JP6084418B2 - インピーダンス調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、高周波電源と負荷との間に設けられ、高周波電源から負荷側を見たインピーダンスを調整するインピーダンス調整装置に関するものである。

図９は、高周波電力供給システムの構成例を示す図である。この高周波電力供給システムは、半導体ウエハや液晶基板等の被加工物に、例えばプラズマエッチング、プラズマＣＶＤといった加工処理を行うためのシステムであり、高周波電源１、伝送線路２、インピーダンス調整装置３（インピーダンス整合装置と言うこともある）、負荷接続部４及び負荷５（プラズマ処理装置５）で構成されている。そして、高周波電源１は、伝送線路２、インピーダンス調整装置３及び負荷接続部４を介して負荷５に高周波電力を供給する。負荷５（プラズマ処理装置５）では、被加工物が配置されるチャンバー（図略）内にプラズマ放電用ガスを導入するとともに、チャンバー内の電極（図略）に高周波電源１から高周波電力を供給して、プラズマ放電用ガスを放電させて非プラズマ状態からプラズマ状態にしている。そして、プラズマ状態になったガスを用いて被加工物を加工している。

プラズマエッチング、プラズマＣＶＤ等の用途に用いられるプラズマ処理装置のような負荷５では、製造プロセスの進行に伴い、プラズマの状態が時々刻々と変化していく。ひいては、負荷５のインピーダンス（負荷インピーダンス）が時々刻々と変化していく。このような負荷５に高周波電源１から効率よく電力を供給するためには、負荷インピーダンスの変化に伴い、高周波電源１の出力端から負荷５側を見たインピーダンスＺＬ（以下、負荷側インピーダンスＺＬ）を調整する必要がある。そのために、高周波電力供給システムでは、高周波電源１と負荷５（プラズマ処理装置５）との間に、インピーダンス調整装置３が介装される。

インピーダンス調整装置３は、負荷５に高周波電力を供給する高周波電源１と前記負荷５との間に設けられ、内部に設けた可変電気特性素子（可変コンデンサや可変インダクタ）の電気特性（キャパシタンスやインダクタンス）を調整することにより、高周波電源１から負荷５側を見たインピーダンスを調整するものである。このインピーダンス調整装置３では、可変電気特性素子の電気特性を適切な値にすることによって、高周波電源１のインピーダンスと負荷５のインピーダンスとを整合させて、負荷５から高周波電源１に向かう反射波電力を可能な限り最小にして負荷への供給電力を最大にすることができる。

図１０は、従来のインピーダンス調整装置３Ｐを含む高周波電力供給システムの構成例を示すブロック図である。
高周波電源１は、出力周波数（高周波電源１から出力される高周波電力が有する基本周波数（基本波の周波数））がある一定の周波数である高周波電源１ｐである。
また、図１０に示すように、インピーダンス調整装置３Ｐには、第１の可変コンデンサ２１、第２の可変コンデンサ２４、及びインダクタ２３によって構成された調整回路２０ｐが設けられている。なお、第１の可変コンデンサ２１及び第２の可変コンデンサ２４は、可変電気特性素子の一種である。また、入力端３０１と調整回路２０ｐとの間には、方向性結合器１０が設けられている。また、出力端３０２（調整回路２０ｐの出力端も実質的に同じ）は負荷５に接続されている。

これにより、高周波電源１から出力された高周波電力は、方向性結合器１０及び調整回路２０ｐを介して負荷５に供給される。なお、高周波電源１から出力されて負荷５に向かう高周波電力を進行波電力ＰＦといい、負荷５で反射されて高周波電源１に戻る高周波電力を反射波電力ＰＲという。

図１０に示すように、調整回路２０ｐには、第１の可変コンデンサ２１及び第２の可変コンデンサ２４が備わっているので、第１の可変コンデンサ２１及び第２の可変コンデンサ２４のキャパシタンスを調整（変更）することによって負荷側インピーダンスＺＬを調整（変更）することができる。そのため、第１の可変コンデンサ２１及び第２の可変コンデンサ２４のキャパシタンスを適切な値にすることによって、高周波電源のインピーダンスと負荷５のインピーダンスとを整合させることができる。なお、調整回路２０ｐの構成は、高周波電源１の出力周波数や負荷５の条件等によって異なる。また、可変電気特性素子として、可変インダクタなどが用いられる場合もある。

なお、可変コンデンサや可変インダクタは、電気特性を調整できるものであるので、本明細書では、可変コンデンサや可変インダクタを総称して可変電気特性素子とする。また、キャパシタンスやインダクタンス等の情報を電気特性情報とする。

第１の可変コンデンサ２１や第２の可変コンデンサ２４のような可変コンデンサは、キャパシタンスを変更できるコンデンサ（キャパシタと言うこともある）である。これらの可変コンデンサ（可変キャパシタ）は、キャパシタンスを調整するための可動部（図略）を有しており、モータ等によって可動部の位置を変位させることで、そのキャパシタンスを調整できるようになっている。

具体的には、可変コンデンサの一対の電極は、少なくとも一方が可動電極になっている。すなわち、可変コンデンサの場合、可動電極が可動部となる。そして、可動部である可動電極の位置を変位させることで、他方の電極との相対位置が変わる。すなわち、可動部である可動電極の位置を変位させることによってキャパシタンスを調整（変更）することができる。このような可変コンデンサのキャパシタンスは、複数段階に調整できるようになっている。

また、可動部の位置に対するキャパシタンスは、可変コンデンサの仕様または実験によって、既知となっている。そのため、可動部の位置が分かれば、キャパシタンスが分かるようになっている。そのため、可動部の位置情報は、キャパシタンスを表す情報（キャパシタンス情報）として扱うことができる。広い概念では、可動部の位置情報は、電気特性を表す情報（電気特性情報）として扱うことができる。

また、可動部の位置を直接検出するのは、その構造上難しいので、例えば、可動部の位置を変位させるモータの回転位置（回転量）を検出することによって、可動部の位置を検出している。この場合、モータの回転位置は、パルス信号で検出してもよいし、電圧等で検出してもよい。このように、可変コンデンサの可動部の位置情報は、直接的または間接的に特定できればよい。

図１０の場合は、調整部３０によって第１の可変コンデンサ２１のキャパシタンスを調整し、位置検出部４０によって第１の可変コンデンサ２１のキャパシタンス情報を検出（取得）することができる。また、調整部５０によって、第２の可変コンデンサ２４のキャパシタンスを調整し、位置検出部６０によって第２の可変コンデンサ２４のキャパシタンス情報を検出（取得）することができる。

調整部３０は、第１の可変コンデンサ２１の可動部の駆動手段としてのステッピングモータやモータ駆動回路等（いずれも図略）によって構成されている。そして、制御部１００ｐは、調整部３０に指令信号を与え、調整部３０に含まれるステッピングモータの回転量を制御し、第１の可変コンデンサ２１の可動部の位置を変位させることによって、第１の可変コンデンサ２１のキャパシタンスを調整する。同様に、調整部５０は、第２の可変コンデンサ２４の可動部の駆動手段としてのステッピングモータやモータ駆動回路等（いずれも図略）によって構成されている。そして、制御部１００ｐは、調整部５０に指令信号を与え、調整部５０に含まれるステッピングモータの回転量を制御し、第２の可変コンデンサ２４の可動部の位置を変位させることによって、第２の可変コンデンサ２４のキャパシタンスを調整する。

位置検出部４０は、調整部３０に含まれるステッピングモータ回転位置（回転量）を検出するものである。同様に、位置検出部６０は、調整部５０に含まれるステッピングモータ回転位置（回転量）を検出するものである。

可変インダクタの場合も、構造は異なるが、可変コンデンサと同様に、可動部を有しており、モータ等によって可動部の位置を変位させることで、そのインダクタンスを調整（変更）できるようになっている。その他は、可変コンデンサと同様であるので、説明を省略する。なお、可変インダクタの場合は、可動部の位置が分かれば、インダクタンスが分かるようになっている。そのため、可動部の位置情報は、インダクタンスを表す情報（インダクタンス情報）として扱うことができる。広い概念では、可動部の位置情報は、電気特性を表す情報（電気特性情報）として扱うことができる。

また、可変コンデンサや可変インダクタといった可変電気特性素子は、上記のように構成されているため、例えば、インピーダンス調整装置３Ｐに、第１の可変コンデンサ２１及び第２の可変コンデンサ２４が備わっており、第１の可変コンデンサ２１及び第２の可変コンデンサ２４の可動部の位置が、それぞれ１０１段階に変位可能である場合、キャパシタンスは、１０１×１０１＝１０，２０１通り（約１万通り）の組み合わせに変更可能となる。すなわち、インピーダンス調整装置３Ｐのインピーダンスは、約１万通りの組み合わせに変更可能となる。

また、上記のように可変電気特性素子の可動部の位置が、複数段階に変位可能であるので、可変電気特性素子の可動部がそれぞれ取り得る位置に番号を割り付けることによって、可変電気特性素子の可動部がそれぞれ取り得る位置を組み合わせたものを位置情報として表すことができる。例えば、可変コンデンサの可動部の調整範囲の中で、キャパシタンスが最小となる位置を「０」とし、キャパシタンスが最大となる位置を「１００」とすると、各可変コンデンサの可動部の位置は、「０」〜「１００」の１０１段階で表すことができる。そのため、第１の可変コンデンサ２１及び第２の可変コンデンサ２４の可動部の位置は、（０，０），（０，１）・・・・（１００，１００）のようにして位置情報として表すことができる。なお、後述する表１では、第１の可変コンデンサ２１の可動部の位置情報を変数ＶＣ１で表し、第２の可変コンデンサ２４の可動部の位置情報を変数ＶＣ２で表すことにする。上記の例では、「ＶＣ１」は０〜１００の範囲（１０１段階）で変化し、「ＶＣ２」も０〜１００の範囲（１０１段階）で変化する。

このような可変電気特性素子を制御することによってインピーダンス整合を行うインピーダンス調整装置３Ｐとして、例えば、特許文献１（特開２００６−１６６４１２）に記載のものが提案されている。

特許文献１に開示されたインピーダンス調整装置３Ｐでは、まず予め測定された、複数の可変電気特性素子の可動部がそれぞれ取り得る位置に対するインピーダンス調整装置の特性パラメータ（後述するＳパラメータまたはＴパラメータ）を、可変電気特性素子の可動部の位置情報との対応関係を持たせてメモリ７０ｐに記憶させておく。そして、制御部１００ｐが、方向性結合器１０から出力される進行波電圧の検出信号及び反射波電圧の検出信号、位置検出部４０及び位置検出部６０によって検出される各可動部の位置情報、メモリ７０ｐに記憶されている特性パラメータの情報に基づいて、インピーダンス整合を行っている。

ここで、上述した特性パラメータは、インピーダンス調整装置３全体を伝送装置として扱い、インピーダンス調整装置３に備わっている２つの可変コンデンサ（第１の可変コンデンサ２１及び第２の可変コンデンサ２４）の調整可能な範囲について、伝送装置としての伝送特性をＳパラメータ（又はＴパラメータ）の情報として測定したものである。

