WO2005057993A1

WO2005057993A1 - 高周波電力供給システム

Info

Publication number: WO2005057993A1
Application number: PCT/JP2004/017595
Authority: WO
Inventors: Hiroyuki Kotani; Hirotaka Takei; Yoshifumi Ibuki; Hiroaki Oichi
Original assignee: Daihen Corporation
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2005-06-23
Also published as: KR20060100465A; US20100277843A1; JPWO2005057993A1; JP4411282B2; US7796368B2; KR100877304B1; KR100980598B1; US20070121267A1; US8134816B2; KR20070121065A

Abstract

　高周波電力供給システムは、高周波電源１の出力端Ａから負荷Ｌ側の回路で発生する異常を検出する異常検出装置３を備える。異常検出装置３は高周波の進行波の電圧値Ｖｆを検出する第１検波部２１と、高周波の反射波の電圧値Ｖｒを検出する第２検波部２２と、進行波電圧値Ｖｆと反射波電圧値Ｖｒとから反射係数の微分値ｄΓ／ｄｔを演算する反射係数演算部２３及び微分演算部２４と、反射係数の微分値ｄΓ／ｄｔに基づいて異常発生の有無を判定する異常判定部２５とで構成される。異常検出装置３から高周波電源１に異常検出信号が出力されると、高周波電源１の電力出力動作は停止させる。

Description

明細書

高周波電力供給システム

技術分野

[0001] 本発明は、高周波電源からインピーダンス整合器を介してプラズマ処理装置等の負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給システムに関する。

背景技術

[0002] 図 23は、従来の高周波電力供給システムの基本構成例を示す図である。この高周波電力供給システムは、高周波電力を出力するための高周波電源 51と、高周波電源 51の入力インピーダンスと負荷インピーダンスとを整合するためのインピーダンス整合器 53と、例えばプラズマ処理装置カゝらなる負荷 Lとで構成されている。インピーダンス整合器 53は、高周波電源 51に同軸ケーブルカゝらなる伝送線路 52を介して接続されている。負荷 Lは、インピーダンス整合器 53に、電磁波が漏洩を防止するために遮蔽された銅板等カゝらなる負荷接続部 54を介して接続されている。

[0003] 高周波電源 51は、負荷 Lに対して高周波電力を供給するための装置である。高周波電源 51は、図示しない電力増幅回路及び発振回路等を備え、所定の電力に設定された高周波電力を伝送線路 52を通じてインピーダンス整合器 53に出力する。

[0004] インピーダンス整合器 53は、その入力端力も高周波電源 51側を見た入力インピーダンスと、その入力端カゝら負荷 L側を見た負荷インピーダンスとを整合させるためのものである。インピーダンス整合器 53は、高周波電源 51の出力を効率よく負荷 Lに供給するのに用いられる。負荷 Lは、エッチング又は CVD等の方法を用いて半導体ゥェハ及び液晶基板等の被加工物を加工するための装置である。

[0005] 上記高周波電力供給システムでは、高周波電源 51から負荷 Lに高周波電力が供給されている間、負荷 Lが変動し、高周波電源 51と負荷 Lとの間にインピーダンスの不整合が発生する。そのため、高周波電力供給システムでは、負荷 Lの変動に応じてインピーダンス整合器 53内の可変インピーダンス素子（図略）のインピーダンス値を自動的に変化させて、高周波電源 51と負荷 Lとの間のインピーダンスを整合させるようになっている。 [0006] ところで、上記高周波電力供給システムにおいて、例えば負荷 Lであるプラズマ処理装置でガス圧の変化や放電温度の上昇によりアーク放電が生じたり、絶縁破壊が生じたりする異常状態が発生すると、負荷 Lのインピーダンスが急変する。そのため、高周波電力供給システムでは、インピーダンス整合器 53の整合動作が十分に追従できなくなり、場合によってはインピーダンス整合が取れない状態が生じる。このような場合、インピーダンス不整合により高周波電源 51に戻ってくる高周波電力の反射波が非常に大きくなり、高周波電源 51を損傷する虞がある。また、負荷 Lの損傷箇所にも高周波電力が供給され続けるため、その損傷箇所の被害を増大する虞がある。

[0007] 高周波電力供給システムでは、伝送線路 52及びインピーダンス整合器 53等の高周波電源 51と負荷 Lとの間の線路上で、絶縁不良、絶縁破壊又はコネクタの接触不良等の異常が発生した場合もその部分でのインピーダンス不整合が発生する。そのため、高周波電力供給システムでは、高周波電源 51への反射波電力が増大し、当該高周波電源 51の損傷又は線路上の異常発生箇所の損傷拡大を招くことになる。

[0008] このような異常が発生した場合は、直ちに高周波電力供給を停止する等の安全対策を講じることが望ましい。しかし、従来の高周波電力供給システムは、上述の異常を検出して安全対策を講じる構成となっていな力つた。

[0009] 一方、高周波技術にお!、ては、負荷への電力供給効率を示すパラメータとして反射係数及びリターンロス等が周知であり、これらのパラメータを用いれば、高周波電源 51を損傷する虞のある反射波電力を知ることができる。そのため、例えば日本国特開 2000— 299198号公報に示されるように、反射係数 Γを用いて負荷側の状態を監視し、例えば反射係数が所定の基準値を超えるか否かにより異常を検出して安全対策を講じることが考えられる。

[0010] しかし、この方法では、反射係数の大きさが基準値を超えなければ異常とされない

。そのため、反射係数の変化状態によっては、負荷側に異常が発生しているにも拘わらず異常と判定されず、この方法は、安全対策のレスポンスが十分とは言えない。例えば図 24及び図 25は、時間の経過にともなう反射係数の変化を表した図である。図 24は、基準値を超えない範囲で瞬間的に反射係数が異常に増大する場合を示す。図 25は、基準値を超えない範囲で反射係数が増大するときが断続的に続く場合を示す。図 24及び図 25に示す場合等では、その反射係数が変化するときに負荷側に異常が発生してもその異常が検出されない。また、異常が拡大して反射係数が基準値を超えたとき、その異常が検出されることになるため、安全対策用の検出方法としては十分とは言えない。

発明の開示

[0011] 本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、または抑制し得る高周波電力供給システムを提供することをその目的としている。

[0012] 本発明の第 1の側面によって提供される高周波電力供給システムは、高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給システムであって、上記高周波電源から上記負荷側に進行する進行波に関する情報を検出する第 1の検出手段と、上記負荷から上記高周波電源側に進行する反射波に関する情報を検出する第 2の検出手段と、上記第 1の検出手段により検出された進行波に関する情報と上記第 2の検出手段により検出された反射波に関する情報とに基づいて、当該第 1,第 2の検出手段の検出点における反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量を演算する微分演算手段と、上記微分演算手段により演算された反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量に基づいて、上記第 1,第 2の検出手段の検出点力負荷側における異常の発生を判定する異常判定手段と、を備えたことを特徴としてヽる（請求項 1)。

[0013] 好ましくは、上記異常判定手段は、上記反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 1基準値を超えたとき、異常発生と判定する (請求項 2)。

[0014] 好ましくは、上記異常判定手段は、上記反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 1基準値を超える回数を計数する計数手段を備え、この計数手段によって計数された回数が所定の基準回数を超えたとき、異常発生と判定する (請求項 3)。

[0015] 好ましくは、上記高周波電力供給システムにおいて、上記第 1の検出手段により検出された進行波に関する情報と上記第 2の検出手段により検出された反射波に関する情報とに基づいて、当該第 1,第 2の検出手段の検出点における反射係数の大きさを演算する演算手段を更に備え、上記異常判定手段は、上記微分演算手段により演算された反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量と上記演算手段により演算された反射係数の大きさとに基づいて、上記第 1,第 2の検出手段の検出点から負荷側における異常の発生を判定する（請求項 4)。

[0016] 上記構成によれば、高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力が供給されているとき、上記高周波電源の内部、高周波電源の高周波電力の出力端部から上記インピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部の任意の検出点において、例えば電力値及び電圧値等の高周波の進行波に関する情報 (以下、進行波情報という。）と反射波に関する情報 (以下、反射波情報という。）とが検出され、これらの進行波情報と反射波情報とに基づいて、反射係数 Γの大きさの単位時間当たりの変化量 (以下、反射係数の微分値 drZdtという。）が算出される。

[0017] そして、この反射係数の微分値 drZdtに基づいて、進行波情報及び反射波情報の検出点力も負荷側の回路における異常の発生が判定される。例えば反射係数の微分値 d rZdtが所定の第 1基準値を超えたとき、進行波情報及び反射波情報の検出点から負荷側の回路における異常の発生が判定される。また、反射係数の微分値 drZdtが所定の第 1基準値を超える回数が所定の基準回数を超えたとき、進行波情報及び反射波情報の検出点から負荷側の回路における異常発生と判定される。

[0018] このように、反射係数の微分値 drZdtに基づいて、進行波情報及び反射波情報の検出点力負荷側の回路における異常の発生が判定されるので、図 24及び図 25 に示したような、反射係数が瞬間的に増大したり、反射係数が増大する状態が断続的に継続したりして異常が発生した場合にも可及的速やかに異常と判定することができる。

[0019] 好ましくは、上記異常判定手段は、上記反射係数の大きさが予め設定された所定の第 2基準値を超え、上記反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 1基準値を超えたとき、異常発生と判定する (請求項 5)。

[0020] 好ましくは、上記高周波電力供給システムにおいて、上記異常判定手段は、上記反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 1基準値を超える回数を計数する第 1の計数手段と、上記反射係数の大きさが予め設定された所定の第 2基準値を超える回数を計数する第 2の計数手段と、を備え、上記第 1の計数手段によって計数された回数が予め設定された第 1基準回数を超え、かつ、上記第 2の計数手段によって計数された回数が予め設定された第 2基準回数を超えたとき、異常発生と判定する (請求項 6)。

[0021] 好ましくは、上記第 1,第 2の検出手段の検出点は、上記高周波電源の内部、上記高周波電源の高周波電力の出力端部から上記インピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部に設定する（請求項 7)。

[0022] 上記構成によれば、高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力が供給されているとき、進行波情報と反射波情報とが検出され、これらの進行波情報と反射波情報とに基づ!、て、反射係数 Γの大きさとこの反射係数の微分値 d Γ Zdtとが算出される。そして、この反射係数 Γの大きさと反射係数の微分値 drZdt とに基づいて、進行波情報及び反射波情報の検出点から負荷側の回路における異常の発生が判定される。

[0023] 例えば反射係数 Γの大きさが所定の第 2基準値を超え、かつ、反射係数の微分値 drZdtが所定の第 1基準値を超えたとき、上記高周波電源の内部、高周波電源の高周波電力の出力端部からインピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部に設定された検出点カゝら負荷側の回路における異常の発生が判定される。また、反射係数 Γの大きさが所定の第 2基準値を超える回数が所定の第 2基準回数を超え、かつ、反射係数の微分値 dr Zdtが所定の第 1基準値を超える回数が所定の第 1基準回数を超えたとき、上記伝送線路上に設定された検出点力負荷側の回路における異常の発生が判定される。

[0024] このように、反射係数の微分値 d Γ Zdtにカ卩ぇ反射係数 Γの大きさをカ卩味して、上記伝送線路上の任意の検出点から負荷側の回路における異常の発生が判定されるので、上述した異常判定の精度が向上する。

[0025] 本発明の第 2の側面によって提供される高周波電力供給システムは、高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給システムであって、上記高周波電源から上記負荷側に進行する進行波に関する情報を検出する第 1の検出手段と、上記負荷から上記高周波電源側に進行する反射波に関する情報を検出する第 2の検出手段と、上記第 1の検出手段により検出された進行波に関する情報と上記第 2の検出手段により検出された反射波に関する情報とに基づいて、当該第 1,第 2の検出手段の検出点における反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量を演算する第 1の微分演算手段と、上記負荷に対する入力電圧を検出する第 3の検出手段と、上記負荷に対する入力電流を検出する第 4の検出手段と、上記第 3の検出手段により検出された出力電圧と上記第 4の検出手段により検出された出力電流とに基づいて、当該第 3,第 4の検出手段の検出点から負荷側を見たインピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量を演算する第 2の微分演算手段と、上記第 1の微分演算手段により演算された反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量と、上記第 2の微分演算手段により演算されたインピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量とに基づいて、上記第 3,第 4の検出手段の検出点から負荷側における異常の発生を判定する異常判定手段と、を備えたことを特徴としている（請求項 8)。

[0026] 好ましくは、上記異常判定手段は、上記反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 1基準値を超え、かつ上記インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 3基準値を超えたとき、異常発生と判定する (請求項 9)。

[0027] 好ましくは、上記異常判定手段は、上記反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 1基準値を超える回数を計数する第 1の計数手段と

、上記インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 3基準値を超える回数を計数する第 3の計数手段とを備え、上記第 1の計数手段によって計数された回数が所定の第 1基準回数を超え、かつ上記第 3の計数手段によって計数された回数が所定の第 3基準回数を超えたとき、異常発生と判定する (請求項 10)。

[0028] 上記構成によれば、高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力が供給されているとき、上記高周波電源の内部、高周波電源の高周波電力の出力端部から上記インピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部の任意の検出点において、例えば電力値及び電圧値等の高周波の進行波情報と反射波情報が検出され、これらの進行波情報と反射波情報とに基づ、て、反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtが算出される。

[0029] また、上記インピーダンス整合器の内部力も負荷との間の線路上において、上記負荷に対する入力電圧と入力電流とが検出され、これらの入力電圧と入力電流に基づいて、インピーダンス Zの大きさの単位時間当たりの変化量（以下、インピーダンス Z の微分値 dZZdtという。）が算出される。

[0030] そして、上記反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtと、上記インピーダンス Zの微分値 dZZ dtとに基づいて、負荷側の回路における異常の発生が判定される。例えば反射係数 Γの微分値 d rZdtが所定の第 1基準値を超え、かつ上記インピーダンス Zの微分値 dZZdtが予め設定された所定の第 3基準値を超えたとき、負荷側の回路における異常の発生が判定される。また、反射係数 Γの微分値 d rZdtが所定の第 1基準値を超える回数が所定の第 1基準回数を超え、かつインピーダンス Zの微分値 dZZdt が所定の第 3基準値を超える回数を所定の第 3基準回数を超えたとき、負荷側の回路における異常発生と判定される。

