インピーダンス整合装置、インピーダンス整合方法、キャリブレーション方法
【課題】インピーダンス整合において、インピーダンス整合が配線インダクタンス等による特性インピーダンスからのずれによって制御が不能となることを防ぐことを目的とし、特に安定性の高いシーク制御を行う。
【解決手段】マッチング制御の不良の一要因であるインピーダンス整合回路内の配線インダクタンスの影響を低減するために、インピーダンス整合回路を集中定数でモデル化すると共に配線インダクタンスを未知パラメータとして設定し、この未知パラメータを同定し、同定した未知パラメータを用いてインダクタンス整合回路のインピーダンス可変素子を調整することによってマッチング制御を行う。
【解決手段】マッチング制御の不良の一要因であるインピーダンス整合回路内の配線インダクタンスの影響を低減するために、インピーダンス整合回路を集中定数でモデル化すると共に配線インダクタンスを未知パラメータとして設定し、この未知パラメータを同定し、同定した未知パラメータを用いてインダクタンス整合回路のインピーダンス可変素子を調整することによってマッチング制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電源と負荷との間において高周波電源のインピーダンスと負荷のインピーダンスとを整合させるインピーダンス整合、並びに、インピーダンス整合回路の集中定数の値を校正するキャリブレーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルや半導体集積回路などの製造工程ではプラズマ処理が用いられている。その際に用いるプラズマを安定に発生させるための高周波電源システムにおいて欠かせない技術としてインピーダンス整合（マッチング制御）がある。インピーダンス整合は、電力の送信側と受信側のインピーダンスを伝送ラインの特性インピーダンスに等しくすることによって伝送効率を最大化するものであり、高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路によって高周波電源のインピーダンスと負荷のインピーダンスとを整合させる。
【０００３】
インピーダンス整合（マッチング）をとるための機器として、トランスやコンデンサとインダクタンスで構成されるＬＣ回路等が知られている。高周波電源システムは、高周波電源とインピーダンス整合装置（マッチング機器（Matcher））とから成り、インピーダンス整合装置は、高周波電源と負荷とのインピーダンス整合をとるためのＬＣ回路を含むインピーダンス整合回路（マッチングボックス（Matching Box））と、制御装置（コントローラ）から構成される。
【０００４】
プラズマ処理に用いるプラズマチャンバーには、プラズマを生成するエネルギー源として、直流電圧やマイクロ波電圧を印加するものの他、無線周波数帯域の高周波電圧を印加するものが知られている。無線周波数帯域の高周波電圧を用いるプラズマチャンバーには、高周波電源のインピーダンスとプラズマチャンバー側のプラズマによる負荷のインピーダンスとを整合させるために、インピーダンス整合装置を設け、これによって負荷から高周波電源への反射電力を最小にして、負荷に供給する電力が最大となるように制御している。
【０００５】
インピーダンス整合装置の制御として、フォローイング制御（特許文献１参照）とシーク制御（特許文献２，３参照）が知られている。
【０００６】
フォローイング制御は、入力インピーダンスの絶対値と位相をセンサで検出し、この検出値をインピーダンス整合回路にフィードバックして、コンデンサやインダクタンスのインピーダンス可変素子を制御するものであり、入力インピーダンスの絶対値を制御する絶対値制御と、入力インピーダンスの位相を制御する位相制御とを行う。
【０００７】
特許文献１には、高周波電源からの高周波電圧と高周波電流の位相差を検出する位相差検出器と、整合インピーダンスと負荷回路インピーダンスとのインピーダンス差を検出するインピーダンス差検出器と、位相差を零にする容量可変の第２の可変コンデンサと、インピーダンス差を零にする容量可変の第１の可変コンデンサとを含む整合回路とを備える構成が示されている。
【０００８】
また、シーク制御は、インピーダンス整合がされた状態でのインピーダンス素子の最終的な目標値を算出し、その目標値に向かってインピーダンス素子を変化させる制御である。
【０００９】
特許文献２には、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスを演算する入力インピーダンス演算手段と、入力インピーダンスとインピーダンス可変素子のインピーダンスとその他の回路定数を用いて負荷側のインピーダンスを演算する負荷回路側インピーダンス演算手段と、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスを電源側インピーダンスに等しくするために必要なインピーダンス可変素子の調整部の目標位置を演算する調整部目標位置演算手段を備える構成が記載されている。
【００１０】
特許文献３には、高周波電源側に進行する進行波に関する情報を検出する高周波情報検出手段と、インピーダンス可変素子の可変値に関する情報を検出する可変素子情報検出手段と、インピーダンス整合装置の特性パラメータを記憶する第１記憶手段と、特性パラメータを用いて進行波および反射波を算出する第１算出手段と、特性パラメータを用いて入力反射係数を算出する第２算出手段と、算出した入力反射係数を記憶する第２記憶手段と、第２記憶手段に記憶した入力反射係数から目標入力反射係数に近い入力反射係数を選定し、選定した入力反射係数に対応するインピーダンス可変素子の可変値情報を特定する特定手段と、特定した可変値に基づいてインピーダンス可変素子のインピーダンスを調整する調整手段が記載されている。
【００１１】
また、対象物を目標位置に位置制御する位置決め制御として、シーク制御を行った後、フォローイング制御に切り替えるシーク制御方法が知られている（特許文献４参照）。この特許文献４は、例えば、磁気ディスク装置や光ディスク装置等の媒体記憶装置の位置決めにおいて、ヘッドを目標トラックに移動させるシーク制御に適用されている。このシーク制御では、目標位置の近傍でファイン制御（フォローイング制御）に切り替えることにより、高速の目標位置への移動と高精度の位置決めの両立を実現している。プラズマ処理等に用いる高周波電源システムにおいて、シーク制御とフォローイング制御とを組み合わせるインピーダンス整合については、特許文献５が知られている。
【００１２】
図５０は従来の高周波電源（ＲＦ電源）システムの概略系統図を示している。この高周波電源（ＲＦ電源）システムでは、高周波電源（ＲＦ電源）１００から伝送ライン１０３を介してプロセスチャンバ１０２内に高周波電力を供給する。伝送ライン１０３とプロセスチャンバ１０２との間には、マッチャー（Matcher）と呼ばれるインピーダンス整合装置１０１が設けられる。インピーダンス整合装置１０１は、インピーダンス整合回路（マッチングボックス（Matching Box））と制御装置（コントローラ（Controller））から構成され、インピーダンス整合回路に搭載されているＬＣ回路の入力インピーダンスが高周波電源（ＲＦ電源）１００の特性インピーダンスとなるように制御することによってインピーダンス・マッチングを行い、高周波電源（ＲＦ電源）１００とプロセスチャンバ１０２側のプラズマ負荷とのインピーダンスの整合をとっている。
【００１３】
インピーダンス整合回路（マッチングボックス）を入力側からみたときのインピーダンスＺinが極座標による以下の式で表されるとき、高周波電源はインピーダンス整合回路によって負荷インピーダンスに対して整合する。
Ｚin＝|50Ω|∠0° …（１）
ここで、高周波電源（ＲＦ電源）とインピーダンス整合回路（マッチングボックス）をつなぐ伝送線路の特性インピーダンスは50Ωとしている。
【００１４】
式（１）で表される入力インピーダンスを次式（２）で書き直したとき、
Ｚin＝Ｒ＋ｊＸ …（２）
絶対値|Ｚin|と電圧、電流間の位相差Φはそれぞれ以下の式（３）、（４）で表される。
|Ｚin|＝（Ｒ２＋Ｘ２）１／２ …（３）
Φ＝tan−１（Ｘ／Ｒ） …（４）
【００１５】
マッチング制御は、式（３）、（４）で表される絶対値|Ｚin|と位相差Φを用いることによって行うことができる。
【００１６】
図５１は、インピーダンス整合回路の集中定数の一構成例を説明するための図であり、入力端と接地との間にはインピーダンス可変素子として可変コンデンサＣtが設けられ、入力端と出力端との間にはインピーダンス可変素子としての可変コンデンサＣmとインダクタンスＬmとが直列接続されている。
【００１７】
負荷（Ｘo、Ｒo）が変動した場合には、例えば、インピーダンス整合回路内の可変コンデンサＣmおよび可変コンデンサＣtの２つの可変コンデンサの容量を変化させることでマッチング制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特公平７−１００４１号公報（第３頁左欄３０行〜５０行）
【特許文献２】特許第３１８３９１４号公報（段落００１７，００１８）
【特許文献３】特開２００６−１６６４１２号公報（段落００１６）
【特許文献４】特開２００８−８４１０３号公報（段落０００２〜０００６）
【特許文献５】特開２０１０−４１５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
従来行われているインピーダンス整合（マッチング制御）では、負荷の変動状態によってはマッチング制御が不可能となる場合がある。本願の発明者は、シーク制御の安定性はインピーダンス整合回路（マッチング回路）の集中定数の値に誤差が含まれないことが重要であること、および、この集中定数の誤差の要因としてインピーダンス整合回路内の配線インダクタンスがあることを見出した。
【００２０】
従来のマッチング制御において、インピーダンス整合回路の集中定数はコンデンサやコイル等のインピーダンス可変素子あるいは固定のインダクタンス素子等から構成されるものとし、配線インダクタンスはないものとしてインピーダンス可変素子の調整を行っている。
【００２１】
このように、配線インダクタンスを考慮せずにマッチング制御を行った場合には、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスは、配線インダクタンスによって特性インピーダンスからずれることになる。この特性インピーダンスからのずれは、不良なマッチング制御の要因となる。このようなマッチング制御の不良は、マッチング制御に要する時間が長くなる他、マッチング制御が不能となるといった問題が発生する要因となる。
【００２２】
このような配線インダクタンスによるマッチング制御の不良は、インピーダンス整合回路の配線インダクタンスを求めることで解決することが考えられる。この配線インダクタンス等のインピーダンス整合回路の集中定数は、インピーダンス測定用計測器によって各パラメータを測定することで求めることが考えられるが、回路集中定数の各パラメータを測定するには、各パラメータに対してそれぞれインピーダンス測定用計測器を配置する必要がある。さらに、パラメータを正確に求めるためには、インピーダンス測定用計測器は高い測定精度が求められる。
【００２３】
また、インピーダンス測定用計測器を用いた測定は、インピーダンス整合回路を高周波で駆動した状態で行う必要があるため、これらパラメータの測定は高周波測定を行う必要がある。高周波測定ではインピーダンス測定用計測器を設けることによって発生する浮遊容量の影響を考慮する必要があり、正確な測定が困難であるという課題がある。
【００２４】
したがって、本発明は上記課題を解決して、インピーダンス整合において、インピーダンス整合が配線インダクタンス等による特性インピーダンスからのずれによって制御が不能となることを防ぐことを目的とし、特に安定性の高いシーク制御を行うことを目的とする。
【００２５】
また、インピーダンス整合装置のインピーダンス整合において、インピーダンス整合回路の集中定数のパラメータを、インピーダンス測定用計測器を用意することなく、実際の使用環境で測定することを目的とする。
【００２６】
また、インピーダンス整合回路の集中定数のパラメータを、インピーダンス測定用計測器を用意することなく、実際の使用環境でキャリブレーションすることを目的とする
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本願発明は、マッチング制御の不良の一要因であるインピーダンス整合回路内の配線インダクタンスの影響を低減するために、インピーダンス整合回路を集中定数でモデル化すると共に配線インダクタンスを未知パラメータとして設定し、この未知パラメータを同定し、同定した未知パラメータを用いてインダクタンス整合回路のインピーダンス可変素子を調整することによってマッチング制御を行う。
【００２８】