このような特性パラメータは、インピーダンス調整装置内部における浮遊容量やインダクタンス成分等を含んだ伝送特性を示すものであるので、測定した特性パラメータを用いて、インピーダンス整合を行えば、精度よくインピーダンス整合を行うことができるとされている。

表１は、メモリ７０ｐに記憶される特性パラメータの一例であるが、ここでは、メモリ７０ｐに記憶された特性パラメータがＴパラメータである場合の例を示す。この表１において、Ｔ（０，０）は、第１の可変コンデンサ２１の可動部の位置が「０」であり、第２の可変コンデンサ２４の可動部の位置が「０」であるときに測定されたＴパラメータを示す。同様にＴ（１００，０）は、第１の可変コンデンサ２１の可動部の位置が「１００」であり、第２の可変コンデンサ２４の可動部の位置が「０」であるときに測定されたＴパラメータを示す。他のＴパラメータも同様の考え方で符号を付している。なお、表１では、記載を簡略化するために、一部を省略して「・・・」のように記載しているが、実際には、Ｔパラメータが記憶されている。

また、Ｓパラメータ（Scattering Parameter）とは、周知のように、所定の４端子回路網（２端子対回路網ともいう）の入力端子及び出力端子に特性インピーダンス（例えば５０Ω）の線路を接続した高周波信号を入力したときの４端子回路網における伝送特性を示したものであり、「数１」に示すように、入力側の電圧反射係数（Ｓ11）、順方向電圧の伝達係数（Ｓ₂₁）、逆方向電圧の伝達係数（Ｓ₁₂）、出力側の電圧反射係数（Ｓ₂₂）の各要素から構成される行列で表されるものである。ここでは、インピーダンス調整装置３を４端子回路網として扱って、インピーダンス調整装置３におけるＳパラメータを演算するようにしている。

Ｔパラメータ（Transmission Parameter）とは、「数２」に示すように、Ｓパラメータから変換できるパラメータである。また、一般的に４端子回路網においては、その伝送特性を測定するときにはＳパラメータを用いるのが簡便とされ、演算を行うときにはＴパラメータを用いるのが簡便とされている。

また、図１１のような４端子回路網におけるＳパラメータは「数３」のように定義され、Ｔパラメータは「数４」のように定義される。

また、ポート１を入力側、ポート２を負荷側とすると、入力反射係数Γin（入力端における反射係数）と出力反射係数Γout（出力端における反射係数）の関係をＳパラメータ（「数５」参照）またはＴパラメータ（「数６」参照）で表すことができる。

特開２００６−１６６４１２ 特開２００６−３１０２４５ 特開２００８−１８１８４６

上述したように、図１０に示した高周波電力供給システムでは、高周波電源１ｐの出力周波数は、ある一定の周波数を想定している。しかし、例えば、特許文献２（特開２００６−３１０２４５）に示すように、高周波電源１の出力周波数を変化させると負荷側インピーダンスＺＬが変化することに着目し、高周波電源１の出力周波数を調整してインピーダンス整合を行う技術が提案されている。すなわち、高周波電源１の出力端から負荷５側を見た負荷側インピーダンスＺＬには、キャパシタンス成分やインダクタンス成分、抵抗成分が含まれる。キャパシタンス成分やインダクタンス成分は、周波数によってインピーダンスが異なるので、高周波電源１の出力周波数を変化させると、負荷側インピーダンスＺＬが変化する。特許文献２は、このような現象を利用した技術である。なお、本明細書では、このような出力周波数を調整（変更）できる高周波電源１を、可変周波数方式の高周波電源１ｖという。

また、特許文献３（特開２００８−１８１８４６）に記載されているように、可変周波数方式の高周波電源１ｖを用いる場合でも、インピーダンス調整装置３を用いる場合がある。しかし、インピーダンス調整装置３に設けられる調整回路２０の可変コンデンサは、図１２に示すように、１つですむようになる。すなわち、調整回路２０は、可変コンデンサ２１、キャパシタンスが一定の固定コンデンサ２２、及びインダクタ２３によって構成できる。そして、第１の可変コンデンサ２１の可動部の位置を調整するとともに、高周波電源１ｖの出力周波数を調整することによって、インピーダンス整合を行うことができる。なお、調整回路２０の固定コンデンサ２２は、キャパシタンスが一定であるので、キャパシタンスを調整するための調整部や可動部の位置情報を検出するための位置検出部を必要としない。

しかし、特許文献１のように、予め測定した特性パラメータを用いてインピーダンス整合を行う場合の特性パラメータは、ある一定の出力周波数の場合に測定したものであるので、特許文献２や特許文献３のような可変周波数方式の高周波電源１ｖを用いた高周波電力供給システムでは適用できない。

本発明は、上記事情のもとで考え出されたものであって、可変周波数方式の高周波電源１ｖを用いて出力周波数を調整（変更）する場合であっても、特性パラメータを用いたインピーダンス整合ができるインピーダンス調整装置を提供することを目的としている。

第１の発明によって提供されるインピーダンス調整装置は、
負荷に高周波電力を供給する高周波電源と前記負荷との間に設けられ、内部に設けた可変電気特性素子の電気特性を調整することにより、前記高周波電源から負荷側を見たインピーダンスを調整するインピーダンス調整装置において、
前記可変電気特性素子の電気特性情報と前記高周波電源の出力周波数情報とを組み合わせた情報を組み合わせ情報とし、前記電気特性情報と前記出力周波数情報とが取り得る全ての組み合わせのうちの一部の組み合わせを対象とした場合に、対象となる組み合わせを実現させたときの前記インピーダンス調整装置全体の伝送特性を示す特性パラメータを、対象となる組み合わせ情報と関連付けて複数の特性パラメータを記憶した特性パラメータ記憶手段と、
入力端における高周波情報を検出する高周波情報検出手段と、
現時点の前記可変電気特性素子の電気特性情報を検出する可変素子情報検出手段と、
前記現時点の電気特性情報と現時点の出力周波数情報との組み合わせに対応する特性パラメータを、特性パラメータ記憶手段に記憶された特性パラメータの中から探索することによって取得するか、あるいは補間演算によって取得する特性パラメータ取得手段と、
前記高周波情報検出手段によって検出された高周波情報と、前記特性パラメータ取得手段によって取得された特性パラメータとに基づいて、現時点の出力端における反射係数を演算する現時点の出力反射係数演算手段と、
入力端における反射係数が予め設定された目標入力反射係数であると仮想した場合に、前記特性パラメータ記憶手段に記憶された全て又は一部の特性パラメータの夫々に対応する仮想の出力端における反射係数を演算すると共に、演算した複数の仮想の出力端における反射係数と当該反射係数の夫々に対応する組み合わせ情報とを関連付けて出力する仮想の出力反射係数演算手段と、
前記仮想の出力反射係数演算手段で演算された複数の仮想の出力端における反射係数と当該反射係数の夫々に対応する組み合わせ情報とを関連付けて記憶する仮想の出力反射係数記憶手段と、
前記仮想の出力反射係数記憶手段に記憶された複数の仮想の出力端における反射係数のうちで、前記現時点の出力端における反射係数に一番近似する仮想の出力端における反射係数を探索する近似反射係数探索手段と、
前記近似反射係数探索手段で探索した仮想の出力端における反射係数に関連付けられた電気特性情報を目標電気特性情報として設定し、前記可変電気特性素子の電気特性を前記目標電気特性情報が示す電気特性に調整されるように指令信号を出力する目標電気特性設定手段と、
前記近似反射係数探索手段で探索した仮想の出力端における反射係数に関連付けられた出力周波数情報を目標出力周波数情報として設定し、前記高周波電源の出力周波数を目標出力周波数情報が示す周波数に調整されるように指令信号を前記高周波電源に向けて出力する目標出力周波数設定手段と、
前記目標電気特性設定手段から出力された指令信号に基づいて可変電気特性素子の電気特性を調整する可変電気特性素子調整手段と、
を備えたことを特徴としている。

第２の発明によって提供されるインピーダンス調整装置は、前記特性パラメータ記憶手段に記憶される特性パラメータに関するものであり、
前記特性パラメータ記憶手段に記憶される特性パラメータは、前記対象となる組み合わせのそれぞれの組み合わせ毎に測定した特性パラメータ又は測定した特性パラメータを変換した特性パラメータであることを特徴としている。

第３の発明によって提供されるインピーダンス調整装置は、前記特性パラメータ記憶手段に記憶される特性パラメータに関するものであり、
前記特性パラメータ記憶手段に記憶される特性パラメータは、前記対象となる組み合わせの一部の組み合わせ毎に測定した特性パラメータ及び前記一部の組み合わせ毎に測定した特性パラメータを用いて演算により推定した他の組み合わせの特性パラメータ又はそれらの特性パラメータを変換した特性パラメータであることを特徴としている。

第４の発明によって提供されるインピーダンス調整装置は、前記特性パラメータ記憶手段に関するものであり、前記特性パラメータ記憶手段は、
前記対象となる組み合わせの一部の組み合わせ毎に測定した特性パラメータ又は測定した特性パラメータを変換した特性パラメータを、組み合わせ情報と関連付けて記憶した第1の特性パラメータ記憶手段と、
前記推定した他の組み合わせの特性パラメータ又は前記推定した他の組み合わせの特性パラメータを変換した特性パラメータを、組み合わせ情報と関連付けて記憶した第２の特性パラメータ記憶手段と、
を含むことを特徴としている。

第５の発明によって提供されるインピーダンス調整装置は、
前記電気特性情報と前記出力周波数情報とが取り得る全ての組み合わせのうちの一部の組み合わせに関するものであり、
前記複数の可変電気特性素子の電気特性情報を第１軸上に表し、前記高周波電源の出力周波数情報を第２軸上に表して、両者の組み合わせ情報を座標形式で表したときに、前記第１軸上に第１の所定間隔毎に設定された座標と前記第２軸上に第２の所定間隔毎に設定された座標とを組み合わせることによって格子状に設定された組み合わせであることを特徴としている。

第６の発明によって提供されるインピーダンス調整装置は、前記現時点の出力反射係数演算手段に関するものであり、前記現時点の出力反射係数演算手段は、
前記高周波情報検出手段によって検出された高周波情報に基づいて、入力端における反射係数を演算し、この演算された入力端における反射係数と、前記特性パラメータ取得手段によって取得された特性パラメータとに基づいて、現時点の出力端における反射係数を演算することを特徴としている。

第７の発明によって提供されるインピーダンス調整装置は、
前記高周波情報検出手段で検出した高周波情報に基づいて、前記高周波電源の出力周波数情報を検出する周波数検出手段を、さらに備え、
前記特性パラメータ取得手段は、前記周波数検出手段で検出した出力周波数情報を現時点の出力周波数情報として用いることを特徴としている。