[0031] このように、反射係数 Γの微分値 d Γ Zdt及びインピーダンス Zの微分値 dZZdtにより異常検出を行うと、負荷 L側での異常を確実に検出することができる。すなわち、反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtを求めることにより、高周波電源の出力端から負荷側に至る回路において異常が生じたことを検出することができるが、反射係数 Γの微分値 d r Zdtのみでは、負荷のみで生じる異常を特定したい場合、それを特定することは困難である。高周波電源の出力端力も負荷側に至る回路には、伝送線路やインピ一ダンス整合器が含まれているからである。一方、負荷の入力端においてインピーダンス Zを測定するのみでは、負荷では通常、被カ卩ェ物の加工中においてインピーダンスが多少なりとも変動するので、異常と判定するための基準値を定めることは難しく負荷に生じる異常を検出することは困難である。そこで、本発明では、反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtにカ卩えてインピーダンス Zの微分値 dZZdtを求めることにより、特に負荷における異常を特定してそれを確実に検出するようにして、る。 [0032] なお、インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量に対する第 3基準値は、正常値よりも小さい値に設定してもよいし、大きい値に設定してもよい。第 3基準値を正常値よりも小さい値に設定した場合は、演算値が第 3基準値よりも大きい値力も第 3基準値よりも小さい値になったときが、第 3基準値を超えたときである。また、第 3基準値を正常値よりも大きい値に設定した場合は、演算値が第 3基準値よりも小さい値力も第 3基準値よりも大き、値になったときが、第 3基準値を超えたときである。

[0033] 好ましくは、上記高周波電力供給システムにおいて、上記第 1の検出手段により検出された進行波に関する情報と上記第 2の検出手段により検出された反射波に関する情報とに基づいて、当該第 1,第 2の検出手段の検出点における反射係数の大きさを演算する演算手段を更に備え、上記異常判定手段は、上記第 1の微分演算手段により演算された反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量、上記演算手段により演算された反射係数の大きさ、及び上記第 2の微分演算手段により演算されたインピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量に基づいて、上記第 3,第 4の検出手段の検出点力負荷側における異常の発生を判定する（請求項 11)。

[0034] 好ましくは、上記異常判定手段は、上記反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 1基準値を超え、上記反射係数の大きさが予め設定された所定の第 2基準値を超え、更に上記インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 3基準値を超えたとき、異常発生と判定する (請求項 12)。

[0035] 好ましくは、上記高周波電力供給システムにおいて、上記異常判定手段は、上記反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 1基準値を超える回数を計数する第 1の計数手段と、上記反射係数の大きさが予め設定された所定の第 2基準値を超える回数を計数する第 2の計数手段と、上記インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 3基準値を超える回数を計数する第 3の計数手段と、を備え、上記第 1の計数手段によって計数された回数が予め設定された第 1基準回数を超え、上記第 2の計数手段によって計数された回数が予め設定された第 2基準回数を超え、更に上記第 3の計数手段によって計数された回数が予め設定された第 3基準回数を超えたとき、異常発生と判定する (請求項 13)。

[0036] 上記構成によれば、高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力が供給されているとき、進行波情報と反射波情報とが検出され、これらの進行波情報と反射波情報とに基づ!、て、反射係数 Γの大きさとこの反射係数 Γの微分値 d rZdtとが算出される。また、上記負荷に対する入力電圧と入力電流とが検出され、これらの入力電圧と入力電流とに基づ!/、て、インピーダンス Zの微分値 dZZdtが算出される。そして、この反射係数 Γの大きさと反射係数 Γの微分値 drZdtとインピ一ダンス Zの微分値 dZZdtとに基づいて、負荷側の回路における異常の発生が判定される。

[0037] 例えば反射係数の微分値 d Γ Zdtが所定の第 1基準値を超え、反射係数 Γの大きさが所定の第 2基準値を超え、インピーダンス Zの微分値 dZZdtが所定の第 3基準値を超えたとき、負荷側の回路における異常の発生が判定される。また、反射係数 Γ の微分値 drZdtが所定の第 1基準値を超える回数が所定の第 1基準回数を超え、反射係数 Γの大きさが所定の第 2基準値を超える回数が所定の第 2基準回数を超え、かつインピーダンス Zの微分値 dZZdtが所定の第 3基準値を超える回数が所定の第 3基準回数を超えたとき、負荷側の回路における異常の発生が判定される。

[0038] このように、反射係数 Γの微分値 d Γ Zdt及びインピーダンス Zの微分値 dZZdtに加え反射係数 Γの大きさを加味して、上記負荷側の回路における異常の発生が判定されるので、上述した異常判定の精度が向上する。

[0039] 好ましくは、上記第 1,第 2の検出手段の検出点は、上記高周波電源の内部、上記高周波電源の高周波電力の出力端部から上記インピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部に設定され、上記第 3,第 4の検出手段の検出点は、上記インピーダンス整合器の内部力負荷との間の線路上に設定される（請求項 14)。

[0040] 本発明の第 3の側面によって提供される高周波電力供給システムは、高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給システムであって、上記高周波電源から上記負荷側に進行する進行波に関する情報を検出する第 1の検出手段と、上記負荷から上記高周波電源側に進行する反射波に関する情報を検出する第 2の検出手段と、上記第 1の検出手段により検出された進行波に関する情報と上記第 2の検出手段により検出された反射波に関する情報とに基づいて、当該第 1,第 2の検出手段の検出点における反射係数の対数値を演算する対数反射係数演算手段と、上記対数反射係数演算手段によって演算された反射係数の対数値を所定の周期で順次記憶する対数反射係数記憶手段と、上記対数反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値と 1つ前の記憶値とに基づ!、て、上記第 1,第 2の検出手段の検出点から負荷側における異常の発生を判定する異常判定手段と、を備えたことを特徴としている (請求項 15)。

[0041] 好ましくは、上記異常判定手段は、上記対数反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値が予め設定された第 4基準値以上であり、かつ上記対数反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 5基準値以下のときに異常発生と判定する (請求項 16)。

[0042] 好ましくは、上記異常判定手段は、上記対数反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値が予め設定された第 4基準値以上であり、かつ上記対数反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 5基準値以下のときの回数を計数する第 4の計数手段を備え、この第 4の計数手段によって計数された回数が予め設定された第 4基準回数を超えたとき、異常発生と判定する (請求項 17)。

[0043] 好ましくは、上記第 1,第 2の検出手段の検出点は、上記高周波電源の内部、上記高周波電源の高周波電力の出力端部から上記インピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部に設定されている (請求項 18)。

[0044] 上記構成によれば、高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力が供給されているとき、上記高周波電源の内部、高周波電源の高周波電力の出力端部から上記インピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部の任意の検出点において、例えば電力値ゃ電圧値等の高周波の進行波に関する進行波情報と反射波情報が検出され、これらの進行波情報と反射波情報とに基づ、て、反射係数 Γの対数値 (log Γ )が算出される。この反射係数 Γの対数値 log Γは、記憶部に所定の周期 A tで順次記憶される。 [0045] そして、反射係数 Γの対数値 log Γの最新の記憶値と 1つ前の記憶値とから単位時間当たりの変化の仕方に基づいて異常発生を判定するようにしている。

[0046] なお、上述した他の構成例のように、反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtを用いなヽのは、反射係数 Γが小さヽ範囲と大き!/、範囲とでは、反射係数 Γの対数値 log Γの変化量が異なるので、単純に基準値と比較して異常力否かを判定できないためである。そのため、反射係数 Γの微分値 dr Zdtを用いることなぐかつ瞬時に異常検出が可能とするために、反射係数の微分値を演算する場合と同様に、反射係数の最新の記憶値と 1つ前の記憶値とを用いて、その単位時間当たりの変化の仕方に基づいて進行波情報及び反射波情報の検出点から負荷側の回路における異常判定を行うようにしている。

[0047] 例えば、記憶値が予め設定された第 4基準値以上で、かつ上記対数反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 5基準値以下のとき、進行波情報及び反射波情報の検出点から負荷側の回路における異常の発生が判定される。また、最新の記憶値が予め設定された第 4基準値以上で、かつ上記対数反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 5基準値以下のときの回数が予め設定された第 4基準回数を超えたとき、進行波情報及び反射波情報の検出点から負荷側の回路における異常の発生が判定される。

[0048] このように、上記構成では、対数を用いているので、高周波の入力を広い範囲で許容することができる。また、反射係数 Γの対数値 log Γを求める際に、反射波情報の対数力進行波情報の対数を減算するという形で行うことができるので、除算回路を用いる必要がなぐその回路構成を容易なものにすることができる。

[0049] 本発明の第 4の側面によって提供される高周波電力供給システムは、高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給システムであって、上記高周波電源から上記負荷側に進行する進行波に関する情報を検出する第 1の検出手段と、上記負荷から上記高周波電源側に進行する反射波に関する情報を検出する第 2の検出手段と、上記第 1の検出手段により検出された進行波に関する情報と上記第 2の検出手段により検出された反射波に関する情報とに基づいて、当該第 1,第 2の検出手段の検出点における反射係数の対数値を演算する対数反射係数演算手段と、上記対数反射係数演算手段によって演算された反射係数の対数値を所定の周期で順次記憶する対数反射係数記憶手段と、上記負荷に対する入力電圧を検出する第 3の検出手段と、上記負荷に対する入力電流を検出する第 4の検出手段と、上記第 3の検出手段により検出された入力電圧と上記第 4の検出手段により検出された入力電流とに基づいて、当該第 3,第 4の検出手段の検出点から負荷側を見たインピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量を演算する第 2の微分演算手段と、上記対数反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値、 1つ前の記憶値及び上記第 2の微分演算手段によって演算されたインピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量に基づいて、上記第 3,第 4の検出手段の検出点力負荷側における異常の発生を判定する異常判定手段と、を備えたことを特徴としている（請求項 19)。

[0050] 好ましくは、上記異常判定手段は、上記対数反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値が予め設定された第 4基準値以上であり、かつ上記対数反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 5基準値以下であり、かつ上記インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 3基準値を超えたとき、異常発生と判定する (請求項 20)。

[0051] 好ましくは、上記異常判定手段は、上記対数反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値が予め設定された第 4基準値以上であり、かつ上記対数反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 5基準値以下のときの回数を計数する第 4の計数手段、及び上記インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 3基準値を超える回数を計数する第 3の計数手段を備え、上記第 4の計数手段によって計数された回数が予め設定された第 4基準回数を超え、かつ上記第 3の計数手段によって計数された回数が所定の第 3基準回数を超えたとき、異常発生と判定する (請求項 21)。

[0052] 好ましくは、上記第 1,第 2の検出手段の検出点は、上記高周波電源の内部、上記高周波電源の高周波電力の出力端部から上記インピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部に設定されており、上記第 3,第 4の検出手段の検出点は、上記インピーダンス整合器の内部力負荷との間の線路上に設定されている（請求項 22)。

[0053] 上記構成によれば、対数を用いるという効果にカ卩え、インピーダンス Zの微分値 dZ Zdtを用いることにより、特に負荷における異常を特定してそれを確実に検出することがでさる。

[0054] 本発明の第 5の側面によって提供される高周波電力供給システムは、高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給システムであって、上記高周波電源から上記負荷側に進行する進行波に関する情報を検出する第 1の検出手段と、上記負荷から上記高周波電源側に進行する反射波に関する情報を検出する第 2の検出手段と、上記第 1の検出手段により検出された進行波に関する情報と上記第 2の検出手段により検出された反射波に関する情報とに基づいて、当該第 1,第 2の検出手段の検出点における反射係数の大きさを演算する反射係数演算手段と、上記反射係数演算手段によって演算された反射係数の大きさを所定の周期で順次記憶する反射係数記憶手段と、上記反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値と 1つ前の記憶値とに基づいて、上記第 1,第 2の検出手段の検出点力負荷側における異常の発生を判定する異常判定手段と、を備えたことを特徴として、る（請求項 23)。

[0055] 好ましくは、上記異常判定手段は、上記反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値が予め設定された第 6基準値以上であり、かつ上記反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 7基準値以下のときに異常発生と判定する (請求項 24)。

[0056] 好ましくは、上記異常判定手段は、上記反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値が予め設定された第 6基準値以上であり、かつ上記反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 7基準値以下のときの回数を計数する第 5 の計数手段を備え、この第 5の計数手段によって計数された回数が予め設定された第 5基準回数を超えたとき、異常発生と判定する (請求項 25)。

[0057] 好ましくは、上記第 1,第 2の検出手段の検出点は、上記高周波電源の内部、上記高周波電源の高周波電力の出力端部から上記インピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部に設定されている (請求項 26)。

[0058] 上記構成によれば、高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力が供給されているとき、上記高周波電源の内部、高周波電源の高周波電力の出力端部から上記インピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部の任意の検出点において、例えば電力値ゃ電圧値等の高周波の進行波に関する進行波情報と反射波情報が検出され、これらの進行波情報と反射波情報とに基づいて、反射係数 Γが算出される。この反射係数 Γ は、記憶部に所定の周期 Atで順次記憶される。

[0059] そして、反射係数 Γの最新の記憶値と 1つ前の記憶値とから単位時間当たりの変化の仕方に基づ、て異常発生を判定するようにして、る。

[0060] 例えば、記憶値が予め設定された第 6基準値以上で、かつ上記対数反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 7基準値以下のとき、進行波情報及び反射波情報の検出点から負荷側の回路における異常の発生が判定される。また、最新の記憶値が予め設定された第 6基準値以上で、かつ上記対数反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 7基準値以下のときの回数が予め設定された第 5基準回数を超えたとき、進行波情報及び反射波情報の検出点から負荷側の回路における異常の発生が判定される。

[0061] このように、反射係数の微分値を演算する場合と同様に、反射係数の最新の記憶値と 1つ前の記憶値とを用いて、その単位時間当たりの変化の仕方に基づいて進行波情報及び反射波情報の検出点から負荷側の回路における異常の発生が判定されるので、図 24及び図 25に示したような、反射係数が瞬間的に増大したり、反射係数が増大する状態が断続的に継続したりして異常が発生した場合にも可及的速やかに異常と判定することができる。

[0062] また、最新の記憶値に対する基準値と 1つ前の記憶値に対する基準値とを設定しているので、異常の定義をより簡単で明確なものにすることができる。

[0063] 本発明の第 6の側面によって提供される高周波電力供給システムは、高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給システムであって、上記高周波電源から上記負荷側に進行する進行波に関する情報を検出する第 1の検出手段と、上記負荷から上記高周波電源側に進行する反射波に関する情報を検出する第 2の検出手段と、上記第 1の検出手段により検出された進行波に関する情報と上記第 2の検出手段により検出された反射波に関する情報とに基づいて、当該第 1,第 2の検出手段の検出点における反射係数の大きさを演算する反射係数演算手段と、上記反射係数演算手段によって演算された反射係数の大きさを所定の周期で順次記憶する反射係数記憶手段と、上記負荷に対する入力電圧を検出する第 3の検出手段と、上記負荷に対する入力電流を検出する第 4の検出手段と、上記第 3の検出手段により検出された入力電圧と上記第 4の検出手段により検出された入力電流とに基づいて、当該第 3,第 4の検出手段の検出点から負荷側を見たインピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量を演算する第 2の微分演算手段と、上記反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値、 1つ前の記憶値及び上記第 2の微分演算手段によって演算されたインピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量に基づいて、上記第 1,第 2の検出手段の検出点力負荷側における異常の発生を判定する異常判定手段と、を備えたことを特徴として、る (請求項 27

