JP5350162B2 - インピーダンス整合装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置に用いるプラズマ処理装置等において、高周波電源と負荷との間のインピーダンスの整合を図るために用いるインピーダンス整合装置に関するものである。

高周波電源からプロセスチャンバ内に設けられたプラズマ発生装置等の負荷に電力を供給する場合には、例えば特許文献１に示されているように、負荷からの電力の反射を無くして負荷に効率よく電力を供給するために、高周波電源と負荷との間にインピーダンス整合装置を設けて、電源の出力インピーダンスと負荷のインピーダンスとを整合させるようにしている。

インピーダンス整合装置は、電源と負荷との間に設けられて電源と負荷との間のインピーダンスの整合を図る際に操作される可変インピーダンス素子と、モータを駆動源として可変インピーダンス素子の操作軸を操作する操作機構と、インピーダンスの整合を図るために必要な操作軸の目標位置を設定する目標位置設定部と、操作軸の現在位置を検出する操作軸位置検出部と、可変インピーダンス素子の操作軸の位置を目標位置設定部で設定された目標位置に一致させるようにモータを制御するモータ制御部とを備えていて、高周波電源と負荷との間のインピーダンスの整合を図るために可変インピーダンス素子の操作軸を制御する。可変インピーダンス素子としては、可変コンデンサや、可変インダクタが用いられる。

例えば、特許文献１に示されたインピーダンス整合装置は、高周波電源から負荷に入力される入力電圧及び入力電流と、該入力電圧と入力電流との間の位相差とを検出する入力検出部と、高周波電源の出力端子間に対して並列に接続された第１の可変コンデンサと、高周波電源の一方の出力端子と負荷の一端との間に接続された第２の可変コンデンサと、第１の可変コンデンサ及び第２の可変コンデンサのそれぞれに対して設けられた第１及び第２のモータを備えてこれらのモータを駆動源として第１の可変コンデンサ及び第２の可変コンデンサの操作軸を操作する操作機構と、入力検出部により検出される入力電圧及び入力電流から求められる電源の出力インピーダンスの値に基づいて第１の可変コンデンサの操作軸の位置を目標位置とするように制御するモータ制御部と、入力検出部により検出される入力電圧及び入力電流の位相差に基づいて第２の可変コンデンサの操作軸の位置を目標位置とするようにモータを制御するモータ制御部とを備えている。特許文献２や特許文献３に示されているように、第１の可変コンデンサ及び第２の可変コンデンサとしては、多くの場合、真空容器内に固定電極と可動電極とを封入した真空可変コンデンサが用いられている。

インピーダンス整合装置に用いる真空可変コンデンサなどの可変インピーダンス素子は、使用に伴って操作軸の潤滑剤（グリスなど）が固化していき、操作軸からモータにかかる負荷トルクが増大していく。また操作軸とその軸受け部との間の接触部の機械的な摩耗や、操作軸の回転変位を可変インピーダンス素子の可動部（可変コンデンサの場合には可動電極）に伝達する変位伝達機構を構成する部品の機械的摩耗によっても、操作軸からモータにかかる負荷トルクが増大していく。特に、操作軸の回転変位をネジ機構により直線変位に変換して真空室内に配置された可動電極に伝達するように構成された真空可変コンデンサの場合には、ネジ機構を構成しているネジのうち、真空室内に配置された可動電極に結合されている一方のネジに真空室側から常時吸引力が作用して、ネジ機構を構成しているネジ同士の接触部に偏った力がかかるため、比較的短期間でネジ山の摩耗が進行して、操作軸を操作するために必要なトルクが増大していく。本明細書では、上記のように、可変インピーダンス素子の操作軸の潤滑剤が固化したり、操作軸の回転変位を可変インピーダンス素子の可動部に伝達する変位伝達機構の構成部品が摩耗したりして、可変インピーダンス素子を操作するために必要なトルクが大きくなっていく状態を可変インピーダンス素子の機構部の劣化と呼ぶ。

上記のように、可変インピーダンス素子の機構部の劣化によりモータにかかる負荷トルクが過大になり、モータの駆動能力の限界を超えると、操作軸を回転させることができなくなるため、インピーダンスの整合を図ることができなくなる。例えば、可変インピーダンス素子を操作するモータとしては、パルスモータや、ステッピングモータを用いることが多いが、これらのモータを用いた場合には、モータにかかる負荷トルクが増大していくと、やがて駆動パルスとモータの回転との同期をとることができない脱調状態になり、モータを回転させることができなくなる。通常は、可変インピーダンス素子の機構部の劣化が、寿命に近い状態まで進んだ際にもその操作を可能にするように、モータの出力トルクを十分に大きい値（一定値）に設定している。

可変インピーダンス素子の機構部の劣化が進み、モータにより可変インピーダンス素子を操作することができなくなった場合には、可変インピーダンス素子を交換したり、その機構部の部品を交換したりする等のメンテナンスを行う必要がある。またメンテナンスの際には、インピーダンス整合装置の再調整を行うことが必要になる。可変インピーダンス素子を操作することができなくなった場合に、インピーダンス整合装置全体を交換することもあるが、その場合にもインピーダンス整合装置の再調整が必要であり、その作業には長時間を要する。

特開２００１−１６７７９号公報 特開平１１−９７２９３号公報 特開平１０−１０６８８８号公報

上記のように可変インピーダンス素子の機構部の劣化によりモータにかかる負荷トルクが増大して、可変インピーダンス素子の操作を正常に行うことができなくなった場合には、電源と負荷のインピーダンス整合ができなくなるため、整合装置の修理や交換などのメンテナンス作業を行う必要があり、その作業に長い時間を要する。

整合装置の本来の役割である整合動作が機能しなくなると、半導体製造プロセス等を中断することになるが、その様な事態は極力避ける努力が必要である。そのため、従来は、可変インピーダンス素子の劣化時期を予測して、そのメンテナンス周期を短く設定したり、整合装置の交換を早めに行う等の対応を推奨していたが、使用条件によっては、過剰にメンテナンスを行うことになり、更なる改善を行う余地がある。

可変インピーダンス素子のメンテナンス周期を必要以上に短く設定したり、装置の交換を早めに行ったりすることなく、インピーダンス整合装置の性能の維持を経済的に図るためには、インピーダンス整合装置の機構部の状態が正常な状態から外れているか否かを的確に検査することができるようにしておくことが好ましい。ここで、「インピーダンス整合装置の機構部の状態が正常な状態から外れている状態」とは、メンテナンス時期が近い状態、寿命が近い状態、機構部が故障している状態などである。

通常、機械的な可動部を有する装置の機構部が正常であるか否かの判定は、装置の運転時間により行っている。しかしながら、インピーダンス整合装置の場合は、可変インピーダンス素子の操作軸が操作される時間や回数が負荷の状態により大きく異なり、予測が不能であるため、装置の運転時間からその機構部が正常であるか否かを的確に判定することは困難である。

本発明の目的は、可変インピーダンス素子の寿命が近いことを予知することができるようにして、メンテナンスを的確に行うことができるようにしたインピーダンス整合装置を提供することにある。

本願においては、上記の課題を解決するために、第１ないし第１０の発明が開示される。
本願に開示された発明は、高周波電源と負荷との間に設けられて高周波電源と負荷との間のインピーダンスの整合を図る際に操作される操作軸を有する可変インピーダンス素子と、モータを駆動源として可変インピーダンス素子の操作軸を操作する操作機構と、インピーダンスの整合を図るために必要な操作軸の目標位置を設定する目標位置設定部と、操作軸の現在位置を検出する操作軸位置検出部と、可変インピーダンス素子の操作軸の位置を目標位置設定部で設定された目標位置に一致させるようにモータを制御するモータ制御部と、モータ制御部による制御が完了したと見なされる時点で前記操作軸の目標位置と現在位置との残留偏差の値を設定された許容値と比較して前記残留偏差の値が許容値を超えたときに異常判定を行う異常判定部とを備えたインピーダンス整合装置を対象とする。

なお本明細書において、可変インピーダンス素子の操作軸の目標位置と現在位置との間に生じる残留偏差は、上記のように、モータ制御部による制御が完了したと見なされる時点で目標位置と現在位置との間に存在している偏差である。本明細書において、単に「残留偏差」といったり、「目標位置と現在位置との間の残留偏差」といったりする場合の「残留偏差」も同じ意味である。以下第１ないし第１０の発明の構成について説明する。

（１）第１の発明
本発明は、可変インピーダンス素子の機構部の劣化が進んでいない状態では、残留偏差が小さく、機構部の劣化が進んで行くに従って残留偏差が大きくなっていくこと、及び可変インピーダンス素子のメンテナンス時期が近づいているといえる程度まで可変インピーダンス素子の機構部の劣化が進むまでの間には異常判定がある程度の回数行われることに着目して、寿命予測が可能な形で異常判定を行うようにしたものである。

本発明においては、最初残留偏差と比較する許容値を比較的小さい「初期許容値」に設定して異常判定を行わせ、異常判定が何回か行われるようになって、可変インピーダンス素子のメンテナンス時期が近づいているといえる程度まで機構部の劣化が進んでいると判定されたときに、残留偏差と比較する許容値を初期許容値よりも大きい値を有する異常検出後許容値に切替えて異常判定を行わせる。

そのため第１の発明においては、異常判定部が異常判定を行った回数である異常判定回数から可変インピーダンス素子のメンテナンス時期が近づいているか否かを判定するために異常判定回数と比較される判定値が設定されるとともに、異常判定に用いる許容値として、異常判定回数が判定値未満であるときの許容値である初期許容値と、異常判定回数が判定値に達した後の許容値であって初期許容値よりも大きい値を有する異常検出後許容値とが設定される。

この場合、異常判定部は、異常判定回数が判定値未満である間、残留偏差の値が初期許容値を超えたときに異常判定を行い、異常判定回数が判定値以上になった後は残留偏差の値が異常検出後許容値を超えたときに異常判定を行うように構成される。

