(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023049387
(43)【公開日】2023-04-10
(54)【発明の名称】インピーダンス整合器および高周波電源システム
(51)【国際特許分類】
H05H 1/46 20060101AFI20230403BHJP
H03H 7/40 20060101ALI20230403BHJP
【ＦＩ】
H05H1/46 R
H03H7/40
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021159088
(22)【出願日】2021-09-29
(71)【出願人】
【識別番号】000000262
【氏名又は名称】株式会社ダイヘン
(74)【代理人】
【識別番号】110002572
【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 雄一
(72)【発明者】
【氏名】上野 雄也
【テーマコード（参考）】
2G084
【Ｆターム（参考）】
2G084AA07
2G084BB21
2G084CC05
2G084CC09
2G084DD38
2G084DD57
2G084EE03
2G084HH08
2G084HH22
2G084HH23
2G084HH25
2G084HH26
2G084HH29
2G084HH43
2G084HH56
(57)【要約】
【課題】ＩＭＤによる反射波を考慮したインピーダンス変化（軌跡）を演算するための技術を提供する。
【解決手段】本開示は、ソース電源１０側と負荷側とのインピーダンス整合を取るインピーダンス整合器であって、ソース電源１０から供給される進行波電力と負荷からの反射波電力とを検出し、進行波電力の成分である進行波電圧および反射波電力の成分である反射波電圧を出力する検出部３１１と、進行波電圧と反射波電圧からインピーダンスを算出するインピーダンス情報出力部３１２と、インピーダンス情報出力部３１２から供給されるインピーダンス値に基づいて整合演算を行う整合部３１３と、を備え、インピーダンス情報出力部３１２は、進行波電圧および反射波電圧をそれぞれ複素化してインピーダンス値を算出し、インピーダンス値を用いて、インピーダンス軌跡を生成する、インピーダンス整合器を提供する。
【選択図】図２
【解決手段】本開示は、ソース電源１０側と負荷側とのインピーダンス整合を取るインピーダンス整合器であって、ソース電源１０から供給される進行波電力と負荷からの反射波電力とを検出し、進行波電力の成分である進行波電圧および反射波電力の成分である反射波電圧を出力する検出部３１１と、進行波電圧と反射波電圧からインピーダンスを算出するインピーダンス情報出力部３１２と、インピーダンス情報出力部３１２から供給されるインピーダンス値に基づいて整合演算を行う整合部３１３と、を備え、インピーダンス情報出力部３１２は、進行波電圧および反射波電圧をそれぞれ複素化してインピーダンス値を算出し、インピーダンス値を用いて、インピーダンス軌跡を生成する、インピーダンス整合器を提供する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の基本周波数を有する第１の高周波電圧を出力することにより第１の高周波電力を負荷に供給する第１の電源と負荷との間に配置され、前記第１の電源側と前記負荷側とのインピーダンス整合を取るインピーダンス整合器であって、
前記第１の高周波電力に関する情報を取得する検出部と、
前記検出部によって取得された情報に基づいてインピーダンス値を算出するインピーダンス情報出力部と、
前記インピーダンス情報出力部から供給されるインピーダンス値に基づいて整合演算を行う整合部と、を備え、
前記インピーダンス情報出力部は、前記インピーダンス値を用いてインピーダンス軌跡を生成する、インピーダンス整合器。
前記第１の高周波電力に関する情報を取得する検出部と、
前記検出部によって取得された情報に基づいてインピーダンス値を算出するインピーダンス情報出力部と、
前記インピーダンス情報出力部から供給されるインピーダンス値に基づいて整合演算を行う整合部と、を備え、
前記インピーダンス情報出力部は、前記インピーダンス値を用いてインピーダンス軌跡を生成する、インピーダンス整合器。
【請求項2】
請求項１において、
前記検出部は、前記第１の電源から供給される進行波電力と前記負荷からの反射波電力とを検出し、前記進行波電力の成分である進行波電圧および前記反射波電力の成分である反射波電圧を出力し、