) o

[0064] 好ましくは、上記異常判定手段は、上記反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値が予め設定された第 6基準値以上であり、かつ上記反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 7基準値以下であり、かつ上記インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 3基準値を超えたとき、異常発生と判定する (請求項 28)。

[0065] 好ましくは、上記異常判定手段は、上記反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値が予め設定された第 6基準値以上であり、かつ上記反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 7基準値以下のときの回数を計数する第 5 の計数手段、及び上記インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 3基準値を超える回数を計数する第 3の計数手段を備え、上記第 5の計数手段によって計数された回数が予め設定された第 5基準回数を超え、かつ上記第 3の計数手段によって計数された回数が所定の第 3基準回数を超えたとき、異常発生と判定する (請求項 29)。 [0066] 好ましくは、上記第 1,第 2の検出手段の検出点は、上記高周波電源の内部、上記高周波電源の高周波電力の出力端部から上記インピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部に設定されており、上記第 3,第 4の検出手段の検出点は、上記インピーダンス整合器の内部力負荷との間の線路上に設定されている（請求項 30)。

[0067] 上記構成によれば、反射係数の最新の記憶値と 1つ前の記憶値とを用いて異常判定を行うことの効果に加え、インピーダンス Zの微分値 dZZdtを用いることにより、特に負荷における異常を特定してそれを確実に検出することができる。

[0068] 好ましくは、上記異常判定手段により異常発生と判定されたとき、上記高周波電源力も出力される電力量を減少方向に変更する出力電力変更手段を更に備える (請求項 31)。

[0069] 好ましくは、上記出力電力変更手段は、上記高周波電源から出力される電力量をゼロにする（請求項 32)。

[0070] 好ましくは、上記出力電力変更手段により上記高周波電源の出力電力量が変更されると、第 1の所定時間の経過後に上記高周波電源の出力電力量を元の出力電力量に復帰させる出力電力復帰手段を更に備える（請求項 33)。

[0071] 好ましくは、上記出力電力変更手段により上記高周波電源の出力電力量が変更されると、上記インピーダンス整合器の整合動作を停止させ、そのときの状態を保持する整合動作停止手段を更に備える (請求項 34)。

[0072] 好ましくは、上記高周波電力供給システムにおいて、上記異常判定手段により異常発生と判定され、上記出力電力変更手段により上記高周波電源の出力電力量が変更されてから上記出力電力復帰手段により元の出力電力量に復帰後、第 2の所定時間経過まで上記異常判定手段の判定動作を禁止する第 1判定禁止手段を更に備える（請求項 35)。

[0073] 好ましくは、ユーザによる操作によって上記高周波電源の電力供給動作が開始された後、又はユーザによる操作によって電力供給動作中に出力電力設定値が変更された後、第 2の所定時間経過まで上記異常判定手段を禁止する第 2判定禁止手段を更に備える (請求項 36)。 [0074] 好ましくは、上記第 2の所定時間は、上記インピーダンス整合器により上記高周波電源と上記負荷とがインピーダンス整合されるまでの時間よりも長、 (請求項 37)。

[0075] 好ましくは、上記第 1の検出手段により検出される情報には少なくとも進行波の電力値又は電圧値が含まれ、上記第 2の検出手段により検出される情報には少なくとも反射波の電力値又は電圧値が含まれる（請求項 38, 39)。

[0076] 本発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

図面の簡単な説明

[0077] 図 1]本発明の実施例 1に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。

図 2]異常検出信号等の発生タイミングを説明するための図である。

図 3]反射係数の微分値と基準値との関係を示す図である。

図 4]本発明の実施例 2に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。図 5]インピーダンスの微分値と基準値との関係を示す図である。

図 6]本発明の実施例 3に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。図 7]本発明の実施例 4に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。図 8]本発明の実施例 5に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。図 9]本発明の実施例 6に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。図 10]反射係数の微分値と基準値との関係を示す図である。

図 11]実施例 6の変形例を説明するための、反射係数と時間との関係を示す図である。

図 12]本発明の実施例 7に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。図 13]インピーダンスの微分値と基準値との関係を示す図である。

図 14]インピーダンスと時間との関係を示す図である。

図 15]本発明の実施例 8に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。図 16]本発明の実施例 9に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。図 17]本発明の実施例 10に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。図 18]本発明の実施例 10に係る異常判定部の構成を示す図である。

図 19]反射係数と時間との関係を示す図である。 [図 20]本発明の実施例 11に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。

[図 21]本発明の実施例 12に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。

[図 22]本発明の実施例 13に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。

[図 23]従来の高周波電力供給システムの構成を示す図である。

[図 24]従来の反射係数と時間との関係を示す図である。

[図 25]従来の反射係数と時間との他の関係を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0078] 以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。

[0079] 図 1は、本発明の実施例 1に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。

このシステムは、半導体ウェハや液晶基板等の被加工物に対して高周波電力を供給して、例えばプラズマエッチングといったカ卩ェ処理を行うものである。この高周波電力供給システムは、高周波電源 1、インピーダンス整合器 2、異常検出装置 3、伝送線路 4、負荷接続部 5及びプラズマ処理装置力なる負荷 Lによって構成されて、る。

[0080] 高周波電源 1には、例えば同軸ケーブル力なる伝送線路 4を介してインピーダンス整合器 2が接続されている。インピーダンス整合器 2には、例えば電磁波が漏れな Vヽように遮蔽された銅板カゝらなる負荷接続部 5を介して負荷 L (例えばプラズマ処理装置)が接続されている。また、高周波電源 1には、異常検出装置 3が接続されている。なお、異常検出装置 3は、高周波電源 1に対して別途独立した態様で設けられているが、これに限らず、異常検出装置 3は、高周波電源 1の内部に設けられていてもよい。また、異常検出装置 3は、インピーダンス整合器 2の内部に設けられていてもよい。さらに、高周波電源 1は、インピーダンス整合器 2を含む構成としてもよい。

[0081] 高周波電源 1は、負荷 Lに対して例えば数百 kHz以上の周波数を有する高周波電力を供給するための装置である。高周波電源 1は、高周波発生増幅部 11と、方向性結合器 12と、電源制御部 13とを備えている。

[0082] 高周波発生増幅部 11は、負荷 Lに供給する高周波電力を発生するものである。高周波発生増幅部 11は、図示しない整流回路、平滑回路、電力増幅回路及び発振回路等を備える。高周波発生増幅部 11は、例えば入力電源からの入力電圧 (例えば A C200V)を整流 ·平滑して直流電圧を生成し、この直流電圧をスイッチングすることにより所定の高周波電圧に変換して出力する。この高周波電圧は、方向性結合器 1 2及びインピーダンス整合器 2を介して負荷 Lに供給される。

[0083] 方向性結合器 12は、高周波発生増幅部 11から負荷 L側に進行する高周波 (以下、進行波という。）と負荷 L側から反射してくる高周波 (以下、反射波という。）を分離して検出するものである。方向性結合器 12は、 1個の入力ポートと 3個の出力ポートを有し、入力ポートには高周波発生増幅部 11が接続され、第 1出力ポートには伝送線路 4が接続されている。また、第 2出力ポートと第 3出力ポートは、それぞれ後述する異常検出装置 3の第 1検波部 21と第 2検波部 22とに接続されている。

[0084] 入力ポートから入力される進行波は、第 1出力ポートから出力され、第 1出力ポート力も入力される反射波は入力ポートから出力される。方向性結合器 12は、進行波を適切なレベルまで減衰させて検出し、それを第 2出力ポートから出力する。また、方向性結合器 12は、反射波を適切なレベルまで減衰させて検出し、それを第 3出力ポートから出力する。従って、異常検出装置 3の第 1検波部 21には、方向性結合器 12 の第 2出力ポートから出力される進行波 PFが入力される。異常検出装置 3の第 2検波部 22には、方向性結合器 12の第 3出力ポートから出力される反射波 PRが入力される。

[0085] なお、図 1では省略しているが、本実施例に係る高周波電力供給システムには、高周波電源 1からの高周波電力の出力開始を指示する出力開始スィッチ、及び高周波電源 1から出力される高周波電力の出力値を設定するための出力電力設定スィッチが設けられた操作部が設けられて、る。操作者により出力開始スィッチが操作されると、図 1に示すように、その操作信号である出力開始信号が高周波電源 1の電源制御部 13と異常検出装置 3の異常判定部 25に入力される。操作者により出力電力設定スィッチが操作されると、その操作信号である出力電力設定信号が高周波電源 1の電源制御部 13と異常検出装置 3の異常判定部 25に入力されるようになっている。

[0086] 電源制御部 13は、上記出力開始信号が入力されているときに、方向性結合器 12 から出力される進行波 PFによって求められる進行波電力値と、上記出力電力設定信号で設定された出力電力値とが等しくなるように、高周波発生増幅部 11に指令信号を出力するものである。なお、電源制御部 13は、進行波電力値だけでなぐ方向性結合器 12から出力される反射波 PRによって求められる反射波電力値を用いて、進行波電力値から反射波電力値を減算した負荷 L側電力値 (進行波電力値 -反射波電力値)と出力設定信号で設定させた出力電力値とが等しくなるように、高周波発生増幅部 11に対して指令を出力してもよ!/、。

[0087] また、電源制御部 13は、異常検出装置 3から入力される異常検出信号に基づいて、高周波発生増幅部 11の高周波生成動作を制御するものである。後述するように、異常検出装置 3では、高周波電源 1の出力端 Aから見た負荷 L側の回路において、例えば伝送線路 4内で発生した絶縁破壊、インピーダンス整合器 2内で発生した絶縁不良、又は伝送線路 4とインピーダンス整合器 2の接続部で発生した接触不良等の異常が発生すると、その異常発生を検出した異常検出信号が出力される。電源制御部 13は、異常検出装置 3から異常検出信号が入力されると、高周波発生増幅部 1 1による高周波電力の発生を所定の期間 Tだけ停止させる。

[0088] インピーダンス整合器 2は、高周波電源 1と負荷 Lとのインピーダンスを整合させるものである。より具体的には、例えば高周波電源 1の出力端 Aから電源側を見たインピ一ダンス（出力インピーダンス）が 50 Ωに設計され、高周波電源 1が特性インピーダンス 50 Ωの伝送線路 4でインピーダンス整合器 2の入力端 Bに接続されてヽるとすると、インピーダンス整合器 2は、当該インピーダンス整合器 2の入力端 Bカゝら負荷 L側を見たインピーダンスを可及的に 50 Ωに自動調整する。なお、本実施例では特性ィンピーダンスを 50 Ωとしているが、言うまでもなく特'性インピーダンスは 50 Ωに限定されるものではない。

[0089] インピーダンス整合器 2は、入力検出部 15と、整合器制御部 16と、整合部 17とによつて概略構成されている。

[0090] 入力検出部 15は、高周波電源 1から入力される高周波 (入射波）の高周波電圧 V、高周波電流 I、及びそれらの位相差 Θを検出するものである。入力検出部 15で検出された高周波電圧 V、高周波電流 I及び位相差 Θは、整合器制御部 16に入力される

[0091] 整合器制御部 16は、入力検出部 15から入力された高周波電圧 V、高周波電流 I及び位相差 Θを用いて入力インピーダンス Zin (入力端 Β力も負荷 L側を見たインピーダンス）を算出し、この入力インピーダンス Zinが 50 Ωになるように、整合部 17の可変インピーダンス素子である可変キャパシタ VC1, VC2 (後述）を制御するものである。より具体的には、整合器制御部 16は、 I V I / Iが所定の範囲内、例えば 50士 5 Ωになり、位相差 Θが略 0° となるように、整合部 17の可変キャパシタ VC1, VC2 を制御する。

[0092] 整合部 17は、インダクタ L1と可変インピーダンス素子である可変キャパシタ VC1, VC2とを、いわゆる π型に接続した回路で構成されている。可変キャパシタ VC1, V C2は、図略の電動モータ力なる駆動部材により対向電極の一方が移動可能になされ、一方電極を移動させることにより、対向電極の面積が変化して各キャパシタンスが変化するようになっている。また、可変キャパシタ VC1, VC2の一方電極の駆動は、整合器制御部 16からの制御信号に基づ、て制御されるようになって、る。

[0093] 従って、整合部 17は、整合器制御部 16からの制御信号に基づいて可変キャパシタ VC1, VC2の各キャパシタンスを変化させ、これにより入力インピーダンス Zinの大きさ（絶対値）が所定の範囲（例えば 50± 5 Ω )内に入るように、かつ位相差が略 0° となるように調整する。なお、図 1の実施例による整合部 17の回路構成は、 π型である力これに代えて、 Τ型、 L型、逆 L型等が採用されてもよい。また、可変インピーダンス素子として可変キャパシタに代えて、可変インダクタが採用されてもよい。

[0094] 整合器制御部 16には、異常検出装置 3から動作禁止信号が入力されるようになつている。この動作禁止信号は、整合器制御部 16による上述した整合動作を禁止させる信号であって、例えば整合動作を禁止させるとき、ハイレベルとなる矩形波信号である。異常検出装置 3は、異常を検出すると、高周波電源 1に異常検出信号を出力すると同時に、所定の時間 Τ (図 2参照)だけハイレベルとなる動作禁止信号を整合器制御部 16に出力する。これにより整合器制御部 16は、異常検出装置 3で異常が検出されると、高周波電源 1が一時停止されている時間、インピーダンス整合器 2の整合動作を停止させる。

[0095] このように、高周波電源 1の電力出力動作を一時停止させている期間にインピーダンス整合器 2の整合動作も停止させるのは、高周波電源 1から電力が出力されなければ、入力検出部 15でインピーダンス整合を自動調整するための入力インピーダンス Zinが検出できないという問題が生じる力もである。また、インピーダンス整合器 2の整合動作も停止させるのは、電力非出力中にインピーダンス整合器 2の整合動作をさせると、整合部 17の可変キャパシタ VC1, VC2のキャパシタンス値が不定となる。そのため、高周波電源 1の電力出力動作が再開されたとき、可変キャパシタ VC1, VC 2のキャパシタンス値が不整合の大きい値に変動されていると、迅速に整合状態に引き込むことができなヽと、う問題が生じるからである。

[0096] 電力非出力中にインピーダンス整合器 2の整合動作を停止させて、れば、可変キャパシタ VC1, VC2のキャパシタンス値が電力停止直前の調整値からより不整合の大きい値に変動することがなぐ高周波電源 1の電力出力動作の再開後に迅速にィンピーダンス整合器 2を整合状態にすることができる。