上記判定値は、異常判定回数から、可変インピーダンス素子の機構部が一定の時間後にはメンテナンスを必要とするといえる程度まで劣化しているか否かを判定するのに適した値に設定する。

また上記異常検出後許容値は、可変インピーダンス素子の機構部が、一定の時間後にはメンテナンスを必要とするといえる程度まで劣化したときに、可変インピーダンス素子の操作軸の目標位置と現在位置との間に生じる残留偏差の大きさに設定しておく。

上記のように構成しておくと、判定値の値を適当に設定しておくことにより、異常判定回数が判定値に達したことから、可変インピーダンス素子の機構部が、一定時間後にメンテナンスを行うことが必要な程度に（メンテナンスの時期が近いといえる程度に）劣化していることを知ることができる。また、初期許容値の値を適当な値に設定しておくことにより、異常判定を行うために残留偏差と比較される許容値が初期許容値から異常検出後許容値に切り替わったことから、可変インピーダンス素子の機構部が、一定時間後にメンテナンスを行うことが必要な程度に劣化していることを知ることができる。従って、異常判定回数または残留偏差の許容値を監視することにより、可変インピーダンス素子の機構部が、一定時間後にメンテナンスを行うことが必要な程度に劣化しているか否かを知ることができ、メンテナンスが必要であることを看過して運転が継続されて、製造ラインを止める必要がある事態が突然生じるのを防ぐことができる。

また残留偏差の許容値が異常検出後許容値に設定されている状態で異常判定部が異常判定を行ったときには、可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要であると判定することができる。

（２）第２の発明
第２の発明は、第１の発明に適用されるもので、本発明においては、異常判定回数が判定値に達したとき、または残留偏差の許容値が初期許容値から異常検出後許容値に切り替わったときに可変インピーダンス素子のメンテナンス時期が近づいていると判定してメンテナンス時期が近づいていることを示す警報信号を発生するメンテナンス予告判定部が更に設けられる。

上記のように、可変インピーダンス素子のメンテナンス時期が近づいているとの判定を行って警報信号を発生するメンテナンス予告判定部を設けておくと、装置の管理者にメンテナンス時期が近いことの情報を確実に与えることができるため、インピーダンス整合装置の性能の維持を的確に図ることができる。

（３）第３の発明
第３の発明は、第１の発明または第２の発明に適用される。本発明においては、残留偏差の許容値が異常検出後許容値に設定されている状態で異常判定部が異常判定を行ったとき（残留偏差が異常検出後許容値を超えたとき）に可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要であると判定するメンテナンス要否判定部が更に設けられる。

本発明のように構成しておくと、可変インピーダンス素子の機構部の劣化によりインピーダンス整合装置がインピーダンスの整合をとることができなくなる状態が生じる前に、可変インピーダンス素子のメンテナンスを行う時期が到来していることを知ることができるため、負荷で行われるプロセス、例えば半導体製造プロセスの中断を未然に防ぐことができるだけでなく、過剰なメンテナンスが行われて人的資源が無駄に使われたり、負荷の稼働が不必要に中断したりするのを防ぐことができる。

なおメンテナンス要否判定部によりメンテナンスが必要であると判定された場合でも、少なくとも製造ラインで処理中の製品の処理が完了するまでの間は、許容される誤差範囲でインピーダンスの整合をとることができるように、上記異常検出後許容値を、残留偏差の許容値の上限値よりも少し小さく設定しておくことが好ましい。

異常検出後許容値を小さめに設定しておけば、残留偏差が異常検出後許容値を超えて異常判定が行われた状態でも、モータを駆動して、許容される誤差範囲でインピーダンスの整合をとることができる可能性を高めることができる。

メンテナンスが必要であると判定された状態でも、許容される誤差範囲でインピーダンスの整合をとることができれば、メンテナンスのために負荷を停止する前に、負荷で実行中の処理を完了させることができるため、負荷で処理が行われている製品が無駄になる確率を低くすることができる。

（４）第４の発明
第４の発明においては、異常判定部が異常判定を行った回数である異常判定回数から可変インピーダンス素子の機構部の劣化の程度を判定するために異常判定回数と比較される判定値として、大きさが順次大きくなっていく第１ないし第ｍ（ｍは２以上の整数）の判定値が設定されるとともに、許容値として、異常判定回数が第１の判定値未満であるときの許容値である初期許容値と、異常判定回数が第１の判定値に達した後の許容値であって初期許容値よりも大きく、かつ異常判定回数の多さの程度に応じて異なる値に切替えられる異常検出後許容値とが設定される。

この場合、異常判定部は、異常判定回数が第１の判定値未満である間は残留偏差の値が初期許容値を超えたときに異常判定を行い、異常判定回数が第１の判定値以上になった後は残留偏差の値が異常検出後許容値を超えたときに異常判定を行うように構成される。

異常判定部はまた、異常判定回数が第１の判定値に達したときの異常検出後許容値の値を初期異常検出後許容値として、以後異常判定回数がより大きい判定値に達する毎に異常検出後許容値をより大きい値に切替えていくように構成される。

上記のように、判定値を複数設定する場合、異常判定回数の値から、可変インピーダンス素子の機構部の劣化の程度を推測することができ、異常判定回数が予め設定された第１の設定回数に達したときに、一定時間後にメンテナンスを行うことが必要な程度に機構部の劣化が進んでいると判定することができる。

また上記のように、異常判定回数が第１の判定値未満である間は残留偏差を初期許容値と比較して異常判定を行い、異常判定回数が第１の判定値以上になった後は、残留偏差を、異常判定回数がより大きい判定値に達する毎に大きい値に切替えられる異常検出後許容値と比較して異常判定を行うようにしておくと、異常判定を行うために残留偏差と比較される異常検出後許容値の大きさから可変インピーダンス素子の機構部の劣化の程度を推測することができ、残留偏差と比較される異常検出後許容値が予め設定された第１の設定許容値に達したときに可変インピーダンス素子のメンテナンスを行う時期が近づいている（一定時間後にメンテナンスを行うことが必要な程度に可変インピーダンス素子の機構部が劣化している）と判定することができる。

従って、本発明によれば、異常判定回数または残留偏差の許容値を監視することにより、可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要になる時期が近づいているか否かを知ることができ、メンテナンスが必要であることを看過して運転が継続されて、製造ラインを止める必要がある事態が突然生じるのを防ぐことができる。

また残留偏差の許容値が所定の異常検出後許容値に設定されている状態で異常判定部が異常判定を行ったときには、可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要であると判定することができる。

また本発明のように、判定値を複数設定しておくと、異常判定回数から、メンテナンス時期が近づいていることの情報をきめ細かく得ることができるため、メンテナンスの計画を立てやすくすることができ、製品の製造計画との関係で最適のタイミングでメンテナンスを行うことができる。

（５）第５の発明
第５の発明は、第４の発明に適用されるもので、本発明においては、異常判定回数が予め設定された第１の設定回数に達したときに可変インピーダンス素子のメンテナンスを行う時期が近づいていると判定してメンテナンスを行う時期が近づいていることを示す警報信号を発生するメンテナンス予告判定部が更に設けられる。

（６）第６の発明
第６の発明は、第４の発明に適用されるもので、本発明においては、残留偏差と比較される異常検出後許容値が予め設定された第１の設定許容値に達したときに可変インピーダンス素子のメンテナンスを行う時期が近づいていると判定してメンテナンスを行う時期が近づいていることを示す警報信号を発生するメンテナンス予告判定部が更に設けられる。

第５の発明または第６の発明のように、可変インピーダンス素子のメンテナンス時期が近づいていると判定してメンテナンス時期が近づいていることを示す警報信号を発生するメンテナンス予告判定部を設けておけば、装置の管理者にメンテナンス時期が近いことの情報を確実に与えることができるため、インピーダンス整合装置の性能の維持を的確に図ることができる。

（７）第７の発明
第７の発明は、第５の発明に適用されるもので、本発明においては、異常判定回数が前記第１の設定回数よりも大きい値に設定された第２の設定回数に達したときに可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要であると判定するメンテナンス要否判定部が更に設けられる。

（８）第８の発明
第８の発明は、第６の発明に適用されるもので、本発明においては、残留偏差と比較される異常検出後許容値が前記第１の設定許容値よりも大きい値に設定された第２の設定許容値に達したときに可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要であると判定するメンテナンス要否判定部が設けられる。

第７の発明または第８の発明のように、可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要であると判定するメンテナンス要否判定部を設けておくと、可変インピーダンス素子の機構部の劣化によりインピーダンス整合装置がインピーダンスの整合をとることができなくなる状態が生じる前に、可変インピーダンス素子のメンテナンスを行う時期が到来していることを知ることができるため、負荷で行われるプロセスの中断を未然に防ぐことができるだけでなく、過剰なメンテナンスが行われて人的資源が無駄に使われたり、負荷の稼働が不必要に中断したりするのを防ぐことができる。

（９）第９の発明
第９の発明は、第４ないし第８の発明に適用されるもので、本発明においては、異常判定部が、異常検出後許容値をより大きい値に切替えていく際の該異常検出後許容値の増分を予め定めた値とするように構成されている。

（１０）第１０の発明
第１０の発明は、第４ないし第８の発明に適用されるもので、本発明においては、異常判定部が、異常検出後許容値をより大きい値に切替えていく際の該異常検出後許容値の増分を、異常判定回数と許容値との間の予め定められた関係に基づいて決定するように構成される。

上記異常判定回数と許容値との間の予め定められた関係は実験的に求めることができる。上記のように、異常検出後許容値をより大きい値に切替えていく際の該異常検出後許容値の増分を、異常判定回数と許容値との間の予め定められた関係に基づいて決定するようにすると、実際に使用している可変インピーダンス素子の特性に適合した形で、異常検出後許容値をより大きい値に切替えていく際の該異常検出後許容値の増分を決定することができるため、可変インピーダンス素子の機構部のメンテナンス時期の予告判定及びメンテナンスの要否の判定を的確に行わせることができる。

