KR101921457B1 - 고주파 전원 장치 및 고주파 전원 장치의 제어 방법 - Google Patents

고주파 전원 장치 및 고주파 전원 장치의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

고주파 전원 장치의 주파수 스위프에 의해 임피던스 정합을 행하는 주파수 제어에 있어서, 반사 계수나 반사 전력이 극소로 향하는 주파수의 스위프 방향을 특정함으로써, 반사 계수나 반사 전력이 극소가 되는 주파수를 검출하기까지 필요로 하는 시간을 단축한다. 고주파 전원 장치의 임피던스 정합을 행하는 주파수 제어를, (A) 반사 계수나 반사 전력이 극소로 향하는 주파수의 스위프 방향을 발진 주파수의 위상 상태에 기초하여 특정하고, 특정한 스위프 방향으로 주파수의 증감을 개시하는 위상 제어, (B) 반사 계수 또는 반사량을 주파수 제어의 제어를 완료하는 제어 완료 조건으로 하는 반사 전력 제어의 2단계의 제어에 의해 행한다.

Description

고주파 전원 장치 및 고주파 전원 장치의 제어 방법
본원 발명은, 고주파 전원 장치, 및 고주파 전원 장치의 제어 방법에 관한 것으로, 예를 들어 플라즈마 에칭, 플라즈마 CVD 등의 방전을 수반하는 용도에 이용되는 플라즈마 처리 장치 등의 부하에 전력을 공급하는 고주파 전원 장치, 및 고주파 전원 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
부하는 방전 상태의 변화에 수반하여 임피던스가 변동된다. 예를 들어, 플라즈마 부하에 있어서의 방전 개시 전과 방전 개시 후의 사이에서 임피던스가 변동된다. 또한, 방전 중이라도 플라즈마에 공급하는 가스 상태나, 플라즈마 실내에서의 생성물이나 환경 변화에 의해, 임피던스 변동이 발생한다.
고주파 전원 장치로부터 부하에 대해 전력을 효율 좋게 공급하기 위해, 고주파 전원 장치와 부하 사이에 설치한 정합 회로의 조정에 의해 임피던스 정합을 행하는 것이 알려져 있다. 이 정합 회로에 의한 임피던스 정합은, 급격한 임피던스 변동에의 대응이 곤란하다는 문제가 지적되고 있다.
이 문제에 대해, 고주파 전원 장치의 출력 주파수는 순간적으로 가변 가능한 것을 이용하여, 출력 주파수를 변화시켜서 부하 측 임피던스를 변화시킴으로써 순간적으로 임피던스 정합을 시키는 고주파 전원 장치가 제안되어 있다(특허문헌 1). 출력 주파수의 주파수 제어는, 반사 계수 절대치를 지표로 하여 주파수를 변화시키는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1, 2).
특허문헌 1에서는, 기준 주파수를 포함하는 미리 정해진 주파수 범위 내에서 발진 주파수를 변화시키면서 반사 계수 절대치가 극소가 되는 발진 주파수를 특정하는 처리를 반복함으로써, 반사 계수 절대치가 작아지도록 발진 주파수를 제어하는 것이 제안되어 있다.
특허문헌 2에서는, 정해진 주파수 범위 내를 일정 주기마다 주파수 스위프를 행하여, 반사 전력이 극소가 되는 주파수를 검출하는 것이 제안되어 있다.
특허문헌 1에서는, 주파수를 특정한 후의 주파수 제어에 있어서, 그 때의 반사 계수 절대치에 대응하는 반사 계수 상한치를 정하고, 반사 계수 절대치가 반사 계수 상한치를 초과했을 경우에, 반사 계수 절대치가 극소가 되는 발진 주파수를 검출하는 주파수 제어를 다시 반복하는 것이 제안되어 있다.
일본 공개특허공보 2006-310245호 일본 공개특허공보 2010-27587호
종래 제안되고 있는 주파수 제어에서는, 반사 계수나 반사 전력이 작아지도록 주파수를 변화시키는 처리에 있어서, 기준 주파수를 포함하는 미리 정해진 주파수 범위 내, 혹은 정해진 주파수 범위 내에 있어서 주파수 스위프를 행하고 있다.
주파수 범위 내에서 주파수를 스위프할 때에 있어서, 주파수의 스위프 방향에 따라서는 반사 계수나 반사 전력이 증가하는 경우가 있다. 이 때문에, 주파수 범위의 전체 영역에 대해 주파수 스위프를 행할 필요가 있고, 반사 계수나 반사 전력이 극소가 되는 주파수를 검출하기까지 필요로 하는 검출 시간이 길어진다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하고, 고주파 전원 장치의 주파수 스위프에 의해 임피던스 정합을 행하는 주파수 제어에 있어서, 반사 계수나 반사 전력이 극소로 향하는 주파수의 스위프 방향을 특정함으로써, 반사 계수나 반사 전력이 극소가 되는 주파수를 검출하기까지 필요로 하는 시간을 단축하는 것을 목적으로 한다.
본원 발명의 발명자는, 고주파 전원 장치에 있어서의 주파수 제어에 있어서,
(a) 고주파 전원 장치의 출력 주파수에 있어서, 반사 계수의 위상 특성과, 반사 계수나 반사 전력이 극소로 향하는 주파수의 스위프 방향과의 사이에는 대응 관계가 있으며,
상기 대응 관계에 있어서,
(b) 위상 상태가 지연 부하의 경우에는, 반사 계수는 정위상(正位相)이며, 반사 계수나 반사 전력이 극소로 향하는 주파수의 스위프 방향은, 주파수를 증가시키는 방향이고,
(c) 위상 상태가 전진 부하의 경우에는, 반사 계수는 부위상(負位相)이며, 반사 계수나 반사 전력이 극소로 향하는 주파수의 스위프 방향은, 주파수를 감소시키는 방향이라는,
점을 발견했다.
본원 발명은, 상기의 대응 관계에 기초하여, 위상 상태가 지연 부하인지 또는 전진 부하인지에 기초하여, 제어 개시 시의 주파수의 스위프 방향을 결정하는 것이며,
고주파 전원 장치의 임피던스 정합을 행하는 주파수 제어를,
(A) 반사 계수나 반사 전력이 극소로 향하는 주파수의 스위프 방향을 발진 주파수의 위상 상태에 기초하여 특정하고, 특정한 스위프 방향으로 주파수의 증감을 개시하는 위상 제어
및
(B) 반사 계수 또는 반사량을 주파수 제어의 제어를 완료하는 제어 완료 조건으로 하는 반사 전력 제어
의 2단계의 제어에 의해 행한다.
본원 발명에서는, 위상 제어에 의해 주파수 제어를 개시함으로써, 반사 계수나 반사 전력이 극소로 향하는 주파수의 스위프 방향을 특정하고, 반사 계수나 반사 전력이 극소가 되는 주파수를 검출하기까지 필요로 하는 시간을 단축한다.
또한, 본원 발명의 발명자는, 고주파 전원 장치로부터 부하 측을 보았을 때의 입력 임피던스와 반사 계수는 마찬가지의 위상 특성을 구비하는 것을 발견했다. 본원 발명은 반사 계수의 위상 특성 대신에, 고주파 전원 장치로부터 부하 측을 보았을 때의 입력 임피던스의 위상 특성에 기초하여 위상 상태를 판정할 수 있다. 반사 계수의 위상 상태로부터 판정하는 경우에는, 반사파의 전압 전류에 기초하는 위상과 진행파의 전압 전류에 기초하는 위상과의 위상차로부터 위상 상태를 검출할 수 있다. 또한, 입력 임피던스의 위상 상태로부터 판정하는 경우에는, 고주파 전원 장치의 출력단의 전압과 전류 사이에 위상차의 위상 상태를 검출할 수 있다.
[고주파 전원 장치]
본원 발명의 고주파 전원 장치는, 방전을 수반하는 부하에 대해 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원 장치에 있어서,
(a) 주파수를 가변으로 하는 고주파 발생 회로
(b) 고주파 발생 회로의 주파수 변경을 제어하는 제어 신호를 출력하는 주파수 제어 회로
(c) 고주파 발생 회로의 위상 상태를 검출하는 위상 검출 회로, 및 고주파 발생 회로의 출력단에 있어서의 반사 계수치, 및/또는 반사량을 연산하는 반사 연산 회로를 포함하는 반사 상태 검출 회로
(d) 위상 검출 회로가 출력하는 위상 상태에 기초하여, 주파수 변경에 있어서 주파수를 증가 또는 감소시키는 제어 방향을 지령하는 방향 지령 신호를 출력하는 제어 방향 지령 회로
의 각 회로 구성을 구비한다.
또한, 각 회로 구성 중, 주파수 제어 회로, 위상 검출 회로, 반사 연산 회로, 제어 방향 지령 회로는, 하드웨어에 의해 구성하는 것 외에, CPU 및 메모리 등의 부수하는 소자에 의해 소프트웨어적으로 구성할 수 있다.
주파수 제어 회로는, 고주파 발생 회로에 대해, 위상 제어와 반사 전력 제어의 2단계의 제어를 포함하고, 주파수를 가변으로 한다.
(A) 위상 제어는, 제어 개시 시에 있어서의 주파수 제어이며, 제어 방향 지령 회로가 출력하는 방향 지령 신호에 기초하여, 주파수 변경에 있어서의 주파수의 증감을 제어한다.
