JP5382566B2 - Impedance matching device - Google Patents

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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。   The present invention relates to an impedance matching apparatus used for matching impedance between a high frequency power source and a load in a plasma processing apparatus or the like used in a semiconductor manufacturing apparatus.

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。   When power is supplied from a high-frequency power source to a load such as a plasma generator provided in the process chamber, for example, as disclosed in Patent Document 1, the reflection of power from the load is eliminated and the load is efficiently processed. In order to supply electric power, an impedance matching device is provided between the high-frequency power source and the load to match the output impedance of the power source and the impedance of the load.

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、可変インダクタンスが用いられる。   The impedance matching device is provided between the power source and the load and is operated when matching the impedance between the power source and the load, and the operation shaft of the variable impedance element is operated using the motor as a drive source. An operation mechanism that performs operation, a target position setting unit that sets a target position of the operation axis necessary for impedance matching, an operation axis position detection unit that detects a current position of the operation axis, and an operation axis of the variable impedance element A motor control unit that controls the motor so that the position matches the target position set by the target position setting unit, and operates the variable impedance element to achieve impedance matching between the high-frequency power source and the load. Control the axis. A variable capacitor or a variable inductance is used as the variable impedance element.

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。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、特許文献2や特許文献3に示されているように、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。   For example, the impedance matching device disclosed in Patent Document 1 includes an input detection unit that detects an input voltage and an input current that are input from a high-frequency power source to a load, and a phase difference between the input voltage and the input current; A first variable capacitor connected in parallel to the output terminals of the high frequency power supply, a second variable capacitor connected between one output terminal of the high frequency power supply and one end of the load, and a first variable An operation for operating the operating shafts of the first variable capacitor and the second variable capacitor with the first and second motors provided for the capacitor and the second variable capacitor, respectively. Based on the mechanism and the value of the output impedance of the power source obtained from the input voltage and input current detected by the input detector, the position of the operating axis of the first variable capacitor is set as the target position. A motor control unit that controls the motor, and a motor control that controls the motor so that the position of the operation axis of the second variable capacitor is a target position based on the phase difference between the input voltage and the input current detected by the input detection unit Department. As the first variable capacitor and the second variable capacitor, in many cases, as shown in Patent Document 2 and Patent Document 3, a vacuum variable capacitor in which a fixed electrode and a movable electrode are sealed in a vacuum vessel is used. It is used.

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。   In a variable impedance element such as a vacuum variable capacitor used in an impedance matching device, a lubricant (such as grease) on an operation shaft is solidified with use, and a load torque applied to the motor from the operation shaft increases. Also, a displacement transmission mechanism that transmits mechanical wear of the contact part between the operating shaft and its bearing part and rotational displacement of the operating shaft to the movable part of the variable impedance element (movable electrode in the case of a variable capacitor) is configured. The load torque applied to the motor from the operation shaft also increases due to mechanical wear of the parts to be performed. In particular, in the case of a vacuum variable capacitor configured to convert the rotational displacement of the operation shaft into a linear displacement by a screw mechanism and transmit the linear displacement to a movable electrode disposed in the vacuum chamber, the screw of the screw constituting the screw mechanism Among them, one of the screws connected to the movable electrode arranged in the vacuum chamber is always subjected to a suction force from the vacuum chamber side, and a biased force is applied to the contact portions of the screws constituting the screw mechanism. The wear of the thread progresses in a relatively short period of time, and the torque necessary for operating the operating shaft increases. In the present specification, as described above, the lubricant of the operation shaft of the variable impedance element is solidified, or the components of the displacement transmission mechanism that transmits the rotational displacement of the operation shaft to the movable portion of the variable impedance element are worn out. Thus, the state in which the torque required to operate the variable impedance element increases is called deterioration of the mechanism portion of the variable impedance element.

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。従来は、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)に設定していた。   As described above, the load torque applied to the motor becomes excessive due to the deterioration of the mechanism portion of the variable impedance element, and the operating shaft cannot be rotated when the limit of the driving capability of the motor is exceeded. I can't do that. For example, a pulse motor or a stepping motor is often used as a motor for operating a variable impedance element. When these motors are used, a drive pulse eventually increases as the load torque applied to the motor increases. And the motor rotation cannot be synchronized, and the motor cannot be rotated. Conventionally, the output torque of the motor has been set to a sufficiently large value (a constant value) so that it can be operated even when the deterioration of the mechanism of the variable impedance element has advanced to near the end of its life. .

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
If the mechanism of the variable impedance element has deteriorated and the motor cannot operate the variable impedance element, maintenance such as exchanging the variable impedance element or parts of the mechanism There is a need to do. Further, it is necessary to readjust the impedance matching device during maintenance. When the variable impedance element can no longer be operated, the entire impedance matching device may be replaced. In this case as well, the impedance matching device needs to be readjusted, and this operation takes a long time.
JP 2001-16779 A JP 11-97293 A JP-A-10-106888

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。   As described above, when the load torque applied to the motor increases due to the deterioration of the mechanism portion of the variable impedance element, and the variable impedance element cannot be normally operated, impedance matching between the power source and the load cannot be performed. Therefore, it is necessary to perform maintenance work such as repair and replacement of the alignment device, which takes a long time.

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を中断することになるが、その様な事態は極力さける努力が必要である。そのため、従来は劣化時期を予測して、可変インピーダンス素子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。   If the alignment operation, which is the original role of the alignment apparatus, does not function, the semiconductor manufacturing process will be interrupted, but such a situation requires efforts as much as possible. Therefore, in the past, it was recommended to take measures such as shortening the maintenance cycle of the variable impedance element by predicting the deterioration time or replacing the matching device early, but depending on the usage conditions, excessive maintenance may be required. There is room for further improvement.

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メンテナンス作業を、予め設定したメンテナンス日に行うことができるようにしておくことが好ましい。そのためには、メンテナンスが必要になる時期を予測し得るようにしておくことが必要である。   In order to economically maintain the performance of the impedance matching device, it is preferable that maintenance work of the impedance matching device can be performed on a preset maintenance day. For that purpose, it is necessary to be able to predict when maintenance is necessary.

通常、機械的な可動部を有する装置の寿命の判定、或いはメンテナンスが必要であることの判定は、装置の運転時間により行っているが、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、インピーダンス整合装置の運転時間からその寿命やメンテナンス時期を正確に判定することは困難である。   Normally, the determination of the life of a device having a mechanical movable part or the determination that maintenance is necessary is performed based on the operation time of the device, but in the case of an impedance matching device, the operation axis of the variable impedance element is Since the operation time and number of times vary greatly depending on the load state and cannot be predicted, it is difficult to accurately determine the life and maintenance time from the operation time of the impedance matching device.

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。   An object of the present invention is to provide an impedance matching device capable of predicting that the lifetime of a variable impedance element is near and performing maintenance accurately.

本発明は、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、操作軸の目標位置と現在位置とを監視して目標位置と現在位置との残留偏差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。   The present invention provides a variable impedance element provided between a power source and a load and operated when matching impedance between the power source and the load, and operation of the variable impedance element using a motor as a drive source. An operation mechanism for operating an axis, a target position setting unit for setting a target position of an operation axis necessary for impedance matching, an operation axis position detection unit for detecting the current position of the operation axis, and a variable impedance element A motor control unit that controls the motor so that the position of the operation axis matches the target position set by the target position setting unit, and the target position and current position of the operation axis are monitored and the target position and current position remain. An impedance matching apparatus including an abnormality determination unit that performs abnormality determination when a deviation exceeds an allowable value is an object.

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、該可変インピーダンス素子を小さいトルクで操作できることに着目して、最初はモータの出力トルクを比較的小さい「初期トルク」に設定して、設定された一定の期間が経過した後に可変インピーダンス素子のメンテナンスを行う必要があ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んだときに最初の異常判定が行われるようにしておき、異常判定が行われたときにモータの出力トルクを初期トルクより大きい「異常検出後トルク」に変更する。   In the present invention, focusing on the fact that the variable impedance element can be operated with a small torque in a state where the deterioration of the mechanism portion of the variable impedance element has not progressed, the output torque of the motor is initially set to a relatively small “initial torque”. The first abnormality determination is performed when the deterioration of the mechanism section of the variable impedance element progresses to the extent that it is necessary to perform maintenance of the variable impedance element after the set fixed period has elapsed. When the abnormality determination is made, the motor output torque is changed to “torque after abnormality detection” larger than the initial torque.