前記インピーダンス情報出力部は、前記進行波電圧および前記反射波電圧をそれぞれ複素化し、当該複素化された進行波電圧および反射波電圧を前記第１の電源の基本周期で平均化し、当該平均化され、複素化された進行波電圧および反射波電圧を用いて前記インピーダンス値を算出し、当該インピーダンス値に対応する反射係数ベクトルで前記インピーダンス軌跡を生成する、インピーダンス整合器。
前記検出部は、前記第１の電源から供給される進行波電力と前記負荷からの反射波電力とを検出し、前記進行波電力の成分である進行波電圧および前記反射波電力の成分である反射波電圧を出力し、
前記インピーダンス情報出力部は、前記進行波電圧および前記反射波電圧をそれぞれ複素化し、当該複素化された進行波電圧および反射波電圧を前記第１の電源の基本周期で平均化し、当該平均化され、複素化された進行波電圧および反射波電圧を用いて前記インピーダンス値を算出し、当該インピーダンス値に対応する反射係数ベクトルで前記インピーダンス軌跡を生成する、インピーダンス整合器。
【請求項3】
請求項２において、
前記第１の基本周波数よりも低い第２の基本周波数を有する第２の高周波電圧を出力する第２の電源を用いて、前記負荷に第２の高周波電力を供給する場合に、前記インピーダンス情報出力部は、前記第２の高周波電圧の基本周期に対応した期間の前記反射係数ベクトルの変化を前記インピーダンス軌跡とする、インピーダンス整合器。
前記第１の基本周波数よりも低い第２の基本周波数を有する第２の高周波電圧を出力する第２の電源を用いて、前記負荷に第２の高周波電力を供給する場合に、前記インピーダンス情報出力部は、前記第２の高周波電圧の基本周期に対応した期間の前記反射係数ベクトルの変化を前記インピーダンス軌跡とする、インピーダンス整合器。
【請求項4】
請求項２又は３において、
前記進行波電力は、前記第１の電源において周波数制御されており、
前記インピーダンス情報出力部は、前記周波数制御された進行波電力に対応する進行波電圧、および当該周波数制御された進行波電力が前記負荷に供給され反射して戻ってきた反射波電力に対応する反射波電圧から前記インピーダンス値を算出する、インピーダンス整合器。
前記進行波電力は、前記第１の電源において周波数制御されており、
前記インピーダンス情報出力部は、前記周波数制御された進行波電力に対応する進行波電圧、および当該周波数制御された進行波電力が前記負荷に供給され反射して戻ってきた反射波電力に対応する反射波電圧から前記インピーダンス値を算出する、インピーダンス整合器。
【請求項5】
接続される負荷に対して高周波電力を提供する、高周波電源システムであって、
第１の基本周波数を有する第１の高周波電圧を出力する第１の電源と、
第１の基本周波数よりも低い第２の基本周波数を有する第２の高周波電圧を出力する第２の電源と、
請求項１から４の何れか１項に記載のインピーダンス整合器と、
を備える高周波電源システム。
第１の基本周波数を有する第１の高周波電圧を出力する第１の電源と、
第１の基本周波数よりも低い第２の基本周波数を有する第２の高周波電圧を出力する第２の電源と、
請求項１から４の何れか１項に記載のインピーダンス整合器と、
を備える高周波電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、インピーダンス整合器および高周波電源システムに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造の分野では、電子機器の小型化・高機能化に伴って高密度な実装が要求されており、実装基板への素子の接続は微細化され、より信頼性の高い実装が必要となっている。
【0003】
実装の信頼性を確保する方法の一つに、プラズマによる表面改質方法がある。例えば、被処理基板にプラズマ処理を施すと、基板の表面に付着した有機物による汚染を除去でき、ワイヤーボンディングのボンディング強度の向上が図れ、濡れ性が改善され、基板と封止樹脂との密着性を向上できる。このようなプラズマ処理を施すためには、負荷となるプラズマリアクタ装置に対して電源装置を接続する必要がある。
【0004】
