(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置のインピーダンス整合のための方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
処理容器と、
それらの間に前記処理容器内の空間が介在するように設けられた第１電極及び第２電極と、
プラズマ生成用の高周波を出力する第１の高周波電源と、
イオン引き込み用の高周波を出力する第２の高周波電源と、
前記第１電極又は前記第２電極と前記第１の高周波電源を接続する第１の給電ラインと、
前記第２電極と前記第２の高周波電源を接続する第２の給電ラインと、
前記第１の高周波電源の負荷側のインピーダンスを調整するための第１の整合器と、
前記第２の高周波電源の負荷側のインピーダンスを調整するための第２の整合器と、
を備え、該方法は、
前記第１の高周波電源及び前記第２の高周波電源のうち一方の高周波電源から、第１の期間におけるパワーよりも該第１の期間と交互に繰り返される第２の期間におけるパワーが小さくなるように設定された変調高周波の出力を開始するステップと、
前記第１の整合器及び前記第２の整合器のうち前記一方の高周波電源に対応の一方の整合器が、前記一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、前記一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整するステップと、
前記一方の高周波電源のための電源制御部が、第１の移動平均値及び第２の移動平均値を取得するステップであり、該第１の移動平均値は、前記一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整する前記ステップの後の前記第１の期間それぞれの開始時点から途中までの間に設定される第１の副期間における前記一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値であり、前記第２の移動平均値は、前記一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整する前記ステップの後の前記第１の期間それぞれの前記途中から終了時点までの間に設定される第２の副期間における前記一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値である、該ステップと、
前記一方の高周波電源のための前記電源制御部が、前記第１の移動平均値及び前記第２の移動平均値が取得された後に、前記第１の移動平均値から推定される前記第１の副期間の前記一方の高周波電源の負荷側のインピーダンス及び前記第２の移動平均値から推定される前記第２の副期間の前記一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、前記第１の副期間及び前記第２の副期間のそれぞれにおいて前記一方の高周波電源が出力する変調高周波の周波数を設定するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記第１の整合器及び前記第２の整合器のうち他方の整合器が、前記第１の高周波電源及び前記第２の高周波電源のうち他方の高周波電源の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、前記他方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整するステップと、
前記他方の高周波電源のための電源制御部が、第３の移動平均値及び第４の移動平均値を取得するステップであり、該第３の移動平均値は、前記他方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整する前記ステップの後の前記第１の副期間における前記他方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値であり、前記第４の移動平均値は、前記他方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整する前記ステップの後の前記第２の副期間における前記他方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値である、該ステップと、
前記他方の高周波電源のための前記電源制御部が、前記第３の移動平均値及び前記第４の移動平均値が取得された後に、前記第３の移動平均値から推定される前記第１の副期間の前記他方の高周波電源の負荷側のインピーダンス及び前記第４の移動平均値から推定される前記第２の副期間の前記他方の高周波電源の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、前記第１の副期間及び前記第２の副期間のそれぞれにおいて前記他方の高周波電源が出力する高周波の周波数を設定するステップと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の移動平均値から推定される前記第１の副期間の前記一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスと前記第２の移動平均値から推定される前記第２の副期間の前記一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスを前記整合ポイントに近づけるよう、前記一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整するステップを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の移動平均値から推定される前記第２の副期間の前記一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスを前記整合ポイントに近づけるよう、前記一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整するステップを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記一方の高周波電源のための前記電源制御部が、前記第１の副期間において前記一方の高周波電源から出力される変調高周波のパワーが前記第２の副期間において前記一方の高周波電源から出力される変調高周波のパワーよりも高くなるように、前記一方の高周波電源から出力される変調高周波のパワーを設定するステップを更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記一方の高周波電源は、前記第２の期間において０Ｗよりも大きなパワーの高周波を出力し、
前記一方の高周波電源のための前記電源制御部が、別の第１の移動平均値及び別の第２の移動平均値を取得するステップであり、該別の第１の移動平均値は、前記一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整する前記ステップの後の前記第２の期間それぞれの開始時点から途中までの間に設定される第３の副期間における前記一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値であり、前記別の第２の移動平均値は、前記一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整する前記ステップの後の前記第２の期間それぞれの前記途中から終了時点までの間に設定される第４の副期間における前記一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値である、該ステップと、
前記一方の高周波電源のための前記電源制御部が、前記別の第１の移動平均値及び前記別の第２の移動平均値が取得された後に、前記別の第１の移動平均値から推定される前記第３の副期間の前記一方の高周波電源の負荷側のインピーダンス及び前記別の第２の移動平均値から推定される前記第４の副期間の前記一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、前記第３の副期間及び前記第４の副期間のそれぞれにおいて前記一方の高周波電源が出力する変調高周波の周波数を設定するステップと、
を更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記一方の高周波電源のための前記電源制御部が、前記第３の副期間において前記一方の高周波電源から出力される変調高周波のパワーが前記第４の副期間において前記一方の高周波電源から出力される変調高周波のパワーよりも高くなるように、前記一方の高周波電源から出力される変調高周波のパワーを設定するステップを更に含む、
請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、プラズマ処理装置のインピーダンス整合のための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、被処理体に対するプラズマ処理、例えば、プラズマエッチング処理が行われる。プラズマ処理に用いられるプラズマ処理装置の一種としては、容量結合型のプラズマ処理装置が知られている。
【０００３】
容量結合型のプラズマ処理装置は、一般的に、処理容器、上部電極、下部電極、第１の高周波電源、第１の整合器、第２の高周波電源、及び第２の整合器を備えている。上部電極と下部電極は、処理容器内の空間を介して互いに略平行に設けられている。第１の高周波電源は、プラズマ生成用の第１の高周波を発生する。第１の高周波は、上部電極及び下部電極のうち一方に供給される。また、第２の高周波電源は、イオン引き込み用の第２の高周波を発生する。第２の高周波は、下部電極に供給される。また、容量結合型のプラズマ処理装置では、第１の高周波電源の出力インピーダンスとその負荷側のインピーダンスとを整合させるために、第１の整合器の可変リアクタンス素子が調整される。さらに、第２の高周波電源の出力インピーダンスとその負荷側のインピーダンスとを整合させるために、第２の整合器の可変リアクタンス素子が調整される。容量結合型のプラズマ処理装置では、処理容器内に供給されたガスが、上部電極と下部電極との間に発生する高周波電界により解離し、イオン又はラジカルといった活性種によって被処理体が処理される。
【０００４】
また、容量結合型のプラズマ処理装置では、第１の高周波電源及び第２の高周波電源のうち少なくとも一方の高周波電源から、そのパワーがパルス変調された変調高周波が供給されることがある。即ち、第１の期間におけるパワーよりも、当該第１の期間と交互に繰り返される第２の期間におけるパワーが低い高周波である変調高周波が利用されることがある。例えば、プラズマ生成用の変調高周波は、電子温度の上昇の抑制、又は被処理体のチャージングダメージの抑制に利用されており、イオン引き込み用の変調高周波は、マイクロローディング効果の抑制に利用されている。
【０００５】
このような変調高周波を用いると、パルス変調の周期に同期して負荷側のインピーダンス、特にプラズマのインピーダンスが変動する。その結果、第１の期間の開始時には、高周波電源に向かう反射波が大きくなる。この反射波を減少させるためには、負荷側のインピーダンスを高周波電源の出力インピーダンス、即ち整合ポイントに高速に整合させる必要がある。しかしながら、整合器の可変リアクタンス素子は、一般的に、モータ等の機械的手段を利用して、そのリアクタンスを調整するものである。したがって、整合器は、インピーダンス整合を高速に実行することができない。
【０００６】
そこで、第１の期間の開始を含む期間において、高周波電源が出力する高周波の周波数を、当該第１の期間の定常時の当該高周波の周波数よりも高い所定周波数に設定する技術が利用されている。このような技術は、例えば、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許３１２２６１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されている技術では、上記の所定周波数は固定された周波数である。したがって、負荷側のインピーダンスの変動に応じて適応的に高周波の周波数を変化させることができない。結果的に、反射波の抑制には限界がある。また、高周波のパワーのパルス変調には、高い変調周波数が要求されるようになってきている。したがって、高周波電源の負荷側のインピーダンスの変動に応じて適応的且つ高速に高周波の周波数を調整することが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様においては、プラズマ処理装置のインピーダンス整合のための方法が提供される。プラズマ処理装置は、処理容器、第１電極、第２電極、第１の高周波電源、第２の高周波電源、第１の給電ライン、第２の給電ライン、第１の整合器、及び、第２の整合器を備えている。第１電極及び第２電極は、それらの間に前記処理容器内の空間が介在するように設けられている。第１の高周波電源は、プラズマ生成用の高周波を出力するよう構成されている。第２の高周波電源は、イオン引き込み用の高周波を出力するよう構成されている。第１の給電ラインは、第１電極又は第２電極と第１の高周波電源を接続している。第２の給電ラインは、第２電極と第２の高周波電源を接続している。第１の整合器は、第１の高周波電源の負荷側のインピーダンスを調整するように構成されている。第２の整合器は、第２の高周波電源の負荷側のインピーダンスを調整するように構成されている。
【００１０】
一態様に係る方法は、
（ｉ）第１の高周波電源及び第２の高周波電源のうち一方の高周波電源から、第１の期間におけるパワーよりも該第１の期間と交互に繰り返される第２の期間におけるパワーが小さくなるように設定された変調高周波の出力を開始するステップと、
（ｉｉ）第１の整合器及び第２の整合器のうち一方の高周波電源に対応の一方の整合器が、一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整するステップと、
（ｉｉｉ）一方の高周波電源のための電源制御部が、第１の移動平均値及び第２の移動平均値を取得するステップであり、第１の移動平均値は、一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整する前記ステップの後の第１の期間それぞれの開始時点から途中までの間に設定される第１の副期間における一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値であり、第２の移動平均値は、一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整する前記ステップの後の第１の期間それぞれの途中から終了時点までの間に設定される第２の副期間における一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値である、該ステップと、
（ｉｖ）一方の高周波電源のための電源制御部が、第１の移動平均値及び第２の移動平均値が取得された後に、第１の移動平均値から推定される第１の副期間の一方の高周波電源の負荷側のインピーダンス及び第２の移動平均値から推定される第２の副期間の一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、第１の副期間及び第２の副期間のそれぞれにおいて一方の高周波電源が出力する変調高周波の周波数を設定するステップと、
を含む。
【００１１】
上記一態様に係る方法では、変調高周波の出力が開始されると、一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスが調整される。例えば、第１の期間のそれぞれに設定される所定期間の負荷側のインピーダンスの移動平均値に応じて、一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるように、可変リアクタンス素子のリアクタンスが調整される。整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスの調整、即ち可変リアクタンス素子の制御は、第１の期間中の負荷側のインピーダンスの変動に追従するものではないので、第１の副期間においては第２の副期間よりも比較的大きな反射波が発生する。そこで、本方法では、過去の複数の第１の期間における第１の副期間及び第２の副期間それぞれの一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値、即ち、第１の移動平均値及び第２の移動平均値が取得される。そして、第１の副期間及び第２の副期間それぞれにおける変調高周波の周波数が、第１の移動平均値及び第２の移動平均値に応じて設定される。したがって、第１の期間中の一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの変動に応じて、適応的且つ高速に変調高周波の周波数が調整される。
