JP2008181846A - High frequency device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem of a conventional high frequency device varying an output frequency of a high frequency electric power to control lowering of the reflection coefficient absolute value Γ, capable of adjusting a reactance component X of a load-side impedance ZL, while incapable of adjusting resistance component R, sometimes thereby incapable of lowering the reflection coefficient absolute value Γ. <P>SOLUTION: The high frequency device supplies an electric power to a plasma processing apparatus, for example. In the high frequency device, a frequency control circuit 11 varies the output frequency of the high frequency electric power to control lowering of the reflection coefficient absolute value Γ. When the control cannot lower the reflection coefficient absolute value Γ than a reference value, a reactance element control circuit 19 varies a variable capacitor VC1 in an impedance regulator 3 to control lowering of the reflection coefficient absolute value Γ. This lowers the reflection coefficient absolute value Γ than ever before. Moreover, use of a variable capacitor VC2 provides the further adjustment. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、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に電力を供給する高周波装置に関するものである。   The present invention relates to a high-frequency apparatus that supplies power to a load such as a plasma processing apparatus used for applications such as plasma etching and plasma CVD.

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では、製造プロセスの進行に伴い、インピーダンスが時々刻々と変化していく。このような負荷に効率よく電極を供給するためには、負荷インピーダンスＺ１（負荷だけのインピーダンス）の変化に伴い、高周波電源装置の出力端から負荷側を見たインピーダンス（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、通常、高周波電力を供給する高周波電源装置だけでなく、負荷側インピーダンスＺＬを調整するためのインピーダンス調整器が組み合わされて用いられている。   In a load such as a plasma processing apparatus used for applications such as plasma etching and plasma CVD, the impedance changes from moment to moment as the manufacturing process proceeds. In order to efficiently supply an electrode to such a load, an impedance viewed from the output end of the high-frequency power supply device (hereinafter referred to as load-side impedance ZL) in accordance with a change in load impedance Z1 (impedance of only the load) Need to be adjusted. Therefore, not only a high-frequency power supply device that supplies high-frequency power but also an impedance adjuster for adjusting the load-side impedance ZL is usually used in combination.

なお、高周波電源装置の出力端から電源側を見たインピーダンスを電源側インピーダンスＺ０とすると、電源側インピーダンスＺ０と負荷側インピーダンスＺＬとが整合したときに、反射波電力が最小となる。また、反射係数絶対値Γも最小となる。すなわち、負荷側インピーダンスＺＬを調整することによって、反射波電力を小さくさせることが可能となる。   If the impedance when the power supply side is viewed from the output terminal of the high-frequency power supply device is the power supply impedance Z0, the reflected wave power is minimized when the power supply impedance Z0 and the load impedance ZL are matched. Also, the reflection coefficient absolute value Γ is minimized. That is, the reflected wave power can be reduced by adjusting the load side impedance ZL.

このインピーダンス調整器だけで、インピーダンスの調整をさせるものもあるが、特許文献１や特許文献２のように、高周波電源装置の出力周波数を可変させることによって、負荷側インピーダンスＺＬを調整できる可変周波数方式の高周波電源装置が用いられる場合がある。なお、高周波電源装置とインピーダンス調整器とを組み合わせて構成された装置を高周波装置とする。   Although there is one that adjusts the impedance only by this impedance adjuster, a variable frequency method that can adjust the load side impedance ZL by varying the output frequency of the high frequency power supply device as in Patent Document 1 and Patent Document 2. In some cases, a high frequency power supply device is used. A device configured by combining a high-frequency power supply device and an impedance adjuster is referred to as a high-frequency device.

図７は、従来の高周波装置の構成例と高周波装置と負荷５との接続関係を示す図である。
高周波電源装置５０は、インピーダンス調整器６を介して、高周波電力を負荷５に供給するものであり、出力周波数を可変できる機能を有している。 FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional high-frequency device and a connection relationship between the high-frequency device and the load 5.
The high frequency power supply device 50 supplies high frequency power to the load 5 via the impedance adjuster 6 and has a function of changing the output frequency.

さらに詳細に説明すると、高周波電源装置５０は、電力増幅器５３を用いて高周波電力を出力するものであり、電力測定器５４によって測定された高周波電力出力値が、電力設定器５６で設定された目標値になるように出力制御される。また、高周波電源装置の出力周波数は、周波数制御回路５１によって発振周波数が制御される発振回路５２の発振周波数によって定まる。この高周波電源装置５０から出力された高周波電力は、同軸ケーブルからなる伝送線路２及びインピーダンス調整器６及び遮蔽された銅板からなる負荷接続部４を介して負荷５に供給される。なお、ＯＮ／ＯＦＦ制御回路５７は、発振回路５２の出力ＯＮ／ＯＦＦを制御するものであり、発振回路５２は、ＯＮ／ＯＦＦ制御回路５７からＯＮ信号が出力されているときに高周波信号を出力する。このＯＮ／ＯＦＦ制御回路５７は、高周波電源装置５０に設けられた図略の電力出力スイッチを操作することによって制御されるか、又は外部装置からの制御信号によって制御される。   More specifically, the high-frequency power supply device 50 outputs high-frequency power using the power amplifier 53, and the high-frequency power output value measured by the power measuring device 54 is a target set by the power setting device 56. The output is controlled to be a value. Further, the output frequency of the high frequency power supply device is determined by the oscillation frequency of the oscillation circuit 52 whose oscillation frequency is controlled by the frequency control circuit 51. The high frequency power output from the high frequency power supply device 50 is supplied to the load 5 via the transmission line 2 made of a coaxial cable, the impedance adjuster 6, and the load connection portion 4 made of a shielded copper plate. The ON / OFF control circuit 57 controls the output ON / OFF of the oscillation circuit 52. The oscillation circuit 52 outputs a high frequency signal when the ON signal is output from the ON / OFF control circuit 57. To do. The ON / OFF control circuit 57 is controlled by operating a power output switch (not shown) provided in the high frequency power supply device 50, or controlled by a control signal from an external device.

インピーダンス調整器６は、内部にコンデンサやインダクタといったリアクタンス素子を有しており、このインピーダンス調整器がない場合に比べて、負荷側インピーダンスＺＬを変更させ、高周波電源装置によって反射波電力の調整ができるように、負荷側インピーダンスＺＬを調整するものである。
図７に示した例では、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２の２つのコンデンサと、インダクタＬ１が、インピーダンス調整器に設けられている。なお、リアクタンス素子のリアクタンス値（コンデンサの場合はキャパシタンス、インダクタの場合はインダクタンス）は、シミュレーションや実験によって得られたデータから、負荷の特性に応じて求められた固定値である。 The impedance adjuster 6 has reactance elements such as capacitors and inductors inside, and compared with the case without this impedance adjuster, the load side impedance ZL can be changed and the reflected wave power can be adjusted by the high frequency power supply device. Thus, the load side impedance ZL is adjusted.
In the example shown in FIG. 7, two capacitors, a capacitor C1 and a capacitor C2, and an inductor L1 are provided in the impedance adjuster. The reactance value of the reactance element (capacitance in the case of a capacitor, inductance in the case of an inductor) is a fixed value obtained according to the characteristics of the load from data obtained by simulation or experiment.

負荷５は、加工部を備え、その加工部の内部に搬入したウエハ、液晶基板等の被加工物を加工（エッチング、ＣＶＤ等）するための装置である。この負荷５は、被加工物を加工するために、加工部にプラズマ放電用ガスを導入し、そのプラズマ放電用ガスに高周波電源装置５０から供給された高周波電力（電圧）を印加することによって、上記の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、プラズマを利用して被加工物を加工している。   The load 5 is an apparatus for processing (etching, CVD, etc.) a workpiece such as a wafer and a liquid crystal substrate that is provided with a processing unit and is carried into the processing unit. In order to process the workpiece, the load 5 introduces a plasma discharge gas into the processing portion, and applies high frequency power (voltage) supplied from the high frequency power supply device 50 to the plasma discharge gas. The plasma discharge gas is discharged to change from a non-plasma state to a plasma state. Then, the workpiece is processed using plasma.

さて、前述した高周波電源装置５０で、出力周波数を変化させると、負荷側インピーダンスＺＬが変化するので、出力周波数を制御することによって、反射波電力を小さくさせることが可能となる。   Now, when the output frequency is changed in the high-frequency power supply device 50 described above, the load-side impedance ZL changes, so that the reflected wave power can be reduced by controlling the output frequency.

しかし、高周波電源装置５０の出力周波数を制御するだけでは、反射波電力が十分に小さくならない場合がある。この理由は、負荷インピーダンスＺ１を式（１）で表した場合に、出力周波数を変化させても、負荷インピーダンスＺ１の内で変化するのは、主にリアクタンス成分Ｘであり、抵抗成分Ｒはあまり変化しないからである。なお、式（１）を見る限りにおいては、出力周波数の変化によって変化するのは、リアクタンス成分Ｘだけのように見える。しかし、詳細は省略するが、実際には、抵抗成分Ｒも少し変化する。また、式（１）において、「ｆ」は高周波電源装置５０の出力周波数、「Ｃ」は負荷の容量成分、「Ｌ」は負荷の誘導成分を示す。
Ｚ１＝Ｒ＋ｊＸ＝Ｒ＋ｊ（２πｆＬ−１／（２πｆＣ））・・ （１） However, the reflected wave power may not be sufficiently reduced only by controlling the output frequency of the high frequency power supply device 50. This is because, when the load impedance Z1 is expressed by the equation (1), even if the output frequency is changed, it is mainly the reactance component X that changes in the load impedance Z1, and the resistance component R is not so much. This is because it does not change. As far as Expression (1) is viewed, it seems that only the reactance component X changes due to the change in the output frequency. However, although details are omitted, actually, the resistance component R also slightly changes. In Expression (1), “f” represents the output frequency of the high-frequency power supply device 50, “C” represents the capacitive component of the load, and “L” represents the inductive component of the load.
Z1 = R + jX = R + j (2πfL−1 / (2πfC)) (1)

また、高周波電源装置５０の出力周波数を変化させることによって変化するリアクタンス成分Ｘの範囲にも限度があるので、高周波電源装置５０の出力周波数を制御するだけでは、全ての負荷インピーダンスＺ１に対応することができない。   In addition, since there is a limit to the range of the reactance component X that is changed by changing the output frequency of the high-frequency power supply device 50, it is possible to deal with all the load impedances Z1 only by controlling the output frequency of the high-frequency power supply device 50. I can't.

そのために、高周波電源装置５０の出力周波数の制御だけで、反射波電力を小さくできるように、インピーダンス調整器６を用いて、負荷側インピーダンスＺＬを変化させている。   Therefore, the load side impedance ZL is changed using the impedance adjuster 6 so that the reflected wave power can be reduced only by controlling the output frequency of the high frequency power supply device 50.