この未知パラメータの同定を行う際に、インピーダンス整合装置が備えている内部センサを用いることによって、インピーダンス整合回路へのインピーダンス測定用計測器の付加を不要とし、さらに、計測器を付加することで発生する浮遊容量の影響を排除することができる。
【００２９】
また、インピーダンス整合装置によって実際にマッチング制御を行うときと同様の使用環境で同定することによって、同定に影響を与える要因を排除することができる。
【００３０】
本願発明によれば、未知パラメータを同定することで配線インダクタンスを求めることができ、さらに、求めた配線インダクタンスを考慮に入れてインピーダンス可変素子の調整値を定めることで、配線インダクタンスの影響を低減したマッチング制御を行うことができる。
【００３１】
本願発明は、未知パラメータを同定する際に、インダクタンス整合装置が備える内部センサで求めることができる入力インピーダンスの絶対値および位相を用い、インピーダンス整合に使用する高周波電力を印加した状態で行うことによって、インピーダンス測定用計測器を別途に用意する必要がなく、新たな計測器を配置することによる浮遊容量の影響を排除することができる。
【００３２】
本願発明は、共通する技術的特徴点を有する複数の態様を含んでいる。本発明の各態様は、インピーダンス整合装置の態様、インピーダンス整合方法の態様、および、キャリブレーション方法の態様の各態様である。
【００３３】
なお、キャリブレーション方法の態様は、インピーダンス整合回路のインピーダンス可変素子を、インピーダンス整合回路が有する配線インダクタンスを用いて校正する方法の態様である。このキャリブレーション方法の態様によれば、キャリブレーションを行ったインダクタンス値を用いてインピーダンス可変素子のインダクタンス値を調製することによって、マッチング制御において配線インダクタンスの影響を除去することができる。
【００３４】
[インピーダンス整合装置]
本願発明のインピーダンス整合装置の態様は、高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値と位相とを制御して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合装置において、インピーダンス整合回路とパラメータ算出部とを備える。
【００３５】
インピーダンス整合回路は、高周波電源と負荷との間にインピーダンス可変素子を備え、このインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合する。
【００３６】
パラメータ算出部は、負荷インピーダンスが開放状態又は短絡状態においてインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更し、このインピーダンス値の変更に伴って変化する位相について、その位相の正負が反転するときの各インピーダンス値と、インピーダンス整合装置において、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際にインピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべき条件（入力インピーダンス特性条件）とに基づいて、インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００３７】
位相反転時に得られるインピーダンス値は、負荷インピーダンスが開放状態で得られるインピーダンス値と、負荷インピーダンスが短絡状態で得られるインピーダンス値との２つの値である。
【００３８】
パラメータ算出部は、この２つのインピーダンス値と、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際にインピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべき条件に基づいて、インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出し、未知パラメータを同定する。
【００３９】
インピーダンス整合装置は、算出した集中定数パラメータに基づいてインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合する。
【００４０】
本願発明のインピーダンス整合装置の態様において、より詳細な構成は、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合装置において、インピーダンス整合回路とインピーダンス制御部と、切り替え部と、測定部と、パラメータ算出部とを備える。
【００４１】
インピーダンス整合回路は、高周波電源と負荷との間にインピーダンス可変素子を備え、当該インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合する。
【００４２】
インピーダンス制御部は、インピーダンス整合回路のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更し、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値と位相とを制御する。
【００４３】
切り替え部は、インピーダンス整合回路の出力端の状態を、開放した状態、短絡した状態、負荷に接続した状態の何れかの状態に切り替える。
【００４４】
測定部は、負荷インピーダンスが開放状態又は短絡状態においてインピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、各状態においてインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して位相が反転するときの各インピーダンス値を測定する。
【００４５】
パラメータ算出部は、インピーダンス整合回路の集中定数パラメータを算出する。このパラメータ算出は、インピーダンス整合回路の出力端が開放した状態において、入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値と、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子の第２のインピーダンス値の２つのインピーダンス値に係わる２つの条件、および、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際にインピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべきインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件の、３つの条件に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。入力インピーダンス特性条件は、入力インピーダンスの位相調整又は絶対値調整によって求めることができる。
【００４６】
インピーダンス制御部は、パラメータ算出部で算出した集中定数パラメータに基づいてインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合する。
【００４７】
パラメータ算出部において、パラメータ算出に用いる３つの条件の内、入力インピーダンス特性条件に係る条件は複数の態様とすることができる。
【００４８】
（入力インピーダンス特性条件の第１の態様）
第１の態様の入力インピーダンス特性は、入力インピーダンスの特定値と、この特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる。
【００４９】
入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線と、第２のインピーダンス値を通る特性線とが交差する関係で定まり、この交差点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転する時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転する時の第２のインピーダンス値に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００５０】
（入力インピーダンス特性条件の第２の態様）
第２の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線の傾斜値と、当該傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる。
【００５１】
インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスの値とインピーダンス整合回路の入力インピーダンスの値とを座標軸とする座標上において、入力インピーダンスを表す曲線上において所定の傾斜となる点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第２のインピーダンス値に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００５２】
（入力インピーダンス特性条件の第３の態様）
第３の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスの値とインピーダンス整合回路の入力インピーダンスの値とを座標軸とする座標上において、入力インピーダンスを表す曲線上において、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、当該インピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まる。
【００５３】
インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、２つの入力インピーダンス値と、負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第２のインピーダンス値に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００５４】
第１〜第３の態様において、入力インピーダンス特性は入力インピーダンスの位相調整又は絶対値調整によって求めることができる。位相調整および絶対値調整は、インピーダンス整合回路が備えるインピーダンス可変素子を変更することで行うことができる。位相調整を行う場合にはインピーダンス可変素子Ｘmを変更することでインピーダンス整合回路の位相を可変とし、絶対値調整を行う場合にはインピーダンス可変素子Ｘtを変更することでインピーダンス整合回路の絶対値を可変とする。
【００５５】
[インピーダンス整合方法]
本願発明のインピーダンス整合方法の態様は、高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値と位相とを制御して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合方法において、３つの条件に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００５６】
３つの条件の内、２つの条件は、負荷インピーダンスが開放状態又は短絡状態においてインピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、各状態においてインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して位相が反転するときの各インピーダンス値に係わる条件である。
【００５７】
３つ目の条件は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際に、インピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべきインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件である。
【００５８】
算出した集中定数パラメータに基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合する。
【００５９】
本願発明のインピーダンス整合装置の態様において、より詳細な構成は、高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値と位相とを制御して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合方法において、インピーダンス測定工程とパラメータ算出工程とを備える。
【００６０】
インピーダンス測定工程は、インピーダンス整合回路の負荷側の出力端を開放し、この開放状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値を求める第１の工程と、入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値を工程で求めた値に固定した状態において、インピーダンス整合回路の負荷側の出力端を短絡し、この短絡状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子の第２のインピーダンス値を求める第２の工程とを含む。