プラズマ処理において複数の電源から基本周波数（基本波の周波数）の異なる高周波電力を負荷に投入する方法が使用されている。例えば、第１の電源から第１の基本周波数（例えば４０．６８ＭＨｚ）を有する第１の高周波電圧を出力することにより第１の高周波電力を負荷に供給するとともに、第２の電源から第２の基本周波数（例えば４００ｋＨｚ）（第１の基本周波数＞第２の基本周波数）を有する第２の高周波電圧を出力することにより第２の高周波電力を負荷に供給する際、基本周波数が高い第１の電源側の出力に相互変調歪（以降、ＩＭＤ）が発生し、反射波電力が第２の基本周波数の周期に応じて変動する現象が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第２０２０／１３１１８０号
【特許文献2】特開２０１７－１８８４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来の整合器は、検出部からバンドパスフィルタを通して第１の基本周波数のみでインピーダンスを計算し、ＩＭＤ成分を除去した状態で整合演算を行っている。このため、ＩＭＤ成分を含めた電力では、第２の基本周波数に応じた反射波電力が発生しており、負荷（例えばプラズマリアクタ装置）に効率よく電力を供給できない。そこで先行技術文献にもあるように、高周波側の電源周波数を制御することによる反射波電力の低減方法が提案されている。この周波数制御を実施する場合、第２の基本周波数で周波数変動する高周波側のインピーダンスを逐次計算できる方法が必要となる。
本開示はこのような状況に鑑み、ＩＭＤによる反射波を考慮したインピーダンス変化（軌跡）を逐次演算するための技術を提供する。
本開示はこのような状況に鑑み、ＩＭＤによる反射波を考慮したインピーダンス変化（軌跡）を逐次演算するための技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本開示は、第１の基本周波数を有する第１の高周波電圧を出力することにより第１の高周波電力を負荷に供給する第１の電源と負荷との間に配置され、前記第１の電源側と前記負荷側とのインピーダンス整合を取るインピーダンス整合器であって、前記第１の高周波電力に関する情報を取得する検出部と、前記検出部によって取得された情報に基づいてインピーダンス値を算出するインピーダンス情報出力部と、前記インピーダンス情報出力部から供給されるインピーダンス値に基づいて整合演算を行う整合部と、を備え、前記インピーダンス情報出力部は、前記インピーダンス値を用いてインピーダンス軌跡を生成する、インピーダンス整合器を提供する。
【0008】
本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素および多様な要素の組み合わせ、ならびに以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではないことを理解する必要がある。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではないことを理解する必要がある。
【発明の効果】
【0009】
本開示の技術によれば、ＩＭＤによる反射波を考慮したインピーダンス変化（軌跡）を演算することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本実施形態による電源供給システム（高周波電源システムとも言う）１にプラズマ負荷４０を接続した状態を示す図である。
【図2】本実施形態によるインピーダンス情報出力部３１２の内部構成例を示す図である。
【図3】インピーダンス情報出力部３１２の動作（進行波電圧Ｖｆおよび反射波電圧Ｖｒを取得してからインピーダンス軌跡を出力するまでの処理）を説明するためのフローチャートである。
【図4】検出部３１１からの出力される進行波電圧Ｖｆおよび反射波電圧Ｖｒの波形（例）を示す図である。
【図5】インピーダンス軌跡の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った具体的な実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。
【0012】
本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。
【0013】
更に、本開示の実施形態は、汎用コンピュータ上で稼動するソフトウェアで実装しても良いし専用ハードウェア又はソフトウェアとハードウェアの組み合わせで実装しても良い。
【0014】
＜電源供給システム１の構成例＞