第８の発明によって提供されるインピーダンス調整装置は、前記特性パラメータ取得手段に関するものであり、前記特性パラメータ取得手段は、
前記高周波電源が認識している出力周波数を現時点の出力周波数情報として用いることを特徴としている。

第９の発明によって提供されるインピーダンス調整装置は、
前記測定した特性パラメータがＳパラメータであり、前記変換した特性パラメータがＳパラメータから変換できるＴパラメータであることを特徴としている。

第１０の発明によって提供されるインピーダンス調整装置は、高周波情報に関するものであり、前記高周波情報は、
前記高周波電源から前記負荷側に進行する進行波電圧及び前記負荷側から反射してくる反射波電圧であることを特徴としている。

本発明によれば、可変周波数方式の高周波電源を用いて出力周波数を調整（変更）する場合であっても、特性パラメータを用いたインピーダンス整合ができるインピーダンス調整装置を提供することができる。

本発明に係るインピーダンス調整装置３Ａが適用される高周波電力供給システムの構成例を示すブロック図である。 メモリ７０に記憶されたＳパラメータ又はＴパラメータの一例を図示したものである。 測定していないＳパラメータをバイリニア補間によって求める方法を説明するための図である。 格子状にＳパラメータを測定するとともに、他の一部の組み合わせ情報に対してＳパラメータを測定する場合の一例である。 インピーダンス調整装置３ＡのＳパラメータを測定するための測定回路の構成を示す図である。 制御部１００の機能ブロック図である。 第２実施形態における制御部１００ａの機能ブロック図である。 仮想出力反射係数演算部１６０ａが対象とするＴパラメータの一例を示すものである。 高周波電力供給システムの構成例を示す図である。 従来のインピーダンス調整装置３Ｐを含む高周波電力供給システムの構成例を示すブロック図である。 ４端子回路網の概念を示す図である。 調整回路２０の一例を示す図である。

以下図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、従来と同一又は同様の構成には、同一符号を付している。

［第１実施形態］
図１は、本発明に係るインピーダンス調整装置３Ａが適用される高周波電力供給システムの構成例を示すブロック図である。

このシステムは、半導体ウェハや液晶基板等の被加工物に対して高周波電力を供給して、例えばプラズマエッチングといった加工処理を行うものである。このシステムは、可変周波数方式の高周波電源１ｖ、伝送線路２、インピーダンス調整装置３Ａ、負荷接続部４及びプラズマ処理装置からなる負荷５によって構成されている。なお、本明細書では、高周波電源１ｖとインピーダンス調整装置３Ａとを組み合わせたシステムを高周波整合システムとする。

高周波電源１ｖには、例えば同軸ケーブルからなる伝送線路２を介してインピーダンス調整装置３Ａが接続されている。また、インピーダンス調整装置３Ａには、例えば電磁波の漏れを抑制するために遮蔽された銅板からなる負荷接続部４が接続されている。また、負荷接続部４には、負荷５が接続されている。

高周波電源１ｖは、負荷５に対して無線周波帯域の周波数（一般的には、数百ＫＨｚないし数十ＭＨｚ程度の周波数。例えば、４００ｋＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、５０ＭＨｚ等の周波数。）を有する高周波電力を供給するための装置である。なお、高周波電源１ｖから出力する高周波電力の基本周波数を出力周波数とする。

また、高周波電源１ｖは、出力周波数が所定の範囲で変更できるようになっており、指令信号によって出力周波数を変更させる。周波数の可変範囲は、高周波電源１ｖに設けられている発振器（図略）の性能等を考慮して適宜に設定する。例えば、中心周波数が２ＭＨｚの場合、２ＭＨｚ±１０％（１．８〜２．２ＭＨｚ）程度の範囲で出力周波数を変更できるように設計される。
この際、例えば、出力周波数の可変範囲の下限周波数を「０」とし、出力周波数の可変範囲の上限周波数を「１００」として、「０」〜「１００」の１０１段階で出力周波数を変更できるように設計される。すなわち、出力周波数の可変範囲が２ＭＨｚ±１０％（１．８〜２．２ＭＨｚ）である場合、「０」が１．８ＭＨｚであり、「１００」が２．２ＭＨｚであるので、０．００４ＭＨｚ毎（４ｋＨｚ毎）に出力周波数を変更する。

もちろん、出力周波数や出力周波数の可変範囲は、上記に限定されるものではない。例えば、数百ＭＨｚ程度の高い出力周波数に設定されることもある。また、２ＭＨｚ±５％（１．９〜２．１）程度の範囲で出力周波数を変更できるように設計されることもある。

また、高周波電源１ｖは、高周波電源１ｖが認識している出力周波数を、電源認識出力周波数Ｆgeとして出力する。高周波電源１ｖから出力された電源認識出力周波数Ｆgeは、後述するインピーダンス調整装置３Ａの制御部１００に入力される。また、後述するように、インピーダンス整合させるための目標出力周波数情報Ｆmatがインピーダンス調整装置３Ａの制御部１００から出力され、その目標出力周波数情報Ｆmatが高周波電源１ｖに入力される。高周波電源１ｖは、その目標出力周波数情報Ｆmatに基づいて出力周波数を変更する。

負荷５は、半導体ウェハや液晶基板等の被加工物をエッチングやＣＶＤ等の方法を用いて加工するためのプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置では、被加工物の加工目的に応じて各種の加工プロセスが実行される。例えば、被加工物に対してエッチングを行う場合には、そのエッチングに応じたガス種類、ガス圧力、高周波電力の供給電力値、及び高周波電力の供給時間等が適切に設定された加工プロセスが行われる。プラズマ処理装置では、被加工物が配置されるチャンバー（図略）内にプラズマ放電用ガスを導入する。また、チャンバー内の電極（図略）に高周波電源１ｖから高周波電力を印加して、プラズマ放電用ガスを放電させて非プラズマ状態からプラズマ状態にしている。そして、プラズマ状態になったガスを用いて被加工物を加工している。

インピーダンス調整装置３Ａは、その入力端３０１に接続される高周波電源１ｖと出力端３０２に接続される負荷５とのインピーダンスを整合させるものである。より具体的には、例えば入力端３０１から高周波電源１ｖ側を見たインピーダンス（出力インピーダンス）が５０Ωに設計され、高周波電源１ｖが特性インピーダンス５０Ωの伝送線路２でインピーダンス調整装置３Ａの入力端３０１に接続されているとすると、インピーダンス調整装置３Ａは、当該インピーダンス調整装置３Ａの入力端３０１から負荷５側を見たインピーダンスを５０Ωに近づける機能を有する。ひいては、高周波電源１ｖの出力端から負荷５側を見た負荷側インピーダンスＺＬを５０Ωに近づける。

なお、本実施形態では特性インピーダンスを５０Ωとしているが、特性インピーダンスは５０Ωに限定されるものではない。また、負荷側インピーダンスＺＬを特性インピーダンスに一致させて、インピーダンス調整装置３の入力端３０１における入力反射係数Γinを０にすることが望まれるが、通常は、入力反射係数Γinが所定の許容値以下になれば、インピーダンス整合したと見なしている。

このようなインピーダンス調整装置３Ａには、方向性結合器１０、制御部１００、調整回路２０、調整部３０、位置検出部４０、メモリ７０が設けられている。また、調整回路２０は、可変電気特性素子としての可変コンデンサ２１（図１０の第１の可変コンデンサ２１と実質的に同じなので同符号にしている），インピーダンスが固定のコンデンサ２２及びインダクタ２３を備えている。そして、調整回路２０に設けられた可変コンデンサ２１の可動部の位置を調整するとともに、高周波電源１ｖの出力周波数を調整することによってインピーダンス整合を行うが、詳細な説明は後述する。
なお、上述したように、可変コンデンサ２１の可動部の位置情報は、キャパシタンスを表す情報（キャパシタンス情報）として扱うことができる。広い概念では、可動部の位置情報は、電気特性を表す情報（電気特性情報）として扱うことができる。

なお、調整回路２０の構成は、図１に示したものに限定されず、他の構成でもよい。例えば、図１に示した調整回路２０は、一般的に逆Ｌ型と呼ばれるものであるが、π型など、周知の調整回路を用いることも可能である。どのようなタイプの調整回路にするかは、高周波電源１ｖの出力周波数や負荷５の条件等によって異なる。

方向性結合器１０は、高周波電源１ｖから負荷５側に進行する高周波（以下、進行波という。）と負荷５側から反射してくる高周波（以下、反射波という。）とを分離して検出する。進行波側の検出信号は、進行波電圧として出力され、反射波側の検出信号は、反射波電圧として出力される。方向性結合器１０は、例えば１個の入力ポート１１と３個の出力ポート１２，１３，１４を有し、入力ポート１１には高周波電源１ｖが接続され、第１出力ポート１２には調整回路２０が接続されている。また、第２出力ポート１３及び第３出力ポート１４は、制御部１００に接続されている。
なお、方向性結合器１０は、本発明の高周波情報検出手段の一部として機能する。また方向性結合器１０と後述するベクトル化部１１０とを組み合わせたものが、本発明の高周波情報検出手段の一例となる。

入力ポート１１から入力される進行波は、第１出力ポート１２から出力され、第１出力ポート１２から入力される反射波は、入力ポート１１から出力される。また、進行波は、適切なレベルまで減衰されて検出され、第２出力ポート１３から進行波電圧の検出信号として出力される。また、反射波は、適切なレベルまで減衰されて検出され、第３出力ポート１４から反射波電圧の検出信号として出力される。

なお、方向性結合器１０に代えて、入力側検出器が用いられてもよい。入力側検出器は、例えば高周波電源１ｖから入力端３０１に入力される高周波電圧、高周波電流、及びそれらの位相差（高周波電圧と高周波電流との位相差）を検出するものである。入力側検出器により検出された高周波電圧、高周波電流及び位相差は、制御部１００に入力される。

制御部１００は、このインピーダンス調整装置３Ａの制御中枢となるものであり、図示しないＣＰＵ、メモリ、及びＲＯＭ等を有している。また例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）のような、内部の論理回路を適宜に定義、変更し得るゲートアレイを用いた構成とすることもできる。この制御部１００は、方向性結合器１０の出力等に基づいて、可変コンデンサ２１のキャパシタンス及び高周波電源１ｖの出力周波数を変化させて、インピーダンス調整装置３Ａの調整回路２０のインピーダンスを調整するものである。

可変コンデンサ２１には、可動部の位置を変位させるための調整部３０が接続されている。調整部３０は、上記可動部の駆動手段としてのステッピングモータやモータ駆動回路等（いずれも図略）によって構成されている。そして、制御部１００は、調整部３０に指令信号を与え、調整部３０に含まれるステッピングモータの回転量を制御し、可変コンデンサ２１の可動部の位置を変位させることによって、可変コンデンサ２１のキャパシタンスを調整する。本実施形態では、可変コンデンサ２１のキャパシタンスは、例えば、１０１段階に調整可能となっている。なお、調整部３０は、本発明の可変電気特性素子調整手段の一例である。