(B) 반사 전력 제어는, 제어 완료 시에 있어서, 반사 연산 회로가 출력하는 반사 계수치, 및/또는 반사량을 제어 완료 조건으로서 주파수 변경의 계속/정지를 제어한다.
(재제어)
특허문헌 1에서는, 주파수 제어에 있어서, 반사 계수 절대치가 반사 계수 상한치를 초과했을 경우에 주파수 제어를 다시 반복하는 재제어를 행하고 있다. 이 재제어에서는, 재제어를 행하는 조건으로서 반사 계수의 상한치를 이용하고 있기 때문에, 반사 계수가 상승했을 경우에는 재제어를 행함으로써 부하 임피던스에 정합하는 주파수를 정할 수 있지만, 반사 계수가 하강했을 경우에는 재제어를 하지 않기 때문에, 변동된 부하 임피던스를 정합하는 주파수를 정할 수 없다.
이에 대해, 본원 발명은, 전회(前回)의 주파수 제어에서 정해진 반사 계수치 혹은 반사량에 대해, 이 값을 중심치로 하고 상하에 소정 폭을 갖는 반사 계수치 범위 혹은 반사량 범위를 설정하고, 이 설정 범위를 임계치 범위로 하여, 새로이 구한 반사 계수나 반사량의 변동을 판정한다. 이 판정에 있어서, 반사 계수나 반사량이 증가 혹은 감소했을 경우에는, 주파수 제어를 다시 행하고, 변동된 부하 임피던스를 정합하는 새로운 주파수를 구한다. 이 재제어에서는, 반사 계수나 반사량이 증가했을 경우에 한정하지 않고, 감소했을 경우에 있어서도 변동된 부하 임피던스를 정합하는 주파수를 정할 수 있다.
본원 발명의 고주파 전원 장치는, 주파수 변경을 다시 지령하는 재제어 신호를 주파수 제어 회로에 출력하는 재제어 회로를 구비한다. 주파수 제어 회로는, 재제어 신호에 기초하여 고주파 발생 회로에 제어 신호를 출력한다. 고주파 발생 회로는, 제어 신호에 기초하여 주파수를 가변으로 한다.
재제어에 있어서, 이번 주파수 제어에서 얻어진 반사 계수치, 및/또는 반사량이 전회의 주파수 제어에서 얻어진 반사 계수치, 및/또는 반사량으로부터 결정되는 임계치를 초과하는 경우에는, 주파수 제어 회로에 주파수 제어를 실시시키고, 주파수 제어에서 얻어진 주파수의 고주파 전력을 고주파 발생 회로로부터 발생시킨다. 한편, 이번 주파수 제어에서 얻어진 반사 계수치, 및/또는 반사량이 전회의 주파수 제어에서 얻어진 반사 계수치, 및/또는 반사량 미만인 경우에는, 주파수 제어 회로로부터 전회의 주파수 제어 완료 시에 얻어진 주파수의 고주파 전력을 고주파 발생 회로로부터 발생시킨다.
재제어 회로는, 주파수 변경에 의해 정해지는 주파수에 있어서의 반사 계수치, 및/또는 반사량을 중심치로 하고, 이 중심치의 상하에 소정 폭을 갖는 반사 계수치 범위, 및/또는 반사량 범위를, 재제어를 결정하는 임계치 범위로서 갖고, 반사 연산 회로에서 검출한 반사 계수치가 반사 계수 범위 외, 또는 반사 연산 회로에서 검출한 반사량이 반사량 범위 외의 적어도 어느 한쪽일 때, 재제어 신호를 출력한다.
(재제어의 실시형태)
재제어 회로는, 재제어의 실시를 복수의 형태로 행할 수 있다.
재제어를 행하는 제1의 형태는, 부하 상태의 변화에 기초하여 재제어 신호를 출력한다. 부하 상태는, 예를 들어 플라즈마 챔버 내를 발생시키는 구동 파워나 가스압 등의 구동 조건이나, 플라즈마 챔버 내의 구조물의 이동 등의 운전 조건이다.
재제어 회로는, 부하 상태의 변화에 기초하여 재제어 신호를 출력한다. 주파수 제어 회로는, 부하 상태에 대응한 제어 완료 조건을 미리 준비해 두고, 재제어 신호에 기초하여, 부하 상태에 따라 미리 설정된 제어 완료 조건에 기초하여 반사 전력 제어를 다시 행한다.
재제어를 행하는 제2의 형태는, 반사 계수 및/또는 반사량이 어느 설정치를 초과한 상태가 일정 시간 계속되었을 경우에 재제어 신호를 출력한다. 주파수 제어 회로는, 반사 계수 및/또는 반사량이 어느 설정치를 초과한 상태가 일정 시간 계속되었을 경우에 출력되는 재제어 출력에 기초하여 반사 전력 제어를 다시 행한다.
(위상 검출의 형태)
본원 발명의 고주파 전원 장치의 위상 검출 회로는, 위상 상태의 검출을 복수의 형태로 행할 수 있다.
위상 검출 회로가 행하는 위상 상태의 제1의 검출 형태는, 고주파 발생 회로의 출력단의 전압 및 전류에 기초하여 위상 상태를 검출한다.
위상 상태의 제1의 검출 형태를 행하는 구성예는, 고주파 발생 회로의 출력단에 전압 검출부 및 전류 검출부를 구비한다. 위상 검출 회로는, 전압 검출부의 검출 전압 및 전류 검출부의 검출 전류에 기초하여 위상 상태를 검출한다.
위상 검출 회로가 행하는 위상 상태의 제2의 검출 형태는, 고주파 발생 회로의 출력단의 전압 및 전류에 기초하여 구한 위상, 및 전송로의 위상차에 기초하여 위상 상태를 검출한다.
위상 검출에 있어서, 전송 선로에 의한 위상차분을 가산한 위상을 고주파 발생 회로의 출력단의 위상 상태로서 출력한다. 전송 선로에 의한 위상차분을 가산함으로써, 전송 선로에 의한 위상차를 보상할 수 있다.
위상 상태의 제2의 검출 형태를 행하는 구성예는, 고주파 발생 회로의 출력단에 방향성 검출기를 구비한다. 위상 검출 회로는, 방향성 검출기에서 분리한 진행파 및 반사파의 분리파에 대해, 각 분리파의 전압 및 전류에 기초하는 위상의 위상차로부터 위상 상태를 검출한다.
[고주파 전원 장치의 제어 방법]
본원 발명의 고주파 전원 장치의 제어 방법은, 방전을 수반하는 부하에 대해 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원 장치의 제어 방법이며, 고주파 전원 장치의 주파수 변경에 의한 임피던스 정합에 의해, 반사 전력을 제어하는 주파수 제어에 있어서,
(A) 제어 개시 시에 있어서, 고주파 전원 장치의 위상 상태에 기초하여, 주파수 변경의 주파수를 증가 또는 감소시키는 제어 방향을 정하는 위상 제어 공정
(B) 위상 제어 공정으로 정한 주파수의 증감에 의한 주파수 변경에 있어서, 고주파 전원 장치의 반사 계수치, 및/또는 반사량을 제어 완료 조건으로서 주파수 변경의 계속/정지를 제어하는 반사 전력 제어 공정
을 구비한다.
(재제어)
재제어에 있어서, 주파수 변경에 의해 정해지는 주파수에 있어서의 반사 계수치, 및/또는 반사량을 중심치로 하고, 상기 중심치의 상하에 소정 폭을 갖는 반사 계수치 범위, 및/또는 반사량 범위를, 재제어를 결정하는 임계치 범위로 하고, 반사 계수치가 상기 반사 계수 범위 외, 또는 반사량이 반사량 범위 외의 적어도 어느 한쪽일 때, 다시 주파수 제어를 행한다.
(재제어의 실시형태)
재제어의 실시는 복수의 형태로 행할 수 있다.
재제어를 행하는 제1의 형태는, 부하 상태의 변화에 기초하여 재제어 신호를 출력한다. 부하 상태는, 예를 들어 플라즈마 챔버 내를 발생시키는 구동 파워나 가스압 등의 구동 조건이나, 플라즈마 챔버 내의 구조물의 이동 등의 운전 조건이다. 재제어는, 부하 상태에 대응한 제어 완료 조건을 미리 준비해 두고, 부하 상태에 대응하여 미리 설정된 제어 완료 조건에 기초하여 반사 전력 제어를 다시 행한다.
재제어를 행하는 제2의 형태는, 반사 계수 및/또는 반사량이 있는 설정치를 초과한 상태가 일정 시간 계속되었을 경우에 재제어 신호를 출력한다. 반사 계수 및/또는 반사량이 있는 설정치를 초과한 상태가 일정 시간 계속되었을 경우에 출력되는 재제어 출력에 기초하여 반사 전력 제어를 다시 행한다.
(위상 검출의 형태)
본원 발명의 고주파 전원 장치의 위상 검출은, 위상 상태의 검출을 복수의 형태로 행할 수 있다. 위상 상태의 제1의 검출 형태는, 고주파 발생 회로의 출력단의 전압 및 전류에 기초하여 위상 상태를 검출한다.
위상 상태의 제2의 검출 형태는, 고주파 발생 회로의 출력단의 전압 및 전류에 기초하여 구한 위상, 및 전송로의 위상차에 기초하여 위상 상태를 검출한다.