図１は、本実施形態による電源供給システム（高周波電源システムとも言う）１にプラズマ負荷４０を接続した状態を示す図である。電源供給システム１は、第１の基本周波数を有する第１の高周波電圧を出力することにより第１の高周波電力を負荷に供給するソース電源１０（第１の電源）と、第１の基本周波数より低い第２の基本周波数を有する第２の高周波電圧を出力することにより第２の高周波電力を負荷に供給するバイアス電源２０（第２の電源）と、ソース電源１０およびバイアス電源２０のそれぞれから出力が供給され、ソース電源１０およびバイアス電源２０側とプラズマ負荷４０側とのインピーダンス整合を取る整合器（インピーダンス変換装置ともいう）３０と、を備え、ソース電源１０から出力する進行波（ソース電力）とバイアス電源２０から出力する進行波（バイアス電力）とを、例えば重畳してプラズマ負荷４０に供給するシステムである。
図１は、本実施形態による電源供給システム（高周波電源システムとも言う）１にプラズマ負荷４０を接続した状態を示す図である。電源供給システム１は、第１の基本周波数を有する第１の高周波電圧を出力することにより第１の高周波電力を負荷に供給するソース電源１０（第１の電源）と、第１の基本周波数より低い第２の基本周波数を有する第２の高周波電圧を出力することにより第２の高周波電力を負荷に供給するバイアス電源２０（第２の電源）と、ソース電源１０およびバイアス電源２０のそれぞれから出力が供給され、ソース電源１０およびバイアス電源２０側とプラズマ負荷４０側とのインピーダンス整合を取る整合器（インピーダンス変換装置ともいう）３０と、を備え、ソース電源１０から出力する進行波（ソース電力）とバイアス電源２０から出力する進行波（バイアス電力）とを、例えば重畳してプラズマ負荷４０に供給するシステムである。
【0015】
本実施形態では、ソース電源１０から出力する高周波電圧の基本周波数（基本波の周波数）（出力周波数ともいう）が４０．６８ＭＨｚであり、バイアス電源２０から出力する高周波電圧の基本周波数が４００ｋＨｚであるとして説明するが、ソース電源１０の基本周波数は４０．６８ＭＨｚに限定されるものではなく、例えば１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ等の工業用のＲＦ帯（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の周波数であってもよい。また、バイアス電源２０の基本周波数は４００ｋＨｚに限定されるものではなく、他の周波数であってもよい。
また、ソース電源１０の基本周波数をＨＦ周波数とし、バイアス電源２０の基本周波数をＬＦ周波数としている。また、ソース電源１０の基本周期（基本波の周期：１／基本周波数）をＨＦ周期とし、バイアス電源２０の基本周期（１／基本周波数）をＬＦ周期としている。
また、ソース電源１０の基本周波数をＨＦ周波数とし、バイアス電源２０の基本周波数をＬＦ周波数としている。また、ソース電源１０の基本周期（基本波の周期：１／基本周波数）をＨＦ周期とし、バイアス電源２０の基本周期（１／基本周波数）をＬＦ周期としている。
【0016】
整合器３０は、ソース電源１０に対応する第１整合器３１０と、バイアス電源２０に対応する第２整合器３２０とを含む。第１整合器３１０は、ソース電源１０とプラズマ負荷４０との間に配置されており、ソース電源１０側とプラズマ負荷４０側とのインピーダンス整合を取る。第２整合器３２０は、バイアス電源２０とプラズマ負荷４０との間に配置されており、バイアス電源２０側とプラズマ負荷４０側とのインピーダンス整合を取る。
【0017】
第１整合器３１０は、進行波（電力）Ｐｆおよび反射波（電力）Ｐｒを検出し、進行波電圧（成分）Ｖｆおよび反射波電圧（成分）Ｖｒを出力する検出部３１１と、進行波電圧（成分）Ｖｆおよび反射波電圧（成分）Ｖｒを検出部３１１から取得してインピーダンス値を演算し、インピーダンス軌跡を生成して出力すると共に、インピーダンス値を出力するインピーダンス情報出力部３１２と、インピーダンス値をインピーダンス情報出力部３１２から取得し、ソース電源１０側とプラズマ負荷４０側とのインピーダンス整合を取る整合部３１３と、を備える。
第２整合器３２０は、検出部３１１と、インピーダンス情報出力部３１２と、整合部３１３と、を備える。これらは、対応する周波数等が異なるが、第１整合器３１０と同様の構成なので、説明を省略する。
第２整合器３２０は、検出部３１１と、インピーダンス情報出力部３１２と、整合部３１３と、を備える。これらは、対応する周波数等が異なるが、第１整合器３１０と同様の構成なので、説明を省略する。
【0018】
＜インピーダンス情報出力部３１２の内部構成例＞