可変コンデンサ２１には、調整部３０によって調整される可動部の位置を検出するための位置検出部４０が設けられている。位置検出部４０によって検出された可変コンデンサ２１の可動部の位置情報は、制御部１００に送られ、制御部１００において認識されるようになっている。なお、位置検出部４０は、本発明の可変素子情報検出手段の一例である。

また、制御部１００には、メモリ７０が接続されており、このメモリ７０には、表２に示すようなＳパラメータ、又は、表３に示すようなＳパラメータを変換したＴパラメータが記憶されている。制御部１００の機能は後述する。なお、メモリ７０は、本発明の特性パラメータ記憶手段（第１の特性パラメータ記憶手段、第２の特性パラメータ記憶手段）の一例である。

なお、本実施形態では、可変コンデンサ２１の可動部の位置情報を変数Ｃで表し、高周波電源１ｖの出力周波数情報を変数Ｆで表し、可変コンデンサ２１の可動部の位置と高周波電源１ｖの出力周波数との組み合わせ情報を（Ｃ，Ｆ）のように座標形式で表すことにする。上記の例では、「Ｃ」は０〜１００の範囲（１０１段階）で変化し、「Ｆ」も０〜１００の範囲（１０１段階）で変化する。もちろん、他の範囲で変化するようにしてもよい。なお、上記のように座標形式で表したときの変数Ｃの軸は、本発明の第１軸に相当し、変数Ｆの軸は、本発明の第２軸に相当する。

表２に示すＳパラメータは、可変コンデンサ２１の可動部の位置と出力周波数とを変数として測定されたものであり、可変コンデンサ２１の可動部の位置が、「０」〜「１００」の１０１段階に変位可能であり、高周波電源１ｖの出力周波数が、「０」〜「１００」の１０１段階に変更可能である場合に測定されたＴパラメータの一例である。また表３に示すＴパラメータは、表２に示すＳパラメータを変換したものである。

なお、表２において、Ｓ（０，０）は、可変コンデンサ２１の可動部の位置が「０」であり、出力周波数が「０」を示す周波数であるときに測定されたＳパラメータを示す。同様にＳ（１００，０）は、可変コンデンサ２１の可動部の位置が「１００」であり、出力周波数が「０」を示す周波数であるときに測定されたＳパラメータを示す。他のＳパラメータも同様の考え方で符号を付している。

また、表３に示したＴパラメータは、Ｓパラメータを変換したものであるので、Ｓパラメータと同様の考え方で符号を付している。すなわち、Ｔ（０，０）は、可変コンデンサ２１の可動部の位置が「０」であり、出力周波数が「０」を示す周波数であるときに測定されたＴパラメータを示す。同様にＴ（１００，０）は、可変コンデンサ２１の可動部の位置が「１００」であり、出力周波数が「０」を示す周波数であるときに測定されたＴパラメータを示す。他のＴパラメータも同様の考え方で符号を付している。

図２は、メモリ７０に記憶されたＳパラメータ又はＴパラメータの一例を図示したものである。すなわち、測定されたＳパラメータ又はＴパラメータの一例を図示したものである。図２において、横軸は、可変コンデンサ２１の可動部の位置情報Ｃであり、縦軸は、高周波電源１ｖの出力周波数情報Ｆである。また、黒丸が測定されたＳパラメータ又はＴパラメータを示している。

ところで、上記のような（０，０）や（１００，０）は、可変コンデンサ２１の可動部の位置と高周波電源１ｖの出力周波数との組み合わせ情報を示すものであるため、この組み合わせ情報が分かれば、対応する可変コンデンサ２１の可動部の位置と高周波電源１ｖの出力周波数とが分かる。すなわち、可変コンデンサ２１のキャパシタンス情報（電気特性情報）と高周波電源１ｖの出力周波数とが分かる。そのため、メモリ７０には、単にＳパラメータやＴパラメータを記憶するのではなく、可変コンデンサ２１の可動部の位置と高周波電源１ｖの出力周波数との組み合わせ情報と関連付けてＳパラメータやＴパラメータを記憶する。

上述したように、伝送特性を測定するときにはＳパラメータを用いるのが簡便とされ、演算を行うときにはＴパラメータを用いるのが簡便とされているので、インピーダンス整合を行うときにはＴパラメータを用いる。そのため、通常は、測定したＳパラメータをＴパラメータに変換したものをメモリ７０に記憶しておく。Ｓパラメータをメモリ７０に記憶しておく場合は、必要時にＳパラメータからＴパラメータに変換して用いる。しかし、インピーダンス整合時にＳパラメータからＴパラメータに変換すると演算負荷が大きくなるので、予めＴパラメータをメモリ７０に記憶しておく方が好ましい。そのため、以下では、Ｔパラメータをメモリ７０に記憶し、そのＴパラメータを用いてインピーダンス整合を行うものとして説明する。

なお、Ｓパラメータは、可変コンデンサ２１の可動部の位置及び高周波電源１ｖの出力周波数に対応しているので、精度の面から見れば、可変コンデンサ２１の可動部の位置が取り得る値及び高周波電源１ｖの出力周波数が取り得る値の全ての組み合わせに対してＳパラメータを測定するのが好ましい。

しかし、上述したように可変コンデンサ２１の可動部の位置、及び高周波電源１ｖの出力周波数は、上述したように複数段階に変位可能（調整可能）になっているが、この全ての組み合わせに対してＳパラメータを測定しようとすると、膨大な量のＳパラメータを測定することになるので、多くの工数が必要となる。そのため、全ての組み合わせに対してＳパラメータを測定するのではなく、一部の組み合わせに対してＳパラメータを測定しておき、測定していないＳパラメータに対しては線形補間によってＳパラメータを推定する手法を用いる。Ｓパラメータを変換したＴパラメータも同様である。

例えば、Ｓパラメータの各要素Ｓ11，Ｓ12，Ｓ21，Ｓ22のそれぞれに対して直線近似による補間演算を行えばよい。またＳパラメータを変換したＴパラメータも同様に、Ｔパラメータの各要素Ｔ11，Ｔ12，Ｔ21，Ｔ22のそれぞれに対して直線近似による補間演算を行えばよい。補間演算の方法としては、例えば、バイリニア（Ｂｉ−Ｌｉｎｅａｒ）と呼ばれる補間方法（以下、バイリニア補間という）を用いればよい。

図３は、測定していないＳパラメータをバイリニア補間によって求める方法を説明するための図である。この図３では、可変コンデンサ２１の可動部の位置及び高周波電源１ｖの出力周波数を変数としたときに、両者の一部の組み合わせに対して測定したＳパラメータの測定値に基づいて、測定していないＳパラメータをバイリニア補間によって求める方法を説明する。なお、図３では、Ｓパラメータの要素Ｓ11を例にしている。

また本明細書では、Ｓパラメータの要素を、「Ｓパラメータの要素名（Ｓ11等）」＋「組み合わせ情報（Ｃ，Ｆ）」で表すことにする。例えば、Ｓ（１０，１０）の要素Ｓ11をＳ11（１０，１０）、Ｓ（１０，２０）の要素Ｓ11をＳ11（１０，２０）、Ｓ（２０，１０）の要素Ｓ11をＳ11（２０，１０）、Ｓ（２０，２０）の要素Ｓ11をＳ11（２０，２０）と表す。したがって、図３では、Ｓ11（１０，１０）の測定値が１００、Ｓ11（１０，２０）の測定値が１７０、Ｓ11（２０，１０）の測定値が１６０、Ｓ11（２０，２０）の測定値が２００であることを示している。なお、図３に示した要素Ｓ11の各値例は、実際の測定値ではなく、バイリニア補間を説明し易い数値にしている。

図３の場合、例えばＳ11（１８，１６）の推定値は、以下の第１ステップ〜第３ステップによって求めることができる。
第１ステップ：Ｓ11（１０，１０）の測定値とＳ11（２０，１０）の測定値とを用いて、Ｓ11（１８，１０）の推定値を求めるための補間演算を行う。
第２ステップ：Ｓ11（１０，２０）の測定値とＳ11（２０，２０）の測定値とを用いて、Ｓ11（１８，２０）の推定値を求めるための補間演算を行う。
第３ステップ：第１ステップ及び第２ステップで求めたＳ11（１８，１０）の推定値とＳ11（１８，２０）の推定値とを用いて、Ｓ11（１８，１６）の推定値を求めるための補間演算を行う。

具体的には、次のようになる。
Ｓ11（１８，１０）の推定値：１００×０．２＋１６０×０．８＝１４８
Ｓ11（１８，２０）の推定値：１７０×０．２＋２００×０．８＝１９４
Ｓ11（１８，１６）の推定値：１４８×０．４＋１９４×０．６＝１７５．６
したがって、Ｓ11（１８，１６）の推定値は、１７５．６となる。

他の要素Ｓ12（１８，１６），Ｓ21（１８，１６），Ｓ22（１８，１６）も、それぞれ同様に推定値を求めることができる。そのため、測定していないＳパラメータであっても、その各要素Ｓ11，Ｓ12，Ｓ21，Ｓ22を求めることができる。

なお、補間演算によって推定値を求めたいＳパラメータが、Ｓ（１８，２０）である場合は、Ｓ11（１０，２０）の測定値とＳ11（２０，２０）の測定値とに基づいて、Ｓ11（１８，２０）の推定値を求めることができる。他の要素Ｓ12（１８，２０），Ｓ21（１８，２０），Ｓ22（１８，２０）も、それぞれ同様に推定値を求めることができる。

すなわち、表２のように通常は格子状にＳパラメータを測定するので、補間演算によってＳパラメータを求める場合には、測定済みの４つのＳパラメータに基づいて補間演算するが、測定済みの２つのＳパラメータの間に求めたいＳパラメータが存在する場合は、演算を簡単にできる。

また、表２のように格子状にＳパラメータを測定すると、補間演算が行いやすいという利点がある。もちろん、格子状にＳパラメータが測定されていなくても補間演算は行える場合はある。

また、図４に示すように、格子状にＳパラメータを測定するとともに、他の一部の組み合わせ情報に対してＳパラメータを測定してもよい。
図４は、格子状にＳパラメータを測定するとともに、他の一部の組み合わせ情報に対してＳパラメータを測定する場合の一例である。図４において、横軸は、可変コンデンサ２１の可動部の位置情報Ｃであり、縦軸は、高周波電源１ｖの出力周波数情報Ｆである。また、黒丸が格子状に測定されたＳパラメータを示している。そして、領域Ａや領域Ｂの部分について、さらにＳパラメータを測定した一例を示している。

例えば、インピーダンス整合すると予想される組み合わせ情報を基準とする所定範囲では、その範囲内の全ての組み合わせ情報に対してＳパラメータを測定すればよい。このように、実質的に必要な組み合わせ情報に対してＳパラメータを測定すると、Ｓパラメータの測定工数及びメモリ容量の増大を抑制しつつ、精度のよいインピーダンス整合を行うことができる。