이상 설명한 바와 같이, 본원 발명에 의하면, 고주파 전원 장치의 주파수 스위프에 의해 임피던스 정합을 행하는 주파수 제어에 있어서, 반사 계수나 반사 전력이 극소로 향하는 주파수의 스위프 방향을 특정할 수 있다. 이에 의해, 반사 계수나 반사 전력이 극소가 되는 주파수를 검출하기까지 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본원 발명의 고주파 전원 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본원 발명의 주파수 제어의 플로우차트이다.
도 3은 본원 발명의 주파수 제어 시의 반사 계수의 스미스 차트(Smith chart)이다.
도 4는 본원 발명의 고주파 전원 장치의 개략 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본원 발명의 위상 제어 공정 및 반사 전력 제어 공정(S2)의 일 공정예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 6은 본원 발명의 주파수 스위프를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본원 발명의 입력 임피던스 Zin 의 허수부의 주파수 특성과 반사 계수 Γ의 주파수 특성의 개략 설명도이다.
도 8은 임피던스 정합 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본원 발명의 주파수를 스위프했을 때의 반사 계수와 위상을 극좌표 표시한 스미스 차트의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 본원 발명의 반사 계수 변동의 주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 11은 주파수 제어를 다시 실시하는 재제어의 형태를 나타내는 플로우차트이다.
도 12는 본원 발명의 주파수 제어를 다시 실시하는 재제어의 형태를 나타내는 도면이다.
도 13은 본원 발명의 재제어 판정을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 14는 본원 발명의 재제어 판정의 판정 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본원 발명의 재제어의 판정의 동작예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본원 발명의 재제어를 실시하는 고주파 전원 장치의 구성예이다.
도 17은 본원 발명의 재제어 판정 회로의 구성예이다.
도 18은 본원 발명의 고주파 전원 장치와 부하 사이에 부설하는 케이블에 의해 발생하는 위상차를 보상하는 위상차 보상을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 케이블의 위상차 보상을 설명하기 위한 도면이다.
본원 발명의 고주파 전원 장치, 및 고주파 전원 장치의 제어 방법에 대해 도 1~도 19를 이용하여 설명한다.
이하, 도 1~3을 이용하여 본원 발명의 고주파 전원 장치에 의한 주파수 제어를 설명하고, 도 4를 이용하여 본원 발명의 고주파 전원 장치의 구성을 설명하고, 도 5~도 9 및 도 10~도 17을 이용하여 본원 발명의 구성 전원 장치의 제어 방법에 대해 제어한다. 도 10~도 17은 본원 발명의 고주파 전원 장치에 의한 재제어를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 18, 19를 이용하여 본원 발명의 고주파 전원 장치와 부하 사이에 부설하는 케이블에 의해 발생하는 위상차를 보상하는 방법에 대해 설명한다.
(본원 발명의 고주파 전원 장치의 주파수 제어의 개략)
본원 발명의 고주파 전원 장치의 구성, 및 주파수 제어의 개략에 대해, 도 1의 고주파 전원 장치의 개략 구성도, 도 2의 주파수 제어의 플로우차트, 및 도 3의 주파수 제어 시의 반사 계수의 스미스 차트를 이용하여 설명한다.
(고주파 전원 장치의 개략 구성)
본원 발명의 고주파 전원 장치(10)는, 방전을 수반하는 부하(30)에 대해 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원 장치이며, 고주파 전원 장치(10)의 출력의 주파수를 주파수 변경하는 주파수 제어에 의해, 부하(30)의 임피던스 변동에 대해 임피던스 정합을 행하여, 부하(30)로부터 고주파 전원 장치(10)로 돌아오는 반사 전력을 저감하고, 고주파 전원 장치(10)로부터 부하(30)에의 양호한 전력 공급을 제어한다.
고주파 전원 장치(10)와 부하(30)의 사이에는 임피던스 정합 회로(20)가 설치되고, 통상 상태에 있어서의 부하(30)와의 사이의 임피던스 정합이 이루어지고 있다. 전원의 출력 임피던스를 ZO, 부하(30)의 임피던스를 포함하는 임피던스 정합 회로(20)의 특성 임피던스를 ZL, 고주파 전원 장치(10)에서 보았을 때의 부하(30)측의 입력 임피던스를 Zin 으로 했을 때, 반사 계수 Γ는 Γ = (ZL-ZO)/(ZL+ZO)로 나타나고, 각 임피던스 ZL, ZO, Zin , 및 Γ는 주파수 ω의 함수이다.
고주파 전원 장치(10)는, 부하(30)의 임피던스 ZP의 변동에 대해, 출력하는 고주파의 주파수 ω를 가변으로 함으로써 각 임피던스를 가변으로 하고, 반사 계수 Γ를 극소치로 주파수 제어한다.
(주파수 제어의 개략)
본원 발명의 주파수 제어는, 출력하는 고주파의 주파수 ω를 가변하는 것에 의한 임피던스 정합에 있어서, 제어 개시 시의 위상 제어 공정(S1)과, 제어 개시 후의 반사 전력 제어 공정(S2)의 2개의 제어 공정에 의해 반사 전력을 극소로 하는 주파수의 고주파를 출력한다. 주파수 제어에 의해 얻어진 주파수를 유지함과 함께, 그 때의 반사 계수 Γ 및/또는 반사량(Wr)을 극소치로서 기억한다(S3).
또한, 재제어(S4)에 의해 위상 제어 공정과 반사 전력 제어 공정의 2개의 제어 공정을 반복함으로써, 반사 전력을 극소한 상태로 유지한다. S1의 위상 제어 공정 및 S2의 반사 전력 제어 공정은, 각각 이하의 제어를 행한다.
(위상 제어 공정)
위상 제어 공정은, 제어 개시 시에 있어서, 고주파 전원 장치의 위상 상태에 기초하여, 주파수 변경의 주파수를 증가 또는 감소시키는 주파수의 스위프 방향을 정한다.
주파수의 스위프 방향은, 주파수 제어에 있어서 반사 계수 및/또는 반사량을 저감시키는 주파수의 증감 방향이다. 위상 제어 공정에서는, 제어 개시 시에 있어서 주파수 제어의 스위프 방향을 정함으로써, 반사 전력을 저감시키는 주파수 제어의 처리 시간을 단축할 수 있다.
위상 제어 공정은, 반사 계수 Γ의 위상 φ가 정위상인지, 혹은 부위상인지의 위상 상태에 의해, 주파수의 스위프 방향을 정한다. 정위상은 지연 부하에 상당하고, 부위상은 전진 부하에 상당한다.
도 3은 스미스 차트로 나타낸 반사 계수 Γ를 나타내고 있다. 임피던스 정합 상태에서는, Γ = Γmin이 된다. 특히, 특성 임피던스 Z0와 부하 임피던스 Zp가 일치하고 있는 경우는 반사 계수 Γ는 "0"이 된다. 반사 계수 Γ가 "0"인 점은 스미스 차트 상의 중심점 PO에 상당한다. 스미스 차트에 있어서, 중심점 PO을 통과하는 중심선에 대해 상방의 영역은 정위상이며, 하방의 영역은 부위상이다. 정위상은 전압에 대해 전류가 지연되는 위상 지연이며, 부위상은 전압에 대해 전류가 전진하는 위상 전진이다.
스미스 차트 상의 반사 계수 Γ의 궤적은 주파수 ω의 변화와 함께 이동한다. 임피던스 정합 시의 주파수 ωO의 근방에 있어서, 위상 φ가 "0"이 되는 주파수 ωφ = 0 에 대해, 주파수 ω가 주파수 ωφ = 0 보다 낮을 때에는 반사 계수 Γ는 정위상이 되고, 주파수 ω가 주파수 ωφ = 0 보다 높을 때에는 반사 계수 Γ는 부위상이 된다.
상기한 주파수 ω와 위상 φ과의 관계는, 임피던스 정합 시에 Γ = Γmin 이 되는 이상적인 경우에는 이하의 위상 특성이 있다. 특성 임피던스 ZL 및 전원의 출력 임피던스 Z0가 캐패시턴스분 C와 인덕턴스분 L의 병렬 접속으로 나타날 때, 위상 φ = 0 이 되는 주파수 ω0 에 있어서는, 반사 계수 Γ = (ZL-Z0)/(ZL+Z0) 중의 위상 φ에 관계하는 성분은, x축을 주파수 ω로 하고 y축을 위상 φ로 하는 좌표로 보았을 때, 좌표의 상방을 정위상으로 나타내면, 위상 φ은 주파수 ωφ = 0 에서 "0"이 되고, 주파수 ωφ = 0 보다 낮은 주파수에서는 정위상이 되고, 주파수 ωφ = 0 보다 높은 주파수에서는 부위상이 된다.
상기한 위상 특성으로부터, 도 3에 나타내는 스미스 차트 중의 반사 계수 Γ의 궤적은, 주파수 ω가 증가했을 경우에는 정위상으로부터 부위상을 향하여 이동하고, 주파수 ω가 감소했을 경우에는 부위상으로부터 정위상을 향하여 이동한다.
따라서 위상 제어 공정에서는, 검출한 위상 상태가 지연 위상인 경우(예를 들어, P1의 점)에는 주파수 ω를 증가시킴으로써 반사 계수 Γ의 위상을 0°(P3의 점)으로 향하는 방향으로 이동시킨다. 한편, 검출한 위상 상태가 전진 위상인 경우(예를 들어, P2의 점)에는 주파수 ω를 감소시킴으로써 반사 계수 Γ의 위상을 0°(P3의 점)으로 향하는 방향으로 이동시킨다. 도 3에서는, 위상이 0°의 위치를 P3의 점의 ○표로 나타내고 있다.
