(57)【要約】      （修正有）【課題】出力する高周波のパワー及び位相の制御の精度が高い高周波発生器を提供する。【解決手段】高周波発生器１０は、ベクトル乗算器１２によるＩＱ変調及び増幅器１４による増幅によって生成された高周波が出力部１８から出力される。方向性結合器２０が、進行波の一部を含む第１の高周波及び反射波の一部を含む第２の高周波を出力する。制御部２２が、第１の高周波の同相成分及び直交成分並びに第２の高周波の同相成分及び直交成分を多変数として各々が含む四つの多項式の演算である第１の行列演算により、出力部における進行波の同相成分及び直交成分並びに反射波の同相成分及び直交成分のそれぞれの推定値を求める。制御部は、これらの推定値とパワーの目標値及び位相の目標値に基づいてベクトル乗算器のＩＱ変調に用いられる同相信号のレベル及び直交信号のレベルを決定する。【選択図】図１
2018148499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波原信号にＩＱ変調を適用して変調波を生成するよう構成されたベクトル乗算器と、
前記変調波を増幅して増幅高周波を生成し、該増幅高周波を出力するよう構成された増幅器と、
第１ポート、第２ポート、及び、第３ポートを有し、前記増幅器からの前記増幅高周波を該第１ポートで受け、該第１ポートに入力された高周波を該第２ポートから出力し、該第２ポートに入力された高周波を該第３ポートから出力するように設けられたサーキュレータと、
前記第２ポートに接続された出力部と、
前記増幅器から前記出力部に伝搬する進行波の一部を含む第１の高周波を出力し、前記出力部に戻される反射波の一部を含む第２の高周波を出力するよう構成された方向性結合器と、
前記第１の高周波の同相成分及び直交成分、並びに、前記第２の高周波の同相成分及び直交成分に基づいて、前記ベクトル乗算器の前記ＩＱ変調に用いられる同相信号のレベル及び直交信号のレベルを決定するように構成された制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１の高周波の前記同相成分及び前記直交成分、並びに、前記第２の高周波の前記同相成分及び前記直交成分を多変数として各々が含む四つの多項式の演算である第１の行列演算を実行して、前記出力部における前記進行波の同相成分の第１の推定値、該出力部における該進行波の直交成分の第２の推定値、該出力部における前記反射波の同相成分の第３の推定値、及び、該出力部における該反射波の直交成分の第４の推定値を求め、
少なくとも前記第１の推定値及び前記第２の推定値から求められる前記出力部における高周波のパワーの推定値及び位相の推定値の、パワーの目標値及び位相の目標値に対する誤差を減少させるように、前記同相信号の前記レベル及び前記直交信号の前記レベルを決定する、
よう構成されており、
前記第１の行列演算において用いられる係数の行列は、前記第１の高周波の前記同相成分及び前記直交成分、並びに、前記第２の高周波の前記同相成分及び前記直交成分から、前記第１の推定値、前記第２の推定値、前記第３の推定値、及び、前記第４の推定値が得られるよう予め決定されている、
高周波発生器。
【請求項２】
前記第１の行列演算は、前記第１の高周波の前記同相成分及び前記直交成分、並びに、前記第２の高周波の前記同相成分及び前記直交成分のそれぞれの高次の項の演算を含む、請求項１に記載の高周波発生器。
【請求項３】
前記制御部は、
前記パワーの前記推定値及び前記位相の前記推定値の、前記パワーの前記目標値及び前記位相の前記目標値に対する誤差を減少させるよう、補正されたパワー及び補正された位相を求め、
前記補正されたパワー及び前記補正された位相に対応するＩＱ平面上での第１の同相成分及び第１の直交成分を求め、
前記第１の同相成分及び前記第１の直交成分を多変数として各々が含む二つの多項式の演算である第２の行列演算を実行して、前記同相信号の前記レベル及び前記直交信号の前記レベルをそれぞれ定める第２の同相成分及び第２の直交成分を求める、
ように構成されており、
前記第２の行列演算に用いられる係数の行列は、前記出力部における前記高周波のパワー及び位相の、前記パワーの前記目標値及び前記位相の前記目標値に対する誤差を減少させるよう予め決定されている、
請求項１又は２に記載の高周波発生器。
【請求項４】
前記第２の行列演算は、前記第１の同相成分及び前記第１の直交成分のそれぞれの高次の項の演算を含む、請求項３に記載の高周波発生器。
【請求項５】
該高周波発生器の前記出力部から出力される高周波はマイクロ波であり、
前記第１の高周波及び前記第２の高周波に対するＩＱ復調により、前記第１の高周波の前記同相成分及び前記直交成分、並びに、前記第２の高周波の前記同相成分及び前記直交成分を生成する復調器を更に備える、
請求項１又は２に記載の高周波発生器。
【請求項６】
前記制御部は、フィールドプログラマブルゲートアレイ又はプロセッサから構成されている、請求項１〜５の何れか一項に記載の高周波発生器。
【請求項７】
チャンバを提供するチャンバ本体と、
前記チャンバ内に供給されたガスを励起させるために高周波を供給するよう構成された請求項１〜６の何れか一項に記載の高周波発生器と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記高周波発生器は請求項５に記載の高周波発生器であり、
該プラズマ処理装置は、前記高周波発生器の前記出力部に接続されており、前記高周波発生器から供給される高周波を前記チャンバ内に導入するよう構成されたアンテナを更に備え、
前記高周波発生器は、インピーダンス整合用のチューナを介さずに、前記アンテナに接続されている、
請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記高周波発生器の前記制御部は、該高周波発生器による高周波の供給開始時に、前記第１の推定値及び前記第２の推定値から求められる前記出力部における進行波のパワーと前記第３の推定値及び前記第４の推定値から求められる前記出力部における反射波のパワーとの差を、前記パワーの前記目標値に一致させるか又は近づけるように、前記同相信号の前記レベル及び前記直交信号の前記レベルを決定する、請求項７又は８に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、高周波発生器及びプラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの製造においては、被加工物に対するプラズマ処理が行われることがある。プラズマ処理に用いられるプラズマ処理装置は、チャンバ本体を備えている。チャンバ本体はその内部空間をチャンバとして提供する。プラズマ処理装置では、チャンバ内のガスを励起させるために、高周波（高周波エネルギー）が用いられる。そのため、プラズマ処理装置は、高周波発生器を備えている。高周波発生器によって発生される高周波は、例えば、マイクロ波、或いは、ＬＦ帯からＶＨＦ帯の帯域に属する高周波であり得る。
【０００３】