【００６１】
パラメータ算出工程は、インピーダンス測定工程で求めた第１のインピーダンス値と第２のインピーダンス値の２つの条件、および、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際に、インピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべきインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件の３つの条件に基づいて、インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００６２】
算出工程で算出した集中定数パラメータに基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合する。
【００６３】
パラメータ算出工程において、パラメータ算出に用いる上記した３つの条件の内、インピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件に係る条件は複数の態様とすることができる。
【００６４】
（入力インピーダンス特性条件の第１の態様）
第１の態様の入力インピーダンス特性は、入力インピーダンスの特定値と、この特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる。
【００６５】
入力インピーダンス特性条件は、入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線と、第２のインピーダンス値を通る特性線とが交差する関係で定まる。
【００６６】
この交差点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値による入力インピーダンス特性条件と、前記した負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転する時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転する時の第２のインピーダンス値の２つの条件に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００６７】
（入力インピーダンス特性条件の第２の態様）
第２の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線の傾斜値と、当該傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる。
【００６８】
入力インピーダンス特性条件は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスの値とインピーダンス整合回路の入力インピーダンスの値とを座標軸とする座標上において、入力インピーダンスを表す曲線上で所定の傾斜となる点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値により定まる。
【００６９】
この入力インピーダンス曲線の傾斜値とインピーダンス可変素子のインピーダンス値による入力インピーダンス特性条件と、前記した負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第２のインピーダンス値に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００７０】
（入力インピーダンス特性条件の第３の態様）
第３の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスの値とインピーダンス整合回路の入力インピーダンスの値とを座標軸とする座標上において、入力インピーダンスを表す曲線上において、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、当該インピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まる。
【００７１】
この入力インピーダンス特性条件により定まる、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値および２つの入力インピーダンス値と、前記した負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第２のインピーダンス値に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００７２】
[キャリブレーション方法]
本願発明のキャリブレーション方法の態様は、高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を校正する。
【００７３】
インピーダンス整合回路の負荷側の出力端のインピーダンスが開放状態又は短絡状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、前記各状態において前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更し、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの位相が反転するときのインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際に、インピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべきインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件とに基づいて、前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出し、算出した集中定数パラメータに基づいてインピーダンス可変素子のインピーダンス値を、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するように校正する。
【００７４】
本願発明のキャリブレーション方法の態様において、より詳細には、高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を校正するキャリブレーション方法において、インピーダンス測定工程とパラメータ算出工程とを備える。
【００７５】
インピーダンス測定工程は、インピーダンス整合回路の負荷側の出力端を開放し、この開放状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値を求める第１の工程と、入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値を工程で求めた値に固定した状態において、インピーダンス整合回路の負荷側の出力端を短絡し、この短絡状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子の第２のインピーダンス値を求める第２の工程とを含む。
【００７６】
パラメータ算出工程は、インピーダンス測定工程で求めた第１のインピーダンス値と第２のインピーダンス値の２つの条件、および、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際に、インピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべきインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件の３つの条件に基づいて、インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００７７】
算出した集中定数パラメータに基づいて、インピーダンス可変素子のインピーダンス値を、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するように校正する。
【００７８】
パラメータ算出工程において、パラメータ算出に用いる上記した３つの条件の内、インピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件に係る条件は複数の態様とすることができる。
【００７９】
（入力インピーダンス特性条件の第１の態様）
第１の態様の入力インピーダンス特性は、入力インピーダンスの特定値と、特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる。
【００８０】
入力インピーダンス特性条件は、入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線と、第２のインピーダンス値を通る特性線とが交差する交差点を求める。
【００８１】
この交差点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値による入力インピーダンス特性条件と、前記した負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転する時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転する時の第２のインピーダンス値の２つの条件に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する交差点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００８２】
（入力インピーダンス特性条件の第２の態様）
第２の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線の傾斜値と、当該傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる。
【００８３】
入力インピーダンス特性条件は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスの値とインピーダンス整合回路の入力インピーダンスの値とを座標軸とする座標上において、入力インピーダンスを表す曲線上で所定の傾斜となる点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を求める。
【００８４】
この入力インピーダンス曲線の傾斜値とインピーダンス可変素子のインピーダンス値による入力インピーダンス特性条件と、前記した負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第２のインピーダンス値に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００８５】
（入力インピーダンス特性条件の第３の態様）
第３の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスの値とインピーダンス整合回路の入力インピーダンスの値とを座標軸とする座標上において、入力インピーダンスを表す曲線上において、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、当該インピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まる。
【００８６】
この入力インピーダンス特性条件により定まる、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値および２つの入力インピーダンス値と、前記した負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第２のインピーダンス値に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】シーク制御とフォローイング制御による整合制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２】シーク制御を説明するためのフローチャートである。
【図３】フォローイング制御を説明するためのフローチャートである。
【図４】本願発明のインピーダンス整合において未知パラメータを算出する概要を説明するためのフローチャートである。
【図５】本願発明のインピーダンス整合において未知パラメータを算出する概要を説明するための説明図である。
【図６】本願発明のインピーダンス整合の方法および構成を説明するための概略構成図である。
【図７】本願発明のインピーダンス整合の方法および構成を説明するためのフローチャートである。