【００１２】
一実施形態において、方法は、
（ｖ）第１の整合器及び第２の整合器のうち他方の整合器が、他方の高周波電源の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、他方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整するステップと、
（ｖｉ）他方の高周波電源のための電源制御部が、第３の移動平均値及び第４の移動平均値を取得するステップであり、第３の移動平均値は、他方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整する前記ステップの後の第１の副期間における他方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値であり、第４の移動平均値は、他方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整する前記ステップの後の第２の副期間における他方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値である、該ステップと、
（ｖｉｉ）他方の高周波電源のための電源制御部が、第３の移動平均値及び記第４の移動平均値が取得された後に、第３の移動平均値から推定される第１の副期間の他方の高周波電源の負荷側のインピーダンス及び第４の移動平均値から推定される第２の副期間の他方の高周波電源の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、第１の副期間及び第２の副期間のそれぞれにおいて他方の高周波電源が出力する高周波の周波数を設定するステップと、
を更に含んでいてもよい。
【００１３】
他方の高周波電源は、一方の高周波電源が変調高周波を出力している間、連続波を出力する場合、即ち、略一定のパワーの高周波を連続的に出力する場合があり、また、一方の高周波電源が変調高周波を出力している間、一方の高周波電源の変調高周波に同期した変調高周波を出力する場合がある。何れの場合において、第１の期間において他方の高周波電源の負荷側のインピーダンスが変動する。この負荷側のインピーダンスの変動に対処するため、この実施形態では、過去の第１の期間中の第１の副期間及び第２の副期間それぞれの他方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値、即ち、第３の移動平均値及び第４の移動平均値に基づいて、第１の副期間及び第２の副期間のそれぞれにおいて他方の高周波電源が出力する変調高周波の周波数が設定される。これにより、第１の期間中の他方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの変動に応じて適応的且つ高速に変調高周波の周波数が調整される。
【００１４】
一実施形態において、方法は、第１の移動平均値から推定される第１の副期間の一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスと第２の移動平均値から推定される第２の副期間の一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの中間のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整するステップを更に含んでいてもよい。
【００１５】
一実施形態において、方法は、第２の移動平均値から推定される第２の副期間の一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、第２の移動平均値に応じて、一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整するステップを更に含んでいてもよい。
【００１６】
一実施形態において、方法は、一方の高周波電源のための電源制御部が、第１の副期間において一方の高周波電源から出力される変調高周波のパワーが第２の副期間において一方の高周波電源から出力される変調高周波のパワーよりも高くなるように、一方の高周波電源から出力される変調高周波のパワーを設定するステップを更に含んでいてもよい。上述したように、第２の副期間の一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるように一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスが調整されると、第１の副期間において出力される変調高周波の周波数を調整するだけでは、反射波が十分に抑制されず、第１の副期間においてプラズマに供給される変調高周波のパワーが不十分となることがある。この実施形態では、第１の副期間における変調高周波のパワーが増大されるので、第１の副期間において十分なパワーの変調高周波がプラズマに供給される。
【００１７】
一実施形態において、一方の高周波電源は、第２の期間において０Ｗよりも大きなパワーの高周波を出力してもよい。この実施形態において、方法は、
（ｖｉｉｉ）一方の高周波電源のための電源制御部が、第５の移動平均値及び第６の移動平均値を取得するステップであり、第５の移動平均値は、一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整する前記ステップの後の第２の期間それぞれの開始時点から途中までの間に設定される第３の副期間における一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値であり、第６の移動平均値は、一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整する前記ステップの後の第２の期間それぞれの前記途中から終了時点までの間に設定される第４の副期間における一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値である、該ステップと、
（ｉｘ）一方の高周波電源のための電源制御部が、第５の移動平均値及び第６の移動平均値が取得された後に、第５の移動平均値から推定される第３の副期間の一方の高周波電源の負荷側のインピーダンス及び第６の移動平均値から推定される第４の副期間の一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、第３の副期間及び第４の副期間のそれぞれにおいて一方の高周波電源が出力する変調高周波の周波数を設定するステップと、
を更に含んでいてもよい。この実施形態では、第２の期間中の一方の高周波電源の負荷側のインピーダンスの変動に応じて適応的且つ高速に変調高周波の周波数が調整される。
【００１８】
一実施形態において、方法は、一方の高周波電源のための電源制御部が、第３の副期間において一方の高周波電源から出力される変調高周波のパワーが第４の副期間において一方の高周波電源から出力される高周波のパワーよりも高くなるように、一方の高周波電源から出力される変調高周波のパワーを設定するステップを更に含んでいてもよい。一方の整合器の可変リアクタンス素子のリアクタンスは第１の期間における負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるように調整されるので、特に第３の副期間の負荷側のインピーダンスは、整合ポイントから大きく離れる傾向がある。したがって、第３の副期間の変調高周波の周波数の設定のみでは、当該第３の副期間において反射波を十分に抑制することができないことがある。しかしながら、この実施形態では、第３の副期間における変調高周波のパワーが増大されるので、第３の副期間において十分なパワーの変調高周波をプラズマに供給することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、プラズマ処理装置の高周波電源の負荷側のインピーダンスの変動に応じて適応的且つ高速に高周波の周波数が調整される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】第１モードに関するタイミングチャートを例示する図である。
【図３】第２モードに関するタイミングチャートを例示する図である。
【図４】第３モードに関するタイミングチャートを例示する図である。
【図５】高周波電源３６及び整合器４０の構成を例示する図である。
【図６】高周波電源３６のインピーダンスセンサの構成を例示する図である。
【図７】整合器４０のインピーダンスセンサの構成を例示する図である。
【図８】高周波電源３８及び整合器４２の構成を例示する図である。
【図９】高周波電源３８のインピーダンスセンサの構成を例示する図である。
【図１０】整合器４２のインピーダンスセンサの構成を例示する図である。
【図１１】一実施形態に係るプラズマ処理装置のインピーダンス整合のための方法を示す流れ図である。
【図１２】第１モードが選択されている場合であって、整合器によるインピーダンス整合が行われる前のタイミングチャートを示す図である。
【図１３】第２モードが選択されている場合であって、整合器によるインピーダンス整合が行われる前のタイミングチャートを示す図である。
【図１４】第３モードが選択されている場合であって、整合器によるインピーダンス整合が行われる前のタイミングチャートを示す図である。
【図１５】第１モードが選択されている場合であって、整合器によるインピーダンス整合が行われた後のタイミングチャートを示す図である。
【図１６】第２モードが選択されている場合であって、整合器によるインピーダンス整合が行われた後のタイミングチャートを示す図である。
【図１７】第３モードが選択されている場合であって、整合器によるインピーダンス整合が行われた後のタイミングチャートを示す図である。
【図１８】第１モードが選択されている場合であって、高周波の周波数の調整が行われた後のタイミングチャートを示す図である。
【図１９】第２モードが選択されている場合であって、高周波の周波数の調整が行われた後のタイミングチャートを示す図である。
【図２０】第３モードが選択されている場合であって、高周波の周波数の調整が行われた後のタイミングチャートを示す図である。
【図２１】移動平均値（高周波電源の負荷側のインピーダンス）をプロットしたスミスチャートを例示する図である。
【図２２】移動平均値（高周波電源の負荷側のインピーダンス）プロットしたスミスチャートを例示する図である。
【図２３】ステップＳＴ８に関するタイミングチャートを示す図である。
【図２４】別の実施形態に関するタイミングチャートを示す図である。
【図２５】別の実施形態に関するタイミングチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
まず、プラズマ処理装置のインピーダンス整合のための方法の実施形態が適用され得るプラズマ処理装置について説明する。図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１は、処理容器１０を備えている。処理容器１０は、略円筒形状を有しており、アルミニウムといった材料から形成されている。この処理容器１０の内壁面には、陽極酸化処理が施されている。また、処理容器１０は、接地されている。
【００２３】
処理容器１０の底部上には、絶縁板１２が設けられている。絶縁板１２は、例えば、セラミックから形成されている。この絶縁板１２上には、支持台１４が設けられている。支持台１４は、略円柱形状を有している。この支持台１４上にはサセプタ１６が設けられている。サセプタ１６は、アルミニウムといった導電性の材料から形成されており、下部電極を構成している。
【００２４】
サセプタ１６上には、静電チャック１８が設けられている。静電チャック１８は、絶縁層又は絶縁シートの間に、導電膜から構成された電極２０が挟まれた構造を有している。静電チャック１８の電極２０には、スイッチ２２を介して直流電源２４が電気的に接続されている。この静電チャック１８は、直流電源２４からの直流電圧により静電吸着力を発生し、当該静電チャック１８上に載置された被処理体（以下、「ウエハＷ」という）を静電吸着力により保持するようになっている。この静電チャック１８の周囲、且つ、サセプタ１６上には、フォーカスリング２６が配置されている。また、サセプタ１６及び支持台１４の外周面には、円筒状の内壁部材２８が取り付けられている。この内壁部材２８は、例えば、石英から形成されている。
【００２５】
支持台１４の内部には、冷媒流路３０が形成されている。冷媒流路３０は、例えば、鉛直方向に延びる中心軸線に対して螺旋状に延在している。この冷媒流路３０には、処理容器１０の外部に設けられたチラーユニットから配管３２ａを介して冷媒ｃｗ（例えば、冷却水）が供給される。冷媒流路３０に供給された冷媒は、配管３２ｂを介してチラーユニットに回収される。この冷媒の温度がチラーユニットによって調整されることにより、ウエハＷの温度が調整されるようになっている。さらに、プラズマ処理装置１では、ガス供給ライン３４を介して供給される伝熱ガス（例えば、Ｈｅガス）が、静電チャック１８の上面とウエハＷの裏面との間に供給されるようになっている。
【００２６】
サセプタ１６には、導体４４（例えば、給電棒）が接続されている。この導体４４には、高周波電源３６が整合器４０を介して接続されており、また、高周波電源３８が整合器４２を介して接続されている。高周波電源３６は、プラズマの生成用の高周波ＲＦ１を出力する。高周波電源３６が出力する高周波ＲＦ１の基本周波数ｆＢ１は、例えば、１００ＭＨｚである。高周波電源３８は、プラズマからウエハＷにイオンを引き込むための高周波ＲＦ２を出力する。高周波電源３８が出力する高周波ＲＦ２の基本周波数ｆＢ２は、例えば、１３．５６ＭＨｚである。
【００２７】
整合器４０及び導体４４は、高周波電源３６からの高周波ＲＦ１をサセプタ１６に伝送する給電ライン４３の一部を構成している。また、整合器４２及び導体４４は、高周波電源３８からの高周波ＲＦ２をサセプタ１６に伝送する給電ライン４５の一部を構成している。
【００２８】
処理容器１０の天部には、上部電極４６が設けられている。この上部電極４６とサセプタ１６の間には、プラズマが生成される処理容器１０内の処理空間ＰＳが介在している。上部電極４６は、天板４８、及び支持体５０を有している。天板４８には、多数のガス噴出孔４８ａが形成されている。天板４８は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣといったシリコン系の材料から形成されている。支持体５０は、天板４８を着脱可能に支持する部材であり、アルミニウムから形成されており、その表面には陽極酸化処理が施されている。
【００２９】
支持体５０の内部には、ガスバッファ室５２が形成されている。また、支持体５０には、多数のガス通気孔５０ａが形成されている。ガス通気孔５０ａは、ガスバッファ室５２から延びて、ガス噴出孔４８ａに連通している。ガスバッファ室５２には、ガス供給管５４を介して処理ガス供給源５６が接続されている。ガス供給管５４の途中には、流量制御器５８（例えば、マスフローコントローラ）、及び開閉バルブ６０が設けられている。処理ガス供給源５６からのガスは、流量制御器５８によってその流量が調整された後に、ガスバッファ室５２に導入される。ガスバッファ室５２に導入されたガスは、ガス噴出孔４８ａから処理空間ＰＳに噴出される。
【００３０】
サセプタ１６と処理容器１０の側壁との間、及び、支持台１４と処理容器１０の側壁との間には、平面視において環状の空間が形成されており、当該空間の底部は処理容器１０の排気口６２に繋がっている。処理容器１０の底部には、排気口６２に連通する排気管６４が接続されている。この排気管６４は、排気装置６６に接続されている。排気装置６６は、ターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。排気装置６６は、処理容器１０の内部空間を所望の圧力に減圧する。また、処理容器１０の側壁にはウエハＷの搬入及び搬出のための開口６８が形成されている。処理容器１０の側壁には、開口６８を開閉するためのゲートバルブ７０が取り付けられている。
【００３１】
また、プラズマ処理装置１は、主制御部７２を備えている。主制御部７２は、一以上のマイクロコンピュータを含み、外部メモリ又は内部メモリに格納されているソフトウェア（プログラム）及びレシピ情報にしたがって、プラズマ処理装置１の各部、例えば、高周波電源３６，３８、整合器４０，４２、流量制御器５８、開閉バルブ６０、排気装置６６等の個々の動作及び当該プラズマ処理装置１の装置全体の動作（シーケンス）を制御する。また、主制御部７２は、キーボード等の入力装置や液晶ディスプレイ等の表示装置を含むマン・マシン・インタフェース用の操作パネル、並びに、各種プログラム、レシピ、及び設定値等の各種データを格納する外部記憶装置等とも接続されている。