[0097] 負荷 Lは、半導体ウェハ又は液晶基板等の被加工物をエッチング又は CVD等の方法を用いてカ卩ェするためのプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置では、被加工物の加工目的に応じて各種の加工プロセスが実行される。例えば、被加工物に対してエッチングを行う場合には、そのエッチングに応じたガス種類、ガス圧力、高周波電力の供給電力値、及び高周波電力の供給時間等が適切に設定された加工プロセスが行われる。プラズマ処理装置では、被加工物が配置される容器（図略）内にプラズマ放電用ガスを導入し、そのプラズマ放電用ガスを放電させて非プラズマ状態からプラズマ状態にしている。そして、プラズマ処理装置では、プラズマ状態になったガスを用いて被力卩ェ物をカ卩ェして、る。

[0098] 異常検出装置 3は、負荷 Lにおける異常、同軸ケーブルである伝送線路 4又は同軸ケーブルの両端に設けられる同軸コネクタにおける絶縁不良、絶縁破壊、及び接触不良等の異常が発生した場合に、それを検出するものである。異常検出装置 3は、第 1検波部 21と、第 2検波部 22と、反射係数演算部 23と、反射係数 Γの大きさの単位時間当たりの変化量を演算する微分演算部 24と、微分演算部 24の出力に基づいて異常であるか否かを判定する異常判定部 25とによって構成されている。

[0099] 第 1検波部 21は、進行波 PFの振幅 Vfを検波するものである。第 2検波部 22は、反射波 PRの振幅 Vrを検波するものである。第 1検波部 21及び第 2検波部 22は、例えば図略のダイオードと RCローノスフィルタと力なる周知のダイオード検波回路によつて構成されている。第 1検波部 21及び第 2検波部 22の検出値 Vf, Vrは、反射係数演算部 23に入力される。なお、第 1,第 2検波部 21, 22は整流回路で構成する等、他の構成にしてもよい。

[0100] 反射係数演算部 23は、第 1検波部 21から入力される進行波 PFの振幅 Vfと第 2検波部 22から入力される反射波 PRの振幅 Vrとから反射係数 Γ = VrZVfを算出するものである。反射係数演算部 23は、進行波 PFの振幅 Vf及び反射波 PRの振幅 Vrを AZDコンバータ（図略）によりデジタルの振幅値 Df, Drに変換した後、 DrZDfを演算することにより反射係数 Γの値を算出する。反射係数 Γの演算処理は、所定の周期 Atで行われる。また、反射係数 Γのデータは、微分演算部 24に入力される。

[0101] なお、反射係数演算部 23は、アナログ信号で VrZVfの信号を生成し、この信号を AZDコンバータによりデジタルデータに変換するようにしてもよい。第 1検波部 21及び第 2検波部 22は、電力検出回路で構成され、この電力検出回路によって進行波 P Fの電力 Wfと反射波 PRの電力 Wrとを検出するようにしてもよい。この場合、反射係数演算部 23では (WrZWf) ^1/2を演算することにより反射係数 Γが算出される。

[0102] 微分演算部 24は、反射係数演算部 23によって求められた反射係数 Γの大きさの単位時間当たりの変化量を求めるものである。換言すれば、微分演算部 24は、反射係数 Γの大きさの微分量 (d Γ Zdt)を求めるものである。以下、反射係数 Γの大きさの単位時間当たりの変化量を反射係数の微分値 d Γ Zdtと、う。

[0103] 微分演算部 24では、反射係数演算部 23から所定の周期 dtで反射係数 Γが入力される毎に、前回入力された反射係数 Γ 1と今回入力された反射係数 Γ 2との差 d Γ = Γ 2— Γ 1が算出されるとともに、 d rZdtが演算される。なお、反射係数演算部 23 力アナログ信号により反射係数 Γが入力される場合、微分演算部 24は、この反射係数 Γの信号を AZDコンバータによりデジタルデータに変換した後、 drZdtを演算することになる。微分演算部 24の演算結果 (d r Zdt)は、異常判定部 25に入力される。

[0104] 異常判定部 25は、微分演算部 24から入力される反射係数の微分値 d Γ Zdtに基づいて、異常が発生している力否かを判定する。異常判定部 25は、異常発生と判定した場合、異常を示す異常検出信号を第 1所定時間 T (図 2参照)だけ高周波電源 1 の電源制御部 13に対して出力するとともに、整合器制御部 16に対して動作禁止信号を出力する。

[0105] すなわち、異常判定部 25は、反射係数の微分値 d Γ Zdtを予め設定された所定の基準値と比較し、微分値 d r Zdtが基準値を超えている場合、高周波電源 1の出力端 A力も負荷 L側に至る回路において何らかの異常が発生していると判定し、第 1所定時間 Tだけ、例えばハイレベルに反転する異常検出信号を出力する。例えば反射係数の微分値 d r Zdtが図 3に示すように変化した場合、異常判定部 25は、反射係数の微分値 d Γ Zdtが基準値を超えたタイミング tlでノ、ィレベルに反転する異常検出信号を所定の時間 Tだけ出力する。なお、図 3において、タイミング t2は反射係数 Γが極値となるタイミングである。異常判定部 25は、反射係数の微分値 d r Zdtにより異常検出を行っているので、反射係数 Γにより異常検出を行うよりも速ぐ瞬時に異常検出が可能になっている。

[0106] そして、電源制御部 13は、この異常を示す異常検出信号によって、高周波発生増幅部 11による高周波電力の発生を所定の時間 Tだけ停止させる。また、整合器制御部 16は、動作禁止信号によってその整合動作を禁止させる。

[0107] また、異常判定部 25は、異常が発生していると判定し、第 1所定時間 Tだけ経過した後、異常検出信号の出力レベルを反転させる（図 2の a参照)。これにより、電源制御部 13は、高周波電源 1からの高周波電力の出力の停止を解除し、再び、高周波電力を出力させる。また、異常判定部 25は、整合器制御部 16に対して出力する動作禁止信号の出力レベルを反転させる（図 2の b参照)。これにより、整合器制御部 1 6は、その整合動作を再開させる。

[0108] さらに、異常判定部 25は、その異常判定動作を、上記第 1所定時間 Tが経過した後、さらに予め設定される第 2所定時間 T' が経過するまで禁止する。すなわち、異常判定動作は、異常が発生していると判定されたとき力 T+T' の時間だけ禁止される。なお、この第 2所定時間 T' は、高周波電源 1が高周波出力動作を開始した後、実質的にインピーダンス整合器 2によってインピーダンス整合されるまでの想定時間よりも長く設定された時間であり、経験的に又は実験的に求められた値である。また、異常が発生していると判定されていなくても、最初に高周波電力の出力動作を開始したとき、又は高周波電力の出力電力設定値が変更されたときは、第 2所定時間 T ' が経過するまで異常判定動作が禁止される。

[0109] なお、最初に高周波電力の出力動作を開始したときは、出力開始信号を監視することにより判定することができる。また、高周波電力の出力電力設定値が変更されたか否かは、出力電力設定信号を監視することにより判定することができる。

[0110] 高周波電源 1が高周波電力の出力を開始した直後、又は電力供給動作中に出力電力設定値が変更された直後は、高周波電源 1の出力端 Aカゝら負荷 L側に至る回路が異常でないにもかかわらず、不整合状態となり、反射係数 Γが増加して異常と誤検出されることがある。そのため、上記第 2所定時間の期間は、異常判定動作を禁止するようにしている。

[0111] 一方、インピーダンス整合器 2が整合状態を維持しているときに異常が発生した場合は、上述したように異常検出装置 3において、反射係数の微分値 d r Zdtにより、その異常を瞬時に検出し、高周波電源 1の高周波出力動作とインピーダンス整合器 2の整合動作を停止させる。異常検出装置 3は、実質的に高周波電源 1が高周波出力動作を開始し (一時停止後に再度開始された場合を含む。）、インピーダンス整合器 2による整合状態が維持されるようになった後に異常判定動作を行う。

[0112] 異常判定部 25は、例えば図示しない報知装置に接続されており、異常検出信号はこの報知装置と高周波電源 1の電源制御部 13に入力される。また、異常検出信号と同時に、インピーダンス整合器 2には、例えばハイレベルに反転する動作禁止信号が入力される。報知装置は異常検出信号が入力されると、表示又は音声により異常が発生していることを報知する。また、上述したように、高周波電源 1は、異常検出信号が入力されると、所定の時間 Tだけ高周波電力の出力動作を停止し、インピーダンス整合器 2は、動作禁止信号が入力されると、所定の時間 Tだけ整合動作を停止する。

[0113] 次に、実施例 1に係る高周波電力供給システムにおける異常検出処理について説明する。

[0114] プラズマ処理装置 (負荷 L)でプラズマ加工を行うべく高周波電源 1の電源がオン〖こされると、高周波電源 1から所定の高周波電力が生成され、伝送線路 4、インピーダンス整合器 2及び負荷接続部 5を介して負荷 Lに供給される。

[0115] インピーダンス整合器 2に高周波電源 1から高周波電力が入力されると、インピーダンス整合器 2では、この入力電力に基づ!/ヽてインピーダンス整合器 2の入力インピーダンス Zin (入力端 Bのインピーダンス）の大きさ I V I / Iと位相差 0が検出される。インピーダンス整合器 2では、この検出情報に基づいて入力インピーダンス Zinが特性インピーダンス 50 Ωになるように、整合部 17の可変キャパシタ VC1, VC2が自動調整される。

[0116] 高周波電源 1を起動した直後、すなわち、インピーダンス整合器 2に高周波電源 1 力も高周波電力が入力された直後は、インピーダンス整合器 2の入力インピーダンス Zinは通常、特性インピーダンス（50 Ω )からずれ、不整合状態となっている。インピ一ダンス整合器 2がインピーダンスの自動調整動作を開始すると、例えば 3秒程度の所定の時間が経過後には入力インピーダンス Zinは、予め設定された整合範囲（例えば 50± 5 Ω )に調整される。そして、その後は、インピーダンス整合器 2は負荷しのインピーダンス Z1の変動に応じて可変キャパシタ VC1, VC2を変化させ、入力インピ一ダンス Zinが常に所定の整合範囲内に入るように自動調整する。

[0117] 高周波電源 1が高周波電力の供給を開始すると、方向性結合器 6は、高周波の進行波 PFと反射波 PRとを分離して検出し、検出信号を異常検出装置 3に入力する。異常検出装置 3は、進行波 PFと反射波 PRから反射係数の微分値 d rZdtを算出し、この反射係数の微分値 drZdtの変化に基づいて高周波電源 1の出力端 Aから負荷 L側の回路で異常が発生している否かを判定する。すなわち、異常検出装置 3は、高周波電源 1が電力供給を開始すると、反射係数の微分値 drZdtの変化に基づいて高周波電源 1の出力端 Aから負荷 L側の回路で異常発生の有無の監視を開始する。

[0118] なお、異常検出装置 3は、異常が発生していると判定されたときから T+T' の時間

(図 2参照)だけ異常判定動作が禁止される。そのため、実質的に異常検出装置 3による異常発生の有無の監視は、インピーダンス整合器 2によるインピーダンス整合の調整が終了し、その整合状態の維持に移行したとき力開始される。 [0119] 従って、この高周波電力供給システムでは、プラズマ処理装置 Lがプラズマ処理を終了するまで、すなわち、高周波電源 1からの電力供給が停止されるまで、異常検出装置 3により高周波電源 1の出力端 Aから負荷 L側での異常発生の有無が監視されながら、インピーダンス整合器 2により高周波電源 1とプラズマ処理装置 Lとのインピ一ダンス整合が自動的に調整され、高周波電源 1からの高周波電力は可及的に効率良くプラズマ処理装置 Lに供給される。

[0120] ここで、高周波電源 1から負荷 Lに高周波電力が供給されているときに、高周波電源 1の出力端 Aから負荷 L側の回路、例えば伝送線路 4の線路上、伝送線路 4と高周波電源 1又はインピーダンス整合器 2との接続コネクタ、インピーダンス整合器 2の内部等で絶縁破壊、絶縁不良、又は接触不良等の異常が発生すると、その異常発生点のインピーダンスが変化し、反射波が増大することになる。

[0121] インピーダンス整合器 2の出力端力負荷 L側で異常が発生した場合は、負荷 L側のインピーダンスの変動に応じてインピーダンス整合器 2が自動的にインピーダンス整合を取るように動作する。そのため、高周波電力供給システムは、可及的に負荷 L 側に高周波電力を供給し、高周波電源側への反射波の増大を抑制するように動作する。この状態が継続すると、負荷 L側の異常発生箇所に高周波電力が供給されてその損傷状態が更に拡大することになる。また、その損傷が拡大し、インピーダンス整合器 2ではインピーダンス整合が取れなくなると、非常に大きな反射波が高周波電源 1に戻ってきて当該高周波電源 1も損傷する事態になる。

[0122] 同様の現象は、高周波電源 1とインピーダンス整合器 2との間で異常が発生した場合にも生じる。しかし、この場合は、インピーダンス整合器 2によるインピーダンス整合動作は作用しな、ので、例えば伝送線路 4で絶縁不良又は絶縁破壊が発生した場合は、その損傷箇所でインピーダンス不整合となり、非常に大きな反射波が高周波電源 1に戻り、当該高周波電源 1を損傷させることになる。

[0123] しかし、本実施例に係る高周波電力供給システムでは、異常検出装置 3で高周波電源 1から入力された入射波 PF及び反射波 PRから算出した反射係数の微分値 d r Zdtを用いて異常の発生を監視している。そのため、高周波電源 1の出力端 Aから負荷 L側の回路で異常が発生すると、異常検出装置 3に入力される反射波 PRが増大し、反射係数の微分値 drZdtが所定の基準値を超えるので、直ちに異常の発生が検出される。

[0124] 図 2に示したように、異常判定部 25で異常発生と判定されると、異常判定部 25から高周波電源 1の電源制御部 13と報知装置（図略）に異常検出信号 (ハイレベルの信号)が入力される。電源制御部 13は、異常検出信号が入力されると、高周波発生増幅部 11を制御して、高周波波電力の発生を停止する (高周波電力の出力波形参照 )。また、報知装置は、異常検出信号が入力されると、高周波電力供給システムに異常が発生した旨の報知を行う。

[0125] このように、異常発生が検出されると、異常検出信号により高周波電源 1の電力出力動作が直ちに停止されるので、上述の異常発生箇所の損傷の拡大が防止されるとともに、当該高周波電源 1の反射波による損傷も未然に防止される。特に、反射係数の微分値 drZdtにより異常検出しているので、実際に異常が発生して反射係数 Γ の大きさが異常値に変化する前に早期に異常が検出され、高周波電源 1の電力出力停止等の安全措置が有効に作用する。

[0126] その後、電源制御部 13は、高周波発生増幅部 11による高周波電力の発生を停止させた後、所定時間 Tの経過後に元の出力量で高周波電力を出力させる。これは、異常検出によって検出される異常力例えばプラズマ処理装置 Lで生じるアーク放電のように瞬時的に大きな負荷変動である場合や損傷が生じて、たとしても自然回復可能な場合があり、このような場合にも常に手動で電力供給を回復させるのでは作業効率を徒に低下させるため、高周波電力供給システムを自動的に復帰させることにより作業効率の低下を低減するようにしたものである。なお、所定の時間 Tは、経験的に又は実験的に求められた値である。