図２は、本実施形態によるインピーダンス情報出力部３１２の内部構成例を示す図である。インピーダンス情報出力部３１２は、ソース電源１０（ＨＦ電源）の基本周波数ｆ（例えば、４０．６８ＭＨｚ）で信号（ｃｏｓ成分およびｓｉｎ成分）を生成（発振）し出力するＤＤＳ（Direct Digital Synthesizer）３０２１と、乗算器３０２２から３０２５と、平均化処理部３０２６と、インピーダンス算出部３０２７と、インピーダンス軌跡出力部３０２８と、を備えている。
図２は、本実施形態によるインピーダンス情報出力部３１２の内部構成例を示す図である。インピーダンス情報出力部３１２は、ソース電源１０（ＨＦ電源）の基本周波数ｆ（例えば、４０．６８ＭＨｚ）で信号（ｃｏｓ成分およびｓｉｎ成分）を生成（発振）し出力するＤＤＳ（Direct Digital Synthesizer）３０２１と、乗算器３０２２から３０２５と、平均化処理部３０２６と、インピーダンス算出部３０２７と、インピーダンス軌跡出力部３０２８と、を備えている。
【0019】
乗算器３０２２は、検出部３１１からの進行波電圧ＶｆとＤＤＳ３０２１の発振出力（ｃｏｓ（２πｆ・ｔｓ・ｋ））とを乗算し、乗算器３０２３は、検出部３１１からの進行波電圧ＶｆとＤＤＳ３０２１の発振出力（ｓｉｎ（２πｆ・ｔｓ・ｋ））とを乗算する。乗算器３０２４は、検出部３１１からの反射波電圧ＶｒとＤＤＳ３０２１の発振出力（ｃｏｓ（２πｆ・ｔｓ・ｋ））とを乗算し、乗算器３０２５は、検出部３１１からの反射波電圧ＶｒとＤＤＳ３０２１の発振出力（ｓｉｎ（２πｆ・ｔｓ・ｋ））とを乗算する。これらＤＤＳ３０２１、および乗算器３０２２から３０２５によって、検出部３１１の検出値（進行波電圧Ｖｆと反射波電圧Ｖｒ）を複素化している。ここで、ｆ（Ｈｚ）はＨＦ周波数、ｔｓはサンプル周期（ソース電源１０側のＤＤＳ３０２１の動作周期）、ｋはサンプル数を表している。
【0020】
平均化処理部３０２６は、上記複素化された進行波電圧および反射波電圧の値を、ソース電源１０の基本周波数ｆの周期で平均化し、平均化出力Ｖｆ・ｓｉｎθ、Ｖｆ・ｃｏｓθ、Ｖｒ・ｓｉｎθ、およびＶｒ・ｃｏｓθを出力する。ここで、θ＝２πｆ・ｔｓ・ｋである。
【0021】
インピーダンス算出部３０２７は、平均化出力Ｖｆ・ｓｉｎθ、Ｖｆ・ｃｏｓθ、Ｖｒ・ｓｉｎθ、およびＶｒ・ｃｏｓθから、インピーダンスを算出し、これを反射係数（ベクトル成分Ｕ，Ｖ）に変換して整合部３１３およびインピーダンス軌跡出力部３０２８にそれぞれ供給する。より具体的には、インピーダンス算出部３０２７は、Ｖｆ・ｓｉｎθとＶｆ・ｃｏｓθからＶｆを求め、Ｖｒ・ｓｉｎθとＶｒ・ｃｏｓθからＶｒを求め、Ｖｒ／Ｖｆからインピーダンス値を算出する。
【0022】
インピーダンス軌跡出力部３０２８は、インピーダンス算出部３０２７から取得した反射係数（ベクトル成分Ｕ，Ｖ）に基づいてインピーダンス軌跡を求め、出力する。出力されたインピーダンス軌跡は、例えば、図示しない管理コンピュータの表示画面上に表示される。
【0023】
＜インピーダンス情報出力部３１２における処理＞
図３は、インピーダンス情報出力部３１２の動作（進行波電圧Ｖｆおよび反射波電圧Ｖｒを取得してからインピーダンス軌跡を出力するまでの処理）を説明するためのフローチャートである。
図３は、インピーダンス情報出力部３１２の動作（進行波電圧Ｖｆおよび反射波電圧Ｖｒを取得してからインピーダンス軌跡を出力するまでの処理）を説明するためのフローチャートである。
【0024】
（i）ステップ３０１
インピーダンス情報出力部３１２は、検出部３１１から進行波電力Ｐｆの電圧成分Ｖｆ（進行波電圧）および反射波電力Ｐｒの電圧成分Ｖｒ（反射波電圧）を取得する。例えば、検出部３１１からインピーダンス情報出力部３１２に入力される進行波電圧Ｖｆおよび反射波電圧Ｖｒは、図４に示されるような波形である。
インピーダンス情報出力部３１２は、検出部３１１から進行波電力Ｐｆの電圧成分Ｖｆ（進行波電圧）および反射波電力Ｐｒの電圧成分Ｖｒ（反射波電圧）を取得する。例えば、検出部３１１からインピーダンス情報出力部３１２に入力される進行波電圧Ｖｆおよび反射波電圧Ｖｒは、図４に示されるような波形である。
【0025】
（ii）ステップ３０２