【００３２】
このプラズマ処理装置１の基本動作は次のようにして行われる。まず、ゲートバルブ７０が開かれて、処理対象のウエハＷが開口６８を経由して処理容器１０内に搬入される。処理容器１０内に搬入されたウエハＷは、静電チャック１８の上に載置される。次いで、処理ガス供給源５６から、処理ガスが処理容器１０内に導入され、排気装置６６が作動されて、処理容器１０内の空間の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、高周波電源３６からの高周波ＲＦ１がサセプタ１６（又は上部電極４６）に供給され、高周波電源３８からの高周波ＲＦ２がサセプタ１６に供給される。また、直流電源２４からの直流電圧が静電チャック１８の電極２０に印加され、ウエハＷが静電チャック１８上に保持される。そして、処理容器１０内に供給された処理ガスが、サセプタ１６と上部電極４６との間に形成された高周波電荷により励起される。これにより、プラズマが生成される。このように生成されたプラズマからのラジカル及び／又はイオンによってウエハＷが処理される。
【００３３】
このプラズマ処理装置１は、高周波電源３６及び高周波電源３８の少なくとも一方から変調高周波を出力することが可能であるように構成されている。より具体的には、プラズマ処理装置１は、主制御部７２からのレシピに基づく制御により、高周波ＲＦ１として高周波電源３６から変調高周波ＭＲＦ１を出力し、高周波ＲＦ２として高周波電源３８から連続波ＣＲＦ２を出力する第１モードと、高周波ＲＦ２として高周波電源３８から変調高周波ＭＲＦ２を出力し、高周波ＲＦ１として高周波電源３６から連続波ＣＲＦ１を出力する第２モードと、高周波電源３６及び高周波電源３８のそれぞれから同期された変調高周波ＭＲＦ１及びＭＲＦ２を出力する第３モードのうち一つのモードを選択して、動作するよう構成されている。なお、以下の説明では、変調高周波ＭＲＦ１及び連続波ＣＲＦ１を総称して高周波ＲＦ１と呼び、変調高周波ＭＲＦ２及び連続波ＣＲＦ２を総称して高周波ＲＦ２と呼ぶことがある。
【００３４】
図２は、第１モードに関するタイミングチャートを例示する図であり、図３は、第２モードに関するタイミングチャートを例示する図であり、図４は、第３モードに関するタイミングチャートを例示する図である。以下、図２〜図４を適宜参照する。
【００３５】
高周波電源３６は、主制御部７２からのレシピに基づく制御により、連続波ＣＲＦ１又は変調高周波ＭＲＦ１を選択的に出力するよう構成されている。具体的に、高周波電源３６は、図２及び図４に示すように、第１モード及び第３モードにおいて、変調高周波ＭＲＦ１を出力するよう構成されている。図２及び図４に示すように、変調高周波ＭＲＦ１は、プラズマ生成用の高周波のパワーをパルス変調することにより得られる高周波である。即ち、変調高周波ＭＲＦ１は、第１の期間Ｔ１におけるその設定パワーよりも、当該第１の期間Ｔ１と交互に繰り返される第２の期間Ｔ２におけるその設定パワーが低くなるように変調された高周波である。変調高周波ＭＲＦ１のデューティ比、即ち、一つの第１の期間Ｔ１と一つの第２の期間Ｔ２との合計時間である一周期Ｔｃに占める第１の期間Ｔ１の時間長の比は、任意の比に制御可能である。例えば、変調高周波ＭＲＦ１のデューティ比は、１０％以上、９０％以下の範囲の比に制御可能である。また、変調高周波ＭＲＦ１の変調周波数、即ち、一周期Ｔｃの逆数は、任意の変調周波数に制御可能である。変調高周波ＭＲＦ１の変調周波数は、例えば、１ｋＨｚ以上、１００ｋＨｚ以下の範囲内の周波数に制御可能である。なお、変調高周波ＭＲＦ１の第２の期間Ｔ２におけるパワーは、０Ｗであってもよく、或いは０Ｗよりも大きなパワーであってもよい。
【００３６】
また、高周波電源３６は、第２モードにおいて、連続波ＣＲＦ１を出力するよう構成されている。図３に示すように、連続波ＣＲＦ１は、略一定のパワーが連続する高周波である。
【００３７】
高周波電源３８は、主制御部７２からのレシピに基づく制御により、変調高周波ＭＲＦ２又は連続波ＣＲＦ２を選択的に出力するよう構成されている。具体的に、高周波電源３８は、図３及び図４に示すように、第２モード及び第３モードにおいて、変調高周波ＭＲＦ２を出力するよう構成されている。図３及び図４に示すように、変調高周波ＭＲＦ２は、高周波ＲＦ２のパワーをパルス変調することにより得られる高周波である。即ち、変調高周波ＭＲＦ２は、第１の期間Ｔ１におけるその設定パワーよりも、当該第１の期間Ｔ１と交互に繰り返される第２の期間Ｔ２におけるその設定パワーが低くなるように変調された高周波である。変調高周波ＭＲＦ２のデューティ比、即ち、一つの第１の期間Ｔ１と一つの第２の期間Ｔ２との合計時間である一周期Ｔｃに占める第１の期間Ｔ１の時間長の比は、任意の比に制御可能である。例えば、変調高周波ＭＲＦ２のデューティ比は、１０％以上、９０％以下の範囲の比に制御可能である。また、変調高周波ＭＲＦ２の変調周波数、即ち、一周期Ｔｃの逆数は、任意の変調周波数に制御可能である。変調高周波ＭＲＦ２の変調周波数は、例えば、１ｋＨｚ以上、１００ｋＨｚ以下の範囲内の周波数に制御可能である。なお、変調高周波ＭＲＦ２の第２の期間Ｔ２におけるパワーは、０Ｗであってもよく、或いは０Ｗよりも大きなパワーであってもよい。また、第３モードにおいては、変調高周波ＭＲＦ１及び変調高周波ＭＲＦ２は同期される。
【００３８】
また、高周波電源３８は、第１モードにおいて、連続波ＣＲＦ２を出力するよう構成されている。図２に示すように、連続波ＣＲＦ２は、略一定のパワーが連続する高周波である。
【００３９】
図２〜図４に示すように、第１モード、第２モード、及び第３モードの何れにおいても、高周波電源３６の出力インダーンスと高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの整合が行われておらず、高周波電源３８の出力インダーンスと高周波電源３８の負荷側のインピーダンスの整合が行われていない状態では、高周波電源３６に向かう反射波及び高周波電源３８に向かう反射波が発生する。整合器４０は、その可変リアクタンス素子のリアクタンスの調整により、高周波電源３６の出力インダーンスと高周波電源３６の負荷側のインピーダンスとの整合を行う。例えば、整合器４０は、複数の第１の期間Ｔ１それぞれにおける高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの平均値の移動平均値と整合ポイント（例えば、５０Ω、且つ位相０）との差を減少させるように、可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整する。また、整合器４２は、その可変リアクタンス素子のリアクタンスの調整により、高周波電源３８の出力インダーンスと高周波電源３８の負荷側のインピーダンスとの整合を行う。例えば、整合器４２は、例えば、複数の第１の期間Ｔ１それぞれにおける高周波電源３８の負荷側のインピーダンスの平均値の移動平均値と整合ポイント（例えば、５０Ω、且つ位相０）との差を減少させるように、可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整する。これにより、上述した反射波は概ね抑えられるが、第１の期間Ｔ１の開始時点から当該第１の期間Ｔ１の途中までの間において、プラズマのインピーダンスが大きく変動するので、比較的大きなパワーの反射波が発生する。このような反射波を抑制するための策としては、第１の期間Ｔ１において複数回、可変リアクタンス素子のリアクタンスを調整することが考えられる。しかしながら、整合器４０の可変リアクタンス素子及び整合器４２の可変リアクタンス素子は、モータといった機械的手段によってリアクタンスを調整する素子であるので、高速な制御に対応することができない。そこで、プラズマ処理装置１では、高周波電源３６及び高周波電源３８は、高周波の周波数を変更可能であるように構成されている。
【００４０】
以下、図５〜図１０を参照して、高周波電源３６及び整合器４０、並びに、高周波電源３８及び整合器４２について詳細に説明する。図５は高周波電源３６及び整合器４０の構成を例示する図であり、図６は高周波電源３６のインピーダンスセンサの構成を例示する図であり、図７は整合器４０のインピーダンスセンサの構成を例示する図である。また、図８は高周波電源３８及び整合器４２の構成を例示する図であり、図９は高周波電源３８のインピーダンスセンサの構成を例示する図であり、図１０は整合器４２のインピーダンスセンサの構成を例示する図である。
【００４１】
図５に示すように、一実施形態において、高周波電源３６は、発振器３６ａ、パワーアンプ３６ｂ、パワーセンサ３６ｃ、インピーダンスセンサ３６ｄ、及び、電源制御部３６ｅを有している。電源制御部３６ｅは、ＣＰＵといったプロセッサから構成されており、主制御部７２から与えられる信号、後述するマッチングコントローラ４０ｃから与えられる信号、パワーセンサ３６ｃから与えられる信号、及びインピーダンスセンサ３６ｄから与えられる信号を利用して、発振器３６ａ、パワーアンプ３６ｂ、パワーセンサ３６ｃ、及びインピーダンスセンサ３６ｄのそれぞれに制御信号を与えて、発振器３６ａ、パワーアンプ３６ｂ、パワーセンサ３６ｃ、及びインピーダンスセンサ３６ｄを制御する。
【００４２】
主制御部７２から電源制御部３６ｅに与えられる信号は、上述した第１モード、第２モード、及び第３モードの何れかを指定するモード指定信号、基本周波数ｆＢ１を指定する周波数指定信号、変調周波数及びデューティ比を指定する変調指定信号を含む。また、高周波電源３６が上述した第１モード及び第３モードにて動作する場合には、主制御部７２から電源制御部３６ｅに与えられる信号は、第１の期間Ｔ１における変調高周波ＭＲＦ１のパワー及び第２の期間Ｔ２における変調高周波ＭＲＦ１のパワーを指定する第１のパワー指定信号を含む。また、高周波電源３６が上述した第２モードにて動作する場合には、主制御部７２から電源制御部３６ｅに与えられる信号は、連続波ＣＲＦ１のパワーを指定する第２のパワー指定信号を含む。
【００４３】
電源制御部３６ｅは、高周波電源３６からの高周波ＲＦ１、即ち、変調高周波ＭＲＦ１又は連続波ＣＲＦ１の出力を開始するときに、周波数指定信号によって指定された基本周波数ｆＢ１を設定する周波数制御信号を発振器３６ａに与える。発振器３６ａは、周波数制御信号を電源制御部３６ｅから受け、当該周波数制御信号によって特定される周波数の高周波を出力する。
【００４４】
また、電源制御部３６ｅは、高周波電源３６からの高周波ＲＦ１の出力の開始後に、整合器４０からインピーダンス整合が完了した旨の完了信号を受けると、後述する第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２それぞれにおける高周波ＲＦ１の周波数を設定する周波数制御信号を発振器３６ａに与える。具体的に、電源制御部３６ｅは、インピーダンスセンサ３６ｄから、過去の第１の副期間Ｔｓ１の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１１及び過去の第２の副期間Ｔｓ２の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１２を受ける。移動平均値Ｉｍｐ１１及び移動平均値Ｉｍｐ１２は、一周期Ｔｃの整数倍の時間間隔で更新されて、電源制御部３６ｅに与えられる。そして、電源制御部３６ｅは、移動平均値Ｉｍｐ１１から推定される第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３６の負荷側のインピーダンス及び移動平均値Ｉｍｐ１２から推定される第２の副期間Ｔｓ２の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるために、第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２それぞれの高周波ＲＦ１の周波数を設定する周波数制御信号を発振器３６ａに与える。発振器３６ａは、当該周波数制御信号に応じて、第１の副期間Ｔｓ１の高周波の周波数及び第２の副期間Ｔｓ２の高周波の周波数を設定する（図１８〜図２０を参照）。なお、本明細書において負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるとは、負荷側のインピーダンスを理想的には整合ポイントに一致させることを意味する。
【００４５】
さらに、電源制御部３６ｅは、変調高周波ＭＲＦ１が第２の期間Ｔ２において０Ｗよりも大きなパワーを有している場合（図２４参照）には、インピーダンスセンサ３６ｄから過去の第３の副期間Ｔｓ３の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１３及び過去の第４の副期間Ｔｓ４の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１４を受ける。移動平均値Ｉｍｐ１３及び移動平均値Ｉｍｐ１４は、一周期Ｔｃの整数倍の時間間隔で更新されて、電源制御部３６ｅに与えられる。そして、電源制御部３６ｅは、移動平均値Ｉｍｐ１３から推定される第３の副期間Ｔｓ３の高周波電源３６の負荷側のインピーダンス及び移動平均値Ｉｍｐ１４から推定される第４の副期間Ｔｓ４の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるために、第３の副期間Ｔｓ３及び第４の副期間Ｔｓ４それぞれの変調高周波ＭＲＦ１の周波数を設定する周波数制御信号を発振器３６ａに与える。発振器３６ａは、当該周波数制御信号に応じて、第３の副期間Ｔｓ３の高周波の周波数及び第４の副期間Ｔｓ４の高周波の周波数を設定する（図２５参照）。
【００４６】
発振器３６ａの出力は、パワーアンプ３６ｂの入力に接続されている。パワーアンプ３６ｂは、発振器３６ａから出力された高周波を増幅することにより高周波ＲＦ１を生成し、当該高周波ＲＦ１を出力する。このパワーアンプ３６ｂは、電源制御部３６ｅによって制御される。
【００４７】
電源制御部３６ｅは、高周波ＲＦ１の出力を開始するときに、モード指定信号によって特定されるモードが第１モード及び第３モードの何れかである場合には、主制御部７２からの変調指定信号及び第１のパワー指定信号に応じて、第１の期間Ｔ１及び第２の期間Ｔ２のそれぞれの変調高周波ＭＲＦ１のパワーを設定する第１のパワー制御信号をパワーアンプ３６ｂに与える。パワーアンプ３６ｂは、第１モード及び第３モードにおいては、発振器３６ａからの高周波を第１のパワー制御信号に応じて増幅し、変調高周波ＭＲＦ１を出力する。一方、電源制御部３６ｅは、高周波ＲＦ１の出力を開始するときに、主制御部７２からのモード指定信号によって特定されるモードが第２モードである場合には、主制御部７２からの第２のパワー指定信号に応じて、連続波ＣＲＦ１のパワーを設定する第２のパワー制御信号をパワーアンプ３６ｂに与える。パワーアンプ３６ｂは、第２モードにおいては、発振器３６ａからの高周波を第２のパワー制御信号に応じて増幅し、連続波ＣＲＦ１を出力する。
【００４８】
また、一実施形態において、電源制御部３６ｅは、高周波電源３６からの変調高周波ＭＲＦ１の出力の開始後に、整合器４０からインピーダンス整合が完了した旨の完了信号を受けると、移動平均値Ｉｍｐ１１及び移動平均値Ｉｍｐ１２が、変調高周波ＭＲＦ１の周波数の調整によって整合ポイントに一致させることが可能な範囲（調整可能範囲）にあるか否かを判定する。移動平均値Ｉｍｐ１１及び移動平均値Ｉｍｐ１２の少なくとも一方が、調整可能範囲にない場合には、電源制御部３６ｅは、移動平均値Ｉｍｐ１１と移動平均値Ｉｍｐ１２の中間のインピーダンスを整合ポイントに近づけるための整合制御信号を整合器４０に与える。即ち、電源制御部３６ｅは、第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスと第２の副期間Ｔｓ２の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの中間のインピーダンスを整合ポイントに近づけるための整合制御信号を整合器４０に与える。
【００４９】
或いは、移動平均値Ｉｍｐ１１及び移動平均値Ｉｍｐ１２の少なくとも一方が、調整可能範囲にない場合に、電源制御部３６ｅは、移動平均値Ｉｍｐ１２から推定される高周波電源３６の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるための整合制御信号を整合器４０に与える。即ち、電源制御部３６ｅは、第２の副期間Ｔｓ２の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるための整合制御信号を整合器４０に与える。そして、第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスが調整可能範囲から外れると判断される場合には、電源制御部３６ｅは、第１の副期間Ｔｓ１における変調高周波ＭＲＦ１のパワーを第２の副期間Ｔｓ２のパワーよりも高いパワーに設定するパワー制御信号を、パワーアンプ３６ｂに与える。パワーアンプ３６ｂは、当該パワー制御信号に応じて、第１の副期間Ｔｓ１の変調高周波ＭＲＦ１のパワー及び第２の副期間Ｔｓ２の変調高周波ＭＲＦ１のパワーを調整する（図２３参照）。