そのため、本発明では、上記モータ制御部に、異常判定部が最初の異常判定を行うまでの間は、モータの出力トルクを初期トルクに設定し、異常判定部が最初の異常判定を行った後はモータの出力トルクを初期トルクよりも大きい異常検出後トルクに設定する出力トルク設定部と、モータの出力トルクを出力トルク設定部により設定されたトルクとするように前記モータを駆動するモータ駆動部とを設けた。   Therefore, in the present invention, after the abnormality determination unit makes the first abnormality determination, the motor output torque is set to the initial torque until the abnormality determination unit performs the first abnormality determination. Is an output torque setting unit that sets the output torque of the motor to a torque after abnormality detection greater than the initial torque, and a motor drive unit that drives the motor so that the output torque of the motor is set to the torque set by the output torque setting unit And provided.

本発明においてはまた、モータの出力トルクが異常検出後トルクに設定されている状態で異常判定が行わ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するメンテナンス要否判定部を設けた。In the present invention, a maintenance necessity determination unit is provided that determines that maintenance of the variable impedance element is necessary when abnormality determination is performed in a state where the output torque of the motor is set to the torque after abnormality detection. .

上記異常検出後トルクは、基本的には、従来のインピーダンス整合装置において設定されていたモータの出力トルクと同等の大きさに設定する。初期トルクの大きさは、異常検出後トルクよりも小さく、かつ可変インピーダンス素子の機構部が近い将来メンテナンスを必要とするといえる程度まで劣化するまでの間、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残留偏差を許容範囲に保つことができる大きさに設定しておく。即ち、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残留偏差が許容値を超えて異常判定部が異常判定を行うように初期トルクの大きさを設定しておく。   The post-abnormality detection torque is basically set to a magnitude equivalent to the motor output torque set in the conventional impedance matching device. The magnitude of the initial torque is smaller than the torque after the abnormality is detected, and the target position of the operating axis of the variable impedance element and the current position until the mechanical part of the variable impedance element is deteriorated to the extent that maintenance is required in the near future. The size is set so that the residual deviation from the position can be maintained within an allowable range. That is, when the mechanism of the variable impedance element has deteriorated to a level that requires maintenance after a certain period of time, the residual deviation between the target position of the operating axis of the variable impedance element and the current position exceeds the allowable value. The magnitude of the initial torque is set so that the abnormality determination unit performs abnormality determination.

上記のように構成すると、例えば、最初の異常判定が行われたこと、またはモータの出力トルクが初期トルクから異常検出後トルクに切り換えられたことから、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。従って、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。   With the above configuration, for example, the first abnormality determination is performed, or the output torque of the motor is switched from the initial torque to the torque after abnormality detection. It is possible to know that the deterioration has occurred to such an extent that maintenance is necessary (to the extent that maintenance can be said to be near). Accordingly, it is possible to prevent a situation in which the operation is continued and the production line needs to be stopped suddenly from being overlooked that maintenance is necessary.

また上記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来ていることを知ることができるため、半導体製造プロセスの中断を未然に防ぐだけでなく、過剰にメンテナンスを行うのを防ぐことができる。Also, with the above configuration, it is time to perform maintenance on the variable impedance element before the impedance matching device cannot perform impedance matching due to deterioration of the mechanism of the variable impedance element. Therefore, it is possible not only to prevent interruption of the semiconductor manufacturing process but also to prevent excessive maintenance.

本発明の好ましい態様では、異常判定部が最初の異常判定を行ったとき、またはモータの出力トルクが初期トルクから異常検出後トルク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ことを示す警報信号を発生する警報発生手段が更に設けられている。   In a preferred aspect of the present invention, when the abnormality determination unit makes the first abnormality determination, or when the output torque of the motor is switched from the initial torque to the torque after abnormality detection, the maintenance time of the variable impedance element is approaching. Alarm generating means for generating an alarm signal is further provided.

上記のように、異常判定部が最初の異常判定を行ったとき、またはモータの出力トルクが初期トルクから異常検出後トルク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ことを示す警報信号を発生する警報発生手段を設けておくと、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。   As described above, an alarm indicating that the maintenance time of the variable impedance element is approaching when the abnormality determination unit makes the first abnormality determination or when the motor output torque is switched from the initial torque to the torque after abnormality detection By providing an alarm generating means for generating a signal, information indicating that the maintenance time is near can be reliably given to the manager of the apparatus, so that it is possible to accurately maintain the performance of the impedance matching apparatus.

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時点でも、少なくとも製造ラインにおいて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、異常検出後トルクは、出力トルク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。すなわち、上記出力トルク設定部がモータの出力トルクを異常検出後トルクに設定している状態で異常判定が行われた場合に、出力トルクを少し大きくすることができれば、再度、モータを駆動できる可能性が高まる。そうすることによって、処理中の製品の処理を完了させることができる可能性が高まるからである。   Even when it is determined that maintenance is required by the maintenance necessity determination unit, impedance matching can be performed within an allowable error range at least until the processing of the product being processed in the production line is completed. It is preferable to set the torque after abnormality detection to be slightly smaller than the upper limit value of the output torque so that it can be performed. In other words, if the output torque setting unit makes an abnormality determination while the output torque of the motor is set to the torque after abnormality detection, the motor can be driven again if the output torque can be slightly increased. Increases nature. By doing so, the possibility of completing the processing of the product being processed is increased.

本発明の好ましい態様では、上記モータ制御部に、異常判定部が最初の異常判定を行うまでの間はモータの出力トルクを初期トルクに設定し、異常判定部が最初の異常判定を行った後は、モータの出力トルクを、初期トルクよりも大きく、かつ異常判定が行われる毎に値が増大していく異常検出後トルクに設定する出力トルク設定部と、モータの出力トルクを出力トルク設定部により設定されたトルクとするようにモータを駆動するモータ駆動部とが設けられる。   In a preferred aspect of the present invention, after the abnormality determination unit makes the initial abnormality determination, the motor output torque is set to the initial torque until the abnormality determination unit makes the first abnormality determination. The output torque setting unit for setting the output torque of the motor to the post-abnormality detection torque that is larger than the initial torque and increases every time abnormality determination is performed, and the output torque setting unit of the motor And a motor drive unit for driving the motor so as to obtain the torque set by.

上記のように構成すると、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。   With the above configuration, detailed information on the approaching maintenance period can be obtained, making it easier to plan maintenance and performing maintenance at the optimum timing in relation to the product manufacturing plan. be able to.

上記のように構成する場合には、異常判定部が異常判定を行った回数が予め設定された第1の設定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ことを示す警報信号を発生する警報発生手段を設けることができる。   When configured as described above, it indicates that the time for maintenance of the variable impedance element is approaching when the number of times that the abnormality determination unit has performed the abnormality determination reaches a preset first set value. An alarm generating means for generating an alarm signal can be provided.

上記のように構成する場合には、可変インピーダンス素子の機構部の劣化が進行して行くにつれて、異常判定が行われる回数が増えていくため、異常判定部が異常判定を行った回数が予め適値に設定された第1の設定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。   In the case of the configuration described above, the number of times that the abnormality determination is performed increases as the deterioration of the mechanism unit of the variable impedance element progresses. When the first set value set as the value is reached, it can be determined that the time for maintenance of the variable impedance element is approaching.

また上記のように構成する場合には、異常検出後トルクが予め設定された第1の判定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ことを示す警報信号を発生する警報発生手段を設けることもできる。上記第1の判定値は、異常判定回数が上記第1の設定値に達したときに設定される異常検出後トルクの大きさに等しく設定しておく。   Further, when configured as described above, an alarm signal is generated indicating that the time for maintenance of the variable impedance element is approaching when the torque after abnormality detection reaches the first determination value set in advance. Alarm generation means can also be provided. The first determination value is set equal to the magnitude of the torque after abnormality detection that is set when the number of abnormality determinations reaches the first set value.

更に上記のように構成する場合には、異常判定部が異常判定を行った回数が第1の設定値よりも大きい値に設定された第2の設定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を設けることができる。   Further, when configured as described above, maintenance of the variable impedance element is performed when the number of times that the abnormality determination unit performs abnormality determination reaches a second set value set to a value larger than the first set value. It is possible to provide a maintenance necessity determination unit that determines that the above is necessary.

上記のように、異常判定部が最初の異常判定を行った後、モータの出力トルクを、初期トルクよりも大きく、かつ異常判定が行われる毎に値が増大していく異常検出後トルクに設定するように構成する場合には、可変インピーダンス素子の機構部の劣化が進行して行くにつれて、異常判定部が異常判定を行う回数が増えていくため、異常判定部が異常判定を行った回数が第1の設定値よりも大きい値に設定された第2の設定値に達したことから、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。   As described above, after the abnormality determination unit makes the first abnormality determination, the motor output torque is set to a torque after abnormality detection that is larger than the initial torque and increases every time abnormality determination is performed. In the case of being configured to do so, as the deterioration of the mechanism portion of the variable impedance element progresses, the number of times that the abnormality determination unit performs abnormality determination increases, so the number of times that the abnormality determination unit performs abnormality determination Since the second set value set to a value larger than the first set value has been reached, it can be determined that maintenance of the variable impedance element is necessary.