第１の発明によれば、異常判定回数が判定値に達したこと、または異常判定を行うために残留偏差と比較される許容値が初期許容値から異常検出後許容値に切り替わったことから、可変インピーダンス素子の機構部が、一定時間後にメンテナンスを行うことが必要な程度に劣化していることを知ることができる。従って、異常判定回数または残留偏差の許容値を監視することにより、可変インピーダンス素子のメンテナンスを行う時期が近づいていることを知ることができ、メンテナンスが必要であることを看過して運転が継続されて、製造ラインを止める必要がある事態が突然生じるのを防ぐことができる。

本発明によればまた、残留偏差の許容値が異常検出後許容値に設定されている状態で異常判定部が異常判定を行ったときに、可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要であると判定することができるため、メンテナンスの時期が来ていることを看過して、運転が継続されて、可変インピーダンス素子の機構部の劣化により、製造ラインを止める必要がある事態が突然生じるのを防ぐことができる。

第２の発明によれば、可変インピーダンス素子のメンテナンス時期が近づいているとの判定を行って警報信号を発生するメンテナンス予告判定部を設けたことにより、装置の管理者にメンテナンス時期が近いことの情報を確実に与えることができるため、インピーダンス整合装置の性能の維持を的確に図ることができる。

第３の発明によれば、可変インピーダンス素子の機構部の劣化によりインピーダンス整合装置がインピーダンスの整合をとることができなくなる状態が生じる前に、可変インピーダンス素子のメンテナンスを行う時期が到来していることを知ることができるため、負荷で行われるプロセス、例えば半導体製造プロセスの中断を未然に防ぐことができるだけでなく、過剰なメンテナンスが行われて人的資源が無駄に使われたり、負荷の稼働が不必要に中断したりするのを防ぐことができる。

第４の発明によれば、判定値を複数設定しておくので、異常判定回数の値の大きさから、可変インピーダンス素子の機構部の劣化の程度を推測することができ、異常判定回数が予め設定された第１の設定回数に達したときに、一定時間後にメンテナンスを行うことが必要な程度に可変インピーダンス素子の機構部の劣化が進んでいると判定することができる。

また第４の発明によれば、異常判定回数が第１の判定値未満である間は残留偏差を初期許容値と比較して異常判定を行い、異常判定回数が第１の判定値以上になった後は、残留偏差を、異常判定回数がより大きい判定値に達する毎に大きい値に切替えられる異常検出後許容値と比較して異常判定を行うので、異常判定を行うために残留偏差と比較される異常検出後許容値の大きさから可変インピーダンス素子の機構部の劣化の程度を推測することができ、残留偏差と比較される異常検出後許容値が予め設定された第１の設定許容値に達したときに可変インピーダンス素子のメンテナンスを行う時期が近づいていると判定することができる。

従って、第４の発明によれば、異常判定回数または残留偏差の許容値を監視することにより、可変インピーダンス素子のメンテナンスを行う時期が近づいているか否かを知ることができ、メンテナンスが必要であることを看過して運転が継続されて、製造ラインを止める必要がある事態が突然生じるのを防ぐことができる。また残留偏差の許容値が所定の異常検出後許容値に設定されている状態で異常判定部が異常判定を行ったときには、可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要であると判定することができる。

また第４の発明では、判定値及び異常検出後許容値を複数設定するので、異常判定回数及び異常検出後許容値から、メンテナンス時期が近づいていることの情報をきめ細かく得ることができ、メンテナンスの計画を立てやすくして、製品の製造計画との関係で最適のタイミングでメンテナンスを行うことができる。

第５の発明または第６の発明によれば、可変インピーダンス素子のメンテナンス時期が近づいていると判定してメンテナンス時期が近づいていることを示す警報信号を発生するメンテナンス予告判定部を設けたので、装置の管理者にメンテナンス時期が近いことの情報を確実に与えて、インピーダンス整合装置の性能の維持を的確に図ることができる。

第７の発明または第８の発明によれば、可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要であると判定するメンテナンス要否判定部を設けたことにより、可変インピーダンス素子の機構部の劣化によりインピーダンス整合装置がインピーダンスの整合をとることができなくなる状態が生じる前に、可変インピーダンス素子のメンテナンスを行う時期が到来していることを知ることができるため、負荷で行われるプロセスの中断を未然に防ぐことができるだけでなく、過剰なメンテナンスが行われて人的資源が無駄に使われたり、負荷の稼働が不必要に中断したりするのを防ぐことができる。

第１０の発明によれば、異常検出後許容値をより大きい値に切替えていく際の該異常検出後許容値の増分を、異常判定回数と許容値との間の予め定められた関係に基づいて決定するので、実際に使用している可変インピーダンス素子の特性に適合した形で、異常検出後許容値をより大きい値に切替えていく際の該異常検出後許容値の増分を決定することができ、可変インピーダンス素子の機構部のメンテナンス時期の予告判定及びメンテナンスの要否の判定を的確に行わせることができる。

本発明に係わるインピーダンス整合装置の一実施形態の全体的な構成を示したブロック図である。 同実施形態の要部の構成を示したブロック図である。 図１の実施形態の異常検出部、メンテナンス予告判定部及びメンテナンス要否判定部等を構成するためにコンピュータに実行させるタスクのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。

以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
先ず、本実施形態に係わるインピーダンス整合装置の全体的な構成について説明する。 図１は本発実施形態に係わるインピーダンス整合装置の構成を示したもので、同図において１は高周波電源、２は半導体製造装置等のプロセスチャンバである。プロセスチャンバ２内にはプラズマ発生装置等の、高周波電源１の負荷が収容されている。

３ａ及び３ｂは高周波電源１とプロセスチャンバ（負荷）２との間に設けられた第１及び第２の可変インピーダンス素子である。第１の可変インピーダンス素子３ａは、高周波電源１及びプロセスチャンバ２（負荷）に対して並列に接続され、第２の可変インピーダンス素子３ｂは、高周波電源１及びプロセスチャンバ２（負荷）に対して直列に接続されている。

本実施形態では、第１の可変インピーダンス素子３ａが第１の可変コンデンサＶＣ1からなり、第２の可変インピーダンス素子３ｂが第２の可変コンデンサＶＣ2からなっている。第１の可変コンデンサＶＣ1及び第２の可変コンデンサＶＣ2としては真空可変コンデンサが用いられている。

図示の例では、第２の可変インピーダンス素子３ｂと負荷との間にインダクタ５が挿入されている。また負荷に入力される電圧Ｖinと、電流Ｉinと、電圧Ｖinと電流Ｉinとの間の位相差θinとを検出する入力検出部６が、高周波電源１と第２の可変インピーダンス素子３ｂとの間に設けられている。この入力検出部６による電圧Ｖin、電流Ｉinおよび位相差θinの検出方法は、周知であるので説明を省略する。

第１の可変インピーダンス素子３ａに対しては、第１のモータ７ａを駆動源として該第１の可変インピーダンス素子３ａの操作軸を操作する第１の操作機構が設けられ、第２の可変インピーダンス素子３ｂに対しては、第２のモータ７ｂを駆動源として該第２の可変インピーダンス素子３ｂの操作軸を操作する第２の操作機構が設けられている。

インピーダンス整合装置の可変インピーダンス素子を操作するモータ７ａ、７ｂとしては、パルスモータやステップモータが多く用いられる。本実施形態では、モータ７ａ及び７ｂとしてステップモータを用いるものとする。各操作機構は、各モータの回転を各可変インピーダンス素子の操作軸に伝達する機構により構成することができる。例えば、各モータの回転軸と各可変インピーダンス素子の操作軸とを接続するカップリングを用いた機構により各操作機構を構成することができる。場合によっては、各モータの回転を減速して各可変インピーダンス素子の操作軸に伝達する機構により各操作機構を構成することもできる。

また第１の可変インピーダンス素子３ａの操作軸の位置を検出する第１の位置検出器８ａと、第２の可変インピーダンス素子３ｂの操作軸の位置を検出する第２の位置検出器８ｂとを備えた操作軸位置検出部８が設けられ、第１及び第２の位置検出器８ａ及び８ｂの出力信号Ｓpa及びＳpbが、入力検出部６から得られる入力電圧検出信号Ｓv、入力電流検出信号Ｓi及び位相差検出信号Ｓθとともに目標位置設定部９に入力されている。

第１及び第２の位置検出器８ａ及び８ｂは、例えば、可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂのそれぞれの操作軸が微少角度回転する毎に位置検出パルスを発生するエンコーダにより構成することができる。

目標位置設定部９は、入力検出部６により検出された入力電圧Ｖin及び入力電流Ｉinを用いて、インピーダンス整合装置の入力端（入力検出部６の入力端）から負荷側を見たインピーダンスを演算により求めて、高周波電源１とプロセスチャンバ（負荷）２とのインピーダンス整合を行なうために必要な可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂのそれぞれの操作軸の目標位置を演算し、演算した目標位置と操作軸位置検出部により検出された操作軸の現在位置との偏差を零にするために必要なモータ７ａ，７ｂの駆動量を演算する。

図２に示されているように、目標位置設定部９は、目標位置演算部９Ａと、偏差演算部９Ｂと、駆動量演算部９Ｃとにより構成することができる。

目標位置演算部９Ａは、インピーダンス整合装置の入力端から伝送線路を経由し高周波電源１側を見た電源側インピーダンス（通常は５０Ω）と、インピーダンス整合装置の入力端からプロセスチャンバ（負荷）２側を見た負荷側インピーダンスとを整合させるために必要な可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂのそれぞれの操作軸の目標位置を演算する。

偏差演算部９Ｂは、第１の可変インピーダンス素子３ａの操作軸の演算された目標位置と、第１の位置検出器８ａにより検出された現在位置との間の偏差を演算する。

駆動量演算部９Ｃは、上記偏差を零にするために必要なステップモータ７ａの駆動量（ステップモータ７ａに与えるパルス数）を演算し、演算した駆動量を示す目標位置設定信号Ｓdaを第１のモータ駆動部１０ａに与える。