高周波発生器には、その出力部から出力される高周波のパワー及び位相を制御するよう構成されたものがある。このような高周波発生器は、方向性結合器を備える。方向性結合器は、出力部に伝搬する進行波の一部を含む第１の高周波、及び、出力部に戻される反射波の一部を含む第２の高周波を出力する。高周波発生器は、第１の高周波及び第２の高周波に基づいて、出力部における高周波のパワー及び位相を推定し、推定されたパワー及び位相に基づいて、出力する高周波のパワー及び位相を制御する。なお、方向性結合器を備えた高周波発生器については、下記の特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９９１９８号公報
【特許文献２】特開２００２−１６４１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した第１の高周波及び第２の高周波に基づいて推定されるパワー及び位相は、出力部における高周波のパワー及び位相に対して誤差を含む。したがって、出力する高周波のパワー及び位相の制御の精度に改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様においては、高周波発生器が提供される。高周波発生器は、ベクトル乗算器、増幅器、サーキュレータ、出力部、方向性結合器、及び、制御部を備える。ベクトル乗算器は、高周波原信号にＩＱ変調を適用して変調波を生成するよう構成されている。増幅器は、変調波を増幅して増幅高周波を生成し、当該増幅高周波を出力するよう構成されている。サーキュレータは、第１ポート、第２ポート、及び、第３ポートを有する。サーキュレータは、増幅器からの増幅高周波を第１ポートで受け、第１ポートに入力された高周波を第２ポートから出力し、第２ポートに入力された高周波を第３ポートから出力するように設けられている。出力部は、高周波発生器における高周波の出力部であり、第２ポートに接続されている。方向性結合器は、増幅器から出力部に伝搬する進行波の一部を含む第１の高周波を出力し、出力部に戻される反射波の一部を含む第２の高周波を出力するよう構成されている。制御部は、第１の高周波の同相成分及び直交成分、並びに、第２の高周波の同相成分及び直交成分に基づいて、ベクトル乗算器のＩＱ変調に用いられる同相信号のレベル及び直交信号のレベルを決定するように構成されている。
【０００７】
一態様に係る高周波発生器において、制御部は、四つの多項式の演算である第１の行列演算を実行して、出力部における進行波の同相成分の第１の推定値、出力部における進行波の直交成分の第２の推定値、出力部における反射波の同相成分の第３の推定値、及び、出力部における反射波の直交成分の第４の推定値を求めるように、構成されている。四つの多項式の各々は、第１の高周波の同相成分及び直交成分、並びに、第２の高周波の同相成分及び直交成分を多変数として含む。第１の行列演算において用いられる係数の行列は、第１の高周波の同相成分及び直交成分、並びに、第２の高周波の同相成分及び直交成分から、第１の推定値、第２の推定値、第３の推定値、及び、第４の推定値が得られるよう予め決定されている。制御部は、少なくとも第１の推定値及び第２の推定値から求められる出力部における高周波のパワーの推定値及び位相の推定値の、パワーの目標値及び位相の目標値に対する誤差を減少させるように、ベクトル乗算器におけるＩＱ変調の同相信号のレベル及び直交信号のレベルを決定するよう構成されている。
【０００８】
方向性結合器から出力される第１の高周波は、進行波の一部のみでなく、反射波の一部を含む。また、方向性結合器から出力される第２の高周波は、反射波の一部のみでなく、進行波の一部を含む。即ち、方向性結合器は、進行波と反射波を互いに完全に分離することはできない。一方、上述した四つの多項式の各々には、第１の高周波の同相成分及び直交成分、並びに、第２の高周波の同相成分及び直交成分が多変数として含まれている。したがって、この四つの多項式の演算である第１の行列演算によれば、第１の高周波における反射波の干渉の影響及び第２の高周波における進行波の干渉の影響が補正されて、第１〜第４の推定値が求められる。故に、出力部における進行波の同相成分及び直交成分、並びに、出力部における反射波の同相成分及び直交成分に対して誤差の少ない第１〜第４の推定値が得られる。一態様に係る高周波発生器では、かかる第１〜第４の推定値に基づいて、ベクトル乗算器のＩＱ変調に用いられる同相信号のレベル及び直交信号のレベルが決定されるので、出力する高周波のパワー及び位相の制御の精度が高くなる。
【０００９】
一実施形態においては、第１の行列演算は、第１の高周波の同相成分及び直交成分、並びに、第２の高周波の同相成分及び直交成分のそれぞれの高次の項の演算を含む。第１の行列演算に、高次の項の演算が含められることにより、第１〜第４の推定値がより高い精度で求められる。
【００１０】
一実施形態において、制御部は、（ｉ）パワーの推定値及び位相の推定値の、パワーの目標値及び位相の目標値に対する誤差を減少させるよう、補正されたパワー及び補正された位相を求め、（ｉｉ）補正されたパワー及び補正された位相に対応するＩＱ平面上での第１の同相成分及び第１の直交成分を求め、（ｉｉｉ）第１の同相成分及び第１の直交成分を多変数として各々が含む二つの多項式の演算である第２の行列演算を実行して、同相信号のレベル及び直交信号のレベルをそれぞれ定める第２の同相成分及び第２の直交成分を求めるように構成されている。第２の行列演算に用いられる係数の行列は、出力部における高周波のパワー及び位相の、パワーの目標値及び位相の目標値に対する誤差を減少させるよう予め決定されている。
【００１１】
高周波がベクトル乗算器から出力部まで伝搬すると、高周波のパワー及び高周波の位相の変化が生じ得る。上述した実施形態では、第２の行列演算により、ベクトル乗算器から出力部までの間における高周波のパワー及び高周波の位相の変化を補正するように、第２の同相成分及び第２の直交成分が求められる。かかる第２の同相成分及び第２の直交成分から、ベクトル乗算器でのＩＱ変調に用いられる同相信号のレベル及び直交信号のレベルが決定されるので、出力する高周波のパワー及び位相の制御の精度が更に高められる。
【００１２】
一実施形態において、第２の行列演算は、第１の同相成分及び第１の直交成分のそれぞれの高次の項の演算を含む。この実施形態によれば、第２の行列演算に、高次の項の演算が含められることにより、出力する高周波のパワー及び位相の制御の精度が更に高められる。
【００１３】
一実施形態において、高周波発生器の出力部から出力される高周波はマイクロ波である。この実施形態において、高周波発生器は、第１の高周波及び第２の高周波に対するＩＱ復調により、第１の高周波の同相成分及び直交成分、並びに、第２の高周波の同相成分及び直交成分を生成する復調器を更に備える。
【００１４】
別の態様においては、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ本体、及び、上述した態様及び実施形態のうち何れかの高周波発生器を備える。チャンバ本体は、チャンバを提供する。高周波発生器は、チャンバ内に供給されたガスを励起させるために高周波を供給するよう構成されている。
【００１５】