特開２００６−３１０２４５号公報JP 2006-310245 A 特開２００６−２８６２５４号公報JP 2006-286254 A

高周波電源装置５０とインピーダンス調整器６とを組み合わせた高周波装置によって、反射波電力が小さくなるように制御することができるが、前述したように、高周波電源装置の出力周波数を可変させることによって変化するのは、主にリアクタンス成分Ｘであり、抵抗成分Ｒはあまり変化しない。したがって、抵抗成分Ｒが規定値（例えば５０Ω）に近くなるように、予めインピーダンス調整器６内のリアクタンス素子のリアクタンス値を設定しておく。   Although the reflected wave power can be controlled to be small by the high frequency device in which the high frequency power supply device 50 and the impedance adjuster 6 are combined, as described above, it changes by changing the output frequency of the high frequency power supply device. This is mainly the reactance component X, and the resistance component R does not change much. Accordingly, the reactance value of the reactance element in the impedance adjuster 6 is set in advance so that the resistance component R is close to a specified value (for example, 50Ω).

ところが、負荷インピーダンスＺ１は時々刻々と変化するので、製造プロセスの全ての時点において最適な設定はできない。そのために、例えば、製造プロセスの全てにおいて反射波電力が基準値以下になるように、リアクタンス素子のリアクタンス値が予め設定される。
すなわち、インピーダンス調整器６のリアクタンス素子は、固定のリアクタンス値を有するものとなる。このように固定のリアクタンス値にした方が、装置の小型化や価格の観点から見て望ましいので、可能である限り、固定のリアクタンス値のものが採用される。 However, since the load impedance Z1 changes from moment to moment, the optimum setting cannot be made at all points in the manufacturing process. For this purpose, for example, the reactance value of the reactance element is set in advance so that the reflected wave power is equal to or lower than the reference value in the entire manufacturing process.
That is, the reactance element of the impedance adjuster 6 has a fixed reactance value. It is desirable to set the fixed reactance value in this way from the viewpoint of downsizing and cost of the apparatus. Therefore, the fixed reactance value is adopted as much as possible.

しかし、製造プロセスの全体を通じて、負荷インピーダンスＺ１が大きく変動する特性の負荷の場合に、このような高周波装置を使用すると、反射波電力が十分に小さくできず、基準値を超える場合がある。   However, when such a high-frequency device is used in the case of a load having a characteristic in which the load impedance Z1 largely fluctuates throughout the manufacturing process, the reflected wave power cannot be sufficiently reduced and may exceed the reference value.

この問題を改善するために、可変コンデンサ、可変インダクタのような可変リアクタンス素子を用い、この可変リアクタンス素子を自動的に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自動整合器を、インピーダンス調整器の代わりに用いることが考えられる。すなわち、可変周波数方式の高周波電源装置５０とインピーダンス自動整合器とが組み合わさった高周波装置となる場合である。   In order to improve this problem, a variable reactance element such as a variable capacitor and a variable inductor is used, and an automatic impedance matching unit that performs impedance matching by automatically controlling the variable reactance element is used instead of the impedance adjuster. It is possible to use it. In other words, this is a case where a high frequency device is obtained by combining the variable frequency type high frequency power supply device 50 and the automatic impedance matching device.

しかし、インピーダンス自動整合器は、抵抗成分Ｒおよびリアクタンス成分Ｘの両方を同時に調整する制御を行うので、制御が複雑である。しかも、インピーダンス自動整合器を用いると、装置が大型化すると共に、価格も高価になる。また、インピーダンス自動整合器を用いると、インピーダンス自動整合器による整合動作と高周波電源装置５０による出力周波数の調整動作とが、同時進行するので、制御が安定しない可能性もある。   However, since the automatic impedance matching unit performs control for simultaneously adjusting both the resistance component R and the reactance component X, the control is complicated. In addition, when the automatic impedance matching unit is used, the size of the apparatus increases and the price becomes expensive. In addition, when the automatic impedance matching device is used, the matching operation by the automatic impedance matching device and the adjustment operation of the output frequency by the high frequency power supply device 50 proceed at the same time.

また、可変周波数方式の高周波電源装置ではなく、出力周波数固定の高周波電源装置を用い、自動的にインピーダンス整合を行うインピーダンス自動整合器だけで反射波電力を小さくする方法もあるが、反射波電力を小さくする調整速度の面で、可変周波数方式の高周波電源装置を用いた方が早い。そのため、反射波電力を小さくする調整速度が求められる用途では、可変周波数方式の高周波電源装置を用いた高周波装置が望まれる。   There is also a method of reducing the reflected wave power by using only an automatic impedance matching device that automatically performs impedance matching using a high frequency power supply device with a fixed output frequency instead of a variable frequency type high frequency power supply device. It is faster to use a variable frequency high frequency power supply device in terms of adjustment speed to be reduced. Therefore, a high-frequency device using a variable-frequency high-frequency power supply device is desired in applications that require an adjustment speed for reducing the reflected wave power.

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装置を用い、且つ、インピーダンス自動整合器を用いない構成にも関わらず、製造プロセスの全体を通じて、負荷インピーダンスＺ１が大きく変動する特性の負荷の場合であっても、反射波電力を小さくすることのできる高周波装置を提供することを目的としている。   The present invention has been conceived under the above circumstances, using a variable frequency method high frequency power supply device, and regardless of the configuration without using an automatic impedance matching device, throughout the manufacturing process, An object of the present invention is to provide a high-frequency device capable of reducing the reflected wave power even when the load impedance Z1 is a load having a characteristic that fluctuates greatly.

第１の発明によって提供される高周波装置は、
負荷に高周波電力を供給するための高周波装置であって、
発振周波数を可変できる発振手段と、
前記発振手段から出力される発振信号を増幅させて電力発生源となり、前記負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
反射波電力に関係する反射波情報を演算して、演算した反射波情報を出力する反射波情報演算手段と、
前記反射波情報が小さくなるように、前記発振手段の発振周波数を制御する周波数制御手段と、
前記高周波電力供給手段と負荷との間に設けられ、且つ少なくとも１つの可変リアクタンス素子を有し、前記可変リアクタンス素子の１つが制御可能なインピーダンス調整手段と、
前記反射波情報が小さくなるように、前記インピーダンス調整手段の制御可能な可変リアクタンス素子を制御する素子制御手段と、
を備えたものである。 The high-frequency device provided by the first invention is
A high frequency device for supplying high frequency power to a load,
An oscillation means capable of varying the oscillation frequency;
A high frequency power supply means for amplifying an oscillation signal output from the oscillation means to be a power generation source and supplying high frequency power to the load;
Reflected wave information calculation means for calculating reflected wave information related to the reflected wave power and outputting the calculated reflected wave information;
Frequency control means for controlling the oscillation frequency of the oscillating means so that the reflected wave information becomes small;
Impedance adjusting means provided between the high-frequency power supply means and the load and having at least one variable reactance element, wherein one of the variable reactance elements is controllable;
Element control means for controlling a variable reactance element that can be controlled by the impedance adjustment means so that the reflected wave information becomes smaller;
It is equipped with.

第２の発明によって提供される高周波装置は、前記前記素子制御手段に関するものであって、前記素子制御手段は、前記周波数制御手段において、前記反射波情報が小さくなるように、前記発振手段の発振周波数を制御したにも関わらず、前記反射波情報が基準値よりも小さくならなかったときに、前記制御可能な可変リアクタンス素子の制御を開始することを特徴としている。   A high-frequency device provided by a second invention relates to the element control means, wherein the element control means oscillates the oscillation means so that the reflected wave information becomes small in the frequency control means. The control of the controllable variable reactance element is started when the reflected wave information does not become smaller than a reference value in spite of controlling the frequency.

第３の発明によって提供される高周波装置は、前記周波数制御手段に関するものであって、前記周波数制御手段は、前記素子制御手段が制御可能な可変リアクタンス素子の制御を行っている間は、前記発振手段の発振周波数の制御を行わないことを特徴としている。   A high-frequency device provided by a third invention relates to the frequency control means, and the frequency control means controls the oscillation while the variable reactance element that can be controlled by the element control means is being controlled. The oscillation frequency of the means is not controlled.

第４の発明によって提供される高周波装置は、前記周波数制御手段に関するものであって、前記周波数制御手段は、前記素子制御手段において、前記反射波情報が小さくなるように、前記インピーダンス調整手段の制御可能な可変リアクタンス素子を制御して、前記反射波情報が基準値よりも小さくなった後に、再度、前記反射波情報が基準値よりも大きくなったときに、制御を再開することを特徴としている。   A high-frequency device provided by a fourth invention relates to the frequency control means, wherein the frequency control means controls the impedance adjustment means so that the reflected wave information becomes small in the element control means. A possible variable reactance element is controlled, and after the reflected wave information becomes smaller than a reference value, the control is resumed when the reflected wave information becomes larger than the reference value again. .

第５の発明によって提供される高周波装置は、前記周波数制御手段に関するものであって、前記周波数制御手段は、前記素子制御手段において、前記反射波情報が小さくなるように、前記インピーダンス調整手段の制御可能な可変リアクタンス素子を制御したにも関わらず、前記反射波情報が基準値よりも小さくならなかったときに、制御を再開することを特徴している。   A high-frequency device provided by a fifth invention relates to the frequency control means, wherein the frequency control means controls the impedance adjustment means so that the reflected wave information becomes small in the element control means. Control is resumed when the reflected wave information does not become smaller than a reference value in spite of controlling a possible variable reactance element.

第６の発明によって提供される高周波装置は、前記インピーダンス調整手段の制御可能な可変リアクタンス素子に関するものであって、前記可変リアクタンス素子は、高周波電力供給手段よりも負荷側のインピーダンスの抵抗成分を変化させる機能を有していることを特徴としている。   A high-frequency device provided by a sixth invention relates to a variable reactance element that can be controlled by the impedance adjusting means, and the variable reactance element changes a resistance component of impedance on a load side relative to the high-frequency power supply means. It is characterized by having a function to make it.

第７の発明によって提供される高周波装置は、
負荷に高周波電力を供給するための高周波装置であって、
発振周波数を可変できる発振手段と、
前記発振手段から出力される発振信号を増幅させて電力発生源となり、前記負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
反射波電力に関係する反射波情報を演算して、演算した反射波情報を出力する反射波情報演算手段と、
前記反射波情報が小さくなるように、前記発振手段の発振周波数を制御する周波数制御手段と、
前記高周波電力供給手段と負荷との間に設けられ、且つ複数の可変リアクタンス素子を有し、前記複数の可変リアクタンス素子のうちの２つが制御可能なインピーダンス調整手段と、
前記反射波情報が小さくなるように、前記インピーダンス調整手段の制御可能な可変リアクタンス素子のいずれか１つを制御する素子制御手段と、
を備えたものである。 The high-frequency device provided by the seventh invention is
A high frequency device for supplying high frequency power to a load,
An oscillation means capable of varying the oscillation frequency;
A high frequency power supply means for amplifying an oscillation signal output from the oscillation means to be a power generation source and supplying high frequency power to the load;
Reflected wave information calculation means for calculating reflected wave information related to the reflected wave power and outputting the calculated reflected wave information;
Frequency control means for controlling the oscillation frequency of the oscillating means so that the reflected wave information becomes small;
Impedance adjusting means that is provided between the high-frequency power supply means and the load and has a plurality of variable reactance elements, and two of the plurality of variable reactance elements can be controlled;
Element control means for controlling any one of the variable reactance elements that can be controlled by the impedance adjustment means so that the reflected wave information becomes small;
It is equipped with.