[0127] 本実施例では、作業効率の観点力異常検出時に所定の時間 Tだけ高周波電源

1の電力出動作を停止させるようにして、るが、より安全性を考慮して高周波電源 1の電力出力動作を完全に停止させるようにしてもょ、。

[0128] 異常判定部 25において異常発生と判定されると、図 2に示したように、異常判定部

25からインピーダンス整合器 2の整合器制御部 16に動作禁止信号 (ハイレベルの信号)が入力される。整合器制御部 16は、動作禁止信号が入力されると、整合部 17の可変インピーダンス素子である可変キャパシタ VC1, VC2の駆動制御を所定の時間 Tだけ停止し、可変キャパシタ VC1, VC2のキャパシタンス値を異常発生時の状態に保持する。

[0129] これにより、所定の時間 Tの経過後に高周波電源 1の電力出力動作が復帰したとき、インピーダンス整合器 2は、高周波電源 1の電力出力動作が停止したときの可変キャパシタ VC1, VC2のキャパシタンス値力インピーダンス整合動作を開始することになるので、不整合状態が大きくずれていることがなぐ迅速にインピーダンス整合動作を行うことができる。

[0130] 異常検出装置 3の異常判定動作は、高周波電源 1の電力供給が復帰されてもインピーダンス整合器 2が不整合状態であるため、整合状態に引き込むまでの時間 T'が経過するまで、禁止状態を示すローレベル (動作オフ）が保持される。

[0131] 従って、異常判定部 25の判定動作の禁止状態は、高周波電源 1の電力供給が停止されて力所定の時間 Tとインピーダンス整合器 2が整合状態に至るまでの時間 T 'が経過するまで継続される。これにより、高周波電源 1の電力供給が復帰した直後のインピーダンス不整合状態における異常検出装置 3の誤動作を防止することができる。

[0132] 図 4は、本発明の実施例 2に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。

実施例 1では、高周波電源 1の出力端 Aにおける高周波出力の反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtに基づいて、高周波電源 1の出力端 Aから負荷 L側での異常を検出するようにした力実施例 2では、高周波電源 1の出力端 Aにおける高周波出力の反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtと、負荷 Lの入力端におけるインピーダンスの微分値とに基づいて、負荷 Lにおける異常を特定して検出するものである。

[0133] 実施例 1と異なる点について説明すると、インピーダンス整合器 2には、整合部 17 の後段に、電圧検出部 18及び電流検出部 19が設けられている。

[0134] 電圧検出部 18は、整合部 17の出力端 Cにおける高周波の電圧値 Vを検出するもし

のである。換言すれば、整合部 17の出力端 Cは、負荷接続部 5を介して負荷 Lに接続されているため、電圧検出部 18は、負荷 L側の入力端における高周波の電圧値 V を検出する。 [0135] 電流検出部 19は、整合部 17の出力端 Cにおける高周波の電流値 Iを検出するもし

のである。換言すれば、整合部 17の出力端 Cは、負荷接続部 5を介して負荷 Lに接続されているため、電流検出部 19は、負荷 L側の入力端における高周波の電流値 I しを検出する。

[0136] 電圧検出部 18によって検出された電圧値 V及び電流検出部 19によって検出されし

た電流値 Iは、異常検出部 3のインピーダンス演算部 26 (後述）に与えられる。

し

[0137] 異常検出装置 3には、インピーダンス演算部 26と、インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量を演算する第 2微分演算部 27とが設けられている。なお、実施例 1で説明した微分演算部 24は、この実施例 2では、便宜上「第 1微分演算部 24」として説明する。

[0138] インピーダンス演算部 26は、電圧検出部 18から入力される負荷 Lの入力端における電圧値 Vと電流検出部 19から入力される負荷 Lの入力端における電流値 Iとからししインピーダンス Z=V

し /\を算出するものである。インピーダンス演算部 26は、電圧し

検出部 18から入力される電圧値 V及び電流検出部 19から入力される電流値 Iを A

L L

ZDコンバータによりデジタルの振幅値 Dv, Diに変換した後、 DvZDiを演算することによりインピーダンス Zの値を算出する。インピーダンス Zの演算処理は、所定の周期 Atで行われる。また、インピーダンス Zのデータは第 2微分演算部 27に入力される。なお、インピーダンス演算部 26では、アナログ信号で V のし /\の信号を生成し、こし

信号を AZDコンバータによりデジタルデータに変換するようにしてもよ!ヽ。

[0139] 第 2微分演算部 27は、インピーダンス演算部 26によって求められたインピーダンス Zの大きさの単位時間当たりの変化量を求めるものである。換言すれば、第 2微分演算部 27は、インピーダンス Zの大きさの微分値 (dZZdt)を求めるものである。以下、インピーダンス Zの大きさの単位時間当たりの変化量をインピーダンスの微分値 dZZ dtという。

[0140] 第 2微分演算部 27では、インピーダンス演算部 26から所定の周期 dtでインピーダンス Zが入力される毎に、前回入力されたインピーダンス Z 1と今回入力されたインピ一ダンス Z2との差 dZ=Z2— Z1が算出されるとともに、 dZZdtが演算される。なお、ィンピーダンス演算部 26からアナログ信号によりインピーダンス Zが入力される場合、第 2微分演算部 27は、このインピーダンス Zの信号を AZDコンバータによりデジタルデータに変換した後、 dZZdtが演算されることになる。第 2微分演算部 27の演算結果 (dZZdt)は、異常判定部 25に入力される。

[0141] 異常判定部 25では、第 1微分演算部 24から入力される反射係数の微分値 d Γ /ά t及び第 2微分演算部 27から入力されるインピーダンスの微分値 dZZdtに基づいて、異常が発生しているか否かを判定し、異常発生と判定した場合は、異常を示す異常検出信号を第 1所定時間 T (図 2参照)だけ高周波電源 1の電源制御部 13に対して出力するとともに、整合器制御部 16に対して動作禁止信号を出力する。

[0142] すなわち、異常判定部 25は、反射係数の微分値 d Γ Zdtを予め設定された所定の基準値と比較するとともに、インピーダンスの微分値 dZZdtを予め設定された所定の基準値と比較する。異常判定部 25は、微分値 d r Zdtが基準値を超え、かつ微分値 dZZdtが基準値を超えて、る場合、負荷 L側にお、て何らかの異常が発生して、ると判定し、第 1所定時間 T (図 2参照)だけ、例えばハイレベルに反転する異常検出信号を出力する。

[0143] 例えば、反射係数 Γの微分値 d r Zdtが図 3に示すように変化した場合、反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtが基準値を超え (タイミング tl参照）、かつインピーダンスの微分値 dZZdtが図 5に示すように変化した場合、インピーダンス Zの微分値 dZZdtが基準値を超え (タイミング参照）たとき、異常判定部 25はハイレベルを出力する。なお、図 3において、タイミング t2は反射係数 Γが極値となるタイミングであり、図 5において、タイミング t2' はインピーダンス Zが極値となるタイミングである。

[0144] このように、反射係数 Γの微分値 d Γ Zdt及びインピーダンス Zの微分値 dZZdtにより異常検出を行うと、負荷 L側での異常を確実に検出することができる。すなわち、反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtを求めることにより、高周波電源 1の出力端 Aから負荷 L側に至る回路において異常が生じたことを検出することができるが、反射係数 Γの微分値 d r Zdtのみでは、負荷 Lのみで生じる異常を特定したい場合、それを特定することは困難である。すなわち、高周波電源 1の出力端 Aから負荷 L側に至る回路には、伝送線路 4やインピーダンス整合器 2が含まれているからである。一方、負荷 L の入力端においてインピーダンス Zを測定するのみでは、負荷 Lでは通常、加工中にお、てインピーダンスが多少なりとも変動するので、異常と判定するための基準値を定めることは難しく負荷 Lに生じる異常を検出することは困難である。

[0145] そこで、本実施例 2では、反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtに加えてインピーダンス Z の微分値 dZZdtを求めることにより、特に負荷 Lにおける異常を特定してそれを確実に検出するようにしている。

[0146] 異常判定部 25は、反射係数 Γの微分値 d Γ Zdt及びインピーダンスの微分値 dZ

Zdtにより異常検出を行っているので、単に反射係数 Γの大きさにより異常検出を行う、又はインピーダンス Zの大きさにより異常検出を行うよりも速ぐ瞬時に異常検出が可能になっている。

[0147] より具体的に動作を説明すれば、高周波電源 1が高周波電力の供給を開始すると、高周波電源 1は、高周波の進行波 PFと反射波 PRとを分離して検出し、検出信号を異常検出装置 3に入力する。一方、インピーダンス整合器 2は、負荷 Lの入力端における電圧値及び電流値を異常検出装置 3に入力する。異常検出装置 3は、進行波 P Fと反射波 PRから反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtを算出するとともに、インピーダンス整合器 2からの電圧値及び電流値からインピーダンスの微分値 dZ/dtを算出し、この反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtの変化及びインピーダンスの微分値 dZZdtの変化に基づいて負荷 L側の回路で異常が発生している否かを判定する。すなわち、異常検出装置 3は、高周波電源 1が電力供給を開始すると、反射係数 Γの微分値 drZd tの変化及びインピーダンスの微分値 dZZdtの変化に基づいて負荷 L側で異常発生の有無の監視を開始する。

[0148] この場合、異常検出装置 3では、高周波電源 1から入力された入射波 PF及び反射波 PRカゝら算出した反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtを用いて異常の発生を監視してヽるため、負荷 Lにおける異常を含む、高周波電源 1の出力端 A力も負荷 Lに至る回路、例えば伝送線路 4の線路上、伝送線路 4と高周波電源 1又はインピーダンス整合器 2との接続コネクタ、又はインピーダンス整合器 2の内部等で絶縁破壊、絶縁不良、若しくは接触不良等の異常、又は負荷 Lの異常が発生したことを予想することができる。

[0149] しかし、本実施例 2の構成では、更に異常検出装置 3で負荷 Lの入力端における電圧値 V及び電流値 I力も算出したインピーダンス Zの dZZdtを用いて異常の発生をしし

監視しているので、高周波電源 1の出力端 Aから負荷 L側の回路での異常を検出することができるだけでなぐ負荷 Lにおける異常を特定し、それを確実に検出することができる。

[0150] また、本実施例 2においては、高周波電源 1の出力端 Aと電圧や電流の検出点との間における異常も特定することができる。例えば、反射係数 Γの微分値 d rZdtが所定の基準値を超える力インピーダンス Zの微分値 dZZdtが所定の基準値を超えていない場合、高周波電源 1の出力端 Aと電圧や電流の検出点との間における異常、例えば伝送線路 4の線路上、伝送線路 4と高周波電源 1又はインピーダンス整合器 2 との接続コネクタ、又はインピーダンス整合器 2の内部等で絶縁破壊、絶縁不良、又は接触不良等の異常と特定することができる。

[0151] なお、この異常を示す異常検出信号によって、電源制御部 13が高周波発生増幅部 11による高周波電力の発生を第 1所定時間 Tだけ停止させる制御、整合器制御部 16が動作禁止信号によってその整合動作を禁止させる制御等は、実施例 1と同様であるため、ここでは省略する。

[0152] 図 6は、本発明の実施例 3に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。

実施例 1では反射係数 Γの検出点を高周波電源 1内の出力端近傍に設けていたが、実施例 3は、反射係数 Γの検出点を伝送線路 4上に設けたものである。具体的には、図 6に示す構成は、高周波電源 1の方向性結合器 12を除去し、伝送線路 4上に方向性結合器 6を設けたものである。高周波電源 1と方向性結合器 6との間、及び方向性結合器 6とインピーダンス整合器 2との間は、同軸ケーブル力もなる伝送線路 4 によってそれぞれ接続されている。また、方向性結合器 6の第 2出力ポートと第 3出力ポートは、それぞれ異常検出装置 3の第 1検波部 21と第 2検波部 22とに接続されている。

[0153] 実施例 3に係る高周波電力供給システムにおける異常判定動作は、上述した実施例 1に係る高周波電力供給システムにおける異常判定動作と同一である。従って、ここでは、詳細説明は省略する。実施例 3に係る高周波電力供給システムでは、異常検出点が伝送線路 4上 (具体的には方向性結合器 6の位置）になるので、方向性結合器 6から負荷 L側の回路での異常、具体的には方向性結合器 6とインピーダンス整合器 2を結合する伝送線路 4、接続コネクタでの絶縁破壊若しくは接触不良、インピ一ダンス整合器 2内での絶縁不良、又は負荷 Lでの異常等が検出され、上述した実施例 1と同様の作用効果を奏する。

[0154] なお、反射係数 Γの検出点を伝送線路 4上に設けた実施例 3の構成を、負荷の入力端におけるインピーダンスの微分値を検出する図 4に示した実施例 2の構成に適用するようにしてもよヽ。

[0155] 図 7は、本発明の実施例 4に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。

実施例 1では、反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtを用いて異常発生を判定して、たが、実施例 4は反射係数 Γと反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtの両方を用いて異常発生を判定するようにしたものである。具体的には、図 7は、図 1において、反射係数演算部 23と異常判定部 25との間に第 1比較部 28を設け、微分演算部 24と異常判定部 25 との間に第 2比較部 29を設けたものである。

[0156] 第 1比較部 28には、反射係数演算部 23で演算された反射係数 Γが入力される。

第 2比較部 29には、微分演算部 24で演算された反射係数 Γの微分値 d rZdtが入力される。

[0157] 第 2比較部 29は、微分演算部 24から入力される反射係数 Γの微分値 d Γ/dtを予め定められた第 1基準値と比較し、反射係数 Γの微分値 d rZdtが当該第 1基準値を超えたとき、その旨の信号 (例えばローレべルカハイレベルに反転する信号）を出力するものである。この信号は、異常判定部 25に入力される。

[0158] また、第 1比較部 28は、反射係数演算部 23から入力される反射係数 Γの大きさを予め定められた第 2基準値と比較し、反射係数 Γの大きさが当該第 2基準値を超えたとき、その旨の信号 (例えばローレベルからハイレベルに反転する信号)を出力するものである。この信号も、異常判定部 25に入力される。

[0159] 異常判定部 25は、図略の AND回路を有し、この AND回路で第 1比較部 28及び第 2比較部 29から入力される信号の論理積が演算され、その演算結果の信号が異常検出信号として出力される。すなわち、第 1比較部 28及び第 2比較部 29から入力される信号が、ずれもハイレベルのとき、異常判定部 25からハイレベルの信号が出力され、第 1比較部 28及び第 2比較部 29から入力される信号のいずれかがローレべルのとき、異常判定部 25からローレベルの信号が出力される。なお、異常判定部 25 における信号のローレベル、ハイレベルの関係は逆になつていてもよい。