【図８】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路を説明するための回路図である。
【図９】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路を説明するための回路図である。
【図１０】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様を説明するための図である。
【図１１】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第２の態様を説明するための図である。
【図１３】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第２の態様を説明するためのフローチャートである。
【図１４】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するための図である。
【図１５】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するためのフローチャートである。
【図１６】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の変形例を説明するための図である。
【図１７】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の変形例を説明するためのフローチャートである。
【図１８】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路を説明するための回路図である。
【図１９】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路を説明するための回路図である。
【図２０】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様を説明するための図である。
【図２１】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様を説明するためのフローチャートである。
【図２２】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するための図である。
【図２３】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するためのフローチャートである。
【図２４】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様の他の例を説明するための図である。
【図２５】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様の他の例を説明するためのフローチャートである。
【図２６】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第２の態様の他の例を説明するための図である。
【図２７】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第２の態様の他の例を説明するためのフローチャートである。
【図２８】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の他の例を説明するための図である。
【図２９】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の他の例を説明するためのフローチャートである。
【図３０】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の他の例の変形例を説明するためのフローチャートである。
【図３１】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路を説明するための回路図である。
【図３２】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路を説明するための回路図である。
【図３３】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様を説明するための図である。
【図３４】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様を説明するためのフローチャートである。
【図３５】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路の第２の態様を説明するための図である。
【図３６】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するための図である。
【図３７】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するための図である。
【図３８】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するためのフローチャートである。
【図３９】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の変形例を説明するための図である。
【図４０】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の変形例を説明するためのフローチャートである。
【図４１】本願発明の入力インピーダンスの絶対値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様を説明するための図である。
【図４２】本願発明の入力インピーダンスの絶対値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様を説明するためのフローチャートである。
【図４３】本願発明の入力インピーダンスの絶対値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第２の態様を説明するための図である。
【図４４】本願発明の入力インピーダンスの絶対値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第２の態様を説明するためのフローチャートである。
【図４５】本願発明の入力インピーダンスの絶対値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するための図である。
【図４６】本願発明の入力インピーダンスの絶対値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するためのフローチャートである。
【図４７】本願発明の入力インピーダンスの絶対値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の変形例を説明するための図である。
【図４８】本願発明の入力インピーダンスの絶対値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の変形例を説明するためのフローチャートである。
【図４９】本発明のインピーダンス整合装置の一構成例を説明するための図である。
【図５０】従来の高周波電源（ＲＦ電源）システムの概略系統図を示す図である。
【図５１】インピーダンス整合回路の集中定数の一構成例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００８８】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
図１は、シーク制御とフォローイング制御による整合制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【００８９】
整合制御の一態様として、シーク制御とフォローイング制御とによってインピーダンス整合を行う整合制御がある。この整合制御では、はじめにパラメータを同定し(S1)、シーク制御によって予測した目標値に向かって可変素子を調整して制御を行い(S2)、入力インピーダンスを目標値の近傍とした後、シーク制御からフォローイング制御に切り替え（S3）、フォローイング制御によって位相と絶対値を変化させてインピーダンスを整合させる(S4)。
【００９０】
シーク制御とフォローイング制御との切り替えは、測定で得られたインピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜と位相差θinに基づいて、これらの値が予め設定しておいた切替範囲内にあるか、あるいは切替範囲外であるかによって、シーク制御を行うかあるいはフォローイング制御を行うかを選択する。
【００９１】
このフォローイング制御によって得られた入力インピーダンスが、予め定めた切替範囲外となった場合には、シーク制御に戻る（S5）。
【００９２】
図２を用いてシーク制御について説明する。図２はシーク制御を説明するためのフローチャートである。
【００９３】
シーク制御は、整合回路の可変素子（可変コンデンサ）の最終的な目標インピーダンス値を算出し、その値に向かって、可変素子（可変コンデンサ）のインピーダンスを変化させる制御である。
【００９４】
ここでは、図５１に示す回路構成において、コンデンサＣt、Ｃm、およびインダクタンスＬmが既知とし、入力インピーダンス｜Ｚin｜＝｜１／Ｙin｜および位相差θinをセンサで検出し、｜Ｚin｜＝５０Ω、θin＝０［deg］を満たすＸmref、Ｃtref、Ｃmrefを求め、Ｃtref、Ｃmrefの値を目標インピーダンス値としてコンデンサＣtとＣmの容量を制御する。
【００９５】
図２のフローチャートにおいて、高周波電源から負荷に電力供給が開始された後(S11)、位相差θinが０でない場合（S12）、あるいは入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜が５０Ωでない場合には(S13)、センサによって検出した入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜、位相差θinを用いて現在の負荷のインピーダンス（Ｒo＋ｊＸo）を計算により求める（S14）。
【００９６】
求めたＲoおよびＸoを用い、
Ｘmref＝√{（50Ｒo−Ｒo２）／ω２}
Ｃtref＝Ｘmref／{Ｒo２＋（ωＸmref）２}
Ｃmref＝１／{ω２（Ｌm−Ｘmref）＋ωＸo}
の各式に基づいてＣtref、Ｃmrefを求める（S15）。
ＣtrefおよびＣmrefは目標インピーダンス値であり、この値に向けて可変素子ＣtとＣmの値を変化させ、これによって整合を行う(S16)。
【００９７】
次に、フォローイング制御について図３のフローチャートを用いて説明する。
反射波電力が０でない場合には、整合処理によってインピーダンス整合が行われる(S21）。フォローイング制御によるインピーダンス整合は、位相制御（S22〜S25）と絶対値制御（S26〜S29）によって行われる。
【００９８】
位相制御では、位相差θinが０［deg］でない場合には（S22）、可変コンデンサＣmあるいは可変インダクタンスＬmを調整することに位相制御を行う。ここでは、可変コンデンサＣmの調整によって位相制御を行う場合を示している。
【００９９】
位相差θinが負である場合には（S23）、可変コンデンサＣm の容量を増加させ（S24）、位相差θinが正である場合には（S23）、可変コンデンサＣm の容量を減少させる（S25）。
【０１００】
位相差θinが０［deg］である場合には位相制御の動作は行なわず（S22）、S26〜S29によって絶対値制御を行う。
【０１０１】
インピーダンス制御では、絶対値｜Ｚin｜が５０［Ω］でない場合には（S26）、可変コンデンサＣtを調整することに絶対値制御を行う（S27〜S29）。絶対値｜Ｚin｜が５０［Ω］よりも大きい場合には（S27）、可変コンデンサＣt の容量を増加させ（S28）、絶対値｜Ｚin｜が５０［Ω］よりも小さい場合には（S27）、可変コンデンサＣtの容量を減少させる（S29）。なお、絶対値｜Ｚin｜が５０［Ω］である場合には絶対値制御の動作は行わない（S26）。
【０１０２】
また、観測する反射波電力が規定値以下に達した時点で、整合（マッチング）されたと見なし制御動作を一旦停止する。負荷変動などにより、反射波電力が規定値以上に達した場合には、上述した制御動作を再開する。
【０１０３】
本願発明のインピーダンス整合は、シーク制御を行う前段階において、インピーダンス整合回路の配線インダクタンスによる未知パラメータを同定し、この未知パラメータの同定で得られた配線インダクタンスを用いて、インピーダンス可変素子のインピーダンス値を設定し、シーク制御を開始する(図１のS1)。
【０１０４】
本願発明のインピーダンス整合において未知パラメータを算出する概要を、図４のフローチャートおよび図５の説明図を用いて説明する。
【０１０５】
