特許 7557267 インピーダンス調整装置及びインピーダンス調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-18

(45)【発行日】2024-09-27

(54)【発明の名称】インピーダンス調整装置及びインピーダンス調整方法

(51)【国際特許分類】

   H03H 7/40 20060101AFI20240919BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20240919BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240919BHJP

   C23C 16/505 20060101ALN20240919BHJP

【ＦＩ】

H03H7/40

H05H1/46 R

H01L21/302 101B

C23C16/505

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019238643

(22)【出願日】2019-12-27

(65)【公開番号】P2021108413

(43)【公開日】2021-07-29

【審査請求日】2022-10-07

(73)【特許権者】

【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】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】森井 龍哉

【審査官】福田 正悟

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－７３２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１８７２９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－６６５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５３２９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－６９８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５０４８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５６０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００８３０２２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｈ ７／４０

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ２３Ｃ １６／５０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源から負荷に出力される交流電圧の伝送路の中途に配置され、前記交流電源から見た負荷側のインピーダンスを調整するインピーダンス調整装置であって、
前記交流電源は、振幅が相互に異なる第１交流電圧及び第２交流電圧を交互に出力しており、
可変インピーダンス回路と、
前記交流電源が出力している交流電圧が第１交流電圧に切替わった場合に、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを第１目標値に変更する第１変更部と、
前記交流電源が出力している交流電圧が第２交流電圧に切替わった場合に、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを、前記第１目標値とは異なる第２目標値に変更する第２変更部と、
を備え、
前記第１交流電圧に関する第１情報を繰り返し取得する第１取得部と、
前記第１取得部が取得した第１情報に基づいて、前記交流電源から見た前記負荷側の第１インピーダンス、又は、前記交流電源から見た前記第１交流電圧の第１反射係数を算出する第１数値算出部と、
前記第１交流電圧が出力される複数の第１期間を含む算出期間内に、前記第１取得部が取得した複数の第１情報に基づいて、前記第１数値算出部が算出した複数の第１インピーダンス又は複数の第１反射係数の平均値を算出する第１平均値算出部と、
前記第１平均値算出部が算出した平均値に基づいて前記第１目標値を決定する第１決定部と、
前記可変インピーダンス回路は、コンデンサ及びスイッチが直列に接続された複数の直列回路を有し、
前記複数の直列回路は並列に接続されており、
前記第１変更部及び第２変更部それぞれは、前記可変インピーダンス回路が有する一又は複数のスイッチを各別にオン又はオフに切替えることによって、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを前記第１目標値及び第２目標値に変更し、
前記第１数値算出部は、各第１期間の開始後、予め設定された待ち時間が経過した後、算出期間に含まれる各第１期間内で第１情報を繰り返し取得する
インピーダンス調整装置。

【請求項2】

前記第２交流電圧に関する第２情報を繰り返し取得する第２取得部と、
前記第２取得部が取得した第２情報に基づいて、前記交流電源から見た前記負荷側の第２インピーダンス、又は、前記交流電源から見た前記第２交流電圧の第２反射係数を算出する第２数値算出部と、
前記算出期間内に、前記第２取得部が取得した複数の第２情報に基づいて、前記第２数値算出部が算出した複数の第２インピーダンス又は複数の第２反射係数の平均値を算出する第２平均値算出部と、
前記第２平均値算出部が算出した平均値に基づいて前記第２目標値を決定する第２決定部と
を備え、
前記算出期間は、前記複数の第１期間と、前記第２交流電圧が出力される複数の第２期間とを含み、
前記第２数値算出部は、各第２期間の開始後、予め設定された待ち時間が経過した後、算出期間に含まれる各第２期間内で第２情報を繰り返し取得する
請求項１に記載のインピーダンス調整装置。

【請求項3】

前記第１数値算出部における待ち時間は、前記可変インピーダンス回路の１つまたは複数のスイッチをオンまたはオフに切替える切替え時間と、１つまたは複数のスイッチがオンまたはオフに切り替えられた後に前記可変インピーダンス回路のコンデンサの静電容量が安定する安定化時間との合計時間よりも長い
請求項１に記載のインピーダンス調整装置。

【請求項4】

前記第２数値算出部における待ち時間は、前記可変インピーダンス回路の１つまたは複数のスイッチをオンまたはオフに切替える切替え時間と、１つまたは複数のスイッチがオンまたはオフに切り替えられた後に前記可変インピーダンス回路のコンデンサの静電容量が安定する安定化時間との合計時間よりも長い
請求項２に記載のインピーダンス調整装置。

【請求項5】

振幅が相互に異なる第１交流電圧及び第２交流電圧を、交流電源が負荷に交互に出力する電源システムにて、可変インピーダンス回路のインピーダンスを変更することによって、前記交流電源から見た前記負荷側のインピーダンスを調整するインピーダンス調整方法であって、
前記交流電源が出力する交流電圧が前記第１交流電圧に切替わった場合に、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを第１目標値に変更し、
前記交流電源が出力する交流電圧が前記第２交流電圧に切替わった場合に、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを、前記第１目標値とは異なる第２目標値に変更し、
前記第１交流電圧に関する第１情報を繰り返し取得し、
取得した第１情報に基づいて、前記交流電源から見た前記負荷側の第１インピーダンス、又は、前記交流電源から見た前記第１交流電圧の第１反射係数を算出し、
前記第１交流電圧が出力される複数の第１期間を含む算出期間内に、取得した複数の第１情報に基づいて、算出した複数の第１インピーダンス又は複数の第１反射係数の平均値を算出し、
算出した平均値に基づいて前記第１目標値を決定し、
前記可変インピーダンス回路は、コンデンサ及びスイッチが直列に接続された複数の直列回路を有し、
前記複数の直列回路は並列に接続されており、
前記可変インピーダンス回路が有する一又は複数のスイッチを各別にオン又はオフに切替えることによって、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを前記第１目標値及び第２目標値に変更し、
各第１期間の開始後、予め設定された待ち時間が経過した後、算出期間に含まれる各第１期間内で第１情報を繰り返し取得する
処理をコンピュータが実行するインピーダンス調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はインピーダンス調整装置及びインピーダンス調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

周波数が高い交流電圧が交流電源から負荷に出力される電源システムの１つとして、振幅が相互に異なる第１交流電圧及び第２交流電圧を負荷に交互に出力する電源システム（例えば特許文献１を参照）が提案されている。特許文献１に記載の電源システムでは、交流電源から負荷に出力される第１交流電圧及び第２交流電圧の伝送路の中途に、交流電源から見た負荷側のインピーダンスを調整するインピーダンス調整装置が配置されている。

【0003】

インピーダンス調整装置は、伝送路の中途に配置されたリアクタンス素子のリアクタンスを調整することによって、交流電源から見た負荷側のインピーダンスを調整する。インピーダンス調整装置は、第１交流電圧及び第２交流電圧の両方の情報に基づいて、負荷側のインピーダンスを算出する。インピーダンス調整装置は、交流電源から見た負荷側のインピーダンスが、算出した負荷側のインピーダンスであるとして、例えば、交流電源から見た交流電圧の反射係数がゼロとなるリアクタンス素子のリアクタンスを算出する。インピーダンス調整装置は、算出したリアクタンスに基づいて、リアクタンスの目標値を決定し、リアクタンス素子のリアクタンスを、決定した目標値に変更する。これにより、実際の反射係数は小さい値に維持される。所謂、インピーダンス整合が行われる。結果、負荷側に効率よく電力を供給することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－９０７５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載のインピーダンス調整装置は、第１交流電圧及び第２交流電圧の両方の情報に基づいて負荷側のインピーダンスを算出し、実際の負荷側のインピーダンスが、算出した負荷側のインピーダンスであるとしてリアクタンス素子のリアクタンスを調整する。しかし、算出された負荷側のインピーダンスは、第１交流電圧が出力されている場合における負荷側のインピーダンスではなく、第２交流電圧が出力されている場合における負荷側のインピーダンスでもない。このため、特許文献１に記載の電源システムでは、反射係数がゼロとなることはなく、常時、交流電源に戻る反射波が存在する。このため、反射波を低減させることによって、効率よく負荷側に電力を供給することが望まれている。