上記のように構成する場合、可変インピーダンス素子の機構部の劣化の程度は、異常検出後トルクの大きさにも反映されているため、メンテナンス要否判定部は、異常検出後トルクが前記第1の判定値よりも大きい値に設定された第2の判定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ように構成することもできる。   When configured as described above, the degree of deterioration of the mechanism portion of the variable impedance element is also reflected in the magnitude of the torque after abnormality detection. It can also be configured to determine that the maintenance of the variable impedance element is necessary when the second determination value set to a value larger than the determination value is reached.

上記出力トルク設定部は、異常判定部が最初の異常判定を行った後異常判定が行われる毎に異常検出後トルクの値を増大させていく際の該異常検出後トルクの増分を予め定めた値(例えば予め定めた一定値)とするように構成されていることが好ましい。   The output torque setting unit previously determines an increment of the torque after abnormality detection when the value of the torque after abnormality detection is increased every time the abnormality determination is performed after the abnormality determination unit performs the first abnormality determination. It is preferable to be configured to be a value (for example, a predetermined constant value).

上記出力トルク設定部は、異常判定部が最初の異常判定を行った後異常判定が行われる毎に異常検出後トルクの値を増大させていく際の増分を、異常判定が行われた回数と設定するトルク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が好ましい。例えば、異常判定が行われ回数の増大に伴って、異常検出後トルクの値の増分を大きくしていくように、出力トルク設定部を構成することができる。   The output torque setting unit calculates the increment when the value of the torque after abnormality detection is increased every time the abnormality determination is performed after the abnormality determination unit performs the first abnormality determination as the number of times the abnormality determination is performed. It is preferable that the determination is made based on a predetermined relationship with the torque to be set. For example, the output torque setting unit can be configured to increase the increase in the value of the torque after abnormality detection as the abnormality determination is performed and the number of times increases.

本発明の好ましい態様では、上記異常判定部の判定結果を示す信号及び出力トルク設定部が設定しているトルク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が設けられる。   In a preferred aspect of the present invention, a signal output terminal is provided for outputting a signal indicating the determination result of the abnormality determination unit and a signal indicating the magnitude of the torque set by the output torque setting unit to the outside.

上記のように、異常判定部の判定結果を示す信号及び出力トルク設定部が設定しているトルク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。   As described above, if a signal output terminal for outputting a signal indicating the determination result of the abnormality determination unit and a signal indicating the magnitude of the torque set by the output torque setting unit to the outside is provided, these signals are provided. The information obtained by the above can be given to an external computer to be used for control and management of the production line, or the monitor information of the impedance matching device can be given to the monitoring device installed outside.

請求項1〜6に記載された発明によれば、モータの出力トルクの大きさから、可変インピーダンス素子の機構部の劣化がある程度進んでいて、メンテナンスの時期が近づいていることを知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。 According to the first to sixth aspects of the present invention, it is possible to know from the magnitude of the output torque of the motor that the deterioration of the mechanism portion of the variable impedance element has progressed to some extent and that the maintenance time is approaching. Therefore, it is possible to prevent a situation in which it is necessary to stop the production line due to the deterioration of the mechanism portion of the variable impedance element due to the deterioration of the mechanism portion of the variable impedance element by overlooking that the time for maintenance has come.

請求項2〜6に記載された発明によれば、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ことを示す警報信号を発生させて、装置の管理者に、可変インピーダンス素子の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。 According to the invention described in claims 2 to 6 , an alarm signal indicating that the maintenance time of the variable impedance element is approaching is generated, and the maintenance time of the variable impedance element is close to the administrator of the apparatus. Since information can be given reliably, the performance of the impedance matching device can be accurately maintained.

請求項1〜6に記載された発明によれば、所定の条件が成立したときに、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の判定を行うメンテナンス要否判定部を設けたので、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が必要であることを知ることができる。従って、半導体製造プロセスの中断を未然に防ぐだけでなく、過剰にメンテナンスを行うのを防ぐことができる。 According to the first to sixth aspects of the present invention, since the maintenance necessity determination unit for determining that the maintenance of the variable impedance element is necessary when a predetermined condition is satisfied, the variable impedance element is provided. It can be known that the maintenance of the variable impedance element is necessary before the impedance matching device becomes unable to match the impedance due to the deterioration of the mechanism portion. Therefore, it is possible not only to prevent interruption of the semiconductor manufacturing process, but also to prevent excessive maintenance.

請求項に記載された発明によれば、異常判定部の判定結果を示す信号及び出力トルク設定部が設定しているトルク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たので、異常判定部の判定結果を示す信号及び設定されているモータのトルクの大きさを示す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。 According to the sixth aspect of the present invention, the signal output terminal for outputting the signal indicating the determination result of the abnormality determination unit and the signal indicating the magnitude of the torque set by the output torque setting unit to the outside is provided. Therefore, the information obtained from the signal indicating the determination result of the abnormality determination unit and the signal indicating the magnitude of the set motor torque is given to an external computer for use in the control and management of the production line, The monitoring information of the impedance matching device can be given to the monitoring device installed in.

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。
図1は本発明の一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。3及び4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、第1の可変インピーダンス素子3は高周波電源1及び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4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3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4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。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of an impedance matching apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. A load of the high frequency power source 1 such as a plasma generator is accommodated in the process chamber 2. Reference numerals 3 and 4 denote first and second variable impedance elements provided between the high frequency power source 1 and the process chamber (load) 2, and the first variable impedance element 3 is parallel to the high frequency power source 1 and the load. The second variable impedance element 4 is connected in series with the high frequency power source 1 and the process chamber 2 (load). In the present embodiment, the first variable impedance element 3 is composed of a first variable capacitor VC1, and the second variable impedance element 4 is composed of a second variable capacitor VC2. A vacuum variable capacitor is used as the first variable capacitor VC1 and the second variable capacitor VC2.

図示の例では、第2の可変コンデンサVC2と負荷との間にインダクタンス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の可変コンデンサVC2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。   In the illustrated example, an inductance 5 is inserted between the second variable capacitor VC2 and the load. An input detection unit 6 that detects the voltage Vin input to the load, the current Iin, and the phase difference θin between the voltage Vin and the current Iin is provided between the high-frequency power source 1 and the second variable capacitor VC2. Is provided. Since the detection method of the voltage Vin, the current Iin, and the phase difference θin by the input detector 6 is well known, the description thereof is omitted.

第1の可変コンデンサVC1に対しては、第1のモータ7aを駆動源として該第1の可変コンデンサVC1の操作軸を操作する第1の操作機構が設けられ、第2の可変コンデンサVC2に対しては、第2のモータ7bを駆動源として該第2の可変コンデンサVC2の操作軸を操作する第2の操作機構が設けられている。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コンデンサ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コンデンサ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コンデンサの操作軸に伝達する機構により構成することもできる。   For the first variable capacitor VC1, there is provided a first operating mechanism for operating the operating shaft of the first variable capacitor VC1 using the first motor 7a as a drive source, and for the second variable capacitor VC2. Thus, a second operating mechanism is provided for operating the operating shaft of the second variable capacitor VC2 using the second motor 7b as a drive source. In the present embodiment, step motors are used as the motors 7a and 7b. Each operation mechanism can be configured by a mechanism that transmits the rotation of each motor to the operation shaft of each variable capacitor. For example, it can be configured by a mechanism using a coupling that connects the rotation shaft of each motor and the operation shaft of each variable capacitor. In some cases, the motor can be configured by a mechanism that decelerates the rotation of each motor and transmits it to the operation shaft of each variable capacitor.

また第1の可変コンデンサVC1の操作軸の位置を検出する第1の位置検出器8aと、第2の可変コンデンサVC2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。   Further, an operation provided with a first position detector 8a for detecting the position of the operating axis of the first variable capacitor VC1 and a second position detector 8b for detecting the position of the operating axis of the second variable capacitor VC2. The shaft position detector 8 is provided, and the output signals Spa and Spb of the first and second position detectors 8a and 8b are obtained from the input voltage detection signal Sv, the input current detection signal Si and the phase difference obtained from the input detector 6, respectively. It is input to the target position setting unit 9 together with the detection signal Sθ.