一実施形態においては、高周波発生器はマイクロ波を発生し、プラズマ処理装置はアンテナを更に備える。アンテナは、高周波発生器の出力部に接続されており、高周波発生器から供給される高周波をチャンバ内に導入するよう構成されている。高周波発生器は、インピーダンス整合用のチューナを介さずに、アンテナに接続されている。
【００１６】
一実施形態においては、高周波発生器の制御部は、当該高周波発生器による高周波の供給開始時に、第１の推定値及び第２の推定値から求められる出力部における進行波のパワーと第３の推定値及び第４の推定値から求められる出力部における反射波のパワーとの差を、パワーの目標値に一致させるか又は近づけるように、同相信号のレベル及び直交信号のレベルを決定する。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、高周波発生器によって出力される高周波のパワー及び位相の制御の精度が高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態に係る高周波発生器の構成を示す図である。
【図２】一例に係る原信号発生器の構成を示す図である。
【図３】一例に係るベクトル乗算器の構成を示す図である。
【図４】一例に係る復調器の構成を示す図である。
【図５】第１の行列演算において用いられる係数の行列を実験的に求めるためのシステムの例を示す図である。
【図６】第１の行列演算において用いられる係数の行列を実験的に求めるためのシステムの例を示す図である。
【図７】第２の行列演算において用いられる係数の行列を実験的に求めるためのシステムの例を示す図である。
【図８】一実施形態に係るプラズマ処理装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００２０】
図１は、一実施形態に係る高周波発生器の構成を示す図である。図１に示す高周波発生器１０は、高周波としてマイクロ波を発生して、当該マイクロ波を出力するよう構成されている。高周波発生器１０は、ベクトル乗算器１２、増幅器１４、サーキュレータ１６、出力部１８、方向性結合器２０、及び、制御部２２を備えている。高周波発生器１０は、復調器２４、Ｄ／Ａ変換器２６、及び、ダミーロード２８を更に備える。
【００２１】
ベクトル乗算器１２には、原信号発生器３０が接続されている。原信号発生器３０は、ベクトル乗算器１２に、高周波原信号を供給するように構成されている。図２は、一例に係る原信号発生器の構成を示す図である。図２に示すように、原信号発生器３０は、プロセッサ３０ａ、及び、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）発振器３０ｂを有している。プロセッサ３０ａは、例えばマイクロコンピュータ（ＭＣＵ）である。プロセッサ３０ａは、ＰＬＬ発振器３０ｂによって発生される高周波原信号の周波数を指定するよう構成されている。ＰＬＬ発振器３０ｂには、水晶振動子３０ｃからの高周波が供給される。ＰＬＬ発振器３０ｂは、水晶振動子３０ｃからの高周波を受け、プロセッサ３０ａから指定された周波数の高周波原信号を出力するよう構成されている。なお、高周波発生器１０は、この原信号発生器３０を内蔵していてもよい。
【００２２】
原信号発生器３０は、一つの高周波発生器１０に高周波原信号を供給してもよい。或いは、原信号発生器３０は、複数の高周波発生器１０に高周波原信号を供給してもよい。後者の場合、即ち、原信号発生器３０が複数の高周波発生器１０に高周波原信号を供給する場合には、原信号発生器３０は、分配器を更に有する。分配器には、ＰＬＬ発振器３０ｂからの高周波原信号が入力される。分配器は、高周波原信号を複数の高周波発生器１０に分配するよう構成される。
【００２３】
図３は、一例に係るベクトル乗算器の構成を示す図である。ベクトル乗算器１２は、ミキサ１２ａ、ミキサ１２ｂ、移相器１２ｃ、及び、合成器１２ｄを有している。ベクトル乗算器１２は、制御部２２によってそれらのレベルが決定された同相信号ＩＳ及び直交信号ＱＳを用いて、高周波原信号に対するＩＱ変調を実行するように構成されている。
【００２４】
ベクトル乗算器１２では、原信号発生器３０からの高周波原信号が、二つの高周波原信号に分岐される。二つの高周波原信号のうち一方の高周波原信号は、ミキサ１２ａにおいて同相信号ＩＳとミキシングされる。ミキサ１２ａからは、一方の高周波原信号と同相信号ＩＳとの乗算により得られる高周波が出力される。移相器１２ｃは、他方の高周波原信号に９０°の位相を与えることにより生成した高周波を出力する。移相器１２ｃから出力された高周波は、ミキサ１２ｂにおいて直交信号ＱＳとミキシングされる。ミキサ１２ｂからは、移相器１２ｃからの高周波と直交信号ＱＳとの乗算により得られる高周波が出力される。合成器１２ｄは、ミキサ１２ａからの高周波とミキサ１２ｂからの高周波を合成（可算）して、変調波を生成する。合成器１２ｄからは、この変調波が出力される。
【００２５】
再び図１を参照する。増幅器１４は、ベクトル乗算器１２からの変調波を受けて、当該変調波を増幅するよう構成されている。増幅器１４は、ベクトル乗算器１２からの変調波を増幅することによって生成した増幅高周波を出力するように構成されている。一例において、増幅器１４は、プリアンプ１４ａ及びメインアンプ１４ｂを有している。即ち、増幅器１４は、二つのアンプによる二段階の増幅により、増幅高周波を生成するように構成されている。
【００２６】
サーキュレータ１６は、第１ポート１６ａ、第２ポート１６ｂ、及び、第３ポート１６ｃを有している。第１ポート１６ａは、増幅器１４の出力に接続されている。サーキュレータ１６は、その外部から第１ポート１６ａに入力された高周波を第２ポート１６ｂから出力し、その外部から第２ポート１６ｂに入力された高周波を第３ポート１６ｃから出力するように設けられている。第３ポート１６ｃには、ダミーロード２８が接続されている。ダミーロード２８は、第３ポート１６ｃから出力される高周波を受けて、当該高周波を吸収する。ダミーロード２８は、高周波を、例えば熱に変換し得る。
【００２７】
出力部１８は、高周波発生器１０における高周波（一例ではマイクロ波）の出力部である。図１に示す例では、出力部１８は、方向性結合器２０を介して、サーキュレータ１６の第２ポート１６ｂに接続されている。出力部１８は、高周波発生器１０によって出力される高周波がマイクロ波である場合には、例えば導波管であり得る。
【００２８】
方向性結合器２０は、第１ポート２０ａ、第２ポート２０ｂ、第３ポート２０ｃ、及び、第４ポート２０ｄを有している。方向性結合器２０は、増幅器１４から出力部１８に伝搬する進行波を第１ポート２０ａで受けるように設けられている。一実施形態では、方向性結合器２０の第１ポート２０ａは、サーキュレータ１６の第２ポート１６ｂに接続されている。方向性結合器２０は、第１ポート２０ａに入力された進行波を第２ポート２０ｂから出力するように構成されている。また、方向性結合器２０は、第１ポート２０ａに入力された進行波の一部を含む第１の高周波を第３ポート２０ｃから出力するよう構成されている。さらに、方向性結合器２０は、出力部１８に戻される反射波を第２ポート２０ｂで受けるように設けられている。一実施形態では、方向性結合器２０の第２ポート２０ｂは出力部１８に接続されている。方向性結合器２０は、第２ポート２０ｂに受けた反射波の一部を含む第２の高周波を第４ポート２０ｄから出力するよう構成されている。