【００５０】
さらに、電源制御部３６ｅは、変調高周波ＭＲＦ１が第２の期間Ｔ２において０Ｗよりも大きなパワーを有している場合には、第３の副期間Ｔｓ３における変調高周波ＭＲＦ１のパワーを第４の副期間Ｔｓ４のパワーよりも高いパワーに設定するパワー制御信号を、パワーアンプ３６ｂに与えてもよい。この場合に、パワーアンプ３６ｂは、当該パワー制御信号に応じて、第３の副期間Ｔｓ３の変調高周波ＭＲＦ１のパワー及び第４の副期間Ｔｓ４の変調高周波ＭＲＦ１のパワーを調整する（図２５参照）。
【００５１】
パワーアンプ３６ｂの後段には、パワーセンサ３６ｃが設けられている。パワーセンサ３６ｃは、方向性結合器、進行波パワー検出部、及び反射波パワー検出部を有している。方向性結合器は、高周波ＲＦ１の進行波の一部を進行波パワー検出部に与え、反射波を反射波パワー検出部に与える。このパワーセンサ３６ｃには、高周波ＲＦ１の設定周波数を特定する周波数特定信号が電源制御部３６ｅから与えられる。進行波パワー検出部は、進行波の全周波数成分のうち周波数特定信号から特定される設定周波数の成分のパワーの測定値、即ち、進行波パワー測定値を生成する。この進行波パワー測定値は、パワーフィードバック用に電源制御部３６ｅに与えられる。
【００５２】
電源制御部３６ｅからは上記の周波数特定信号が反射パワー検出部にも与えられる。反射波パワー検出部は、反射波の全周波数成分のうち周波数特定信号から特定される設定周波数の成分のパワーの測定値、即ち、反射波パワー測定値ＰＲ１１、及び、反射波の全周波数成分のトータルパワーの測定値、即ち反射波パワー測定値ＰＲ１２を生成する。反射波パワー測定値ＰＲ１１は、モニタ表示用に主制御部７２に与えられる。また、反射波パワー測定値ＰＲ１１は、第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２の設定のために電源制御部３６ｅにおいて用いられてもよい。さらに、反射波パワー測定値ＰＲ１１は、第３の副期間Ｔｓ３及び第４の副期間Ｔｓ４の設定のために電源制御部３６ｅにおいて用いられてもよい。また、反射波パワー測定値ＰＲ１２は、パワーアンプ３６ｂの保護用に、電源制御部３６ｅに与えられる。
【００５３】
インピーダンスセンサ３６ｄは、直近且つ所定数の第１の副期間Ｔｓ１における高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１１を求め、直近且つ所定数の第２の副期間Ｔｓ２における高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１２を求める。第１の副期間Ｔｓ１は、各第１の期間Ｔ１の開始時点から途中までの間に設定される期間であり、当該第１の副期間Ｔｓ１においては、反射波のパワーは比較的大きい。第２の副期間Ｔｓ２は、各第１の期間Ｔ１において第１の副期間Ｔｓ１の終了時点から当該第１の期間Ｔ１の終了時点までの間に設定される期間である。一実施形態では、各第１の期間Ｔ１は第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２に二分割される。
【００５４】
各第１の期間Ｔ１の時間長に占める第１の副期間Ｔｓ１の時間長の割合は各第１の期間Ｔ１の時間長が長いほど小さくなり、各第１の期間Ｔ１の時間長に占める第２の副期間Ｔｓ２の割合は、各第１の期間Ｔ１の時間長が長いほど小さくなる。一実施形態では、電源制御部３６ｅは、変調高周波の変調周波数及びデューティ比に関連付けて第１の副期間Ｔｓ１の時間長及び第２の副期間Ｔｓ２の時間長を登録したテーブルを有しており、当該テーブルを参照することにより、第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２を特定する副期間特定信号をインピーダンスセンサ３６ｄに与える。また、上記テーブルには、変調高周波の変調周波数及びデューティ比に関連付けて、第３の副期間Ｔｓ３の時間長及び第４の副期間Ｔｓ４の時間長が登録されていてもよく、電源制御部３６ｅは、当該テーブルを参照することにより、第３の副期間Ｔｓ３及び第４の副期間Ｔｓ４を特定する副期間特定信号をインピーダンスセンサ３６ｄに与えてもよい。
【００５５】
別の実施形態では、電源制御部３６ｅは、上述の反射波パワー測定値ＰＲ１１の時系列から、各第１の期間Ｔ１において反射波パワー測定値ＰＲ１１が所定値以下に安定する期間を第２の副期間Ｔｓ２に設定し、各第１の期間Ｔ１において当該第２の副期間Ｔｓ２よりも前の期間を第１の副期間Ｔｓ１に設定する。この場合においても、電源制御部３６ｅは、第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２を特定する副期間特定信号をインピーダンスセンサ３６ｄに与える。また、電源制御部３６ｅは、反射波パワー測定値ＰＲ１１の時系列から、各第２の期間Ｔ２において反射波パワー測定値ＰＲ１１が所定値以下に安定する期間を第４の副期間Ｔｓ４に設定し、各第２の期間Ｔ２において当該第４の副期間Ｔｓ４よりも前の期間を第３の副期間Ｔｓ３に設定してもよい。この場合においても、電源制御部３６ｅは、第３の副期間Ｔｓ３及び第４の副期間Ｔｓ４を特定する副期間特定信号をインピーダンスセンサ３６ｄに与える。
【００５６】
図６に示すように、一実施形態では、インピーダンスセンサ３６ｄは、電流検出器１０２Ａ、電圧検出器１０４Ａ、フィルタ１０６Ａ、フィルタ１０８Ａ、平均値演算器１１０Ａ、平均値演算器１１２Ａ、移動平均値演算器１１４Ａ、移動平均値演算器１１６Ａ、及び、インピーダンス演算器１１８Ａを有している。
【００５７】
電圧検出器１０４Ａは、給電ライン４３上で伝送される高周波ＲＦ１（変調高周波ＭＲＦ１又は連続波ＣＲＦ１）の電圧波形を検出し、当該電圧波形を表す電圧波形アナログ信号を出力する。この電圧波形アナログ信号は、フィルタ１０６Ａに入力される。フィルタ１０６Ａは、入力された電圧波形アナログ信号をデジタル化することにより、電圧波形デジタル信号を生成する。そして、フィルタ１０６Ａは、電源制御部３６ｅから上記の周波数特定信号を受け、電圧波形デジタル信号から、周波数特定信号によって特定される周波数に対応した周波数成分のみを抽出することにより、濾過電圧波形信号を生成する。なお、フィルタ１０６Ａは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【００５８】
フィルタ１０６Ａによって生成された濾過電圧波形信号は、平均値演算器１１０Ａに出力される。また、平均値演算器１１０Ａには、電源制御部３６ｅから副期間特定信号が与えられる。平均値演算器１１０Ａは、濾過電圧波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第１の期間Ｔ１内の第１の副期間Ｔｓ１における電圧の平均値ＶＡ１１を求める。また、平均値演算器１１０Ａは、濾過電圧波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第１の期間Ｔ１内の第２の副期間Ｔｓ２における電圧の平均値ＶＡ１２を求める。
【００５９】
また、平均値演算器１１０Ａは、濾過電圧波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第２の期間Ｔ２内の第３の副期間Ｔｓ３における電圧の平均値ＶＡ１３を求めてもよい。また、平均値演算器１１０Ａは、濾過電圧波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第２の期間Ｔ２内の第４の副期間Ｔｓ４における電圧の平均値ＶＡ１４を求めてもよい。なお、平均値演算器１１０Ａは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【００６０】
平均値演算器１１０Ａによって求められた平均値ＶＡ１１及び平均値ＶＡ１２は、移動平均値演算器１１４Ａに出力される。移動平均値演算器１１４Ａは、既に得られている複数の平均値ＶＡ１１のうち直近且つ所定数の第１の副期間Ｔｓ１における高周波ＲＦ１の電圧から得られた平均値ＶＡ１１の移動平均値（移動平均値ＶＭＡ１１）を求める。また、移動平均値演算器１１４Ａは、既に得られている複数の平均値ＶＡ１２のうち直近且つ所定数の第２の副期間Ｔｓ２における高周波ＲＦ１の電圧から得られた平均値ＶＡ１１の移動平均値（移動平均値ＶＭＡ１２）を求める。移動平均値演算器１１４Ａによって求められた移動平均値ＶＭＡ１１及びＶＭＡ１２は、インピーダンス演算器１１８Ａに出力される。
【００６１】
また、移動平均値演算器１１４Ａは、既に得られている複数の平均値ＶＡ１３のうち、直近且つ所定数の第３の副期間Ｔｓ３における高周波ＲＦ１の電圧から得られた平均値ＶＡ１３の移動平均値（移動平均値ＶＭＡ１３）を求めてもよい。また、移動平均値演算器１１４Ａは、既に得られている複数の平均値ＶＡ１４のうち、直近且つ所定数の第４の副期間Ｔｓ４における高周波ＲＦ１の電圧から得られた平均値ＶＡ１４の移動平均値（移動平均値ＶＭＡ１４）を求めてもよい。移動平均値演算器１１４Ａによって求められた移動平均値ＶＭＡ１３及びＶＭＡ１４は、インピーダンス演算器１１８Ａに出力される。なお、移動平均値演算器１１４Ａは、例えば、ＣＰＵから構成され得る。或いは、移動平均値演算器１１４Ａは、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【００６２】
電流検出器１０２Ａは、給電ライン４３上で伝送される高周波ＲＦ１（変調高周波ＭＲＦ１又は連続波ＣＲＦ１）の電流波形を検出し、当該電流波形を表す電流波形アナログ信号を出力する。この電流波形アナログ信号は、フィルタ１０８Ａに入力される。フィルタ１０８Ａは、入力された電流波形アナログ信号をデジタル化することにより、電流波形デジタル信号を生成する。そして、フィルタ１０８Ａは、電源制御部３６ｅから上記の周波数特定信号を受け、電流波形デジタル信号から、周波数特定信号によって特定される周波数に対応した周波数成分のみを抽出することにより、濾過電流波形信号を生成する。なお、フィルタ１０８Ａは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【００６３】
フィルタ１０８Ａによって生成された濾過電流波形信号は、平均値演算器１１２Ａに出力される。また、平均値演算器１１２Ａには、電源制御部３６ｅから副期間特定信号が与えられる。平均値演算器１１２Ａは、濾過電流波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第１の期間Ｔ１内の第１の副期間Ｔｓ１における電流の平均値ＩＡ１１を求める。また、平均値演算器１１２Ａは、濾過電圧波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第１の期間Ｔ１内の第２の副期間Ｔｓ２における電流の平均値ＩＡ１２を求める。
【００６４】
また、平均値演算器１１２Ａは、濾過電流波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第２の期間Ｔ２内の第３の副期間Ｔｓ３における電流の平均値ＩＡ１３を求めてもよい。また、平均値演算器１１２Ａは、濾過電流波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第２の期間Ｔ２内の第４の副期間Ｔｓ４における電流の平均値ＩＡ１４を求めてもよい。なお、平均値演算器１１２Ａは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【００６５】
平均値演算器１１２Ａによって求められた平均値ＩＡ１１及び平均値ＩＡ１２は、移動平均値演算器１１６Ａに出力される。移動平均値演算器１１６Ａは、既に得られている複数の平均値ＩＡ１１のうち直近且つ所定数の第１の副期間Ｔｓ１における高周波ＲＦ１の電流から得られた平均値ＩＡ１１の移動平均値（移動平均値ＩＭＡ１１）を求める。また、移動平均値演算器１１６Ａは、既に得られている複数の平均値ＩＡ１２のうち直近且つ所定数の第２の副期間Ｔｓ２における高周波ＲＦ１の電流から得られた平均値ＩＡ１１の移動平均値（移動平均値ＩＭＡ１２）を求める。なお、移動平均値演算器１１６Ａは、例えば、ＣＰＵから構成され得る。或いは、移動平均値演算器１１６Ａは、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。この移動平均値演算器１１６Ａによって求められた移動平均値ＩＭＡ１１及びＩＭＡ１２は、インピーダンス演算器１１８Ａに出力される。
【００６６】
また、移動平均値演算器１１６Ａは、既に得られている複数の平均値ＩＡ１３のうち、直近且つ所定数の第３の副期間Ｔｓ３における高周波ＲＦ１の電流から得られた平均値ＩＡ１３の移動平均値（移動平均値ＩＭＡ１３）を求めてもよい。また、移動平均値演算器１１６Ａは、既に得られている複数の平均値ＩＡ１４のうち、直近且つ所定数の第４の副期間Ｔｓ４における高周波ＲＦ１の電流から得られた平均値ＩＡ１４の移動平均値（移動平均値ＩＭＡ１４）を求めてもよい。移動平均値演算器１１６Ａによって求められた移動平均値ＩＭＡ１３及びＩＭＡ１４は、インピーダンス演算器１１８Ａに出力される。なお、移動平均値演算器１１６Ａは、例えば、ＣＰＵから構成され得る。或いは、移動平均値演算器１１６Ａは、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【００６７】
インピーダンス演算器１１８Ａは、移動平均値ＩＭＡ１１及び移動平均値ＶＭＡ１１から、直近且つ所定数の第１の副期間Ｔｓ１における高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１１を求める。この移動平均値Ｉｍｐ１１は、絶対値と位相成分を含む。また、インピーダンス演算器１１８Ａは、移動平均値ＩＭＡ１２及び移動平均値ＶＭＡ１２から、直近且つ所定数の第２の副期間Ｔｓ２における高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１２を求める。この移動平均値Ｉｍｐ１２は、絶対値と位相成分を含む。インピーダンス演算器１１８Ａによって求められた移動平均値Ｉｍｐ１１及びＩｍｐ１２は、電源制御部３６ｅに出力される。移動平均値Ｉｍｐ１１及びＩｍｐ１２は、上述したように電源制御部３６ｅにおいて、高周波ＲＦ１の周波数の設定のために用いられる。
【００６８】
また、一実施形態では、インピーダンス演算器１１８Ａは、移動平均値ＩＭＡ１３及び移動平均値ＶＭＡ１４から、直近且つ所定数の第３の副期間Ｔｓ３における高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１３を求める。この移動平均値Ｉｍｐ１３は、絶対値と位相成分を含む。また、インピーダンス演算器１１８Ａは、移動平均値ＩＭＡ１４及び移動平均値ＶＭＡ１４から、直近且つ所定数の第４の副期間Ｔｓ４における高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１４を求める。この移動平均値Ｉｍｐ１４は、絶対値と位相成分を含む。インピーダンス演算器１１８Ａによって求められた移動平均値Ｉｍｐ１３及びＩｍｐ１４は、電源制御部３６ｅに出力される。移動平均値Ｉｍｐ１３及びＩｍｐ１４は、上述したように電源制御部３６ｅにおいて、高周波ＲＦ１の周波数の設定のために用いられ得る。
【００６９】
図５に戻り、整合器４０は、整合回路４０ａ、インピーダンスセンサ４０ｂ、マッチングコントローラ４０ｃ、並びに、アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅを有している。整合回路４０ａは、可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈを含んでいる。可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈは、例えば、可変コンデンサである。なお、整合回路４０ａは、インダクタ等を更に含んでいてもよい。
【００７０】
マッチングコントローラ４０ｃは、主制御部７２の制御の下で動作し、インピーダンスセンサ４０ｂから与えられる負荷側のインピーダンスの測定値に応じて、負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるように、アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅを制御して、可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈそれぞれのリアクタンスを調整するようになっている。アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅは、例えば、モータである。