第８の発明によって提供される高周波装置は、前記前記素子制御手段に関するものであって、前記素子制御手段は、前記周波数制御手段において、前記反射波情報が小さくなるように、前記発振手段の発振周波数を制御したにも関わらず、前記反射波情報が基準値よりも小さくならなかったときに、前記制御可能な２つの可変リアクタンス素子のうちの一方の制御を開始することを特徴としている。   A high-frequency device provided by an eighth invention relates to the element control means, wherein the element control means oscillates the oscillation means so that the reflected wave information becomes small in the frequency control means. When the reflected wave information does not become smaller than a reference value in spite of controlling the frequency, control of one of the two variable reactance elements that can be controlled is started.

第９の発明によって提供される高周波装置は、前記前記素子制御手段に関するものであって、前記素子制御手段は、前記反射波情報が小さくなるように、前記インピーダンス調整手段の制御可能な２つの可変リアクタンス素子のうちの一方を制御したにも関わらず、前記反射波情報が基準値よりも小さくならなかったときに、前記制御可能な２つの可変リアクタンス素子のうちの他方の制御を開始することを特徴としている。   A high-frequency device provided by a ninth invention relates to the element control means, wherein the element control means can control the variable of the impedance adjustment means so as to reduce the reflected wave information. When one of the reactance elements is controlled and the reflected wave information is not smaller than a reference value, control of the other of the two controllable variable reactance elements is started. It is a feature.

第１０の発明によって提供される高周波装置は、前記周波数制御手段に関するものであって、前記周波数制御手段は、前記素子制御手段が制御可能な可変リアクタンス素子の制御を行っている間は、前記発振手段の発振周波数の制御を行わないことを特徴としている。   A high-frequency device provided by a tenth aspect of the invention relates to the frequency control means, and the frequency control means performs the oscillation while controlling the variable reactance element that can be controlled by the element control means. The oscillation frequency of the means is not controlled.

第１１の発明によって提供される高周波装置は、前記周波数制御手段に関するものであって、前記周波数制御手段は、前記素子制御手段において、前記反射波情報が小さくなるように、前記インピーダンス調整手段の制御可能な可変リアクタンス素子を制御して、前記反射波情報が基準値よりも小さくなった後に、再度、前記反射波情報が基準値よりも大きくなったときに、制御を再開することを特徴としている。   A high-frequency device provided by an eleventh aspect of the invention relates to the frequency control means, and the frequency control means controls the impedance adjustment means so that the reflected wave information becomes small in the element control means. A possible variable reactance element is controlled, and after the reflected wave information becomes smaller than a reference value, the control is resumed when the reflected wave information becomes larger than the reference value again. .

第１２の発明によって提供される高周波装置は、前記周波数制御手段に関するものであって、前記周波数制御手段は、前記素子制御手段において、前記反射波情報が小さくなるように、前記インピーダンス調整手段の制御可能な可変リアクタンス素子を制御したにも関わらず、前記反射波情報が基準値よりも小さくならなかったときに、制御を再開することを特徴としている。   A high-frequency device provided by a twelfth aspect of the invention relates to the frequency control means, and the frequency control means controls the impedance adjustment means so that the reflected wave information becomes small in the element control means. Control is resumed when the reflected wave information does not become smaller than a reference value in spite of controlling a possible variable reactance element.

第１３の発明によって提供される高周波装置は、前記インピーダンス調整手段の制御可能な可変リアクタンス素子に関するものであって、前記インピーダンス調整手段の制御可能な２つの可変リアクタンス素子の一方は、高周波電力供給手段よりも負荷側のインピーダンスの抵抗成分を変化させる機能を有しており、制御可能な２つの可変リアクタンス素子の他方は、高周波電力供給手段よりも負荷側のインピーダンスのリアクタンス成分を変化させる機能を有していることを特徴としている。   A high frequency device provided by a thirteenth aspect of the invention relates to a variable reactance element that can be controlled by the impedance adjusting means, and one of the two variable reactance elements that can be controlled by the impedance adjusting means is a high frequency power supply means. The other of the two variable reactance elements that can be controlled has the function of changing the reactance component of the load side impedance rather than the high-frequency power supply means. It is characterized by that.

本発明によれば、可変周波数方式の高周波電源装置を用い、且つ、インピーダンス自動整合器を用いない構成にも関わらず、負荷側インピーダンスの抵抗成分Ｒおよびリアクタンス成分Ｘの両方を調整する制御を行えるので、反射波電力を小さくすることができる。しかも、抵抗成分Ｒの調整は簡単な制御で可能となる。その結果、例えば、製造プロセスの全体を通じて、負荷インピーダンスＺ１が大きく変動する特性の負荷の場合であっても、反射波電力を小さくすることができる。もちろん、反射係数絶対値を小さくするように制御してもよい。   According to the present invention, it is possible to perform control for adjusting both the resistance component R and the reactance component X of the load side impedance regardless of the configuration using the variable frequency type high frequency power supply device and not using the automatic impedance matching device. Therefore, the reflected wave power can be reduced. Moreover, the resistance component R can be adjusted by simple control. As a result, for example, even in the case of a load having a characteristic in which the load impedance Z1 varies greatly throughout the manufacturing process, the reflected wave power can be reduced. Of course, the absolute value of the reflection coefficient may be controlled to be small.

また、制御可能な可変リアクタンス素子を２つ用いる場合であっても、高周波電力が負荷に供給されている間に、リアクタンス素子制御回路１９によって同時に制御される可変リアクタンス素子は１つである。そのため、比較的簡単に可変リアクタンス素子の制御を行うことができる。   Even when two controllable variable reactance elements are used, there is only one variable reactance element that is simultaneously controlled by the reactance element control circuit 19 while high-frequency power is supplied to the load. Therefore, the variable reactance element can be controlled relatively easily.

以下、本発明の詳細を図面を参照して説明する。   Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る高周波装置の構成例と高周波装置と負荷５との接続関係を示す図である。なお、高周波電源装置１とインピーダンス調整器３とを組み合わせて構成された装置を高周波装置とする。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a high-frequency device according to the first embodiment of the present invention and a connection relationship between the high-frequency device and a load 5. In addition, let the apparatus comprised combining the high frequency power supply device 1 and the impedance regulator 3 be a high frequency apparatus.

高周波電源装置１は、発振回路１２から出力される高周波信号を電力増幅器１３を用いて増幅させ、発生した高周波電力を負荷５に供給するための装置である。高周波電源装置１から出力された高周波電力は、同軸ケーブルからなる伝送線路２及びインピーダンス調整器３及び遮蔽された銅板からなる負荷接続部４を介して負荷５に供給される。また、一般にこの種の高周波電源装置１では、数百ｋＨｚ以上の周波数の高周波電力を出力している。なお、電力増幅器１３は、本発明に係る高周波電力供給手段の一例である。   The high frequency power supply device 1 is a device for amplifying a high frequency signal output from the oscillation circuit 12 using a power amplifier 13 and supplying the generated high frequency power to a load 5. The high frequency power output from the high frequency power supply device 1 is supplied to the load 5 via the transmission line 2 made of a coaxial cable, the impedance adjuster 3, and the load connecting part 4 made of a shielded copper plate. In general, this type of high-frequency power supply 1 outputs high-frequency power having a frequency of several hundred kHz or more. The power amplifier 13 is an example of a high-frequency power supply unit according to the present invention.

ＯＮ／ＯＦＦ制御回路１７は、発振回路１２の出力ＯＮ／ＯＦＦを制御するものであり、発振回路１２は、ＯＮ／ＯＦＦ制御回路１７からＯＮ信号が出力されているときに高周波信号を出力する。このＯＮ／ＯＦＦ制御回路１７は、高周波電源装置１に設けられた図略の電力出力スイッチを操作することによって制御されるか、又は外部装置からの制御信号によって制御される。なお、発振回路１２は、本発明に係る発振手段の一例である。   The ON / OFF control circuit 17 controls the output ON / OFF of the oscillation circuit 12, and the oscillation circuit 12 outputs a high frequency signal when the ON signal is output from the ON / OFF control circuit 17. The ON / OFF control circuit 17 is controlled by operating a power output switch (not shown) provided in the high frequency power supply device 1 or controlled by a control signal from an external device. The oscillation circuit 12 is an example of an oscillation unit according to the present invention.

高周波電源装置１の電力制御は、電力増幅器１３の後段に設けられた電力測定器１４によって、電力増幅器１３から出力する高周波を電力値に換算して測定し、測定した電力測定値が電力設定器１６で設定された電力目標値に等しくなるように出力制御する。さらに詳細には、電力測定値と電力目標値とを電力制御回路１５に入力し、電力目標値に対する電力測定値の偏差がなくなるように電力増幅器１３に制御信号を出力することにより行われる。   The power control of the high frequency power supply device 1 is performed by converting a high frequency output from the power amplifier 13 into a power value by a power measuring device 14 provided at a subsequent stage of the power amplifier 13 and measuring the measured power value as a power setting device. The output is controlled to be equal to the power target value set at 16. More specifically, the power measurement value and the power target value are input to the power control circuit 15 and a control signal is output to the power amplifier 13 so that the deviation of the power measurement value from the power target value is eliminated.

なお、電力測定器１４は、電力増幅器１３から出力する高周波、すなわち進行波を電力値に換算して測定した進行波電力測定値を出力するだけでなく、反射されて負荷側から電力増幅器１３に向かう反射波を電力値に換算して測定した反射波電力測定値を出力する機能を有する。電力測定器１４は、例えば、方向性結合器および方向性結合器の出力を電力値に換算するための変換回路によって構成すればよい。   The power measuring instrument 14 not only outputs a high frequency output from the power amplifier 13, that is, a traveling wave power measurement value obtained by converting a traveling wave into a power value, but is also reflected from the load side to the power amplifier 13. It has a function of outputting a reflected wave power measurement value obtained by converting a reflected wave to be converted into a power value. What is necessary is just to comprise the electric power measuring device 14 with the conversion circuit for converting the output of a directional coupler and a directional coupler into an electric power value, for example.

また、図１において、電力制御回路１５で制御される対象は、進行波電力測定値でもよいし、進行波電力測定値から反射波電力測定値を減算した負荷側電力測定値でもよい。また、図１では、負荷側電力測定値を制御対象とする場合であっても、図面を簡略化するために、電力測定器１４から電力制御回路１５に向かう接続線を１本で描いている。また、後述する反射係数演算回路１８には、電力測定器１４から出力された進行波電力測定値および反射波電力測定値が入力されるが、電力測定器１４から反射係数演算回路１８に向かう接続線を１本で描いている。   In FIG. 1, the object controlled by the power control circuit 15 may be a traveling wave power measurement value or a load side power measurement value obtained by subtracting the reflected wave power measurement value from the traveling wave power measurement value. In FIG. 1, even if the load-side power measurement value is a control target, a single connection line from the power measuring instrument 14 to the power control circuit 15 is drawn in order to simplify the drawing. . In addition, a traveling wave power measurement value and a reflected wave power measurement value output from the power measuring device 14 are input to the reflection coefficient calculating circuit 18 to be described later, and the connection from the power measuring device 14 toward the reflection coefficient calculating circuit 18 is performed. I draw a single line.