インピーダンス情報出力部３１２は、ＤＤＳ３０２１からＨＦ周波数ｆ（例えば、４０．６８ＭＨｚ）で信号（ｃｏｓ成分およびｓｉｎ成分）を生成（発振）し出力する。そして、乗算器３０２２は、検出部３１１からの進行波電圧ＶｆとＤＤＳ３０２１の発振出力（ｃｏｓ（２πｆ・ｔｓ・ｋ））とを乗算し、乗算器３０２３は、検出部３１１からの進行波電圧ＶｆとＤＤＳ３０２１の発振出力（ｓｉｎ（２πｆ・ｔｓ・ｋ））とを乗算する。乗算器３０２４は、検出部３１１からの反射波電圧ＶｒとＤＤＳ３０２１の発振出力（ｃｏｓ（２πｆ・ｔｓ・ｋ））とを乗算し、乗算器３０２５は、検出部３１１からの反射波電圧ＶｒとＤＤＳ３０２１の発振出力（ｓｉｎ（２πｆ・ｔｓ・ｋ））とを乗算する。これらＤＤＳ３０２１、および乗算器３０２２から３０２５によって、検出部３１１の検出値（進行波電圧Ｖｆと反射波電圧Ｖｒ）が複素化される。つまり、ＤＤＳ３０２１および乗算器３０２２から３０２５は、複素フィルタを構成している。複素フィルタによって、ＶｆおよびＶｒは、Ｖｆ＝Ｖｆ｛ｃｏｓ（２πｆ・ｔｓ・ｋ）－ｊ・ｓｉｎ（２πｆ・ｔｓ・ｋ）｝、Ｖｒ＝Ｖｒ｛ｃｏｓ（２πｆ・ｔｓ・ｋ）－ｊ・ｓｉｎ（２πｆ・ｔｓ・ｋ）｝となる。
インピーダンス情報出力部３１２は、ＤＤＳ３０２１からＨＦ周波数ｆ（例えば、４０．６８ＭＨｚ）で信号（ｃｏｓ成分およびｓｉｎ成分）を生成（発振）し出力する。そして、乗算器３０２２は、検出部３１１からの進行波電圧ＶｆとＤＤＳ３０２１の発振出力（ｃｏｓ（２πｆ・ｔｓ・ｋ））とを乗算し、乗算器３０２３は、検出部３１１からの進行波電圧ＶｆとＤＤＳ３０２１の発振出力（ｓｉｎ（２πｆ・ｔｓ・ｋ））とを乗算する。乗算器３０２４は、検出部３１１からの反射波電圧ＶｒとＤＤＳ３０２１の発振出力（ｃｏｓ（２πｆ・ｔｓ・ｋ））とを乗算し、乗算器３０２５は、検出部３１１からの反射波電圧ＶｒとＤＤＳ３０２１の発振出力（ｓｉｎ（２πｆ・ｔｓ・ｋ））とを乗算する。これらＤＤＳ３０２１、および乗算器３０２２から３０２５によって、検出部３１１の検出値（進行波電圧Ｖｆと反射波電圧Ｖｒ）が複素化される。つまり、ＤＤＳ３０２１および乗算器３０２２から３０２５は、複素フィルタを構成している。複素フィルタによって、ＶｆおよびＶｒは、Ｖｆ＝Ｖｆ｛ｃｏｓ（２πｆ・ｔｓ・ｋ）－ｊ・ｓｉｎ（２πｆ・ｔｓ・ｋ）｝、Ｖｒ＝Ｖｒ｛ｃｏｓ（２πｆ・ｔｓ・ｋ）－ｊ・ｓｉｎ（２πｆ・ｔｓ・ｋ）｝となる。
【0026】
（iii）ステップ３０３
インピーダンス情報出力部３１２の平均化処理部３０２６は、各乗算器３０２２～３０２５の出力である複素化した進行波電圧および反射波電圧を取得し、これらをＨＦ周期で平均化する。具体的には、平均化処理部３０２６は、ＤＤＳ動作周期（１／ＤＤＳ動作周波数（例えば１００ＭＨｚ））毎に複素化されたＶｆおよびＶｒをそれぞれＨＦ周期で平均化する。
インピーダンス情報出力部３１２の平均化処理部３０２６は、各乗算器３０２２～３０２５の出力である複素化した進行波電圧および反射波電圧を取得し、これらをＨＦ周期で平均化する。具体的には、平均化処理部３０２６は、ＤＤＳ動作周期（１／ＤＤＳ動作周波数（例えば１００ＭＨｚ））毎に複素化されたＶｆおよびＶｒをそれぞれＨＦ周期で平均化する。
【0027】
（iv）ステップ３０４
インピーダンス情報出力部３１２のインピーダンス算出部３０２７は、平均化された進行波電圧（Ｖｆ・ｃｏｓθおよびＶｆ・ｓｉｎθ）と平均化された反射波電圧（Ｖｒ・ｃｏｓθおよびＶｒ・ｓｉｎθ）を用いてインピーダンス値を算出する。具体的には、インピーダンス算出部３０２７は、平均化処理部３０２６においてＨＦ周期で平均化して得られた電圧値を用いて反射係数のベクトル（Ｖｒ／Ｖｆ）を求めている。当該演算により、ＨＦ周期毎のインピーダンス値を算出したことになる。
インピーダンス情報出力部３１２のインピーダンス算出部３０２７は、平均化された進行波電圧（Ｖｆ・ｃｏｓθおよびＶｆ・ｓｉｎθ）と平均化された反射波電圧（Ｖｒ・ｃｏｓθおよびＶｒ・ｓｉｎθ）を用いてインピーダンス値を算出する。具体的には、インピーダンス算出部３０２７は、平均化処理部３０２６においてＨＦ周期で平均化して得られた電圧値を用いて反射係数のベクトル（Ｖｒ／Ｖｆ）を求めている。当該演算により、ＨＦ周期毎のインピーダンス値を算出したことになる。
【0028】
（ｖ）ステップ３０５
インピーダンス情報出力部３１２のインピーダンス軌跡出力部３０２８は、ＬＦ周期（１／４００ｋＨｚ）をＨＦ周期（１／４０．６８ＭＨｚ）で分割した反射係数のベクトル（ベクトル（Ｕ，Ｖ））を取得し、出力する。具体的には、（（１／４００ｋＨｚ）÷（１／４０．６８ＭＨｚ））個分の反射係数（ベクトル）を取得し、ＬＦ周波数の一周期間のインピーダンス軌跡を生成し、出力する。