반사 계수 Γ의 위상과 고주파 전원 장치 측으로부터 부하 측을 본 임피던스 Zin 의 위상은 동일한 위상 특성을 갖고 있기 때문에, 고주파 전원 장치의 출력단에서의 위상 상태를 검출함으로써, 반사 계수의 위상 상태를 검출할 수 있다. 고주파 전원 장치로의 출력단, 즉 임피던스 정합 회로의 입력단에서의 위상 상태는, 고주파 전원 장치의 출력단에 있어서의 전압과 전류와의 위상 관계, 혹은 고주파 전원 장치의 출력단에 있어서의 반사파의 위상과 진행파의 위상과의 위상차로부터 구할 수 있다.
(반사 전력 제어 공정)
주파수 제어의 제어 목표는 반사 계수 Γ의 절대치 |Γ|를 극소로 하는 것인데, 반사 계수 Γ의 절대치 |Γ|는 위상 φ가 0°(도 3중의 P3의 점)에 있어서 반드시 극소로는 되지 않는다.
도 3의 스미스 차트에 있어서, 반사 계수 Γ의 절대치 |Γ|가 극소가 되는 위치 P4는 ×표로 나타나고, 위상 φ가 0°의 위치 P3과 다른 위치에 있다. 여기서, 위상 제어 공정에 의해 반사 계수 Γ의 위상 φ을 0°(위치 P3)를 향하여 주파수 스위프를 개시시킨 후, 반사 전력 제어에 의해 반사 계수의 절대치 |Γ|가 극소가 되도록 주파수를 제어한다.
반사 전력 제어 공정(S2)은, 위상 제어 공정(S1)에서 정한 스위프 방향으로 주파수 변경을 개시한 후, 고주파 전원 장치의 반사 계수치, 및/또는 반사량을 제어 완료 조건으로서 주파수 변경의 계속/정지를 제어한다. 여기에서는, 제어 완료 조건으로서 주파수 변경의 제어에 의해 고주파 전원 장치의 반사 계수치, 및/또는 반사량이 극소가 되는 것을 이용하여, 이에 의해 반사 계수 Γ/또는 반사량이 극소인지 아닌지를 판정한다.
도 3에 있어서, 주파수 제어의 개시점이 정위상인 경우에는, 위상 제어 공정에 의해 주파수를 증가시키는 주파수 제어에 의해 위상 0°를 향하게 한 후, 반사 전력 제어에 의해 반사 계수 Γ 또는 반사량이 극소가 되는 주파수를 구한다. 또한, 주파수 제어의 개시점이 부위상인 경우에는, 위상 제어 공정에 의해 주파수를 감소시키는 주파수 제어에 의해 위상 0°를 향하게 한 후, 반사 전력 제어에 의해 반사 계수 Γ 또는 반사량이 극소가 되는 주파수를 구한다.
(재제어 공정)
위상 제어 공정 및 반사 전력 제어 공정에서 구한 주파수를 유지하여 출력을 부하에 공급한다(S3). 그 후, 부하 측 등이 변동하면 임피던스 정합이 적정한 상태로부터 벗어나게 된다. 이러한 경우에, 재제어 공정(S4)에 의해 위상 제어 공정(S1)과 반사 전력 제어 공정(S2)을 반복하여, 다시 적절한 주파수 ω를 구하고, 임피던스 정합을 행한다. 재제어 공정(S4)에서는, 위상 제어 공정 및 반사 전력 제어 공정에서 얻어진 주파수에 있어서의 반사 계수, 반사량을 극소치로서 기억해 두고, 이후에 얻어지는 반사 계수, 반사량이 임계치를 초과했을 경우에는, 재제어를 행한다.
(본원 발명의 고주파 전원 장치의 구성)
도 4는 본원 발명의 고주파 전원 장치의 개략 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 4(a)와 도 4(b)의 구성은 위상 검출의 구성에 있어서 상이하고, 그 외의 구성은 공통이다.
고주파 전원 장치(10)는, 고주파를 발생하는 고주파 발생 회로(11)와, 방향성 결합기(12)와, 위상 검출 회로(13), 반사 연산 회로(14), 제어 방향 지령 회로(15), 주파수 제어 회로(16)를 구비한다. 위상 검출 회로(13) 및 반사 연산 회로(14)는 반사 상태 검출 회로(19)를 구성한다.
고주파 발생 회로(11)는, 발생한 고주파 출력을 방향성 결합기(12)로부터 임피던스 정합 회로(20)를 통하여 부하(30)에 공급한다. 방향성 결합기(12)는, 고주파 발생 회로(11)로부터 부하(30)로 향하는 진행파 전력(Pf)과, 부하(30)로부터 고주파 발생 회로(11)로 돌아오는 반사 전력(Pr)을 분리한다.
위상 검출 회로(13)는, 방향성 결합기(12)로 분리한 진행 전력(Pf)과 반사 전력(Pr), 혹은 전압 검출부(17) 및 전류 검출부(18)에서 구한 전압 V 및 전류 I에 기초하여, 반사 계수 및 위상 상태를 검출한다. 또한, 도 4(b)는, 전압 검출부(17)에서 구한 전압과 전류 검출부(18)로부터 구한 전류에 기초하여 반사 계수 및 위상 상태를 검출하는 구성을 나타내고 있다.
제어 방향 지령 회로(15)는, 위상 검출 회로(13)가 검출한 위상 지연이나 혹은 위상 전진의 위상 상태에 기초하여, 주파수의 스위프 방향을 지령하는 방향 지령 신호를 주파수 제어 회로(16)에 출력한다.
반사 연산 회로(14)는, 방향성 결합기(12)로 분리한 진행 전력(Pf)과 반사 전력(Pr), 혹은 전압 검출부(17) 및 전류 검출부(18)에서 구한 전압, 전류에 기초하여 반사 계수 Γ 또는 반사량(Wr)을 구한다.
주파수 제어 회로(16)는, 방향 지령 신호에 기초하여 주파수 변경의 스위프 방향을 정함과 함께, 반사 연산 회로(14)로부터의 반사 계수 Γ 또는 반사량(Wr) 이 극소가 되는 주파수를 구하는 주파수 제어를 행하고, 고주파 발생 회로(11)에 제어 신호를 출력한다.
(본원 발명의 고주파 전원 장치의 주파수 제어 방법)
이하, 도 5~도 9를 이용하여 주파수 제어 방법에 대해 설명한다. 도 5는 위상 제어 공정(S1)과 반사 전력 제어 공정(S2)의 공정의 일례를 나타내고 있다.
위상 제어 공정에 있어서, 고주파 전원 장치의 출력단에 있어서의 전압과 전류의 위상, 혹은 고주파 전원 장치의 출력단에 있어서의 반사파의 위상과 진행파의 위상과의 위상차로부터 위상 상태를 검출하고(S1a), 검출한 위상 상태에 대해 정위상인지, 혹은 부위상인지를 판정한다(S1b).
위상 상태가 정위상인 경우에는, 지연 부하라고 판단하여 주파수 ω를 증가시키는 주파수 스위프를 행하고, 초기 주파수 ω(0)에 대해 주파수 ω를 상승시키고 주파수 ω(1)를 정한다(S1c). 위상 상태가 부위상인 경우에는, 전진 부하라고 판단하여 주파수 ω를 감소시키는 주파수 스위프를 행하고, 초기 주파수 ω(0)에 대해 주파수 ω를 하강시키고 주파수 ω(1)를 정한다(S1d).
위상 제어 공정에서 정한 주파수의 스위프 방향에 기초하여 주파수를 증가 혹은 감소시키고, 반사 전력 제어(S2)를 행한다. 또한, 도 5에 나타내는 반사 전력 제어 공정에서는, 반사 전력 계수에 대해 나타내고 있다.
위상 제어 S1에 있어서, 부하의 상황에 따라서는 상기한 위상 상태와 주파수의 스위프 방향과의 관계가 반대의 관계가 되는 경우가 있다. 이러한 경우에는, S1e~S1h의 공정에서 스위프 방향을 반전시킨다.
S1c의 공정 또는 S1d의 공정에서 정한 스위프 방향으로 주파수를 변화시키고, 반사 계수 Γ 또는 반사량(Wr)을 검출하여(S1e), 반사 계수 Γ 또는 반사량(Wr)의 증감을 판정한다(S1f). 반사 계수 Γ 또는 반사량(Wr)이 증가하고 있는 경우에는, 스위프 방향이 역방향이었다고 판정하여 주파수 ω의 스위프 방향을 반전시키는 역제어를 행한다(S1g). 한편, 반사 계수 Γ 또는 반사량(Wr)이 감소하고 있는 경우에는, 스위프 방향이 올바른 방향이었다고 판정하여 주파수 ω의 스위프 방향을 유지한 상태로 제어를 행한다(S1h).
위상 제어 공정(S1)에 이어서 행하는 반사 전력 제어(S2)에 있어서, 타이밍(샘플링)(k)으로 주파수 ω(k)를 변경하면서 주파수 스위프를 행하고(S2a), 각 샘플링의 타이밍(k)의 주파수 ω(k)에 있어서 반사 계수 Γ(k)를 구한다(S2b).