【0006】

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、振幅が相互に異なる第１交流電圧及び第２交流電圧を負荷に交互に出力する電源システムにおいて発生する反射波を低減することができるインピーダンス調整装置及びインピーダンス調整方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係るインピーダンス調整装置は、交流電源から負荷に出力される交流電圧の伝送路の中途に配置され、前記交流電源から見た負荷側のインピーダンスを調整するインピーダンス調整装置であって、前記交流電源は、振幅が相互に異なる第１交流電圧及び第２交流電圧を交互に出力しており、可変インピーダンス回路と、前記交流電源が出力している交流電圧が第１交流電圧に切替わった場合に、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを第１目標値に変更する第１変更部と、前記交流電源が出力している交流電圧が第２交流電圧に切替わった場合に、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを、前記第１目標値とは異なる第２目標値に変更する第２変更部とを備える。

【0008】

本発明の一態様に係るインピーダンス調整装置は、前記第１交流電圧に関する第１情報を繰り返し取得する第１取得部と、前記第１取得部が取得した第１情報に基づいて、前記交流電源から見た前記負荷側の第１インピーダンス、又は、前記交流電源から見た前記第１交流電圧の第１反射係数を算出する第１数値算出部と、前記第１交流電圧が出力される複数の第１期間を含む算出期間内に、前記第１取得部が取得した複数の第１情報に基づいて、前記第１数値算出部が算出した複数の第１インピーダンス又は複数の第１反射係数の平均値を算出する第１平均値算出部と、前記第１平均値算出部が算出した平均値に基づいて前記第１目標値を決定する第１決定部とを備える。

【0009】

本発明の一態様に係るインピーダンス調整装置は、前記第２交流電圧に関する第２情報を繰り返し取得する第２取得部と、前記第２取得部が取得した第２情報に基づいて、前記交流電源から見た前記負荷側の第２インピーダンス、又は、前記交流電源から見た前記第２交流電圧の第２反射係数を算出する第２数値算出部と、前記算出期間内に、前記第２取得部が取得した複数の第２情報に基づいて、前記第２数値算出部が算出した複数の第２インピーダンス又は複数の第２反射係数の平均値を算出する第２平均値算出部と、前記第２平均値算出部が算出した平均値に基づいて前記第２目標値を決定する第２決定部とを備え、前記算出期間は、前記複数の第１期間と、前記第２交流電圧が出力される複数の第２期間とを含む。

【0010】

本発明の一態様に係るインピーダンス調整装置では、前記可変インピーダンス回路は、コンデンサ及びスイッチが直列に接続された複数の直列回路を有し、前記複数の直列回路は並列に接続されており、前記第１変更部及び第２変更部それぞれは、前記可変インピーダンス回路が有する一又は複数のスイッチを各別にオン又はオフに切替えることによって、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを前記第１目標値及び第２目標値に変更する。

【0011】

本発明の一態様に係るインピーダンス調整方法では、振幅が相互に異なる第１交流電圧及び第２交流電圧を、交流電源が負荷に交互に出力する電源システムにて、可変インピーダンス回路のインピーダンスを変更することによって、前記交流電源から見た前記負荷側のインピーダンスを調整するインピーダンス調整方法であって、前記交流電源が出力する交流電圧が前記第１交流電圧に切替わった場合に、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを第１目標値に変更し、前記交流電源が出力する交流電圧が前記第２交流電圧に切替わった場合に、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを、前記第１目標値とは異なる第２目標値に変更する処理をコンピュータが実行する。

【0012】

上記の態様に係るインピーダンス調整装置及びインピーダンス調整方法にあっては、第１交流電圧が出力されている間、可変インピーダンス回路のインピーダンスは第１目標値である。第２交流電圧が出力されている間、可変インピーダンス回路のインピーダンスは第２目標値である。第１目標値は、例えば、第１交流電圧が出力されている場合において交流電源から見た反射係数が最小値となるインピーダンスに調整される。第２目標値は、例えば、第２交流電圧が出力されている場合において交流電源から見た反射係数が最小値となるインピーダンスに調整される。この場合、負荷側のインピーダンスは、常時、適切なインピーダンスに調整されているため、反射波の低減が実現される。

【0013】

上記の態様に係るインピーダンス調整装置にあっては、複数の第１期間を含む算出期間が経過した場合に第１インピーダンスの平均値を算出する。第１期間が経過する都度、平均値を算出する必要がないため、平均値を算出する回路として、算出速度が遅い安価な回路を用いることができる。算出期間内において、第１情報を繰り返し取得する期間が長い。このため、負荷が例えばプラズマ発生器である場合、プラズマ発生器におけるプラズマの微小な変動によって、第１インピーダンスが大きく変動することはない。

【0014】

上記の態様に係るインピーダンス調整装置にあっては、複数の第２期間を含む算出期間が経過した場合に第２インピーダンスの平均値を算出する。第２期間が経過する都度、第２インピーダンスの平均値を算出する必要がないため、平均値を算出する回路として、算出速度が遅い安価な回路を用いることができる。算出期間内において、第２情報を繰り返し取得する期間が長い。このため、負荷が例えばプラズマ発生器である場合、プラズマ発生器におけるプラズマの微小な変動によって、第２インピーダンスが大きく変動することはない。

【0015】

上記の態様に係るインピーダンス調整装置にあっては、可変インピーダンス回路は、コンデンサ及びスイッチが直列に接続された複数の直列回路を有し、これらの直列回路は並列に接続されている。複数のスイッチを各別にオン又はオフに切替えることによって、可変インピーダンス回路のインピーダンスを容易に変更することができる。

【発明の効果】

【0016】

上記の態様によれば、振幅が相互に異なる第１交流電圧及び第２交流電圧を負荷に交互に出力する電源システムにおいて発生する反射波を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施の形態１における電源システムの要部構成を示すブロック図である。

【図2】高周波電源の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図3】算出回路の算出処理の手順を示すフローチャートである。

【図4】算出回路の算出処理の手順を示すフローチャートである。

【図5】マイコンの要部構成を示すブロック図である。

【図6】容量変更処理の手順を示すフローチャートである。

【図7】目標値決定処理の手順を示すフローチャートである。

【図8】インピーダンス調整装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図9】実施の形態２における電源システムの要部構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
＜電源システムの構成＞
図１は、実施の形態１における電源システム１の要部構成を示すブロック図である。電源システム１は、高周波電源１０、プラズマ発生器１１、高周波検出器１２、インピーダンス調整装置１３及び同期信号出力器１４を備える。高周波電源１０は、伝送路Ｔａを介してプラズマ発生器１１に接続されている。伝送路Ｔａの中途に高周波検出器１２及びインピーダンス調整装置１３が配置されている。高周波検出器１２は、高周波電源１０とインピーダンス調整装置１３との間に位置する。高周波電源１０及びプラズマ発生器１１は接地されている。
なお、伝送路Ｔａは、高周波電源１０からプラズマ発生器１１に至るまでの伝送路を示している。このため、図１では、高周波検出器１２及び後述するコイル２０が伝送路Ｔａ上に配置されている。

【0019】

同期信号は、ハイレベル電圧及びローレベル電圧によって構成される同期信号を高周波電源１０及びインピーダンス調整装置１３に出力している。高周波電源１０は、同期信号出力器１４から入力された同期信号に基づいて、周波数が高い交流電圧を出力する交流電源である。