【００７１】
図７に示すように、インピーダンスセンサ４０ｂは、電流検出器１０２Ｂ、電圧検出器１０４Ｂ、フィルタ１０６Ｂ、フィルタ１０８Ｂ、平均値演算器１１０Ｂ、平均値演算器１１２Ｂ、移動平均値演算器１１４Ｂ、移動平均値演算器１１６Ｂ、及び、インピーダンス演算器１１８Ｂを有している。
【００７２】
電圧検出器１０４Ｂは、給電ライン４３上で伝送される高周波ＲＦ１（変調高周波ＭＲＦ１又は連続波ＣＲＦ１）の電圧波形を検出し、当該電圧波形を表す電圧波形アナログ信号を出力する。この電圧波形アナログ信号は、フィルタ１０６Ｂに入力される。フィルタ１０６Ｂは、入力された電圧波形アナログ信号をデジタル化することにより、電圧波形デジタル信号を生成する。そして、フィルタ１０６Ｂは、電源制御部３６ｅから上記の周波数特定信号を受け、電圧波形デジタル信号から、周波数特定信号によって特定される周波数に対応した周波数成分のみを抽出することにより、濾過電圧波形信号を生成する。なお、フィルタ１０６Ｂは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【００７３】
フィルタ１０６Ｂによって生成された濾過電圧波形信号は、平均値演算器１１０Ｂに出力される。また、平均値演算器１１０Ｂには、モニタ期間ＭＰ１を指定するモニタ期間指定信号が主制御部７２から与えられる。モニタ期間ＭＰ１は、第１の期間Ｔ１の開始時点から一定の時間、及び当該第１の期間Ｔ１の終了時点前の一定の時間を除く所定の期間として設定される（図１２〜図１４参照）。平均値演算器１１０Ｂは、濾過電圧波形信号から各第１の期間Ｔ１内のモニタ期間ＭＰ１における電圧の平均値ＶＡ２１を求める。なお、第２モードにおいては、平均値演算器１１０Ｂには、モニタ期間ＭＰ２を指定するモニタ期間指定信号が主制御部７２から更に与えられてもよい。モニタ期間ＭＰ２は第２の期間Ｔ２に一致する期間であり得る。この場合において、平均値演算器１１０Ｂは、濾過電圧波形信号からモニタ期間ＭＰ２における電圧の平均値ＶＡ２２を求めてもよい。なお、平均値演算器１１０Ｂは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【００７４】
平均値演算器１１０Ｂによって求められた平均値ＶＡ２１は、移動平均値演算器１１４Ｂに出力される。移動平均値演算器１１４Ｂは、既に得られている複数の平均値ＶＡ２１のうち直近且つ所定数のモニタ期間ＭＰ１における高周波ＲＦ１の電圧から得られた平均値ＶＡ２１の移動平均値（移動平均値ＶＭＡ２１）を求める。移動平均値ＶＭＡ２１は、インピーダンス演算器１１８Ｂに出力される。また、第２モードにおいて、移動平均値演算器１１４Ｂは、既に得られている複数の平均値ＶＡ２２のうち直近且つ所定数のモニタ期間ＭＰ２における高周波ＲＦ１の電圧から得られた平均値ＶＡ２２の移動平均値（移動平均値ＶＭＡ２２）を更に求めてもよい。この場合に、移動平均値ＶＭＡ２２はインピーダンス演算器１１８Ｂに出力される。
【００７５】
電流検出器１０２Ｂは、給電ライン４３上で伝送される高周波ＲＦ１（変調高周波ＭＲＦ１又は連続波ＣＲＦ１）の電流波形を検出し、当該電流波形を表す電流波形アナログ信号を出力する。この電流波形アナログ信号は、フィルタ１０８Ｂに入力される。フィルタ１０８Ｂは、入力された電流波形アナログ信号をデジタル化することにより、電流波形デジタル信号を生成する。そして、フィルタ１０８Ｂは、電源制御部３６ｅから上記の周波数特定信号を受け、電流波形デジタル信号から、周波数特定信号によって特定される周波数に対応した周波数成分のみを抽出することにより、濾過電流波形信号を生成する。なお、フィルタ１０８Ｂは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【００７６】
フィルタ１０８Ｂによって生成された濾過電流波形信号は、平均値演算器１１２Ｂに出力される。また、平均値演算器１１２Ｂには、モニタ期間ＭＰ１を指定するモニタ期間指定信号が主制御部７２から与えられる。平均値演算器１１２Ｂは、濾過電流波形信号から各第１の期間Ｔ１内のモニタ期間ＭＰ１における電流の平均値ＩＡ２１を求める。なお、第２モードにおいては、平均値演算器１１２Ｂには、モニタ期間ＭＰ２を指定するモニタ期間指定信号が主制御部７２から更に与えられてもよい。この場合において、平均値演算器１１２Ｂは、濾過電流波形信号からモニタ期間ＭＰ２における電流の平均値ＩＡ２２を求めてもよい。なお、平均値演算器１１２Ｂは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【００７７】
平均値演算器１１２Ｂによって求められた平均値ＩＡ２１は、移動平均値演算器１１６Ｂに出力される。移動平均値演算器１１６Ｂは、既に得られている複数の平均値ＩＡ２１のうち直近且つ所定数のモニタ期間ＭＰ１における高周波ＲＦ１の電流から得られた平均値ＩＡ２１の移動平均値（移動平均値ＩＭＡ２１）を求める。移動平均値ＩＭＡ２１は、インピーダンス演算器１１８Ｂに出力される。また、第２モードにおいて、移動平均値演算器１１６Ｂは、既に得られている複数の平均値ＩＡ２２のうち直近且つ所定数のモニタ期間ＭＰ２における高周波ＲＦ１の電流から得られた平均値ＩＡ２２の移動平均値（移動平均値ＩＭＡ２２）を更に求めてもよい。この場合には、移動平均値ＩＭＡ２２はインピーダンス演算器１１８Ｂに出力される。
【００７８】
インピーダンス演算器１１８Ｂは、移動平均値ＩＭＡ２１及び移動平均値ＶＭＡ２１から、高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ２１を求める。この移動平均値Ｉｍｐ２１は、絶対値と位相成分を含む。インピーダンス演算器１１８Ｂによって求められた移動平均値Ｉｍｐ２１はマッチングコントローラ４０ｃに出力される。マッチングコントローラ４０ｃは、移動平均値Ｉｍｐ２１を用いて、インピーダンス整合を行う。具体的に、マッチングコントローラ４０ｃは、移動平均値Ｉｍｐ２１によって特定される高周波電源３６の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅを通じて、可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈそれぞれのリアクタンスを調整する。
【００７９】
なお、マッチングコントローラ４０ｃは、上述した移動平均値Ｉｍｐ１２、即ち所定数の第２の副期間Ｔｓ２の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの移動平均値を整合ポイントに近づけるよう、アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅを通じて、可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈそれぞれのリアクタンスを調整してもよい。
【００８０】
一実施形態では、第２モードにおいて、インピーダンス演算器１１８Ｂは、移動平均値Ｉｍｐ２１に加えて、移動平均値ＩＭＡ２２及び移動平均値ＶＭＡ２２から、高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ２２を求めてもよい。移動平均値Ｉｍｐ２２は、絶対値と位相成分を含む。移動平均値Ｉｍｐ２２は移動平均値Ｉｍｐ２１と共に、マッチングコントローラ４０ｃに出力される。この場合に、マッチングコントローラ４０ｃは、移動平均値Ｉｍｐ２１と移動平均値Ｉｍｐ２２の平均値によって特定される高周波電源３６の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅを通じて、可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈそれぞれのリアクタンスを調整する。即ち、この場合には、マッチングコントローラ４０ｃのインピーダンス整合により、第１の期間Ｔ１の負荷側のインピーダンスと第２の期間Ｔ２の負荷側のインピーダンスの中間のインピーダンスが整合ポイントに近づけられる。
【００８１】
マッチングコントローラ４０ｃは、上述したように、高周波電源３６による高周波ＲＦ１の出力開始後、最初にインピーダンス整合が完了すると、上記の完了信号を電源制御部３６ｅに与えるようになっている。また、マッチングコントローラ４０ｃは、電源制御部３６ｅから上述の整合制御信号を受けると、当該整合制御信号によって特定されるインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、インピーダンス整合を行う。
【００８２】
以下、図８を参照する。図８に示すように、一実施形態において、高周波電源３８は、発振器３８ａ、パワーアンプ３８ｂ、パワーセンサ３８ｃ、インピーダンスセンサ３８ｄ、及び、電源制御部３８ｅを有している。電源制御部３８ｅは、ＣＰＵといったプロセッサから構成されており、主制御部７２から与えられる信号、後述するマッチングコントローラ４２ｃから与えられる信号、パワーセンサ３８ｃから与えられる信号、及びインピーダンスセンサ３８ｄから与えられる信号を利用して、発振器３８ａ、パワーアンプ３８ｂ、パワーセンサ３８ｃ、及びインピーダンスセンサ３８ｄのそれぞれに制御信号を与えて、発振器３８ａ、パワーアンプ３８ｂ、パワーセンサ３８ｃ、及びインピーダンスセンサ３８ｄを制御する。
【００８３】
主制御部７２から電源制御部３８ｅに与えられる信号は、上述した第１モード、第２モード、及び第３モードの何れかを指定するモード指定信号、基本周波数ｆＢ２を指定する周波数指定信号、変調周波数及びデューティ比を指定する変調指定信号を含む。また、高周波電源３８が上述した第２モード及び第３モードにて動作する場合には、主制御部７２から電源制御部３８ｅに与えられる信号は、第１の期間Ｔ１における変調高周波ＭＲＦ２のパワー及び第２の期間Ｔ２における変調高周波ＭＲＦ２のパワーを指定する第３のパワー指定信号を含む。また、高周波電源３８が上述した第１モードにて動作する場合には、主制御部７２から電源制御部３８ｅに与えられる信号は、連続波ＣＲＦ２のパワーを指定する第４のパワー指定信号を含む。
【００８４】
電源制御部３８ｅは、高周波電源３８からの高周波ＲＦ２、即ち、変調高周波ＭＲＦ２又は連続波ＣＲＦ２の出力を開始するときに、周波数指定信号によって指定された基本周波数ｆＢ２を設定する周波数制御信号を発振器３８ａに与える。発振器３８ａは、周波数制御信号を電源制御部３８ｅから受け、当該周波数制御信号によって特定される周波数の高周波を出力する。
【００８５】
また、電源制御部３８ｅは、高周波電源３８からの高周波ＲＦ２の出力の開始後に、整合器４２からインピーダンス整合が完了した旨の完了信号を受けると、第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２それぞれにおける高周波ＲＦ２の周波数を設定する周波数制御信号を発振器３８ａに与える。具体的に、電源制御部３８ｅは、インピーダンスセンサ３８ｄから、過去の第１の副期間Ｔｓ１の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ３１及び過去の第２の副期間Ｔｓ２の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ３２を受ける。移動平均値Ｉｍｐ３１及び移動平均値Ｉｍｐ３２は、一周期Ｔｃの整数倍の時間間隔で更新されて、電源制御部３８ｅに与えられる。そして、電源制御部３８ｅは、移動平均値Ｉｍｐ３１から推定される第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３８の負荷側のインピーダンス及び移動平均値Ｉｍｐ３２から推定される第２の副期間Ｔｓ２の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるために、第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２それぞれの高周波ＲＦ２の周波数を設定する周波数制御信号を発振器３８ａに与える。発振器３８ａは、当該周波数制御信号に応じて、第１の副期間Ｔｓ１の高周波の周波数及び第２の副期間Ｔｓ２の高周波の周波数を設定する（図１８〜図２０参照）。
【００８６】
さらに、電源制御部３８ｅは、変調高周波ＭＲＦ２が第２の期間Ｔ２において０Ｗよりも大きなパワーを有している場合には、インピーダンスセンサ３８ｄから、過去の第３の副期間Ｔｓ３の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ３３及び過去の第４の副期間Ｔｓ４の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ３４を受ける。移動平均値Ｉｍｐ３３及び移動平均値Ｉｍｐ３４は、一周期Ｔｃの整数倍の時間間隔で更新されて、電源制御部３８ｅに与えられる。そして、電源制御部３８ｅは、移動平均値Ｉｍｐ３３から推定される第３の副期間Ｔｓ３の高周波電源３８の負荷側のインピーダンス及び移動平均値Ｉｍｐ３４から推定される第４の副期間Ｔｓ４の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるために、第３の副期間Ｔｓ３及び第４の副期間Ｔｓ４それぞれの変調高周波ＭＲＦ２の周波数を設定する周波数制御信号を発振器３８ａに与える。発振器３８ａは、当該周波数制御信号に応じて、第３の副期間Ｔｓ３の高周波の周波数及び第４の副期間Ｔｓ４の高周波の周波数を設定する（図２５参照）。
【００８７】
発振器３８ａの出力は、パワーアンプ３８ｂの入力に接続されている。パワーアンプ３８ｂは、発振器３８ａから出力された高周波を増幅することにより高周波ＲＦ２を生成し、当該高周波ＲＦ２を出力する。このパワーアンプ３８ｂは、電源制御部３８ｅによって制御される。
【００８８】
電源制御部３８ｅは、高周波ＲＦ２の出力を開始するときに、モード指定信号によって特定されるモードが第２モード及び第３モードの何れかである場合には、主制御部７２からの変調指定信号及び第３のパワー指定信号に応じて、第１の期間Ｔ１及び第２の期間Ｔ２のそれぞれの変調高周波ＭＲＦ２のパワーを設定する第３のパワー制御信号をパワーアンプ３８ｂに与える。パワーアンプ３８ｂは、第２モード及び第３モードにおいては、発振器３８ａからの高周波を第３のパワー制御信号に応じて増幅し、変調高周波ＭＲＦ２を出力する。一方、電源制御部３８ｅは、高周波ＲＦ２の出力を開始するときに、主制御部７２からのモード指定信号によって特定されるモードが第１モードである場合には、主制御部７２からの第４のパワー指定信号に応じて、連続波ＣＲＦ２のパワーを設定する第４のパワー制御信号をパワーアンプ３８ｂに与える。パワーアンプ３８ｂは、第１モードにおいては、発振器３８ａからの高周波を第４のパワー制御信号に応じて増幅し、連続波ＣＲＦ２を出力する。
【００８９】
また、一実施形態において、電源制御部３８ｅは、高周波電源３８からの変調高周波ＭＲＦ２の出力の開始後に、整合器４２からインピーダンス整合が完了した旨の完了信号を受けると、移動平均値Ｉｍｐ３１及び移動平均値Ｉｍｐ３２が、変調高周波ＭＲＦ２の周波数の調整によって整合ポイントに一致させることが可能な範囲（調整可能範囲）にあるか否かを判定する。移動平均値Ｉｍｐ３１及び移動平均値Ｉｍｐ３２の少なくとも一方が、調整可能範囲にない場合には、電源制御部３８ｅは、移動平均値Ｉｍｐ３１から推定される高周波電源３８の負荷側のインピーダンスと移動平均値Ｉｍｐ３２から推定される高周波電源３８の負荷側のインピーダンスの中間のインピーダンスを整合ポイントに近づけるための整合制御信号を整合器４２に与える。即ち、電源制御部３８ｅは、第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスと第２の副期間Ｔｓ２の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスの中間のインピーダンスを整合ポイントに近づけるための整合制御信号を整合器４２に与える。
【００９０】
或いは、移動平均値Ｉｍｐ３１及び移動平均値Ｉｍｐ３２の少なくとも一方が、調整可能範囲にない場合に、電源制御部３８ｅは、移動平均値Ｉｍｐ３２から推定される高周波電源３８の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるための整合制御信号を整合器４２に与える。即ち、電源制御部３８ｅは、第２の副期間Ｔｓ２の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるための整合制御信号を整合器４２に与える。そして、第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスが調整可能範囲から外れると判断される場合には、電源制御部３８ｅは、第１の副期間Ｔｓ１における変調高周波ＭＲＦ２のパワーを第２の副期間Ｔｓ２のパワーよりも高いパワーに設定するパワー制御信号を、パワーアンプ３８ｂに与える。パワーアンプ３８ｂは、当該パワー制御信号に応じて、第１の副期間Ｔｓ１の変調高周波ＭＲＦ２のパワー及び第２の副期間Ｔｓ２の変調高周波ＭＲＦ２のパワーを調整する（図２３参照）。