【００２９】
なお、方向性結合器２０は、増幅器１４とサーキュレータ１６の第１ポート１６ａとの間において第１の高周波を出力し、サーキュレータ１６の第３ポート１６ｃとダミーロードとの間において第２の高周波を出力するように、設けられていてもよい。
【００３０】
制御部２２は、第１の高周波の同相成分ＩＭＦ及び直交成分ＱＭＦ、並びに、第２の高周波の同相成分ＩＭＲ及び直交成分ＱＭＲに基づいて、ベクトル乗算器１２のＩＱ変調に用いられる同相信号ＩＳのレベル及び直交信号ＱＳのレベルを決定するように構成されている。
【００３１】
一実施形態では、制御部２２は、第１の行列演算部２２ａ、第１の変換部２２ｂ、フィードバック制御部２２ｃ、及び、第２の変換部２２ｄを有している。制御部２２は、第２の行列演算部２２ｅを更に有していてもよい。制御部２２は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ又はプロセッサから構成され得る。或いは、第１の行列演算部２２ａ、第１の変換部２２ｂ、フィードバック制御部２２ｃ、第２の変換部２２ｄ、及び、第２の行列演算部２２ｅはそれぞれ、個別の電子回路又は演算器から構成されていてもよい。
【００３２】
第１の行列演算部２２ａは、復調器２４を介して方向性結合器２０の第３ポート２０ｃ及び第４ポート２０ｄに接続されている。復調器２４は、第１の高周波及び第２の高周波にＩＱ復調を適用し、第１の高周波の同相成分ＩＭＦ及び直交成分ＱＭＦ、並びに、第２の高周波の同相成分ＩＭＲ及び直交成分ＱＭＲを生成するように構成されている。
【００３３】
図４は、一例に係る復調器の構成を示す図である。図４に示すように、復調器２４は、ミキサ２４ａ、ミキサ２４ｂ、移相器２４ｃ、ローパスフィルタ２４ｄ、ローパスフィルタ２４ｅ、ミキサ２４ｆ、ミキサ２４ｇ、移相器２４ｈ、ローパスフィルタ２４ｉ、ローパスフィルタ２４ｊ、Ａ／Ｄ変換器２４ｋ、及び、Ａ／Ｄ変換器２４ｍを有している。
【００３４】
復調器２４は、方向性結合器２０の第３ポート２０ｃからの第１の高周波、及び、方向性結合器２０の第４ポート２０ｄからの第２の高周波を受けるように設けられている。復調器２４では、第１の高周波が二つの第１の高周波に分岐される。二つの第１の高周波のうち一方の第１の高周波は、ミキサ２４ａにおいて高周波原信号とミキシングされる。ミキサ２４ａからは、一方の第１の高周波と高周波原信号との乗算により得られる信号が出力される。なお、復調器２４において用いられる高周波原信号は、原信号発生器３０から与えられる。ミキサ２４ａから出力された信号の高周波数成分は、ローパスフィルタ２４ｄによってフィルタリングされる。ローパスフィルタ２４ｄからは、フィルタリングにより生成された第１の高周波の同相成分（アナログ信号）が出力される。
【００３５】
移相器２４ｃは、高周波原信号に９０°の位相を与えることにより生成した高周波を出力する。移相器２４ｃから出力された高周波はミキサ２４ｂにおいて、他方の第１の高周波とミキシングされる。ミキサ２４ｂからは、移相器２４ｃからの高周波と他方の第１の高周波との乗算により得られる信号が出力される。ミキサ２４ｂから出力された信号の高周波数成分は、ローパスフィルタ２４ｅによってフィルタリングされる。ローパスフィルタ２４ｅからは、フィルタリングによって生成された第１の高周波の直交成分（アナログ信号）が出力される。
【００３６】
また、復調器２４では、第２の高周波が二つの第２の高周波に分岐される。二つの第２の高周波のうち一方の第２の高周波は、ミキサ２４ｆにおいて高周波原信号とミキシングされる。ミキサ２４ｆからは、一方の第２の高周波と高周波原信号との乗算により得られる信号が出力される。ミキサ２４ｆから出力された信号の高周波数成分は、ローパスフィルタ２４ｉによってフィルタリングされる。ローパスフィルタ２４ｉからは、フィルタリングによって生成された第２の高周波の同相成分（アナログ信号）が出力される。
【００３７】
移相器２４ｈは、高周波原信号に９０°の位相を与えることにより生成した高周波を出力する。移相器２４ｈから出力された高周波はミキサ２４ｇにおいて、他方の第２の高周波とミキシングされる。ミキサ２４ｇからは、移相器２４ｈからの高周波と他方の第２の高周波との乗算により得られる信号が出力される。ミキサ２４ｇから出力された信号の高周波数成分は、ローパスフィルタ２４ｊによってフィルタリングされる。ローパスフィルタ２４ｊからは、フィルタリングによって生成された第２の高周波の直交成分（アナログ信号）が出力される。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換器２４ｋは、ローパスフィルタ２４ｄからの第１の高周波の同相成分（アナログ信号）、及び、ローパスフィルタ２４ｅからの第１の高周波の直交成分（アナログ信号）に対して、Ａ／Ｄ変換を実行する。Ａ／Ｄ変換器２４ｍは、ローパスフィルタ２４ｉからの第２の高周波の同相成分（アナログ信号）、及び、ローパスフィルタ２４ｊからの第２の高周波の直交成分（アナログ信号）に対してＡ／Ｄ変換を実行する。Ａ／Ｄ変換器２４ｋ及びＡ／Ｄ変換器２４ｍにおけるＡ／Ｄ変換により、第１の高周波の同相成分ＩＭＦ及び直交成分ＱＭＦ、並びに、第２の高周波の同相成分ＩＭＲ及び直交成分ＱＭＲが、それぞれデジタル信号として生成される。図１に示すように、Ａ／Ｄ変換器２４ｋ及びＡ／Ｄ変換器２４ｍは、制御部２２に接続されている。制御部２２には、Ａ／Ｄ変換器２４ｋから第１の高周波の同相成分ＩＭＦ及び直交成分ＱＭＦが入力され、Ａ／Ｄ変換器２４ｍから第２の高周波の同相成分ＩＭＲ及び直交成分ＱＭＲが入力される。
【００３９】
制御部２２の第１の行列演算部２２ａは、第１の行列演算を実行する。第１の行列演算は、四つの多項式の演算に相当する。第１の行列演算部２２ａは、第１の行列演算の実行によって、出力部１８における進行波の同相成分の第１の推定値ＩＥ１、出力部における進行波の直交成分の第２の推定値ＱＥ２、出力部における反射波の同相成分の第３の推定値ＩＥ３、及び、出力部における反射波の直交成分の第４の推定値ＱＥ４を求めるよう構成されている。
【００４０】
四つの多項式の各々は、第１の高周波の同相成分ＩＭＦ及び直交成分ＱＭＦ、並びに、第２の高周波の同相成分ＩＭＲ及び直交成分ＱＭＲを多変数として含む。第１の行列演算において用いられる係数の一以上の行列は、同相成分ＩＭＦ、直交成分ＱＭＦ、同相成分ＩＭＲ、及び、直交成分ＱＭＲから、第１の推定値ＩＥ１、第２の推定値ＱＥ２、第３の推定値ＩＥ３、及び、第４の推定値ＱＥ４が得られるよう予め決定されている。
【００４１】
下記の式（１）は、第１の行列演算を表す。式（１）において、Ａｊは４行４列の係数の行列であり、Ｂｋは４行４列の係数の行列であり、Ｃは４行１列の係数の行列である。また、式（１）においてｊ、ｋは１以上の整数である。即ち、第１の行列演算の式の右辺は、係数の一以上の行列を含む。
【数１】
2018148499.tif 000003