【0020】

図２は、高周波電源１０の動作を説明するためのタイミングチャートである。図２は、同期信号の電圧の推移と、高周波電源１０が出力した交流電圧の波形と、高周波電源１０が出力する交流電力の推移とが示されている。これらの推移と、波形とについて、横軸は時間を示す。図２では、ハイレベル電圧及びローレベル電圧それぞれは、「Ｈ」及び「Ｌ」によって示されている。図２以外の図においても、ハイレベル電圧及びローレベル電圧それぞれは「Ｈ」及び「Ｌ」によって示されている。

【0021】

図２に示すように、同期信号は、ローレベル電圧とハイレベル電圧とが周期的に切替えられている。同期信号のデューティ、即ち、１周期において、同期信号がハイレベル電圧を示す期間が占める割合は種々の値に固定されている。図２の例では、デューティは６０％である。

【0022】

高周波電源１０は、同期信号がハイレベル電圧を示す場合、振幅が第１振幅Ｂ１である第１交流電圧を出力する。高周波電源１０は、同期信号がローレベル電圧を示す場合、振幅が第２振幅Ｂ２である第２交流電圧を出力する。高周波電源１０は、第１交流電圧及び第２交流電圧を交互に出力する。第１振幅Ｂ１及び第２振幅Ｂ２は、一定値であり、予め設定されている。第１振幅Ｂ１は第２振幅Ｂ２とは異なっている。図２の例では、第１振幅Ｂ１は第２振幅Ｂ２よりも大きい。第１交流電圧及び第２交流電圧の周波数は、共通の周波数であり、工業用のＲＦ(Radio Frequency)帯に属する４００ｋＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ又は６０ＭＨｚ等の周波数である。

【0023】

高周波電源１０は、高周波検出器１２及びインピーダンス調整装置１３を介して第１交流電圧及び第２交流電圧をプラズマ発生器１１に出力する。このとき、高周波電源１０が出力した第１交流電圧及び第２交流電圧は伝送路Ｔａを伝送する。高周波電源１０の出力インピーダンスは、例えば実部のみによって表される。この場合、出力インピーダンスは例えば５０オームである。

【0024】

高周波電源１０は、第１交流電圧を出力することによって、第１交流電力Ｐ１を出力し、第２交流電圧を出力することによって、第２交流電力Ｐ２を出力する。第１交流電力Ｐ１及び第２交流電力Ｐ２は、一定値であり、ゼロＷを超えている。第１交流電力Ｐ１は第２交流電力Ｐ２とは異なっている。図２の例では、第１交流電力Ｐ１は、第２交流電力Ｐ２よりも大きい。

【0025】

図１に示すプラズマ発生器１１は、高周波電源１０から入力された第１交流電圧及び第２交流電圧を用いてプラズマを発生させる。プラズマ発生器１１のタイプが容量結合型である場合、プラズマ発生器１１は、板面が互いに対向する板状の上側電極及び下側電極を有する。高周波電源１０が出力した第１交流電圧及び第２交流電圧は上側電極に交互に印加される。下側電極は接地されている。第１交流電圧及び第２交流電圧の印加により、上側電極及び下側電極間でプラズマが発生する。なお、上側電極が接地され、下側電極に第１交流電圧及び第２交流電圧が交互に出力されてもよい。

【0026】

プラズマ発生器１１のタイプが誘導結合型である場合、プラズマ発生器１１はコイルを有する。コイルの一端が接地されている。高周波電源１０が出力した第１交流電圧及び第２交流電圧はコイルの他端に交互に印加される。これにより、コイル内でプラズマが発生する。

【0027】

プラズマ発生器１１が発生させたプラズマは、エッチング又はＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)等の処理に用いられる。プラズマ発生器１１では、処理が実行されている間、プラズマの状態が時間の経過とともに変化する。プラズマの状態が変化した場合、プラズマ発生器１１のインピーダンスが変化する。

【0028】

高周波電源１０が第１交流電圧を出力している場合において、高周波電源１０から見たプラズマ発生器１１側のインピーダンスを第１インピーダンスと記載する。同様の場合において、高周波電源１０から見たプラズマ発生器１１側の第１交流電圧の反射係数を第１反射係数と記載する。高周波電源１０が第２交流電圧を出力している場合において、高周波電源１０から見たプラズマ発生器１１側のインピーダンスを第２インピーダンスと記載する。同様の場合において、高周波電源１０から見たプラズマ発生器１１側の第２交流電圧の反射係数を第２反射係数と記載する。反射係数は複素数である。反射係数の絶対値は、ゼロ以上であり、かつ、１以下である。

【0029】

第１インピーダンス及び第２インピーダンスそれぞれは、高周波電源１０の出力端からプラズマ発生器１１側を見たインピーダンス、又は、インピーダンス調整装置１３における第１交流電圧及び第２交流電圧の入力端からプラズマ発生器１１側を見たインピーダンスである。インピーダンス調整装置１３の入力端は、高周波電源１０の出力端に相当する。第１インピーダンス及び第２インピーダンスそれぞれは、インピーダンス調整装置１３のインピーダンスとプラズマ発生器１１のインピーダンスとの合成インピーダンスである。

【0030】

高周波検出器１２は、高周波電源１０が第１交流電圧を出力している第１期間中、第１交流電圧に関する第１パラメータを周期的に検出する。高周波検出器１２は、第１パラメータを検出し、検出した第１パラメータを示す第１パラメータ情報を生成する。インピーダンス調整装置１３は第１パラメータ情報を高周波検出器１２から取得する。同様に、高周波検出器１２は、高周波電源１０が第２交流電圧を出力している第２期間中、第２交流電圧に関する第２パラメータを周期的に検出し、検出した第２パラメータを示す第２パラメータ情報を生成する。インピーダンス調整装置１３は第２パラメータ情報を高周波検出器１２から取得する。

【0031】

インピーダンス調整装置１３は、第１パラメータ情報に基づいて第１インピーダンス又は第１反射係数を算出し、第２パラメータ情報に基づいて、第２インピーダンス又は第２反射係数を算出する。第１パラメータ情報及び第２パラメータ情報それぞれは、第１情報及び第２情報に相当する。

【0032】

第１パラメータの一例として、第１交流電圧、第１交流電圧に対応する第１交流電流、並びに、第１交流電圧及び第１交流電流の位相差が挙げられる。第１パラメータの他例として、プラズマ発生器１１に向かう第１交流電圧の進行波電力（又は進行波電圧）と、プラズマ発生器１１で反射して高周波電源１０に向かう反射波電力（又は反射波電圧）とが挙げられる。第２パラメータは第１パラメータと同様である。第１パラメータの例の説明において、第１交流電圧を第２交流電圧に置き換えることによって、第２パラメータの例を説明することができる。

【0033】

インピーダンス調整装置１３は、自装置のインピーダンスを変更することによって、第１インピーダンス及び第２インピーダンスを調整する。前述したように、インピーダンス調整装置１３は、第１パラメータ情報に基づいて、第１インピーダンス又は第１反射係数を算出し、第２パラメータ情報に基づいて、第２インピーダンス又は第２反射係数を算出する。

【0034】

インピーダンス調整装置１３は、算出結果に基づいて、第１期間中、第１インピーダンスが高周波電源１０の出力インピーダンスの複素共役となるように、又は、反射係数が最小値となるように自装置のインピーダンスを変更する。インピーダンス調整装置１３は、第１インピーダンスが出力インピーダンスの複素共役とならない場合、第１インピーダンスが出力インピーダンスの複素共役に最も近い値となるように、自装置のインピーダンスを調整する。

【0035】

インピーダンス調整装置１３は、算出結果に基づいて、第２期間中、第１期間中に行ったインピーダンスの変更と同様の変更を行う。第１期間中に行うインピーダンス調整装置１３のインピーダンスの変更の説明において、第１インピーダンスを第２インピーダンスに置き換えることによって、第２期間中に行うインピーダンスの変更を説明することができる。