【００９１】
さらに、電源制御部３８ｅは、変調高周波ＭＲＦ２が第２の期間Ｔ２において０Ｗよりも大きなパワーを有している場合には、第３の副期間Ｔｓ３における変調高周波ＭＲＦ２のパワーを第４の副期間Ｔｓ４のパワーよりも高いパワーに設定するパワー制御信号を、パワーアンプ３８ｂに与えてもよい。この場合に、パワーアンプ３８ｂは、当該パワー制御信号に応じて、第３の副期間Ｔｓ３の変調高周波ＭＲＦ２のパワー及び第４の副期間Ｔｓ４の変調高周波ＭＲＦ２のパワーを調整する（図２５参照）。
【００９２】
パワーアンプ３８ｂの後段には、パワーセンサ３８ｃが設けられている。パワーセンサ３８ｃは、方向性結合器、進行波パワー検出部、及び反射波パワー検出部を有している。方向性結合器は、高周波ＲＦ２の進行波の一部を進行波パワー検出部に与え、反射波を反射波パワー検出部に与える。このパワーセンサ３８ｃには、高周波ＲＦ２の設定周波数を特定する周波数特定信号が電源制御部３８ｅから与えられる。進行波パワー検出部は、進行波の全周波数成分のうち周波数特定信号から特定される設定周波数の成分のパワーの測定値、即ち、進行波パワー測定値を生成する。この進行波パワー測定値は、パワーフィードバック用に電源制御部３８ｅに与えられる。
【００９３】
電源制御部３８ｅからは上記の周波数特定信号が反射パワー検出部にも与えられる。反射波パワー検出部は、反射波の全周波数成分のうち周波数特定信号から特定される設定周波数の成分のパワーの測定値、即ち、反射波パワー測定値ＰＲ２１、及び、反射波の全周波数成分のトータルパワーの測定値、即ち反射波パワー測定値ＰＲ２２を生成する。反射波パワー測定値ＰＲ２１は、モニタ表示用に主制御部７２に与えられる。また、反射波パワー測定値ＰＲ２１は、第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２の設定のために電源制御部３８ｅにおいて用いられてもよい。さらに、反射波パワー測定値ＰＲ２１は、第３の副期間Ｔｓ３及び第２の副期間Ｔｓ４の設定のために電源制御部３８ｅにおいて用いられてもよい。また、反射波パワー測定値ＰＲ２２は、パワーアンプ３８ｂの保護用に、電源制御部３８ｅに与えられる。
【００９４】
インピーダンスセンサ３８ｄは、直近且つ所定数の第１の副期間Ｔｓ１における高周波電源３８の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ３１を求め、直近且つ所定数の第２の副期間Ｔｓ２における高周波電源３８の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ３２を求める。
【００９５】
一実施形態では、電源制御部３８ｅは、変調高周波の変調周波数及びデューティ比に関連付けて第１の副期間Ｔｓ１の時間長及び第２の副期間Ｔｓ２の時間長を登録したテーブルを有しており、当該テーブルを参照することにより、第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２を特定する副期間特定信号をインピーダンスセンサ３８ｄに与える。また、上記テーブルには、変調高周波の変調周波数及びデューティ比に関連付けて、第３の副期間Ｔｓ３の時間長及び第４の副期間Ｔｓ４の時間長が登録されていてもよく、電源制御部３８ｅは、当該テーブルを参照することにより、第３の副期間Ｔｓ３及び第４の副期間Ｔｓ４を特定する副期間特定信号をインピーダンスセンサ３８ｄに与えてもよい。なお、電源制御部３８ｅの当該テーブルは、電源制御部３６ｅの上記デーブルと共通のデーブルであり得る。
【００９６】
別の実施形態では、電源制御部３８ｅは、上述の反射波パワー測定値ＰＲ２１の時系列から、各第１の期間Ｔ１において反射波パワー測定値ＰＲ２１が所定値以下に安定する期間を第２の副期間Ｔｓ２に設定し、各第１の期間Ｔ１において当該第２の副期間Ｔｓ２よりも前の期間を第１の副期間Ｔｓ１に設定する。この場合においても、電源制御部３８ｅは、第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２を特定する副期間特定信号をインピーダンスセンサ３８ｄに与える。また、電源制御部３８ｅは、反射波パワー測定値ＰＲ２１の時系列から、各第２の期間Ｔ２において反射波パワー測定値ＰＲ２１が所定値以下に安定する期間を第４の副期間Ｔｓ４に設定し、各第２の期間Ｔ２において当該第４の副期間Ｔｓ４よりも前の期間を第３の副期間Ｔｓ３に設定してもよい。この場合においても、電源制御部３８ｅは、第３の副期間Ｔｓ３及び第４の副期間Ｔｓ４を特定する副期間特定信号をインピーダンスセンサ３８ｄに与える。
【００９７】
図９に示すように、一実施形態では、インピーダンスセンサ３８ｄは、電流検出器１０２Ｃ、電圧検出器１０４Ｃ、フィルタ１０６Ｃ、フィルタ１０８Ｃ、平均値演算器１１０Ｃ、平均値演算器１１２Ｃ、移動平均値演算器１１４Ｃ、移動平均値演算器１１６Ｃ、及び、インピーダンス演算器１１８Ｃを有している。
【００９８】
電圧検出器１０４Ｃは、給電ライン４５上で伝送される高周波ＲＦ２（変調高周波ＭＲＦ２又は連続波ＣＲＦ２）の電圧波形を検出し、当該電圧波形を表す電圧波形アナログ信号を出力する。この電圧波形アナログ信号は、フィルタ１０６Ｃに入力される。フィルタ１０６Ｃは、入力された電圧波形アナログ信号をデジタル化することにより、電圧波形デジタル信号を生成する。そして、フィルタ１０６Ｃは、電源制御部３８ｅから上記の周波数特定信号を受け、電圧波形デジタル信号から、周波数特定信号によって特定される周波数に対応した周波数成分のみを抽出することにより、濾過電圧波形信号を生成する。なお、フィルタ１０６Ｃは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【００９９】
フィルタ１０６Ｃによって生成された濾過電圧波形信号は、平均値演算器１１０Ｃに出力される。また、平均値演算器１１０Ｃには、電源制御部３８ｅから副期間特定信号が与えられる。平均値演算器１１０Ｃは、濾過電圧波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第１の期間Ｔ１内の第１の副期間Ｔｓ１における電圧の平均値ＶＡ３１を求める。また、平均値演算器１１０Ｃは、濾過電圧波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第１の期間Ｔ１内の第２の副期間Ｔｓ２における電圧の平均値ＶＡ３２を求める。
【０１００】
また、平均値演算器１１０Ｃは、濾過電圧波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第２の期間Ｔ２内の第３の副期間Ｔｓ３における電圧の平均値ＶＡ３３を求めてもよい。また、平均値演算器１１０Ｃは、濾過電圧波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第２の期間Ｔ２内の第４の副期間Ｔｓ４における電圧の平均値ＶＡ３４を求めてもよい。なお、平均値演算器１１０Ｃは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【０１０１】
平均値演算器１１０Ｃによって求められた平均値ＶＡ３１及び平均値ＶＡ３２は、移動平均値演算器１１４Ｃに出力される。移動平均値演算器１１４Ｃは、既に得られている複数の平均値ＶＡ３１のうち直近且つ所定数の第１の副期間Ｔｓ１における高周波ＲＦ２の電圧から得られた平均値ＶＡ３１の移動平均値（移動平均値ＶＭＡ３１）を求める。また、移動平均値演算器１１４Ｃは、既に得られている複数のＶＡ３２のうち直近且つ所定数の第２の副期間Ｔｓ２の高周波ＲＦ２の電圧から得られた平均値ＶＡ３２の移動平均値（移動平均値ＶＭＡ３２）を求める。移動平均値演算器１１４Ｃによって求められた移動平均値ＶＭＡ３１及びＶＭＡ３２は、インピーダンス演算器１１８Ｃに出力される。
【０１０２】
また、移動平均値演算器１１４Ｃは、既に得られている複数の平均値ＶＡ３３のうち直近且つ所定数の第３の副期間Ｔｓ３における高周波ＲＦ２の電圧から得られた平均値ＶＡ３３の移動平均値（移動平均値ＶＭＡ３３）を求めてもよい。また、移動平均値演算器１１４Ｃは、既に得られている複数の平均値ＶＡ３４のうち直近且つ所定数の第４の副期間Ｔｓ４における高周波ＲＦ２の電圧から得られた平均値ＶＡ３４の移動平均値（移動平均値ＶＭＡ３４）を求めてもよい。移動平均値演算器１１４Ｃによって求められた移動平均値ＶＭＡ３３及びＶＭＡ３４は、インピーダンス演算器１１８Ｃに出力される。なお、移動平均値演算器１１４Ｃは、例えば、ＣＰＵから構成され得る。或いは、移動平均値演算器１１４Ｃは、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【０１０３】
電流検出器１０２Ｃは、給電ライン４５上で伝送される高周波ＲＦ２（変調高周波ＭＲＦ２又は連続波ＣＲＦ２）の電流波形を検出し、当該電流波形を表す電流波形アナログ信号を出力する。この電流波形アナログ信号は、フィルタ１０８Ｃに入力される。フィルタ１０８Ｃは、入力された電流波形アナログ信号をデジタル化することにより、電流波形デジタル信号を生成する。そして、フィルタ１０８Ｃは、電源制御部３８ｅから上記の周波数特定信号を受け、電流波形デジタル信号から、周波数特定信号によって特定される周波数に対応した周波数成分のみを抽出することにより、濾過電流波形信号を生成する。なお、フィルタ１０８Ｃは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【０１０４】
フィルタ１０８Ｃによって生成された濾過電流波形信号は、平均値演算器１１２Ｃに出力される。また、平均値演算器１１２Ｃには、電源制御部３８ｅから副期間特定信号が与えられる。平均値演算器１１２Ｃは、濾過電流波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第１の期間Ｔ１内の第１の副期間Ｔｓ１における電流の平均値ＩＡ３１を求める。また、平均値演算器１１２Ｃは、濾過電圧波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第１の期間Ｔ１内の第２の副期間Ｔｓ２における電流の平均値ＩＡ３２を求める。
【０１０５】
また、平均値演算器１１２Ｃは、濾過電流波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第２の期間Ｔ２内の第３の副期間Ｔｓ３における電流の平均値ＩＡ３３を求めてもよい。また、平均値演算器１１２Ｃは、濾過電流波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第２の期間Ｔ２内の第４の副期間Ｔｓ４における電流の平均値ＩＡ３４を求めてもよい。なお、平均値演算器１１２Ｃは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【０１０６】
平均値演算器１１２Ｃによって求められた平均値ＩＡ３１及び平均値ＩＡ３２は、移動平均値演算器１１６Ｃに出力される。移動平均値演算器１１６Ｃは、既に得られている複数の平均値ＩＡ３１のうち直近且つ所定数の第１の副期間Ｔｓ１における高周波ＲＦ２の電流から得られた平均値ＩＡ３１の移動平均値（移動平均値ＩＭＡ３１）を求める。また、移動平均値演算器１１６Ｃは、既に得られている複数の平均値ＩＡ３２のうち直近且つ所定数の第２の副期間Ｔｓ２における高周波ＲＦ２の電流から得られた平均値ＩＡ３２の移動平均値（移動平均値ＩＭＡ３２）を求める。なお、移動平均値演算器１１６Ｃは、例えば、ＣＰＵから構成され得る。或いは、移動平均値演算器１１６Ｃは、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。この移動平均値演算器１１６Ｃによって求められた移動平均値ＩＭＡ３１及びＩＭＡ３２は、インピーダンス演算器１１８Ａに出力される。
【０１０７】
また、移動平均値演算器１１６Ｃは、既に得られている複数の平均値ＩＡ３３のうち直近且つ所定数の第３の副期間Ｔｓ３における高周波ＲＦ２の電流から得られた平均値ＩＡ３３の移動平均値（移動平均値ＩＭＡ３３）を求めてもよい。また、移動平均値演算器１１６Ｃは、既に得られている複数の平均値ＩＡ３４のうち直近且つ所定数の第４の副期間Ｔｓ４における高周波ＲＦ２の電流から得られた平均値ＩＡ３４の移動平均値（移動平均値ＩＭＡ３４）を求めてもよい。移動平均値演算器１１６Ｃによって求められた移動平均値ＩＭＡ３３及びＩＭＡ３４は、インピーダンス演算器１１８Ｃに出力される。なお、移動平均値演算器１１６Ｃは、例えば、ＣＰＵから構成され得る。或いは、移動平均値演算器１１６Ｃは、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【０１０８】
インピーダンス演算器１１８Ｃは、移動平均値ＩＭＡ３１及び移動平均値ＶＭＡ３１から、直近且つ所定数の第１の副期間Ｔｓ１における高周波電源３８の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ３１を求める。この移動平均値Ｉｍｐ３１は、絶対値と位相成分を含む。また、インピーダンス演算器１１８Ｃは、移動平均値ＩＭＡ３２及び移動平均値ＶＭＡ３２から、直近且つ所定数の第２の副期間Ｔｓ２における高周波電源３８の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ３２を求める。この移動平均値Ｉｍｐ３２は、絶対値と位相成分を含む。インピーダンス演算器１１８Ｃによって求められた移動平均値Ｉｍｐ３１及びＩｍｐ３２は、電源制御部３８ｅに出力される。移動平均値Ｉｍｐ３１及びＩｍｐ３２は、上述したように電源制御部３８ｅにおいて、高周波ＲＦ２の周波数の設定のために用いられる。
【０１０９】
また、一実施形態では、インピーダンス演算器１１８Ｃは、移動平均値ＩＭＡ３３及び移動平均値ＶＭＡ３４から、直近且つ所定数の第３の副期間Ｔｓ３における高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ３３を求める。この移動平均値Ｉｍｐ３３は、絶対値と位相成分を含む。また、インピーダンス演算器１１８Ｃは、移動平均値ＩＭＡ３４及び移動平均値ＶＭＡ３４から、直近且つ所定数の第４の副期間Ｔｓ４における高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ３４を求める。この移動平均値Ｉｍｐ３４は、絶対値と位相成分を含む。インピーダンス演算器１１８Ｃによって求められた移動平均値Ｉｍｐ３３及びＩｍｐ３４は、電源制御部３８ｅに出力される。移動平均値Ｉｍｐ３３及びＩｍｐ３４は、上述したように電源制御部３８ｅにおいて、高周波ＲＦ２の周波数の設定のために用いられ得る。
【０１１０】
図８に戻り、整合器４２は、整合回路４２ａ、インピーダンスセンサ４２ｂ、マッチングコントローラ４２ｃ、並びに、アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅを有している。整合回路４２ａは、可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈを含んでいる。可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈは、例えば、可変コンデンサである。なお、整合回路４２ａは、インダクタ等を更に含んでいてもよい。
【０１１１】
マッチングコントローラ４２ｃは、主制御部７２の制御の下で動作し、インピーダンスセンサ４２ｂから与えられる負荷側のインピーダンスの測定値に応じて、負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるように、アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅを制御して、可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈそれぞれのリアクタンスを調整するようになっている。アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅは、例えば、モータである。
【０１１２】
図１０に示すように、インピーダンスセンサ４２ｂは、電流検出器１０２Ｄ、電圧検出器１０４Ｄ、フィルタ１０６Ｄ、フィルタ１０８Ｄ、平均値演算器１１０Ｄ、平均値演算器１１２Ｄ、移動平均値演算器１１４Ｄ、移動平均値演算器１１６Ｄ、及び、インピーダンス演算器１１８Ｄを有している。
【０１１３】