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コンデンサVC1及びVC2のそれぞれの操作軸の目標位置を演算する。すなわち、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コンデンサVC1及びVC2のそれぞれの操作軸の目標位置を演算する。そして、第1の可変コンデンサVC1の操作軸の演算された目標位置と、第1の位置検出器8aにより検出された可変コンデンサVC1の操作軸の現在位置との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。   The target position setting unit 9 uses the input voltage Vin and the input current Iin detected by the input detection unit 6 to calculate the impedance viewed from the input side of the impedance matching device (input end of the input detection unit 6). Thus, the target positions of the operation axes of the variable capacitors VC1 and VC2 necessary for impedance matching between the high-frequency power source 1 and the process chamber (load) 2 are calculated. That is, the impedance on the power supply side (usually 50Ω) viewed from the input end of the impedance matching device via the transmission line and the load side viewed from the input end of the impedance matching device to the process chamber (load) 2 side. The target positions of the operation axes of the variable capacitors VC1 and VC2 necessary for matching the impedance are calculated. The deviation between the calculated target position of the operating axis of the first variable capacitor VC1 and the current position of the operating axis of the variable capacitor VC1 detected by the first position detector 8a is required to be zero. The drive amount of the step motor 7a (number of pulses given to the step motor 7a) is calculated, and a target position setting signal Sda indicating the calculated drive amount is supplied to the first motor drive unit 10a.

可変コンデンサVC1及びVC2のそれぞれの操作軸の目標位置の演算は、インピーダンスの整合を図るために必要な可変コンデンサVC1及びVC2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)を演算する手段とにより構成できる。第1及び第2の位置検出器8a及び8bは、例えば、可変コンデンサVC1及びVC2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を用いて構成することができる。   The calculation of the target position of each operation axis of the variable capacitors VC1 and VC2 is performed by means for calculating the reactance value of the variable capacitors VC1 and VC2 necessary for impedance matching as the target reactance value, and for each variable capacitor. Using the relationship between the rotation angle position of the operation shaft determined in advance and the capacitance of each variable capacitor, the rotation angle position (target position) of the operation shaft of each variable capacitor corresponding to each calculated target reactance value And a means for calculating. The first and second position detectors 8a and 8b can be configured using, for example, an encoder that generates a position detection pulse each time the operation axes of the variable capacitors VC1 and VC2 rotate by a minute angle.

目標位置設定部9はまた、第2の可変コンデンサVC2の操作軸の演算された目標位置と、第2の位置検出器8bにより検出された第2の可変コンデンサVC2の操作軸の現在位置と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Sdbを第2のモータ駆動部10bに与える。本実施形態では、第1のモータ駆動部10aと第2のモータ駆動部10bとにより、モータ駆動部10が構成されている。   The target position setting unit 9 also calculates the target position calculated for the operation axis of the second variable capacitor VC2 and the current position of the operation axis of the second variable capacitor VC2 detected by the second position detector 8b. The drive amount (number of pulses applied to the step motor) necessary for making the deviation zero is calculated, and a target position setting signal Sdb indicating the calculated drive amount is supplied to the second motor drive unit 10b. In the present embodiment, the motor driving unit 10 is configured by the first motor driving unit 10a and the second motor driving unit 10b.

11は異常判定部で、この異常判定部は、第1の可変コンデンサVC1の操作軸の目標位置と現在位置、及び第2の可変コンデンサVC2の操作軸の目標位置と現在位置をそれぞれ監視して、第1の可変コンデンサVC1の操作軸の目標位置と現在位置との残留偏差が許容値を超えたときに第1の可変コンデンサVC1の機構部が異常であるとの異常判定を行うとともに、第2の可変コンデンサVC2の操作軸の目標位置と現在位置との残留偏差が許容値を超えたときに第2の可変コンデンサVC2の機構部が異常であるとの異常判定を行う。   Reference numeral 11 denotes an abnormality determination unit that monitors the target position and current position of the operation axis of the first variable capacitor VC1 and the target position and current position of the operation axis of the second variable capacitor VC2. When the residual deviation between the target position of the operation axis of the first variable capacitor VC1 and the current position exceeds the allowable value, an abnormality determination is made that the mechanism portion of the first variable capacitor VC1 is abnormal, and the first When the residual deviation between the target position of the operation axis of the second variable capacitor VC2 and the current position exceeds an allowable value, it is determined that the mechanism of the second variable capacitor VC2 is abnormal.

なお可変コンデンサの操作軸の目標位置と現在位置との「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である。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。すなわち、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、可変コンデンサの操作軸の目標位置のデータ及びその目標位置に対応する現在位置の検出データは、同時に発生するものではないので、モータが脱調状態になったときに、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、目標位置のデータを目標位置設定部9から異常判定部11に出力する際に、検出の遅れを考慮して現在位置の検出データを出力するタイミングを遅らせる処理を行うことにより、モータが脱調状態になったときに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正確に検知することができる。また、異常判定部11に目標位置のデータ及び現在位置の検出データを一旦記憶するメモリを設け、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、上記の偏差を正確に検知することができる。   The “residual deviation” between the target position and the current position of the variable capacitor operation axis is determined when the motor drive unit 10 drives the motor by the drive amount calculated by the target position setting unit 9. This is a deviation existing between the target position and the current position. Here, “the time when the motor driving unit 10 drives the motor by the driving amount calculated by the target position setting unit 9” is usually considered that the motor is actually driven in consideration of a detection delay. Indicates the time. In other words, it is inevitable that the detection of the current position of the operation axis of the variable capacitor is accompanied by a delay, and the data of the target position of the operation axis of the variable capacitor and the detection data of the current position corresponding to the target position are generated simultaneously. Therefore, some device is required to accurately detect the deviation existing between the target position of the operating axis of the variable capacitor and the current position when the motor is out of step. For example, when the target position data is output from the target position setting unit 9 to the abnormality determination unit 11, the process of delaying the timing of outputting the current position detection data in consideration of the detection delay is performed, so that the motor is removed. The deviation existing between the target position of the operation axis of the variable capacitor and the current position can be accurately detected when the adjustment state is reached. In addition, the abnormality determination unit 11 is provided with a memory that temporarily stores target position data and current position detection data, and the above deviation can be accurately detected by performing processing such as reading from the memory in consideration of the delay. be able to.

異常判定部11は、第1の可変コンデンサVC1の機構部が異常であるとの異常判定を行ったときに第1の異常判定信号Saaを発生し、第2の可変コンデンサVC2の可動部が異常であるとの異常判定を行ったときに第2の異常判定信号Sabを発生する。異常判定部11が出力する第1の異常判定信号Saa及び第2の異常判定信号Sabはそれぞれ第1の出力トルク設定部12a及び第2の出力トルク設定部12bに与えられる。   The abnormality determination unit 11 generates a first abnormality determination signal Saa when performing an abnormality determination that the mechanism unit of the first variable capacitor VC1 is abnormal, and the movable part of the second variable capacitor VC2 is abnormal. When the abnormality determination is made, the second abnormality determination signal Sab is generated. The first abnormality determination signal Saa and the second abnormality determination signal Sab output from the abnormality determination unit 11 are provided to the first output torque setting unit 12a and the second output torque setting unit 12b, respectively.

第1の出力トルク設定部12a及び第2の出力トルク設定部12bは、異常判定部11による判定結果に応じて第1のモータ7a及び第2のモータ7bの出力トルクを設定する部分で、第1の出力トルク設定部12aは、異常判定部11が第1のモータ7aについて最初の異常判定を行うまでの間は、モータ7aの出力トルクを初期トルクに設定し、異常判定部11が最初の異常判定を行った後は前記モータの出力トルクを上記初期トルクよりも大きい異常検出後トルクに設定するように構成される。   The first output torque setting unit 12a and the second output torque setting unit 12b are parts for setting the output torque of the first motor 7a and the second motor 7b according to the determination result by the abnormality determination unit 11. The output torque setting unit 12a sets the output torque of the motor 7a to the initial torque until the abnormality determination unit 11 performs the first abnormality determination on the first motor 7a. After the abnormality determination is made, the output torque of the motor is set to a torque after abnormality detection larger than the initial torque.

第2の出力トルク設定部12bは、異常判定部11が最初の異常判定を行うまでの間は、モータ7bの出力トルクを初期トルクに設定し、異常判定部11が最初の異常判定を行った後はモータ7bの出力トルクを前記初期トルクよりも大きい異常検出後トルクに設定するように構成される。   The second output torque setting unit 12b sets the output torque of the motor 7b to the initial torque until the abnormality determination unit 11 performs the first abnormality determination, and the abnormality determination unit 11 performs the first abnormality determination. Thereafter, the output torque of the motor 7b is set to a torque after abnormality detection that is larger than the initial torque.