【0036】

＜インピーダンス調整装置１３の構成＞
インピーダンス調整装置１３は、コイル２０、可変コンデンサ回路２１、コンデンサ２２、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）２３及び算出回路２４を有する。コイル２０は、伝送路Ｔａの中途に配置されている。コイル２０において、高周波検出器１２側の一端に可変コンデンサ回路２１の一端が接続されている。コイル２０において、プラズマ発生器１１側の一端にコンデンサ２２の一端が接続されている。可変コンデンサ回路２１及びコンデンサ２２の他端は接地されている。

【0037】

コイル２０、可変コンデンサ回路２１及びコンデンサ２２によって構成される回路は、π型の回路である。インピーダンス調整装置１３が有する回路は、π型の回路に限定されず、Ｌ型又はＴ型等であってもよい。Ｌ型の回路の一例として、コイル２０及びコンデンサ２２の直列回路の一端又は他端に可変コンデンサ回路２１の一端が接続され、かつ、可変コンデンサ回路２１の他端が接地されている回路が挙げられる。Ｌ型の回路の他例として、コイル２０及び可変コンデンサ回路２１の直列回路の一端又は他端にコンデンサ２２の一端が接続され、かつ、コンデンサ２２の他端が接地されている回路が挙げられる。

【0038】

Ｔ型の回路の例として、コイル２０と、図示しないコイルとが直列に接続され、コイル２０及びコイル間の接続ノードに可変コンデンサ回路２１の一端が接続され、かつ、可変コンデンサ回路２１の他端が接地されている回路が挙げられる。
以下では、インピーダンス調整装置１３がπ型の回路を有する例を説明する。

【0039】

可変コンデンサ回路２１は、並列に接続されたｎ個のコンデンサ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎを有する。ｎは２以上の整数である。コンデンサ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎそれぞれは、コンデンサ３０、ＰＩＮダイオード３１及び駆動部３２を有する。コンデンサ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎそれぞれでは、コンデンサ３０の一端がコイル２０の一端に接続されている。コンデンサ３０の他端は、ＰＩＮダイオード３１のアノードに接続されている。ＰＩＮダイオード３１のカソードは接地されている。このように、コンデンサ３０及びＰＩＮダイオード３１は直列に接続されている。コンデンサ３０及びＰＩＮダイオード３１間の接続ノードに駆動部３２が接続されている。

【0040】

ｎ個のコンデンサ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎの並列は、厳密な並列を意味せず、実質的な並列を意味する。従って、例えば、コンデンサ回路Ａ１の両端間に、コンデンサ回路Ａ２及び図示しない抵抗の直列回路が接続されてもよい。

【0041】

駆動部３２は、接地電位を基準とした正の電圧をＰＩＮダイオード３１のアノードに印加する。これにより、ＰＩＮダイオード３１に順方向電圧が印加される。駆動部３２は、更に、接地電位を基準とした負の電圧をＰＩＮダイオード３１のアノードに印加する。これにより、ＰＩＮダイオード３１に逆方向電圧が印加される。

【0042】

ＰＩＮダイオード３１では、Ｐ型、Ｉ型及びＮ型の半導体層が接合されている。Ｉ型の半導体は真性半導体である。Ｐ型及びＮ型の半導体層の間にＩ型の半導体層が配置されている。Ｐ型及びＮ型それぞれの半導体層にアノード及びカソードが設けられている。ＰＩＮダイオード３１はスイッチとして機能する。

【0043】

駆動部３２がＰＩＮダイオード３１に順方向電圧を印加した場合、ＰＩＮダイオード３１の両端間の抵抗値は十分に小さな値に低下し、ＰＩＮダイオード３１はオンに切替わる。駆動部３２がＰＩＮダイオード３１に逆方向電圧を印加した場合、ＰＩＮダイオード３１の両端間の抵抗値は十分に大きな値に上昇し、ＰＩＮダイオード３１はオフに切替わる。以上のように、駆動部３２は、自身に接続されているＰＩＮダイオード３１をオン又はオフに切替える。ＰＩＮダイオード３１がオンである場合、交流電圧はＰＩＮダイオード３１を通過することができる。ＰＩＮダイオード３１がオフである場合、交流電圧はＰＩＮダイオード３１を通過することができない。

【0044】

マイコン２３は、可変コンデンサ回路２１が有するｎ個の駆動部３２にハイレベル電圧又はローレベル電圧を出力している。各駆動部３２は、マイコン２３から入力されている電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、ＰＩＮダイオード３１をオンに切替える。各駆動部３２は、マイコン２３から入力されている電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わった場合、ＰＩＮダイオード３１をオフに切替える。

【0045】

オンであるＰＩＮダイオード３１の数が２以上である場合、可変コンデンサ回路２１の容量は、オンである複数のＰＩＮダイオード３１に接続されている複数のコンデンサ３０の容量の総和で表される。オンであるＰＩＮダイオード３１の数が１である場合、可変コンデンサ回路２１の容量はオンであるＰＩＮダイオード３１に接続されているコンデンサ３０の容量で表される。

【0046】

コンデンサ回路Ａｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）が有するコンデンサ３０の容量は、正の実数値と、２の（ｉ－１）乗との積で表される。これにより、可変コンデンサ回路２１の容量を、前述した実数値刻みで調整することができる。実数値が１ｐＦである場合、可変コンデンサ回路２１の容量を１ｐＦ刻みで調整することができる。
以上のように、可変コンデンサ回路２１は、容量、即ち、インピーダンスを変更することができる回路であり、可変インピーダンス回路として機能する。可変コンデンサ回路２１の容量は、可変インピーダンス回路のインピーダンスに相当する。

【0047】

同期信号出力器１４は、同期信号を、高周波電源１０だけではなく、マイコン２３及び算出回路２４に出力している。算出回路２４は、高周波検出器１２から第１パラメータ情報及び第２パラメータ情報を取得する。算出回路２４が取得した第１パラメータ情報又は第２パラメータ情報が示す第１パラメータ又は第２パラメータは、取得時点における第１パラメータ又は第２パラメータに実質的に一致する。マイコン２３は、第１インピーダンス及び第２インピーダンスの算出の開始を指示する開始信号を算出回路２４に出力する。

【0048】

算出回路２４は、例えばＦＰＧＡ(field-programmable gate array)によって構成され、第１インピーダンス又は第１反射係数の平均値である第１平均値を算出し、かつ、第２インピーダンス又は第２反射係数の平均値である第２平均値を算出する算出処理を実行する。算出処理では、算出回路２４は、マイコン２３から開始信号が入力されてから算出期間が経過するまで、第１パラメータ情報及び第２パラメータ情報を繰り返し取得する。算出期間は、同期信号のｋ（ｋ：２以上の整数）周期であり、複数の第１期間と複数の第２期間とを含む。算出回路２４は、第１パラメータ情報を取得する都度、第１インピーダンス又は第１反射係数を算出し、第２パラメータ情報を取得する都度、第２インピーダンス又は第２反射係数を算出する。算出期間が経過した場合、算出回路２４は第１平均値及び第２平均値を算出し、算出した第１平均値及び第２平均値を示す平均情報をマイコン２３に出力する。

【0049】

マイコン２３は、算出回路２４から平均情報が入力された場合、算出回路２４から入力された平均情報が示す第１平均値及び第２平均値に基づいて、可変コンデンサ回路２１の容量に関する第１目標値及び第２目標値を決定する。

【0050】

前述したように、マイコン２３は、可変コンデンサ回路２１が有するｎ個の駆動部３２に出力している出力電圧をハイレベル電圧又はローレベル電圧に切替えることによって、可変コンデンサ回路２１が有するｎ個のＰＩＮダイオード３１を各別にオン又はオフに切替える。マイコン２３は、ｎ個のＰＩＮダイオード３１を各別にオン又はオフに切替えることによって、可変コンデンサ回路２１の容量を容易に変更することができる。マイコン２３は、同期信号がハイレベル電圧に切替わった場合、即ち、第１期間が開始した場合、容量を第１目標値に変更する。マイコン２３は、同期信号がローレベル電圧に切替わった場合、即ち、第２期間が開始した場合、容量を第２目標値に変更する。
以下では、算出回路２４及びマイコン２３の動作を詳細に説明する。