また上記では、測定したＳパラメータのうち、推定したいＳパラメータ［Ｓ（１８，１６）］に隣接するＳパラメータ［Ｓ（１０，１０）］，［Ｓ（２０，１０）］，［Ｓ（１０，２０）］，［Ｓ（２０，２０）］に基づいて、Ｓパラメータ［Ｓ（１８，１６）］の推定値を演算していた。しかし、これに限定するものではない。例えば、［Ｓ（０，０）］，［Ｓ（３０，０）］，［Ｓ（０，３０）］，［Ｓ（３０，３０）］に基づいて、Ｓパラメータ［Ｓ（１８，１６）］の推定値を補間演算してもよい。補間演算に用いる測定したＳパラメータは、推定したいＳパラメータ［Ｓ（１８，１６）］に隣接していなくてもよい。ただし、推定したいＳパラメータと補間演算に用いる測定したＳパラメータとの間隔が離れる程、推定値の精度が悪くなると考えられるので、どのＳパラメータに基づいて補間演算をするのかは、精度と利便性を考慮して適宜決定すればよい。

上記のように予め測定したＳパラメータから測定していないＳパラメータを補間演算によって推定することができる。そのため、推定したＳパラメータをメモリ７０に予め記憶してもよい。また、Ｓパラメータを変換したＴパラメータを記憶してもよい。この場合、ＳパラメータやＴパラメータの特性パラメータは、測定していない全ての組み合わせについて推定しても良いし、測定していない全ての組み合わせのうちの一部の組み合わせについて推定してもよい。なお、上記のように、推定したＳパラメータ、推定したＳパラメータを変換したＴパラメータをメモリ７０に記憶しておくと、インピーダンス整合時の演算負荷が低減できる反面、メモリ容量を多く必要とするので、実情に合わせて適宜選択すればよい。

なお、上記のように、推定したＳパラメータ又は推定したＳパラメータを変換したＴパラメータをメモリ７０に記憶する場合、例えば、測定したＳパラメータ又は測定したＳパラメータを変換したＴパラメータを第１の記憶領域に記憶し、推定したＳパラメータ又は推定したＳパラメータを変換したＴパラメータを第２の記憶領域に記憶してもよい。換言すると、測定したＳパラメータ又は測定したＳパラメータを変換したＴパラメータを記憶する領域が第１の記憶領域であり、推定したＳパラメータ又は推定したＳパラメータを変換したＴパラメータを記憶する領域が第２の記憶領域となる。
もちろん、第１の記憶領域及び第２の記憶領域は、同一のハードウェアに設けてもよいし、別のハードウェアに設けてもよい。また、第１の記憶領域及び第２の記憶領域を同一のハードウェアに設ける場合、第１の記憶領域及び第２の記憶領域を、所定の容量の領域毎に分けてもよいし、分けなくてもよい。なお、記憶するパラメータが、測定したパラメータ（測定したパラメータを変換したパラメータ）なのか、推定したパラメータ（推定したパラメータを変換したパラメータ）なのかが区別できるようにしておくことが好ましい。

次にＳパラメータのデータの測定方法について説明する。

［Ｓパラメータの測定するための測定回路］
図５は、インピーダンス調整装置３ＡのＳパラメータを測定するための測定回路の構成を示す図である。この測定回路の構成は、予め製品出荷前に、例えば工場内で組み上げられるものである。

この図５に示すように、インピーダンス調整装置３ＡのＳパラメータは、例えば入出力インピーダンスが５０Ωのネットワークアナライザ８０を用いて測定される。そのため、インピーダンス調整装置３Ａの入力端３０１に、ネットワークアナライザ８０の第１入出力端子８１が接続され、インピーダンス調整装置３Ａの出力端３０２に、ネットワークアナライザ８０の第２入出力端子８２が接続される。また、インピーダンス調整装置３Ａの制御部１００に、ネットワークアナライザ８０の制御端子８３が接続される。

なお、方向性結合器１０は、特性パラメータ（この例ではＳパラメータ）の測定時には使用されず、実際に、半導体やフラットパネルディスプレイ等を製造する際に使用されるものである。

［Ｓパラメータの測定手順］
図５に示した測定回路では、可変コンデンサ２１の可動部の位置を予め定めた段階ずつ変化させるとともに、ネットワークアナライザ８０から出力される高周波の周波数を予め定めた段階ずつ変化させながら、ネットワークアナライザ８０においてインピーダンス調整装置３ＡのＳパラメータが測定される。以下、この手順を説明する。
なお、Ｓパラメータは、可変コンデンサ２１の可動部の位置と高周波電源１ｖの出力周波数とを変数として測定されたものであり、可変コンデンサ２１が０〜１００の１０１段階に変位可能であり、高周波電源１ｖの出力周波数が、０〜１００の１０１段階に変更可能であるとする。また、表２に示すように、可変コンデンサ２１の可動部の位置及び出力周波数を、それぞれ１０段階間隔で変更させた場合についての手順とする。

まず、制御部１００により可変コンデンサ２１の可動部の位置が、例えば「０」に設定され、またネットワークアナライザ８０の第１入出力端子８１から、例えば「０」に対応する周波数（例えば１．８ＭＨｚ）を有する高周波がインピーダンス調整装置３Ａの入力端３０１に入力される。この高周波の周波数は、高周波電源１ｖから負荷５に供給される高周波電力の出力周波数に相当する。

ネットワークアナライザ８０から出力された高周波（入射波）は、インピーダンス調整装置３Ａの入力端３０１で一部は反射し、第１入出力端子８１からネットワークアナライザ８０に入力され、残りはインピーダンス調整装置３Ａ内を透過し、出力端３０２から出力されて第２入出力端子８２からネットワークアナライザ８０に入力される。

そして、反射波及び透過波は、ネットワークアナライザ８０の内部でそれぞれ検出され、入射波、反射波及び透過波を用いてＳパラメータのうち、入力側の電圧反射係数（Ｓ11）、順方向電圧の伝達係数（Ｓ21）が測定される。すなわち、入射波、反射波及び透過波をそれぞれａ１，ｂ１，ｂ２とすると、Ｓ11＝ｂ１／ａ１、Ｓ21＝ｂ２／ａ１の演算処理を行うことにより、電圧反射係数（Ｓ11）、順方向電圧の伝達係数（Ｓ21）が測定される。

次に、ネットワークアナライザ８０の第２入出力端子８２から同一の高周波がインピーダンス調整装置３Ａの出力端３０２に入力される。ネットワークアナライザ８０から出力された高周波（入射波）は、インピーダンス調整装置３Ａの出力端３０２で一部は反射し、第２入出力端子８２からネットワークアナライザ８０に入力され、残りはインピーダンス調整装置３Ａ内を透過し、入力端３０１から出力されて第１入出力端子８１からネットワークアナライザ８０に入力される。

そして、反射波及び透過波は、ネットワークアナライザ８０の内部でそれぞれ検出される。これらの入射波、反射波及び透過波を用いてＳパラメータのうち、逆方向電圧の伝達係数（Ｓ12）、出力側の電圧反射係数（Ｓ22）が測定される。すなわち、入射波、反射波及び透過波をそれぞれａ２，ｂ２，ｂ１とすると、Ｓ12＝ｂ１／ａ２、Ｓ22＝ｂ２／ａ２の演算処理を行うことにより、逆方向電圧の伝達係数（Ｓ12）、出力側の電圧反射係数（Ｓ22）が測定される。

これにより、先の工程と合わせて、可変コンデンサ２１の可動部の位置が「０」であり、出力周波数が「０」（この例では１．８ＭＨｚに相当）であるときのＳパラメータ「Ｓ（０，０）」を構成する電圧反射係数（Ｓ11）、順方向電圧の伝達係数（Ｓ21）、逆方向電圧の伝達係数（Ｓ12）及び出力側の電圧反射係数（Ｓ22）が測定されたことになる。すなわち、可変コンデンサ２１の可動部の位置が「０」であり、高周波電源１ｖの出力周波数が「０」であるときのＳパラメータ「Ｓ（０，０）」が測定される。測定したＳパラメータは、ネットワークアナライザ８０の制御端子８３からインピーダンス調整装置３Ａの制御部１００に送られる。

制御部１００では、上述した「数２」を用いて測定したＳパラメータからＴパラメータに変換する。そして、変換されたＴパラメータは、制御部１００により可変コンデンサ２１の可動部の位置とネットワークアナライザ８０から出力される高周波の周波数（高周波電源１ｖの出力周波数に相当）とが対応関係を持つようにした上でメモリ７０に送付され、メモリ７０に記憶される。

その後、可変コンデンサ２１の可動部の位置とネットワークアナライザ８０から出力される高周波の周波数との組み合わせ情報を順次変更していくことによって、同様に所望のＳパラメータを求めることができる。例えば、Ｓ（０，０），Ｓ（０，１０），・・・Ｓ（０，９０），Ｓ（０，１００），Ｓ（１０，０），Ｓ（１０，１０），・・・Ｓ（１００，９０），Ｓ（１００，１００）のような順番でＳパラメータを順次測定すればよい。もちろん、測定する順番は、この順番に限定されない。

測定したＳパラメータは、順次Ｔパラメータに変換される。変換されたＴパラメータは、制御部１００により可変コンデンサ２１の可動部の位置とネットワークアナライザ８０から出力される高周波の周波数（高周波電源１ｖの出力周波数に相当）とが対応関係を持つようにした上でメモリ７０に送付され、メモリ７０に記憶される。

なお、上記では、１つのＳパラメータを測定する毎にＴパラメータに変換していたが、これに限定されるものではなく、複数のＳパラメータを測定する毎にＴパラメータに変換するようにしてもよいし、測定すべきＳパラメータを一通り測定した後に、Ｔパラメータに変換するようにしてもよい。そのために、必要に応じてＳパラメータ用のメモリ及びＴパラメータ用のメモリの両方を設ければよい。

また、ＳパラメータやＴパラメータのデータは、ネットワークアナライザ８０のディスプレイ（図略）やインピーダンス調整装置３Ａの外部に設けられたディスプレイやプリンタ（いずれも図略）等に出力するようにされてもよい。もちろん、外部の各種装置（図略）に出力してもよい。

このようにして、インピーダンス調整装置３ＡのＳパラメータが測定されると、インピーダンス調整装置３Ａは、例えば工場から出荷され、前述したように、高周波電源１ｖと負荷５との間に介装されて、現地において実際に半導体やフラットパネルディスプレイ等を製造する際に使用される。

［インピーダンス調整装置３Ａの動作］
次に高周波電力供給システムとして実際に使用されるインピーダンス調整装置３Ａの動作を、図６を参照して説明する。

図６は、制御部１００の機能ブロック図である。制御部１００は、機能の観点から、図６に示すように、ベクトル化部１１０、周波数検出部１２０、Ｔパラメータ取得部１３０、現時点の出力反射係数演算部１４０、目標入力反射係数設定部１５０、仮想出力反射係数演算部１６０、メモリ１７０、近似反射係数探索部１８０、目標位置設定部１９１及び目標周波数設定部１９２によって構成される。