図５（ａ）において、インピーダンス整合回路２は、高周波電源１００と負荷１０２との間に配置され、高周波電源１００と負荷１０２のインピーダンスを整合する。インピーダンス整合回路２は、インピーダンス可変素子Ｘm，Ｘtと、未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlを備える。インピーダンス整合回路２の回路構成は、例えば図５１で表される。
【０１０６】
図５１に示すインピーダンス整合回路２の回路において、インピーダンス可変素子Ｘtはインピーダンス整合回路２の入力端と接地との間に接続されるインピーダンス可変素子であり、例えば可変コンデンサＣtによって構成することができる。インピーダンス可変素子Ｘtは入力インピーダンスＺinの絶対値を変化させる。
【０１０７】
インピーダンス可変素子Ｘmは、インピーダンス整合回路２の入力端と出力端（負荷側）との間に接続されるインピーダンス可変素子であり、例えば、可変コンデンサＣmあるいはインダクタンスＬmによって構成することができる。インピーダンス可変素子Ｘmは、入力インピーダンスＺinの位相を変化させる。
【０１０８】
なお、Ｃm，Ｌm，およびＣtに付されたサフィックスの内、“ｍ”は位相制御を意味するMatchの頭文字を表し、“ｔ”は絶対値制御を意味するTuneの頭文字を表している。
【０１０９】
一方、未知パラメータＸtlはインピーダンス整合回路２の入力端と接地との間の配線インダクタンス等に起因するインピーダンス分であり、インダクタンス分である場合には未知インダクタンスＬtlに対応する。未知パラメータＸmlはインピーダンス整合回路２の入力端と出力端（負荷側）との間の配線インダクタンス等に起因するインピーダンス分であり、インダクタンス分である場合には未知インダクタンスＬmlに対応する。未知パラメータＸ12は、未知パラメータＸtl，Ｘml以外の配線インダクタンス等に起因するインピーダンス分であり、インダクタンス分である場合には未知インダクタンスＬ12に対応する。
【０１１０】
なお、未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlと未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlとは一対一で対応するとは限らず、インダクタンス整合回路の回路構成に応じた対応関係を有している。
【０１１１】
本願発明は、インピーダンス整合回路の配線インダクタンス等に起因する未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlを算出するために３つの条件を用いる。３つの条件の内、２つの条件はインピーダンス可変素子の実測値から求まる２つのインピーダンス値であり、他の１つの条件はインピーダンス整合回路の入力インピーダンス条件であり、インピーダンス整合装置において、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際にインピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべき条件である。
【０１１２】
２つのインピーダンス値は、インピーダンス整合回路の負荷インピーダンスを固定し（S31）、この状態においてインピーダンス整合回路に高周波電力を印加する(S32)。
【０１１３】
負荷インピーダンスの固定は、インピーダンス整合回路の負荷側の出力端を開放状態あるいは短絡状態とすることによって行う。インピーダンス整合回路の出力端を開放した場合には、負荷インピーダンスの絶対値は無限大に固定され、一方、インピーダンス整合回路の出力端を短絡した場合には、負荷インピーダンスの絶対値は零に固定される。
【０１１４】
この負荷インピーダンスを固定した状態において、インピーダンス整合を行う際に用いる高周波電力を供給すると共に、インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更する。インピーダンス可変素子を可変コンデンサＣt，Ｃmで構成した場合には、この可変コンデンサＣt，Ｃmの値を変化させる(S33)。インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更しながら、インピーダンス整合装置が内蔵するセンサによってインピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値|Ｚin|と位相θを測定する。
【０１１５】
この測定では、インピーダンス整合回路に対してインピーダンス整合で使用する高周波電力が供給された状態で行われるため、インピーダンス整合を実際に行う使用環境において、入力インピーダンスの絶対値|Ｚin|と位相θを測定することができる。また、この測定はインピーダンス整合装置が内蔵するセンサによって行われるため、インピーダンス測定用の計測器は不要であり、計測器を別途設けることによる浮遊容量や誤差容量等のインダクタンス分の発生を排除することができる（S34）。
【０１１６】
入力インピーダンスの絶対値|Ｚin|および位相θの測定において、入力インピーダンスの位相が反転する時点を検出し、この位相反転時におけるインピーダンス可変素子のインピーダンス値を求める。このインピーダンス可変素子のインピーダンス値は、負荷インピーダンスを無限大に固定したときに得られる値と、負荷インピーダンスを零に固定したときに得られる値の２つの値であり、これら値から未知パラメータを求める２つの条件を定める。
【０１１７】
図５（ｂ）は、インピーダンス整合回路の出力端を開放した状態を示している。この状態において入力インピーダンスの位相反転時点の可変コンデンサＣtの値から、インピーダンス可変素子Ｘtの値Ｘtoを求める。なお、Ｘtoは、インピーダンス整合回路の出力端を開放した状態において位相反転時におけるインピーダンス可変素子Ｘtがとる値である。なお、可変コンデンサCtとインピーダンス可変素子Ｘtとの関係は、インピーダンス整合回路の回路構成に応じて定まる関係式で表すことができる。
【０１１８】
インピーダンス整合回路の出力端を開放した状態において、入力インピーダンスの絶対値をインピーダンス可変素子Ｘtをパラメータとして変更し、入力インピーダンスの位相が反転するときの条件から、未知パラメータＸtl、Ｘ12およびＸtoは、
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12
で表される。
【０１１９】
図５（ｃ）は、インピーダンス整合回路の出力端を短絡した状態を示している。インピーダンス可変素子Ｘtの値を、前段のインピーダンス整合回路の出力端を開放した状態において位相反転時のインピーダンス可変素子Ｘtの値であるＸtoに固定し、次に、インピーダンス整合回路の出力端を短絡した状態において、入力インピーダンスの位相反転時点の可変コンデンサＣmの値から、インピーダンス可変素子Ｘmの値Ｘmsoを求める。なお、Ｘmsoは、インピーダンス可変素子Ｘtの値であるＸtoに固定し、インピーダンス整合回路の出力端を短絡した状態において、入力インピーダンスの位相反転時におけるインピーダンス可変素子Ｘmがとる値である。なお、可変コンデンサＣmとインピーダンス可変素子Ｘmとの関係は、インピーダンス整合回路の回路構成に応じて定まる関係式で表すことができる
【０１２０】
インピーダンス整合回路の出力端を短絡した状態において、入力インピーダンスの絶対値をインピーダンス可変素子Ｘmをパラメータとして変更し、入力インピーダンスの位相が反転するときには、未知パラメータＸml、Ｘ12およびＸmsoは、
Ｘ12＝Ｘmso＋Ｘml
で表される(S35)。
【０１２１】
S35で定めた２つのインピーダンス可変素子の条件と、インピーダンス整合回路の入力インピーダンス条件を用いて未知パラメータを算出する。入力インピーダンス条件は、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際に、インピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべき条件である。
【０１２２】
ここで、２つのインピーダンス可変素子の条件は、上記した、インピーダンス可変素子Ｘtの値Ｘtoと、インピーダンス可変素子Ｘ mの値Ｘmsoである。また、入力インピーダンス特性条件は、例えばインピーダンス可変素子ＸmあるいはＸtが満たすべき条件で表される。なお、インピーダンス可変素子Ｘmは入力インピーダンスの位相調整を行い、インピーダンス可変素子Ｘtは入力インピーダンスの絶対値調整を行う。
【０１２３】
入力インピーダンス特性条件においてインピーダンス可変素子Ｘmをパラメータとして入力インピーダンスの位相を変えることによって、未知パラメータＸmlを求めることができる。一方、入力インピーダンス特性条件においてインピーダンス可変素子Ｘtをパラメータとして入力インピーダンスの絶対値を変えることによって未知パラメータＸtlを求めることができる。
【０１２４】
入力インピーダンスの位相調整において、入力インピーダンス特性条件から未知パラメータＸmlが得られた場合には、Ｘ12＝Ｘmso＋Ｘmlの関係から未知パラメータＸ12を算出することができ、Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12の関係から未知パラメータＸtlを算出することができる。
【０１２５】
一方、入力インピーダンスの絶対値調整において、入力インピーダンス特性条件から未知パラメータＸtlが得られた場合には、Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12の関係から未知パラメータＸ12を算出することができ、Ｘml＝−Ｘmso＋Ｘ12の関係から未知パラメータＸmlを算出することができる (S36)。
【０１２６】
次に、図６の概略構成図および図７のフローチャートを用いて、本願発明のインピーダンス整合の方法および構成を説明する。
【０１２７】
図６において、インピーダンス整合装置１は、高周波電源１００と負荷１０２との間に接続される。インピーダンス整合装置１は、従来構成と同様にインピーダンス整合回路（マッチングボックス）２と、インピーダンス整合回路２のインピーダンス可変素子を制御するインピーダンス制御部４と、インピーダンス整合回路２の入力インピーダンスＺinの絶対値|Ｚin|および位相θinを測定する測定部３を備える他、インピーダンス整合回路２の出力端の接続を切り替えて、負荷を開放した状態、負荷を短絡した状態、あるいは負荷に接続した状態の各状態に切り替える切り替え部５と、未知パラメータを算出するパラメータ算出部６を備える。また、インピーダンス制御部４は、切り替え部５を切り替える制御機能、パラメータ算出部６で算出したパラメータを用いてインピーダンス可変素子に設定するインピーダンス値を算出する算出機能を備える。
【０１２８】
パラメータ算出部６は、測定部３で測定した絶対値|Ｚin|および位相θinを入力する他、インピーダンス制御部４からインピーダンス可変素子の変更値Ｃm，Ｃtを入力し、負荷が開放された状態において入力インピーダンスＺinが位相反転したときのインピーダンス可変素子の値、および、負荷が短絡された状態において入力インピーダンスＺinが位相反転したときのインピーダンス可変素子の値を求め、これらインピーダンス可変素子の値および入力インピーダンス特性条件を用いて未知パラメータＸ12,Ｘtl，Ｘmlを算出し、さらに、未知パラメータＸ12,Ｘtl，Ｘmlと未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlとの対応関係に基づいて未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlを算出する。
【０１２９】
なお、パラメータ算出部６はインピーダンス制御部４と共にインピーダンス制御部７を構成しても良い。
【０１３０】
図７のフローチャートにおいて、はじめに切り替え部５によってインピーダンス整合回路２の出力端と負荷との接続を切り離して、負荷を開放する（S41）。負荷を開放した状態において、インピーダンス整合回路２の入力端と接地との間のインピーダンス可変素子Ｘtを変化（tune）させる。このインピーダンス可変素子Ｘtの変化中において、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの位相変化が反転する時点を検出し、位相反転時のインピーダンス可変素子Ｘtの値Ｘtoを求める（S42）。インピーダンス整合回路２のインピーダンス可変素子Ｘtの値を S42で求めたＸtoに固定する(S43)。
【０１３１】
次に、切り替え部５によってインピーダンス整合回路２の出力端間を接続して、負荷を短絡する（S44）。負荷を短絡した状態において、インピーダンス整合回路２の入力端と出力端（負荷側）との間のインピーダンス可変素子Ｘmを変化（match）させる。このインピーダンス可変素子Ｘmの変化中において、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの位相変化が反転する時点を検出し、位相反転時のインピーダンス可変素子Ｘmの値Ｘtmsoを求める（S45）。