上記偏差演算部９Ｂはまた、第２の可変インピーダンス素子３ｂの操作軸の演算された目標位置と、第２の位置検出器８ｂにより検出された現在位置との偏差を演算する。駆動量演算部９Ｃは、この偏差を零にするために必要なステップモータ７ｂの駆動量（ステップモータ７ｂに与えるパルス数）を演算して、演算した駆動量を示す目標位置設定信号Ｓdbを第２のモータ駆動部１０ｂに与える。

第１のモータ駆動部１０ａにはまた、第１の出力トルク設定部１１ａから第１の出力トルク設定信号が与えられ、第２のモータ駆動部１０ｂには、第２の出力トルク設定部１１ｂから第２の出力トルク設定信号が与えられる。

第１のモータ駆動部１０ａは、目標位置設定部９から与えられる目標位置設定信号Ｓdaが示すパルス数だけステップモータ７ａに駆動パルスを与えるとともに、第１の出力トルク設定部１１ａから与えられた第１の出力トルク設定信号により設定されたトルクをステップモータ７ａから発生させるように、ステップモータ７ａに与える駆動電流を調整する。

同様に、第２のモータ駆動部１０ｂは、目標位置設定部９から与えられる目標位置設定信号Ｓdbが示すパルス数だけステップモータ７ｂに駆動パルスを与えるとともに、第２の出力トルク設定部１１ｂから与えられた第２の出力トルク設定信号により設定されたトルクをステップモータ７ｂから発生させるように、ステップモータ７ｂに与える駆動電流を調整する。

第１のモータ７ａ及び第２のモータ７ｂの出力トルクをそれぞれ第１の出力トルク設定部１１ａ及び第２の出力トルク設定部１１ｂにより設定されたトルクに等しくするように、第１のモータ７ａ及び第２のモータ７ｂに流す駆動電流を調整する方法は、例えば、駆動電流の通電回路に直列に挿入した抵抗器の抵抗値を変化させる方法によることができる。抵抗値を変化させる手段としては、例えば、モータにより操作される可変抵抗器を用いてもよいし、抵抗値を変化させることが可能なＩＣを用いてもよい。上記の方法により駆動電流を調整する場合、出力トルク設定部１２からモータ駆動部１０に、出力トルクを変更するように信号が出力されたときに、その信号に応じて抵抗値を変化させるようにすればよい。

ステップモータ７ａ及び７ｂの出力トルクは、可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂの機構部の劣化が、寿命に近い状態まで進んだ際にもその操作を可能にするように、十分に大きい値（一定値）に設定しておく。

可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂのそれぞれの操作軸の目標位置を演算する目標位置演算部９Ａは、インピーダンスの整合を図るために必要な可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂのリアクタンス値を目標リアクタンス値として演算する目標リアクタンス値演算手段と、各可変コンデンサに対して予め求めた操作軸の回転角度位置と各可変コンデンサの静電容量との間の関係を与えるマップを用いて、演算された各目標リアクタンス値に対応する各可変コンデンサの操作軸の回転角度位置（目標位置）を演算する操作軸回転角度位置演算手段とにより構成することができる。

また第２のモータ駆動部１０ｂは、目標位置設定部９により設定されたパルス数だけ第２のモータ７ｂに駆動パルスを与えるとともに、第２のモータ７ｂの出力トルクを第２の出力トルク設定部１１ｂにより設定されたトルクに等しくするように、第２のモータに流す駆動電流を調整する。

本実施形態では、第１の出力トルク設定部１１ａ及び第２の出力トルク設定部１１ｂにより出力トルク設定部１１が構成され、モータ駆動部１０と出力トルク設定部１１とにより、可変インピーダンス素子（本実施形態では可変コンデンサ）の操作軸の位置を目標位置設定部９で設定された目標位置に一致させるように、モータ７ａ，７ｂを制御するモータ制御部１３が構成されている。

第１の可変インピーダンス素子３ａの可動部がグリスの固化や機械的摺動部の摩耗などにより劣化すると、該第１の可変インピーダンス素子の操作軸から第１のモータ７ａにかかる負荷トルクが大きくなっていく。第１のモータ７ａにかかる負荷トルクが大きくなっていき、ある限界を超えると、該モータ７ａの回転が駆動パルスと同期しない状態（脱調状態）になり、モータを回転させることができなくなる。このような状態が生じると、第１の可変インピーダンス素子３ａの操作軸を目標位置まで回転させることができなくなるため、高周波電源１と負荷２との間のインピーダンスの整合をとることができなくなり、モータ駆動部１０ａがモータ７ａの駆動を完了した時点で可変インピーダンス素子３ａの操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する残留偏差が大きくなる。

同様に、第２の可変インピーダンス素子３ｂの可動部が劣化した場合には、モータ７ｂの回転が駆動パルスと同期しない状態（脱調状態）になり、該モータを正常に回転させることができなくなる。このような状態が生じると、第２の可変インピーダンス素子３ｂの操作軸を目標位置まで回転させることができなくなるため、高周波電源１と負荷との間のインピーダンスの整合をとることができなくなり、モータ駆動部１０ｂがモータ７ｂの駆動を完了した時点で可変インピーダンス素子３ｂの操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する残留偏差が大きくなる。

従って、異常判定部１２で、各可変コンデンサの操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する偏差を監視して、モータの駆動が完了した時点で操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する偏差（残留偏差）が許容値を超えたか否かを判定することにより、各可変コンデンサの可動部が異常であるか否かを判定することができる。

異常判定部１２は、目標位置設定部９の偏差演算部９Ｂで演算される第１の可変インピーダンス素子３ａの操作軸の目標位置と現在位置との偏差を監視して、目標位置設定部９から第１のモータ駆動部１０ａに、演算した駆動量を示す目標位置設定信号Ｓdaが与えられた後、モータ７ａの駆動が完了したと見なされる時点で目標位置設定部９の偏差演算部９Ｂで演算されている第１の可変インピーダンス素子３ａの操作軸の目標位置と現在位置との間の偏差を第１の残留偏差ΔＰxaとして、この第１の残留偏差が許容値を超えているときに第１の可変インピーダンス素子３ａの機構部の状態が異常である（正常な範囲から外れている）との異常判定を行う。

異常判定部１２はまた、目標位置設定部９の偏差演算部９Ｂで演算される第２の可変インピーダンス素子３ｂの操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する偏差を監視して、目標位置設定部９から第２のモータ駆動部１０ｂに演算した駆動量を示す目標位置設定信号Ｓdbが与えられた後、モータ７ｂの駆動が完了したと見なされる時点で偏差演算部９Ｂで演算されている第１の可変インピーダンス素子３ａの操作軸の目標位置と現在位置との間の偏差を第２の残留偏差ΔＰxbとして、この第２の残留偏差が許容値を超えているときに第２の可変インピーダンス素子３ｂの機構部の状態が異常であるとの異常判定を行う。

上記のように、可変インピーダンス素子の操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する「残留偏差」は、モータ駆動部１０が目標位置設定部９で演算された駆動量だけモータを駆動した時点で、可変インピーダンス素子の操作軸の目標位置と現在位置との間に存在している偏差であり、この偏差は、目標位置設定部９の偏差演算部９Ｂで演算される。ここで、「モータ駆動部１０が目標位置設定部９で演算された駆動量だけモータを駆動したとみなされる時点」とは、通常は、検出の遅れを考慮して、モータが実際に駆動したと考えられる時点を示す。

可変コンデンサの操作軸の現在位置の検出には遅れが伴うことが避けられず、目標位置演算部９Ａにより演算される可変インピーダンス素子の操作軸の目標位置のデータと、その目標位置に対応する現在位置の検出データとは、同時に発生するものではないので、可変インピーダンス素子の操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する偏差を正確に検知するためには、何らかの工夫を要する。

例えば、目標位置設定部９で目標位置のデータと現在位置の検出データとから偏差を演算する際に、検出の遅れを考慮して現在位置の検出データを読み込むタイミングを遅らせる処理を行うことにより、可変コンデンサの操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する残留偏差を正確に検出することができる。

また、目標位置設定部９に目標位置のデータと現在位置の検出データとを一旦記憶するメモリを設けて、現在位置の検出データを遅れを考慮してメモリから読み出す等の処理を行うことによっても、上記残留偏差を正確に検出することができる。

また、演算された目標位置のデータだけを一旦記憶するメモリを目標位置設定部９に設けておいて、現在位置の検出遅れを考慮して、目標位置のデータと現在位置の検出データとが同期するように、目標位置のデータをメモリから読み出す処理を行うことによっても、上記残留偏差を正確に検出することができる。

ところで、ステップモータ７ａ，７ｂにより可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂの操作軸を駆動する場合、各操作軸を現在位置から最終目標位置まで移動させるために必要な数のパルスが多すぎると、そのパルスをモータ駆動部１０ａ，１０ｂからステップモータ７ａ，７ｂに一度に与えても、モータが応答することができない。従って、モータ駆動部１０ａ，１０ｂからステップモータ７ａ，７ｂに与えるパルスの数は、モータが正常に応答し得る範囲の数に制限する必要がある。

そのため、目標位置設定部９は、実際には、第１及び第２の可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂの操作軸を現在位置から最終目標位置まで動かすために必要な駆動量を示す目標位置設定信号Ｓda及びＳdbをモータ駆動部１０ａ及び１０ｂに与えるのではなく、モータが応答し得る範囲の駆動量を演算して、この駆動量だけモータを駆動したときに到達する筈の操作軸の位置を暫定目標位置として演算する。

目標位置設定部９は、演算した駆動量を示す目標位置設定信号Ｓda及びＳdbをモータ駆動部１０ａ及び１０ｂに与える。モータ駆動部１０ａ及び１０ｂは、与えられた目標位置設定信号Ｓda及びＳdbに応じてモータ７ａ及び７ｂに駆動パルスを与えて、第１及び第２の可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂの操作軸の位置を暫定目標位置まで変位させる。