また、高周波電源装置１の出力周波数は、発振回路１２の発振周波数によって定まる。例えば、高周波電源装置１の出力周波数を１３．５６ＭＨｚ±αの範囲で可変させたい場合は、発振回路１２の発振周波数を１３．５６ＭＨｚ±αの範囲で可変させればよい。また、発振回路１２の発振周波数は、周波数制御回路１１によって、反射波電力が小さくなるように制御される。制御方法は、例えば、特許文献１や特許文献２に開示された方法を用いることができる。   Further, the output frequency of the high frequency power supply device 1 is determined by the oscillation frequency of the oscillation circuit 12. For example, when it is desired to vary the output frequency of the high frequency power supply device 1 in the range of 13.56 MHz ± α, the oscillation frequency of the oscillation circuit 12 may be varied in the range of 13.56 MHz ± α. The oscillation frequency of the oscillation circuit 12 is controlled by the frequency control circuit 11 so that the reflected wave power is reduced. As the control method, for example, the methods disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 can be used.

また、高周波電源装置１の出力周波数を制御したにも関わらず、後述するように、反射係数絶対値Γが基準値よりも小さくならなかった場合（以上の場合）は、リアクタンス制御回路１９によって、インピーダンス調整器３の可変コンデンサＶＣ１の調整が必要となる。そのために、周波数制御回路１１は、リアクタンス制御回路１９に対して制御開始信号を出力する。なお、周波数制御回路１１は、本発明に係る周波数制御手段の一例である。   Further, as described later, when the reflection coefficient absolute value Γ is not smaller than the reference value in spite of controlling the output frequency of the high frequency power supply device 1 (in the above case), the reactance control circuit 19 Adjustment of the variable capacitor VC1 of the impedance adjuster 3 is necessary. For this purpose, the frequency control circuit 11 outputs a control start signal to the reactance control circuit 19. The frequency control circuit 11 is an example of a frequency control unit according to the present invention.

反射係数演算回路１８は、電力測定器１４から出力する進行波電力測定値と反射波電力測定値とから、反射係数の絶対値（以下、反射係数絶対値Γという）を演算して、演算した反射係数絶対値Γを出力するものである。進行波電力測定値をＰｆ、反射波電力測定値をＰｒで表すと、反射係数絶対値Γは次の式（２）で表される。なお、ここで示した方法と異なる方法で反射係数絶対値Γを求めてもよい。また、反射係数演算回路１８は、本発明に係る反射波情報演算手段の一例である。
反射係数絶対値Γ＝√Ｐｒ／√Ｐｆ ・・・・（２） The reflection coefficient calculation circuit 18 calculates and calculates the absolute value of the reflection coefficient (hereinafter referred to as the reflection coefficient absolute value Γ) from the traveling wave power measurement value and the reflected wave power measurement value output from the power meter 14. A reflection coefficient absolute value Γ is output. When the traveling wave power measurement value is represented by Pf and the reflected wave power measurement value is represented by Pr, the reflection coefficient absolute value Γ is represented by the following equation (2). The reflection coefficient absolute value Γ may be obtained by a method different from the method shown here. The reflection coefficient calculation circuit 18 is an example of the reflected wave information calculation means according to the present invention.
Reflection coefficient absolute value Γ = √Pr / √Pf (2)

リアクタンス素子制御回路１９は、反射係数演算部１８から出力される反射係数絶対値Γに基づいて、後述するインピーダンス調整器３の内部の可変リアクタンス素子を制御するものである。この制御に関しては、図２を参照して後述する。なお、後述するように、インピーダンス調整器３の内部の可変リアクタンス素子を制御することによって、反射係数絶対値Γが基準値よりも小さくなった場合は、反射係数絶対値Γを小さくするという目的を達成したので、周波数制御回路１１による制御に戻る。そのために、リアクタンス制御回路１９は、周波数制御回路１１に対して制御開始信号を出力する。なお、リアクタンス素子制御回路１９は、本発明に係る素子制御手段の一例である。   The reactance element control circuit 19 controls a variable reactance element in the impedance adjuster 3 to be described later based on the reflection coefficient absolute value Γ output from the reflection coefficient calculation unit 18. This control will be described later with reference to FIG. As will be described later, when the absolute value of the reflection coefficient Γ is smaller than the reference value by controlling the variable reactance element in the impedance adjuster 3, the purpose is to reduce the absolute value of the reflection coefficient Γ. Since it has been achieved, control returns to the frequency control circuit 11. For this purpose, the reactance control circuit 19 outputs a control start signal to the frequency control circuit 11. The reactance element control circuit 19 is an example of an element control unit according to the present invention.

なお、図１に示した高周波装置では、反射係数絶対値Γに基づいて、高周波電源装置１の出力周波数や、インピーダンス調整器３の可変リアクタンス素子のリアクタンスを制御する一例を示しているが、反射係数絶対値の代わりに、反射波電力測定値Ｐｒ等の反射波電力に関係する情報を用いて制御してもよい。これらの反射係数絶対値、反射波電力測定値Ｐｒ等の反射波電力に関係する情報を、本明細書では、反射波情報という。また、これらの反射波電力に関係する情報を求めるように、反射波情報演算手段を構成してもよい。   1 shows an example in which the output frequency of the high frequency power supply device 1 and the reactance of the variable reactance element of the impedance adjuster 3 are controlled based on the reflection coefficient absolute value Γ. Control may be performed using information related to reflected wave power, such as reflected wave power measurement value Pr, instead of the coefficient absolute value. Information related to the reflected wave power such as the reflection coefficient absolute value and the reflected wave power measurement value Pr is referred to as reflected wave information in this specification. Moreover, you may comprise a reflected wave information calculating means so that the information relevant to these reflected wave electric power may be calculated | required.

インピーダンス調整器３は、内部にコンデンサやインダクタといったリアクタンス素子を有しており、このインピーダンス調整器がない場合に比べて、負荷側インピーダンスＺＬを変更させ、高周波電源装置１によって反射波電力の調整ができるように、負荷側インピーダンスＺＬを調整するものである。なお、インピーダンス調整器３は、本発明に係るインピーダンス調整手段の一例である。   The impedance adjuster 3 includes a reactance element such as a capacitor and an inductor. The impedance adjuster 3 changes the load-side impedance ZL and adjusts the reflected wave power by the high frequency power supply device 1 as compared with the case without the impedance adjuster. The load side impedance ZL is adjusted so that it can be performed. The impedance adjuster 3 is an example of impedance adjusting means according to the present invention.

図１に示した例では、インピーダンス調整器３の内部には、可変コンデンサＶＣ１、固定コンデンサＣ２の２つのコンデンサと、インダクタＬ１がある。そして、これらのリアクタンス素子によって、負荷側インピーダンスＺＬが調整される。このうち、可変コンデンサＶＣ１は、リアクタンス素子制御回路１９によって制御される。この可変コンデンサＶＣ１の可変キャパシタンス範囲、固定コンデンサＣ２のキャパシタンスといったリアクタンス素子のリアクタンス値は、シミュレーションや実験によって得られたデータから、負荷の特性に応じて適切なものを選定すればよい。   In the example shown in FIG. 1, the impedance adjuster 3 includes two capacitors, a variable capacitor VC1 and a fixed capacitor C2, and an inductor L1. The load side impedance ZL is adjusted by these reactance elements. Among these, the variable capacitor VC <b> 1 is controlled by the reactance element control circuit 19. The reactance values of the reactance elements, such as the variable capacitance range of the variable capacitor VC1 and the capacitance of the fixed capacitor C2, may be selected from data obtained by simulation or experiment according to the characteristics of the load.

また、可変コンデンサＶＣ１は、モータ（例えば、ステッピングモータ）によって、そのキャパシタンスが変更できる。すなわち、リアクタンス素子制御回路１９は、実際には、モータを制御することによって、可変コンデンサＶＣ１のキャパシタンスを変更させている。   The capacitance of the variable capacitor VC1 can be changed by a motor (for example, a stepping motor). That is, the reactance element control circuit 19 actually changes the capacitance of the variable capacitor VC1 by controlling the motor.

より詳細には、可変コンデンサＶＣ１には、キャパシタンスを変更させるための可動部があり、この可動部の位置を変位させることによって、キャパシタンスを変更できる仕組みになっている。そのために、モータによって、可動部を変位させと、可変コンデンサＶＣ１のキャパシタンスを変更させることができる。すなわち、可変インピーダンス素子のインピーダンスを変更させることができる。   More specifically, the variable capacitor VC1 has a movable part for changing the capacitance, and the capacitance can be changed by displacing the position of the movable part. Therefore, the capacitance of the variable capacitor VC1 can be changed by displacing the movable part by the motor. That is, the impedance of the variable impedance element can be changed.

例えば、モータを時計周りに回転させるとキャパシタンスが大きくなり、反時計周りに回転させるとキャパシタンスが小さくなるようにすればよい。すなわち、モータの動作方向（回転方向）と動作量（回転量）を制御することによって、可変コンデンサＶＣ１のキャパシタンスを変更させることができる。   For example, the capacitance may be increased when the motor is rotated clockwise, and the capacitance may be decreased when the motor is rotated counterclockwise. That is, the capacitance of the variable capacitor VC1 can be changed by controlling the operation direction (rotation direction) and the operation amount (rotation amount) of the motor.

なお、可変コンデンサＶＣ１の方を可変タイプにしているのは、コンデンサＣ２の位置よりも、こちらの位置に配置されたコンデンサのキャパシタンスを変更した方が、より抵抗成分を大きく変化させることができるからである。すなわち、可変コンデンサＶＣ１は、負荷側インピーダンスの抵抗成分を変化させる機能を有している。さらに言えば、可変コンデンサＶＣ１のキャパシタンスを変更すると、リアクタンス成分よりも抵抗成分の方が大きく変化する。   Note that the variable capacitor VC1 is of a variable type because the resistance component can be changed more greatly by changing the capacitance of the capacitor arranged at this position than at the position of the capacitor C2. It is. That is, the variable capacitor VC1 has a function of changing the resistance component of the load side impedance. Furthermore, when the capacitance of the variable capacitor VC1 is changed, the resistance component changes more greatly than the reactance component.

ちなみに、コンデンサＣ２を可変コンデンサＶＣ２にして、キャパシタンスを変更した方が、よりリアクタンス成分を大きく変化させることができる。すなわち、コンデンサＣ２を可変コンデンサＶＣ２にした場合、可変コンデンサＶＣ２は、負荷側インピーダンスのリアクタンス成分を変化させる機能を有していることになる。さらに言えば、コンデンサＣ２を可変コンデンサＶＣ２にした場合、可変コンデンサＶＣ２のキャパシタンスを変更すると、抵抗成分よりもリアクタンス成分の方が大きく変化する。   Incidentally, the reactance component can be greatly changed by changing the capacitance by changing the capacitor C2 to the variable capacitor VC2. That is, when the capacitor C2 is changed to the variable capacitor VC2, the variable capacitor VC2 has a function of changing the reactance component of the load side impedance. Furthermore, when the capacitor C2 is changed to the variable capacitor VC2, if the capacitance of the variable capacitor VC2 is changed, the reactance component changes more greatly than the resistance component.

また、本実施形態では、可変インピーダンス素子として、可変コンデンサＶＣ１を例にして説明しているが、可変インピーダンス素子として可変インダクタを用いる場合でも、同様にモータを用いて、インダクタンスを変更できる。   In the present embodiment, the variable capacitor VC1 is described as an example of the variable impedance element. However, even when a variable inductor is used as the variable impedance element, the inductance can be similarly changed using a motor.

