電力が出力されていない状態のときにリグリースを行える状態とする場合は、制御部７０から外部にリグリースが必要であることを示す信号を出力する。
ステップ５：リグリース動作が行える状態であるか否かを判定する。
リグリース動作が行える状態の場合（Ｙｅｓ）は、ステップ６に進むが、リグリース動作が行える状態でない場合（Ｎｏ）は、リグリース動作が行える状態になるまで、ステップ５を繰り返す。
リグリース動作が行える状態の場合（Ｙｅｓ）は、ステップ６に進むが、リグリース動作が行える状態でない場合（Ｎｏ）は、リグリース動作が行える状態になるまで、ステップ５を繰り返す。
ステップ６：リグリース動作を開始する。また、インピーダンス整合装置３の外部に、リグリース動作中であることを示す信号（リグリース動作中信号）を出力する
ステップ７：リグリース動作中に、高周波電源装置１から高周波電力が出力されたか否かを監視する。
高周波電力が出力されたことを検知した場合（Ｙｅｓ）は、ステップ８に進む。高周波電力が出力されていない場合（Ｎｏ）は、ステップ９に進む。
高周波電力が出力されたことを検知した場合（Ｙｅｓ）は、ステップ８に進む。高周波電力が出力されていない場合（Ｎｏ）は、ステップ９に進む。
ステップ８：ステップ７にて、高周波電力が出力されたことを検知した場合、すなわち、リグリース動作中に、高周波電源装置１から高周波電力が出力されたことを検知した場合は、リグリース動作を中止し、高周波電源装置１と負荷のインピーダンスを整合させる動作（インピーダンス整合動作）を行う。この場合、一旦、ステップ５に戻り、再度、リグリース動作が行える状態であるか否かを判定する。
ステップ９：リグリース動作が完了したか否かを判定する。
リグリース動作が完了していない場合（Ｎｏ）は、ステップ７に戻り、リグリース動作が完了するまで処理を繰り返す。リグリース動作が完了した場合（Ｙｅｓ）は、リグリース動作が完了した状態であるため、ステップ１に戻り、判定情報をリセットした上で、次回のリグリース動作を行うために処理を繰り返す。
リグリース動作が完了していない場合（Ｎｏ）は、ステップ７に戻り、リグリース動作が完了するまで処理を繰り返す。リグリース動作が完了した場合（Ｙｅｓ）は、リグリース動作が完了した状態であるため、ステップ１に戻り、判定情報をリセットした上で、次回のリグリース動作を行うために処理を繰り返す。
以上のような処理を行なうことによって、リグリース動作を行うことができる。
なお、リグリース動作が完了した回数が、所定回数になると、たとえ、リグリース動作を行なっていても、ボルト部３１やナット部３２のねじ山の磨耗が進んでいる可能性があると見て、可変コンデンサの交換を促す信号を外部に出力するようにしてもよい。
また、これまでの説明では、可変コンデンサは、前述したように真空可変コンデンサを想定しているが、真空可変コンデンサでなく、電極部が大気中にある可変コンデンサであっても、グリースの枯渇の問題が生じるのであれば、本発明を適用できる。
また、これまでの説明では、図５に示したように、ナット部を回転させることによってボルト部の位置が変位する例を示したが、これに限定されるものではなく、ボルト部とナット部との関係を逆にしたような構成にしてもよい。すなわち、ボルト部を回転させることによって、ナット部の位置が変位され、そして、ナット部の位置が変位することによって、可変インピーダンス素子の電気的特性（キャパシタンス、インダクタンス等）を変更できるようにしてもよい。
また、これまでの説明では、可変コンデンサを例にして説明しているが、可動部がボルト部とナット部とによって構成されている可変インピーダンス素子であれば、同様のことが言える。例えば、可変インダクタ、可変抵抗等であっても、図５に示すように、可動部が、ボルト部とナット部とによって構成されているものであれば、同様のことが言える。
１ 高周波電源装置１
２ 伝送線路
３ インピーダンス整合装置３
４ 負荷接続部
５ 負荷（プラズマ処理装置）
１０ インピーダンス変換部
２０ 電極
２１ 固定側電極
２１ 可動側電極
３０ 可動部
３１ ボルト部
３２ ナット部
４０ 入力端情報検出部
４１ 電圧検出部
４２ 電流検出部
４３ 位相差検出部
５１ 第１駆動部
５２ 第２駆動部
６１ 第１位置検出部
６２ 第２位置検出部
７０ 制御部
Ｃ１ 第１の可変コンデンサ
Ｃ２ 第２の可変コンデンサ
Ｌ１ インダクタ
２ 伝送線路
３ インピーダンス整合装置３
４ 負荷接続部
５ 負荷（プラズマ処理装置）
１０ インピーダンス変換部
２０ 電極
２１ 固定側電極
２１ 可動側電極
３０ 可動部
３１ ボルト部
３２ ナット部
４０ 入力端情報検出部
４１ 電圧検出部
４２ 電流検出部
４３ 位相差検出部
５１ 第１駆動部
５２ 第２駆動部
６１ 第１位置検出部
６２ 第２位置検出部
７０ 制御部
Ｃ１ 第１の可変コンデンサ
Ｃ２ 第２の可変コンデンサ
Ｌ１ インダクタ
Claims (13)
- 高周波電力を出力する高周波電源装置と負荷との間に設けられ、内部に設けた可変インピーダンス素子のインピーダンスを変更することにより、前記高周波電源装置と負荷のインピーダンス整合を行うインピーダンス整合装置において、
素子のインピーダンスを変更できるようにボルト部とナット部との相対位置が変位可能に構成された可動部を有し、前記ボルト部と前記ナット部との接触面にグリースが塗布された可変インピーダンス素子を少なくとも１つ設けたインピーダンス変換部と、
前記可変インピーダンス素子に対応して設けられており、前記ボルト部と前記ナット部との相対位置を変位させるために、前記ボルト部又は前記ナット部の位置を変位させる駆動部と、
前記可変インピーダンス素子用に予め定めた判定基準を満たしたと判定したときに対応する前記駆動部を制御することによって、予め定めた範囲内で前記ボルト部と前記ナット部との相対位置を変位させる動作を行わせ、この動作によって前記予め定めた範囲内に残っているグリースを前記予め定めた範囲内の他の箇所に再塗布するリグリース機能を有する制御部とを備え、
前記予め定めた判定基準は、前記可変インピーダンス素子が１つの場合は、その１つの可変インピーダンス素子に対して定められ、前記可変インピーダンス素子が複数の場合は、それぞれの可変インピーダンス素子に対して定められたものであることを特徴とするインピーダンス整合装置。 - 入力端において、前記高周波電源装置から出力される高周波電力に関する情報を含むインピーダンス整合に必要な情報を検出する入力端情報検出部を更に備え、
前記制御部は、前記入力端情報検出部で検出した情報に基づいて前記高周波電源装置から高周波電力が出力されているか否かを判別する機能を更に有するとともに、