なお、周波数検出部１２０は、本発明の周波数検出手段の一例であり、Ｔパラメータ取得部１３０は、本発明の特性パラメータ取得手段の一例であり、現時点の出力反射係数演算部１４０は、本発明の出力反射係数演算手段の一例であり、仮想出力反射係数演算部１６０は、本発明の仮想の出力反射係数演算手段の一例であり、メモリ１７０は、本発明の仮想の出力反射係数記憶手段の一例であり、近似反射係数探索部１８０は、本発明の近似反射係数探索手段の一例であり、目標位置設定部１９１は、本発明の目標電気特性設定手段の一例であり、目標周波数設定部１９２は、本発明の目標出力周波数設定手段の一例である。

高周波電源１ｖによって高周波電力が負荷５に供給されると、方向性結合器１０によって進行波及び反射波が分離されて検出される。進行波側の検出信号は、進行波電圧として出力され、反射波側の検出信号は、反射波電圧として出力される。ベクトル化部１１０では、方向性結合器１０の出力を入力し、入力信号を所定の間隔でサンプリングして、大きさ及び位相情報を含むベクトル情報として、現時点の入力端３０１における進行波電圧Ｖfinow及び反射波電圧Ｖrinowを出力する。なお、方向性結合器１０の出力をディジタル情報に変換するために、Ａ／Ｄコンバータ（図略）が設けられている。

また、方向性結合器１０等に代えて入力側検出器を用いる場合も、入力側検出器の出力をディジタル情報に変換するために、Ａ／Ｄコンバータ（図略）が設けられており、周知の方法によって、入力側検出器から入力された情報に基づいて、進行波電圧Ｖfinow及び反射波電圧Ｖrinowが求められる。
この場合、入力側検出器と、入力側検出器から入力された情報に基づいて進行波電圧Ｖfinow及び反射波電圧Ｖrinowを求める部分とを含めたものが、本発明の高周波情報検出手段の一例となる。

ベクトル化部１１０から現時点の入力端３０１における進行波電圧Ｖfinow及び反射波電圧Ｖrinowが出力されると、それらは現時点の出力反射係数演算部１４０に入力される。

「数７」に示すように、反射波電圧Ｖrinowから進行波電圧Ｖfinowを除算することにより、現時点の入力端３０１における反射係数Γinnow（以下、入力反射係数Γinnow）を演算することができる。なお、入力反射係数Γinnowの絶対値（入力反射係数絶対値）は、｜Γinnow｜である。

周波数検出部１２０は、進行波電圧Ｖfinowを入力し、周知の方法によって高周波電源１ｖから負荷５に供給される高周波電力の出力周波数を検出し、現時点の出力周波数Ｆnowとして出力する。現時点の出力周波数Ｆnowは、Ｔパラメータ取得部１３０及び目標周波数設定部１９２に送られる。なお、周知の方法としては、例えばＰＬＬ（Phase-locked loop）を用いた周波数検出方法、零クロス法を用いた周波数検出方法等がある。もちろん、これらの方法に限定されず、他の方法を用いても良い。
また、上述したように、方向性結合器１０に代えて、入力側検出器が用いられる場合は、周波数検出部１２０は、例えば、入力側検出器によって検出される高周波電圧を入力し、この高周波電圧に基づいて、高周波電源１ｖから負荷５に供給される高周波電力の出力周波数を検出すればよい。

また、上述したように、本実施形態で用いられるＳパラメータは、ネットワークアナライザ８０から出力された高周波の周波数が、高周波電源１ｖから負荷５に供給される高周波電力の出力周波数に相当するものとして測定されたものである。そのため、周波数検出部１２０で検出する出力周波数と、Ｓパラメータ測定時にネットワークアナライザ８０から出力する高周波の周波数とのずれを可能な限り小さくしておく必要がある。

このような観点で見た場合、高周波電源１ｖが認識している電源認識出力周波数Ｆgeと、周波数検出部１２０が検出する現時点の出力周波数Ｆnowとのずれも可能な限り小さくしておく必要がある。高周波電源１ｖの製造メーカとインピーダンス調整装置３の製造メーカが同一であれば、上記のずれは可能な限り小さくすることができる。しかし、高周波電源１ｖの製造メーカと、インピーダンス調整装置３の製造メーカとが異なる場合は、ずれが生じる恐れがある。そうなると、精度のよいインピーダンス整合ができなくなる。そのため、本実施形態では、インピーダンス調整装置３（周波数検出部１２０）で、高周波電源１ｖから負荷５に供給される高周波電力の出力周波数を検出するようにしている。

もちろん、電源認識出力周波数Ｆgeと現時点の出力周波数Ｆnowとのずれが殆ど無い場合は、周波数検出部１２０を不要にし、電源認識出力周波数ＦgeをＴパラメータ取得部１３０に入力するようにしてもよい。

一方、位置検出部４０では、現時点における可変コンデンサ２１の可動部の位置が検出され、現時点の位置情報Ｃnowとして出力され、Ｔパラメータ取得部１３０に送られる。

Ｔパラメータ取得部１３０は、位置検出部４０から出力された現時点の位置情報Ｃnow及び周波数検出部１２０から出力された現時点の出力周波数Ｆnowが入力される。
Ｔパラメータ取得部１３０では、メモリ７０に記憶されているＴパラメータを用いて現時点の位置情報Ｃnow及び現時点の出力周波数Ｆnowに対応したＴパラメータを取得し、取得したＴパラメータを出力する。出力されたＴパラメータは、現時点の出力反射係数演算部１４０に送られる。

現時点の位置情報Ｃnow及び現時点の出力周波数Ｆnowに対応したＴパラメータがメモリ７０に記憶されている場合は、そのＴパラメータをメモリ７０から取得し、取得したＴパラメータを出力すればよい。しかし、現時点の位置情報Ｃnow及び現時点の出力周波数Ｆnowに対応したＴパラメータがメモリ７０に記憶されていない場合は、メモリ７０に記憶されているＴパラメータを用いて、上述したように補間演算によって現時点の位置情報Ｃnow及び現時点の出力周波数Ｆnowに対応したＴパラメータを取得し、取得したＴパラメータを出力すればよい。

現時点の出力反射係数演算部１４０では、現時点の入力端３０１における進行波電圧Ｖfinow、反射波電圧Ｖrinow及びＴパラメータ取得部１３０から出力されたＴパラメータに基づいて、現時点の出力端３０２における進行波電圧Ｖfonow及び反射波電圧Ｖronowが演算される。この場合、下記に示す「数８」によって、現時点の出力端３０２における進行波電圧Ｖfonow及び反射波電圧Ｖronowが演算される。

なお、「数８」において、Ｔ11now，Ｔ12now，Ｔ21now及びＴ22nowは、Ｔパラメータ取得部１３０から出力されたＴパラメータを構成する各要素である。すなわち、現時点の可変コンデンサ２１の可動部の位置、高周波電源１ｖの出力周波数に対応したＴパラメータの各要素を示す。

また、現時点の出力反射係数演算部１４０は、「数９」に示すように、現時点の出力端３０２における反射波電圧Ｖronowを進行波電圧Ｖfonowで除算して、現時点の出力端３０２における反射係数Γoutnow（以下、出力反射係数Γoutnow）を演算する。演算結果は、近似反射係数探索部１８０に送られる。

また、現時点の出力反射係数Γoutnowは、Ｔパラメータを用いて、「数１０」のように演算することもできる。

目標入力反射係数設定部１５０では、予め目標となる入力反射係数Γinset（以下「目標入力反射係数Γinset」という）が設定される。この目標入力反射係数Γinsetは、「数１１」によって表すことができる。この目標入力反射係数設定部１５０で設定された目標入力反射係数Γinsetは、仮想出力反射係数演算部１６０に送られる。なお、目標入力反射係数Γinsetは、随時変更できるようにしてもよい。

「数１１」において、Ｚinは目標インピーダンスであって、実数部Ｒin及び虚数部Ｘinの和であるＺin＝Ｒin＋ｊＸinで表される。また、Ｚｏは特性インピーダンスである。なお、目標入力反射係数Γinsetは直接的に設定されてもよいし、目標入力反射係数Γinsetが直接的に設定されることに代えて、上記した目標インピーダンスＺin及び特性インピーダンスＺｏが予め設定され、これらから目標入力反射係数Γinsetに変換されて用いられてもよい。

目標入力反射係数Γinsetは通常は最小値、すなわち０（目標入力反射係数Γinsetを実数部と虚数部との和で表した場合、Γinset＝０＋ｊ０）であるので、この目標入力反射係数Γinsetになるように、可変コンデンサ２１の可動部の位置及び高周波電源１ｖの出力周波数を調整すると、入力端３０１における反射波が最小になって、インピーダンス整合を行わせることができる。もちろん、目標入力反射係数Γinsetを０以外にしてもよいが、整合したと見なす値以下に設定する（例えば、０．０５や０．１等の比較的小さい値）。また、所望する目標入力反射係数Γinsetは、予め設定しておいてもよいし、目標入力反射係数Γinsetを設定するための設定部を設けて、随時変更できるようにしてもよい。

ここで、目標入力反射係数Γinset、現時点の出力反射係数Γoutnow、及びＴパラメータとの関係は、「数１２」のように表される。すなわち、現時点の出力反射係数Γoutnowにおいて、目標入力反射係数設定部１５０で設定された目標入力反射係数Γinsetにしたときに「数１２」が成り立つ。

ただし、Ｔ11mat，Ｔ12mat，Ｔ21mat，Ｔ22matは、現時点の出力反射係数Γoutnowであるときに、目標入力反射係数Γinsetにできる可変コンデンサ２１の可動部の位置と高周波電源１ｖの出力周波数との組み合わせ情報に対応したＴパラメータの各要素である。「数１２」は、以下のようにして求めることができる。

出力反射係数Γoutnowは、「数９」または「数１０」で求めることができる。また、進行波電圧Ｖfonow及び反射波電圧Ｖronowは、「数８」を参照してＴパラメータを考慮すれば、Ｖfonow＝Ｔ11mat・Ｖfinow＋Ｔ12mat・Ｖrinow、Ｖronow＝Ｔ21mat・Ｖfinow＋Ｔ22mat・Ｖrinowで表される（Ｖfinow，Ｖrinowは、現時点の入力端における進行波電圧及び反射波電圧）。したがって、Γoutnow＝（Ｔ21mat・Ｖfinow＋Ｔ22mat・Ｖrinow）／（Ｔ11mat・Ｖfinow＋Ｔ12mat・Ｖrinow）となる。ここで、入力反射係数Γinset＝Ｖrinow／Ｖfinowなので、Γoutnow＝[Ｔ21mat・Ｖfinow＋Ｔ22mat・（Γinset・Ｖfinow）]／[Ｔ11mat・Ｖfinow＋Ｔ12mat・（Γinset・Ｖfinow）]＝（Ｔ21mat＋Ｔ22mat・Γinset）／（Ｔ11mat＋Ｔ12mat・Γinset）となる。