なお、図１では省略しているが、特許文献１のように、負荷５における放電の有無を検出する放電検出器１７を設けて、放電の有無によって高周波電源装置の周波数制御を変更するようにしてもよい。   Although omitted in FIG. 1, a discharge detector 17 that detects the presence or absence of discharge in the load 5 is provided as in Patent Document 1, and the frequency control of the high-frequency power supply device is changed depending on the presence or absence of discharge. May be.

図２は、本発明の第１の実施形態に係る高周波装置によって反射係数絶対値Γを小さくするための制御方法を示すフローチャートの一例である。このフローチャートに沿って、反射係数絶対値Γを小さくさせる制御について説明する。なお、前述したように、反射係数絶対値の代わりに、反射波電力測定値Ｐｒ等の反射波情報を用いて制御してもよい。   FIG. 2 is an example of a flowchart showing a control method for reducing the reflection coefficient absolute value Γ by the high-frequency device according to the first embodiment of the present invention. A control for reducing the reflection coefficient absolute value Γ will be described with reference to this flowchart. As described above, control may be performed using reflected wave information such as the reflected wave power measurement value Pr instead of the reflection coefficient absolute value.

ステップ１：高周波電源装置１から負荷５への高周波電力の供給を開始する。高周波電源装置１から高周波電力が出力されて負荷５に供給され、負荷５となるプラズマ処理装置内のガスに放電開始電圧以上の電圧が印加されると放電する。   Step 1: Supply of high frequency power from the high frequency power supply device 1 to the load 5 is started. High frequency power is output from the high frequency power supply device 1 and supplied to the load 5. When a voltage equal to or higher than the discharge start voltage is applied to the gas in the plasma processing apparatus serving as the load 5, the discharge occurs.

ステップ２：放電後は、周波数制御回路１１によって、反射係数絶対値Γが小さくなるように、高周波電源装置１の出力周波数を制御する。
ここでは、高周波電源装置１の出力周波数の可変範囲の中で、反射係数絶対値Γが最小となる出力周波数にすればよい。もちろん他の基準によって、出力周波数を決めてもよい。例えば、反射係数絶対値Γが最小ではなく、２番目に小さいものであっても、その周辺の出力周波数における反射係数絶対値Γを考慮すると、より反射係数絶対値Γが安定していることがある。その場合には、この反射係数絶対値Γが２番目に小さい出力周波数を選定してもよい。 Step 2: After discharging, the frequency control circuit 11 controls the output frequency of the high-frequency power supply device 1 so that the reflection coefficient absolute value Γ is reduced.
Here, the output frequency that minimizes the reflection coefficient absolute value Γ in the variable range of the output frequency of the high-frequency power supply device 1 may be set. Of course, the output frequency may be determined according to other criteria. For example, even if the reflection coefficient absolute value Γ is not the smallest but the second smallest, the reflection coefficient absolute value Γ is more stable in consideration of the reflection coefficient absolute value Γ at the surrounding output frequency. is there. In that case, an output frequency having the second smallest reflection coefficient absolute value Γ may be selected.

ステップ３：ステップ２で高周波電源装置１の出力周波数を制御した結果、反射係数絶対値Γが基準値よりも小さくなったか否かを判定する。
基準値よりも小さくなっている場合（Ｙｅｓ）は、高周波電源装置１の出力周波数の制御だけでよいので、ステップ４へ進む。基準値よりも小さくなっていない場合（Ｎｏ）は、インピーダンス調整器３での調整が必要であるので、ステップ５へ進む。 Step 3: It is determined whether or not the reflection coefficient absolute value Γ has become smaller than the reference value as a result of controlling the output frequency of the high frequency power supply device 1 in Step 2.
When it is smaller than the reference value (Yes), it is only necessary to control the output frequency of the high-frequency power supply device 1, and the process proceeds to Step 4. If it is not smaller than the reference value (No), the adjustment by the impedance adjuster 3 is necessary, and the process proceeds to Step 5.

ステップ４：待機モードに移行し、反射係数絶対値Γを監視する。そして、反射係数絶対値Γが基準値よりも大きくなったか否かを判定する。
基準値よりも大きくなっている場合（Ｙｅｓ）は、反射係数絶対値Γを小さくさせるために、再度、高周波電源装置１の出力周波数の制御を行う必要があるので、ステップ２へ進む。基準値よりも大きくなっていない場合（Ｎｏ）は、再度、ステップ４を繰り返す。 Step 4: Transition to the standby mode and monitor the reflection coefficient absolute value Γ. Then, it is determined whether or not the reflection coefficient absolute value Γ is larger than the reference value.
If it is larger than the reference value (Yes), it is necessary to control the output frequency of the high-frequency power supply device 1 again in order to decrease the reflection coefficient absolute value Γ, so the process proceeds to Step 2. When it is not larger than the reference value (No), Step 4 is repeated again.

ステップ５：高周波電源装置１の出力周波数を制御するだけでは、反射係数絶対値Γが基準値以下にならなかった場合は、インピーダンス調整器３による負荷側インピーダンスＺＬの調整が必要となるので、ステップ５〜ステップ８を実行する。
ステップ５では、可変コンデンサＶＣ１を定めた動作方向に、所定量だけ動作させる。なお、初期値は、キャパシタンスが小さくなる方向とする。もちろん、初期値をキャパシタンスが大きくなる方向としてもよい。
なお、リアクタンス素子制御回路１９によってインピーダンス調整器３の内部の可変リアクタンス素子を制御しているときは、周波数制御回路１１による発振回路１２の発振周波数の制御は行わない。すなわち、発振回路１２の発振周波数を、それまでの発振周波数に保持する。 Step 5: If the reflection coefficient absolute value Γ is not less than or equal to the reference value simply by controlling the output frequency of the high-frequency power supply device 1, it is necessary to adjust the load side impedance ZL by the impedance adjuster 3. 5 to Step 8 are executed.
In step 5, the variable capacitor VC1 is operated by a predetermined amount in the determined operation direction. Note that the initial value is a direction in which the capacitance decreases. Of course, the initial value may be a direction in which the capacitance increases.
When the reactance element control circuit 19 controls the variable reactance element inside the impedance adjuster 3, the frequency control circuit 11 does not control the oscillation frequency of the oscillation circuit 12. That is, the oscillation frequency of the oscillation circuit 12 is held at the previous oscillation frequency.

ステップ６：ステップ５にて、可変コンデンサＶＣ１を動作させた結果、反射係数絶対値Γが基準値よりも小さくなったか否かを判定する。
基準値よりも小さくなっている場合（Ｙｅｓ）は、反射係数絶対値Γを小さくするという目的を達成したので、ステップ４へ進む。基準値よりも小さくなっていない場合（Ｎｏ）は、可変コンデンサＶＣ１の動作量が少ないのか否かを判定するために、ステップ７へ進む。 Step 6: In Step 5, it is determined whether or not the reflection coefficient absolute value Γ has become smaller than the reference value as a result of operating the variable capacitor VC1.
If the value is smaller than the reference value (Yes), the objective of reducing the reflection coefficient absolute value Γ is achieved, and the process proceeds to Step 4. When it is not smaller than the reference value (No), the process proceeds to Step 7 in order to determine whether or not the operation amount of the variable capacitor VC1 is small.

なお、ステップ６において、基準値よりも小さくなっていない場合（Ｎｏ）が所定回数だけ連続して続いたときは、一旦、高周波電源装置１の出力周波数の制御を行った方がよい場合がある。そのために、ステップ４に進んでもよい。このような処理の基準としては、所定回数だけ連続して続いたときだけでなく、例えば、所定時間内に基準値よりも小さくならないときとしてもよい。この場合は、内部にタイマーを設ければよい。すなわち、基準値よりも小さくなっていない場合（Ｎｏ）でも、所定の条件を満たした場合は、ステップ４に進んでもよい。なお、この場合は、ステップ４において、反射係数絶対値Γが基準値よりも大きくなっている場合（Ｙｅｓ）に該当するので、ステップ２へ進むことになる。そのため、ステップ６からステップ２へ進むようにしてもよい。   In step 6, when the value is not smaller than the reference value (No) continues for a predetermined number of times, it may be better to once control the output frequency of the high-frequency power supply device 1. . Therefore, the process may proceed to step 4. As a standard for such processing, not only when it has continued for a predetermined number of times, but also when it does not become smaller than the standard value within a predetermined time, for example. In this case, a timer may be provided inside. That is, even when the value is not smaller than the reference value (No), the process may proceed to Step 4 when a predetermined condition is satisfied. Note that this case corresponds to the case where the reflection coefficient absolute value Γ is larger than the reference value in Step 4 (Yes), and thus the process proceeds to Step 2. Therefore, the process may proceed from step 6 to step 2.

また、上述したステップ６において、反射係数絶対値Γが基準値よりも小さくなっていない場合（Ｎｏ）に所定の条件を満たしたとき（例えば、所定回数だけ連続して続いたとき）は、何らかの異常が発生している可能性があるので、異常信号を出力するようにしてもよい。この異常信号によって、高周波電源装置１の高周波電力の出力を停止するようにしてもよい。   Further, in step 6 described above, when the reflection coefficient absolute value Γ is not smaller than the reference value (No), when a predetermined condition is satisfied (for example, when it continues continuously for a predetermined number of times), it is Since there is a possibility that an abnormality has occurred, an abnormality signal may be output. The output of the high frequency power of the high frequency power supply device 1 may be stopped by this abnormal signal.

ステップ７：可変コンデンサＶＣ１を動作させた結果、反射係数絶対値Γが減少したか否かを判定する。
反射係数絶対値Γが減少した場合（Ｙｅｓ）は、可変コンデンサＶＣ１の動作量が少ない可能性があるので、ステップ５へ進む。反射係数絶対値Γが減少していない場合（Ｎｏ）は、可変コンデンサＶＣ１の動作方向が正しくない可能性があるので、ステップ８へ進む。 Step 7: It is determined whether or not the reflection coefficient absolute value Γ has decreased as a result of operating the variable capacitor VC1.
When the reflection coefficient absolute value Γ decreases (Yes), the operation amount of the variable capacitor VC1 may be small, and the process proceeds to Step 5. When the reflection coefficient absolute value Γ has not decreased (No), the operation direction of the variable capacitor VC1 may be incorrect, and the process proceeds to Step 8.

ステップ８：ステップ７において、反射係数絶対値Γが減少していない場合（Ｎｏ）は、可変コンデンサＶＣ１の動作方向が正しくない可能性があるので、可変コンデンサＶＣ１の動作方向を反転させて、ステップ５へ進む。反転させた動作方向が、次回からの動作方向となる。
なお、反射係数絶対値Γは、時々刻々と変化するので、厳密にステップ８の処理を行うと、動作方向が、正転→反転→正転→反転・・・・という具合になり、制御が安定しない場合がある。そのため、制御の安定を図るために、例えば、所定回数だけＮｏが続くまで、同一の動作方向で動作させるようにしても良い。 Step 8: If the reflection coefficient absolute value Γ has not decreased in Step 7 (No), the operation direction of the variable capacitor VC1 may be incorrect. Go to 5. The reversed operation direction becomes the operation direction from the next time.
Since the reflection coefficient absolute value Γ changes from moment to moment, if the processing in step 8 is performed strictly, the operation direction becomes forward rotation → reverse → normal rotation → reverse... It may not be stable. Therefore, in order to stabilize the control, for example, the operation may be performed in the same operation direction until No continues for a predetermined number of times.