【０１３２】
インピーダンス整合回路２の入力インピーダンスの絶対値|Ｚin|の条件（インピーダンス特性条件）に基づいて、このインピーダンス特性を満足するために必要な入力端と出力端（負荷側）との間のインピーダンス可変素子の未知パラメータＸml又はＸtlを求める。
【０１３３】
ここで、インピーダンス可変素子Ｘmをパラメータとする入力インピーダンスの位相調整によれば未知パラメータＸmlが求まり、一方、インピーダンス可変素子Ｘtをパラメータとする入力インピーダンスの絶対値調整によれば未知パラメータＸtlが求まる。インピーダンス特性条件は、入力インピーダンスの絶対値|Ｚin|がインピーダンス整合回路２の配線インピーダンスＸ12と一致する条件とすることができる(S46)。
【０１３４】
S43で求めたＸtoおよびS45で求めたＸtmso、およびS46で求めたインピーダンス可変素子ＸmあるいはＸｔの未知パラメータＸml又はＸtlの値を用いて、未知パラメータＸ12，Ｘtl、Ｘmlを求め（S47）、未知パラメータＸ12，Ｘtl、Ｘmlと未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlとの対応関係に基づいて未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlを算出する(S48)。
【０１３５】
次に、インピーダンス整合の例について説明する。以下では、入力インピーダンス条件によって未知パラメータを求める際において、インピーダンス可変素子Ｘmをパラメータとする入力インピーダンスの位相調整による例を図８〜図４０を用いて説明し、インピーダンス可変素子Ｘtをパラメータとする入力インピーダンスの絶対値調整による例を図４１〜図４８を用いて説明する。
【０１３６】
図８〜図４０を用いた入力インピーダンスの位相調整による例では、インピーダンス整合回路の３つの例について説明する。第１の回路例を図８〜図１７に基づいて説明し、第２の回路例を図２０〜図３０に基づいて説明し、第３の回路例を図３２〜図４０に基づいて説明し、各回路において未知パラメータＸ12，Ｘtl、Ｘmlを求める態様について３つの態様を示する。
【０１３７】
また、図４１〜図４８を用いた入力インピーダンスの絶対値調整による例では、インピーダンス整合回路の第１の回路例について説明する。
【０１３８】
未知パラメータＸ12，Ｘtl、Ｘmlを求める各態様は、未知パラメータＸ12，Ｘtl、Ｘmlを求める際に、入力インピーダンス特性の条件をそれぞれ異なる形態で行う点で相違するものである。
【０１３９】
第１の態様の入力インピーダンス特性の条件は、入力インピーダンスの特定値と、この特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる態様であり、第２の態様の入力インピーダンス特性の条件は、入力インピーダンスの傾斜値と、傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる態様であり、第３の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、このインピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まる態様である。
【０１４０】
「入力インピーダンスの位相調整による制御例」
以下、入力インピーダンスの位相調整による制御例を第１の回路例〜第３の回路例に基づいて説明する。ここで、入力インピーダンスの位相調整は、可変パラメータＸmを調整することによって行う。
【０１４１】
[インピーダンス整合の第１の回路例]
インピーダンス整合の第１の回路例について図８〜図１７を用いて説明する。インピーダンス整合回路の第１の回路について図８，図９を用いて説明し、この第１の回路例において未知パラメータを求める３つの態様について図１０〜図１７を用いて説明する。図１０，図１１は第１の態様を説明するための図およびフローチャートであり、図１２，図１３は第２の態様を説明するための図およびフローチャートであり、図１４〜図１７は第３の態様を説明するための図およびフローチャートである。
【０１４２】
（第１の回路例の回路構成）
図８（ａ）は、インピーダンス整合回路の１つの回路構成例を示している。この回路構成では、入力端（図中の左方上方の端子）と接地（図中の下方端子）との間に可変コンデンサＣtを接続し、入力端と負荷側の出力端（図中の右方上方の端子）との間に可変コンデンサＣmとインピーダンスＬmとの直列回路が接続されたＴ型回路構成である。なお、出力端側に接続されたＸoは負荷のインダクタンス分を示し、Ｒoは負荷の抵抗分を示している。インピーダンス整合（マッチング制御）は、可変コンデンサＣtおよび可変コンデンサＣmの２つの可変コンデンサの容量を変化させることで行われる。
【０１４３】
図８（ｂ）は、図８（ａ）に示した回路構成例について、回路内の配線インダクタンス分を考慮した場合の回路構成を示している。この回路構成では、配線インダクタンス分として未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlを設定している。未知インダクタンスＬ12はＴ型回路の入力端側の配線インダクタンス分を表し、未知インダクタンスＬtlはＴ型回路の入力端と接地との間の配線インダクタンス分を表し、未知インダクタンスＬmlはＴ型回路の出力端（負荷側）の配線インダクタンス分を表している。
【０１４４】
図８（ｂ）において、以下の式（５）〜（１０）で表される関係を用いて素子を置き換える。この素子の置き換えによって未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlは未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlに置き換えられ、可変コンデンサＣmとインダクタンスＬはパラメータＬmに置き換えられ、可変コンデンサＣtはパラメータＸtに置き換えられる。
【０１４５】
jωＬm＝j（ωＬ−１/(ωＣm)） …（５）
jＸm＝jωＬm …（６）
jＸ12＝jωＬ12 …（７）
jＸml＝jωＬml …（８）
jＸtl＝jωＬtl …（９）
−jＸt＝1/(jωＣt) …（１０）
【０１４６】
図８（ｃ）は上記式に基づいて置き換えた未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlおよびインピーダンス可変素子のパラメータＸm，Ｘtを用いて書き換えた回路構成を示している。パラメータＸm，Ｘtは、可変コンデンサＣm,Ｃtを変化させることで変えることができる。
【０１４７】
以下、図８（ｃ）に示す回路構成を用いて、未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlを算出する。
【０１４８】
図９（ａ）は、図８（ｃ）の回路構成において負荷側を開放した状態を示している。負荷を開放したときの入力インピーダンスＺinは以下の式（１１）で表される。
Ｚin＝j（Ｘ12＋Ｘtl−Ｘt） …（１１）
【０１４９】
一方、図９（ｂ）は、図８（ｃ）の回路構成において負荷側を短絡した状態を示している。負荷を短絡したときの入力インピーダンスＺinは以下の式（１２）で表される。
Ｚin＝j（Ｘ12−（Ｘm＋Ｘml）・（Ｘt−Ｘtl）/｛（Ｘm＋Ｘml）−（Ｘt−Ｘtl）｝
…（１２）
【０１５０】
３つの未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlに対して、式（１１）、（１２）の２つの式のみでは連立方程式を解くことができない。そこで、以下に示すように、入力インピーダンスＺinのインピーダンス条件を用いて未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlを求める。
【０１５１】
インピーダンス整合回路の負荷を開放した状態において、パラメータＸtの変化に伴って変わる入力インピーダンスＺinの位相が反転するときのパラメータＸtをＸtoとすると、以下の式（１３）で表される。
Ｘ12＝Ｘto−Ｘtl …（１３）
【０１５２】
なお、上記パラメータＸtoは、インピーダンス整合回路の負荷を開放した状態においてインピーダンス整合回路に高周波電力を供給し、コンデンサＣtを変えることによってパラメータＸtを変化させ、このパラメータＸtの変化に伴って変わる入力インピーダンスＺinの位相を測定し、位相反転するときのパラメータＸtから求めることができる。
【０１５３】
次に、負荷を短絡した状態で得られる式（１２）において、パラメータＸtとしてＸtoを選択すると以下の式（１４）が得られる。
Ｚin＝j（Ｘ12−（Ｘm＋Ｘml）・（Ｘto−Ｘtl）/｛（Ｘm＋Ｘml）−（Ｘto−Ｘtl）｝
…（１４）
【０１５４】
上記式（１４）を変形すると以下の式（１５）が得られる。
Ｚin＝jＸ12[１/{１− (Ｘm＋Ｘml)/Ｘ12}] …（１５）
上記式（１５）は、負荷を短絡した状態における入力インピーダンスＺinを表している。式（１５）で表される入力インピーダンスＺinは図１０中の反比例曲線で表される。
【０１５５】
入力インピーダンスＺinの共振点は、式（１５）の分母を零として
１/{１− (Ｘm＋Ｘml)/Ｘ12}＝０
の式から求めることができる。この式を満たすパラメータＸmの値をＸmsoとすると以下の式（１６）で表される。
Ｘmso＝Ｘ12−Ｘml …（１６）
【０１５６】
Ｘmsoは、負荷を短絡した状態で位相が反転する時のＸmの値であり、図１０において（Ｘmso、０）の座標点で表される。
【０１５７】
したがって、負荷を開放した状態から未知パラメータＸ12とＸtlの関係が式（１３）によって得られ、負荷を短絡した状態から未知パラメータＸ12とＸmlの関係が式（１６）によって得られる。
【０１５８】
以下、入力インピーダンス特性の条件により未知パラメータを求める第１の態様〜第３の態様について説明する。
【０１５９】
（未知パラメータを求める第１の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件について、未知パラメータを求める第１の態様について説明する。第１の態様の入力インピーダンス特性の条件は、入力インピーダンスの特定値と、この特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる態様である。
【０１６０】
負荷を短絡した状態の入力インピーダンスＺinを表す式（１５）において、入力インピーダンスＺin＝jＸ12を満たすには、以下の式（１７）の関係が必要となる。
Ｘml＝−Ｘm …（１７）
なお、上記関係は、式（１５）の分母＝１から求められる。上記式（１７）を満たすＸmの値をＸmsAとすると、未知パラメータＸmlはＸml＝−ＸmsAで表される。
【０１６１】
また、共振点から得られる式（１６）から
Ｘ12＝Ｘml＋Ｘmso …（１８）
が得られる。
【０１６２】
式（１７）と式（１８）から、未知パラメータＸ12を求める式（１９）が得られる。
Ｘ12＝Ｘmso−ＸmsA …（１９）
【０１６３】
式（１９）は、図１０が示す（Ｘm，Ｚin）の座標において、点Ａ（−ＸmsA，Ｘ12）および点Ｃ（Ｘmso，０）を通る直線の特性線を表している。
【０１６４】
したがって、点Ａ（−ＸmsA，Ｘ12）は、入力インピーダンスＺinを表す式（１５）で表される反比例曲線と、式（１９）で表される直線とが交差する交点を表している。
【０１６５】
ただし、上記した入力インピーダンスＺinが満たす条件は|Ｚin|＝|Ｘ12|であり、式（１９）から|Ｘ12|＝|Ｘmso−ＸmsA|である。
【０１６６】
この関係は、図１０上において、点Ｃ（Ｘmso，０）から左方上方に４５°の傾きの直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＡ点とし、このＡ点から垂線を下ろしたときＸm軸と交差する交点がＸmsAとなる。
【０１６７】
また、Ｘm＞Ｘmsｏとなる交点も可能であり、Ａ点と同様にして、点Ｃ（Ｘmso，０）から右方下方に４５°の傾きの直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＢ点とし、このＢ点から垂線を下ろしたときＸm軸と交差する交点がＸmsBとなる。
【０１６８】
ＸmsAとＸmsBとの関係は次式（２０）で表される。
ＸmsB−Ｘmso＝ＸmsA＋Ｘmso …（２０）
負荷開放時の式（１３）を変形して次式（２１）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12 …（２１）
【０１６９】
この式（２１）を式（１９）に代入することによって、未知パラメータＸtlを求める式（２２）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−（Ｘmso−ＸmsA） …（２２）