インピーダンス情報出力部３１２のインピーダンス軌跡出力部３０２８は、ＬＦ周期（１／４００ｋＨｚ）をＨＦ周期（１／４０．６８ＭＨｚ）で分割した反射係数のベクトル（ベクトル（Ｕ，Ｖ））を取得し、出力する。具体的には、（（１／４００ｋＨｚ）÷（１／４０．６８ＭＨｚ））個分の反射係数（ベクトル）を取得し、ＬＦ周波数の一周期間のインピーダンス軌跡を生成し、出力する。
【0029】
＜インピーダンス軌跡＞
図５は、従来の検出方法(基本波のみの検出)で整合を取った場合のＬＦ周期一周期分のインピーダンス軌跡を示す図である。整合状態（反射係数（ｕ、ｖ）＝（０、０））であるので、従来検出でのインピーダンスはスミスチャートの中心付近となっているが、インピーダンス軌跡は、反射係数の絶対値が最大０．８付近まで広がっており、反射電力が発生している。
また、インピーダンス軌跡の各データ（反射係数（ｕ、ｖ））をＬＦ周期一周期分でベクトル平均すると、整合状態（反射係数（ｕ、ｖ）＝（０、０））付近となるので、従来検出方法と同等の平均インピーダンスを算出できる。
図５は、従来の検出方法(基本波のみの検出)で整合を取った場合のＬＦ周期一周期分のインピーダンス軌跡を示す図である。整合状態（反射係数（ｕ、ｖ）＝（０、０））であるので、従来検出でのインピーダンスはスミスチャートの中心付近となっているが、インピーダンス軌跡は、反射係数の絶対値が最大０．８付近まで広がっており、反射電力が発生している。
また、インピーダンス軌跡の各データ（反射係数（ｕ、ｖ））をＬＦ周期一周期分でベクトル平均すると、整合状態（反射係数（ｕ、ｖ）＝（０、０））付近となるので、従来検出方法と同等の平均インピーダンスを算出できる。
【0030】
＜周波数制御時のインピーダンス＞
従来の検出方法では、狭帯域のバンドパスフィルタを通して検出しているため、周波数制御を行うと、正しくインピーダンス計算できない構成となっている。インピーダンス軌跡を求める方法では、バンドパスフィルタが無いため、一定の範囲内であれば周波数が基本波以外でもインピーダンス軌跡を算出できる。また、このインピーダンス軌跡をベクトル平均することで、周波数制御時の平均インピーダンスを算出することができる。
従来の検出方法では、狭帯域のバンドパスフィルタを通して検出しているため、周波数制御を行うと、正しくインピーダンス計算できない構成となっている。インピーダンス軌跡を求める方法では、バンドパスフィルタが無いため、一定の範囲内であれば周波数が基本波以外でもインピーダンス軌跡を算出できる。また、このインピーダンス軌跡をベクトル平均することで、周波数制御時の平均インピーダンスを算出することができる。
【0031】
以上のようにしてインピーダンス軌跡を生成して出力（提示）することによって、オペレータ（ユーザ）は、周波数制御を実行した時のインピーダンス整合に用いることが可能となる。
【0032】
＜まとめ＞
（i）本実施形態によれば、整合器３０（第１整合器３１０）におけるインピーダンス情報出力部３１２において、進行波電圧および反射波電圧をそれぞれ複素化してインピーダンス値を算出し、当該インピーダンス値を用いて、インピーダンス軌跡を生成する。具体的には、インピーダンス算出部３０２７は、複素化された進行波電圧および反射波電圧を、ＨＦ周期(ソース電源１０の基本周期)で平均化し、当該平均化され、複素化された進行波電圧および反射波電圧を用いてインピーダンス値を算出する。そして、当該インピーダンス値に対応する反射係数ベクトルをＬＦ周期（１／４００ｋＨｚ）÷ＨＦ周期（１／４０．６８ＭＨｚ）個分取得するので、ＬＦ周波数の一周期間のインピーダンス軌跡を生成することができる。
これにより、ＩＭＤ（反射波成分）を考慮したインピーダンスの変化（インピーダンス軌跡）を求めることができる。オペレータは、このようなインピーダンス軌跡を、周波数制御を実行した時のインピーダンス整合に用いることが可能となる。
（i）本実施形態によれば、整合器３０（第１整合器３１０）におけるインピーダンス情報出力部３１２において、進行波電圧および反射波電圧をそれぞれ複素化してインピーダンス値を算出し、当該インピーダンス値を用いて、インピーダンス軌跡を生成する。具体的には、インピーダンス算出部３０２７は、複素化された進行波電圧および反射波電圧を、ＨＦ周期(ソース電源１０の基本周期)で平均化し、当該平均化され、複素化された進行波電圧および反射波電圧を用いてインピーダンス値を算出する。そして、当該インピーダンス値に対応する反射係数ベクトルをＬＦ周期（１／４００ｋＨｚ）÷ＨＦ周期（１／４０．６８ＭＨｚ）個分取得するので、ＬＦ周波数の一周期間のインピーダンス軌跡を生成することができる。