[0160] 実施例 4に係る高周波電力供給システムでは、異常判定部 25において、反射係数

Γの微分値 d Γ Zdtと反射係数 Γとがそれぞれ対応する第 1基準値と第 2基準値と比較され、両パラメータが基準値を超えると、異常発生と判定される。その他の動作については実施例 1と同一であるので、説明を省略する。

[0161] このように、実施例 4では反射係数の微分値 d Γ Zdtだけでなく、反射係数 Γも加味して異常発生を判定する。例えば、反射係数の微分値 dr Zdtが大きぐかつ反射係数 Γが大きヽ場合に異常と判定する。

[0162] なお、異常判定部 25における異常判定では、第 1比較部 28の比較結果及び第 2 比較部 29の比較結果の AND条件で、すなわち、反射係数 Γの微分値 dr Zdtが第 1基準値を超え、かつ、反射係数 Γが第 2基準値を超えたとき、異常発生と判定していたが、これに代えて、第 1比較部 28の比較結果及び第 2比較部 29の比較結果の OR条件で、すなわち、反射係数 Γの微分値 drZdtが第 1基準値を超えたとき、又は反射係数 Γが第 2基準値を超えたとき、異常発生と判定するようにしてもよ！、。

[0163] 図 8は、本発明の実施例 5に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。

実施例 4では、反射係数 Γの大きさと反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtとを用いて異常発生を判定していたが、実施例 5は、反射係数 Γの大きさと反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtの両方及びインピーダンス Zの微分値 dZZdtを用いて異常発生を判定するようにしたものである。具体的には、図 8は、実施例 4を示す図 7において、インピーダンス整合器 2に電圧検出部 18及び電流検出部 19を設け、異常検出装置 3にインピ一ダンス演算部 26及び第 2微分演算部 27を設けたものである。

[0164] この実施例 5では、第 1比較部 28及び第 2比較部 29において、反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtと反射係数 Γの大きさとがそれぞれ対応する第 1基準値と第 2基準値と比較され、それらがともに対応する基準値を超えると、ハイレベルを出力する。異常検出装置 3の異常判定部 25は、第 1比較部 28及び第 2比較部 29から入力される信号カ^、ずれもノ、ィレベルであって、第 2微分演算部 27から入力されるインピーダンス Z の微分値 dZZdtが所定の基準値を超えると、異常発生と判定される。その他の動作については実施例 1と同一であるので、説明を省略する。

[0165] このように、実施例 5では反射係数 Γの大きさ及び反射係数の微分値 d Γ Zdtだけでなぐインピーダンス Zの微分値 dZZdtをも加味して異常発生を判定するので、より確実にかつ精度よく負荷 Lにおける異常を検出することができる。

[0166] なお、異常判定部 25における異常判定では、第 1比較部 28の比較結果、第 2比較部 29の比較結果、及び第 2微分演算部 27の出力に基づく演算結果の AND条件で、すなわち、反射係数 Γの微分値 d rZdtが第 1基準値を超え、反射係数 Γが第 2 基準値を超え、更にインピーダンス Zの微分値 dZZdtが第 3基準値を超えたとき、異常発生と判定していたが、これに代えて、第 1比較部 28の比較結果、第 2比較部 29 の比較結果、及び第 2微分演算部 27の出力に基づく演算結果の OR条件で、すなわち、反射係数 Γの微分値 d rZdtが第 1基準値を超えたとき、反射係数 Γが第 2 基準値を超えたとき、又はインピーダンス Zの微分値 dZZdtが第 3基準値を超えたとき異常発生と判定するようにしてもょ、。

[0167] 図 9は、本発明の実施例 6に係る高周波電力供給システムを示す図である。実施例 1では、反射係数 Γの微分値 drZdtが所定の第 1基準値を超えると、直ちに異常発生と判定していたが、実施例 6は、反射係数 Γの微分値 drZdtが所定の第 1基準値を超える回数をカウントし、その回数が所定の基準回数を超えると、異常発生と判定するようにしたものである。従って、図 9は、図 1において、微分演算部 24と異常判定部 25との間に計数部 31を設けたものである。その他の構成は、実施例 1に係る高周波電力供給システムと同一であるので、ここでは実施例 1と相違する計数部 31と異常判定部 25の動作について簡単に説明する。

[0168] 図 9における計数部 31は、微分演算部 24で演算された反射係数 Γの微分値 d Γ Zdtを所定の第 1基準値と比較し、当該微分値 drZdtが第 1基準値を超える回数を計数するものである。すなわち、例えば反射係数 Γの微分値 drZdtが図 10に示すように変化した場合、計数部 31は、反射係数 Γの微分値 dr Zdtが第 1基準値を超えたタイミング tl, t2, t3で内蔵カウンタのカウント値を 1ずつ増加させ、そのカウント値を異常判定部 25に出力する。 [0169] 異常判定部 25は、計数部 31から入力され計数値が第 1基準値を超えると、異常発生と判定する。

[0170] 実施例 6では、反射係数 Γの微分値 d rZdtが所定の第 1基準値を超える回数が所定の基準回数を超えたとき、異常発生と判定し、異常報知や高周波電力の出力停止措置が行われるようにしている。そのため、例えば反射係数 Γが図 25に示すように断続的に増大する場合、各反射係数 Γの変化が生じているときに高周波電力の伝送回路上に軽微の損傷が発生し、これらの損傷が繰り返されて致命的な損傷に至るような場合に早期に異常発生を検出して、その損傷の増大を未然に防止することができる。

[0171] なお、実施例 6の変形例として、実施例 4 (図 7参照）と同様に反射係数 Γの微分値 drZdtに反射係数 Γの大きさをカ卩味するようにしてもよい。この場合は、図 9において、反射係数演算部 23と異常判定部 25との間に計数部（図示せず)を追加し、この計数部で反射係数 Γの大きさが所定の第 2基準値を超える回数を計数し、その計数結果を異常判定部 25に入力する。そして、異常判定部 25では、反射係数 Γの微分値 drZdtが所定の第 1基準値を超える回数が所定の第 1基準回数を超え、かつ、反射係数 Γが所定の第 2基準値を超える回数が所定の第 2基準回数を超えたとき、異常発生と判定される。あるいは、反射係数 Γの微分値 drZdtが所定の第 1基準値を超える回数が所定の第 1基準回数を超えたとき、又は、反射係数 Γの大きさが所定の第 2基準値を超える回数が所定の第 2基準回数を超えたとき、異常発生と判定される。

[0172] また、実施例 6に示した、反射係数 Γの微分値 drZdtが所定の基準値を超えたときの回数が所定の基準回数を超えたとき、異常と判定する方法では、反射係数 Γが図 11に示すように階段状に変化した場合は、上記計数部 31のカウント値は「1」のままで、異常判定部 25で異常発生と判定されない。しかし、反射計数 Γが高い状態が継続して、ると、うことは異常が発生して、る可能性が高、から、異常判定部 25で異常発生の見落としが生じる可能性がある。

[0173] そこで、このような不具合を解消するため、 1度目をカウントした後、カウントしたときの反射係数 Γの大きさが一定値以上であって、所定時間 ta (図 11参照)以上維持される場合には、異常であると判定するようにしてもょヽ。

[0174] 図 12は、本発明の実施例 7に係る高周波電力供給システムを示す図である。実施例 6では、反射係数 Γの微分値 drZdtが所定の基準値を超える回数をカウントし、その回数が所定の基準回数を超えると、直ちに異常発生と判定していたが、実施例 7は、反射係数 Γの微分値 drZdtが所定の基準値を超える回数をカウントし、その回数が所定の基準回数を超え、かつインピーダンス Zの微分値 dZZdtが所定の基準値を超える回数をカウントし、その回数が所定の基準回数を超えると、異常発生と判定するようにしたものである。従って、図 12は、実施例 6を示す図 9において、インピーダンス整合器 2に電圧検出部 18及び電流検出部 19を設け、異常検出装置 3〖こインピーダンス演算部 26及び第 2微分演算部 27を設け、更に第 2微分演算部 27と異常判定部 25との間に第 2計数部 32を設けたものである。なお、図 12では、図 9に示した計数部 31を「第 1計数部 31」として説明する。

[0175] 第 2計数部 32は、第 2微分演算部 27で演算されたインピーダンス Zの微分値 dZZ dtを所定の第 3基準値と比較し、当該微分値 dZZdtが第 3基準値を超える回数を計数するものである。すなわち、例えばインピーダンス Zの微分値 dZ/dtが図 13に示すように変化した場合、第 2計数部 32は、インピーダンス Zの微分値 dZZdtが第 3基準値を超えたタイミング t , t2' , t3' で内蔵カウンタのカウント値を 1ずつ増カロさせ、そのカウント値を異常判定部 25に出力する。

[0176] 異常判定部 25は、第 1計数部 31から計数回数が入力され、その計数回数が第 1基準回数を超え、かつ第 2計数部 32から計数回数が入力され、当該計数回数が第 3基準回数を超えると、異常発生と判定する。

[0177] 実施例 7では、反射係数 Γの微分値 d rZdtが所定の第 1基準値を超える回数が所定の第 1基準回数を超え、かつインピーダンス Zの微分値 dZZdtが所定の第 3基準値を超える回数が所定の第 3基準回数を超えたとき、異常発生と判定し、異常報知や高周波電力の出力停止措置が行われるようにしている。そのため、例えば反射係数 Γが図 25に示すように断続的に増大する場合、及びインピーダンス Zが図 14〖こ示すように断続的に減少する場合、各反射係数 Γの変化が生じているときに高周波電力の伝送線路上に軽微の損傷が発生し、これらの損傷が繰り返されて致命的な損傷に至るような場合に早期に異常発生を検出して、その損傷の増大を未然に防止することがでさる。

[0178] なお、実施例 7の変形例として、実施例 4 (図 7参照）と同様に、反射係数 Γの微分値 d Γ Zdt及びインピーダンス Zの微分値 dZZdtに反射係数 Γの大きさを加味するようにしてもよい。この場合は、図 12において、反射係数演算部 23と異常判定部 25 との間に計数部（図示せず)を追加し、この計数部で反射係数 Γの大きさが所定の第 2基準値を超える回数を計数し、その計数結果を異常判定部 25に入力する。異常判定部 25では、反射係数 Γの微分値 drZdtが所定の第 1基準値を超える回数が所定の第 1基準回数を超え、インピーダンス Zの微分値 dZZdtが所定の第 3基準値を超える回数が所定の第 3基準回数を超え、更に反射係数 Γの大きさが所定の第 2基準値を超える回数が所定の第 2基準回数を超えたとき、異常発生と判定される。あるいは、反射係数 Γの微分値 drZdtが所定の第 1基準値を超える回数、インピーダンス Zの微分値 dZZdtが所定の第 3基準値を超える回数、又は反射係数 Γの大きさが所定の第 2基準値を超える回数のいずれかがそれらに対応する所定の基準回数を超えたとき、異常発生と判定される。

[0179] また、実施例 7に示したインピーダンス Zの微分値 dZZdtが所定の基準値を超えたときの回数を計数する方法では、インピーダンス Zが階段状に変化した場合は、上記第 2計数部 32のカウント値は「1」のままである。しかし、インピーダンス Zが低い状態が継続して、ると、うことは異常が発生して、る可能性が高、から、異常判定部 25で異常発生の見落としが生じる可能性がある。

[0180] そこで、このような不具合を解消するため、 1度目をカウントした後、カウントしたときのインピーダンス Zの大きさが一定値以下であって、所定時間以上維持される場合には、その旨を異常判定部 25に出力するようにし、異常判定部 25では、反射係数 Γが同様の現象が生じ、第 1計数部 31からその旨の出力があった場合、異常と判定してちょい。

[0181] 図 15は、本発明の実施例 8に係る高周波電力供給システムを示す図である。実施例 8は、異常を判定する際のパラメータとしての反射係数 Γの微分値 d rZdtに代えて、定在波比の大きさの単位時間当たりの変化量 (以下、定在波比の微分値 dSZdt という。）を用いるようにしたものである。従って、図 15は、図 1において、反射係数演算部 23を定在波比演算部 33に置き換えたものである。その他の構成は、実施例 1と同一であるから、ここでは定在波比演算部 33について簡単に説明する。

[0182] 反射係数 Γは r =VrZVfであり、反射係数 Γと定在波比 Sとの間には S= (1 + Γ )Ζ(1— Γ)との関係があるから、定在波比 Sは S = ( + ^卜^；！で算出される。従って、定在波比演算部 33では、第 1検波部 21から入力される進行波 PFの振幅 Vfと第 2検波部 22から入力される反射波 PRの振幅 Vrとを用いて、 S= (Vf+Vr) Z(Vf— Vr)を演算することにより定在波比 Sを算出する。

[0183] 定在波比演算部 33によって求められた定在波比 Sの大きさは、データとして微分演算部 24に入力され、微分演算部 24では、定在波比 Sの微分値 dSZdtが演算される。異常判定部 25において、微分演算部 24で算出された定在波比 Sの微分値 dS Zdtが所定の基準値と比較され、微分値 dSZdtが基準値を超えている場合、異常が発生していると判定され、例えばハイレベルに反転する異常検出信号が出力される。

[0184] 実施例 8は、異常判定のパラメータを定在波比 Sとしたもので、定在波比 Sも反射係数 Γも入射波に対する比率により反射波の度合ヽゃ整合の度合!/ヽを示し、反射波の度合いが異常に大きい場合や整合の度合いが異常に悪ィ匕した場合は回路に異常が発生していると推定できる。そのため、実施例 8においても上述した実施例 1と同様の作用効果を奏することができる。

[0185] なお、実施例 8においては、定在波比 Sの微分値 dSZdtを異常判定のパラメータとして用いた力これに代えて定在波比 Sの逆数の大きさの単位時間当たりの変化量 d (1ZS) Zdtを用いてもよい。

[0186] 図 16は、実施例 9に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。実施例 8では、定在波比 Sの微分値 dSZdtに基づいて異常を検出するようにした力実施例 9は、定在波比 Sの微分値 dS/dt及びインピーダンス Zの微分値 dZ/dtを用いて異常発生を判定するようにしたものである。具体的には、図 16は、実施例 8を示す図 15において、インピーダンス整合器 2に電圧検出部 18及び電流検出部 19を設け、異常検出装置 3にインピーダンス演算部 26及び第 2微分演算部 27を設けたものである。

[0187] この実施例 9に係る異常検出装置 3の異常判定部 25は、定在波比の微分値 dSZd tが第 1基準値と比較され、インピーダンス Zの微分値 dZZdtが第 2基準値と比較され、各パラメータがそれぞれ対応する基準値を超えると、異常発生と判定される。その他の動作については実施例 8と同一であるので、説明を省略する。