【００４２】
式（１）は一般化された式であり、第１の行列演算では、同相成分ＩＭＦ、直交成分ＱＭＦ、同相成分ＩＭＲ、及び、直交成分ＱＭＲから、第１の推定値ＩＥ１、第２の推定値ＱＥ２、第３の推定値ＩＥ３、及び、第４の推定値ＱＥ４が最適に推定されるように、式（１）に基づき予め選択された式の演算が行われる。第１の行列演算は、少なくとも式（１）の右辺の第１項の演算を含む。第１の行列演算は、式（１）の右辺の第１項の演算として、同相成分ＩＭＦ、直交成分ＱＭＦ、同相成分ＩＭＲ、及び、直交成分ＱＭＲの１次の項の演算及び一以上の高次の項の演算を含んでいてもよい。一例では、第１の行列演算は、式（１）の右辺の第１項の演算として、同相成分ＩＭＦ、直交成分ＱＭＦ、同相成分ＩＭＲ、及び、直交成分ＱＭＲの１次の項の演算、３次の項の演算、及び、５次の項の演算を含んでいてもよい。
【００４３】
第１の行列演算は、式（１）の右辺の第２項及び第３項の少なくとも一方の演算を更に含んでいてもよい。第２項において、ｆ１＿ｋ（ＩＭＦ，ＱＭＦ）は、ＩＭＦ又はそのべき乗とＱＭＦ又はそのべき乗との積を含む関数であり、ｆ２＿ｋ（ＩＭＦ，ＱＭＦ）は、ＩＭＦ又はそのべき乗とＱＭＦ又はそのべき乗との商を含む関数であり得る。第２項において、ｆ３＿ｋ（ＩＭＲ，ＱＭＲ）は、ＩＭＲ又はそのべき乗とＱＭＲ又はそのべき乗との積を含む関数であり、ｆ４＿ｋ（ＩＭＦ，ＱＭＦ）は、ＩＭＲ又はそのべき乗とＱＭＲ又はそのべき乗との商を含む関数であり得る。
【００４４】
第１の変換部２２ｂは、第１の推定値ＩＥ１及び第２の推定値ＱＥ２から出力部１８における進行波のパワーの推定値ＰＥＦ及び位相の推定値θＥＦを求める。第１の変換部２２ｂは、第３の推定値ＩＥ３及び第４の推定値ＱＥ４から出力部１８における反射波のパワーの推定値ＰＥＲ及び位相の推定値θＥＲを更に求めてもよい。なお、第１の変換部２２ｂにおける演算は、以下の式（２ａ）〜（２ｄ）で定義される。
【数２】
2018148499.tif 000004
【００４５】
フィードバック制御部２２ｃは、第１の推定値ＩＥ１及び第２の推定値ＱＥ２から求められる出力部１８における高周波のパワーの推定値及び位相の推定値の、パワーの目標値Ｐｔ及び位相の目標値θｔに対する誤差を減少させるよう、補正されたパワーＰＣ及び補正された位相θＣを求める。一実施形態では、フィードバック制御部２２ｃは、パワーの推定値ＰＥＦ及び位相の推定値θＥＦを、出力部１８における高周波のパワーの推定値及び位相の推定値として用いてもよい。或いは、フィードバック制御部２２ｃは、パワーの推定値ＰＥＦからパワーの推定値ＰＥＲを減算することによって得たパワーを、出力部１８における高周波のパワーの推定値として用い、位相の推定値θＥＦを出力部１８における高周波の位相の推定値として用いてもよい。このフィードバック制御部２２ｃは、例えばＰＩＤ制御により、補正されたパワーＰＣ及び補正された位相θＣを求め得る。
【００４６】
第２の変換部２２ｄは、補正されたパワーＰＣ及び補正された位相θＣを当該パワーＰＣ及び位相θｃに対応するＩＱ平面上での同相成分Ｉ１及び直交成分Ｑ１に変換する。この変換においては、高周波原信号と同一の周波数の原信号が用いられる。一実施形態では、同相成分Ｉ１及び直交成分Ｑ１がそのまま、同相信号ＩＳのレベル及び直交信号ＱＳのレベルをそれぞれ定める同相成分ＩＣ及び直交成分ＱＣとして用いられる。別の実施形態では、第２の行列演算部２２ｅにより、同相成分Ｉ１（第１の同相成分）及び直交成分Ｑ１（第１の直交成分）から、同相成分Ｉ２（第２の同相成分）及び直交成分Ｑ２（第２の直交成分）が求められる。同相成分Ｉ２及び直交成分Ｑ２は、同相信号ＩＳのレベル及び直交信号ＱＳのレベルをそれぞれ定める同相成分ＩＣ及び直交成分ＱＣとして用いられる。
【００４７】
第２の行列演算部２２ｅは、第２の行列演算を実行して、同相成分Ｉ２及び直交成分Ｑ２を求める。第２の行列演算は、同相成分Ｉ１及び直交成分Ｑ１を多変数として各々が含む二つの多項式の演算である。第２の行列演算に用いられる係数の行列は、出力部１８における高周波のパワー及び位相の、パワーの目標値及び位相の目標値に対する誤差を減少させるよう予め決定されている。
【００４８】
下記の式（３）は、第２の行列演算を表す。式（３）において、Ｄｍは２行２列の係数の行列であり、Ｅｎは２行２列の係数の行列であり、Ｈは２行１列の係数の行列である。また、式（３）において、ｍ、ｎは、１以上の整数である。即ち、第２の行列演算の式の右辺は、係数の一以上の行列を含む。
【数３】
2018148499.tif 000005
【００４９】
式（３）は一般化された式であり、第２の行列演算では、同相成分Ｉ１及び直交成分Ｑ１から同相成分Ｉ２及び直交成分Ｑ２が最適に推定されるように、式（３）に基づき予め選択された式の演算が行われる。第２の行列演算は、少なくとも式（３）の右辺の第１項の演算を含む。第２の行列演算は、式（３）の右辺の第１項の演算として、同相成分Ｉ１及び直交成分Ｑ１の１次の項の演算及び一以上の高次の項の演算を含んでいてもよい。一例では、第２の行列演算は、式（３）の右辺の第１項の演算として、同相成分Ｉ１及び直交成分Ｑ１の１次の項の演算、３次の項の演算、及び、５次の項の演算を含んでいてもよい。
【００５０】
第２の行列演算は、式（３）の右辺の第２項及び第３項の少なくとも一方の演算を更に含んでいてもよい。第２項において、ｇ１＿ｎ（Ｉ１，Ｑ１）は、Ｉ１又はそのべき乗とＱ１又はそのべき乗との積を含む関数であり、ｇ２＿ｎ（Ｉ１，Ｑ１）は、Ｉ１又はそのべき乗とＱ１又はそのべき乗との商を含む関数であり得る。
【００５１】
第２の行列演算部２２ｅは、Ｄ／Ａ変換器２６に接続されている。Ｄ／Ａ変換器２６は同相成分ＩＣ及び直交成分ＱＣに対してＤ／Ａ変換を適用して、アナログの同相信号ＩＳ及び直交信号ＱＳを生成する。同相信号ＩＳのレベルは、同相成分ＩＣによって定められ、直交信号ＱＳのレベルは、直交成分ＱＣによって定められる。
【００５２】
方向性結合器２０から出力される第１の高周波は、進行波の一部のみでなく、反射波の一部を含む。また、方向性結合器２０から出力される第２の高周波は、反射波の一部のみでなく、進行波の一部を含む。即ち、方向性結合器２０は、進行波と反射波を互いに完全に分離することはできない。一方、上述した四つの多項式の各々には、第１の高周波の同相成分ＩＭＦ及び直交成分ＱＭＦ、並びに、第２の高周波の同相成分ＩＭＲ及び直交成分ＱＭＲが多変数として含まれている。したがって、この四つの多項式の演算である第１の行列演算によれば、第１の高周波における反射波の干渉の影響及び第２の高周波における進行波の干渉の影響が補正されて、第１の推定値ＩＥ１、第２の推定値ＱＥ２、第３の推定値ＩＥ３、及び、第４の推定値ＱＥ４が求められる。故に、出力部１８における進行波の同相成分及び直交成分、並びに、出力部１８における反射波の同相成分及び直交成分に対して誤差の少ない第１〜第４の推定値が得られる。高周波発生器１０では、かかる第１〜第４の推定値に基づいて、ベクトル乗算器１２のＩＱ変調に用いられる同相信号ＩＳのレベル及び直交信号ＱＳのレベルが決定されるので、出力する高周波のパワー及び位相の制御の精度が高くなる。