この場合、目標位置設定部９は、演算した暫定目標位置を異常判定部１２に与える。異常判定部１２は、第１の可変インピーダンス素子３ａの操作軸の暫定目標位置と現在位置との間の偏差及び第２の可変インピーダンス素子３ｂの操作軸の暫定目標位置と現在位置との間の偏差を監視し、モータ７ａの駆動が完了したと見なされる時点で、第１の可変インピーダンス素子３ａの操作軸の暫定目標位置と現在位置との間に存在する残留偏差が許容値を超えているときに第１の可変インピーダンス素子３ａが異常であると判定し、モータ７ｂの駆動が完了したと見なされる時点で、第２の可変インピーダンス素子３ｂの操作軸の暫定目標位置と現在位置との間に存在する残留偏差が許容値を超えているときに第２の可変インピーダンス素子３ｂが異常であると判定する。

目標位置設定部９は、可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂの操作軸の位置が暫定目標位置に達したときに、新たなモータの駆動量と、その駆動量に相応した暫定目標位置とを演算して、その駆動量を示す目標位置設定信号Ｓda及びＳdbをモータ駆動部１０ａ，１０ｂに与える。目標位置設定部９は暫定目標位置までのモータの駆動が完了した時点で暫定目標位置と現在位置との偏差を演算し、この偏差を残留偏差として異常判定部１２に与えて異常判定を行わせる。これらの動作を繰り返しながら、可変コンデンサの操作軸を最終目標位置に向けて移動させていく。

すなわち、演算された暫定目標位置をその演算が行われた時点での目標位置としながら、操作軸を最終目標位置に向けて移動させていく。なお、インピーダンス整合装置がその本来の動作を行う際には、時々刻々変化する負荷の状態に対応させるため、可変コンデンサの操作軸が最終目標位置に移動していない状態でも、新たな最終目標位置が演算されることが多い。

暫定目標位置まで可変コンデンサの操作軸を変位させるようにモータ７ａ及び７ｂを駆動する過程と、異常判定部１２により異常判定処理を行なう過程とを行なわせるためには、所定の処理時間を必要とする。モータ７ａ及び７ｂが可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂの操作軸を現在位置から暫定目標位置まで動かすために必要な時間が上記処理時間よりも長いと、モータが正常に回転していても、操作軸の現在位置と暫定目標位置との間の残留偏差が許容値を超えてしまい、異常判定部１２が異常判定を行ってしまう。従って、残留偏差が許容値を超えているか否かの判定を正確に行わせるためには、目標位置設定部９が一度に演算する駆動量を、上記処理時間内にモータを駆動できるだけの大きさ以下に制限して、演算した駆動量に基づいて可変コンデンサの操作軸の暫定目標位置を演算する必要がある。

本発明においては、可変インピーダンス素子の機構部の劣化が進んでいない状態では残留偏差が小さく、機構部の劣化が進んで行くに従って残留偏差が大きくなっていくこと、及び可変インピーダンス素子のメンテナンス時期が近づいているといえる程度まで可変インピーダンス素子の機構部の劣化が進むまでの間には異常判定がある程度の回数行われることに着目して、寿命予測が可能な形で異常判定を行う。

本発明においては、最初残留偏差と比較する許容値を比較的小さい「初期許容値」に設定して異常判定を行わせ、異常判定が設定回数行われたことにより、可変インピーダンス素子のメンテナンス時期が近づいているといえる程度まで機構部の劣化が進んでいると判定されたときに、残留偏差と比較する許容値を初期許容値よりも大きい値を有する異常検出後許容値に切替えて異常判定を行わせる。

そのため本実施形態においては、異常判定部１２が異常判定を行った回数である異常判定回数から可変インピーダンス素子３ａ，３ｂのメンテナンス時期が近づいているか否かを判定するために異常判定回数と比較する判定値を設定する。

また異常判定に用いる残留偏差の許容値として、異常判定回数が判定値未満であるときの許容値である「初期許容値」と、異常判定回数が判定値に達した後の許容値であって初期許容値よりも大きい値を有する異常検出後許容値とを設定する。

本実施形態で用いる異常判定部１２は、異常判定回数が判定値未満である間、残留偏差の値が初期許容値を超えたときに異常判定を行い、異常判定回数が判定値以上になった後は残留偏差の値が異常検出後許容値を超えたときに異常判定を行う。

本実施形態のように構成すると、異常判定回数が判定値に達したこと、または異常判定を行うために残留偏差と比較される許容値が「初期許容値」から異常検出後許容値に切り替わったことから、可変インピーダンス素子３ａ，３ｂの機構部が、一定時間後にメンテナンスを行うことが必要な程度に劣化していることを知ることができる。

本実施形態で用いる異常判定部１２は、図２に示されているように、モータの駆動が完了したと見なされる時点で偏差演算部９Ｂで演算されている残留偏差を、許容値記憶手段１６に記憶されている残留偏差の許容値と比較する比較判定部１２ａと、許容値記憶手段１６から比較判定部１２ａに読み込む許容値（残留偏差と比較する許容値）を切替える許容値切替え手段１２ｂとにより構成される。比較判定部１２ａは、第１の可変インピーダンス素子３ａに対して演算されている残留偏差が許容値を超えているときに異常判定を行って第１の異常信号Ｓaaを発生し、第２の可変インピーダンス素子３ｂに対して演算されている残留偏差が許容値を超えているときに異常判定を行って第２の異常信号Ｓabを発生する。

本実施形態においては、第１及び第２の可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂに対して異常判定部１２が異常判定を行った回数に応じて、第１及び第２の可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂの異常を判定する際に残留偏差と比較する許容値の値を切替えるため、異常判定が行われた回数を計数する必要がある。

そのため本実施形態では、異常判定回数計数部１３が設けられ、比較判定部１２ａから出力される異常信号Ｓaa及びＳabが異常判定回数計数部１３に入力されている。また本実施形態では、異常判定が行われた回数または残留偏差と比較される許容値の大きさから近い将来可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要になると判定されたときにそのことを予告するメンテナンス時期予告判定部１４と、残留偏差と比較される許容値の大きさと、異常判定の有無とからメンテナンスが必要な時期が到来しているか否かを判定するメンテナンス要否判定部１５とが設けられている。

可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂに対してそれぞれ設定される判定値は、可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂに対してそれぞれ行われた異常判定回数（異常判定部が可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂに対して異常判定を行った回数）から可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂのメンテナンス時期が近づいているか否かを判定するために当該異常判定回数と比較される判定値である。

可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂに対してそれぞれ設定された判定値は、異常判定回数計数部１３内のＲＯＭに予め記憶されるか、またはインピーダンス整合装置の電源が投入された際に、外部のメモリから異常判定回数計数部１３内のＲＡＭに読み込まれる。

また、可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂに対してそれぞれ設定される「初期許容値」は、可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂに対してそれぞれ行われた異常判定回数が、未だ可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂに対してそれぞれ設定された判定値に達していないときに、異常判定部１２の比較判定部１２ａで可変インピーダンス素子３ａの操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する残留偏差の値と比較される許容値である。

更に、可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂに対してそれぞれ設定される「異常判定後許容値」は、可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂに対してそれぞれ行われた異常判定回数が、可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂに対してそれぞれ設定された判定値に達した後に、異常判定部１２の比較判定部１２ａで可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂのそれぞれの操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する残留偏差の値と比較される許容値である。可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂに対してそれぞれ設定される「異常判定後許容値」は、両可変インピーダンス素子に対して設定される初期許容値よりも大きい値に設定される。

可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂのそれぞれに対して設定された「初期許容値」及び異常検出後許容値は、許容値記憶手段（メモリ）１６に記憶されている。異常判定部１２は、可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂの異常判定を行う際に、許容値記憶手段１６から可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂに対してそれぞれ設定された「初期許容値」または異常検出後許容値を読み出して、モータの駆動が完了したと見なされた時点で可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂの操作軸の目標位置と現在位置との間に存在している残留偏差を、読み出した「初期許容値」または異常検出後許容値と比較する。

異常判定回数計数部１３は、異常判定部１２で可変インピーダンス素子３ａに対して異常判定が行われて、異常判定部１２から第１の異常信号Ｓaaが与えられる毎に可変インピーダンス素子３ａに対して行われた異常判定回数を計数する計数手段の計数値をインクリメントするとともに、該計数手段により計数されている計数値（可変インピーダンス素子３ａに対して行われた異常判定回数）を、可変インピーダンス素子３ａに対して設定された判定値と比較して、計数された計数値が判定値に達したときに、可変インピーダンス素子３ａに対して行われた異常判定回数が判定値に達したことを示す判定値到達検出信号Ｓcaを、異常判定部１２の許容値切換手段１２ｂと、メンテナンス予告判定部１４と、メンテナンス要否判定部１５とに与える。

異常判定回数計数部１３はまた、異常判定部１２で可変インピーダンス素子３ｂに対して異常判定が行われて、異常判定部１２から第２の異常信号Ｓabが与えられる毎に可変インピーダンス素子３ｂに対して行われた異常判定回数を計数する計数手段の計数値をインクリメントするとともに、該計数手段により計数されている計数値（可変インピーダンス素子３ｂに対して行われた異常判定回数）を、可変インピーダンス素子３ｂに対して設定された判定値と比較する。その結果、計数された計数値が判定値に達したときに、可変インピーダンス素子３ｂに対して行われた異常判定回数が判定値に達したことを示す判定値到達検出信号Ｓcbを、異常判定部１２の許容値切替え手段１２ｂと、メンテナンス予告判定部１４と、メンテナンス要否判定部１５とに与える。

許容値切替え手段１２ｂは、判定値到達検出信号Ｓca，Ｓcbが与えられる前の状態では、比較判定部１２ａに与える許容値を「初期許容値」とし、判定値到達検出信号Ｓcbが与えられた後は、比較判定部１２ａに与える許容値を異常検出後許容値とするように、比較判定部１２ａに与える許容値を切替える。