上記のように「数１２」が成り立つため、現時点の出力反射係数演算部１４０で現時点の出力反射係数Γoutnowを求めたときに、「数１２」が成り立つＴパラメータ（Ｔ11mat，Ｔ12mat，Ｔ21mat，Ｔ22mat）にできれば、入力反射係数Γinnowを目標入力反射係数Γinsetにすることができる。したがって、「数１２」が成り立つＴパラメータ（Ｔ11mat，Ｔ12mat，Ｔ21mat，Ｔ22mat）に対応する可変コンデンサ２１の可動部の位置と高周波電源１ｖの出力周波数との組み合わせを探せばよい。

しかし、「数１２」が成り立つようにＴパラメータの４つの要素（Ｔ11mat，Ｔ12mat，Ｔ21mat，Ｔ22mat）をそれぞれ自由に調整できるのであれば、「数１２」が成り立つＴパラメータ（Ｔ11mat，Ｔ12mat，Ｔ21mat，Ｔ22mat）を求めることができる。ところが、ＳパラメータやＴパラメータは、インピーダンス調整装置全体を伝送装置として扱ったときの伝送特性を表すものであり、可変コンデンサ２１の可動部の位置と高周波電源１ｖの出力周波数との組み合わせ毎に、４つの要素が１組となって測定されたものである。そのため、厳密に「数１２」が成り立つＴパラメータ（Ｔ11mat，Ｔ12mat，Ｔ21mat，Ｔ22mat）が存在する可能性は低い。

ここで、表３に示すような予め測定したＴパラメータ又は予め測定したＴパラメータから補間演算によって推定できるＴパラメータを「数１２」の右辺に代入したときの演算結果を仮想の出力反射係数Γoutnow’とする。また、「数１２」の右辺に代入するＴパラメータがＴ（Ｃ，Ｆ）であるときの仮想の出力反射係数をΓoutnow’（Ｃ，Ｆ）と表す。また、Ｔパラメータの各要素も同様に、Ｔ11mat（Ｃ，Ｆ），Ｔ12mat（Ｃ，Ｆ），Ｔ21mat（Ｃ，Ｆ），Ｔ22mat（Ｃ，Ｆ）と表す。例えば、Ｔ（１，０）であるときの仮想の出力反射係数をΓoutnow’（１，０）と表す。上記の関係は、「数１３」のようになる。なお、Ｔ（Ｃ，Ｆ）は複数個あるので、Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）も複数個演算される。

そのため、演算した仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）の中から、現時点の出力反射係数Γoutnowに一番近い仮想の出力反射係数Γoutnow’ （Ｃ，Ｆ）（以下、近似反射係数Γoutnow”（Ｃ，Ｆ）という。）を探せば、「数１２」が成り立つ条件に一番近い可変コンデンサ２１の可動部の位置と高周波電源１ｖの出力周波数との組み合わせを特定することができる。上述したように、目標入力反射係数Γinsetは、整合したと見なす値以下に設定されるので、近似反射係数Γoutnow”（Ｃ，Ｆ）にすることができれば、整合したと見なすことができる。

そこで、仮想出力反射係数演算部１６０では、ＴパラメータがＴ（Ｃ，Ｆ）であるときの仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）を演算する。そして、演算した仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）を、可変コンデンサ２１の可動部の位置と高周波電源１ｖの出力周波数との組み合わせ情報（Ｃ，Ｆ）に関連付けてメモリ１７０に記憶していく。

メモリ１７０に記憶する工程は、予め行っておけるので、インピーダンス整合を行う前に行っておくことが好ましい。そうすることで、インピーダンス整合時の演算負荷を低減できる。なお、目標入力反射係数Γinsetを変更した場合は、再度、仮想出力反射係数演算部１６０で、ＴパラメータがＴ（Ｃ，Ｆ）であるときの仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）を演算し、演算した仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）を、可変コンデンサ２１の可動部の位置と高周波電源１ｖの出力周波数との組み合わせ情報（Ｃ，Ｆ）に関連付けてメモリ１７０に記憶しておくのが好ましい。

近似反射係数探索部１８０は、メモリ１７０に記憶されている仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）の中から、現時点の出力反射係数Γoutnowに一番近いもの（近似反射係数Γoutnow”（Ｃ，Ｆ））を探索するものである。探索する際には、現時点の出力反射係数Γoutnowと、仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）との間の絶対値が一番小さいものを探索すればよい。

近似反射係数探索部１８０によって探索された近似反射係数Γoutnow”（Ｃ，Ｆ）には、可変コンデンサ２１の可動部の位置情報Ｃ及び高周波電源１ｖの出力周波数情報Ｆが含まれている（関連付けられている）。そのため、探索された近似反射係数Γoutnow”（Ｃ，Ｆ）に対応する可変コンデンサ２１の可動部の位置及び高周波電源１ｖの出力周波数が特定できる。

なお、もし近似反射係数Γoutnow”（Ｃ，Ｆ）の絶対値｜Γoutnow”（Ｃ，Ｆ）｜が、所定値よりも大きい場合は、例えば、一旦可変コンデンサ２１の可動部の位置及び高周波電源１ｖの出力周波数を調整した後、再度近似反射係数Γoutnow”（Ｃ，Ｆ）を探索する工程を行う等の処理をすればよい。または、異常があったと見なして異常信号を出力するようにしてもよい。

これまでの説明で明らかなように、上記のようにして特定した可変コンデンサ２１の可動部の位置及び高周波電源１ｖの出力周波数にすると、入力端における反射係数Γinを目標入力反射係数Γinsetに近づけることができる。すなわち整合状態に近づけることができる。通常はインピーダンス整合したと見なされる状態にすることができる。そのため、以下に示すように、特定した可変コンデンサ２１の可動部の位置及び高周波電源１ｖの出力周波数にするための調整が行われる。

目標位置設定部１９１は、上記のようにして特定した可変コンデンサ２１の可動部の位置を目標位置ｃmat（本発明の目標電気特性情報の一例）として設定する。また目標位置設定部１９１は、可変コンデンサ２１の可動部の位置が目標位置ｃmatに調整（変位）されるように指令信号としての目標位置情報Ｃmatを調整部３０に向けて出力する。目標位置情報Ｃmatは調整部３０に適した形式で生成される。例えば電圧信号やパルス信号として生成される。

調整部３０は、目標位置情報Ｃmatに基づいて、ステッピングモータ等を駆動し、可変コンデンサ２１の可動部の位置を目標位置ｃmatに調整する（変位させる）。

目標周波数設定部１９２は、上記のようにして特定した高周波電源１ｖの出力周波数を目標出力周波数ｆmat（本発明の目標出力周波数情報の一例）として設定する。また目標周波数設定部１９２は、高周波電源１ｖの出力周波数が目標出力周波数ｆmatに調整（変更）されるように指令信号としての目標出力周波数情報Ｆmatを高周波電源１ｖに向けて出力する。目標出力周波数情報Ｆmatは高周波電源１ｖに適した形式で生成される。

高周波電源１ｖは、目標出力周波数情報Ｆmatに基づいて、出力周波数を目標出力周波数ｆmatに調整（変更）する。

ここで、目標出力周波数情報Ｆmatについて補足説明をする。
上述したように、高周波電源１ｖの製造メーカと、インピーダンス調整装置３の製造メーカとが異なる場合等で、高周波電源１ｖが認識している電源認識出力周波数Ｆgeと、周波数検出部１２０が検出する現時点の出力周波数Ｆnow（インピーダンス調整装置３が認識する現時点の出力周波数Ｆnow）とのずれ（誤差）が生じる場合がある。そうなると、精度のよいインピーダンス整合ができない。

そのため、目標出力周波数ｆmatを、そのまま高周波電源１ｖに出力するのではなく、「数２１」のように、目標出力周波数ｆmatと現時点の出力周波数Ｆnowとの差を演算し、その差に電源認識出力周波数Ｆgeを加算した周波数を目標周波数情報Ｆmatとする。このようにすれば、電源認識出力周波数Ｆgeとインピーダンス調整装置３が認識する現時点の出力周波数Ｆnowとのずれ（誤差）を考慮した目標出力周波数情報Ｆmatを高周波電源１ｖに向けて出力することになるので、電源認識出力周波数Ｆgeと現時点の出力周波数Ｆnowとにずれ（誤差）が生じる場合であっても、精度のよいインピーダンス整合を行える。

または、「数１５」のように、目標出力周波数ｆmatと現時点の出力周波数Ｆnowとの差を演算し、その差の周波数を目標周波数情報Ｆmatとする。そして、高周波電源１ｖ側で電源認識出力周波数Ｆgeに目標周波数情報Ｆmatを加算した周波数を演算し、新たな出力周波数とするように高周波電源１ｖを構成してもよい。このようにしても、電源認識出力周波数Ｆgeと現時点の出力周波数Ｆnowとにずれが生じる場合であっても、精度のよいインピーダンス整合を行える。

［第２実施形態］

図７は、第２実施形態における制御部１００ａの機能ブロック図である。制御部１００ａは、機能の観点から、図７に示すように、ベクトル化部１１０、周波数検出部１２０、Ｔパラメータ取得部１３０、現時点の出力反射係数演算部１４０、目標入力反射係数設定部１５０、仮想出力反射係数演算部１６０ａ、メモリ１７０、近似反射係数探索部１８０、目標位置設定部１９１及び目標周波数設定部１９２によって構成される（第１実施形態とは、仮想出力反射係数演算部１６０ａが異なる）。

上記の第１実施形態では、仮想出力反射係数演算部１６０が、例えば、メモリ７０に記憶されている全ての特性パラメータ（以下ではＴパラメータを用いて説明する）を対象として、ＴパラメータがＴ（Ｃ，Ｆ）であるときの仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）を演算する。そして、演算した仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）を、可変コンデンサ２１の可動部の位置と高周波電源１ｖの出力周波数との組み合わせ情報（Ｃ，Ｆ）に関連付けてメモリ１７０に記憶していた。

これに対して、第２実施形態では、仮想出力反射係数演算部１６０ａが、例えば、メモリ７０に記憶されている一部のＴパラメータを対象として、そのＴパラメータがＴ（Ｃ，Ｆ）であるときの仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）を演算する。そして、演算した仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）を、可変コンデンサ２１の可動部の位置と高周波電源１ｖの出力周波数との組み合わせ情報（Ｃ，Ｆ）に関連付けてメモリ１７０に記憶するように構成される。以下、図を用いて説明する。