このように制御することで、可変周波数方式の高周波電源装置を用い、且つ、インピーダンス自動整合器を用いない構成にも関わらず、負荷側インピーダンスの抵抗成分Ｒおよびリアクタンス成分Ｘの両方を調整する制御を行えるので、反射波電力を小さくすることができる。しかも、抵抗成分Ｒの調整は簡単な制御で可能となる。その結果、製造プロセスの全体を通じて、負荷インピーダンスＺ１が大きく変動する特性の負荷の場合であっても、反射波電力を小さくすることができる。もちろん、反射係数絶対値を小さくするように制御してもよい。   Control that adjusts both the resistance component R and the reactance component X of the load-side impedance, regardless of the configuration using the variable frequency type high frequency power supply device and not using the automatic impedance matching device, by controlling in this way. Therefore, the reflected wave power can be reduced. Moreover, the resistance component R can be adjusted by simple control. As a result, the reflected wave power can be reduced throughout the manufacturing process even in the case of a load having a characteristic in which the load impedance Z1 varies greatly. Of course, the absolute value of the reflection coefficient may be controlled to be small.

この様子を図３を参照して、さらに説明する。なお、これまでは、反射係数絶対値Γが小さくなるように制御する例を示したが、図３では、反射波電力を用いて説明を行う。   This state will be further described with reference to FIG. Heretofore, an example in which the reflection coefficient absolute value Γ is controlled to be small has been shown, but in FIG. 3, description will be made using reflected wave power.

図３は、反射波電力の変化例を３次元的に示した図である。なお、図中の「Ｒ」は抵抗成分、「Ｘ」はリアクタンス成分を示し、縦軸に反射波電力を示す。よって、図の中央付近の窪んだ箇所が最も反射波電力が小さい箇所を示す。   FIG. 3 is a diagram three-dimensionally showing a change example of the reflected wave power. In the figure, “R” represents a resistance component, “X” represents a reactance component, and the vertical axis represents reflected wave power. Therefore, a recessed portion near the center of the figure indicates a portion having the smallest reflected wave power.

さて、前述したように、高周波電源装置の出力周波数を制御することによって、負荷側インピーダンスＺＬが変化する。この際、前述したように、主にリアクタンス成分Ｘが変化する。この負荷側インピーダンスＺＬの変化の軌跡の一例を軌跡１００とする。   As described above, by controlling the output frequency of the high frequency power supply device, the load side impedance ZL changes. At this time, as described above, the reactance component X mainly changes. An example of a change locus of the load side impedance ZL is assumed as a locus 100.

この軌跡１００で示した例のように、リアクタンス成分Ｘ分が変化する過程において、多少は反射波電力が減少するが、反射波電力が最小とはならない場合がある。これは、前述したように、高周波電源装置の出力周波数の制御だけでは、抵抗成分Ｒの調整があまりできないからである。   As in the example shown by the locus 100, in the process in which the reactance component X is changed, the reflected wave power is somewhat reduced, but the reflected wave power may not be minimized. As described above, this is because the resistance component R cannot be adjusted so much only by controlling the output frequency of the high-frequency power supply device.

そのために、本発明の高周波装置は、例えば、軌跡１００の途中の反射波電力が最小となる出力周波数で高周波電力を供給するようにする。その後、インピーダンス調整器の可変リアクタンス素子（この例では可変コンデンサＶＣ１）を制御することによって、抵抗成分Ｒの調整を行い、反射係数絶対値Γを小さくする制御を行う。この際の負荷側インピーダンスＺＬの変化の軌跡の一例を軌跡２００とする。その結果、反射波電力を、高周波電源装置の出力周波数を制御するだけの場合に比べて小さくすることができる。   For this purpose, the high frequency device of the present invention supplies high frequency power at an output frequency at which reflected wave power in the middle of the trajectory 100 is minimized, for example. Thereafter, the resistance component R is adjusted by controlling the variable reactance element (the variable capacitor VC1 in this example) of the impedance adjuster, and the reflection coefficient absolute value Γ is controlled to be small. An example of a change locus of the load side impedance ZL at this time is defined as a locus 200. As a result, the reflected wave power can be reduced as compared with the case where only the output frequency of the high frequency power supply device is controlled.

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る高周波装置の構成例と高周波装置と負荷５との接続関係を示す図である。なお、高周波電源装置１ａとインピーダンス調整器３ａとを組み合わせて構成された装置を高周波装置とする。 (Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the high-frequency device according to the second embodiment of the present invention and a connection relationship between the high-frequency device and the load 5. In addition, let the apparatus comprised combining the high frequency power supply device 1a and the impedance adjuster 3a be a high frequency apparatus.

図４に示すインピーダンス調整器３ａは、図１に示したインピーダンス調整器３の固定コンデンサＣ２を可変コンデンサＶＣ２に変更したものである。この
可変コンデンサＶＣ２は、可変コンデンサＶＣ１と同様に、モータによって、そのキャパシタンスを変更できるように構成されている。また、モータは、可変コンデンサＶＣ１と同様に、リアクタンス素子制御回路１９によって制御されるように構成されている。 The impedance adjuster 3a shown in FIG. 4 is obtained by changing the fixed capacitor C2 of the impedance adjuster 3 shown in FIG. 1 to a variable capacitor VC2. Similar to the variable capacitor VC1, the variable capacitor VC2 is configured such that its capacitance can be changed by a motor. The motor is configured to be controlled by a reactance element control circuit 19 in the same manner as the variable capacitor VC1.

高周波電源装置１ａは、図１に示した高周波電源装置１と同様であるが、前述したように、可変コンデンサＶＣ２用のモータを制御することによって、可変コンデンサＶＣ２のキャパシタンスを変更させるように構成されている。なお、その他に関しては、図１で示した高周波電源装置１と同様なので説明を省略する。なお、リアクタンス素子制御回路１９は、便宜上、図１と同符号にしている。   The high frequency power supply device 1a is similar to the high frequency power supply device 1 shown in FIG. 1, but is configured to change the capacitance of the variable capacitor VC2 by controlling the motor for the variable capacitor VC2, as described above. ing. In addition, since it is the same as that of the high frequency power supply device 1 shown in FIG. 1 about others, description is abbreviate | omitted. For the sake of convenience, the reactance element control circuit 19 has the same symbol as in FIG.

さて、上述した第１の実施形態では、可変周波数方式の高周波電源装置とインピーダンス調整器に設けられた１つの可変コンデンサ（図１に示した例では、可変コンデンサＶＣ１）を用いて、反射波情報が小さくなるようにしていた。殆どの場合は、上述した第１の実施形態のようにすると、反射波情報を所定値以下にすることができる。しかし、稀に、反射波情報が小さくできない場合がある。この現象を、図５を用いて説明する。   In the first embodiment described above, the reflected wave information is obtained using one variable capacitor (the variable capacitor VC1 in the example shown in FIG. 1) provided in the variable frequency type high frequency power supply device and the impedance adjuster. Was trying to be smaller. In most cases, the reflected wave information can be set to a predetermined value or less as in the first embodiment described above. However, there are rare cases where the reflected wave information cannot be reduced. This phenomenon will be described with reference to FIG.

図５は、反射波電力の他の変化例を３次元的に示した図である。なお、座標などに関しては、図３と同様なので説明を省略する。   FIG. 5 is a diagram three-dimensionally showing another variation example of the reflected wave power. The coordinates and the like are the same as in FIG.

図５に示すように、高周波電源装置の出力周波数を変更したときの負荷側インピーダンスＺＬの変化の軌跡の一例を軌跡１０１とし、インピーダンス調整器の可変コンデンサＶＣ１を制御したときの負荷側インピーダンスＺＬの変化の軌跡の一例を軌跡２０１とする。   As shown in FIG. 5, an example of a change locus of the load side impedance ZL when the output frequency of the high frequency power supply device is changed is taken as a locus 101, and the load side impedance ZL when the variable capacitor VC1 of the impedance adjuster is controlled. An example of a change locus is a locus 201.

この図５に示すように、高周波電源装置１の出力周波数の可変範囲の中で、反射波電力が最小となる出力周波数にし、その後、可変コンデンサＶＣ１を制御してキャパシタンスを変更しても、図の中央付近の窪んだ箇所に到達しない場合がある。なお、図５は、説明を容易にするために、軌跡１０１と軌跡２０１とを大きくずらして描いている。   As shown in FIG. 5, even when the output frequency of the high-frequency power supply device 1 is set to the output frequency that minimizes the reflected wave power, and then the capacitance is changed by controlling the variable capacitor VC1. There is a case where it does not reach the recessed part near the center of. In FIG. 5, the locus 101 and the locus 201 are drawn with a large shift for easy explanation.

上記のようになる原因は、高周波電源装置１の出力周波数の可変範囲の中で、反射波電力が最小となる出力周波数が、その後の可変コンデンサＶＣ１の動作に対して最適ではないからである。例えば、図５の場合は、図に示した軌跡２０１の始点よりも、軌跡１０１の矢印選択方向に少しずらしたところに、軌跡２０１の始点を移動させた方が、反射波電力を小さくすることができる。
すなわち、高周波電源装置１の出力周波数の制御と可変コンデンサＶＣ１の制御との組み合わせで考えた場合、両者を組み合わせても、反射波電力を最小にできない場合が存在する。 The reason for the above is that the output frequency at which the reflected wave power is minimum within the variable range of the output frequency of the high-frequency power supply device 1 is not optimal for the subsequent operation of the variable capacitor VC1. For example, in the case of FIG. 5, the reflected wave power is reduced by moving the start point of the trajectory 201 to a position slightly shifted in the arrow selection direction of the trajectory 101 from the start point of the trajectory 201 shown in the figure. Can do.
That is, when considering the combination of the control of the output frequency of the high-frequency power supply device 1 and the control of the variable capacitor VC1, there is a case where the reflected wave power cannot be minimized even if the two are combined.

このような場合、上述した図２のフローチャートの「ステップ６」で示した特殊例（「Ｎｏ」であっても条件を満たしたときには、ステップ４またはステップ２に進む）のように、一旦、高周波電源装置１ａによる出力周波数の制御に戻ってやり直すというのも１つの方法であるが、それでも、状況が改善されないことが起こり得る。そこで、このような場合は、図４のように、固定コンデンサＣ２を可変コンデンサＶＣ２に変更しておき、この可変コンデンサＶＣ２のキャパシタンスを変更させればよい。このようにすると、それまでとは状況が変化するので、高周波電源装置１ａの出力周波数の変更および可変コンデンサＶＣ１のキャパシタンスの変更を行なうだけでは、改善できなかった問題を改善できることがある。例えば、可変コンデンサＶＣ２のキャパシタンスを変更させると、軌跡３０１で示したように負荷側インピーダンスＺＬを変化させることが可能となる。そのため、図の中央付近の窪んだ箇所（反射波電力が小さい箇所）に到達できることがある。   In such a case, as in the special example shown in “Step 6” in the flowchart of FIG. 2 described above (even if “No”, the condition is satisfied, the process proceeds to Step 4 or Step 2). Returning to the control of the output frequency by the power supply device 1a is one method, but the situation may still not be improved. Therefore, in such a case, as shown in FIG. 4, the fixed capacitor C2 may be changed to the variable capacitor VC2, and the capacitance of the variable capacitor VC2 may be changed. If this is done, the situation changes from before, so it may be possible to improve the problem that could not be improved only by changing the output frequency of the high-frequency power supply device 1a and changing the capacitance of the variable capacitor VC1. For example, when the capacitance of the variable capacitor VC2 is changed, the load side impedance ZL can be changed as shown by the locus 301. Therefore, it may be possible to reach a recessed portion (a portion where the reflected wave power is small) near the center of the figure.