異常判定部１２は、以下のようにして異常判定を行う。
（ａ）異常判定回数計数部１３から第１の可変インピーダンス素子３ａに対する判定値到達検出信号Ｓcaが与えられていないとき（異常判定部１２が可変インピーダンス素子３ａに対して行った異常判定回数が判定値未満であるとき）には、可変インピーダンス素子３ａの操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する残留偏差ΔＰxaの値が、同可変インピーダンス素子３ａに対して設定された「初期許容値」ｋoaを超えたときに異常判定を行う。
（ｂ）異常判定回数計数部１３から第１の可変インピーダンス素子３ａに対する判定値到達検出信号が与えられた後（可変インピーダンス素子３ａに対して行われた異常判定回数が同可変インピーダンス素子３ａに対して設定された判定値以上になった後）は、可変インピーダンス素子３ａの操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する残留偏差ΔＰxaの値が同可変インピーダンス素子３ａに対して設定された異常検出後許容値ΔＰsaを超えたときに異常判定を行う。
（ｃ）異常判定回数計数部１３から第２の可変インピーダンス素子３ｂに対する判定値到達検出信号が与えられていないとき（異常判定部１２が可変インピーダンス素子３ｂに対して行った異常判定回数が判定値未満であるとき）には、可変インピーダンス素子３ｂの操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する残留偏差ΔＰxbの値が、同可変インピーダンス素子３ｂに対して設定された「初期許容値」ｋobを超えたときに異常判定を行う。
（ｄ）異常判定回数計数部１３から第２の可変インピーダンス素子３ｂに対する判定値到達検出信号が与えられた後（可変インピーダンス素子３ｂに対して行われた異常判定回数が同可変インピーダンス素子３ｂに対して設定された判定値以上になった後）は、可変インピーダンス素子３ｂの操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する残留偏差ΔＰxbの値が同可変インピーダンス素子３ｂに対して設定された異常検出後許容値ΔＰsbを超えたときに異常判定を行う。

異常判定部１２は、残留偏差と比較する許容値が異常検出後許容値に切り替わっているときに、現在の異常検出後許容値ΔＰsa，ΔＰsbをメンテナンス予告判定部１４とメンテナンス要否判定部１５とに与える。

異常判定回数計数部１３はまた、異常判定部１２から異常判定号Ｓaa，Ｓabが入力される毎に、可変インピーダンス素子３ａ，３ｂに対して異常判定部１２で異常判定が行われた回数を示す信号Ｓａ，Ｓｂをメンテナンス予告判定部１４とメンテナンス要否判定部１５とに与える。

メンテナンス予告判定部１４は、異常判定回数が判定値に達して判定値到達検出信号Ｓca，Ｓcbが与えられたとき、または残留偏差の許容値が初期許容値から異常検出後許容値に切り替わって異常検出後許容値ΔＰsa、ΔＰsbが与えられたときに可変インピーダンス素子のメンテナンス時期が近づいていると判定してメンテナンス時期が近づいていることを示す警報信号Ｓm′を発生する。

メンテナンス要否判定部１５は、残留偏差の許容値が異常検出後許容値に設定されていて、異常判定部１２から異常検出後許容値ΔＰsa、ΔＰsbが与えられている状態で異常判定部１２が異常判定を行って、異常判定回数計数部１３から異常判定が行われた回数を示す信号Ｓa，Ｓｂが与えられたときに可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要であると判定してメンテナンス指令信号Ｓmを発生する。

上記判定値は、異常判定回数から、可変インピーダンス素子の機構部が一定の時間後にはメンテナンスを必要とするといえる程度まで劣化しているか否かを判定するのに適した値に設定する。

また上記異常検出後許容値は、可変インピーダンス素子の機構部が、一定の時間後にはメンテナンスを必要とするといえる程度まで劣化したときに、可変インピーダンス素子の操作軸の目標位置と現在位置との間に生じる残留偏差の大きさに設定しておく。

メンテナンス予告判定部１４は、第１の可変インピーダンス素子３ａに対して行われた異常判定回数が判定値に達したとき、または第１の可変インピーダンス素子の操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する残留偏差の許容値が初期許容値から異常検出後許容値に切り替わったときに可変インピーダンス素子３ａのメンテナンス時期が近づいていると判定してメンテナンス時期が近づいていることを示す警報信号を発生する。

メンテナンス予告判定部１４はまた、第２の可変インピーダンス素子３ｂに対して行われた異常判定回数が判定値に達したとき、または第２の可変インピーダンス素子の操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する残留偏差の許容値が初期許容値から異常検出後許容値に切り替わったときに可変インピーダンス素子３ｂのメンテナンス時期が近づいていると判定してメンテナンス時期が近づいていることを示す警報信号を発生する。

本実施形態のように、可変インピーダンス素子３ａ，３ｂのメンテナンス時期が近づいているとの判定を行って警報信号を発生するメンテナンス予告判定部を設けておくと、装置の管理者にメンテナンス時期が近いことの情報を確実に与えることができるため、インピーダンス整合装置の性能の維持を的確に図ることができる。

またメンテナンス要否判定部１５は、第１の可変インピーダンス素子３ａの操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する残留偏差の許容値が異常検出後許容値に設定されている状態で異常判定部１２が異常判定を行ったとき（残留偏差が異常検出後許容値を超えたとき）に可変インピーダンス素子３ａのメンテナンスが必要であると判定して、直ちに可変インピーダンス素子３ａのメンテナンスを行うことを指令するメンテナンス指令を発生する。

メンテナンス要否判定部１５はまた、第２の可変インピーダンス素子３ｂの操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する残留偏差の許容値が異常検出後許容値に設定されている状態で異常判定部１２が異常判定を行ったときに可変インピーダンス素子３ｂのメンテナンスが必要であると判定して、直ちに可変インピーダンス素子３ｂのメンテナンスを行うことを指令するメンテナンス指令を発生する。

本実施形態のようにメンテナンス要否判定部１５を設けておくと、可変インピーダンス素子３ａ，３ｂの機構部の劣化によりインピーダンス整合装置がインピーダンスの整合をとることができなくなる状態が生じる前に、可変インピーダンス素子３ａ，３ｂのメンテナンスを行う時期が到来していることを知ることができるため、負荷２で行われるプロセス、例えば半導体製造プロセスの中断を未然に防ぐことができるだけでなく、過剰なメンテナンスが行われて人的資源が無駄に使われたり、負荷の稼働が不必要に中断したりするのを防ぐことができる。

メンテナンス要否判定部１５によりメンテナンスが必要であると判定された場合でも、少なくとも製造ラインで処理中の製品の処理が完了するまでの間は、許容される誤差範囲でインピーダンスの整合をとることができるようにするため、上記異常検出後許容値は、残留偏差の許容値の上限値よりも少し小さく設定しておくことが好ましい。

本実施形態において、異常検出後許容値を小さめに設定しておくと、残留偏差が異常検出後許容値を超えて異常判定が行われた状態でも、モータを駆動して、許容される誤差範囲でインピーダンスの整合をとることを可能にすることができる。メンテナンスが必要であると判定された状態でも、許容される誤差範囲でインピーダンスの整合をとることができれば、メンテナンスのために負荷を停止する前に、負荷で実行中の処理を完了させることができるため、負荷で処理が行われている製品が無駄になる確率を低くすることができる。

（第２の実施形態）
本実施形態に係わるインピーダンス整合装置の全体的な構成は図１に示されたものと同様であり、要部の構成を示すブロック図は、図２に示されたものと同様である。本実施形態が第１の実施形態と相違する点は下記の通りである。

第１の実施形態では、判定値を１つだけ設定していたが、本実施形態においては、異常判定回数から可変インピーダンス素子の機構部の劣化の程度を判定するために異常判定回数と比較する判定値として、大きさが順次大きくなっていく第１ないし第ｍ（ｍは２以上の整数）の判定値を設定する。

本実施形態ではまた、残留偏差と比較する許容値として、異常判定回数が第１の判定値未満であるときの許容値である初期許容値と、異常判定回数が第１の判定値に達した後の許容値であって初期許容値よりも大きく、かつ異常判定回数の多さの程度に応じて異なる値に切替えられる異常検出後許容値とが設定される。

本実施形態で用いる異常判定部１２は、異常判定回数が第１の判定値未満である間は残留偏差の値が「初期許容値」を超えたときに異常判定を行い、異常判定回数が第１の判定値以上になった後は残留偏差の値が異常検出後許容値を超えたときに異常判定を行うように構成される。

異常判定部１２はまた、異常判定回数が第１の判定値に達したときの異常検出後許容値の値を「初期異常検出後許容値」として、以後異常判定回数がより大きい判定値に達する毎に、異常検出後許容値をより大きい値に切替えていくように構成される。

上記のように、判定値を複数設定しておくと、異常判定回数の値の大きさから、可変インピーダンス素子の機構部の劣化の程度を推測することができ、異常判定回数が予め設定された第１の設定回数に達したときに、一定時間後にメンテナンスを行うことが必要な程度に機構部の劣化が進んでいると判定することができる。

また上記のように、異常判定回数が第１の判定値未満である間は残留偏差を初期許容値と比較して異常判定を行い、異常判定回数が第１の判定値以上になった後は、残留偏差を、異常判定回数がより大きい判定値に達する毎に大きい値に切替えられる異常検出後許容値と比較して異常判定を行うようにしておくと、異常判定を行うために残留偏差と比較される異常検出後許容値の大きさから可変インピーダンス素子の機構部の劣化の程度を推測することができ、残留偏差と比較される異常検出後許容値が予め設定された第１の設定許容値に達したときに可変インピーダンス素子のメンテナンスを行う時期が近づいていると判定することができる。

従って、本実施形態によれば、メンテナンスが必要であることを看過して運転が継続されて、製造ラインを止める必要がある事態が突然生じるのを防ぐことができる。また残留偏差の許容値が所定の異常検出後許容値に設定されている状態で異常判定部が異常判定を行ったときには、可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要であると判定することができる。

本実施形態のように、判定値を複数設定しておくと、異常判定回数から、メンテナンス時期が近づいていることの情報をきめ細かく得ることができるため、メンテナンスの計画を立てやすくすることができる。