電圧検出器１０４Ｄは、給電ライン４５上で伝送される高周波ＲＦ２（変調高周波ＭＲＦ２又は連続波ＣＲＦ２）の電圧波形を検出し、当該電圧波形を表す電圧波形アナログ信号を出力する。この電圧波形アナログ信号は、フィルタ１０６Ｄに入力される。フィルタ１０６Ｄは、入力された電圧波形アナログ信号をデジタル化することにより、電圧波形デジタル信号を生成する。そして、フィルタ１０６Ｄは、電源制御部３８ｅから上記の周波数特定信号を受け、電圧波形デジタル信号から、周波数特定信号によって特定される周波数に対応した周波数成分のみを抽出することにより、濾過電圧波形信号を生成する。なお、フィルタ１０６Ｄは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【０１１４】
フィルタ１０６Ｄによって生成された濾過電圧波形信号は、平均値演算器１１０Ｄに出力される。また、平均値演算器１１０Ｄには、モニタ期間ＭＰ１を指定するモニタ期間指定信号が主制御部７２から与えられる。平均値演算器１１０Ｄは、濾過電圧波形信号から各第１の期間Ｔ１内のモニタ期間ＭＰ１における電圧の平均値ＶＡ４１を求める。なお、第１モードにおいては、平均値演算器１１０Ｄには、モニタ期間ＭＰ２を指定するモニタ期間指定信号が主制御部７２から更に与えられてもよい。この場合において、平均値演算器１１０Ｄは、濾過電圧波形信号からモニタ期間ＭＰ２における電圧の平均値ＶＡ４２を求めてもよい。なお、平均値演算器１１０Ｄは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【０１１５】
平均値演算器１１０Ｄによって求められた平均値ＶＡ４１は、移動平均値演算器１１４Ｄに出力される。移動平均値演算器１１４Ｄは、既に得られている複数の平均値ＶＡ４１のうち直近且つ所定数のモニタ期間ＭＰ１における高周波ＲＦ２の電圧から得られた平均値ＶＡ４１の移動平均値（移動平均値ＶＭＡ４１）を求める。移動平均値ＶＭＡ４１は、インピーダンス演算器１１８Ｄに出力される。また、第１モードにおいて、移動平均値演算器１１４Ｄは、既に得られている複数の平均値ＶＡ４２のうち直近且つ所定数のモニタ期間ＭＰ２における高周波ＲＦ２の電圧から得られた平均値ＶＡ４２の移動平均値（移動平均値ＶＭＡ４２）を更に求めてもよい。この場合に、移動平均値ＶＭＡ４２はインピーダンス演算器１１８Ｄに出力される。
【０１１６】
電流検出器１０２Ｄは、給電ライン４５上で伝送される高周波ＲＦ２（変調高周波ＭＲＦ２又は連続波ＣＲＦ２）の電流波形を検出し、当該電流波形を表す電流波形アナログ信号を出力する。この電流波形アナログ信号は、フィルタ１０８Ｄに入力される。フィルタ１０８Ｄは、入力された電流波形アナログ信号をデジタル化することにより、電流波形デジタル信号を生成する。そして、フィルタ１０８Ｄは、電源制御部３８ｅから上記の周波数特定信号を受け、電流波形デジタル信号から、周波数特定信号によって特定される周波数に対応した周波数成分のみを抽出することにより、濾過電流波形信号を生成する。なお、フィルタ１０８Ｄは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【０１１７】
フィルタ１０８Ｄによって生成された濾過電流波形信号は、平均値演算器１１２Ｄに出力される。また、平均値演算器１１２Ｄには、モニタ期間ＭＰ１を指定するモニタ期間指定信号が主制御部７２から与えられる。平均値演算器１１２Ｄは、濾過電流波形信号から各第１の期間Ｔ１内のモニタ期間ＭＰ１における電流の平均値ＩＡ４１を求める。なお、第１モードにおいては、平均値演算器１１２Ｄには、モニタ期間ＭＰ２を指定するモニタ期間指定信号が主制御部７２から更に与えられてもよい。この場合において、平均値演算器１１２Ｄは、濾過電流波形信号からモニタ期間ＭＰ２における電流の平均値ＩＡ４２を求めてもよい。なお、平均値演算器１１２Ｄは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。
【０１１８】
平均値演算器１１２Ｄによって求められた平均値ＩＡ４１は、移動平均値演算器１１６Ｂに出力される。移動平均値演算器１１６Ｄは、既に得られている複数の平均値ＩＡ４１のうち直近且つ所定数のモニタ期間ＭＰ１における高周波ＲＦ２の電流から得られた平均値ＩＡ４１の移動平均値（移動平均値ＩＭＡ４１）を求める。移動平均値ＩＭＡ４１は、インピーダンス演算器１１８Ｄに出力される。また、第１モードにおいて、移動平均値演算器１１６Ｄは、既に得られている複数の平均値ＩＡ４２のうち直近且つ所定数のモニタ期間ＭＰ２における高周波ＲＦ２の電流から得られた平均値ＩＡ４２の移動平均値（移動平均値ＩＭＡ４２）を更に求めてもよい。この場合には、移動平均値ＩＭＡ４２はインピーダンス演算器１１８Ｄに出力される。
【０１１９】
インピーダンス演算器１１８Ｄは、移動平均値ＩＭＡ４１及び移動平均値ＶＭＡ４１から、高周波電源３８の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ４１を求める。この移動平均値Ｉｍｐ４１は、絶対値と位相成分を含む。インピーダンス演算器１１８Ｄによって求められた移動平均値Ｉｍｐ４１はマッチングコントローラ４２ｃに出力される。マッチングコントローラ４２ｃは、移動平均値Ｉｍｐ４１を用いて、インピーダンス整合を行う。具体的に、マッチングコントローラ４２ｃは、移動平均値Ｉｍｐ４１によって特定される高周波電源３８の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅを通じて、可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈそれぞれのリアクタンスを調整する。
【０１２０】
なお、マッチングコントローラ４２ｃは、上述した移動平均値Ｉｍｐ３２、即ち所定数の第２の副期間Ｔｓ２の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスの移動平均値を整合ポイントに近づけるよう、アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅを通じて、可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈそれぞれのリアクタンスを調整してもよい。
【０１２１】
一実施形態では、第２モードにおいて、インピーダンス演算器１１８Ｄは、移動平均値Ｉｍｐ４１に加えて、移動平均値ＩＭＡ４２及び移動平均値ＶＭＡ４２から、高周波電源３８の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ４２を求めてもよい。移動平均値Ｉｍｐ４２は、絶対値と位相成分を含む。移動平均値Ｉｍｐ４２は移動平均値Ｉｍｐ４１と共に、マッチングコントローラ４２ｃに出力される。この場合に、マッチングコントローラ４２ｃは、移動平均値Ｉｍｐ４１と移動平均値Ｉｍｐ４２の平均値によって特定される高周波電源３８の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅを通じて、可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈそれぞれのリアクタンスを調整する。即ち、この場合には、マッチングコントローラ４２ｃのインピーダンス整合により、第１の期間Ｔ１の負荷側のインピーダンスと第２の期間Ｔ２の負荷側のインピーダンスの中間のインピーダンスが整合ポイントに近づけられる。
【０１２２】
マッチングコントローラ４２ｃは、上述したように、高周波電源３８による高周波ＲＦ２の出力開始後、最初にインピーダンス整合が完了すると、上記の完了信号を電源制御部３８ｅに与えるようになっている。また、マッチングコントローラ４２ｃは、電源制御部３８ｅから上述の整合制御信号を受けると、当該整合制御信号によって特定されるインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、インピーダンス整合を行う。
【０１２３】
以下、図１１を参照して、一実施形態に係るプラズマ処理装置のインピーダンス整合のための方法ＭＴについて説明する。また、以下の説明では、図１２〜図２０を参照する。図１２は、第１モードが選択されている場合であって、整合器によるインピーダンス整合が行われる前のタイミングチャートを示す図である。図１３は、第２モードが選択されている場合であって、整合器によるインピーダンス整合が行われる前のタイミングチャートを示す図である。図１４は、第３モードが選択されている場合であって、整合器によるインピーダンス整合が行われる前のタイミングチャートを示す図である。図１５は、第１モードが選択されている場合であって、整合器によるインピーダンス整合が行われた後のタイミングチャートを示す図である。図１６は、第２モードが選択されている場合であって、整合器によるインピーダンス整合が行われた後のタイミングチャートを示す図である。図１７は、第３モードが選択されている場合であって、整合器によるインピーダンス整合が行われた後のタイミングチャートを示す図である。図１８は、第１モードが選択されている場合であって、高周波の周波数の調整が行われた後のタイミングチャートを示す図である。図１９は、第２モードが選択されている場合であって、高周波の周波数の調整が行われた後のタイミングチャートを示す図である。図２０は、第３モードが選択されている場合であって、高周波の周波数の調整が行われた後のタイミングチャートを示す図である。なお、図１２〜図２０を参照して説明する方法ＭＴの実施形態では、変調高周波の第２の期間Ｔ２におけるパワーは０Ｗである。さらに、以下の説明では、図２１〜図２３も参照する。図２１及び図２２は、移動平均値（高周波電源の負荷側のインピーダンス）をプロットしたスミスチャートを例示する図である。図２３は、ステップＳＴ８に関するタイミングチャートを示す図である。
【０１２４】
図１１に示すように、方法ＭＴは、ステップＳＴ１における高周波の供給開始によって開始される。具体的に、第１モードが選択されている場合には、図１２に示すように、高周波電源３６による変調高周波ＭＲＦ１の出力が開始され、高周波電源３８による連続波ＣＲＦ２の出力が開始される。変調高周波ＭＲＦ１の周波数は基本周波数ｆＢ１であり、連続波ＣＲＦ２の周波数は基本周波数ｆＢ２である。第２モードが選択されている場合には、図１３に示すように、高周波電源３８による変調高周波ＭＲＦ２の出力が開始され、高周波電源３６による連続波ＣＲＦ１の出力が開始される。変調高周波ＭＲＦ２の周波数は基本周波数ｆＢ２であり、連続波ＣＲＦ１の周波数は基本周波数ｆＢ１である。また、第３モードが選択されている場合には、図１４に示すように、高周波電源３６による変調高周波ＭＲＦ１の出力及び高周波電源３８による変調高周波ＭＲＦ２の出力が開始される。変調高周波ＭＲＦ１の周波数は基本周波数ｆＢ１であり、変調高周波ＭＲＦ２の周波数は基本周波数ｆＢ２である。
【０１２５】
ステップＳＴ１の開始直後には、整合器４０によるインピーダンス整合及び整合器４２によるインピーダンス整合は行われておらず、図１２〜図１４に示すように、第１の期間Ｔ１及び第２の期間にわたって反射波が発生する。
【０１２６】
続くステップＳＴ２では、整合器４０の可変リアクタンス素子４０ｇのリアクタンス及び整合器４０の可変リアクタンス素子４０ｈのリアクタンスが調整される。また、整合器４２の可変リアクタンス素子４２ｇのリアクタンス及び整合器４２の可変リアクタンス素子４２ｈのリアクタンスが調整される。
【０１２７】
具体的に、ステップＳＴ２では、第１モード、第２モード、及び第３モードの何れが選択されている場合にも、整合器４０のマッチングコントローラ４０ｃが、移動平均値Ｉｍｐ２１によって特定される高周波電源３６の負荷側のインピーダンスを整合ポイント（例えば、５０Ω、位相０）に近づけるよう、アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅを通じて、可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈそれぞれのリアクタンスを調整する。或いは、マッチングコントローラ４０ｃは、上述した移動平均値Ｉｍｐ１２によって特定される高周波電源３６の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅを通じて、可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈそれぞれのリアクタンスを調整してもよい。なお、第２モードが選択されている場合には、マッチングコントローラ４０ｃは、移動平均値Ｉｍｐ２１と移動平均値Ｉｍｐ２２の平均値によって特定される高周波電源３６の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅを通じて、可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈそれぞれのリアクタンスを調整してもよい。
【０１２８】
また、ステップＳＴ２では、第１モード、第２モード、及び第３モードの何れが選択されている場合にも、整合器４２のマッチングコントローラ４２ｃが、マッチングコントローラ４２ｃは、移動平均値Ｉｍｐ４１によって特定される高周波電源３８の負荷側のインピーダンスを整合ポイント（例えば、５０Ω、位相０）に近づけるよう、アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅを通じて、可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈそれぞれのリアクタンスを調整する。或いは、マッチングコントローラ４２ｃは、上述した移動平均値Ｉｍｐ３２によって特定される高周波電源３８の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅを通じて、可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈそれぞれのリアクタンスを調整してもよい。なお、第１モードが選択されている場合には、マッチングコントローラ４２ｃは、移動平均値Ｉｍｐ４１と移動平均値Ｉｍｐ４２の平均値によって特定される高周波電源３８の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅを通じて、可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈそれぞれのリアクタンスを調整してもよい。
【０１２９】
ステップＳＴ２のインピーダンス整合が完了すると、マッチングコントローラ４０ｃは、電源制御部３６ｅに上述の完了信号を与える。また、マッチングコントローラ４２ｃは、電源制御部３８ｅに上述の完了信号を与える。ステップＳＴ２の完了後には、図１５〜図１７のそれぞれに示すように、第１モード、第２モード、及び第３モードの何れが選択されている場合であっても、第１の副期間Ｔｓ１における反射波に比べて他の期間における反射波が抑制される。
【０１３０】
続くステップＳＴ３では、移動平均値が取得される。具体的には、第１モード、第２モード、及び第３モードの何れが選択されている場合であっても、ステップＳＴ２の完了後、電源制御部３６ｅが、直近且つ所定数の第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１１を取得する。また、電源制御部３６ｅが、ステップＳＴ２の完了後、直近且つ所定数の第２の副期間Ｔｓ２の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１２を取得する。また、第１モード、第２モード、及び第３モードの何れが選択されている場合であっても、電源制御部３８ｅが、ステップＳＴ２の完了後、直近且つ所定数の第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ３１を取得する。また、電源制御部３８ｅが、ステップＳＴ２の完了後、直近且つ所定数の第２の副期間Ｔｓ２の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ３２を取得する。
【０１３１】
続くステップＳＴ４では、高周波ＲＦ１（変調高周波ＭＲＦ１又は連続波ＣＲＦ１）及び高周波ＲＦ２（変調高周波ＭＲＦ２又は連続波ＣＲＦ２）それぞれの周波数が調整される。具体的には、第１モード、第２モード、及び第３モードの何れが選択されている場合であっても、図１８〜図２０に示すように、電源制御部３６ｅが、移動平均値Ｉｍｐ１１から推定される第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３６の負荷側のインピーダンス及び移動平均値Ｉｍｐ１２から推定される第２の副期間Ｔｓ２の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるために、第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２それぞれの高周波ＲＦ１の周波数を設定する周波数制御信号を発振器３６ａに与える。そして、発振器３６ａが、当該周波数制御信号に応じて、第１の副期間Ｔｓ１の高周波の周波数及び第２の副期間Ｔｓ２の高周波の周波数を調整する。なお、図１８〜図２０に示すように、第２の副期間Ｔｓ２における高周波ＲＦ１（変調高周波ＭＲＦ１又は連続波ＣＲＦ１）の周波数は基本周波数ｆＢ１に調整され得る。