第1のモータ駆動部10aは、目標位置設定部9により設定されたパルス数だけ第1のモータ7aに駆動パルスを与えるとともに、第1のモータ7aの出力トルクを第1の出力トルク設定部12aにより設定されたトルクに等しくするように、該第1のモータに流す駆動電流を調整する。   The first motor driving unit 10a applies driving pulses to the first motor 7a by the number of pulses set by the target position setting unit 9, and outputs the output torque of the first motor 7a to the first output torque setting unit 12a. The drive current passed through the first motor is adjusted so as to be equal to the torque set by.

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12b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。   The second motor drive unit 10b gives drive pulses to the second motor 7b by the number of pulses set by the target position setting unit 9, and outputs the output torque of the second motor 7b to the second output torque setting unit. The drive current passed through the second motor is adjusted so as to be equal to the torque set by 12b.

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12a及び第2の出力トルク設定部12b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、抵抗値を変化させることによって行われる。また、抵抗値を変化させる手段としては、例えば、可変抵抗を用いてもよいし、抵抗値を変化させることが可能なICを用いてもよい。そして、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ると、その信号に応じて抵抗値を変化させて、各モータに流す駆動電流を調整すればよい。   The first motor 7a and the second motor 7b are set so that the output torques of the first motor 7a and the second motor 7b are equal to the torques set by the first output torque setting unit 12a and the second output torque setting unit 12b, respectively. The method of adjusting the drive current flowing through the second motor 7b is performed by changing the resistance value, for example. Further, as a means for changing the resistance value, for example, a variable resistance may be used, or an IC capable of changing the resistance value may be used. When a signal is output from the output torque setting unit 12 to the motor drive unit 10 so as to change the output torque, the resistance value is changed in accordance with the signal to adjust the drive current flowing to each motor. Good.

本実施形態では、第1の出力トルク設定部12a及び第2の出力トルク設定部12bにより出力トルク設定部12が構成され、モータ駆動部10と出力トルク設定部12とにより、可変コンデンサ(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。   In the present embodiment, the output torque setting unit 12 is configured by the first output torque setting unit 12a and the second output torque setting unit 12b, and the motor drive unit 10 and the output torque setting unit 12 include a variable capacitor (variable impedance). A motor control unit 13 is configured to control the motors 7a and 7b so that the position of the operation axis of the element) matches the target position set by the target position setting unit 9.

第1の可変コンデンサVC1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の可変コンデンサの操作軸から第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、ある限界と超えると、該モータ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の可変コンデンサ7aの操作軸を目標位置まで回転させることができなくなり、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って、モータ駆動部10aがモータ7aの駆動を完了した時点での可変コンデンサVC1の操作軸の現在位置と目標位置との残留偏差が大きくなる。   When the movable portion of the first variable capacitor VC1 deteriorates due to solidification of grease or wear of the mechanical sliding portion, the load torque applied to the first motor 7a from the operation shaft of the first variable capacitor increases. . When the load torque applied to the first motor 7a increases and exceeds a certain limit, the rotation of the motor is not synchronized with the drive pulse (step-out state), and the motor cannot be rotated. When such a state occurs, the operating shaft of the first variable capacitor 7a cannot be rotated to the target position, and impedance matching between the high-frequency power source 1 and the load 2 cannot be achieved. The residual deviation between the current position of the operating shaft of the variable capacitor VC1 and the target position at the time when the drive unit 10a completes driving of the motor 7a becomes large.

同様に、第2の可変コンデンサVC2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の可変コンデンサ7b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の可変コンデンサVC2の操作軸の現在位置と目標位置との残留偏差が大きくなる。   Similarly, when the movable part of the second variable capacitor VC2 deteriorates, the rotation of the motor 7b is not synchronized with the drive pulse (step-out state), and the motor cannot be normally rotated. When such a state occurs, the operating shaft of the second variable capacitor 7b cannot be rotated to the target position, and impedance matching between the high-frequency power source 1 and the load cannot be achieved. The residual deviation between the current position of the operating axis of the variable capacitor VC2 and the target position at the time when the unit 10b completes driving of the motor 7b increases.

従って、異常判定部11で、各可変コンデンサの操作軸の現在位置と目標位置とを監視して、両位置の間の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。   Accordingly, the abnormality determination unit 11 monitors the current position and the target position of the operation axis of each variable capacitor, and determines whether or not the residual deviation between both positions exceeds the allowable value, thereby determining each variable capacitor. It can be determined whether or not the movable part is abnormal.

上記異常検出後トルクは、従来のインピーダンス整合装置において設定されていたモータの出力トルクと同等の大きさ、即ち、メンテナンスが必要な程度まで可変インピーダンス素子の機構部の劣化が進んだ状態でも、可変インピーダンス素子の操作軸を目標位置まで回転させることができるような大きさに設定しておく。   The torque after abnormality detection is as large as the motor output torque set in the conventional impedance matching device, that is, even when the mechanism portion of the variable impedance element has deteriorated to the extent that maintenance is required. The size is set so that the operating axis of the impedance element can be rotated to the target position.

上記の実施形態において、初期トルクの大きさは、異常検出後トルクよりも小さく、かつ可変コンデンサの機構部が一定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する前の状態にある間は、該可変コンデンサの操作軸を操作し得るが、可変コンデンサの機構部が一定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状態では、可変インピーダンス素子の操作軸を操作することができなくなる程度の大きさに設定しておく。即ち、可変コンデンサの機構部が一定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、可変コンデンサの操作軸の目標位置と現在位置との残留偏差が許容値を超えて異常判定部が異常判定を行うように初期トルクの大きさを設定しておく。   In the above embodiment, the magnitude of the initial torque is smaller than the torque after abnormality detection and while the mechanism portion of the variable capacitor is in a state before being deteriorated to such an extent that maintenance is required after a certain period of time, The operation axis of the variable capacitor can be operated. However, when the mechanism of the variable capacitor has deteriorated to a level that requires maintenance after a certain period of time, the operation axis of the variable impedance element cannot be operated. Set to size. That is, when the mechanism of the variable capacitor has deteriorated to the extent that it can be said that maintenance is required after a certain period of time, the residual deviation between the target position of the operation axis of the variable capacitor and the current position exceeds the allowable value and the abnormality determination unit The magnitude of the initial torque is set so as to perform abnormality determination.

上記のように、異常判定部11が最初の異常判定を行ったときにモータの出力トルクを初期トルクよりも大きい異常検出後トルクに設定し直すようにすると、最初の異常判定が行われたこと、またはモータの出力トルクが初期トルクから異常検出後トルクに切り換えられたことから、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。従って、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、モータの出力トルクを初期トルクよりも大きい異常検出後トルクに設定し直すことによって、再度、残留偏差が許容値に収まるようにモータを駆動させることが可能となる。   As described above, when the abnormality determination unit 11 performs the first abnormality determination, if the motor output torque is reset to a torque after abnormality detection larger than the initial torque, the first abnormality determination is performed. Or the output torque of the motor has been switched from the initial torque to the torque after abnormality detection, so that the mechanism of the variable impedance element needs to be maintained after a certain time (to the extent that the maintenance time is close) ) You can know that it has deteriorated. Accordingly, it is possible to prevent a situation in which the operation is continued and the production line needs to be stopped suddenly from being overlooked that maintenance is necessary. Further, by resetting the output torque of the motor to the torque after abnormality detection that is larger than the initial torque, it is possible to drive the motor again so that the residual deviation falls within the allowable value.

図示の例では、異常判定部11の出力と、出力トルク設定部12の出力とがメンテナンス要否判定部14に与えられている。メンテナンス要否判定部14は、第1の出力トルク設定部12aがモータ7aの出力トルクを異常検出後トルクに設定している状態で異常判定部11により異常判定が行われたときに第1の可変コンデンサVC1のメンテナンスが必要であると判定する。   In the illustrated example, the output of the abnormality determination unit 11 and the output of the output torque setting unit 12 are given to the maintenance necessity determination unit 14. The maintenance necessity determination unit 14 is the first when the abnormality determination unit 11 performs abnormality determination in a state where the first output torque setting unit 12a sets the output torque of the motor 7a to the torque after abnormality detection. It is determined that maintenance of the variable capacitor VC1 is necessary.

メンテナンス要否判定部14はまた、第2の出力トルク設定部12bがモータ7bの出力トルクを異常検出後トルクに設定している状態で異常判定部11により異常判定が行われたときに第2の可変コンデンサVC2のメンテナンスが必要であると判定する。   The maintenance necessity determination unit 14 also performs the second operation when the abnormality determination unit 11 performs abnormality determination while the second output torque setting unit 12b sets the output torque of the motor 7b to the torque after abnormality detection. It is determined that maintenance of the variable capacitor VC2 is necessary.