【００５３】
一実施形態では、第１の行列演算に、第１の高周波の同相成分ＩＭＦ及び直交成分ＱＭＦ、並びに、第２の高周波の同相成分ＩＭＲ及び直交成分ＱＭＲの高次の項の演算が含まれる。これにより、第１〜第４の推定値がより高い精度で求められる。
【００５４】
高周波がベクトル乗算器１２から出力部１８まで伝搬すると、高周波のパワー及び位相の変化が生じ得る。一実施形態では、第２の行列演算により、ベクトル乗算器１２から出力部までの間における高周波のパワー及び位相の変化を補正するように、同相成分Ｉ２及び直交成分Ｑ２が求められる。かかる同相成分Ｉ２及び直交成分Ｑ２から、ベクトル乗算器１２でのＩＱ変調に用いられる同相信号ＩＳのレベル及び直交信号ＱＳのレベルが決定されるので、出力する高周波のパワー及び位相の制御の精度が更に高められる。
【００５５】
ここで、ベクトル乗算器１２から出力される高周波は、ある割合で当該ベクトル乗算器１２に入力される高周波に干渉する。また、サーキュレータの第１ポート１６ａから第２ポート１６ｂまでの間で、高周波には位相の変化が生じる。サーキュレータ１６における高周波の位相の変化量は、当該高周波のパワーに依存する。ベクトル乗算器１２からサーキュレータ１６の第２ポート１６ｂまでの間におけるこのような高周波の変化は、高次の干渉として表され得る。このような高次の干渉を前提として、ベクトル乗算器１２に与えられる同相信号ＩＳのレベル及び直交信号ＱＳのレベルが設定されることにより、所望のパワー及び位相に対して更に誤差が低減されたパワー及び位相を有する高周波（進行波）が出力部１８において得られる。一実施形態では、第２の行列演算に、同相成分Ｉ１及び直交成分Ｑ１の高次の項の演算が含まれる。この実施形態によれば、第２の行列演算により得られた同相成分Ｉ２及び直交成分Ｑ２により同相信号ＩＳのレベル及び直交信号ＱＳのレベルが設定されるので、所望のパワー及び位相に対して、出力する高周波のパワー及び位相の制御の精度が更に高められる。
【００５６】
また、高周波発生器１０は、モータといった機械的要素の制御を行うことなく、負荷に供給する高周波のパワー及び／又は位相の高速な制御が可能である。したがって、高周波発生器１０は、高周波のパワー及び／又は位相の高速な制御が要求される用途において高周波の発生源として利用され得る。このような用途としては、原子層堆積プロセスを実行するプラズマ処理装置、プラズマ着火前の正確な電力制御を必要とするプラズマ処理装置、又は、プラズマを利用しないプロセスを実行する処理装置（例えば、マイクロ波直接加熱装置）が挙げられる。
【００５７】
以下、第１の行列演算において用いられる係数の行列を予め求める手法について説明する。第１の行列演算において用いられる係数の行列は、実験的に求められる。なお、第１の行列演算は、上述したように、式（１）で一般化される式の演算である。第１の行列演算において実際に用いられる式としては、式（１）で一般化される式の中から、出力部１８における進行波の同相成分及び直交成分、並びに、出力部１８における反射波の同相成分及び直交成分を、同相成分ＩＭＦ、直交成分ＱＭＦ、同相成分ＩＭＲ、及び、直交成分ＱＭＲから推定するのに適した式が、予め選択される。
【００５８】
図５及び図６は、第１の行列演算において用いられる係数の行列を実験的に求めるためのシステムの例を示す図である。図５に示すシステム５０は、高周波発生器１０、方向性結合器５２、ダミーロード５４、ネットワークアナライザ５８、及び、コンピュータ装置６０を更に備えている。
【００５９】
方向性結合器５２は、第１ポート５２ａ、第２ポート５２ｂ、第３ポート５２ｃ、及び、第４ポート５２ｄを有している。方向性結合器５２は、その外部から第１ポート５２ａに入力された高周波を第２ポート５２ｂから出力し、第１ポート５２ａから第２ポート５２ｂに伝搬する高周波の一部を含む高周波を第３ポート５２ｃから出力し、その外部から第２ポート５２ｂに入力された高周波の一部を含む高周波を第４ポート５２ｄに出力するように構成されている。方向性結合器５２の第１ポート５２ａには、高周波発生器１０の出力部１８が接続されている。方向性結合器５２の第２ポート５２ｂには、ダミーロード５４が接続されている。ダミーロード５４は、第２ポート５２ｂから出力される高周波を吸収するよう構成されている。したがって、システム５０は、第２ポート５２ｂに反射波が戻されないように構成されている。
【００６０】
方向性結合器５２の第３ポート５２ｃには、ネットワークアナライザ５８が接続されている。ネットワークアナライザ５８は、方向性結合器５２の第３ポート５２ｃから出力される高周波のパワー及び位相を検出し、当該パワー及び位相を、コンピュータ装置６０に出力するよう、コンピュータ装置６０に接続されている。コンピュータ装置６０は、高周波発生器１０の復調器２４から、第１の高周波の同相成分ＩＭＦ及び直交成分ＱＭＦ、並びに、第２の高周波の同相成分ＩＭＲ及び直交成分ＱＭＲを受けるよう、当該復調器２４に接続されている。
【００６１】
コンピュータ装置６０は、制御部２２の代わりに、ベクトル乗算器１２に同相信号ＩＳ及び直交信号ＱＳを与えるよう、高周波発生器１０に接続されている。また、コンピュータ装置６０は、方向性結合器５２の第３ポート５２ｃから出力される高周波のパワー及び位相をネットワークアナライザ５８から受け、当該パワー及び位相を有する高周波の同相成分ＩＭ１及び直交成分ＱＭ１を求めるように構成されている。
【００６２】
図６に示すシステム７０は、高周波発生器１０Ｂを有している。高周波発生器１０Ｂは、高周波発生器１０と同様の高周波発生器である。システム７０は、方向性結合器２０、方向性結合器７２、ダミーロード７４、復調器２４、ネットワークアナライザ７８、及び、コンピュータ装置６０を更に備えている。
【００６３】
方向性結合器７２は、第１ポート７２ａ、第２ポート７２ｂ、第３ポート７２ｃ、及び、第４ポート７２ｄを有している。方向性結合器７２は、その外部から第１ポート７２ａに入力された高周波を第２ポート７２ｂから出力し、第１ポート７２ａから第２ポート７２ｂに伝搬する高周波の一部を含む高周波を第３ポート７２ｃから出力し、その外部から第２ポート７２ｂに入力された高周波の一部を含む高周波を第４ポート７２ｄに出力するように構成されている。方向性結合器７２の第１ポート７２ａには、高周波発生器１０Ｂの出力部１８が接続されている。
【００６４】
方向性結合器２０は、高周波発生器１０の方向性結合器２０である。システム７０において、方向性結合器２０の第２ポート２０ｂは、方向性結合器７２の第２ポート７２ｂに接続されている。方向性結合器２０の第１ポート２０ａには、ダミーロード７４が接続されている。ダミーロード７４は、第１ポート２０ａから出力される高周波を吸収するよう構成されている。したがって、システム７０は、第１ポート２０ａに反射波が戻されないように構成されている。
【００６５】
復調器２４は高周波発生器１０の復調器２４である。復調器２４は、方向性結合器２０の第３ポート２０ｃから出力される高周波の同相成分ＩＭＦ及び直交成分ＱＭＦを求めるように構成されている。また、復調器２４は、方向性結合器２０の第４ポート２０ｄから出力される高周波の同相成分ＩＭＲ及び直交成分ＱＭＲを求めるように構成されている。この復調器２４は、同相成分ＩＭＦ及び直交成分ＱＭＦ、並びに、同相成分ＩＭＲ及び直交成分ＱＭＲをコンピュータ装置６０に出力するよう、コンピュータ装置６０に接続されている。