これにより、ＩＭＤ（反射波成分）を考慮したインピーダンスの変化（インピーダンス軌跡）を求めることができる。オペレータは、このようなインピーダンス軌跡を、周波数制御を実行した時のインピーダンス整合に用いることが可能となる。
【0033】
また、本実施形態によるインピーダンス情報出力部３１２は、進行波電力が周波数制御されているか否かに関係なく、ＩＭＤを考慮してインピーダンス軌跡を生成し、出力するが、進行波電力が高周波電源（ソース電源１０）において周波数制御されている場合には、周波数制御された電力の電圧成分（進行波電圧および反射波電圧）に対応する反射波電圧からインピーダンスを算出する。これにより、周波数制御前後のインピーダンス軌跡を取得し、比較することによって、最適にインピーダンス整合が行われているか判断することができ、周波数制御の効果を確認することができる。
【0034】
（ii）本実施形態の機能は、ソフトウェアのプログラムコードによっても実現することができる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、およびそれを記憶した記憶媒体は本開示を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどが用いられる。
【0035】
また、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータ上のメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータのＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。
【0036】
さらに、実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することにより、それをシステム又は装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ－ＲＷ、ＣＤ－Ｒ等の記憶媒体に格納し、使用時にそのシステム又は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしても良い。
【0037】
ここで述べたプロセスおよび技術は本質的に如何なる特定の装置に関連することはない。また、汎用目的の多様なタイプのデバイスが本開示の記述に従って使用することができる。なお、本開示の技術を実行する上で、専用の装置を構築するのが有益である場合があるかもしれない。
【0038】
本実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、本実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。本開示の技術は、具体例な実施形態に関連して記述したが、これらは、本開示の技術を限定するためではなく、説明のためである。本分野にスキルのある者であれば、本開示の技術を実施するのに相応しいハードウェア、ソフトウェア、およびファームウエアの多数の組み合わせがあることが解るであろう。例えば、記述したソフトウェアは、アセンブラ、Ｃ／Ｃ＋＋、ｐｅｒｌ、Ｓｈｅｌｌ、ＰＨＰ、Ｊａｖａ（登録商標）等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。
【0039】
さらに、上述の実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていても良い。
【符号の説明】
【0040】
１ 電源供給システム（高周波電源システム）
１０ ソース（ＨＦ）電源
２０ バイアス電源
３０ 整合器
４０ プラズマ負荷
３１１ 検出部
３１２ インピーダンス情報出力部
３１３ 整合部
３０２１ ＤＤＳ
３０２２から３０２５ 乗算器
３０２６ 平均化処理部
３０２７ インピーダンス算出部
３０２８ インピーダンス軌跡出力部
１０ ソース（ＨＦ）電源
２０ バイアス電源
３０ 整合器
４０ プラズマ負荷
３１１ 検出部
３１２ インピーダンス情報出力部
３１３ 整合部
３０２１ ＤＤＳ
３０２２から３０２５ 乗算器
３０２６ 平均化処理部
３０２７ インピーダンス算出部
３０２８ インピーダンス軌跡出力部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