本実施形態ではまた、異常判定部11の出力が警報発生手段15に与えられている。警報発生手段15は、異常判定部11が可変コンデンサVC1について最初の異常判定を行ったときに、可変コンデンサVC1の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し、異常判定部11が可変コンデンサVC2について最初の異常判定を行ったときに、可変コンデンサVC2の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。   In the present embodiment, the output of the abnormality determination unit 11 is given to the alarm generation means 15. The alarm generation means 15 generates an alarm signal indicating that the maintenance time of the variable capacitor VC1 is approaching when the abnormality determination unit 11 makes the first abnormality determination for the variable capacitor VC1, and the abnormality determination unit 11 is variable. When the first abnormality determination is made for the capacitor VC2, an alarm signal indicating that the maintenance time of the variable capacitor VC2 is approaching is generated.

また、本実施形態では、出力トルク設定部12が設定しているトルクの大きさを示す信号Sta,Stb及び異常判定部11の判定結果を示す信号Saa,Sabを外部に出力するための信号出力端子t1ないしt4が設けられている。   In the present embodiment, signals Sta and Stb indicating the magnitude of the torque set by the output torque setting unit 12 and signals Saa and Sab indicating the determination results of the abnormality determination unit 11 are output to the outside. Terminals t1 to t4 are provided.

本実施形態のように、異常判定部の判定結果を示す信号及び出力トルク設定部が設定しているトルク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、異常判定部の判定結果を示す信号と、設定されているモータのトルクの大きさを示す信号により得られる可変コンデンサの可動部の劣化の程度を示す情報と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。   If a signal output terminal for outputting a signal indicating the determination result of the abnormality determination unit and a signal indicating the magnitude of the torque set by the output torque setting unit to the outside as in the present embodiment is provided, A signal indicating the determination result of the determination unit and information indicating the degree of deterioration of the movable portion of the variable capacitor obtained from the signal indicating the magnitude of the set motor torque are given to an external computer, and It can be used for control and management, or monitor information of an impedance matching device can be given to a monitoring device installed outside.

上記の実施形態のように、異常判定部11が最初の異常判定を行うまでの間は、モータ7a,7bの出力トルクを初期トルクに設定し、異常判定部11が最初の異常判定を行った後はモータ7a,7bの出力トルクを初期トルクよりも大きい異常検出後トルクに設定するようにしておくと、最初の異常判定が行われたことから、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。従って、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。   As in the above embodiment, until the abnormality determination unit 11 performs the first abnormality determination, the output torque of the motors 7a and 7b is set to the initial torque, and the abnormality determination unit 11 performs the first abnormality determination. After that, if the output torque of the motors 7a and 7b is set to a torque after abnormality detection that is larger than the initial torque, the first abnormality determination is made. It is possible to know that the deterioration has occurred to such an extent that maintenance is necessary (to the extent that maintenance can be said to be near). Accordingly, it is possible to prevent a situation in which the operation is continued and the production line needs to be stopped suddenly from being overlooked that maintenance is necessary.

また上記の実施形態のように、異常判定部が最初の異常判定を行ったときに可変コンデンサの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警報発生手段15を設けておくと、可変コンデンサのメンテナンス時期が近いことの情報を得ることができるため、インピーダンス整合装置のメンテナンスの計画を立てやすくすることができる。従って、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、インピーダンス整合装置が突然正常な整合動作を行うことができなくなって、製造ラインがストップするといった不都合な状態が生じるのを防ぐことができる。   Further, as in the above-described embodiment, when the alarm generation unit 15 that generates an alarm signal indicating that the maintenance time of the variable capacitor is approaching when the abnormality determination unit performs the first abnormality determination, the variable generation unit 15 is variable. Since it is possible to obtain information that the maintenance time of the capacitor is close, it is possible to easily plan maintenance of the impedance matching device. Therefore, it is possible to accurately maintain the performance of the impedance matching device, and prevent the impedance matching device from suddenly performing a normal matching operation and preventing an inconvenient state in which the production line stops. it can.

また上記の実施形態のように、出力トルク設定部12がモータの出力トルクを異常検出後トルクに設定している状態で異常判定が行われたときに可変コンデンサ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、可変コンデンサ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が必要であることを知ることができる。従って、インピーダンス整合装置が用いられている製造ラインにおいて、製品の処理の途中でラインを止めなければならないといった事態が生じるのを防ぐことができる。   Further, as in the above-described embodiment, when the abnormality determination is performed in a state where the output torque setting unit 12 sets the motor output torque to the torque after abnormality detection, it is determined that maintenance of the variable capacitor is necessary. If a maintenance necessity determination unit is provided, the variable impedance element needs to be maintained before the impedance matching device cannot perform impedance matching due to deterioration of the variable capacitor mechanism. be able to. Therefore, it is possible to prevent a situation in which a line must be stopped during the processing of a product in a production line in which an impedance matching device is used.

上記の説明では、可変コンデンサの機構部が一定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、可変コンデンサの操作軸の目標位置と現在位置との残留偏差が許容値を超えて異常判定部が最初の異常判定を行うようにモータの初期トルクの大きさを設定して、異常判定部が最初の異常判定を行ったときに、メンテナンスの時期が近いことを示す警報信号を発生させるようにしたが、モータの初期トルクを小さめに設定して、可変コンデンサの機構部が一定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するまでの間に異常判定が複数回行われるようにしてもよい。   In the above description, when the mechanism of the variable capacitor has deteriorated to the extent that maintenance can be said to be necessary after a certain period of time, the residual deviation between the target position of the variable capacitor operating shaft and the current position exceeds the allowable value and is abnormal. The magnitude of the initial torque of the motor is set so that the determination unit makes the first abnormality determination, and when the abnormality determination unit makes the first abnormality determination, an alarm signal indicating that the maintenance time is near is generated However, the initial torque of the motor is set to a small value so that the abnormality determination is performed a plurality of times before the mechanism of the variable capacitor deteriorates to the extent that it can be said that maintenance is required after a certain period of time. Also good.

即ち、モータ制御部13は、異常判定部11が最初の異常判定を行うまでの間は、モータの出力トルクを初期トルクに設定し、異常判定部が最初の異常判定を行った後は、モータの出力トルクを、初期トルクよりも大きく、かつ異常判定が行われる毎に値が増大していく異常検出後トルクに設定する出力トルク設定部と、モータの出力トルクを出力トルク設定部により設定されたトルクとするようにモータを駆動するモータ駆動部とを備えた構成とすることができる。   That is, the motor control unit 13 sets the output torque of the motor to the initial torque until the abnormality determination unit 11 performs the first abnormality determination, and after the abnormality determination unit performs the first abnormality determination, The output torque is set by the output torque setting unit, and the output torque setting unit sets the output torque of the motor, which is larger than the initial torque and increases after detection of abnormality, and the output torque of the motor. And a motor drive unit that drives the motor so as to obtain a sufficient torque.

この場合、警報発生手段15は、異常判定部11が異常判定を行った回数が1以上の値に設定された第1の設定値ns1に達したときに可変コンデンサの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。   In this case, the alarm generating means 15 is approaching the time when maintenance of the variable capacitor is approached when the number of times that the abnormality determination unit 11 has performed the abnormality determination reaches the first set value ns1 set to a value of 1 or more. It is configured to generate an alarm signal indicating that

また設定されているモータの出力トルクの大きさに基づいて、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させる場合には、異常検出後トルクが初期トルクよりも大きい値に予め設定された第1の判定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ことを示す警報信号を発生するように、警報発生手段を構成する。   In addition, when generating an alarm signal indicating that the time for maintenance is approaching, based on the set output torque of the motor, the torque after abnormality detection is preset to a value larger than the initial torque. The alarm generation means is configured to generate an alarm signal indicating that the time for maintenance of the variable impedance element is approaching when the first determination value is reached.

上記のように、異常判定が行われる毎に異常検出後トルクの値を増大させていく構成をとる場合、メンテナンス要否判定部14は、異常判定部が異常判定を行った回数が第1の設定値よりも大きい値に設定された第2の設定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ように構成するか、または異常検出後トルクが第1の判定値よりも大きい値に設定された第2の判定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ように構成する。   As described above, in the case of adopting a configuration in which the value of the torque after abnormality detection is increased every time abnormality determination is performed, the maintenance necessity determination unit 14 determines that the number of times the abnormality determination unit performs abnormality determination is the first. It is configured to determine that maintenance of the variable impedance element is necessary when the second set value set to a value larger than the set value is reached, or the torque after abnormality detection is greater than the first determination value. When the second determination value set to a larger value is reached, it is determined that maintenance of the variable impedance element is necessary.