【0051】

＜算出回路２４の算出処理＞
図３及び図４は、算出回路２４の算出処理の手順を示すフローチャートである。ここでは、第１インピーダンスの第１平均値、及び、第２インピーダンスの第２平均値を算出する算出処理を説明する。

【0052】

算出処理では、算出回路２４は、マイコン２３から開始信号が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１）。算出回路２４は、開始信号が入力されていないと判定した場合（Ｓ１：ＮＯ）、ステップＳ１を再び実行し、開始信号が入力されるまで待機する。算出回路２４は、開始信号が入力されたと判定した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、同期信号の電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わったか否かを判定する（ステップＳ２）。

【0053】

算出回路２４は、同期信号の電圧がハイレベル電圧に切替わっていないと判断した場合（Ｓ２：ＮＯ）、ステップＳ２を再び実行し、同期信号の電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わるまで待機する。算出回路２４は、同期信号の電圧がハイレベル電圧に切替わったと判定した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、同期信号の電圧がハイレベル電圧に切替わってから待機時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３）。待機時間は、一定値であり、予め設定されている。算出回路２４は、例えば、図示しないタイマを用いてステップＳ３を実行する。この場合、タイマは、同期信号の電圧がハイレベル電圧に切替わってから経過した時間を計測する。

【0054】

算出回路２４は、待機時間が経過していないと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、ステップＳ３を再び実行し、待機時間が経過するまで待機する。前述したように、マイコン２３は、同期信号がハイレベル電圧に切替わった場合、可変コンデンサ回路２１の容量を第１目標値に変更する。算出回路２４は、待機時間が経過するまで待機することによって、容量が第１目標値に変更してから容量が安定するまで待機する。待機時間は第１期間及び第２期間よりも十分に短い。

【0055】

算出回路２４は、待機時間が経過したと判定した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、高周波検出器１２から第１パラメータ情報を取得し（ステップＳ４）、取得した第１パラメータ情報が示す第１パラメータに基づいて、第１インピーダンスを算出する（ステップＳ５）。次に、算出回路２４は、同期信号の電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わったか否かを判定する（ステップＳ６）。算出回路２４は、同期信号の電圧がローレベル電圧に切替わっていないと判定した場合（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ４を再び実行する。算出回路２４は、同期信号の電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わるまで、第１パラメータ情報を繰り返し取得し、第１インピーダンスを繰り返し算出する。

【0056】

算出回路２４は、同期信号の電圧がローレベル電圧に切替わったと判定した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ステップＳ３と同様に、待機時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ７）。タイマを用いる場合、タイマは、同期信号の電圧がローレベル電圧に切替わってから経過した時間を計測する。

【0057】

算出回路２４は、待機時間が経過していないと判断した場合（Ｓ７：ＮＯ）、ステップＳ７を再び実行し、待機時間が経過するまで待機する。前述したように、マイコン２３は、同期信号がローレベル電圧に切替わった場合、可変コンデンサ回路２１の容量を第２目標値に変更する。算出回路２４は、待機時間が経過するまで待機することによって、容量が第２目標値に変更してから容量が安定するまで待機する。

【0058】

算出回路２４は、待機時間が経過したと判定した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、高周波検出器１２から第２パラメータ情報を取得し（ステップＳ８）、取得した第２パラメータ情報が示す第２パラメータに基づいて、第２インピーダンスを算出する（ステップＳ９）。次に、算出回路２４は、同期信号の電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わったか否かを判定する（ステップＳ１０）。算出回路２４は、同期信号の電圧がハイレベル電圧に切替わっていないと判定した場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ８を再び実行する。算出回路２４は、同期信号の電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わるまで、第２パラメータ情報を繰り返し取得し、第２インピーダンスを繰り返し算出する。

【0059】

算出回路２４は、同期信号の電圧がハイレベル電圧に切替わったと判定した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ２において同期信号がハイレベル電圧に切替わったと判定してから、算出期間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１）。前述したように、算出期間はｋ周期であるので、同期信号がハイレベル電圧に切替わったタイミングで算出期間が経過する。算出回路２４は、例えば、タイマを用いてステップＳ１１を実行する。この場合、タイマは、ステップＳ２において同期信号がハイレベル電圧に切替わってから経過した時間を計測する。

【0060】

算出回路２４は、算出期間が経過していないと判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ステップＳ４を再び実行し、第１インピーダンス及び第２インピーダンスを算出する。算出回路２４は、算出期間が経過したと判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、算出期間中に算出した複数の第１インピーダンスの第１平均値を算出し（ステップＳ１２）、算出期間中に算出した複数の第２インピーダンスの第２平均値を算出する（ステップＳ１３）。次に、算出回路２４は、ステップＳ１２，Ｓ１３で算出した第１平均値及び第２平均値を示す平均情報をマイコン２３に出力する（ステップＳ１４）。

【0061】

算出回路２４は、ステップＳ１４を実行した後、算出処理を終了する。算出回路２４は、算出処理を終了した後、算出処理を再び開始し、マイコン２３から開始信号が入力されるまで待機する。

【0062】

以上のように、算出回路２４は、算出期間中、第１パラメータ情報及び第２パラメータ情報を繰り返し取得する。算出回路２４は、取得した第１パラメータ情報に基づいて第１インピーダンスを算出し、取得した第２パラメータ情報に基づいて第２インピーダンスを算出する。算出回路２４は、算出期間内に取得した複数の第１パラメータ情報に基づいて算出した複数の第１インピーダンスの平均値を算出するとともに、算出期間内に取得した複数の第２パラメータ情報に基づいて算出した複数の第２インピーダンスの平均値を算出する。算出回路２４は、第１取得部、第１数値算出部、第１平均値算出部、第２取得部、第２数値算出部及び第２平均値算出部として機能する。

【0063】

第１反射係数の第１平均値、及び、第２反射係数の第２平均値を算出する算出処理は、第１インピーダンスの第１平均値、及び、第２インピーダンスの第２平均値の算出処理と同様である。第１インピーダンス及び第２インピーダンスの算出処理の説明において、第１インピーダンス及び第２インピーダンスそれぞれを第１反射係数及び第２反射係数に置き換えることによって、第１反射係数及び第２反射係数の算出処理を説明することができる。

【0064】

算出回路２４は、処理を実行する処理素子、例えば、ＣＰＵ(Central Processing Unit)を有する構成であってもよい。この場合、算出回路２４では、図示しない記憶部にコンピュータプログラムが記憶されており、処理素子はコンピュータプログラムを実行することによって算出処理を実行する。

【0065】

コンピュータプログラムは、算出回路２４の処理素子が読み取り可能に記憶媒体に記憶されていてもよい。この場合、図示しない読み出し装置によって記憶媒体から読み出されたコンピュータプログラムが算出回路２４の記憶部に書き込まれる。記憶媒体は、光ディスク、フレキシブルディスク、磁気ディスク、磁気光ディスク又は半導体メモリ等である。光ディスクは、ＣＤ（Compact Disc）－ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）－ＲＯＭ、又は、ＢＤ（Blu-ray(登録商標) Disc）等である。磁気ディスクは、例えばハードディスクである。また、図示しない通信網に接続されている図示しない外部装置からコンピュータプログラムをダウンロードし、ダウンロードしたコンピュータプログラムを記憶部に書き込んでもよい。