本実施形態のように、判定値を複数設定する場合、メンテナンス予告判定部１４は、異常判定回数が予め設定された第１の設定回数に達したときに可変インピーダンス素子のメンテナンスを行う時期が近づいていると判定してメンテナンスを行う時期が近づいていることを示す警報信号を発生するように構成することができる。

また本実施形態のように、異常判定回数がより大きい判定値に達する毎に異常検出後許容値を大きい値に切替えるようにする場合、メンテナンス予告判定部１４は、残留偏差と比較される異常検出後許容値が予め設定された第１の設定許容値に達したときに可変インピーダンス素子のメンテナンスを行う時期が近づいていると判定してメンテナンスを行う時期が近づいていることを示す警報信号を発生するように構成することもできる。

また本実施形態のように、判定値を複数設定する場合、メンテナンス要否判定部１５は、異常判定回数が第１の設定回数よりも大きい値に設定された第２の設定回数に達したときに可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要であると判定してメンテナンス指令を発生するように構成することができる。

本実施形態のように、異常判定回数がより大きい判定値に達する毎に異常検出後許容値を大きい値に切替えるようにする場合、メンテナンス要否判定部１５は、残留偏差と比較される異常検出後許容値が第１の設定許容値よりも大きい値に設定された第２の設定許容値に達したときに可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要であると判定してメンテナンス指令を発生するように構成することもできる。

本実施形態において、異常判定部が異常検出後許容値をより大きい値に切替えていく際の該異常検出後許容値の増分は、予め定めた値とすることができるが、本実施形態においては、異常判定部が異常検出後許容値をより大きい値に切替えていく際の該異常検出後許容値の増分を、異常判定回数と許容値との間の予め定められた関係に基づいて決定するようにしている。

異常判定回数と適切な許容値との間の関係は、実験的に求めることができる。異常検出後許容値をより大きい値に切替えていく際の該異常検出後許容値の増分を、異常判定回数と許容値との間の予め定められた関係に基づいて決定するようにすると、実際に使用している可変インピーダンス素子の特性に適合した形で、異常検出後許容値をより大きい値に切替えていく際の該異常検出後許容値の増分を決定することができるため、可変インピーダンス素子の機構部のメンテナンス時期の予告判定及びメンテナンスの要否の判定を的確に行わせることができる。

本発明に係わるインピーダンス整合装置においては、異常判定部１２の判定結果を示す信号及び異常検出後許容値の大きさを示す信号を外部に出力するための信号出力端子２０（図１参照）を設けておくのが好ましい。

上記のように、異常判定部の判定結果を示す信号及び異常検出後許容値の大きさを示す信号を外部に出力するための信号出力端子を設けておくと、これらの信号により得られる情報を外部のコンピュータに与えて、製造ラインの制御や管理に利用したり、外部に設置した監視装置にインピーダンス整合装置のモニタ情報を与えたりすることができる。

第１及び第２の実施形態において、図１及び図２に示した各部は、コンピュータに所定のプログラムを実行させることにより実現することができる。図１に示された異常判定部１２と、メンテナンス予告判定部１４と、メンテナンス要否判定部１５とをコンピュータを用いて構成する場合にコンピュータに実行させるタスクのアルゴリズムの一例を示すフローチャートを図３に示した。

図３に示したタスクは、第１の可変インピーダンス素子３ａ及び第２の可変インピーダンス素子３ｂのそれぞれについて、モータ駆動部１０によるモータ７ａ，７ｂの駆動を制御する制御ループのタイミング毎に実行される。

図３に示したタスクにおいて、ｎは異常判定部１２が異常判定を行った回数（異常判定回数）で、その初期値は０である。異常判定回数ｎの値は、リセット信号が入力されない限り０に戻ることはなく、各タスク終了時のｎの値は次のタスクまで保持される。ｎs1〜ｎs3はそれぞれ異常の程度を判定するために異常判定回数ｎに対して設定された第１乃至第３の設定回数で、ｎs1＜ｎs2＜ｎs3の関係がある。ｎs1の値は１以上に設定され、ｎs2の値は２以上に設定される。またｋは残留偏差の許容値、Δｋは許容値の増分であり、ｋの初期値が初期許容値である。

ｋs1ないしｋs3はそれぞれ異常の程度を判定するために許容値ｋに対して設定された第１乃至第３の設定値で、ｋs1＜ｋs2＜ｋs3の関係がある。ΔＰは可変インピーダンス素子の操作軸の目標位置と現在位置との間に存在する残留偏差、Ｎsi（ｉ＝１，２，…，ｍ）は第１ないし第ｍの判定値である。ｉの値（初期値は１）は、リセット信号が入力されない限り１に戻ることはなく、各タスク終了時のｉの値は次のタスクまで保持される。判定値Ｎs1，Ｎs2，Ｎs3，…は、１，２，３，…のように連続した値をとってもよく，２，４，７，…のように飛び飛びの値をとってもよい。また１，３，４，…のように一部の数値を飛ばしてもよい。たまたま何らかの原因で異常判定が１回（または数回）行われただけで、残留偏差の許容値が増加してしまうのを防ぎたい場合には、判定値Ｎsiを飛び飛びの値にしておく。

判定値、初期許容値及び異常検出後許容値は、可変インピーダンス素子毎に設定されるが、可変インピーダンス素子３ａ及び３ｂとして構造が同じものを用いる場合等には、両可変インピーダンス素子に対して設定される判定値、初期許容値及び異常検出後許容値がそれぞれ同じ値をとることもある。

異常検出部１２により異常判定が一度も行われていない状態では、各種の初期設定を行う際に、残留偏差の許容値ｋが初期許容値に設定される。モータ駆動部１０ａ，１０ｂによるモータ７ａ，７ｂの駆動が完了すると、第１の可変インピーダンス素子３ａ及び第２の可変インピーダンス素子３ｂについて図３のタスクが実行される。

第１の可変インピーダンス素子３ａについて図３に示したタスクが開始されると、先ずそのステップＳ１０１で第１の可変インピーダンス素子３ａの操作軸の目標位置と、第１の位置検出器８ａにより検出されている該操作軸の現在位置との間の残留偏差ΔＰを演算する。次いでステップＳ１０２で残留偏差ΔＰが許容値ｋ以下であるか否かを判定し、偏差ΔＰが許容値ｋ以下であると判定されたときには、以後何もしないでこのタスクを終了する。

ステップＳ１０２で偏差ΔＰが許容値ｋ以下でない（許容値ｋを超えている）と判定されたときには、ステップＳ１０３に進んで異常信号を発生させ、ステップＳ１０４で異常判定回数ｎを１だけインクリメントする。次いで、ステップＳ１０５で異常判定回数ｎが第３の設定値（許容限界値）ｎs3以上であるか否か（または残留偏差の許容値ｋが第３の設定値ｋs3以上であるか否か）を判定する。その結果、異常判定回数ｎが第３の設定値ｎs3未満であると判定された場合（または許容値ｋが第３の設定値ｋs3未満であると判定された場合）には、ステップＳ１０６で異常判定回数ｎが第１ないし第ｍの判定値Ｎsi（ｉ＝１，２，…，ｍ）の内の最小の値を有する第１の判定値Ｎs1に等しいか否かを判定する。

ステップＳ１０６で異常判定回数ｎが第１の判定値Ｎs1に等しいと判定されたときには、ステップＳ１０７で判定値Ｎsiの番号ｉをインクリメントすると共に、残留偏差の許容値ｋを増分Δｋだけ増加させて残留偏差の許容値を異常検出後許容値とし、ステップＳ１０８に移行する。

ステップＳ１０６での判定の結果、異常判定回数ｎが第１の判定値Ｎs1未満であると判定されたときには、ステップＳ１０８に移行する。ステップＳ１０８では、異常判定回数ｎが第１の設定回数ｎs1以上であるか否か（または許容値ｋが第１の設定許容値ｋs1以上であるか否か）を判定し、異常判定回数ｎが第１の設定回数ｎs1以上でない場合（または許容値ｋが第１の設定許容値ｋs1以上でない場合）は、以後何もしないでこのタスクを終了する。

ステップＳ１０８で異常判定回数ｎが第１の設定回数ｎs1以上であると判定された場合（または許容値ｋが第１の設定許容値ｋs1以上であると判定された場合）には、次いでステップＳ１０９で異常判定回数ｎが第２の設定回数ｎs2以上であるか否か（または残留偏差の許容値ｋが第２の設定許容値ｋs2以上であるか否か）を判定する。その結果異常判定回数ｎが第２の設定回数ｎs2以上でないと判定されたとき（または許容値ｋが第２の設定許容値ｋs2以上でないと判定されたとき）には、ステップＳ１１０に移行し、メンテナンス時期が近いことを示す警報信号を発生させてこのタスクを終了する。

ステップＳ１０９で異常判定回数ｎが第２の設定回数ｎs2以上であると判定されたとき（または許容値ｋが設定値ｋs2以上であると判定されたとき）には、ステップＳ１１２に移行して、メンテナンス時期が来ていることを示すメンテナンス指令を発生させてこのタスクを終了する。

ステップＳ１０５で異常判定回数ｎが第３の設定回数ｎs3以上であると判定されたとき（または許容値ｋが第３の設定値ｋs3以上であると判定されたとき）には、ステップＳ１１２でモータの駆動を停止することを指令する停止指令を発生させてこのタスクを終了する。なお、このときに警報信号を発生させるようにしてもよい。

次にこのタスクが実行される際には、ステップＳ１０６において、異常判定回数ｎが判定値Ｎs2に等しいか否かが判定され、異常判定回数ｎが判定値Ｎs2に等しい場合には、ステップＳ１０７で判定値ｎが更新されると共に、異常検出後許容値ｋの値が増加させられる。このようにして、異常検出後許容値ｋは、判定値Ｎsiが増加する毎により大きい値に切替えられる。