타이밍(k-1)에서 얻은 반사 계수 Γ(k-1)와 타이밍(k)에서 얻은 반사 계수 Γ(k)를 비교한다. 후의 샘플링(k)에서 얻어진 Γ(k)가 1샘플링 전의 샘플링(k-1)에서 얻어진 Γ(k-1)보다 작은 경우 (Γ(k-1)≥Γ(k))에는, 주파수 스위프를 계속함으로써 보다 작은 반사 계수 Γ가 얻어진다고 판단하고, S2a, S2b의 공정을 반복한다.
한편, 후의 샘플링(k)에서 얻어진 Γ(k)가 1샘플링 전의 샘플링(k-1)에서 얻어진 Γ(k-1)를 초과했을 경우 (Γ(k-1)<Γ(k))에는, 주파수 스위프를 계속하면 반사 계수 Γ는 커진다고 판단하고, 다음의 샘플링(k+1)에서 Γ(k+1) = Γ(k-1)로서 제어를 완료한다.
도 6은 반사 전력 제어에 있어서의 주파수 스위프를 설명하기 위한 도면이며, 도 6(a), (b)는 주파수 스위프를 속행하는 경우를 나타내고, 도 6(c), (d)는 주파수 스위프를 정지하여 주파수 제어를 종료하는 경우를 나타내고 있다. 또한, 여기에서는, 주파수 ω를 증가시키는 경우에 대해 나타내고 있지만, 주파수 ω를 감소시키는 경우에 대해서도 마찬가지이다.
도 6(a), (b)에 나타내는 주파수 스위프를 속행하는 경우는, S2c에 있어서Γ(k-1)≥Γ(k)의 경우에 상당한다. 이 경우에는, 샘플링(k-1)에서의 반사 계수 Γ(k-1)와 샘플링(k)에서의 반사 계수 Γ(k)와의 비교로부터, 주파수 스위프를 계속함으로써 작은 반사 계수 Γ가 얻어진다고 판단되고, 주파수 스위프를 속행한다.
도 6(c), (d)에 나타내는 주파수 스위프를 속행하는 경우는, S2c에 있어서Γ(k-1)<Γ(k)의 경우에 상당한다. 이 경우에는, 샘플링(k-1)에서의 반사 계수 Γ(k-1)와 샘플링(k)에서의 반사 계수 Γ(k)와의 비교로부터, 주파수 스위프를 계속함으로써 반사 계수 Γ는 커진다고 판단되고, 주파수 스위프를 정지한다.
(반사 계수 Γ가 "0" 근방의 위상 특성)
다음에, 반사 계수 Γ가 "0" 근방의 위상 특성에 대해 설명한다. 위상 제어에 있어서, 위상 상태가 정위상에서 지연 부하인 경우에는 주파수를 증가시키고, 위상 상태가 부위상에서 전진 부하인 경우에는 주파수를 감소시키는 주파수의 스위프 방향을 행하고 있다. 이 위상 상태와 스위프 방향과의 관계는, 반사 계수 Γ의 위상의 주파수 특성에 기인하고 있다.
반사 계수 Γ의 위상의 주파수 특성은 반사 계수 Γ의 허수부(= (ZL-ZO)/(ZL+ZO))의 주파수 특성으로 나타난다. 또한, 반사 계수 Γ(= (ZL-ZO)/(ZL+ZO))의 허수부와 고주파 전원 장치로부터 부하 측을 보았을 때의 입력 임피던스 Zin 의 허수부를 비교하면, 캐패시턴스분과 인덕턴스분과의 관계는 동일한 특성을 갖고 있다. 이 관계로부터, 반사 계수 Γ의 허수부의 주파수 특성에 의해 반사 계수 Γ의 위상의 주파수 특성을 구할 수 있다.
도 7은 입력 임피던스 Zin 의 허수부의 주파수 특성(도 7(a))과, 반사 계수 Γ의 주파수 특성(도 7(b))을 개략적으로 나타내고 있다. 또한, ZO은 일반적으로 특성 임피던스의 50Ω이다.
반사 계수 Γ가 "0" 근방의 주파수 범위에 있어서, Zin 의 허수부의 위상은, 위상이 "0"이 되는 주파수 ωφ = 0 을 사이에 두고 저주파수역에서는 정위상이며, 고주파수역에서는 부위상이다. 도 7(a), (b)에 있어서, 사선으로 표시한 범위 A는, Γmin이 존재하는 영역에서 위상 특성 곡선 상의 주파수 ωφ = 0을 사이에 두는 주파수 범위이며, 랜드(land) 형상으로 표시한 범위 B는, 위상 특성 곡선 상의 주파수 ωφ = 0을 사이에 두는 2개의 위상이 0 이 되는 2점으로 사이에 끼워지는 주파수 범위이다. 이들의 범위 A, B 내에 있는 주파수를 반사 계수 Γ가 "0" 근방의 주파수로 했을 때, 정위상에 있는 주파수로부터 주파수 스위프를 개시하는 경우에는, 주파수를 증가시킴으로써 위상은 "0" 상태를 향하여 변화되고, 한편, 부위상에 있는 주파수로부터 주파수 스위프를 개시하는 경우에는, 주파수를 감소시킴으로써 위상은 "0" 상태를 향하여 변화된다.
입력 임피던스 Zin 의 허수부의 위상의 주파수 특성은, 복수의 주파수에서 위상이 "0"이 되는 경우가 있는데, 반사 계수 Γ가 "0" 근방이 되는 주파수역에서는, 위상 상태가 정위상에서 지연 부하인 경우에는 주파수를 증가시키고, 위상 상태가 부위상에서 전진 부하인 경우에는 주파수를 감소시키는 스위프 방향으로 함으로써, 반사 계수 Γ가 극소로 변화된다. 또한, 임피던스 정합 회로의 위상의 주파수 특성은 회로 구성에 의존하기 때문에, 제어 방향은 위상의 주파수 특성에 대응하여 정한다.
이하, 주파수의 스위프 방향에 있어서, 위상 상태가 정위상에서 지연 부하인 경우에는 주파수를 증가시키고, 위상 상태가 부위상에서 전진 부하인 경우에는 주파수를 감소시키는 위상 제어의 예를, 도 8을 이용하여 설명한다.
도 8은 임피던스 정합 회로의 예를 나타내고, 도 8(a)~도 8(e)는, 역L형 임피던스 정합 회로, 역L형 임피던스 정합 회로에 용량 CM을 직렬 접속한 회로, L형 임피던스 정합 회로, T형 임피던스 정합 회로, 및 π형 임피던스 정합 회로의 일례를 나타내고 있다.
도 8(a)에 나타내는 역L형 임피던스 정합 회로의 회로예에 의하면, 부하 임피던스 Zin 및 부하 임피던스의 위상 φ은 이하의 식 (1), (2)로 나타난다.
[수학식 1]
Figure 112018048489422-pct00001
위상 φ을 0 으로 향하게 하는 제어에 있어서, ω는 정의 실수이기 때문에 정합 회로의 C, L, 및 R이 (L-CR2)>0 의 정합 조건을 만족하고 있는 경우, 식 (2)에 있어서 (-ω2CL2-CR2+L)>0 인 경우에는 전류에 대해 지연 부하이기 때문에 주파수를 상승시키고, 한편, (-ω2CL2-CR2+L)<0 인 경우에는 전류에 대해 전진 부하이기 때문에 주파수를 하강시킨다.
도 8(b)에 나타내는 역L형 임피던스 정합 회로에 용량 CM을 직렬 접속한 회로예에 의하면, 부하 임피던스 Zin 및 부하 임피던스의 위상 φ은 이하의 식 (3), (4)로 나타난다. 이 회로예는, 상기한 도 8(a)의 역L형 임피던스 정합 회로보다 실제의 회로에 가까운 주파수 특성을 나타내고 있다.
[수학식 2]
Figure 112018048489422-pct00002
상기 식 (4)에 있어서, P(ω)는 식 (3)에서 나타나는 Zin 의 분자의 허수부이며, p(ω)는 P(ω)를 ω로 나눈 P(ω)/ω를 나타내고 있다. 위상 φ 중의 p(ω)는 ω2에 대해 위로 볼록한 함수이며, ω>0 의 실수에서는 ω에 대해서도 위로 볼록한 함수이며, p(ω)의 극대치는 부(-)가 아닌 값이다. 이것은, Zin 은 지연 부하이며, 전류 위상은 부의 위상인 것을 나타내고 있다.
또한, p(ω)는 1개의 변곡점을 갖고, 변곡점을 경계로 위상 동작 모드가 역전하는데, ω이 정의 실수의 조건에 있어서, p(ω)>0인 경우에는 전류에 대해 지연 부하이기 때문에 주파수를 상승시키고, 한편, p(ω)<0인 경우에는 전류에 대해 전진 부하이기 때문에 주파수를 하강시킴으로써, 위상 φ을 0 을 향하여 제어한다.
상기로부터, 위상 φ가 0 이 되는 주파수 ωφ = 0에서 전류 위상은 0 이 되고, 주파수 ω가 ω>ωφ = 0인 경우에는, 전진 위상이 되고, 주파수 ω가 ω<ωφ = 0인 경우에는, 지연 위상이 된다.