【０１３２】
また、第１モード、第２モード、及び第３モードの何れが選択されている場合であっても、図１８〜図２０に示すように、電源制御部３８ｅが、移動平均値Ｉｍｐ３１から推定される第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３８の負荷側のインピーダンス及び移動平均値Ｉｍｐ３２から推定される第２の副期間Ｔｓ２の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるために、第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２それぞれの高周波ＲＦ２の周波数を設定する周波数制御信号を発振器３８ａに与える。そして、発振器３８ａが、当該周波数制御信号に応じて、第１の副期間Ｔｓ１の高周波の周波数及び第２の副期間Ｔｓ２の高周波の周波数を調整する。なお、図１８〜図２０に示すように、第２の副期間Ｔｓ２における高周波ＲＦ２（変調高周波ＭＲＦ２又は連続波ＣＲＦ２）の周波数は基本周波数ｆＢ２に調整され得る。
【０１３３】
このステップＳＴ４の実行後には、図１８〜図２０に示すように、第１モード、第２モード、及び第３モードの何れにおいても、第１の副期間Ｔｓ１における反射波が抑制される。
【０１３４】
第１モード及び第３モードが選択されている場合には、続くステップＳＴ５において、電源制御部３６ｅによって、移動平均値Ｉｍｐ１１及び移動平均値Ｉｍｐ１２が上述した調整可能範囲にあるか否かが判定される。移動平均値Ｉｍｐ１１及び移動平均値Ｉｍｐ１２の双方が調整可能範囲にある場合には、方法ＭＴは、ステップＳＴ３に進む。一方、移動平均値Ｉｍｐ１１及び移動平均値Ｉｍｐ１２の少なくとも一方が上述した調整可能範囲にない場合には、移動平均値Ｉｍｐ１１と移動平均値Ｉｍｐ１２の中間のインピーダンスを整合ポイントに近づけるための整合制御信号が電源制御部３６ｅから整合器４０に与えられる。そして、続くステップＳＴ６において、整合器４０の可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈのリアクタンスが整合制御信号に応じて調整される。これにより、第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３６の負荷側のインピーダンス及び第２の副期間Ｔｓ２の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスはそれぞれ、例えば、図２１の（ａ）において参照符号Ｉｍｐ１及びＩｍｐ２で示すように調整される。なお、図２１において、参照符号ＭＰは整合ポイントを示しており、調整可能範囲は点線で示されている。
【０１３５】
或いは、移動平均値Ｉｍｐ１１及び移動平均値Ｉｍｐ１２の少なくとも一方が上述した調整可能範囲にない場合には、移動平均値Ｉｍｐ１２から推定される高周波電源３６の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるための整合制御信号が電源制御部３６ｅから整合器４０に与えられる。そして、続くステップＳＴ６において、整合器４０の可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈのリアクタンスが整合制御信号に応じて調整される。これにより、第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３６の負荷側のインピーダンス及び第２の副期間Ｔｓ２の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスはそれぞれ、例えば、図２１の（ｂ）において参照符号Ｉｍｐ１及びＩｍｐ２で示すように調整される。
【０１３６】
また、第２モード及び第３モードが選択されている場合には、ステップＳＴ５において、電源制御部３８ｅによって、移動平均値Ｉｍｐ３１及び移動平均値Ｉｍｐ３２が上述した調整可能範囲にあるか否かが判定される。移動平均値Ｉｍｐ３１及び移動平均値Ｉｍｐ３２の双方が調整可能範囲にある場合には、方法ＭＴはステップＳＴ３に進む。一方、移動平均値Ｉｍｐ３１及び移動平均値Ｉｍｐ３２の少なくとも一方が上述した調整可能範囲にない場合には、移動平均値Ｉｍｐ３１と移動平均値Ｉｍｐ３２の中間のインピーダンスを整合ポイントに近づけるための整合制御信号が電源制御部３８ｅから整合器４２に与えられる。そして、続くステップＳＴ６において、整合器４２の可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈのリアクタンスが整合制御信号に応じて調整される。これにより、第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３８の負荷側のインピーダンス及び第２の副期間Ｔｓ２の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスはそれぞれ、例えば、図２１の（ａ）において参照符号Ｉｍｐ１及びＩｍｐ２で示すように調整される。
【０１３７】
或いは、移動平均値Ｉｍｐ３１及び移動平均値Ｉｍｐ３２の少なくとも一方が上述した調整可能範囲にない場合には、移動平均値Ｉｍｐ３２から推定される高周波電源３８の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるための整合制御信号が電源制御部３８ｅから整合器４２に与えられる。そして、続くステップＳＴ６において、整合器４２の可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈのリアクタンスが整合制御信号に応じて調整される。これにより、第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３８の負荷側のインピーダンス及び第２の副期間Ｔｓ２の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスはそれぞれ、例えば、図２１の（ｂ）において参照符号Ｉｍｐ１及びＩｍｐ２で示すように調整される。
【０１３８】
ステップＳＴ６において、移動平均値Ｉｍｐ１２から推定される高周波電源３６の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるように整合器４０の可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈのリアクタンスが調整された場合には、続くステップＳＴ７において、第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスが調整可能範囲から外れるか否かが判定される。第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスが調整可能範囲にある場合には、方法ＭＴはステップＳＴ３に進む。一方、図２２に示すように、第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３６の負荷側のインピーダンス（同図のＩｍｐ１を参照）が調整可能範囲から外れる場合には、ステップＳＴ８において、図２３に示すように、第１の副期間Ｔｓ１の変調高周波ＭＲＦ１のパワーが第２の副期間Ｔｓ２の変調高周波ＭＲＦ１のパワーよりも大きくなるように、電源制御部３６ｅによって変調高周波ＭＲＦ１のパワーが設定される。この後、方法ＭＴはステップＳＴ３に進む。
【０１３９】
また、ステップＳＴ６において、移動平均値Ｉｍｐ３２から推定される高周波電源３６の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるように整合器４２の可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈのリアクタンスが調整された場合には、ステップＳＴ７において、第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスが調整可能範囲から外れるか否かが判定される。第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスが調整可能範囲にある場合には、方法ＭＴはステップＳＴ３に進む。一方、図２２に示すように、第１の副期間Ｔｓ１の高周波電源３８の負荷側のインピーダンス（同図のＩｍｐ１を参照）が調整可能範囲から外れる場合には、ステップＳＴ８において、図２３に示すように、第１の副期間Ｔｓ１の変調高周波ＭＲＦ２のパワーが第２の副期間Ｔｓ２の変調高周波ＭＲＦ２のパワーよりも大きくなるように、電源制御部３８ｅによって変調高周波ＭＲＦ２のパワーが設定される。この後、方法ＭＴはステップＳＴ３に進む。
【０１４０】
そして、方法ＭＴでは、主制御部７２による制御によって高周波ＲＦ１及び高周波ＲＦ２の供給が停止されるまで、ステップＳＴ３による移動平均値の更新に始まる一連のステップが繰り替えされる。
【０１４１】
なお、方法ＭＴでは、高周波電源から出力される連続波の第１の副期間の周波数及び第２の副期間の周波数が、移動平均値に応じて調整されているが、当該連続波の周波数は調整されず一定であってもよい。
【０１４２】
以上説明したように、方法ＭＴでは、第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２それぞれにおける高周波電源の変調高周波の周波数が、過去の第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２それぞれの高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値に応じて設定される。したがって、第１の期間Ｔ１中の高周波電源の負荷側のインピーダンスの変動に応じて、適応的且つ高速に変調高周波の周波数が調整される。
【０１４３】
また、方法ＭＴのステップＳＴ８によれば、第１の副期間Ｔｓ１における変調高周波のパワーが増大されるので、第１の副期間Ｔｓ１において十分なパワーの変調高周波がプラズマに供給される。
【０１４４】
以下、別の実施形態について説明する。図２４及び図２５は、別の実施形態に関するタイミングチャートを示す図である。以下、別の実施形態に関し、上述した方法ＭＴと異なる点について説明する。
【０１４５】
別の実施形態では、図２４に示すように、ステップＳＴ１において、高周波電源３６及び／又は高周波電源３８により、第２の期間Ｔ２におけるパワーが０Ｗよりも大きい変調高周波の出力が開始される。
【０１４６】
この実施形態のステップＳＴ３では、第１モード及び第３モードが選択されている場合には、電源制御部３６ｅが、直近且つ所定数の第３の副期間Ｔｓ３の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１３を更に取得する。また、電源制御部３６ｅが、直近且つ所定数の第４の副期間Ｔｓ４の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１４を更に取得する。また、第２モード及び第３モードが選択されている場合には、電源制御部３８ｅが、直近且つ所定数の第３の副期間Ｔｓ３の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ３３を更に取得する。また、電源制御部３８ｅが、直近且つ所定数の第４の副期間Ｔｓ４の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ３４を更に取得する。
【０１４７】
第１モード及び第３モードが選択されている場合には、ステップＳＴ４において、図２５に示すように、電源制御部３６ｅが、移動平均値Ｉｍｐ１３から推定される第３の副期間Ｔｓ３の高周波電源３６の負荷側のインピーダンス及び移動平均値Ｉｍｐ１４から推定される第４の副期間Ｔｓ４の高周波電源３６の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるために、第３の副期間Ｔｓ３及び第４の副期間Ｔｓ４それぞれの変調高周波ＭＲＦ１の周波数を設定する周波数制御信号を発振器３６ａに与える。そして、発振器３６ａが、当該周波数制御信号に応じて、第３の副期間Ｔｓ３の高周波の周波数及び第４の副期間Ｔｓ４の高周波の周波数を調整する。
【０１４８】
第２モード及び第３モードが選択されている場合には、ステップＳＴ４において、電源制御部３６ｅが、移動平均値Ｉｍｐ３３から推定される第３の副期間Ｔｓ３の高周波電源３８の負荷側のインピーダンス及び移動平均値Ｉｍｐ３４から推定される第４の副期間Ｔｓ４の高周波電源３８の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるために、第３の副期間Ｔｓ３及び第４の副期間Ｔｓ４それぞれの変調高周波ＭＲＦ２の周波数を設定する周波数制御信号を発振器３６ａに与える。そして、発振器３６ａが、当該周波数制御信号に応じて、第３の副期間Ｔｓ３の高周波の周波数及び第４の副期間Ｔｓ４の高周波の周波数を調整する。
【０１４９】
そして、移動平均値Ｉｍｐ１２から推定される高周波電源３６の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるように整合器４０の可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈのリアクタンスが調整されている場合には、ステップＳＴ８において、図２５に示すように、第３の副期間Ｔｓ３の変調高周波ＭＲＦ１のパワーが第４の副期間Ｔｓ４の変調高周波ＭＲＦ１のパワーよりも大きくなるように、電源制御部３６ｅによって変調高周波ＭＲＦ１のパワーが設定される。
【０１５０】
また、移動平均値Ｉｍｐ３２から推定される高周波電源３８の負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるように整合器４２の可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈのリアクタンスが調整されている場合には、ステップＳＴ８において、第３の副期間Ｔｓ３の変調高周波ＭＲＦ２のパワーが第４の副期間Ｔｓ４の変調高周波ＭＲＦ２のパワーよりも大きくなるように、電源制御部３８ｅによって変調高周波ＭＲＦ２のパワーが設定される。
【０１５１】
この実施形態によれば、第１の期間Ｔ１中及び第２の期間Ｔ２中の高周波電源の負荷側のインピーダンスの変動に応じて、適応的且つ高速に変調高周波の周波数が調整される。また、第３の副期間Ｔｓ３において十分なパワーの変調高周波がプラズマに供給される。
【０１５２】
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。上述した実施形態では、第１の期間Ｔ１は第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２に二分割されているが、第１の期間Ｔ１は第１の副期間Ｔｓ１及び第２の副期間Ｔｓ２を含む三以上の副期間に分割されてもよい。この場合には、第１の期間Ｔ１の三以上の副期間それぞれの高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値に基づいて、高周波電源によって出力される変調高周波の周波数が第１の期間Ｔ１の三以上の副期間のそれぞれにおいて調整される。また、第２の期間Ｔ２は第３の副期間Ｔｓ３及び第４の副期間Ｔｓ４を含む三以上の副期間に分割されてもよい。この場合には、第２の期間Ｔ２の三以上の副期間それぞれの高周波電源の負荷側のインピーダンスの移動平均値に基づいて、高周波電源によって出力される変調高周波の周波数が第２の期間Ｔ２の三以上の副期間のそれぞれにおいて調整される。
【符号の説明】
【０１５３】
１…プラズマ処理装置、１０…処理容器、１６…サセプタ、３６…高周波電源、３８…高周波電源、４０…整合器、４２…整合器、４３…給電ライン、４５…給電ライン、４６…上部電極、７２…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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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