[0188] このように、実施例 9では定在波比の微分値 dSZdtだけでなぐインピーダンス Zの微分値 dZZdtをも加味して異常発生を判定するので、より確実にかつ精度よく負荷 Lにおける異常を検出することができる。

[0189] なお、この実施例 9においては、定在波比 Sの微分値 dSZdtを異常判定のパラメータとして用いた力これに代えて定在波比 Sの逆数の大きさの単位時間当たりの変化量 d (1/S) Zdtを用いてもょ、。

[0190] 図 17は、本発明の実施例 10に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。実施例 1一 9では、反射係数 Γの微分値 drZdtに基づいて異常発生を判定していたが、実施例 10は、反射係数 Γの対数を求め、この対数値の単位時間当たりの変化の仕方に基づ、て異常発生を判定するようにしたものである。

[0191] 具体的には、実施例 10に係る高周波電力供給システムの構成は、図 1に示した異常検出装置 3が以下に示す構成とされる。すなわち、実施例 10における異常検出装置 3は、第 1対数アンプ部 35と、第 2対数アンプ部 36と、対数反射係数演算部 37と、対数反射係数記憶部 38と、対数最新値比較部 39と、対数前回値比較部 40と、異常判定部 41とによって構成されている。

[0192] 第 1対数アンプ部 35は、進行波 PFの振幅 Vfを検波して、その振幅 Vfに対応する対数値を出力するものであり、第 2対数アンプ部 36は、反射波 PRの振幅 Vrを検波して、その振幅 Vrに対応する対数値を出力するものである。第 1対数アンプ部 35及び第 2対数アンプ部 36は、例えば、実施例 1で説明した第 1検波部 21及び第 2検波部 22 (図 1参照）における回路に加えて、 OPアンプと、それに並列接続されたダイォードとからなる対数増幅回路によって構成されている。なお、第 1対数アンプ部 35及び第 2対数アンプ部 36は、市販されている対数アンプを用いてもよい。第 1対数アンプ部 35及び第 2対数アンプ部 36の出力値である進行波 PFの振幅 Vfの対数値 log (Vf )及び反射波 PRの振幅 Vrの対数値 log (Vr)は、対数反射係数演算部 37に入力される。

[0193] 対数反射係数演算部 37は、第 1対数アンプ部 35から入力される進行波 PFの振幅 Vfの対数値 log (Vf)と、第 2対数アンプ部 36から入力される反射波 PRの振幅 Vrの対数値 log (Vr)とに基づヽて、反射係数 Γの対数値 log Γ ( = log (Vr/Vf) )を算出するものである。反射係数 Γの対数値 log Γは、対数反射係数記憶部 38に入力される。なお、対数反射係数演算部 37では、反射係数 Γの対数値 log (VrZVf)の演算を、 log (Vr) -log (Vf)といった減算の形で行うことができるので、例えば反射波 PR の振幅 Vrを進行波 PFの振幅 Vfで直接的に除算するための除算回路を用いる必要がなぐその回路構成を容易なものにすることができる。

[0194] また、対数反射係数演算部 37は、アナログ信号を処理するものでもよぐデジタル信号を処理するものでもよい。デジタル信号を処理するものを用いる場合は、対数反射係数演算部 37の前段に図略の AZDコンバータを設け、反射係数 Γの対数値 log Γの演算処理を所定の周期 A tで行う。アナログ信号を処理するものを用いる場合は、対数反射係数演算部 37と後述する対数反射係数記憶部 38との間に図略の AZD コンバータを設ければよい。

[0195] 対数反射係数記憶部 38は、図略のメモリを備え、対数反射係数演算部 37によって算出された反射係数 Γの対数値 log Γを所定の周期 A tで順次記憶するとともに、対数反射係数演算部 37から所定の周期 Δ tで反射係数 Γの対数値 log Γが入力される毎に、今回入力された最新の反射係数 Γ 1の対数値 log Γ 1と前回入力されて記憶されてヽる反射係数 Γ 2の対数値 log Γ 2とを出力する。対数反射係数記憶部 38から出力される反射係数 Γ 1の対数値 log Γ 1は、対数最新値比較部 39に入力され、反射係数 Γ 2の対数値 log Γ 2は対数前回値比較部 40に入力される。

[0196] 対数最新値比較部 39は、対数反射係数記憶部 38から入力される反射係数 Γ 1の対数値 log Γ 1を予め定められた基準値と比較し、反射係数 Γ 1の対数値 log Γ 1が当該基準値以上のとき、その旨の信号 (例えばハイレベルの信号)を出力するものである。この信号は異常判定部 41に入力される。上記基準値は、反射係数 Γで表すと、例えば、 0. 8-0. 9程度に設定される。 [0197] 対数前回値比較部 40は、対数反射係数記憶部 38から入力される反射係数 Γ 2の対数値 log Γ 2を予め定められた基準値と比較し、反射係数 Γ 2の対数値 log Γ 2が当該基準値以下のとき、その旨の信号 (例えばハイレベルの信号)を出力するものである。この信号は異常判定部 41に入力される。上記基準値は、反射係数 Γで表すと、例えば、 0. 2-0. 3程度に設定される。

[0198] 異常判定部 41は、対数最新値比較部 39及び対数前回値比較部 40の出力に基づいて異常を判定するものであり、図 18に示すように、対数最新値比較部 39及び対数前回値比較部 40から入力される信号の論理積を出力する AND回路 42が含まれている。この AND回路 42の出力は、異常検出信号として出力される。すなわち、対数最新値比較部 39及び対数前回値比較部 40から入力される信号の両方がハイレべルのときに、異常判定部 41からハイレベルの信号が出力されて異常発生と判定される。その他の動作については実施例 1と同一であるので、説明を省略する。なお、異常判定部 41における信号のローレベル、ハイレベルの関係は逆になつていてもよい

[0199] この実施例 10において、反射係数 Γの対数を用いているのは、これまでの実施例と同様に単に反射係数 Γの対数の微分値を求め、それを基準値と比較すると、異常判定を適正に行うことができないからである。

[0200] すなわち、この実施例 10では、反射係数 Γの対数を用いているため、整合状態であって異常と判定されな、反射係数 Γが比較的小さ、とき（図 19の P1に示す範囲にほぼあるとき）であっても、反射係数 Γの対数値の微分値 d (log Γ ) Zdtは大きな値を示すときがある。例えば、周期 A tにおいて反射係数 Γが 0. 01から 0. 04に変化した場合、対数の底を 10とすると、反射係数 Γの対数の微分値は、 log (0. 04)— 1 og (0. 01) =0. 602となる。

[0201] また、周期 A tにおいて反射係数 Γが 0. 2から 0. 8に変化するときのような異常と判定される変化をする場合であっても、反射係数 Γの対数の微分値は、 log (0. 8)-lo g (0. 2) =0. 602となる。このように、反射係数 Γの変化量が異なっているのにもかかわらず、反射係数 Γの変化する割合が同じであれば、反射係数 Γの対数の微分値は、同じ値になってしまう。従って、単に、反射係数 Γの対数値の微分値 d (log Γ ) Zdtが所定の基準値を超えたときを、異常と判定すると、それは誤判定となってしまう

[0202] そこで、この実施例 10では、異常判定を行う場合に、対数値が比較的小さい値から大きな値に瞬時に変化した場合を異常と判定するようにしている。すなわち、微分値を演算する場合と同様に、最新値と前回値とを用いて、単位時間当たりの変化の仕方に基づいて異常判定を行う。

[0203] 具体的には、対数反射係数記憶部 38から対数最新値比較部 39に入力される反射係数 Γ 1の対数値 log Γ 1が予め定められた基準値以上であり、かつ対数反射係数記憶部 38から対数前回値比較部 40に入力される反射係数 Γ 2の対数値 log Γ 2が予め定められた基準値以下のときに、異常と判定するようにしている。つまり、反射係数 Γの対数値 log Γを反射係数 Γで表した場合に、反射係数 Γが図 19に示す P1の範囲から P2の範囲に変化したときに異常と判定するようにして!/、る。

[0204] このように、実施例 10では反射係数 Γの最新値及び 1つ前の前回値に基づいて異常発生を判定するので、実質的に対数値の微分値 d(log r) Zdtによる判定と同様の効果があり、即座に異常を検出することができる。さらに、対数を用いているので、方向性結合器 12からの進行波 PF及び反射波 PRの高周波の入力を広い範囲で許容することができる。例えば、入力レベルが 1一 1000Vの範囲である場合には、対数を用いると 0— 3Vの範囲となり、入力レベルが 1一 10000Vの範囲である場合には、対数を用、ると 0— 4Vの範囲となる。

[0205] 図 20は、実施例 11に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。実施例 10では、反射係数 Γの対数値の最新値と前回値とから求まる単位時間当たりの変化の仕方に基づいて異常発生を判定するようにした力実施例 11では、これに加えてインピーダンス Zの微分値 dZZdtを用いて異常発生を判定するようにしたものである。具体的には、図 20は、実施例 11を示す図 17において、インピーダンス整合器 2 に電圧検出部 18及び電流検出部 19を設け、異常検出装置 3にインピーダンス演算部 26及び第 2微分演算部 27を設けたものである。

[0206] この実施例 11に係る異常検出装置 3の異常判定部 41では、対数最新値比較部 3 9に入力される最新の反射係数 Γ 1の対数値 log Γ 1が所定の基準値以上であり、かつ対数前回値比較部 40に入力される前回の反射係数 Γ 2の対数値 log Γ 2が所定の基準値以下であり、かつ第 2微分演算部 27に入力されるインピーダンス Zの微分値 dZZdtが所定の基準値を超えたときに、異常発生と判定される。その他の動作については実施例 10と同一であるので、説明を省略する。

[0207] このように、実施例 11では、反射係数 Γの対数値の最新値と前回値とから求まる単位時間当たりの変化の仕方だけでなぐインピーダンス Zの微分値 dZZdtをも加味して異常発生を判定するので、より確実にかつ精度よく負荷 Lにおける異常を検出することができる。

[0208] 図 21は、実施例 12に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。実施例 10では、反射係数 Γの対数値の最新値と前回値とから求まる単位時間当たりの変化の仕方に基づいて異常発生を判定するようにしたが、実施例 12は、対数反射係数記憶部 38から対数最新値比較部 39に入力される反射係数 Γ 1の対数値 log Γ 1が予め定められた基準値以上であり、かつ対数反射係数記憶部 38から対数前回値比較部 40に入力される反射係数 Γ 2の対数値 log Γ 2が予め定められた基準値以下のときの回数をカウントし、その回数が所定の基準回数を超えることに基づいて、異常発生と判定するようにしたものである。従って、図 21は、図 17において、対数最新値比較部 39及び対数前回値比較部 40の各出力側と異常判定部 41との間に計数部 4 3を設けたものである。

[0209] 図 21における計数部 43は、対数反射係数記憶部 38から対数最新値比較部 39〖こ入力される反射係数 Γ 1の対数値 log Γ 1が予め定められた基準値以上であり、かつ対数反射係数記憶部 38から対数前回値比較部 40に入力される反射係数 Γ 2の対数値 log Γ 2が予め定められた基準値以下のときの回数を計数するものである。

[0210] 異常判定部 41は、計数部 43から計数値が入力され、その計数値が所定の基準回数を超えると、異常発生と判定する。その他の動作については実施例 10と同一であるので、説明を省略する。

[0211] このように、実施例 12では、反射係数 Γの対数値の最新値と前回値とから求まる単位時間当たりの変化を瞬時的に見るのではなぐ異常と判定される条件を満たす回数に基づいて異常発生を判定する。そのため、例えば反射係数 Γが図 25に示すように断続的に増大する場合、各反射係数 Γの変化が生じているときに高周波電力の伝送回路上に軽微の損傷が発生し、これらの損傷が繰り返されて致命的な損傷に至るような場合に早期に異常発生を検出して、その損傷の増大を未然に防止することができる。

[0212] 図 22は、本発明の実施例 13に係る高周波電力供給システムの構成を示す図である。実施例 10では、反射係数 Γの対数を求め、この対数値の単位時間当たりの変化の仕方に基づいて異常発生を判定するようにしていた力実施例 13では、この考え方を対数ではなぐ実施例 1等で説明した反射係数 Γを用いる場合に適応したものである。具体的には、実施例 13に係る高周波電力供給システムの構成は、図 17に示した異常検出装置 3が以下に示す構成とされる。すなわち、実施例 13における異常検出装置 3は、第 1検波部 21と、第 2検波部 22と、反射係数演算部 23と、反射係数記憶部 44と、反射係数最新値比較部 45と、反射係数前回値比較部 46と、異常判定部 47とによって構成されて、る。

[0213] 第 1検波部 21、第 2検波部 22及び反射係数演算部 23は、実施例 1と同一であるので、説明を省略する。また、反射係数記憶部 44、反射係数最新値比較部 45、反射係数前回値比較部 46及び異常判定部 47は、実施例 10で説明した対数反射係数記憶部 38、対数最新値比較部 39、対数前回値比較部 40及び異常判定部 41の機能を反射係数 Γを用いる場合に適用したものである。このような構成にしても、実施例 1で説明した構成と同様に、反射係数 Γの単位時間当たりの変化に基づいて異常判定を行うので、実施例 1で説明した構成と同様の効果が得ることができる。

[0214] また、実施例 13の構成にカ卩えて、実施例 11のように、インピーダンス Zの微分値 dZ Zdtを用いて異常発生と判定するようにしてもよい。さらに、実施例 13の構成に加えて、実施例 12のように、計数部を設けて異常の回数をカウントし、その回数が所定の基準回数を超えることに基づ、て、異常発生と判定するようにしてもょ、。

[0215] また、上記実施例 1一実施例 13では、異常検出時に高周波電源 1の出力電力をゼ口にしていたが、その出力電力を減少させる方向に変更するようにしてもよい。例えば出力電力を 1Z2に低減するようにしてもよい。これによつても、高周波電源 1の出力端 A力も負荷 L側で発生した損傷の拡大を可及的に抑えることができ、反射波電力が高周波電源 1内の素子（図略）に過電圧が印加されたり過電流が流れたりして、素子にダメージが加わることを防止することができる。

[0216] また、方向性結合器 12は、高周波電源 1の出力端 Aとインピーダンス整合器 2の整合部 17の入力端 Dとの間に設けられて、てもよ、。

[0217] 本発明の内容は、上述した実施例に限定されない。本発明に係る高周波電力供給システムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Claims

請求の範囲

[1] 高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給システムであって、

上記高周波電源から上記負荷側に進行する進行波に関する情報を検出する第 1 の検出手段と、

上記負荷から上記高周波電源側に進行する反射波に関する情報を検出する第 2 の検出手段と、

上記第 1の検出手段により検出された進行波に関する情報と上記第 2の検出手段により検出された反射波に関する情報とに基づいて、当該第 1,第 2の検出手段の検出点における反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量を演算する微分演算手段と、

上記微分演算手段により演算された反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量に基づいて、上記第 1,第 2の検出手段の検出点力負荷側における異常の発生を判定する異常判定手段と、