상기한 바와 같이, 위상 제어의 주파수의 스위프 방향에 있어서, 위상 상태가 정위상에서 지연 부하인 경우에는 주파수를 증가시키는 방향으로 하고, 위상 상태가 부위상에서 전진 부하인 경우에는 주파수를 감소시키는 방향으로 한다.
도 8(c)~도 8(e)에 나타내는 다른 임피던스 정합 회로는, 구체적인 식에 대해는 생략하지만, 각각 회로 구성에 대응한 Zin 및 φ을 갖고 있다.
(반사 계수와 위상의 극좌표 표시예)
도 9는, 주파수를 스위프했을 때의 반사 계수와 위상을 극좌표 표시한 스미스 차트의 일례를 나타내고 있다.
도면에 있어서, 파선은 위상 φ가 0°를 나타내고 있다. 위상 φ = 0°의 주파수를 ωφ = 0로 했을 때, 파선보다 상방의 영역의 주파수 ω는 ωφ = 0보다 저주파수이며, 파선보다 하방의 영역의 주파수 ω는 ωφ = 0보다 고주파수이다. 또한, 도면 중의 원호는 주파수 ω를 변화시켰을 때의 반사 계수 Γ의 궤적을 나타내고 있다. 이 반사 계수 Γ의 원호 궤적은, ωφ = 0보다 저주파수로부터 주파수 스위프를 개시하면, 파선보다 상방의 영역에 있는 궤적 상의 점으로부터 이동을 개시하고, ωφ = 0에서 위상 φ = 0°의 파선을 통과하고, 파선보다 하방의 영역으로 이동한다.
도시하는 예에서는, 13.85 MHz의 주파수에 있어서 위상 φ = 0°가 된다. 반사 계수 Γ는, 위상 φ가 0°가 되는 주파수 ωφ = 0에 있어서 극소가 되는 것이 아니라, 도면에 있어서, 주파수 ωφ = 0을 지난 M9로 나타내는 주파수에 있어서 반사 계수 Γ는 극소가 된다.
(본원 발명의 고주파 전원 장치의 재제어)
이하, 도 10~도 17을 이용하여, 본원 발명의 고주파 전원 장치의 재제어에 대해 설명한다.
반사 계수는, 주파수 제어에 의해 반사 계수치를 극소로 한 후, 부하 상태 등에 의해 변동되는 경우가 있다. 도 10은 반사 계수 변동의 주파수 특성을 나타내고 있다. 도 10에 있어서, 실선은 주파수 제어 시의 반사 계수 Γ의 주파수 특성을 나타내고, 파선은 부하 상태 변동 후의 반사 계수 Γ의 주파수 특성을 나타내고 있다. 또한, ×표는 각 주파수 특성에 있어서의 부하 상태 변동 전의 반사 계수 Γ의 극소치를 나타내고, ωa, ωa +, ωa - 는 각 부하 상태 변동 후의 주파수 특성에 있어서의 극소시의 주파수 ω의 예를 나타내고 있다. ○표는 변동 후의 반사 계수의 값을 나타내고 있다.
도 10은 반사 계수치의 변동 상태를 나타내고, 도 11은 주파수 제어를 다시 실시하는 재제어의 형태를 나타내고 있다.
도 10(a)는, 주파수 제어 후에 반사 계수치가 상승했을 경우를 나타내고 있다. 반사 계수치의 상승은, 반사 계수치의 주파수 특성이 반사 계수의 정방향으로 이동하는 것 외에, 주파수의 정부(正負)의 방향으로 이동하는 경우에 발생한다.
반사 계수치가 상승했을 경우, 재제어에 의해, 주파수 제어를 다시 실시하여 반사 계수치를 극소로 하는 주파수 ω를 설정한다. 도 11(a)는 종래의 재제어의 형태를 나타내고 있다. 주파수 제어에 의해 반사 계수치를 극소로 하는 주파수 ω1 을 설정한 후, 반사 계수치가 상승했을 경우에는, 재제어에 의해 다시 주파수 제어를 행하여 반사 계수치를 극소로 하는 주파수 ω2 를 구하고, 구한 주파수 ω2 에 의한 고주파 전력을 공급한다.
반사 계수치의 변동은, 상기한 바와 같이 반사 계수치가 상승하는 것 외에, 하강하는 경우가 있다. 도 10(b)는 반사 계수치가 하강하는 경우의 일례를 나타내고 있다. 파선으로 나타내는 변동 후의 반사 계수의 주파수 특성은, 실선으로 나타내는 전회 주파수 제어에서 얻어진 반사 계수의 주파수 특성보다 하방에 있고, 주파수 ωa 에서의 반사 계수치는 작은 값이 된다.
종래의 재제어는, 도 10(b)에 나타내는 바와 같은 주파수 특성의 변동에 응답할 수 없기 때문에, 다시 행하는 주파수 제어에 의해 반사 계수를 저감할 수 없다.
본원 발명의 주파수 제어의 재제어에서는, 이러한 반사 계수치의 변동에 대해서도 주파수 제어를 다시 실시하여, 반사 계수치를 극소화하는 주파수를 설정할 수 있다.
(재제어의 형태)
이하, 동작 조건에 기초하여 행하는 재제어, 및 소정 시간에 행하는 재제어의 각 형태에 대해 설명한다.
·동작 조건에 기초하는 재제어
도 11(a)는 동작 조건에 기초하는 재제어를 설명하기 위한 플로우차트이며, 도 12(a) 및 도 12(b)는 동작 조건에 기초하는 재제어를 설명하기 위한 도면이다. 동작 조건으로서는, 예를 들어 부하에 공급하는 전력의 변동이나, 방전을 행하는 챔버 내에서의 구조물의 이동, 챔버 내에 공급하는 가스 조건의 변화 등이 있다.
주파수 제어의 제어 완료 시에는, 제어 완료 시에 있어서의 반사 계수 Γ, 및 반사량(Wr)이 기억되어 있다. 이 반사 계수 Γ, 및 반사량(Wr)에 대해, 각 값에 대응하는 임계치를 미리 설정해 두고, 제어 완료 시의 반사 계수 Γ, 및 반사량(Wr)과 설정된 임계치 Δ(ΔΓ, ΔWr)를 읽어낸다(S11). 현시점의 반사 계수 Γ, 반사량(Wr)과 읽어낸 제어 완료 시의 반사 계수 Γ, 반사량(Wr) 과의 차분을 구하고(S12), 차분으로 읽어낸 임계치 Δ를 비교하여 재제어를 판정한다(S13).
재제어 판정에 있어서, 차분이 임계치 Δ 미만인 경우에는(S13), 주파수를 현재의 주파수로 유지하고(S14), 차분이 임계치 Δ 이상인 경우에는(S14), 주파수 제어를 다시 실행한다(S15).
도 12(a), (b)는 동작 조건에 기초하는 재제어의 예를 나타내고 있다. 도 12(a)는 동작 조건의 변화에 의해 반사 계수 Γ 및 반사량(Wr) 이 증가했을 경우를 나타내고, 도 12(b)는 동작 조건의 변화에 의해 반사 계수 Γ 및 반사량(Wr)이 감소했을 경우를 나타내고 있다.
주파수 제어에 의해 반사 계수 Γ 및 반사량(Wr)이 극소가 된 시점에서, 주파수 제어를 완료한 후, 그 주파수를 유지한다. 주파수를 유지한 상태에 있어서 동작 조건이 변화된다. 동작 조건의 변동에 의해 반사 계수 Γ 및 반사량(Wr)이 증가 혹은 감소한다. 이 때의 차분이 임계치를 초과했을 경우에는, 재제어를 행하여 반사 계수 Γ 및 반사량(Wr)이 저감하는 주파수를 구한다.
·불변동이 소정 시간 계속된 상태에 기초하는 재제어
도 11(b)는, 플라즈마가 착화하지 않는 등의 원인에 의해 반사 계수 및/또는 반사량이 높은 상태가 소정 시간 계속된 상태에 기초하는 재제어를 설명하기 위한 플로우차트이며, 도 12(c)는 재제어를 설명하기 위한 도면이다.
반사 계수 및/또는 반사량이 높은 상태가 소정 시간 계속되었을 경우에 재제어를 행한다. 주파수 제어 회로는, 반사 계수 및/또는 반사량이 높은 상태가 소정 시간(To)을 초과하는지 아닌지를 판정하고, 계속 시간이 소정 시간(To)을 초과했을 경우에는(S21), 재제어 신호를 출력하고 주파수 제어를 다시 행한다.
도 12(c)는 반사 계수 및/또는 반사량이 높은 상태가 소정 시간 계속된 상태에 기초하는 재제어의 예를 나타내고 있다. 주파수 제어에 의해 반사 계수 Γ 및 반사량(Wr)이 극소가 된 시점에서, 주파수 제어를 완료한 후, 그 주파수를 유지한다. 주파수를 유지한 상태가 소정 시간만큼 계속되었을 경우에는, 재제어를 행하여 반사 계수 Γ 및 반사량(Wr)이 저감하는 주파수를 구한다.
(재제어의 판정)
다음에, 재제어를 행할지 아닐지의 판정에 대해, 도 13의 플로우차트, 도 14의 판정 범위를 설명하기 위한 도면, 도 15의 재제어의 판정의 동작예를 설명하는 도면을 이용하여 설명한다.
재제어의 판정은, 반사 계수 Γ의 절대치 |Γ|에 의해 판정하는 형태, 및 반사량(Wr)에 의해 판정하는 형태에 의해 행할 수 있다.