図８は、仮想出力反射係数演算部１６０ａが対象とするＴパラメータの一例を示すものである。

メモリ７０には、例えば、図８（ａ）及び図８（ｂ）のようにＴパラメータが記憶されているとする。なお、黒丸が記憶されているＴパラメータを示している。
（１）図８（ａ）は、可変コンデンサ２１の可動部の位置情報Ｃと高周波電源１ｖの出力周波数情報Ｆとが格子状（それぞれ０〜１００の範囲、１０間隔）に組み合わされた場合のＴパラメータがメモリ７０に記憶されていることを示している。
（２）図８（ｂ）は、図８（ａ）の一部を拡大したものであって、可変コンデンサ２１の可動部の位置情報Ｃと高周波電源１ｖの出力周波数情報Ｆとが、それぞれ４５〜５５の範囲、且つ１間隔で組み合わされた場合のＴパラメータがメモリ７０に記憶されていることを示している。

仮想出力反射係数演算部１６０ａは、図８（ｂ）に示すＴパラメータを対象とし、第１実施形態と同様に対象となるＴパラメータがＴ（Ｃ，Ｆ）であるときの仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）を演算する。

そして、演算した仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）を、可変コンデンサ２１の可動部の位置と高周波電源１ｖの出力周波数との組み合わせ情報（Ｃ，Ｆ）に関連付けてメモリ１７０に記憶していく（上記の第１実施形態と同様である）。

近似反射係数探索部１８０、目標位置設定部１９１、目標周波数設定部１９２等は、上記の第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と同様に、可変コンデンサ２１の可動部の位置及び高周波電源１ｖの出力周波数が調整される。ここでは説明を省略する。

なお、もし近似反射係数Γoutnow”（Ｃ，Ｆ）の絶対値｜Γoutnow”（Ｃ，Ｆ）｜が、所定値よりも大きい場合は、例えば、図８（ａ）に示すＴパラメータ（図８（ｂ）に示すＴパラメータは対象外）を対象とし、上記したように対象となるＴパラメータがＴ（Ｃ，Ｆ）であるときの仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）を演算し、その後、演算した仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）を、可変コンデンサ２１の可動部の位置と高周波電源１ｖの出力周波数との組み合わせ情報（Ｃ，Ｆ）に関連付けてメモリ１７０に記憶していく。そして、近似反射係数探索部１８０が、新たにメモリ１７０に記憶した仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）の中から、現時点の出力反射係数Γoutnowに一番近いもの（近似反射係数Γoutnow”（Ｃ，Ｆ））を探索すればよい。これらは、上記の第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。

＜第２実施形態の効果＞
上記のようにすると、インピーダンス整合すると予想される可変コンデンサ２１の可動部の位置情報Ｃと高周波電源１ｖの出力周波数情報Ｆとの組み合わせ情報が大凡分かっている場合に効果がある。
すなわち、インピーダンス整合すると予想される可変コンデンサ２１の可動部の位置情報Ｃと高周波電源１ｖの出力周波数情報Ｆとの組み合わせ情報が大凡分かっているので、該当する範囲の仮想の出力反射係数Γoutnow’（Ｃ，Ｆ）を対象とすれば、近似反射係数探索部１８０において、効率よく近似反射係数Γoutnow”（Ｃ，Ｆ）を探索することができる。具体的には、第１実施形態よりも第２実施形態の方が、近似反射係数探索部１８０において、近似反射係数Γoutnow”（Ｃ，Ｆ）を探索する際の探索数が少なくて済むので、演算負荷が少ない。よって、第１実施形態よりも第２実施形態の方が、高速に処理を行うことができる。

なお、上記では、特定の範囲にある可変コンデンサ２１の可動部の位置情報Ｃと高周波電源１ｖの出力周波数情報Ｆとの組み合わせ情報（Ｃ，Ｆ）を対象としたが、対象とする範囲は、１つではなく複数であってもよい。例えば、プラズマのプロセス条件が途中で変更されることにより、インピーダンス整合すると予想される可変コンデンサ２１の可動部の位置情報Ｃと高周波電源１ｖの出力周波数情報Ｆとの組み合わせ情報が変わる場合に有効である。

また、この発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、特性パラメータとしてＳパラメータやＴパラメータを用いたが、特性パラメータとしてはこれらに限るものではない。例えばＺパラメータやＹパラメータであってよく、この場合は、これらのパラメータを上述したＴパラメータに変換して上述のインピーダンス整合を行えばよい。

１ 高周波電源
１ｖ 可変周波数方式の高周波電源
２ 伝送線路
３ インピーダンス調整装置
３Ａ インピーダンス調整装置
４ 負荷接続部
５ 負荷（プラズマ処理装置）
１０ 方向性結合器
２０ 調整回路
２１ 可変コンデンサ
２２ インピーダンスが固定のコンデンサ
２３ インダクタ
３０ 調整部
４０ 位置検出部
７０ メモリ
８０ ネットワークアナライザ
１００ 制御部
１００ａ 制御部
１１０ ベクトル化部
１２０ 周波数検出部
１３０ Ｔパラメータ取得部
１４０ 現時点の出力反射係数演算部
１５０ 目標入力反射係数設定部
１６０ 仮想出力反射係数演算部
１６０ａ 仮想出力反射係数演算部
１７０ メモリ
１８０ 近似反射係数探索部
１９１ 目標位置設定部
１９２ 目標周波数設定部

Claims (10)

1. 負荷に高周波電力を供給する高周波電源と前記負荷との間に設けられ、内部に設けた可変電気特性素子の電気特性を調整することにより、前記高周波電源から負荷側を見たインピーダンスを調整するインピーダンス調整装置において、
   前記可変電気特性素子の電気特性情報と前記高周波電源の出力周波数情報とを組み合わせた情報を組み合わせ情報とし、前記電気特性情報と前記出力周波数情報とが取り得る全ての組み合わせのうちの一部の組み合わせを対象とした場合に、対象となる組み合わせを実現させたときの前記インピーダンス調整装置全体の伝送特性を示す特性パラメータを、対象となる組み合わせ情報と関連付けて複数の特性パラメータを記憶した特性パラメータ記憶手段と、
   入力端における高周波情報を検出する高周波情報検出手段と、
   現時点の前記可変電気特性素子の電気特性情報を検出する可変素子情報検出手段と、
   前記現時点の電気特性情報と現時点の出力周波数情報との組み合わせに対応する特性パラメータを、特性パラメータ記憶手段に記憶された特性パラメータの中から探索することによって取得するか、あるいは補間演算によって取得する特性パラメータ取得手段と、
   前記高周波情報検出手段によって検出された高周波情報と、前記特性パラメータ取得手段によって取得された特性パラメータとに基づいて、現時点の出力端における反射係数を演算する現時点の出力反射係数演算手段と、
   入力端における反射係数が予め設定された目標入力反射係数であると仮想した場合に、前記特性パラメータ記憶手段に記憶された全て又は一部の特性パラメータの夫々に対応する仮想の出力端における反射係数を演算すると共に、演算した複数の仮想の出力端における反射係数と当該反射係数の夫々に対応する組み合わせ情報とを関連付けて出力する仮想の出力反射係数演算手段と、
   前記仮想の出力反射係数演算手段で演算された複数の仮想の出力端における反射係数と当該反射係数の夫々に対応する組み合わせ情報とを関連付けて記憶する仮想の出力反射係数記憶手段と、
   前記仮想の出力反射係数記憶手段に記憶された複数の仮想の出力端における反射係数のうちで、前記現時点の出力端における反射係数に一番近似する仮想の出力端における反射係数を探索する近似反射係数探索手段と、
   前記近似反射係数探索手段で探索した仮想の出力端における反射係数に関連付けられた電気特性情報を目標電気特性情報として設定し、前記可変電気特性素子の電気特性を前記目標電気特性情報が示す電気特性に調整されるように指令信号を出力する目標電気特性設定手段と、
   前記近似反射係数探索手段で探索した仮想の出力端における反射係数に関連付けられた出力周波数情報を目標出力周波数情報として設定し、前記高周波電源の出力周波数を目標出力周波数情報が示す周波数に調整されるように指令信号を前記高周波電源に向けて出力する目標出力周波数設定手段と、
   前記目標電気特性設定手段から出力された指令信号に基づいて可変電気特性素子の電気特性を調整する可変電気特性素子調整手段と、
   を備えたことを特徴とするインピーダンス調整装置。
2. 前記特性パラメータ記憶手段に記憶される特性パラメータは、前記対象となる組み合わせのそれぞれの組み合わせ毎に測定した特性パラメータ又は測定した特性パラメータを変換した特性パラメータである請求項１に記載のインピーダンス調整装置。
3. 前記特性パラメータ記憶手段に記憶される特性パラメータは、前記対象となる組み合わせの一部の組み合わせ毎に測定した特性パラメータ及び前記一部の組み合わせ毎に測定した特性パラメータを用いて演算により推定した他の組み合わせの特性パラメータ又はそれらの特性パラメータを変換した特性パラメータである請求項１に記載のインピーダンス調整装置。
4. 前記特性パラメータ記憶手段は、
   前記対象となる組み合わせの一部の組み合わせ毎に測定した特性パラメータ又は測定した特性パラメータを変換した特性パラメータを、組み合わせ情報と関連付けて記憶した第1の特性パラメータ記憶手段と、
   前記推定した他の組み合わせの特性パラメータ又は前記推定した他の組み合わせの特性パラメータを変換した特性パラメータを、組み合わせ情報と関連付けて記憶した第２の特性パラメータ記憶手段と、
   を含むことを特徴とする請求項３に記載のインピーダンス調整装置。
5. 前記電気特性情報と前記出力周波数情報とが取り得る全ての組み合わせのうちの一部の組み合わせは、
   前記複数の可変電気特性素子の電気特性情報を第１軸上に表し、前記高周波電源の出力周波数情報を第２軸上に表して、両者の組み合わせ情報を座標形式で表したときに、前記第１軸上に第１の所定間隔毎に設定された座標と前記第２軸上に第２の所定間隔毎に設定された座標とを組み合わせることによって格子状に設定された組み合わせである請求項１〜４のいずれかに記載のインピーダンス調整装置。
6. 前記現時点の出力反射係数演算手段は、
   前記高周波情報検出手段によって検出された高周波情報に基づいて、入力端における反射係数を演算し、この演算された入力端における反射係数と、前記特性パラメータ取得手段によって取得された特性パラメータとに基づいて、現時点の出力端における反射係数を演算することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインピーダンス調整装置。
7. 前記高周波情報検出手段で検出した高周波情報に基づいて、前記高周波電源の出力周波数情報を検出する周波数検出手段を、さらに備え、
   前記特性パラメータ取得手段は、前記周波数検出手段で検出した出力周波数情報を現時点の出力周波数情報として用いることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインピーダンス調整装置。
8. 前記特性パラメータ取得手段は、前記高周波電源が認識している出力周波数を現時点の出力周波数情報として用いることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインピーダンス調整装置。
9. 前記測定した特性パラメータがＳパラメータであり、前記変換した特性パラメータがＳパラメータから変換できるＴパラメータである、請求項２〜４のいずれかに記載のインピーダンス調整装置。
   
   
10. 前記高周波情報は、前記高周波電源から前記負荷側に進行する進行波電圧及び前記負荷側から反射してくる反射波電圧である、請求項１〜９のいずれかに記載のインピーダンス調整装置。

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