図６は、本発明の第２の実施形態に係る高周波装置によって反射係数絶対値Γを小さくするための制御方法を示すフローチャートの一例である。
このフローチャートに沿って、反射係数絶対値Γを小さくさせる制御について説明する。なお、このフローチャートは、可変コンデンサＶＣ２のキャパシタンスを変更させた制御を中心に説明したものである。また、この制御は、図２のフローチャートにおいて、ステップ６の特殊例（「Ｎｏ」であっても条件を満たしたときには、ステップ４またはステップ２に進む）からステップ４に進む間に挿入されるものであるので、この部分を抜き出して図示している。 FIG. 6 is an example of a flowchart illustrating a control method for reducing the reflection coefficient absolute value Γ by the high-frequency device according to the second embodiment of the present invention.
A control for reducing the reflection coefficient absolute value Γ will be described with reference to this flowchart. This flowchart mainly describes control in which the capacitance of the variable capacitor VC2 is changed. In addition, this control is inserted in the flow chart of FIG. 2 while proceeding to step 4 from the special example of step 6 (the process proceeds to step 4 or step 2 when the condition is satisfied even if “No”). Therefore, this part is extracted and illustrated.

ステップ９：図２のステップ６で示した特殊例（「Ｎｏ」であっても条件を満たしたときには、ステップ４またはステップ２に進む）の条件に当てはまると、このステップ６から、図６のステップ９に進み、可変コンデンサＶＣ２のキャパシタンスを調整するために、ステップ９〜ステップ１２を実行する。
ステップ９では、可変コンデンサＶＣ２を定めた動作方向に、所定量だけ動作させる。なお、初期値は、キャパシタンスが小さくなる方向とする。もちろん、初期値をキャパシタンスが大きくなる方向としてもよい。 Step 9: If the condition of the special example shown in Step 6 of FIG. 2 (if the condition is satisfied even if “No” is satisfied, the process proceeds to Step 4 or Step 2), then from Step 6 to Step of FIG. Proceeding to Step 9, Steps 9 to 12 are executed to adjust the capacitance of the variable capacitor VC2.
In step 9, the variable capacitor VC2 is operated by a predetermined amount in the determined operation direction. Note that the initial value is a direction in which the capacitance decreases. Of course, the initial value may be a direction in which the capacitance increases.

ステップ１０：ステップ９にて、可変コンデンサＶＣ２を動作させた結果、反射係数絶対値Γが基準値よりも小さくなったか否かを判定する。
基準値よりも小さくなっている場合（Ｙｅｓ）は、反射係数絶対値Γを小さくするという目的を達成したので、図２のステップ４へ進む。基準値よりも小さくなっていない場合（Ｎｏ）は、可変コンデンサＶＣ１の動作量が少ないのか否かを判定するために、ステップ１１へ進む。 Step 10: In Step 9, it is determined whether or not the reflection coefficient absolute value Γ has become smaller than the reference value as a result of operating the variable capacitor VC2.
When the value is smaller than the reference value (Yes), the objective of reducing the reflection coefficient absolute value Γ is achieved, and the process proceeds to Step 4 in FIG. When it is not smaller than the reference value (No), the process proceeds to step 11 in order to determine whether or not the operation amount of the variable capacitor VC1 is small.

なお、ステップ１０において、基準値よりも小さくなっていない場合（Ｎｏ）が所定回数だけ連続して続いたときは、一旦、高周波電源装置１の出力周波数の制御を行った方がよい場合がある。そのために、ステップ４に進んでもよい。このような処理の基準としては、所定回数だけ連続して続いたときだけでなく、例えば、所定時間内に基準値よりも小さくならないときとしてもよい。この場合は、内部にタイマーを設ければよい。すなわち、基準値よりも小さくなっていない場合（Ｎｏ）でも、所定の条件を満たした場合は、ステップ４に進んでもよい。なお、この場合は、ステップ４において、反射係数絶対値Γが基準値よりも大きくなっている場合（Ｙｅｓ）に該当するので、ステップ２へ進むことになる。そのため、ステップ１０からステップ２へ進むようにしてもよい。   In Step 10, when the value is not smaller than the reference value (No) continues for a predetermined number of times, it may be better to once control the output frequency of the high-frequency power supply device 1. . Therefore, the process may proceed to step 4. As a standard for such processing, not only when it has continued for a predetermined number of times, but also when it does not become smaller than the standard value within a predetermined time, for example. In this case, a timer may be provided inside. That is, even when the value is not smaller than the reference value (No), the process may proceed to Step 4 when a predetermined condition is satisfied. Note that this case corresponds to the case where the reflection coefficient absolute value Γ is larger than the reference value in Step 4 (Yes), and thus the process proceeds to Step 2. Therefore, the process may proceed from step 10 to step 2.

また、上述したステップ１０において、反射係数絶対値Γが基準値よりも小さくなっていない場合（Ｎｏ）に所定の条件を満たしたとき（例えば、所定回数だけ連続して続いたとき）は、何らかの異常が発生している可能性があるので、異常信号を出力するようにしてもよい。この異常信号によって、高周波電源装置１の高周波電力の出力を停止するようにしてもよい。   Further, in the above-described step 10, when the reflection coefficient absolute value Γ is not smaller than the reference value (No), when a predetermined condition is satisfied (for example, when it continues continuously for a predetermined number of times), Since there is a possibility that an abnormality has occurred, an abnormality signal may be output. The output of the high frequency power of the high frequency power supply device 1 may be stopped by this abnormal signal.

ステップ１１：可変コンデンサＶＣ２を動作させた結果、反射係数絶対値Γが減少したか否かを判定する。
反射係数絶対値Γが減少した場合（Ｙｅｓ）は、可変コンデンサＶＣ２の動作量が少ない可能性があるので、ステップ９へ進む。反射係数絶対値Γが減少していない場合（Ｎｏ）は、可変コンデンサＶＣ１の動作方向が正しくない可能性があるので、ステップ１２へ進む。 Step 11: It is determined whether or not the reflection coefficient absolute value Γ has decreased as a result of operating the variable capacitor VC2.
If the reflection coefficient absolute value Γ has decreased (Yes), the amount of operation of the variable capacitor VC2 may be small, and the process proceeds to step 9. When the reflection coefficient absolute value Γ has not decreased (No), the operation direction of the variable capacitor VC1 may not be correct, and the process proceeds to step 12.

ステップ１２：ステップ７において、反射係数絶対値Γが減少していない場合（Ｎｏ）は、可変コンデンサＶＣ１の動作方向が正しくない可能性があるので、可変コンデンサＶＣ１の動作方向を反転させて、ステップ９へ進む。反転させた動作方向が、次回からの動作方向となる。
なお、反射係数絶対値Γは、時々刻々と変化するので、厳密にステップ１２の処理を行うと、動作方向が、正転→反転→正転→反転・・・・という具合になり、制御が安定しない場合がある。そのため、制御の安定を図るために、例えば、所定回数だけＮｏが続くまで、同一の動作方向で動作させるようにしても良い。 Step 12: If the reflection coefficient absolute value Γ has not decreased in Step 7 (No), the operation direction of the variable capacitor VC1 may be incorrect. Proceed to step 9. The reversed operation direction becomes the operation direction from the next time.
Since the reflection coefficient absolute value Γ changes from moment to moment, if the processing in step 12 is performed strictly, the operation direction becomes forward rotation → reverse → normal rotation → reverse... It may not be stable. Therefore, in order to stabilize the control, for example, the operation may be performed in the same operation direction until No continues for a predetermined number of times.

このように制御することで、可変周波数方式の高周波電源装置を用い、且つ、インピーダンス自動整合器を用いない構成にも関わらず、負荷側インピーダンスの抵抗成分Ｒおよびリアクタンス成分Ｘの両方を調整する制御を行えるので、反射波電力を小さくすることができる。   Control that adjusts both the resistance component R and the reactance component X of the load-side impedance, regardless of the configuration using the variable frequency type high frequency power supply device and not using the automatic impedance matching device, by controlling in this way. Therefore, the reflected wave power can be reduced.

この第２の実施形態も、高周波電力が負荷に供給されている間に、リアクタンス素子制御回路１９によって同時に制御される可変リアクタンス素子は１つである。そのため、比較的簡単に可変リアクタンス素子の制御を行うことができる。しかも、抵抗成分Ｒの調整は簡単な制御で可能となる。その結果、製造プロセスの全体を通じて、負荷インピーダンスＺ１が大きく変動する特性の負荷の場合であっても、反射波電力を小さくすることができる。もちろん、反射係数絶対値を小さくするように制御してもよい。   In the second embodiment as well, there is one variable reactance element that is simultaneously controlled by the reactance element control circuit 19 while high-frequency power is supplied to the load. Therefore, the variable reactance element can be controlled relatively easily. Moreover, the resistance component R can be adjusted by simple control. As a result, the reflected wave power can be reduced throughout the manufacturing process even in the case of a load having a characteristic in which the load impedance Z1 varies greatly. Of course, the absolute value of the reflection coefficient may be controlled to be small.

なお、本発明は、図１に示したようなインピーダンス調整器３のリアクタンス素子の構成に限定されるものではなく、他の構成のインピーダンス調整器３を用いることができる。   In addition, this invention is not limited to the structure of the reactance element of the impedance regulator 3 as shown in FIG. 1, The impedance regulator 3 of another structure can be used.

また、図１に示したインピーダンス調整器３では、コンデンサＣ２やインダクタＬ１のリアクタンスは固定値であったが、リアクタンスを可変できるものであってもよい。ただし、いずれの場合にしても、高周波電力が負荷に供給されている間に、リアクタンス素子制御回路１９によって同時に制御されるリアクタンス素子は１つである。そのため、比較的簡単に可変リアクタンス素子の制御を行うことができる。   In the impedance adjuster 3 shown in FIG. 1, the reactances of the capacitor C2 and the inductor L1 are fixed values, but the reactance may be variable. However, in any case, there is one reactance element that is simultaneously controlled by the reactance element control circuit 19 while high-frequency power is supplied to the load. Therefore, the variable reactance element can be controlled relatively easily.

また、１つのモータで２つ以上の可変リアクタンス素子を駆動する場合が考えられる。例えば、可変コンデンサＣ２の代わりに、２つの可変コンデンサを並列接続し、それをモータで駆動させることができる。この場合は、並列接続された２つの可変コンデンサを１つの可変インピーダンス素子と見なせば、上記と同様に制御ができる。   A case where two or more variable reactance elements are driven by one motor is conceivable. For example, instead of the variable capacitor C2, two variable capacitors can be connected in parallel and driven by a motor. In this case, if two variable capacitors connected in parallel are regarded as one variable impedance element, control can be performed in the same manner as described above.