·반사 계수 Γ의 절대치 |Γ|에 의한 판정
S11에서 변경한 제어 완료 조건에 기초하는 재제어의 판정에 있어서, 반사 계수 Γ의 절대치 |Γ|에 의해 판정하는 경우에는, 도 13(a)의 플로우차트에 있어서, 주파수 제어 완료 시의 주파수에 있어서의 반사 계수치 Γ를 읽어내고(S31), 읽어낸 반사 계수치 Γ의 절대치 |Γ|에 소정 폭 ΔΓ을 갖게 함으로써 임계치의 범위(|Γ| ±ΔΓ)를 정하고, 재제어 조건을 설정하고(S32), 반사 계수 Γ의 절대치 |Γ|를 임계치의 범위(|Γ| ±ΔΓ)에서 판정한다(S33).
반사 계수 Γ의 절대치 |Γ|가 임계치의 범위(|Γ| ±ΔΓ) 외인 경우에는 재제어를 실시하고(S34), 반사 계수 Γ의 절대치 |Γ|가 임계치의 범위(|Γ| ±ΔΓ) 내인 경우에는 현재의 주파수에 의한 제어를 유지한다(S35).
도 14(a)는 반사 계수 Γ의 절대치 |Γ|의 임계치 범위(|Γ| ±ΔΓ)를 나타내고 있다. 임계치 범위로서 |Γ|의 상하에 ΔΓ분의 폭을 갖게 함으로써, 반사 계수치가 증가했을 경우에 한정하지 않고, 감소했을 경우에 대해서도 재제어를 행하게 할 수 있다.
·반사량(Wr)에 의한 판정
S11에서 변경한 제어 완료 조건에 기초하는 재제어의 판정에 있어서, 반사량(Wr)에 의해 판정하는 경우에는, 도 13(b)에 있어서, 주파수 제어 완료 시의 주파수에 있어서의 반사량(Wr)을 읽어내고(S41), 읽어낸 반사량(Wr)에 소정 폭 ±Δw를 더하여 임계치의 범위(Wr ±Δw)를 정하여 재제어 조건을 설정하고(S42), 반사량(Wr)을 임계치의 범위(Wr ±Δw)에서 판정한다(S43).
반사량(Wr)이 임계치의 범위(Wr ±Δw) 외인 경우에는 재제어를 실시하고(S44), 반사량(Wr)이 임계치의 범위(Wr ±Δw) 내인 경우에는 현재의 주파수에 의한 제어를 유지한다(S45).
도 14(b)는 반사량(Wr)의 임계치 범위(Wr ±Δw)를 나타내고 있다. 임계치 범위로서 Wr의 상하에 Δw분의 폭을 갖게 함으로써, 반사량(Wr)이 증가했을 경우에 한정하지 않고, 감소했을 경우에 대해서도 재제어를 행하게 할 수 있다.
반사 계수 Γ의 절대치 |Γ|에 의한 판정의 형태와 반사량(Wr)에 의한 판정의 형태는, 어느 한쪽의 형태에 의해 재제어를 판정하는 것 외에, 양 형태에 의해 재제어를 판정할 수 있다.
도 13(c)에 있어서, 반사 계수 Γ의 절대치 |Γ|에 의한 재제어 판정을 행하고(S51), 재제어의 판정의 결과(S52), 재제어를 행하는 판정 결과의 경우에는 재제어를 실시한다(S53). 재제어의 판정의 결과(S52), 재제어를 행하지 않는 판정 결과의 경우에는 반사량(Wr)에 의한 재제어 판정을 행한다(S54).
반사량(Wr)에 의한 재제어의 판정의 결과(S55), 재제어를 행하는 판정 결과의 경우에는 재제어를 실시한다(S56). 재제어의 판정의 결과(S55), 재제어를 행하지 않는 판정 결과의 경우에는, 전회의 주파수 제어에서 얻어진 주파수에 의한 제어를 유지한다(S57).
(재제어의 동작예)
재제어의 동작예에 대해 도 15를 이용하여 설명한다. 여기에서는 반사 계수의 절대치 |Γ|에 의한 재제어 판정의 경우에 대해 설명한다.
도 15(a)는 재제어의 판정의 결과, 재제어를 행하는 일 없이 전회의 주파수 제어에서 얻어진 주파수에 의한 제어를 유지하는 예를 나타내고 있다. 반사 계수의 절대치 |Γ|가 임계치 범위(|Γ| ±ΔΓ)에 있는 경우에는, 재제어를 행하는 일 없이 주파수를 유지한다.
도 15(b), (c)는 재제어의 판정의 결과, 재제어를 행하여 주파수 제어에서 얻어진 주파수에 의한 제어를 행하는 예를 나타내고 있다. 도 15(b)에 있어서, 반사 계수의 절대치 |Γ|가 임계치 범위(|Γ| ±ΔΓ)보다 하방으로 벗어났을 경우에는, 재제어를 행하여 새로이 얻은 주파수 ω2의 고주파를 출력한다. 도 15(c)에 있어서, 반사 계수의 절대치 |Γ|가 임계치 범위(|Γ| ±ΔΓ)보다 상방으로 벗어났을 경우에는, 재제어를 행하여 새로이 얻은 주파수 ω1의 고주파를 출력한다. 도 15(a)~(c)에서는 임계치 범위(|Γ| ±ΔΓ)를 부호 D로 나타내고 있다.
도 16은 재제어를 행하는 고주파 전원 장치의 구성예를 나타내고, 도 17은 재제어 판정 회로의 구성예를 나타내고 있다.
도 16에 나타내는 고주파 전원 장치(10)는, 도 4(a)에 나타낸 고주파 전원 장치에 재제어 판정 회로(40)를 구비하는 구성이다. 재제어 판정 회로(40)는, 동작 조건의 변경이나 반사 계수 및/또는 반사량이 있는 설정치를 초과한 상태가 일정 시간 계속되었을 경우에 기초하여 재제어의 유무를 판정하고, 재제어 신호를 주파수 제어 회로(16)에 출력한다.
도 17에 나타내는 재제어 판정 회로(40)는 일 구성예이다. 재제어를 판정하기 위한 임계치를 갱신하는 임계치 갱신 수단(41)과, 반사 계수치 혹은 반사량과 임계치를 비교하는 비교 수단(42)을 구비한다.
임계치 갱신 수단(41)은, 동작 조건에 대응하여 정해진 임계치를 기억하는 기억 수단(41a)과, 기억 수단(41a)으로부터 동작 조건에 대응하여 임계치를 읽어내는 읽기 수단(41b)을 구비한다. 비교 수단(42)은, 반사 연산 회로(14)로부터 입력한 반사 계수치 혹은 반사량을 읽기 수단(41b)으로부터 읽어낸 임계치와 비교하고, 비교 결과에 기초하여 주파수 제어 회로(16)에 재제어를 지시하는 재제어 신호를 출력한다.
또한, 재제어 판정 회로(40)는 계시 회로(43)를 구비하고, 반사 계수 및/또는 반사량이 있는 설정치를 초과한 상태가 일정 시간 계속되었을 경우에 재제어 신호를 출력한다.
(위상차 보상)
이하, 도 18, 19를 이용하여 본원 발명의 고주파 전원 장치와 부하의 사이에 부설하는 케이블에 의해 발생하는 위상차를 보상하는 위상차 보상에 대해 설명한다.
도 18에 있어서, 고주파 전원 장치(10)와 임피던스 정합 회로(20)의 사이를 케이블(50)로 접속하는 구성을 나타내고 있다.
고주파 전원 장치(10)와 케이블(50)의 접속점을 A점으로 하고, 임피던스 정합 회로(20)와 케이블(50)의 접속점을 B점으로 하고, A점 진행파의 위상을 β, 반사파의 위상 α, 케이블에 의한 위상을 γ/2로 하면, B점에 있어서의 진행파의 위상은 (β-γ/2)로 나타나고, 반사파의 위상은 (α+γ/2)로 나타난다.
이들의 위상으로부터, A점 및 B점에 있어서 진행파에 대한 반사파의 지연은, 각각 이하로 나타난다.
A점: (반사파)-(진행파) = α-β = θ
B점: (반사파)-(진행파) = (α+γ/2)-(β-γ/2) = α-β+γ = θ+γ
A점에 있어서의 진행파의 진폭 Vf, 반사파의 진폭 Vr, 및 각 위상(α,β)은 고주파 전원 장치가 구비하는 방향성 결합기로 검출할 수 있다.
또한, B점의 진폭은 A점과 마찬가지로 간주할 수 있고, 케이블 길이의 위상은 위상 편차량 γ로 보정할 수 있기 때문에, 고주파 전원 장치 측의 A점에 있어서의 검출치에 대해 케이블 길이에 의한 위상 편차량 γ에 의한 위상 보정을 행함으로써, 정합 회로측의 B점에서의 임피던스 궤적을 구할 수 있다.
B점에서의 임피던스 궤적으로부터 반사 계수의 위상을 구할 수 있고, 상기한 위상 제어와 마찬가지로 하여 주파수 제어의 스위프 방향을 결정할 수 있고, 케이블 길이에 의존하는 위상차를 보상할 수 있다.