図３に示した処理において、ステップＳ１０５，Ｓ１０８及びＳ１０９では、異常判定回数ｎとその設定回数（ｎs1，ｎs2，ｎs3）との比較と、残留偏差の許容値ｋとその設定値（ｋs1，ｋs2，ｋs3）との比較とを行うように図示されているが、これらの比較はいずれか一方のみを行えばよい。ステップＳ１０５，Ｓ１０８及びＳ１０９で異常判定回数ｎとその設定回数（ｎs1，ｎs2，ｎs3）との比較と、残留偏差の許容値ｋとその設定値（ｋs1，ｋs2，ｋs3）との比較との双方を行う場合には、いずれか一方の比較結果がＹesの場合に、それぞれのステップの判定結果をＹesとし、双方の比較結果がＮｏの場合にそれぞれのステップの判定結果をＮｏとする。

上記のアルゴリズムによる場合、可変インピーダンス素子が異常であるとの判定が一度も行われていないときには、異常判定に用いられる残留偏差の許容値ｋが、初期許容値に設定されている。異常判定が一度行われると、図３のタスクのステップＳ１０４でｎの値が１とされ、ステップＳ１０７で残留偏差の許容値ｋが初期許容値より一定の増分Δｋだけ大きい異常検出後許容値に切替えられる。

異常判定が繰り返される毎に異常判定回数ｎの値が大きくなっていき、ステップＳ１０６での判定がＹｅｓである場合は、ステップＳ１０７で判定値が大きい値に切替えられると共に、残留偏差の許容値が増大させられる。ｎ≧ｎs1となるとステップＳ１０９でメンテナンスが必要になる時期が近いことを示す警報信号が発生する。この警報信号はｎの値が第２の設定回数よりも小さい間発生し続ける。ｎの値が第２の設定回数ｎs2以上になるとステップＳ１１０でメンテナンス時期が来ていることを示すメンテナンス指令が発生する。ｎの値が第２の設定回数ｎs2を超えた後も、ｎの値が第３の設定回数ｎs3未満である間はモータの出力トルクが増大させられるが、ｎの値が第３の設定回数ｎs3を超えたとき（または残留偏差の許容値ｋが設定値を超えたとき）には、モータの破損を防止するためにステップＳ１１２でモータの駆動が禁止される。可変インピーダンス素子の劣化が進むと、出力トルク設定部１１により設定された駆動電流の大きさではモータを回転させることができなくなる。モータを回転させることができない状態でモータに駆動電流を流し続けるとモータが破損する。このような状態を生じさせることがないように、判定値及び異常検出後許容値の上限値（上記の例ではｎs3，ｋs3)を設定する。

上記のアルゴリズムによる場合には、図３のステップＳ１０１により偏差演算部９Ｂが構成される。また、ステップＳ１０２により比較判定部１２ａが構成され、ステップＳ１０７により許容値切替え手段１２ｂが構成される。更にステップＳ１０４により判定回数計数部が構成され、ステップＳ１０９及びＳ１１０によりメンテナンス予告判定部１４が構成され、ステップＳ１０９及びＳ１１１によりメンテナンス要否判定部１５が構成される。ステップＳ１０９はメンテナンス予告判定部１４及びメンテナンス要否判定部１５の双方に属することになる。

図３に示したフローチャートは、本発明の第２の実施形態に係わるインピーダンス整合装置の要部を構成するためにコンピュータに実行させるタスクを示したものであるが、第１の実施形態に係わるインピーダンス整合装置の要部を構成するためにコンピュータに実行させるタスクを示すフローチャートは、図３において、Ｎsi＝ｎs1（一定値）とし、ステップＳ１０７において、ｉをインクリメントする過程を省略したものに相当する。

１ 高周波電源
２ プロセスチャンバ
３ 第１の可変コンデンサ
４ 第２の可変コンデンサ
５ インダクタ
６ 入力検出部
７ａ 第１のモータ
７ｂ 第２のモータ
８ 操作軸位置検出部
８ａ 第１の位置検出器
８ｂ 第２の位置検出器
９ 目標位置設定部
１０ モータ駆動部
１１ 出力トルク設定部
１２ 異常判定部
１３ モータ制御部
１４ メンテナンス予告判定部
１５ メンテナンス要否判定部
１６ 許容値記憶手段

Claims (10)

1. 高周波電源と負荷との間に設けられて前記高周波電源と負荷との間のインピーダンスの整合を図る際に操作される操作軸を有する可変インピーダンス素子と、モータを駆動源として前記可変インピーダンス素子の前記操作軸を操作する操作機構と、前記インピーダンスの整合を図るために必要な前記操作軸の目標位置を設定する目標位置設定部と、前記操作軸の現在位置を検出する操作軸位置検出部と、前記可変インピーダンス素子の操作軸の位置を前記目標位置設定部で設定された目標位置に一致させるように前記モータを制御するモータ制御部と、前記モータ制御部による制御が完了したと見なされる時点で前記操作軸の目標位置と現在位置との間に発生する残留偏差の値を設定された許容値と比較して前記残留偏差の値が前記許容値を超えたときに異常判定を行う異常判定部とを備えたインピーダンス整合装置であって、
   前記異常判定部が異常判定を行った回数である異常判定回数から前記可変インピーダンス素子のメンテナンス時期が近づいているか否かを判定するために前記異常判定回数と比較される判定値が設定されるとともに、前記許容値として、前記異常判定回数が前記判定値未満であるときの許容値である初期許容値と、前記異常判定回数が前記判定値に達した後の許容値であって前記初期許容値よりも大きい値を有する異常検出後許容値とが設定され、
   前記異常判定部は、前記異常判定回数が前記判定値未満である間、前記残留偏差の値が前記初期許容値を超えたときに異常判定を行い、前記異常判定回数が前記判定値以上になった後は前記残留偏差の値が前記異常検出後許容値を超えたときに異常判定を行うように構成されていること、
   を特徴とするインピーダンス整合装置。
2. 前記異常判定回数が前記判定値に達したとき、または前記残留偏差の許容値が前記初期許容値から前記異常検出後許容値に切り替わったときに前記可変インピーダンス素子のメンテナンス時期が近づいていると判定してメンテナンス時期が近づいていることを示す警報信号を発生するメンテナンス予告判定部を更に備えてい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。
3. 前記残留偏差の許容値が前記異常検出後許容値に設定されている状態で前記異常判定部が異常判定を行ったときに前記可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要であると判定するメンテナンス要否判定部を更に備えている請求項１または２に記載のインピーダンス整合装置。
4. 高周波電源と負荷との間に設けられて前記高周波電源と負荷との間のインピーダンスの整合を図る際に操作される操作軸を有する可変インピーダンス素子と、モータを駆動源として前記可変インピーダンス素子の前記操作軸を操作する操作機構と、前記インピーダンスの整合を図るために必要な前記操作軸の目標位置を設定する目標位置設定部と、前記操作軸の現在位置を検出する操作軸位置検出部と、前記可変インピーダンス素子の操作軸の位置を前記目標位置設定部で設定された目標位置に一致させるように前記モータを制御するモータ制御部と、前記モータ制御部による制御が完了したと見なされる時点で前記操作軸の目標位置と現在位置との間に発生する残留偏差の値を設定された許容値と比較して前記残留偏差の値が前記許容値を超えたときに異常判定を行う異常判定部とを備えたインピーダンス整合装置であって、
   前記異常判定部が異常判定を行った回数である異常判定回数から前記可変インピーダンス素子の機構部の劣化の程度を判定するために前記異常判定回数と比較される判定値として、大きさが順次大きくなっていく第１ないし第ｍ（ｍは２以上の整数）の判定値が設定されるとともに、前記許容値として、前記異常判定回数が前記第１の判定値未満であるときの許容値である初期許容値と、前記異常判定回数が前記第１の判定値に達した後の許容値であって前記初期許容値よりも大きく、かつ前記異常判定回数の多さの程度に応じて異なる値に切替えられる異常検出後許容値とが設定され、
   前記異常判定部は、前記異常判定回数が前記第１の判定値未満である間は前記残留偏差の値が前記初期許容値を超えたときに異常判定を行い、前記異常判定回数が前記第１の判定値以上になった後は前記残留偏差の値が前記異常検出後許容値を超えたときに異常判定を行うように構成され、
   前記異常判定部はまた、前記異常判定回数が前記第１の判定値に達したときの前記異常検出後許容値の値を初期異常検出後許容値として、以後前記異常判定回数がより大きい判定値に達する毎に前記異常検出後許容値をより大きい値に切替えていくように構成されていること、
   を特徴とするインピーダンス整合装置。
5. 前記異常判定回数が予め設定された第１の設定回数に達したときに前記可変インピーダンス素子のメンテナンスを行う時期が近づいていると判定してメンテナンスを行う時期が近づいていることを示す警報信号を発生するメンテナンス予告判定部を更に備えていることを特徴とする請求項４に記載のインピーダンス整合装置。
6. 前記異常検出後許容値が予め設定された第１の設定許容値に達したときに前記可変インピーダンス素子のメンテナンスを行う時期が近づいていると判定してメンテナンスを行う時期が近づいていることを示す警報信号を発生するメンテナンス予告判定部を更に備えていることを特徴とする請求項４に記載のインピーダンス整合装置。
7. 前記異常判定回数が前記第１の設定回数よりも大きい値に設定された第２の設定回数に達したときに前記可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要であると判定するメンテナンス要否判定部を更に備えている請求項５に記載のインピーダンス整合装置。
8. 前記異常検出後許容値が前記第１の設定許容値よりも大きい値に設定された第２の設定許容値に達したときに前記可変インピーダンス素子のメンテナンスが必要であると判定するメンテナンス要否判定部を更に備えている請求項６に記載のインピーダンス整合装置。
9. 前記異常判定部は、前記異常検出後許容値をより大きい値に切替えていく際の該異常検出後許容値の増分を予め定めた値とするように構成されていること、
   を特徴とする請求項４ないし８の何れか一つに記載されたインピーダンス整合装置。
10. 前記異常判定部は、前記異常検出後許容値をより大きい値に切替えていく際の該異常検出後許容値の増分を、異常判定回数と前記許容値との間の予め定められた関係に基づいて決定するように構成されていること、
    を特徴とする請求項４ないし８の何れか一つに記載されたインピーダンス整合装置。

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