【００６６】
ネットワークアナライザ７８は、原信号発生器３０の代わりに、高周波発生器１０Ｂのベクトル乗算器１２に高周波原信号を供給するよう、高周波発生器１０Ｂに接続されている。ネットワークアナライザ７８は、方向性結合器７２の第３ポート７２ｃから出力される高周波のパワー及び位相を検出し、当該パワー及び位相をコンピュータ装置６０に出力するよう、コンピュータ装置６０に接続されている。
【００６７】
システム７０において、コンピュータ装置６０は、制御部２２の代わりに、ベクトル乗算器１２に同相信号ＩＳ及び直交信号ＱＳを与えるよう、高周波発生器１０Ｂに接続されている。また、コンピュータ装置６０は、方向性結合器７２の第３ポート７２ｃから出力される高周波のパワー及び位相をネットワークアナライザ７８から受け、当該パワー及び位相を有する高周波の同相成分ＩＭ２及び直交成分ＱＭ２を求めるように構成されている。
【００６８】
第１の行列演算において用いられる係数の行列を実験的に求める際には、ネットワークアナライザ５８から、高周波原信号が高周波発生器１０のベクトル乗算器１２に与えられる。また、コンピュータ装置６０から、同相信号ＩＳ及び直交信号ＱＳが高周波発生器１０のベクトル乗算器１２に与えられる。そして、第１の高周波の同相成分ＩＭＦ及び直交成分ＱＭＦ、並びに、第２の高周波の同相成分ＩＭＲ及び直交成分ＱＭＲが、高周波発生器１０の復調器２４からコンピュータ装置６０によって取得される。さらに、方向性結合器５２の第３ポート５２ｃから出力される高周波のパワー及び位相がネットワークアナライザ５８によって検出され、当該パワー及び位相を有する高周波の同相成分ＩＭ１及び直交成分ＱＭ１がコンピュータ装置６０によって取得される。かかる処理が、異なるレベルを有する同相信号ＩＳ及び異なるレベルを有する直交信号ＱＳの複数のセットを用いて実行されることにより、（ＩＭＦ，ＱＭＦ，ＩＭＲ，ＱＭＲ）と対応の（ＩＭ１，ＱＭ１，０，０）を各々が含む複数の第１のデータセットが得られる。
【００６９】
また、システム７０のネットワークアナライザ７８から、高周波原信号が高周波発生器１０Ｂのベクトル乗算器１２に与えられる。また、コンピュータ装置６０から、同相信号ＩＳ及び直交信号ＱＳが高周波発生器１０Ｂのベクトル乗算器１２に与えられる。そして、システム７０の復調器２４から、同相成分ＩＭＦ及び直交成分ＱＭＦ、並びに、同相成分ＩＭＲ及び直交成分ＱＭＲがコンピュータ装置６０によって取得される。さらに、方向性結合器７２の第３ポート７２ｃから出力される高周波のパワー及び位相がネットワークアナライザ７８によって検出され、当該パワー及び位相を有する高周波の同相成分ＩＭ２及び直交成分ＱＭ２がコンピュータ装置６０によって取得される。かかる処理が、異なるレベルを有する同相信号ＩＳ及び異なるレベルを有する直交信号ＱＳの複数のセットを用いて実行されることにより、（ＩＭＦ，ＱＭＦ，ＩＭＲ，ＱＭＲ）と対応の（０，０，ＩＭ２，ＱＭ２）を各々が含む複数の第２のデータセットが得られる。
【００７０】
そして、複数の第１のデータセットのそれぞれの（ＩＭＦ，ＱＭＦ，ＩＭＲ，ＱＭＲ）を第１の行列演算の式の多変数として用いることにより得られる（ＩＥ１，ＱＥ２，ＩＥ３，ＱＥ４）と対応の（ＩＭ１，ＱＭ１，０，０）との間の距離、及び、複数の第２のデータセットのそれぞれの（ＩＭＦ，ＱＭＦ，ＩＭＲ，ＱＭＲ）を第１の行列演算の式の多変数として用いることにより得られる（ＩＥ１，ＱＥ２，ＩＥ３，ＱＥ４）と対応の（０，０，ＩＭ２，ＱＭ２）との間の距離を最小化するように、第１の行列演算において用いられる係数の一以上の行列の各要素がコンピュータ装置６０によって求められる。係数の一以上の行列の各要素を求める方法は、例えば、最小二乗法であり得る。求められた係数の一以上の行列は、例えば制御部２２のメモリといった記憶素子に記憶され、当該制御部２２における第１の行列演算において利用される。
【００７１】
以下、第２の行列演算において用いられる係数の行列を予め求める手法について説明する。第２の行列演算において用いられる係数の行列は、実験的に求められる。なお、第２の行列演算は、上述したように、式（３）で一般化される式の演算である。第２の行列演算において実際に用いられる式としては、式（３）で一般化される式の中から、所望のパワー及び位相を有する高周波が出力部１８において得られるように同相成分Ｉ１及び直交成分Ｑ１を同相成分Ｉ２及び直交成分Ｑ２に変換する式が、予め選択される。
【００７２】
図７は、第２の行列演算において用いられる係数の行列を実験的に求めるためのシステムの例を示す図である。第２の行列演算において用いられる係数の行列を求めるためには、例えば図７に示すシステム９０が用いられる。システム９０は、高周波発生器１０、方向性結合器９２、ダミーロード９４、ネットワークアナライザ９６、及び、コンピュータ装置９８を備える。
【００７３】
方向性結合器９２は、第１ポート９２ａ、第２ポート９２ｂ、第３ポート９２ｃ、及び、第４ポート９２ｄを有する。第１ポート９２ａには、高周波発生器１０の出力部１８が接続されている。方向性結合器９２は、その外部から第１ポート９２ａに入力する高周波を第２ポート９２ｂから出力し、第１ポート９２ａから第２ポート９２ｂに伝搬する高周波の一部を含む高周波を第３ポート９２ｃから出力し、その外部から第２ポート９２ｂに入力する高周波の一部を含む高周波を第４ポート９２ｄから出力するように構成されている。第２ポート９２ｂには、ダミーロード９４が接続されている。ダミーロード９４は、第２ポート９２ｂからの高周波を吸収するように構成されている。
【００７４】
方向性結合器９２の第３ポート９２ｃには、ネットワークアナライザ９６が接続されている。ネットワークアナライザ９６は、方向性結合器９２の第３ポート９２ｃからの高周波のパワー及び位相をコンピュータ装置９８に出力するように、コンピュータ装置９８に接続されている。
【００７５】
コンピュータ装置９８は、高周波発生器１０のベクトル乗算器１２に同相信号ＩＳ及び直交信号ＱＳを与えるように構成されている。また、コンピュータ装置９８は、方向性結合器９２の第３ポート９２ｃから出力される高周波のパワー及び位相をネットワークアナライザ９６から受け、当該パワー及び位相から出力部１８における進行波の同相成分Ｉｄ及び直交成分Ｑｄを求めるよう構成されている。
【００７６】
第１の行列演算において用いられる係数の行列を実験的に決定する際には、高周波発生器１０のベクトル乗算器１２に、原信号発生器３０から高周波原信号が与えられる。また、コンピュータ装置９８から、同相信号ＩＳ及び直交信号ＱＳが高周波発生器１０のベクトル乗算器１２に与えられる。なお、同相信号Ｉｓのレベルは同相成分Ｉ２ａで特定され、直交信号ＱＳのレベルは直交成分Ｑ２ａで特定されるものとする。そして、コンピュータ装置９８によって、同相成分Ｉｄ及び直交成分Ｑｄが求められる。次いで、コンピュータ装置９８によって、ＩＱ平面上でのベクトル（Ｉｄ、Ｑｄ）の原点を基点とした長さが、増幅器１４の増幅率が縮小率として用いられることにより、縮小される。これにより、同相成分Ｉｄ及び直交成分Ｑｄから、同相成分Ｉ１ａ及び直交成分Ｑ１ａが得られる。かかる処理が、異なるレベルを有する同相信号ＩＳ及び異なるレベルを有する直交信号ＱＳの複数のセットを用いて実行されることにより、（Ｉ２ａ，Ｑ２ａ）と対応の（Ｉ１ａ，Ｑ１ａ）を各々が含む複数の第３のデータセットが得られる。