【0066】

＜マイコン２３の構成＞
図５は、マイコン２３の要部構成を示すブロック図である。マイコン２３は、入力部４０，４１、出力部４２，４３、記憶部４４及び制御部４５を有する。これらは、内部バス４６に接続されている。入力部４０は、更に、同期信号出力器１４に接続されている。入力部４１及び出力部４２それぞれは、更に、算出回路２４に接続されている。出力部４３は、更に、ｎ個のコンデンサ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎが有するｎ個の駆動部３２に各別に接続されている。

【0067】

同期信号出力器１４は入力部４０に同期信号を出力している。出力部４２は、制御部４５の指示に従って、開始信号を算出回路２４に出力する。算出回路２４は、平均情報を入力部４１に出力する。出力部４３は、ｎ個の駆動部３２に、ハイレベル電圧又はローレベル電圧を出力している。出力部４３は、制御部４５の指示に従って、ｎ個の駆動部３２に出力している電圧を、ハイレベル電圧又はローレベル電圧に各別に切替える。

【0068】

記憶部４４には、第１目標値を示す第１目標値情報と、第２目標値を示す第２目標値情報とが記憶されている。第１目標値情報及び第２目標値情報それぞれが示す第１目標値及び第２目標値は制御部４５によって更新される。記憶部４４には、コンピュータプログラムＰが記憶されている。制御部４５は、処理を実行する処理素子、例えば、ＣＰＵを有する。制御部４５の処理素子は、コンピュータプログラムＰを実行することによって、可変コンデンサ回路２１の容量を変更する容量変更処理と、第１目標値及び第２目標値を決定する目標値決定処理とを並行して実行する。

【0069】

コンピュータプログラムＰは、制御部４５の処理素子が読み取り可能に記憶媒体Ｅに記憶されていてもよい。この場合、図示しない読み出し装置によって記憶媒体Ｅから読み出されたコンピュータプログラムＰがマイコン２３の記憶部４４に書き込まれる。記憶媒体Ｅは、光ディスク、フレキシブルディスク、磁気ディスク、磁気光ディスク又は半導体メモリ等である。また、図示しない通信網に接続されている図示しない外部装置からコンピュータプログラムＰをダウンロードし、ダウンロードしたコンピュータプログラムＰを記憶部４４に書き込んでもよい。
制御部４５が有する処理素子の数が２以上であってもよい。この場合、複数の処理素子が容量変更処理及び目標値決定処理を協同で実行してもよい。

【0070】

＜容量変更処理＞
図６は容量変更処理の手順を示すフローチャートである。容量変更処理では、制御部４５は、同期信号出力器１４から入力部４０に出力されている同期信号の電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わったか否かを判定する（ステップＳ２１）。制御部４５は、同期信号の電圧がハイレベル電圧に切替わっていないと判定した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、ステップＳ２１を再び実行し、同期信号の電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わるまで待機する。

【0071】

制御部４５は、同期信号の電圧がハイレベル電圧に切替わったと判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、第１目標値情報が示す第１目標値を読み出す（ステップＳ２２）。次に、制御部４５は、一又は複数のＰＩＮダイオード３１を各別にオン又はオフに切替えることによって、可変コンデンサ回路２１の容量を、ステップＳ２２で読み出した第１目標値に変更する（ステップＳ２３）。ここで、一又は複数のＰＩＮダイオード３１は、第１目標値への変更のために、切替えが必要な全てのＰＩＮダイオード３１である。制御部４５は、出力部４３に指示して、一又は複数のＰＩＮダイオード３１に対応する一又は複数の駆動部３２への出力電圧を各別にハイレベル電圧又はローレベル電圧に切替えさせる。これにより、制御部４５は、一又は複数のＰＩＮダイオード３１のオン又はオフへの切替えを実現する。ステップＳ２３が実行された場合、第１インピーダンスが変更される。

【0072】

制御部４５は、ステップＳ２３を実行した後、同期信号出力器１４が入力部４０に出力している同期信号の電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わったか否かを判定する（ステップＳ２４）。制御部４５は、同期信号の電圧がローレベル電圧に切替わっていないと判定した場合（Ｓ２４：ＮＯ）、ステップＳ２４を再び実行し、同期信号の電圧がローレベル電圧に切替わるまで待機する。

【0073】

制御部４５は、同期信号がローレベル電圧に切替わったと判定した場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、第２目標値情報が示す第２目標値を読み出す（ステップＳ２５）。次に、制御部４５は、ステップＳ２３と同様に、一又は複数のＰＩＮダイオード３１をオン又はオフに切替えることによって、可変コンデンサ回路２１の容量を、ステップＳ２５で読み出した第２目標値に変更する（ステップＳ２６）。ここで、一又は複数のＰＩＮダイオード３１は、第２目標値への変更のために、切替えが必要な全てのＰＩＮダイオード３１である。ステップＳ２５が実行された場合、第２インピーダンスが変更される。

【0074】

制御部４５は、ステップＳ２６を実行した後、容量変更処理を終了する。制御部４５は、容量変更処理を終了した後、再び、容量変更処理を実行し、同期信号がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わるまで待機する。

【0075】

以上のように、容量変更処理では、制御部４５は、同期信号の電圧がハイレベル電圧に切替わった場合、即ち、高周波電源１０が出力している交流電圧が第１交流電圧に切替わった場合に、可変コンデンサ回路２１の容量を第１目標値に変更する。制御部４５は、同期信号の電圧がローレベル電圧に切替わった場合、即ち、高周波電源１０が出力している交流電圧が第２交流電圧に切替わった場合に、可変コンデンサ回路２１の容量を第２目標値に変更する。制御部４５は、第１変更部及び第２変更部として機能する。

【0076】

＜目標値決定処理＞
図７は目標値決定処理の手順を示すフローチャートである。制御部４５は、算出回路２４から入力部４１に平均情報が入力された場合に目標値決定処理を実行する。ここでは、第１インピーダンスの第１平均値及び第２インピーダンスの第２平均値を示す平均情報が入力された場合に実行される目標値決定処理を説明する。

【0077】

目標値決定処理では、制御部４５は、入力部４１に入力された平均情報が示す第１インピーダンスの第１平均値に基づいて、第１インピーダンスが、高周波電源１０の出力インピーダンスの複素共役となる第１容量を算出する（ステップＳ３１）。次に、制御部４５は、ステップＳ３１で算出した第１容量に基づいて第１目標値を決定する（ステップＳ３２）。ここで、第１目標値は、可変コンデンサ回路２１において実現することができる容量であって、算出した第１容量に一致するか、又は、算出した第１容量に最も近い容量である。制御部４５は第１決定部としても機能する。

【0078】

次に、制御部４５は、第１目標値情報が示す第１目標値を、ステップＳ３２で決定した第１目標値に更新する（ステップＳ３３）。ステップＳ３３が実行された後においては、第１期間が開始した場合、可変コンデンサ回路２１の容量は、ステップＳ３２で決定した第１目標値に変更される。

【0079】

次に、制御部４５は、入力部４１に入力された平均情報が示す第２インピーダンスの第２平均値に基づいて、第２インピーダンスが、高周波電源１０の出力インピーダンスの複素共役となる第２容量を算出する（ステップＳ３４）。次に、制御部４５は、ステップＳ３４で算出した第２容量に基づいて第２目標値を決定する（ステップＳ３５）。ここで、第２目標値は、可変コンデンサ回路２１において実現することができる容量であって、算出した第２容量に一致するか、又は、算出した第２容量に最も近い容量である。制御部４５は第２決定部としても機能する。

【0080】

次に、制御部４５は、第２目標値情報が示す第２目標値を、ステップＳ３５で決定した第２目標値に更新する（ステップＳ３６）。ステップＳ３６が実行された後においては、第２期間が開始した場合、可変コンデンサ回路２１の容量は、ステップＳ３５で決定した第２目標値に変更される。