図１は、本発明の第１の実施形態に係る高周波装置の構成例と高周波装置と負荷５との接続関係を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a high-frequency device according to the first embodiment of the present invention and a connection relationship between the high-frequency device and a load 5. 図２は、本発明の第１の実施形態に係る高周波装置によって反射係数絶対値Γを小さくするための制御方法を示すフローチャートの一例である。FIG. 2 is an example of a flowchart showing a control method for reducing the reflection coefficient absolute value Γ by the high-frequency device according to the first embodiment of the present invention. 図３は、反射波電力の変化例を３次元的に示した図である。FIG. 3 is a diagram three-dimensionally showing a change example of the reflected wave power. 図４は、本発明の第２の実施形態に係る高周波装置の構成例と高周波装置と負荷５との接続関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the high-frequency device according to the second embodiment of the present invention and a connection relationship between the high-frequency device and the load 5. 図５は、反射波電力の他の変化例を３次元的に示した図である。FIG. 5 is a diagram three-dimensionally showing another variation example of the reflected wave power. 図６は、本発明の第２の実施形態に係る高周波装置によって反射係数絶対値Γを小さくするための制御方法を示すフローチャートの一例である。FIG. 6 is an example of a flowchart illustrating a control method for reducing the reflection coefficient absolute value Γ by the high-frequency device according to the second embodiment of the present invention. 図７は、従来の高周波装置の構成例と高周波装置と負荷５との接続関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional high-frequency device and a connection relationship between the high-frequency device and the load 5.

符号の説明Explanation of symbols

１ 高周波電源装置
１ａ 高周波電源装置
２ 伝送線路
３ インピーダンス調整器
３ａ インピーダンス調整器
４ 負荷接続部
５ 負荷
１１ 周波数制御回路
１２ 発振回路
１３ 電力増幅器
１４ 電力測定器
１５ 電力制御回路
１６ 電力設定器
１７ ＯＮ／ＯＦＦ制御回路
１８ 反射係数演算回路
１９ リアクタンス素子制御回路
Ｚ０ 電源側インピーダンス
Ｚ１ 負荷インピーダンス
ＺＬ 負荷側インピーダンス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High frequency power supply device 1a High frequency power supply device 2 Transmission line 3 Impedance adjuster 3a Impedance adjuster 4 Load connection part 5 Load 11 Frequency control circuit 12 Oscillation circuit 13 Power amplifier 14 Power measuring device 15 Power control circuit 16 Power setting device 17 ON / OFF control circuit 18 Reflection coefficient calculation circuit 19 Reactance element control circuit Z0 Power supply side impedance Z1 Load impedance ZL Load side impedance

Claims (13)

負荷に高周波電力を供給するための高周波装置であって、
発振周波数を可変できる発振手段と、
前記発振手段から出力される発振信号を増幅させて電力発生源となり、前記負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
反射波電力に関係する反射波情報を演算して、演算した反射波情報を出力する反射波情報演算手段と、
前記反射波情報が小さくなるように、前記発振手段の発振周波数を制御する周波数制御手段と、
前記高周波電力供給手段と負荷との間に設けられ、且つ少なくとも１つの可変リアクタンス素子を有し、前記可変リアクタンス素子の１つが制御可能なインピーダンス調整手段と、
前記反射波情報が小さくなるように、前記インピーダンス調整手段の制御可能な可変リアクタンス素子を制御する素子制御手段と、
を備えた高周波装置。 A high frequency device for supplying high frequency power to a load,
An oscillation means capable of varying the oscillation frequency;
A high frequency power supply means for amplifying an oscillation signal output from the oscillation means to be a power generation source and supplying high frequency power to the load;
Reflected wave information calculation means for calculating reflected wave information related to the reflected wave power and outputting the calculated reflected wave information;
Frequency control means for controlling the oscillation frequency of the oscillating means so that the reflected wave information becomes small;
Impedance adjusting means provided between the high-frequency power supply means and the load and having at least one variable reactance element, wherein one of the variable reactance elements is controllable;
Element control means for controlling a variable reactance element that can be controlled by the impedance adjustment means so that the reflected wave information becomes smaller;
High frequency device with 前記素子制御手段は、前記周波数制御手段において、前記反射波情報が小さくなるように、前記発振手段の発振周波数を制御したにも関わらず、前記反射波情報が基準値よりも小さくならなかったときに、前記制御可能な可変リアクタンス素子の制御を開始することを特徴とする請求項１に記載の高周波装置。   When the reflected wave information is not smaller than a reference value even though the element control means controls the oscillation frequency of the oscillation means so that the reflected wave information becomes smaller in the frequency control means. The high-frequency device according to claim 1, wherein control of the controllable variable reactance element is started. 前記周波数制御手段は、前記素子制御手段が制御可能な可変リアクタンス素子の制御を行っている間は、前記発振手段の発振周波数の制御を行わないことを特徴とする請求項２に記載の高周波装置。   The high frequency apparatus according to claim 2, wherein the frequency control means does not control the oscillation frequency of the oscillation means while the variable reactance element that can be controlled by the element control means is being controlled. . 前記周波数制御手段は、前記素子制御手段において、前記反射波情報が小さくなるように、前記インピーダンス調整手段の制御可能な可変リアクタンス素子を制御して、前記反射波情報が基準値よりも小さくなった後に、再度、前記反射波情報が基準値よりも大きくなったときに、制御を再開することを特徴とする請求項３に記載の高周波装置。   The frequency control means controls the variable reactance element that can be controlled by the impedance adjustment means so that the reflected wave information becomes smaller in the element control means, and the reflected wave information becomes smaller than a reference value. 4. The high-frequency device according to claim 3, wherein the control is resumed later when the reflected wave information becomes larger than a reference value again. 前記周波数制御手段は、前記素子制御手段において、前記反射波情報が小さくなるように、前記インピーダンス調整手段の制御可能な可変リアクタンス素子を制御したにも関わらず、前記反射波情報が基準値よりも小さくならなかったときに、制御を再開することを特徴とする請求項３に記載の高周波装置。   The frequency control means controls the variable reactance element that can be controlled by the impedance adjustment means so that the reflected wave information becomes smaller in the element control means, but the reflected wave information is lower than a reference value. 4. The high frequency device according to claim 3, wherein the control is resumed when it is not reduced. 前記インピーダンス調整手段の制御可能な可変リアクタンス素子は、高周波電力供給手段よりも負荷側のインピーダンスの抵抗成分を変化させる機能を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の高周波装置。   6. The variable reactance element controllable by the impedance adjusting means has a function of changing a resistance component of impedance on the load side relative to the high-frequency power supply means. High frequency equipment. 負荷に高周波電力を供給するための高周波装置であって、
発振周波数を可変できる発振手段と、
前記発振手段から出力される発振信号を増幅させて電力発生源となり、前記負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
反射波電力に関係する反射波情報を演算して、演算した反射波情報を出力する反射波情報演算手段と、
前記反射波情報が小さくなるように、前記発振手段の発振周波数を制御する周波数制御手段と、
前記高周波電力供給手段と負荷との間に設けられ、且つ複数の可変リアクタンス素子を有し、前記複数の可変リアクタンス素子のうちの２つが制御可能なインピーダンス調整手段と、
前記反射波情報が小さくなるように、前記インピーダンス調整手段の制御可能な可変リアクタンス素子のいずれか１つを制御する素子制御手段と、
を備えた高周波装置。 A high frequency device for supplying high frequency power to a load,
An oscillation means capable of varying the oscillation frequency;
A high frequency power supply means for amplifying an oscillation signal output from the oscillation means to be a power generation source and supplying high frequency power to the load;
Reflected wave information calculation means for calculating reflected wave information related to the reflected wave power and outputting the calculated reflected wave information;
Frequency control means for controlling the oscillation frequency of the oscillating means so that the reflected wave information becomes small;
Impedance adjusting means that is provided between the high-frequency power supply means and the load and has a plurality of variable reactance elements, and two of the plurality of variable reactance elements can be controlled;
Element control means for controlling any one of the variable reactance elements that can be controlled by the impedance adjustment means so that the reflected wave information becomes small;
High frequency device with 前記素子制御手段は、前記周波数制御手段において、前記反射波情報が小さくなるように、前記発振手段の発振周波数を制御したにも関わらず、前記反射波情報が基準値よりも小さくならなかったときに、前記制御可能な２つの可変リアクタンス素子のうちの一方の制御を開始することを特徴とする請求項７に記載の高周波装置。   When the reflected wave information is not smaller than a reference value even though the element control means controls the oscillation frequency of the oscillation means so that the reflected wave information becomes smaller in the frequency control means. The high-frequency device according to claim 7, wherein control of one of the two controllable variable reactance elements is started. 前記素子制御手段は、前記反射波情報が小さくなるように、前記インピーダンス調整手段の制御可能な２つの可変リアクタンス素子のうちの一方を制御したにも関わらず、前記反射波情報が基準値よりも小さくならなかったときに、前記制御可能な２つの可変リアクタンス素子のうちの他方の制御を開始することを特徴とする請求項８に記載の高周波装置。   Although the element control means controls one of the two variable reactance elements that can be controlled by the impedance adjustment means so that the reflected wave information becomes small, the reflected wave information is less than a reference value. 9. The high-frequency device according to claim 8, wherein when it does not become smaller, control of the other of the two controllable variable reactance elements is started. 前記周波数制御手段は、前記素子制御手段が制御可能な可変リアクタンス素子の制御を行っている間は、前記発振手段の発振周波数の制御を行わないことを特徴とする請求項８または９に記載の高周波装置。   The said frequency control means does not control the oscillation frequency of the said oscillation means, while controlling the variable reactance element which the said element control means can control. High frequency device. 前記周波数制御手段は、前記素子制御手段において、前記反射波情報が小さくなるように、前記インピーダンス調整手段の制御可能な可変リアクタンス素子を制御して、前記反射波情報が基準値よりも小さくなった後に、再度、前記反射波情報が基準値よりも大きくなったときに、制御を再開することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の高周波装置。   The frequency control means controls the variable reactance element that can be controlled by the impedance adjustment means so that the reflected wave information becomes smaller in the element control means, and the reflected wave information becomes smaller than a reference value. The high-frequency device according to any one of claims 8 to 10, wherein the control is resumed later when the reflected wave information becomes larger than a reference value later. 前記周波数制御手段は、前記素子制御手段において、前記反射波情報が小さくなるように、前記インピーダンス調整手段の制御可能な可変リアクタンス素子を制御したにも関わらず、前記反射波情報が基準値よりも小さくならなかったときに、制御を再開することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の高周波装置。   The frequency control means controls the variable reactance element that can be controlled by the impedance adjusting means so that the reflected wave information becomes smaller in the element control means, but the reflected wave information is lower than a reference value. The high-frequency device according to claim 8, wherein the control is resumed when it does not become smaller. 前記インピーダンス調整手段の制御可能な２つの可変リアクタンス素子の一方は、高周波電力供給手段よりも負荷側のインピーダンスの抵抗成分を変化させる機能を有しており、制御可能な２つの可変リアクタンス素子の他方は、高周波電力供給手段よりも負荷側のインピーダンスのリアクタンス成分を変化させる機能を有していることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の高周波装置。   One of the two variable reactance elements that can be controlled by the impedance adjusting means has a function of changing the resistance component of the impedance on the load side of the high frequency power supply means, and the other of the two variable reactance elements that can be controlled. The high-frequency device according to claim 8, having a function of changing a reactance component of impedance on the load side of the high-frequency power supply means.

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