반사 계수와 A점의 임피던스 ZO과의 관계는 이하의 식으로 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112018048489422-pct00003
방향성 결합기는 진행파와 반사파의 진폭과 위상을 검출할 수 있으므로, 진행파와 반사파의 진폭비로부터 식 (5)의 반사 계수의 스칼라 Γz를 구할 수 있다. 또한, 진행파의 위상을 β, 반사파의 위상 α를 두면, (반사파)-(진행파) = α-β = θ가 되고, 식 (5)의 진행파에 대한 반사파의 sinθ, cosθ를 구할 수 있다.
이상으로부터, A점의 방향성 결합기의 검출로부터, A점에 있어서의 위상, 임피던스를 산출할 수 있다. 또한, 식 (5)에 있어서, 위상의 정부(正負)만을 착안하는 경우는 sinθ의 부호만으로 판단할 수 있다.
다음에, B점의 위상은, (반사파)-(진행파) = (α+γ/2)-(β-γ/2) = α-β+γ = θ+γ로 나타낼 수 있기 때문에, A점의 임피던스를 나타내는 식 (5)에 대해, B점의 임피던스는,
[수학식 4]
Figure 112018048489422-pct00004
로 나타난다.
위상차 γ를 산출하고, 식 (6)에 의한 임피던스 계산에 있어서 보상함으로써, 정합 회로측의 B점의 임피던스를 산출할 수 있다.
또한, γ의 산출은 기존의 수법을 적용할 수 있다. γ의 산출의 일형태는, 고주파 전원 장치와 정합 회로를 접속하는 케이블의 케이블 길이, 및 파장 단축률을 기억 수단에 기억하게 하고, 케이블 길이를 파장 단축률로 나눔으로써 케이블의 전기 길이를 산출하고, 얻어진 전기 길이를 위상각으로 환산함으로써 위상하여 위상 편차량 γ를 산출한다.
γ의 산출의 다른 형태는, 실제로 부설한 전원 시스템에 있어서, 정합 회로 측에 접속되는 케이블을 탈거하고, 실제로 고주파 전력을 고주파 전원 장치 측에서 발생시켜서, 케이블의 양단에 있어서의 전압, 전류의 측정치로부터 구한 위상차로부터 위상 편차량 γ를 산출한다.
도 19는 케이블의 위상차 보상을 설명하기 위한 도면이다. 도 19(a)는 케이블을 통하여 고주파 전원 장치의 출력단에서 본 임피던스 Zin 의 궤적 LO1을 나타내고 있다. 궤적 LO1은 케이블에 의한 위상차를 나타내고 있다. 도 19(b)는 위상차를 보상한 임피던스 Zin 의 궤적 LO2를 나타내고 있다. 위상차 보상함으로써 궤적 LO2는, 정합 회로에 입력단에서 본 임피던스 Zin 을 나타내고 있다.
또한, 상기 실시형태 및 변형예에 있어서의 기술은, 본 발명에 관한 고주파 전원 장치의 일례이며, 본 발명은 각 실시형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지에 기초하여 여러 가지 변형하는 것이 가능하고, 이것들을 본 발명의 범위로부터 배제하는 것은 아니다.
본 발명의 고주파 전원 장치는, 반도체나 액정 패널 등의 제조 장치, 진공 증착 장치, 가열·용융 장치 등의 고주파를 사용하는 장치에 대한 고주파 전력의 공급에 적용할 수 있다.
10: 고주파 전원 장치
11: 고주파 발생 회로
12: 방향성 결합기
13: 위상 검출 회로
14: 반사 연산 회로
15: 제어 방향 지령 회로
16: 주파수 제어 회로
17: 전압 검출부
18: 전류 검출부
20: 임피던스 정합 회로
30: 부하
40: 재제어 판정 회로
41: 임계치 갱신 수단
41a: 기억 수단
41b: 읽기 수단
42: 비교 수단
43: 계시 회로
50: 케이블

Claims (16)

  1. 방전을 수반하는 부하에 대해 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원 장치에 있어서,
    주파수를 가변으로 하는 고주파 발생 회로와,
    상기 고주파 발생 회로의 주파수 변경을 제어하는 제어 신호를 출력하는 주파수 제어 회로와,
    상기 고주파 발생 회로의 위상 상태를 검출하는 위상 검출 회로, 및 상기 고주파 발생 회로의 출력단에 있어서의 반사 계수치, 및/또는 반사량을 연산하는 반사 연산 회로를 포함하는 반사 상태 검출 회로와,
    상기 위상 검출 회로가 출력하는 위상 상태에 기초하여, 주파수 변경에 있어서 주파수를 증가 또는 감소시키는 제어 방향을 지령하는 방향 지령 신호를 출력하는 제어 방향 지령 회로와,
    상기 주파수 변경을 다시 지령하는 재제어 신호를 상기 주파수 제어 회로에 출력하는 재제어 회로를
    구비하고,
    상기 주파수 제어 회로는, 상기 고주파 발생 회로에 대해,
    제어 개시 시에 있어서, 상기 제어 방향 지령 회로가 출력하는 방향 지령 신호에 기초하여, 주파수 변경에 있어서의 주파수의 증감을 제어하는 위상 제어,
    및
    제어 완료 시에 있어서, 상기 반사 연산 회로가 출력하는 반사 계수치, 및/또는 반사량을 제어 완료 조건으로서 주파수 변경의 계속/정지를 제어하는 반사 전력 제어를 포함하는 제어에 의해 주파수를 가변으로 하는 주파수 제어를 행하고,
    및, 상기 재제어 신호에 기초하여 행하는 상기 고주파 발생 회로에의 제어 신호의 출력을 행하고,
    상기 재제어 회로는,
    상기 주파수 변경에 의해 정해지는 주파수에 있어서의 반사 계수치, 및/또는 반사량을 중심치로 하고, 상기 중심치의 상하에 소정 폭을 갖는 반사 계수치 범위, 및/또는 반사량 범위를, 재제어를 결정하는 임계치 범위로서 갖고,
    상기 반사 연산 회로에서 검출한 반사 계수치가 상기 반사 계수치 범위 외, 또는 상기 반사 연산 회로에서 검출한 반사량이 상기 반사량 범위 외의 적어도 어느 한쪽일 때, 재제어 신호를 출력하는, 고주파 전원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 재제어 회로는, 소정 시간 간격으로 재제어 신호를 출력하고,
    상기 주파수 제어 회로는, 상기 재제어 신호에 기초하여, 반사 전력 제어를 다시 행하는, 고주파 전원 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상 검출 회로는, 고주파 발생 회로의 출력단의 전압 및 전류에 기초하여 위상 상태를 검출하는, 고주파 전원 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상 검출 회로는, 고주파 발생 회로의 출력단의 전압 및 전류에 기초하여 구한 위상, 및 전송로의 위상차에 기초하여 위상 상태를 검출하는, 고주파 전원 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고주파 발생 회로의 출력단에 전압 검출부 및 전류 검출부를 구비하고,
    상기 위상 검출 회로는, 상기 전압 검출부의 검출 전압 및 상기 전류 검출부의 검출 전류에 기초하여 상기 위상 상태를 검출하는, 고주파 전원 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고주파 발생 회로의 출력단에 방향성 검출기를 구비하고,
    상기 위상 검출 회로는, 상기 방향성 검출기에서 분리한 진행파 및 반사파의 분리파에 대해, 각 분리파의 전압 및 전류에 기초하는 위상의 위상차로부터 상기 위상 상태를 검출하는, 고주파 전원 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상 검출 회로는, 전송 선로에 의한 위상차분을 가산한 위상을 고주파 발생 회로의 출력단의 위상 상태로서 출력하는, 고주파 전원 장치.
  8. 방전을 수반하는 부하에 대해 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 고주파 전원 장치의 주파수 변경에 의한 임피던스 정합에 의해, 반사 전력을 제어하는 주파수 제어에 있어서,
    제어 개시 시에 있어서, 고주파 전원 장치의 위상 상태에 기초하여, 주파수 변경의 주파수를 증가 또는 감소시키는 주파수의 스위프 방향을 정하는 위상 제어 공정과,
    상기 위상 제어 공정으로 정한 주파수의 증감에 의한 주파수 변경에 있어서, 고주파 전원 장치의 반사 계수치, 및/또는 반사량을 제어 완료 조건으로서 주파수 변경의 계속/정지를 제어하는 반사 전력 제어 공정을 구비하고,
    상기 주파수 변경에 의해 정해지는 주파수에 있어서의, 극소로 제어된 반사 계수치, 및/또는 반사량을 중심치로 하고, 상기 중심치의 상하에 소정 폭을 갖는 반사 계수치 범위, 및/또는 반사량 범위를, 재제어를 결정하는 임계치 범위로 하고,
    상기 반사 계수치가 상기 반사 계수 범위 외, 또는 상기 반사량이 상기 반사량 범위 외의 적어도 어느 한쪽일 때, 다시 주파수 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 고주파 전원 장치의 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    반사 계수 및/또는 반사량이 설정치를 초과한 상태가 일정 시간 계속되었을 경우에 다시 주파수 제어를 행하는 고주파 전원 장치의 제어 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    고주파 전원 장치의 출력단에서의 전압 및 전류, 또는, 고주파 전원 장치의 출력단에서의 진행파의 위상, 및 반사파의 위상차에 기초하여 위상 상태를 검출하는, 고주파 전원 장치의 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 위상 상태는 또한 전송로의 위상차분을 포함하는, 고주파 전원 장치의 제어 방법.
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