【0081】

制御部４５は、ステップＳ３６を実行した後、出力部４２に指示して、開始信号を算出回路２４に出力させる（ステップＳ３７）。これにより、算出回路２４は、算出処理において、第１インピーダンス及び第２インピーダンスを繰り返し算出し、算出した複数の第１インピーダンスの第１平均値と、算出した複数の第２インピーダンスの第２平均値とを算出する。
制御部４５は、ステップＳ３７を実行した後、目標値決定処理を終了する。

【0082】

第１反射係数の第１平均値及び第２反射係数の第２平均値を示す平均情報が入力された場合に実行される目標値決定処理は、第１インピーダンスの第１平均値及び第２インピーダンスの第２平均値を示す平均情報が入力された場合に実行される目標値決定処理と同様である。第１反射係数及び第２反射係数の目標値決定処理のステップＳ３１では、第１反射係数がゼロとなる第１容量を算出する。第１反射係数及び第２反射係数の目標値決定処理のステップＳ３５では、第２反射係数がゼロとなる第２容量を算出する。出力部４２が開始信号を算出回路２４に出力した場合、算出回路２４は、第１反射係数及び第２反射係数を繰り返し算出し、算出した複数の第１反射係数の第１平均値と、算出した複数の第２反射係数の第２平均値とを算出する。

【0083】

＜インピーダンス調整装置１３の動作＞
図８は、インピーダンス調整装置１３の動作を説明するためのタイミングチャートである。図８には、同期信号の電圧の推移が示されるとともに、算出回路２４、マイコン２３及び駆動部３２が実行する処理が時系列で示されている。これらの横軸には時間が示されている。図８では、第１インピーダンス又は第１反射係数の算出を第１算出と記載し、第２インピーダンス又は第２反射係数の算出を第２算出と記載している。図８には、ｋが２である例、即ち、算出期間が同期信号の２周期である例が示されている。

【0084】

図８に示すように、同期信号の電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、マイコン２３は、一又は複数の駆動部３２に指示して、一又は複数のＰＩＮダイオード３１をオン又はオフに切替えさせる。これにより、可変コンデンサ回路２１の容量が、第１目標値情報が示す第１目標値に変更される。同期信号の電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わった場合、マイコン２３は、一又は複数の駆動部３２に指示して、一又は複数のＰＩＮダイオード３１をオン又はオフに切替えさせる。これにより、可変コンデンサ回路２１の容量が、第２目標値情報が示す第２目標値に変更される。

【0085】

従って、高周波電源１０が第１交流電圧を出力している第１期間中、可変コンデンサ回路２１の容量は第１目標値情報が示す第１目標値である。高周波電源１０が第２交流電圧を出力している第２期間中、可変コンデンサ回路２１の容量は第２目標値情報が示す第２目標値である。

【0086】

図８に示すように、マイコン２３の出力部４２が算出回路２４に開始信号を出力した後において、同期信号の電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、算出期間が開始される。算出回路２４は、算出期間中、第１インピーダンス又は第１反射係数を繰り返し算出するとともに、第２インピーダンス又は第２反射係数を繰り返し算出する。マイコン２３は、ｋ個の第１期間それぞれにおいて、同期信号の電圧がハイレベル電圧に切替わってから待機時間が経過した後、第１インピーダンス又は第１反射係数を繰り返し算出する。マイコン２３は、ｋ個の第２期間それぞれにおいて、同期信号の電圧がローレベル電圧に切替わってから待機時間が経過した後、第２インピーダンス又は第２反射係数を繰り返し算出する。

【0087】

一又は複数のＰＩＮダイオード３１をオン又はオフに切替える時間を切替え時間と記載する。一又は複数のＰＩＮダイオード３１をオン又はオフに切替えてから可変コンデンサ回路２１の容量が安定するまでにかかる時間を安定時間と記載する。待機時間は、切替え時間及び安定時間の合計時間よりも長い。このため、算出回路２４が取得する第１パラメータ情報が示す第１パラメータは、可変コンデンサ回路２１の容量が安定している状態で高周波検出器１２が検出した第１パラメータである。同様に、算出回路２４が取得する第２パラメータ情報が示す第２パラメータは、可変コンデンサ回路２１の容量が安定している状態で高周波検出器１２が検出した第２パラメータである。

【0088】

算出回路２４は、算出期間が経過した場合、算出期間中に算出した複数の第１インピーダンス又は複数の第１反射係数に基づいて、第１平均値を算出する。更に、算出回路２４は、算出期間中に算出した複数の第２インピーダンス又は複数の第２反射係数に基づいて、第２平均値を算出する。算出回路２４は、算出した第１平均値及び第２平均値を示す平均情報をマイコン２３の入力部４１に出力する。算出回路２４は、平均情報を出力した後、算出を停止する。算出回路２４は、開始信号が再び入力された後において、同期信号の電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合に算出を再開する。

【0089】

マイコン２３の制御部４５は、入力部４１に平均情報が入力された場合、入力された平均情報が示す第１平均値及び第２平均値それぞれに基づいて、第１目標値及び第２目標値を決定する。制御部４５は、第１目標値情報及び第２目標値情報が示す第１目標値及び第２目標値を、決定した第１目標値及第２目標値に更新する。更新が行われた後においては、第１目標値又は第２目標値は変更される。

【0090】

＜インピーダンス調整装置１３の効果＞
前述したように、高周波電源１０が第１交流電圧を出力している第１期間中、可変コンデンサ回路２１の容量は第１目標値に調整され、高周波電源１０が第２交流電圧を出力している第２期間中、可変コンデンサ回路２１の容量は第２目標値に調整される。この場合、高周波電源１０から見たプラズマ発生器１１側のインピーダンスは、常時、適切なインピーダンスに調整されている。このため、反射波の低減が実現され、プラズマ発生器１１に効率よく電力を供給することができる。

【0091】

また、算出回路２４は、複数の第１期間と複数の第２期間とを含む算出期間が経過した場合に、第１インピーダンス及び第２インピーダンスの平均値を算出する。第１期間が経過する都度、第１インピーダンスの平均値を算出する必要がなく、第２期間が経過する都度、第２インピーダンスの平均値を算出する必要もない。このため、算出回路２４として、算出速度が遅い安価な回路を用いることができる。

【0092】

更に、算出期間内において、算出回路２４が第１パラメータ情報を繰り返し取得する期間が長いので、プラズマ発生器１１におけるプラズマの状態の微小な変動によって、第１インピーダンスが大きく変動することはない。同様に、算出期間内において、算出回路２４が第２パラメータ情報を繰り返し取得する期間が長いので、プラズマ発生器１１におけるプラズマの状態の微小な変動によって、第２インピーダンスが大きく変動することはない。

【0093】

＜なお書き＞
可変コンデンサ回路２１は、自身のインピーダンスを変更することが可能な回路として機能すればよい。このため、可変コンデンサ回路２１の代わりに、自身の抵抗値及びリアクタンス、又は、自身のリアクタンスを変更することが可能な回路を用いてもよい。算出回路２４が第１期間中に算出する第１インピーダンスの数は１であってもよい。算出回路２４が第２期間中に算出する第２インピーダンスの数も１であってもよい。

【0094】

算出期間に含まれる同期信号の周期の数、即ち、ｋの値は１であってもよい。この場合、算出回路２４が第１期間中に算出する第１インピーダンスの数は２以上であり、算出回路２４が第２期間中に算出する第２インピーダンスの数も２以上である。インピーダンス調整装置１３において、算出回路２４が実行する処理を、マイコン２３の制御部４５が実行してもよい。この場合、高周波検出器１２からインピーダンス調整装置１３のマイコン２３にパラメータ情報が出力される。