を備えたことを特徴とする高周波電力供給システム。

[2] 上記異常判定手段は、上記反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 1基準値を超えたとき、異常発生と判定することを特徴とする、請求項 1に記載の高周波電力供給システム。

[3] 上記異常判定手段は、上記反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 1基準値を超える回数を計数する計数手段を備え、この計数手段で計数された回数が所定の基準回数を超えたとき、異常発生と判定することを特徴とする、請求項 1に記載の高周波電力供給システム。

[4] 上記第 1の検出手段により検出された進行波に関する情報と上記第 2の検出手段により検出された反射波に関する情報とに基づいて、当該第 1,第 2の検出手段の検出点における反射係数の大きさを演算する演算手段を更に備え、

上記異常判定手段は、上記微分演算手段により演算された反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量と上記演算手段により演算された反射係数の大きさとに基づいて、上記第 1,第 2の検出手段の検出点から負荷側における異常の発生を判定することを特徴とする、請求項 1に記載の高周波電力供給システム。

[5] 上記異常判定手段は、上記反射係数の大きさが予め設定された所定の第 2基準値を超え、かつ、上記反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 1基準値を超えたとき、異常発生と判定することを特徴とする、請求項 4に記載の高周波電力供給システム。

[6] 上記異常判定手段は、上記反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 1基準値を超える回数を計数する第 1の計数手段と、上記反射係数の大きさが予め設定された所定の第 2基準値を超える回数を計数する第 2の計数手段と、を備え、上記第 1の計数手段で計数された回数が予め設定された第 1基準回数を超え、かつ、上記第 2の計数手段で計数された回数が予め設定された第 2 基準回数を超えたとき、異常発生と判定することを特徴とする、請求項 4に記載の高周波電力供給システム。

[7] 上記第 1,第 2の検出手段の検出点は、上記高周波電源の内部、上記高周波電源の高周波電力の出力端部から上記インピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部に設定されてヽることを特徴とする、請求項 1に記載の高周波電力供給システム。

[8] 高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給システムであって、

上記第 1の検出手段により検出された進行波に関する情報と上記第 2の検出手段により検出された反射波に関する情報とに基づいて、当該第 1,第 2の検出手段の検出点における反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量を演算する第 1の微分演算手段と、

上記負荷に対する入力電圧を検出する第 3の検出手段と、

上記負荷に対する入力電流を検出する第 4の検出手段と、上記第 3の検出手段により検出された入力電圧と上記第 4の検出手段により検出された入力電流とに基づいて、当該第 3,第 4の検出手段の検出点から負荷側を見たインピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量を演算する第 2の微分演算手段と上記第 1の微分演算手段により演算された反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量と、上記第 2の微分演算手段により演算されたインピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量とに基づいて、上記第 3,第 4の検出手段の検出点から負荷側における異常の発生を判定する異常判定手段と、

を備えたことを特徴とする高周波電力供給システム。

[9] 上記異常判定手段は、上記反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 1基準値を超え、かつ上記インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 3基準値を超えたとき、異常発生と判定することを特徴とする、請求項 8に記載の高周波電力供給システム。

[10] 上記異常判定手段は、上記反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 1基準値を超える回数を計数する第 1の計数手段と、

上記インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 3基準値を超える回数を計数する第 3の計数手段とを備え、

上記第 1の計数手段で計数された回数が所定の第 1基準回数を超え、かつ上記第 3の計数手段で計数された回数が所定の第 3基準回数を超えたとき、異常発生と判定することを特徴とする、請求項 8に記載の高周波電力供給システム。

[11] 上記第 1の検出手段により検出された進行波に関する情報と上記第 2の検出手段により検出された反射波に関する情報とに基づいて、当該第 1,第 2の検出手段の検出点における反射係数の大きさを演算する演算手段を更に備え、

上記異常判定手段は、上記第 1の微分演算手段により演算された反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量、上記演算手段により演算された反射係数の大きさ、及び上記第 2の微分演算手段により演算されたインピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量に基づいて、上記第 3,第 4の検出手段の検出点力負荷側における異常の発生を判定することを特徴とする、請求項 8に記載の高周波電力供給システム。

[12] 上記異常判定手段は、上記反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 1基準値を超え、上記反射係数の大きさが予め設定された所定の第 2基準値を超え、更に上記インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 3基準値を超えたとき、異常発生と判定することを特徴とする、請求項 11に記載の高周波電力供給システム。

[13] 上記異常判定手段は、上記反射係数の大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 1基準値を超える回数を計数する第 1の計数手段と、

上記反射係数の大きさが予め設定された所定の第 2基準値を超える回数を計数する第 2の計数手段と、

上記インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 3基準値を超える回数を計数する第 3の計数手段と、を備え、

上記第 1の計数手段で計数された回数が予め設定された第 1基準回数を超え、上記第 2の計数手段で計数された回数が予め設定された第 2基準回数を超え、更に上記第 3の計数手段で計数された回数が予め設定された第 3基準回数を超えたとき、異常発生と判定することを特徴とする、請求項 11に記載の高周波電力供給システム

[14] 上記第 1,第 2の検出手段の検出点は、上記高周波電源の内部、上記高周波電源の高周波電力の出力端部から上記インピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部に設定されており、上記第 3, 第 4の検出手段の検出点は、上記インピーダンス整合器の内部から負荷との間の線路上に設定されていることを特徴とする、請求項 8に記載の高周波電力供給システム

[15] 高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給システムであって、

上記第 1の検出手段により検出された進行波に関する情報と上記第 2の検出手段により検出された反射波に関する情報とに基づいて、当該第 1,第 2の検出手段の検出点における反射係数の対数値を演算する対数反射係数演算手段と、

上記対数反射係数演算手段によって演算された反射係数の対数値を所定の周期で順次記憶する対数反射係数記憶手段と、

上記対数反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値と 1つ前の記憶値とに基づいて、上記第 1,第 2の検出手段の検出点力負荷側における異常の発生を判定する異常判定手段と、

を備えたことを特徴とする高周波電力供給システム。

[16] 上記異常判定手段は、上記対数反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値が予め設定された第 4基準値以上であり、かつ上記対数反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 5基準値以下のときに異常発生と判定することを特徴とする、請求項 15に記載の高周波電力供給システム。

[17] 上記異常判定手段は、上記対数反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値が予め設定された第 4基準値以上であり、かつ上記対数反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 5基準値以下のときの回数を計数する第 4 の計数手段を備え、この第 4の計数手段によって計数された回数が予め設定された第 4基準回数を超えたとき、異常発生と判定することを特徴とする、請求項 15に記載の高周波電力供給システム。

[18] 上記第 1,第 2の検出手段の検出点は、上記高周波電源の内部、上記高周波電源の高周波電力の出力端部から上記インピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部に設定されてヽることを特徴とする、請求項 15に記載の高周波電力供給システム。

[19] 高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給システムであって、

上記高周波電源から上記負荷側に進行する進行波に関する情報を検出する第 1 の検出手段と、上記負荷から上記高周波電源側に進行する反射波に関する情報を検出する第 2 の検出手段と、

上記負荷に対する入力電圧を検出する第 3の検出手段と、

上記負荷に対する入力電流を検出する第 4の検出手段と、

上記第 3の検出手段により検出された入力電圧と上記第 4の検出手段により検出された入力電流とに基づいて、当該第 3,第 4の検出手段の検出点から負荷側を見たインピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量を演算する第 2の微分演算手段と上記対数反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値、 1つ前の記憶値及び上記第 2の微分演算手段によって演算されたインピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量に基づいて、上記第 3,第 4の検出手段の検出点から負荷側における異常の発生を判定する異常判定手段と、

を備えたことを特徴とする高周波電力供給システム。

[20] 上記異常判定手段は、上記対数反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値が予め設定された第 4基準値以上であり、かつ上記対数反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 5基準値以下であり、かつ上記インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 3基準値を超えたとき、異常発生と判定することを特徴とする、請求項 19に記載の高周波電力供給システム。

[21] 上記異常判定手段は、上記対数反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値が予め設定された第 4基準値以上であり、かつ上記対数反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 5基準値以下のときの回数を計数する第 4 の計数手段、及び上記インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 3基準値を超える回数を計数する第 3の計数手段を備え、上記第 4の計数手段によって計数された回数が予め設定された第 4基準回数を超え、かつ上記第 3の計数手段で計数された回数が所定の第 3基準回数を超えたとき、異常発生と判定することを特徴とする、請求項 19に記載の高周波電力供給システム。

[22] 上記第 1,第 2の検出手段の検出点は、上記高周波電源の内部、上記高周波電源の高周波電力の出力端部から上記インピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部に設定されており、上記第 3, 第 4の検出手段の検出点は、上記インピーダンス整合器の内部から負荷との間の線路上に設定されていることを特徴とする、請求項 19に記載の高周波電力供給システム。

[23] 高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給システムであって、

上記第 1の検出手段により検出された進行波に関する情報と上記第 2の検出手段により検出された反射波に関する情報とに基づいて、当該第 1,第 2の検出手段の検出点における反射係数の大きさを演算する反射係数演算手段と、

上記反射係数演算手段によって演算された反射係数の大きさを所定の周期で順次記憶する反射係数記憶手段と、

上記反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値と 1つ前の記憶値とに基づいて、上記第 1,第 2の検出手段の検出点力負荷側における異常の発生を判定する異常判定手段と、

を備えたことを特徴とする高周波電力供給システム。

[24] 上記異常判定手段は、上記反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値が予め設定された第 6基準値以上であり、かつ上記反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 7基準値以下のときに異常発生と判定することを特徴とする、請求項 23に記載の高周波電力供給システム。

[25] 上記異常判定手段は、上記反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値が予め設定された第 6基準値以上であり、かつ上記反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 7基準値以下のときの回数を計数する第 5の計数手段を備え、この第 5の計数手段によって計数された回数が予め設定された第 5基準回数を超えたとき、異常発生と判定することを特徴とする、請求項 23に記載の高周波電力供給システム。

[26] 上記第 1,第 2の検出手段の検出点は、上記高周波電源の内部、上記高周波電源の高周波電力の出力端部から上記インピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部に設定されてヽることを特徴とする、請求項 23に記載の高周波電力供給システム。

[27] 高周波電源からインピーダンス整合器を介して負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給システムであって、

上記負荷に対する入力電圧を検出する第 3の検出手段と、

上記負荷に対する入力電流を検出する第 4の検出手段と、

上記第 3の検出手段により検出された入力電圧と上記第 4の検出手段により検出された入力電流とに基づいて、当該第 3,第 4の検出手段の検出点から負荷側を見たインピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量を演算する第 2の微分演算手段と上記反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値、 1つ前の記憶値及び上記第 2の微分演算手段によって演算されたインピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量に基づいて、上記第 1,第 2の検出手段の検出点力負荷側における異常の発生を判定する異常判定手段と、

を備えたことを特徴とする高周波電力供給システム。

[28] 上記異常判定手段は、上記反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値が予め設定された第 6基準値以上であり、かつ上記反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 7基準値以下であり、かつ上記インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 3基準値を超えたとき、異常発生と判定することを特徴とする、請求項 27に記載の高周波電力供給システム。

[29] 上記異常判定手段は、上記反射係数記憶手段に記憶された最新の記憶値が予め設定された第 6基準値以上であり、かつ上記反射係数記憶手段に記憶された 1つ前の記憶値が予め設定された第 7基準値以下のときの回数を計数する第 5の計数手段、及び上記インピーダンスの大きさの単位時間当たりの変化量が予め設定された所定の第 3基準値を超える回数を計数する第 3の計数手段を備え、上記第 5の計数手段によって計数された回数が予め設定された第 5基準回数を超え、かつ上記第 3の計数手段で計数された回数が所定の第 3基準回数を超えたとき、異常発生と判定することを特徴とする、請求項 27に記載の高周波電力供給システム。

[30] 上記第 1,第 2の検出手段の検出点は、上記高周波電源の内部、上記高周波電源の高周波電力の出力端部から上記インピーダンス整合器の高周波電力の入力端部の間の伝送線路上、又はインピーダンス整合器の内部に設定されており、上記第 3, 第 4の検出手段の検出点は、上記インピーダンス整合器の内部から負荷との間の線路上に設定されていることを特徴とする、請求項 27に記載の高周波電力供給システム。

[31] 上記異常判定手段により異常発生と判定されたとき、上記高周波電源から出力される電力量を減少方向に変更する出力電力変更手段を更に備えたことを特徴とする、請求項 1、 8、 15、 19、 23、 27のいずれかに記載の高周波電力供給システム。

[32] 上記出力電力変更手段は、上記異常判定手段により異常発生と判定されたとき、上記高周波電源から出力される電力量をゼロにすることを特徴とする、請求項 31に記載の高周波電力供給システム。

[33] 上記出力電力変更手段により上記高周波電源の出力電力量が変更されると、第 1 の所定時間の経過後に上記高周波電源の出力電力量を元の出力電力量に復帰させる出力電力復帰手段を更に備えたことを特徴とする、請求項 31に記載の高周波電力供給システム。

[34] 上記出力電力変更手段により上記高周波電源の出力電力量が変更されると、上記インピーダンス整合器の整合動作を停止させ、そのときの状態を保持する整合動作停止手段を更に備えたことを特徴とする、請求項 33に記載の高周波電力供給システム。

[35] 上記異常判定手段により異常発生と判定され、上記出力電力変更手段により上記高周波電源の出力電力量が変更されてから上記出力電力復帰手段により元の出力電力量に復帰後、第 2の所定時間経過まで上記異常判定手段の判定動作を禁止する第 1判定禁止手段を更に備えたことを特徴とする、請求項 33に記載の高周波電力供給システム。

[36] ユーザによる操作によって上記高周波電源の電力供給動作が開始された後、又はユーザによる操作によって電力供給動作中に出力電力設定値が変更された後、第 2 の所定時間経過まで上記異常判定手段を禁止する第 2判定禁止手段を更に備えたことを特徴とする、請求項 1、 8、 15、 19、 23、 27のいずれかに記載の高周波電力供給システム。

[37] 上記第 2の所定時間は、上記インピーダンス整合器により上記高周波電源と上記負荷とがインピーダンス整合されるまでの時間よりも長いことを特徴とする、請求項 35 に記載の高周波電力供給システム。

[38] 上記第 1の検出手段により検出される情報は進行波の電力値であり、上記第 2の検出手段により検出される情報は反射波の電力値であることを特徴とする、請求項 1、 8 、 15、 19、 23、 27のいずれかに記載の高周波電力供給システム。

[39] 上記第 1の検出手段により検出される情報は進行波の電圧値であり、上記第 2の検出手段により検出される情報は反射波の電圧値であることを特徴とする、請求項 1、 8 、 15、 19、 23、 27のいずれかに記載の高周波電力供給システム。