前記制御部は、前記可変インピーダンス素子毎に前記判定基準を満たしたか否かを判定するものであって、前回のリグリース機能の実行終了時を基準として下記（１）〜（３）のうちのいずれか１つの情報が夫々の情報に対して予め定めた基準値を超えたときに、前記判定基準を満たしたと判定することを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス整合装置。
（１）前記高周波電源装置から高周波電力が出力された累積時間
（２）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積変位量
（３）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積往復数 - 入力端において、前記高周波電源装置から出力される高周波電力に関する情報を含むインピーダンス整合に必要な情報を検出する入力端情報検出部を更に備え、
前記制御部は、前記入力端情報検出部で検出した情報に基づいて前記高周波電源装置から高周波電力が出力されているか否かを判別する機能を更に有するとともに、
前記制御部は、前記可変インピーダンス素子毎に前記判定基準を満たしたか否かを判定するものであって、前回のリグリース機能の実行終了時を基準として下記（１）〜（３）のうちのいずれか２つの情報が夫々の情報に対して予め定めた基準値を超えたときに、前記判定基準を満たしたと判定することを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス整合装置。
（１）前記高周波電源装置から高周波電力が出力された累積時間
（２）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積変位量
（３）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積往復数 - 入力端において、前記高周波電源装置から出力される高周波電力に関する情報を含むインピーダンス整合に必要な情報を検出する入力端情報検出部を更に備え、
前記制御部は、前記入力端情報検出部で検出した情報に基づいて前記高周波電源装置から高周波電力が出力されているか否かを判別する機能を更に有するとともに、
前記制御部は、前記可変インピーダンス素子毎に前記判定基準を満たしたか否かを判定するものであって、前回のリグリース機能の実行終了時を基準として下記（１）〜（３）の３つの情報が夫々の情報に対して予め定めた基準値を超えたときに、前記判定基準を満たしたと判定することを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス整合装置。
（１）前記高周波電源装置から高周波電力が出力された累積時間
（２）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積変位量
（３）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積往復数 - 前記制御部は、前記高周波電源装置から高周波電力が出力されていない状態のときに、前記リグリース機能を実行することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のインピーダンス整合装置。
- 前記制御部は、前記可変インピーダンス素子用に予め定めた判定基準を満たしたと判定したときに、外部にリグリース機能を実行させる必要があることを示す信号を出力する機能を更に有するとともに、外部からリグリース機能を実行することを許可する許可信号が入力され、かつ、前記高周波電源装置から高周波電力が出力されていない状態のときに、前記リグリース機能を実行することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のインピーダンス整合装置。
- 前記制御部は、前記リグリース機能を実行中のときに、装置の外部に、リグリース機能を実行中であることを示す信号を出力する機能を、更に有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインピーダンス整合装置。
- 前記制御部は、前記リグリース機能を実行中に、前記高周波電源装置から高周波電力が出力されたことを検知した場合は、前記リグリース機能の実行を中止し、高周波電源装置と負荷のインピーダンスを整合させる動作を行うことを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載のインピーダンス整合装置。
- 前記ボルト部と前記ナット部とが取り得る全ての可動範囲又は予め設定された一部の可動範囲を、前記予め定めた範囲とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のインピーダンス整合装置。
- 前記制御部は、予め設定された速度で前記ボルト部と前記ナット部との相対位置を変位させるように、前記駆動部を制御することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のインピーダンス整合装置。
- 前記制御部は、前記可変インピーダンス素子が複数の場合に、いずれかの前記可変インピーダンス素子でリグリース機能を実行すると判定したときに、当該可変インピーダンス素子に対してリグリース機能を実行し、他の可変インピーダンス素子に対してはリグリース機能を実行しないことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のインピーダンス整合装置。
- 前記制御部は、前記可変インピーダンス素子が複数の場合に、いずれかの前記可変インピーダンス素子でリグリース機能を実行すると判定したときに、当該可変インピーダンス素子に対してリグリース機能を実行するだけでなく、他の可変インピーダンス素子に対してもリグリース機能を実行することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のインピーダンス整合装置。
- 前記判定基準は、リグリース機能を実行した回数に関係なく同一とするか、リグリース機能を実行した回数が増加するに従い、下記（１）〜（３）のように変更するかを選択できることを特徴とする請求項２〜１２のいずれかに記載のインピーダンス整合装置。
（１）前記高周波電源装置から高周波電力が出力された累積時間を短くする。
（２）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積変位量を少なくする。
（３）前記可変インピーダンス素子の可動部の累積往復数を少なくする。
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