【0095】

算出期間以外の期間においても、算出回路２４は、第１インピーダンス及び第２インピーダンス、又は、第１反射係数及び第２反射係数を繰り返し算出してもよい。この構成では、算出期間以外の期間において算出された第１インピーダンス及び第２インピーダンス、又は、第１反射係数及び第２反射係数が使用されることはない。ＰＩＮダイオード３１はスイッチとして機能すればよい。このため、ＰＩＮダイオード３１の代わりに、ＦＥＴ(Field Effect Transistor)、バイポーラトランジスタ又はリレー接点等を用いてもよい。高周波電源１０が交流電圧を出力する負荷は、プラズマ発生器１１に限定されず、例えば、非接触電力伝送装置であってもよい。

【0096】

（実施の形態２）
実施の形態１において、プラズマ発生器１１のタイプが容量結合型である場合、上側電極及び下側電極の一方は接地されている状態で、上側電極及び下側電極の他方に第１交流電圧及び第２交流電圧が交互に印加される。しかしながら、上側電極及び下側電極の両方に交流電圧を印加してもよい。
以下では、実施の形態２について、実施の形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施の形態１と共通している。このため、実施の形態１と共通する構成部には実施の形態１と同一の参照符号を付し、共通する構成部の説明を省略する。

【0097】

＜電源システム１の構成＞
図９は、実施の形態２における電源システム１の要部構成を示すブロック図である。実施の形態２における電源システム１は、実施の形態１と同様に、高周波電源１０、プラズマ発生器１１、高周波検出器１２、インピーダンス調整装置１３及び同期信号出力器１４を備える。これらの接続は実施の形態１と同様である。

【0098】

実施の形態２における電源システム１は、更に、高周波電源５０、高周波検出器５１及びインピーダンス調整装置５２を備える。実施の形態２におけるプラズマ発生器１１は、注入容器６０、上側電極６１及び下側電極６２を有する。図９では、注入容器６０の断面が示されている。注入容器６０は、箱体状をなし、２つの貫通孔を有する。一方の貫通孔からガスが注入容器６０内に注入される。他方の貫通孔から物質が排出される。上側電極６１及び下側電極６２それぞれは、板状をなし、注入容器６０内に収容されている。上側電極６１の板面は、下側電極６２の板面と対向している。

【0099】

上側電極６１はインピーダンス調整装置１３に接続される。インピーダンス調整装置１３において、図１に示すように、コイル２０、可変コンデンサ回路２１及びコンデンサ２２によってπ型の回路が形成されている場合、コイル２０のコンデンサ２２側の一端が上側電極６１に接続される。高周波電源１０、プラズマ発生器１１、高周波検出器１２、インピーダンス調整装置１３及び同期信号出力器１４は、実施の形態１と同様に作用し、上側電極６１には、第１交流電圧及び第２交流電圧が交互に印加される。

【0100】

高周波電源５０は、伝送路Ｔｂを介してプラズマ発生器１１の下側電極６２に接続されている。伝送路Ｔｂの中途に高周波検出器５１及びインピーダンス調整装置５２が配置されている。高周波検出器５１は、高周波電源５０とインピーダンス調整装置５２との間に位置する。高周波電源５０は接地されている。

【0101】

高周波電源５０は、周波数が高い交流電圧を出力する交流電源である。高周波電源５０が出力する交流電圧の周波数は、工業用のＲＦ帯に属する４００ｋＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ又は６０ＭＨｚ等の周波数である。高周波電源５０は、高周波検出器５１及びインピーダンス調整装置５２を介して交流電圧をプラズマ発生器１１の下側電極６２に出力する。このとき、高周波電源５０が出力した交流電圧は伝送路Ｔｂを伝送する。高周波電源５０の出力インピーダンスは、例えば実部のみによって表される。この場合、出力インピーダンスは例えば５０オームである。

【0102】

高周波電源５０が出力する交流電圧の振幅は固定されている。この交流電圧の周波数は、第１交流電圧及び第２交流電圧の周波数と一致していてもよいし、異なっていてもよい。プラズマ発生器１１において、注入容器６０内にガスが注入されている状態で、第１交流電圧及び第２交流電圧が上側電極６１に交互に印加され、かつ、下側電極６２に交流電圧が印加された場合、上側電極６１及び下側電極６２間でプラズマが発生する。下側電極６２の上側電極６１側の板面に処理対象物Ｗが配置されている。プラズマ発生器１１内では、プラズマを用いて処理対象物Ｗにエッチング又はＣＶＤ等の処理を施す。

【0103】

実施の形態２においては、同期信号出力器１４は、同期信号を、高周波電源１０、高周波検出器１２及びインピーダンス調整装置１３だけではなく、高周波検出器５１及びインピーダンス調整装置５２にも出力する。図９の上側に記載されている高周波電源１０が出力している交流電圧が変更された場合、高周波電源５０から見たプラズマ発生器１１側のインピーダンスは、高周波電源１０から見たプラズマ発生器１１側のインピーダンスと同様に変化する。

【0104】

高周波電源５０から見たプラズマ発生器１１側のインピーダンスは、高周波電源５０の出力端からプラズマ発生器１１側を見たインピーダンス、又は、インピーダンス調整装置５２における交流電圧の入力端からプラズマ発生器１１側を見たインピーダンスである。インピーダンス調整装置５２の入力端は、高周波電源５０の出力端に相当する。高周波電源５０から見たプラズマ発生器１１側のインピーダンスは、インピーダンス調整装置５２のインピーダンスとプラズマ発生器１１のインピーダンスとの合成インピーダンスである。

【0105】

高周波検出器５１及びインピーダンス調整装置５２それぞれは、高周波検出器１２及びインピーダンス調整装置１３と同様に動作する。高周波検出器５１及びインピーダンス調整装置５２に関しては、第１パラメータは、高周波電源１０が第１交流電圧を出力している第１期間中において高周波電源５０が出力している交流電圧に関するパラメータである。第２パラメータは、高周波電源１０が第２交流電圧を出力している第２期間中において高周波電源５０が出力している交流電圧に関するパラメータである。

【0106】

ここで、パラメータの一例として、高周波検出器５１を介して伝送する交流電圧及び交流電流、並びに、これらの位相差が挙げられる。パラメータの他例として、高周波電源５０からプラズマ発生器１１に向かう交流電圧の進行波電力（又は進行波電圧）と、プラズマ発生器１１で反射して高周波電源５０に向かう反射波電力（又は反射波電圧）とが挙げられる。

【0107】

＜インピーダンス調整装置１３の効果＞
実施の形態２においても、インピーダンス調整装置１３は、実施の形態１と同様の効果を奏する。

【0108】

＜なお書き＞
実施の形態２において、高周波電源１０，５０それぞれが印加する２つの電極は、下側電極６２及び上側電極６１であってもよい。また、実施の形態２における電源システム１は、高周波電源５０、高周波検出器５１及びインピーダンス調整装置５２の代わりに、高周波電源１０、高周波検出器１２、インピーダンス調整装置１３及び同期信号出力器１４を備えてもよい。この場合、一方の高周波電源１０が上側電極６１に第１交流電圧及び第２交流電圧を交互に印加し、他方の高周波電源１０が下側電極６２に第１交流電圧及び第２交流電圧を交互に印加する。

【0109】

この場合、２つの同期信号出力器１４が出力する２つの同期信号について、ローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わる立上り時点、又は、ハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わる立下り点が一致している。更に、２つの同期信号について、一方の周期は、他方の周期のｍ倍である。ｍは自然数である。以上のように構成された電源システム１であっても、インピーダンス調整装置１３は、実施の形態１と同様の効果を奏する。

【0110】

実施の形態１，２で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組み合わせ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
開示された実施の形態１，２はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0111】

１０ 高周波電源（交流電源）、１１ プラズマ発生器（負荷）、１３ インピーダンス調整装置、２１ 可変コンデンサ回路（可変インピーダンス回路）、２４ 算出回路（第１取得部、第１数値算出部、第１平均値算出部、第２取得部、第２数値算出部、第２平均値算出部）、４５ 制御部（第１変更部、第２変更部、第１決定部、第２決定部）、Ｔａ 伝送路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】