【００７７】
次いで、コンピュータ装置９８により、複数の第３のデータセットのそれぞれの（Ｉ１ａ，Ｑ１ａ）を第２の行列演算の式の多変数として用いることにより得られる（Ｉ２，Ｑ２）と対応の（Ｉ２ａ，Ｑ２ａ）との間の距離を最小化するように、第２の行列演算に用いられる係数の一以上の行列の各要素が求められる。係数の一以上の行列の各要素を求める方法は、例えば、最小二乗法であり得る。求められた係数の一以上の行列は、例えば制御部２２のメモリといった記憶素子に記憶され、当該制御部２２における第２の行列演算において利用される。
【００７８】
以下、高周波発生器１０を備えたプラズマ処理装置の実施形態について説明する。図８は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を示す図である。図８においては、その一部が破断された状態でプラズマ処理装置が示されている。図８に示すプラズマ処理装置は、高周波発生器１０、チャンバ本体１０２、ステージ１０４、排気装置１０６、アンテナ１０８、及び、主制御部１１０を備えている。
【００７９】
チャンバ本体１０２は、その内部空間をチャンバ１０２ｃとして提供している。チャンバ１０２ｃには、ステージ１０４が設けられている。ステージ１０４は、被加工物Ｗをその上に支持するように構成されている。チャンバ本体１０２の側壁には、開口１０２ｐが形成されている。被加工物Ｗは、チャンバ本体１０２の外部からチャンバ１０２ｃに搬入されるとき、及び、チャンバ１０２ｃからチャンバ本体１０２の外部に搬出されるときに、開口１０２ｐを通過する。チャンバ本体１０２の側壁には、ゲートバルブ１１２が取り付けられている。このゲートバルブ１１２は、開口１０２ｐの開閉のために設けられている。
【００８０】
排気装置１０６は、チャンバ１０２ｃを減圧するよう、チャンバ１０２ｃに接続されている。排気装置１０６は、ターボ分子ポンプといった減圧ポンプ、及び、圧力制御弁といった圧力制御装置を有し得る。
【００８１】
プラズマ処理装置１００においてプラズマ処理が実行される際には、チャンバ１０２ｃに処理ガスが供給される。また、排気装置１０６によって、チャンバ１０２ｃ内の圧力が減圧される。チャンバ１０２ｃに供給された処理ガスは、アンテナ１０８から導入される高周波（例えば、マイクロ波）によって励起される。アンテナ１０８は、例えばステージ１０４の上方に設けられている。アンテナ１０８には、高周波発生器１０の出力部１８が接続されている。一実施形態では、高周波発生器１０はインピーダンス整合用のチューナを介さずに、アンテナ１０８に接続されている。この高周波発生器１０には原信号発生器３０が接続されている。上述したように、高周波発生器１０は所望のパワー及び位相に対して誤差の少ないパワー及び位相を有する高周波を出力部１８から出力することができる。したがって、高周波発生器１０の負荷には、チューナを用いなくても、所望のパワー及び位相に対して誤差の少ないパワー及び位相を有する高周波が供給される。
【００８２】
主制御部１１０は、コンピュータ装置であることができ、プロセッサ、メモリといった記憶装置、キーボードといった入力装置、表示装置、及び、信号の入出力インタフェイスを備え得る。主制御部１１０の記憶装置には、制御プログラム及びレシピデータが記憶されている。主制御部１１０は、制御プログラム及びレシピデータに従ってプラズマ処理装置１００の各部を制御する。主制御部１１０は、例えば、上述したパワーの目標値Ｐｔ及び位相の目標値θｔを、高周波発生器１０の制御部２２に与えるように構成されている。
【００８３】
一実施形態において、高周波発生器１０の制御部２２は、当該高周波発生器１０からの高周波の供給開始時に、第１の推定値ＩＥ１及び第２の推定値ＱＥ２から求められる出力部１８における進行波のパワーと第３の推定値ＩＥ３及び第４の推定値ＱＥ４から求められる出力部１８における反射波のパワーとの差を、パワーの目標値Ｐｔに一致させるか又は近づけるように、同相信号ＩＳのレベル及び直交信号ＱＳのレベルを決定する。これにより、例えば、プラズマ処理装置１００において原子層堆積プロセスが実行される場合において、プラズマの生成のために高周波発生器１０から高周波の供給を開始するときに、負荷に結合される高周波のパワーがパワーの目標値Ｐｔに一致するか又は近付くように当該高周波のパワーが高速に制御される。
【００８４】
なお、図８に示す例では、プラズマ処理装置１００は、一つの高周波発生器１０を備えているが、複数の高周波発生器１０を備えていてもよい。複数の高周波発生器１０は、原信号発生器３０とアンテナ１０８との間で並列に設けられる。即ち、複数の高周波発生器１０は、原信号発生器３０から分配される高周波原信号を受け、発生した高周波をアンテナ１０８に供給するように設けられる。
【００８５】
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、変形態様において、高周波発生器１０は、マイクロ波ではなく、ＬＦ帯からＶＨＦ帯に属する高周波を発生してもよい。この場合に、高周波発生器１０は、復調器２４に代えて、検出器を備える。検出器は、方向性結合器２０の第３ポート２０ｃから出力される第１の高周波のパワー及び位相を検出し、方向性結合器２０の第４ポート２０ｄから出力される第２の高周波のパワー及び位相を検出する。制御部２２は、検出器によって検出された第１の高周波のパワー及び位相から、第１の高周波の同相成分ＩＭＦ及び直交成分ＱＭＦ、並びに、第２の高周波の同相成分ＩＭＲ及び直交成分ＱＭＲを求める復調部を有する。復調部によって求められた同相成分ＩＭＦ及び直交成分ＱＭＦ、並びに、同相成分ＩＭＲ及び直交成分ＱＭＲは、第１の行列演算部２２ａに入力される。
【００８６】
高周波発生器１０が、ＬＦ帯からＶＨＦ帯に属する高周波を発生する場合には、プラズマ処理装置１００は、アンテナに代えて、高周波電極を有し得る。この場合には、高周波電極からチャンバ１０２ｃ内に導入される高周波によって、チャンバ１０２ｃ内のガスが励起される。
【符号の説明】
【００８７】
１０…高周波発生器、１２…ベクトル乗算器、１４…増幅器、１６…サーキュレータ、１６ａ…第１ポート、１６ｂ…第２ポート、１６ｃ…第３ポート、１８…出力部、２０…方向性結合器、２０ａ…第１ポート、２０ｂ…第２ポート、２０ｃ…第３ポート、２０ｄ…第４ポート、２２…制御部、１００…プラズマ処理装置、１０２…チャンバ本体、１０４…ステージ、１０６…排気装置、１０８…アンテナ、１１０…主制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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