【０１７０】
したがって、未知パラメータＸmlは入力インピーダンスＺinの反比例曲線と直線との交点によって求めることができ、未知パラメータＸ12は式（１９）においてＸmsoとＸmsAから求めることができ、未知パラメータＸtlは式（２２）においてＸtoとＸmsoとＸmsAから求めることができる。
【０１７１】
図１１に示すフローチャートを用いて第１の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S51）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S52)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S53)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S54)。
【０１７２】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S55)。
【０１７３】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S56）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。この入力インピーダンスＺinの実測値から反比例曲線を求める。なお、パラメータＸmは、式（５）、（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S57)。
【０１７４】
入力インピーダンスＺinの位相が反転するときの可変コンデンサＣmを求める。このＣmの値をＣmsoとする(S58)。式（５），（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmsoからパラメータＸmsoを算出する(S59)。
【０１７５】
（Ｘm、Ｚin）の座標系で表される入力インピーダンスＺinにおいて、（Ｘmso，０）の点を通過し傾きが−４５°の直線と、入力インピーダンスＺinの反比例曲線とが交差する交点のＸmの値を求め、ＸmsA、ＸmsBとする（S60）。
【０１７６】
Ｘml＝ωＬml、Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAとＸmsBの値から未知インダクタンスＬmlを算出する（S61）。
【０１７７】
Ｘ12＝ωＬ12、Ｘ12＝Ｘml＋Ｘmso，Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAとＸmsoの値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S62）。
【０１７８】
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12、Ｘ12＝Ｘmso−ＸmsAから得られるＸtl＝Ｘto−（Ｘmso−ＸmsA）の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸmsAとＸmsoの値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S63）。
【０１７９】
（実験例）
上記した第１の実施例において実験例を示す。
実験例の条件は、
入力電力 ：Ｗ＝500Ｗ
周波数 ：ｆ＝13.56ＭＨｚ
インピーダンス：Ｌ＝689ｎＨ
であり、可変コンデンサＣm、Ｃtの可変領域は以下の表に示される値を備える。
【０１８０】
【表１】
【０１８１】
負荷を開放したときに入力インピーダンスＺinの絶対値|Ｚin|の位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値Ｃtoは
Ｃto＝899ｐＦ
が測定された。このＣtoの値を用いて負荷を短絡し、この短絡状態において入力インピーダンスＺinの絶対値|Ｚin|の位相が反転するときの可変コンデンサＣmの値Ｃmsoは、
Ｃmso＝216ｐＦ
である。
【０１８２】
上記のＣtoとＣmsoの値から、未知パラメータＸmsoの値を式（５）、（６）を用いて求めると、
Ｘmso＝4.36Ω
となる。
【０１８３】
Ｘmsoの値と、式（１５）の入力インピーダンスＺinの反比例曲線から、未知パラメータＸmsA、ＸmsBを求めると、
ＸmsA＝-4.69Ω
ＸmsB＝13.42Ω
が得られる。
【０１８４】
未知インダクタンスＬmlは、式（８）、（１７）から
Ｌml＝55ｎＨ
が得られ、
未知インダクタンスＬ12は、式（７）、（１８）から
Ｌ12＝106ｎＨ
が得られる。
【０１８５】
未知インダクタンスＸtoの値は、負荷開放時の可変コンデンサＣtの値を用いて、
Ｘto＝13.06Ω
が得られる。未知インダクタンスＬtlは、式（９），（２２）を用いて求めると、
Ｌtl＝47ｎＨ
となる。
【０１８６】
なお、上記した第１の実施例のインピーダンスの条件としてＬ＝689ｎＨを設定しているが、このインダクタンスＬの値は一例であり、この値に限られるものではない。
【０１８７】
インピーダンスＬmは、式（５）によってインダクタンスＬと可変コンデンサＣmの関係で表される。また、インピーダンスＬmは式（８）、（１７）の関係から未知インダクタンスＬmlとの間にＬm＝−Ｌmlの関係があることから、未知インダクタンスＬmlは、インダクタンスＬと可変コンデンサＣmとの関係で表される。したがって、未知インダクタンスＬmlは、可変コンデンサＣmの可変領域内であればインダクタンスＬの値を任意に定めることができる。したがって、第１の実施例のＬ＝689ｎＨの値は一例であり、この値に限られるものではない。
【０１８８】
（未知パラメータを求める第２の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第２の態様について説明する。第２の態様の入力インピーダンス特性の条件は、入力インピーダンスの傾斜値と、傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる態様である。
【０１８９】
前記したように、入力インピーダンスＺin＝jＸ12を満たす条件は式（１７）の関係が必要となる。
Ｘml＝−Ｘm …（１７）
【０１９０】
この式（１７）の関係は、入力インピーダンスＺinの微分値δＺin／δＸmが１となる条件によって同様に表される。図１２はこの関係を示し、次式（２３）で表される。
δＺin／δＸm＝１ …（２３）
式（２３）を満たすパラメータＸmは、
Ｘm＝−Ｘml …（２４）
Ｘm＝２Ｘ12−Ｘml …（２５）
である。
【０１９１】
上記パラメータＸmlをそれぞれＸmsA,ＸmsBとすると、入力インピーダンスＺinにおいて傾きが１となる点Ａおよび点Ｂの座標はそれぞれ（ＸmsA、Ｘ12）、（ＸmsB、−Ｘ12）で表され、ＸmsA＝−Ｘml、ＸmsB＝２Ｘ12−Ｘmlで表される。
【０１９２】
この関係からＸ12は、
Ｘ12＝（ＸmsA＋ＸmsB）/２ …（２６）
で表される。
【０１９３】
負荷開放時の式（１３）を変形して次式（２１）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12 …（２１）
式（２１）と式（２６）から未知パラメータＸtlを求める式（２７）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−（ＸmsA＋ＸmsB）/２ …（２７）
【０１９４】
したがって、未知パラメータＸmlは、第１の態様の反比例曲線と直線とが交差する条件に代えて、入力インピーダンスＺinの傾きが１となる条件によって求めることができ、未知パラメータＸtlは式（２７）においてＸtoとＸmsAとＸmsBから求めることができる。
【０１９５】
図１３に示すフローチャートを用いて第２の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S71）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S72)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S73)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S74)。
【０１９６】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S75)。
【０１９７】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S76）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（５）、（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S77)。
【０１９８】
入力インピーダンスＺinの変化において、傾斜が１となるときの可変コンデンサＣmsA、ＣmsBを求める。式（５），（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値からパラメータＸmsA、ＸmsBを算出する(S78)。
【０１９９】
（Ｘm、Ｚin）の座標系で表される入力インピーダンスＺinにおいて、入力インピーダンスＺinの傾きが１となるＸm＝−Ｘml、Ｘm＝２Ｘ12−Ｘmlの関係から、Ｘml＝−ＸmsA、２Ｘ12−Ｘml＝ＸmsBとする。
ここで、未知パラメータＸml、Ｘ12は、
Ｘml＝−ＸmsA
Ｘ12＝（ＸmsA＋ＸmsB）/２
によって算出される（S79）。
【０２００】
Ｘml＝ωＬml、Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAとmsBの値から未知インダクタンスＬmlを算出する（S80）。
【０２０１】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S81）。
【０２０２】
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸ12の値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S82）。
【０２０３】
（未知パラメータを求める第３の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第３の態様について図１４を用いて説明する。第３の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、このインピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まる態様である。
【０２０４】
第３の態様は、入力インピーダンスＺin＝jＸ12を満たす条件を、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ１，Ｚ２から求めるものである。
【０２０５】
入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のインダクタンスＺ１，Ｚ２は以下の式（２８）、（２９）で表される。
Ｚ1＝ｊＸ12/（１−（Ｘm1＋Ｘml）/Ｘ12） …（２８）
Ｚ2＝ｊＸ12/（１−（Ｘm2＋Ｘml）/Ｘ12） …（２９）
【０２０６】
なお、Ｘm1とＸm2は（Ｘm，Ｚin）の座標系で表される入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のＸmの値であり、Ｘmlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝Ｘ12となるＸmの値である。
【０２０７】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|がＸ12となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸmlは、上記式（２８）、（２９）から以下の式で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ1・Ｚ2/（Ｚ2−Ｚ1）・（Ｘm2−Ｘm1））１／２ …（３０）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm1−Ｘ12２/Ｚ1 …（３１）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm2−Ｘ12２/Ｚ2 …（３２）
【０２０８】
負荷開放時の式（１３）を変形して次式（２１）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12 …（２１）
【０２０９】