上記のように異常判定が行われる毎に異常検出後トルクの大きさを増大させていく場合、出力トルク設定部12は、異常判定部11が最初の異常判定を行った後異常判定が行われる毎に異常検出後トルクの値を増大させていく際の該異常検出後トルクの増分を予め定めた値(例えば予め定めた一定値)とするように構成することができる。   When increasing the magnitude of torque after abnormality detection every time abnormality determination is performed as described above, the output torque setting unit 12 performs abnormality determination after the abnormality determination unit 11 performs the first abnormality determination. The increment of the torque after abnormality detection when increasing the value of the torque after abnormality detection every time can be configured to be a predetermined value (for example, a predetermined constant value).

また上記のように異常判定が行われる毎に異常検出後トルクの大きさを増大させていく場合、出力トルク設定部12は、異常判定部が最初の異常判定を行った後異常判定が行われる毎に異常検出後トルクの値を増大させていく際の増分を、異常判定が行われた回数と設定するトルク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することもできる。例えば、異常判定が行われ回数の増大に伴って、異常検出後トルクの値の増分を大きくしていくように、出力トルク設定部を構成することができる。   Further, when the magnitude of the torque after abnormality detection is increased every time abnormality determination is performed as described above, the output torque setting unit 12 performs the abnormality determination after the abnormality determination unit performs the first abnormality determination. The increment when increasing the value of the torque after abnormality detection every time can also be determined based on a predetermined relationship between the number of times the abnormality determination has been performed and the torque to be set. . For example, the output torque setting unit can be configured to increase the increase in the value of the torque after abnormality detection as the abnormality determination is performed and the number of times increases.

図1に示した実施形態において、異常判定部11と、第1の出力トルク設定部12a及び第2の出力トルク設定部12bと、メンテナンス要否判定部14と、警報発生手段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2に示した。   In the embodiment shown in FIG. 1, the abnormality determination unit 11, the first output torque setting unit 12 a and the second output torque setting unit 12 b, the maintenance necessity determination unit 14, and the alarm generation unit 15 are connected to a computer. FIG. 2 is a flowchart showing an example of a task algorithm executed by a computer when configured by using it.

図2に示したタスクは第1の可変コンデンサVC1及び第2の可変コンデンサVC2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2に示したタスクにおいて、nは異常判定部11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。ns1〜ns3はそれぞれ異常判定回数nに対して設定された第1乃至第3の設定値で、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τはモータの出力トルク、τ1は初期トルク、Δτは出力トルクの増分である。ΔPは可変コンデンサの操作軸の目標位置と現在位置との残留偏差、ΔPaは残留偏差の許容値である。   The task shown in FIG. 2 is executed for each of the first variable capacitor VC1 and the second variable capacitor VC2 at each control loop timing for controlling the driving of the motors 7a and 7b by the motor driving unit 10. In the task shown in FIG. 2, n is the number of times the abnormality determination unit 11 performs abnormality determination (abnormality determination number), and its initial value is zero. ns1 to ns3 are first to third set values set for the abnormality determination number n, respectively, and have a relationship of ns1 <ns2 <ns3. The value of ns1 is set to 1 or more, and the value of ns2 is set to 2 or more. Also, τ is the output torque of the motor, τ1 is the initial torque, and Δτ is the increment of the output torque. ΔP is a residual deviation between the target position of the operation axis of the variable capacitor and the current position, and ΔPa is an allowable value of the residual deviation.

異常検出部11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、モータの出力トルクが初期値に設定されている。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の可変コンデンサ及び第2の可変コンデンサについて図2のタスクが実行される。第1の可変コンデンサVC1について図2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の可変コンデンサVC1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ΔP1以下であるか否かを判定し、偏差ΔPが許容値ΔP1以下であると判定されたときには、以後何もしないで(モータの出力トルクを変更せずに)このタスクを終了する。   In a state where the abnormality detection unit 11 has not made any abnormality determination, the output torque of the motor is set to an initial value when performing various initial settings. When the driving of the motors 7a and 7b by the motor driving units 10a and 10b is completed, the task of FIG. 2 is executed for the first variable capacitor and the second variable capacitor. When the task shown in FIG. 2 is started for the first variable capacitor VC1, first, the target position of the operating axis of the first variable capacitor VC1 and the first position detector 8a are detected in step S101. A residual deviation ΔP from the current position of the operation axis is calculated. Next, in step S102, it is determined whether or not the residual deviation ΔP is less than or equal to the allowable value ΔP1, and if it is determined that the deviation ΔP is less than or equal to the allowable value ΔP1, do nothing thereafter (without changing the motor output torque). To finish this task.

ステップS102で偏差ΔPが許容値ΔP1以下でない(許容値ΔPを超えている)と判定されたときには、ステップS103に移行して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以下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の設定値以下であると判定された場合には、ステップS106でモータの出力トルクτを所定の増分Δτだけ増加させる。次いでステップS107で異常判定回数nが第1の設定値ns1以上であるか否かを判定し、異常判定回数nが第1の設定値ns1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。また、ステップS107で異常判定回数nが第1の設定値ns1以上である場合には、次いでステップS108で異常判定回数nが第2の設定値ns2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の設定値ns2以上でないと判定されたときには、ステップS109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。   When it is determined in step S102 that the deviation ΔP is not less than or equal to the allowable value ΔP1 (exceeds the allowable value ΔP), the process proceeds to step S103 to generate an abnormal signal, and in step S104, the abnormality determination number n is incremented by 1. . Next, in step S105, it is determined whether or not the abnormality determination number n is equal to or less than a third set value (allowable limit value) ns3. As a result, when it is determined that the abnormality determination number n is equal to or smaller than the third set value, the output torque τ of the motor is increased by a predetermined increment Δτ in step S106. Next, in step S107, it is determined whether or not the abnormality determination number n is equal to or greater than the first set value ns1, and if the abnormality determination number n is not equal to or greater than the first set value ns1, the task is terminated without doing anything thereafter. To do. If the abnormality determination number n is greater than or equal to the first set value ns1 in step S107, it is then determined in step S108 whether or not the abnormality determination number n is greater than or equal to the second set value ns2. As a result, when it is determined that the abnormality determination count n is not equal to or greater than the second set value ns2, the process proceeds to step S109, where an alarm signal indicating that the maintenance time is near is generated and this task is terminated.

ステップS108で異常判定回数nが第2の設定値ns2以上である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。   When it is determined in step S108 that the abnormality determination count n is equal to or greater than the second set value ns2, the process proceeds to step S110, where a maintenance command indicating that the maintenance time has come is generated and this task is terminated.

ステップS105で異常判定回数nが第3の設定値を超えていると判定されたときには、ステップS111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。   If it is determined in step S105 that the abnormality determination count n exceeds the third set value, a stop command is issued to stop the motor drive in step S111, and this task ends. At this time, an alarm signal may be generated.

上記のアルゴリズムによる場合、可変コンデンサ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、モータの出力トルクが、初期トルクに設定されている。異常判定が一度行われると、図2のタスクのステップS104でnの値が1とされ、ステップS106でモータの出力トルクが初期トルクより一定の増分Δτだけ大きい異常検出後トルクに設定される。   In the case of the above algorithm, when it is not determined that the variable capacitor is abnormal, the output torque of the motor is set to the initial torque. Once the abnormality determination is performed, the value of n is set to 1 in step S104 of the task in FIG. 2, and the output torque of the motor is set to a torque after abnormality detection that is larger than the initial torque by a certain increment Δτ in step S106.

異常判定が繰り返される毎にnの値が大きくなっていき、ステップS106でモータの出力トルクが増大させられる。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の設定値よりも小さい間発生し続ける。nの値が第2の設定値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の設定値ns2を超えた後も、nの値が第3の設定値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の設定値ns3以上になった後は、モータの破損を防止するためにステップS111でモータの駆動が禁止される。ns3の値(モータの出力トルクを増大させる回数の上限値)は、モータに流すことができる駆動電流の限界値を考慮して適当な値に設定する。   Each time the abnormality determination is repeated, the value of n increases, and the output torque of the motor is increased in step S106. When n ≧ ns1, an alarm signal is generated indicating that it is almost time for maintenance in step S109. This alarm signal continues to be generated while the value of n is smaller than the second set value. When the value of n becomes equal to or greater than the second set value ns2, a maintenance command indicating that the maintenance time has come is generated in step S110. Even after the value of n exceeds the second set value ns2, the output torque of the motor is increased while the value of n is less than the third set value ns3, but the value of n is the third set value. After reaching ns3 or more, the drive of the motor is prohibited in step S111 in order to prevent the motor from being damaged. The value of ns3 (the upper limit value of the number of times the motor output torque is increased) is set to an appropriate value in consideration of the limit value of the drive current that can be passed through the motor.

上記のアルゴリズムによる場合には、図2のステップS101,S102及びS103により異常判定部11が構成される。またステップS104及びS106により出力トルク設定部12が構成され、ステップS108及びS110により、メンテナンス要否判定部14が構成される。更に、ステップS107,S108及びS109により警報発生手段15が構成される。なお、ステップS108はメンテナンス要否判定部14及び警報発生手段15の両方に属することになる。   In the case of the above algorithm, the abnormality determination unit 11 is configured by steps S101, S102, and S103 in FIG. Further, the output torque setting unit 12 is configured by steps S104 and S106, and the maintenance necessity determination unit 14 is configured by steps S108 and S110. Furthermore, the alarm generation means 15 is comprised by step S107, S108, and S109. Note that step S108 belongs to both the maintenance necessity determination unit 14 and the alarm generation means 15.

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構成を示したブロックズである。It is the blocks which showed the structure of one Embodiment of the impedance matching apparatus concerning this invention. 図1の実施形態のトルク異常検出部、出力トルク設定部、警報発生手段及びメンテナンス要否判定部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。It is the flowchart which showed an example of the algorithm of the task which a computer performs in order to comprise the torque abnormality detection part of the embodiment of FIG. 1, an output torque setting part, an alarm generation means, and a maintenance necessity determination part.

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 インダクタンス
6 入力検出部
7a 第1のモータ
7b 第2のモータ
8 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 異常判定部
12 出力トルク設定部
13 モータ制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High frequency power supply 2 Process chamber 3 1st variable capacitor 4 2nd variable capacitor 5 Inductance 6 Input detection part 7a 1st motor 7b 2nd motor 8 Position detection part 8a 1st position detector 8b 2nd position Detector 9 Target position setting unit 10 Motor drive unit 11 Abnormality determination unit 12 Output torque setting unit 13 Motor control unit

Claims (6)

電源と負荷との間に設けられて前記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、前記操作軸の目標位置と現在位置とを監視して前記目標位置と現在位置との残留偏差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であって、
前記モータ制御部は、前記異常判定部が最初の異常判定を行うまでの間前記モータの出力トルクを初期トルクに設定し、前記異常判定部が最初の異常判定を行った後は前記モータの出力トルクを前記初期トルクよりも大きい異常検出後トルクに設定する出力トルク設定部と、前記モータの出力トルクを前記出力トルク設定部により設定されたトルクとするように前記モータを駆動するモータ駆動部とを備え、
前記モータの出力トルクが前記異常検出後トルクに設定されている状態で前記異常判定が行われ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が設けられていること、
を特徴とするインピーダンス整合装置。
A variable impedance element provided between a power source and a load and operated when matching impedance between the power source and the load, and the operation axis of the variable impedance element using a motor as a drive source An operation mechanism for operating the operation axis, a target position setting unit for setting a target position of the operation axis necessary for matching the impedance, an operation axis position detection unit for detecting the current position of the operation axis, and the variable A motor control unit for controlling the motor so as to match the position of the operation axis of the impedance element with the target position set by the target position setting unit; and the target position and the current position of the operation axis are monitored and the target An impedance matching device including an abnormality determination unit that performs abnormality determination when a residual deviation between a position and a current position exceeds an allowable value,
The motor control unit sets the output torque of the motor to an initial torque until the abnormality determination unit performs the first abnormality determination, and after the abnormality determination unit performs the first abnormality determination, the motor output An output torque setting unit for setting the torque to a torque after abnormality detection greater than the initial torque, and a motor driving unit for driving the motor so that the output torque of the motor is set to the torque set by the output torque setting unit ; With
A maintenance necessity determining unit is provided that determines that the maintenance of the variable impedance element is necessary when the abnormality determination is performed in a state where the output torque of the motor is set to the torque after the abnormality detection. about,
An impedance matching device characterized by the above.
前記異常判定部が最初の異常判定を行ったとき、またはモータの出力トルクが前記初期トルクから異常検出後トルク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ことを示す警報信号を発生する警報発生手段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。   An alarm signal indicating that the maintenance time of the variable impedance element is approaching when the abnormality determination unit makes a first abnormality determination or when the output torque of the motor is switched from the initial torque to the torque after abnormality detection. The impedance matching apparatus according to claim 1, further comprising an alarm generation unit that generates the alarm. 電源と負荷との間に設けられて前記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、前記操作軸の目標位置と現在位置とを監視して前記目標位置と現在位置との残留偏差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であって、A variable impedance element provided between a power source and a load and operated when matching impedance between the power source and the load, and the operation axis of the variable impedance element using a motor as a drive source An operation mechanism for operating the operation axis, a target position setting unit for setting a target position of the operation axis necessary for matching the impedance, an operation axis position detection unit for detecting the current position of the operation axis, and the variable A motor control unit for controlling the motor so as to match the position of the operation axis of the impedance element with the target position set by the target position setting unit; and the target position and the current position of the operation axis are monitored and the target An impedance matching device including an abnormality determination unit that performs abnormality determination when a residual deviation between a position and a current position exceeds an allowable value,
前記モータ制御部は、前記異常判定部が最初の異常判定を行うまでの間前記モータの出力トルクを初期トルクに設定し、前記異常判定部が最初の異常判定を行った後は、前記モータの出力トルクを、前記初期トルクよりも大きく、かつ前記異常判定が行われる毎に値が増大していく異常検出後トルクに設定する出力トルク設定部と、前記モータの出力トルクを前記出力トルク設定部により設定されたトルクとするように前記モータを駆動するモータ駆動部とを備え、The motor control unit sets the output torque of the motor to an initial torque until the abnormality determination unit performs the first abnormality determination, and after the abnormality determination unit performs the first abnormality determination, An output torque setting unit that sets an output torque that is larger than the initial torque and increases after each abnormality determination, and that increases in value every time the abnormality determination is performed; and an output torque setting unit that sets the output torque of the motor A motor drive unit that drives the motor to have a torque set by
前記異常判定部が異常判定を行った回数が予め設定された第1の設定値に達したとき、又は前記異常検出後トルクが予め設定された第1の判定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ことを示す警報信号を発生する警報発生手段と、前記異常判定部が異常判定を行った回数が前記第1の設定値よりも大きい値に設定された第2の設定値に達したとき、又は前記異常検出後トルクが前記第1の判定値よりも大きい値に設定された第2の判定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とが更に設けられていること、The variable impedance when the number of times that the abnormality determination unit performs abnormality determination reaches a preset first set value, or when the post-abnormality detection torque reaches a preset first determination value. An alarm generating means for generating an alarm signal indicating that the time for performing maintenance of the element is approaching, and a number of times that the abnormality determination unit performs abnormality determination is set to a value larger than the first set value. Maintenance of the variable impedance element is necessary when the set value of 2 is reached or when the post-abnormality detection torque reaches a second determination value set to a value larger than the first determination value. A maintenance necessity determination unit for determining that
を特徴とするインピーダンス整合装置。An impedance matching device characterized by the above.
前記出力トルク設定部は、前記異常判定部が最初の異常判定を行った後前記異常判定が行われる毎に前記異常検出後トルクの値を増大させていく際の該異常検出後トルク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、The output torque setting unit calculates an increment of the torque after abnormality detection when increasing the value of the torque after abnormality detection every time the abnormality determination is performed after the abnormality determination unit performs the first abnormality determination. Configured to have a predetermined value;
を特徴とする請求項3に記載されたインピーダンス整合装置。  The impedance matching device according to claim 3.
前記出力トルク設定部は、前記異常判定部が最初の異常判定を行った後前記異常判定が行われる毎に前記異常検出後トルクの値を増大させていく際の増分を、異常判定が行われた回数と設定するトルク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、The output torque setting unit performs an abnormality determination on an increment when the value of the torque after abnormality detection is increased every time the abnormality determination is performed after the abnormality determination unit performs the first abnormality determination. Configured to be determined based on a predetermined relationship between the number of times and the torque to be set,
を特徴とする請求項3に記載されたインピーダンス整合装置。  The impedance matching device according to claim 3.
前記異常判定部の判定結果を示す信号及び前記出力トルク設定部が設定しているトルク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が設けられている請求項1ないし5の何れか一つに記載のインピーダンス整合装置。6. A signal output terminal for outputting a signal indicating the determination result of the abnormality determination unit and a signal indicating the magnitude of torque set by the output torque setting unit to the outside. The impedance matching device according to claim 1.
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