したがって、未知パラメータＸml，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の任意の２点におけるＸmlおよびＺinの値に基づいて式（３０）〜（３２）を用いて求めることができ、未知パラメータＸtlは式（２１）においてＸtoとＸ12を代入することで求めることができる。
【０２１０】
図１５に示すフローチャートを用いて第３の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S91）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S92)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S93)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S94)。
【０２１１】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S95)。
【０２１２】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S96）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（５）、（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる。
【０２１３】
第３の態様では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣmについて任意の値Ｃm1，Ｃm2に対する入力インピーダンスＺ1およびＺ２を測定する(S97)。
【０２１４】
可変コンデンサの値Ｃm1，Ｃm2に対応するパラメータＸmはそれぞれＸm1,Ｘm2であり、式（５）のωＬm＝（ωＬ−１/ωＣm）、および式（８）のＸm＝Ｌmの関係を用いて算出することができる(S98)。
【０２１５】
パラメータＸm1に対する入力インピーダンスＺ1の絶対値|Ｚ1|、およびはパラメータＸm2に対する入力インピーダンスＺ2の絶対値|Ｚ2|は次式（３３）、（３４）で表される。
|Ｚ1|＝Ｘ12/（１−（Ｘm1＋Ｘml）/Ｘ12） …（３３）
|Ｚ2|＝Ｘ12/（１−（Ｘm2＋Ｘml）/Ｘ12） …（３４）
【０２１６】
上記式（３３）、（３４）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸmlは以下の式（３５）、（３６）で表される。
Ｘ12＝［｛Ｚ1・Ｚ2/（Ｚ2−Ｚ1）｝・（Ｘm2−Ｘm1）］１／２ …（３５）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm1−Ｘ12２/Ｚ1 …（３６）
【０２１７】
未知パラメータＸ12は、式（３５）にＺ1，Ｚ2、およびＸm2，Ｘm1を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸmlは式（３６）にＺ1，Ｘm1，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S99)。
【０２１８】
Ｘml＝ωＬmlの関係を用いて、未知パラメータＸmlから未知インダクタンスＬmlを算出する（S100）。
【０２１９】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S101）。
【０２２０】
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸ12の値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S102）。
【０２２１】
図１６，図１７は第３の態様の変形例であり、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ1，Ｚ2に少なくとも１点を特定点とする例である。
【０２２２】
図１６に示す例では、特定点としてパラメータＸm＝０の点Ｆを設定する場合を示す。他方の１点はパラメータＸm＝Ｘm3の点Ｇを設定する。
【０２２３】
入力インピーダンスＺin上の２点（点Ｆ、点Ｇ）のインダクタンスＺ0，Ｚ3の絶対値は以下の式（３７）、（３８）で表される。
|Ｚ0|＝Ｘ12２/（Ｘ12−Ｘml） …（３７）
|Ｚ2|＝Ｘ12２/（Ｘ12−Ｘm3−Ｘml） …（３８）
【０２２４】
なお、Ｘm3は入力インピーダンスＺin上の任意の１点（点Ｇ）のＸmの値であり、Ｘmlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝Ｘ12となるＸmの値である。
【０２２５】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|がＸ12となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸmlは、上記式（３７）、（３８）から以下の式で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ0・Ｚ3/（Ｚ3−Ｚ0））・（Ｘm3）１／２ …（３９）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘ12２/Ｚ0 …（４０）
【０２２６】
負荷開放時の式（１３）を変形して次式（２１）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12 …（２１）
【０２２７】
したがって、未知パラメータＸml，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の２点におけるＸmlおよびＺinの値に基づいて式（３９），（４０）を用いて求めることができ、未知パラメータＸtlは式（２１）においてＸtoとＸ12から求めることができる。
【０２２８】
図１７に示すフローチャートを用いて第３の態様の変形例による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S111）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S112)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S113)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S114)。
【０２２９】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S115)。
【０２３０】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S116）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（５）、（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる。
【０２３１】
第３の態様の変形例では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣmについて、パラメータＸmを０とするＣm0と任意に定めたＣm3に対する入力インピーダンスＺ0およびＺ3を測定する(S117)。
【０２３２】
可変コンデンサの値Ｃm0，Ｃm3とパラメータＸm1,Ｘm2との関係は、式（５）のωＬm＝（ωＬ−１/ωＣm）、および式（８）のＸm＝Ｌmの関係を用いて算出することができる(S118)。
【０２３３】
パラメータＸmが０であるときの入力インピーダンスＺ0の絶対値|Ｚ0|、およびはパラメータＸm3に対する入力インピーダンスＺ3の絶対値|Ｚ3|は次式（４１）、（４２）で表される。
|Ｚ0|＝Ｘ12２/（Ｘ12−Ｘml） …（４１）
|Ｚ3|＝Ｘ12２/（Ｘ12−Ｘm3−Ｘml） …（４２）
【０２３４】
上記式（４１）、（４２）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸmlは以下の式（４３）、（４４）で表される。
Ｘ12＝［｛Ｚ0・Ｚ3/（Ｚ3−Ｚ0）｝・Ｘm3］１／２ …（４３）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘ12２/Ｚ0 …（４４）
【０２３５】
未知パラメータＸ12は、式（４３）にＺ0，Ｚ3、およびＸm3を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸmlは式（４４）にＺ0，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S119)。
【０２３６】
Ｘml＝ωＬmlの関係を用いて、未知パラメータＸmlから未知インダクタンスＬmlを算出する（S120）。
【０２３７】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S121）。
【０２３８】
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸ12の値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S122）。
【０２３９】
[インピーダンス整合の第２の回路例]
インピーダンス整合の第２の回路例について図１８〜図３０を用いて説明する。図１８，図１９は、第２の回路例のインピーダンス整合回路を説明するための図であり、図２０〜図３０は、第２の回路例において未知パラメータを求める態様を説明するための図である。
【０２４０】
図２０，図２１は第１の態様を説明するための図およびフローチャートであり、図２２，図２３は第３の態様を説明するための図およびフローチャートである。なお、ここでは、第１の態様と第３の態様について説明する。
【０２４１】
また、図２４〜図３０は第１の態様〜第３の態様について、他の例を説明するための図およびフローチャートである。
【０２４２】
（第２の回路例の回路構成）
図１８（ａ）は、インピーダンス整合回路の第２の回路例の回路構成を示している。この回路構成では、入力端（図中の左方上方の端子）と接地（図中の下方端子）との間に可変コンデンサＣtと、可変コンデンサＣmとインピーダンスＬmとの直列回路とが接続されるＴ型回路構成であり、可変コンデンサＣmとインピーダンスＬmとの直列回路は、入力端（図中の左方上方の端子）と出力端（図中の右上方の端子）との間に接続され、可変コンデンサＣtは負荷と並列接続される。なお、出力端側に接続されたＸoは負荷のインダクタンス分を示し、Ｒoは負荷の抵抗分を示している。インピーダンス整合（マッチング制御）は、可変コンデンサＣtおよび可変コンデンサＣmの２つの可変コンデンサの容量を変化させることで行われる。
【０２４３】
図１８（ｂ）は、図１８（ａ）に示した回路構成について、回路内の配線インダクタンス分を考慮した場合の回路構成を示している。この回路構成では、配線インダクタンス分として未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlを設定している。未知インダクタンスＬ12は出力端側の配線インダクタンスを表し、未知インダクタンスＬtlは可変コンデンサCtが設けられる配線の配線インダクタンス分を表し、未知インダクタンスＬmlは可変コンデンサCmが設けられる配線の配線インダクタンス分を表している。
【０２４４】
ここで、以下の式（４５）〜（５０）で表される関係を用いて素子を置き換える。この素子の置き換えによって未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlは未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlに置き換えられ、可変コンデンサＣmとインダクタンスＬはパラメータＬmに置き換えられ、可変コンデンサＣtはパラメータＸtに置き換えられる。
jωＬm＝j（ωＬ−１/(ωＣm)） …（４５）
jＸm＝jωＬm …（４６）
jＸ12＝jωＬ12 …（４７）
jＸml＝jωＬml …（４８）
jＸtl＝jωＬtl …（４９）
−jＸt＝1/(jωＣt) …（５０）
また、負荷ＲはＲ＝０又はＲ＝Ｒ0で純抵抗とする。
【０２４５】
図１８（ｃ）は上記式に基づいて置き換えた未知パラメータＸ12，Ｘml，ＸtlおよびパラメータＸm，Ｘtを用いて書き換えた回路構成を示している。パラメータＸm，Ｘtは、可変コンデンサＣm,Ｃtを変化させることで変えることができる。
【０２４６】
以下、図１８（ｃ）に示す回路構成を用いて、未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlを算出する。
【０２４７】
図１９（ａ）は、図１８（ｃ）の回路構成において負荷側を開放した状態を示している。負荷を開放したときの入力インピーダンスＺinは以下の式（５１）で表される。
Ｚin＝j（Ｘml＋Ｘm＋Ｘtl−Ｘt） …（５１）
【０２４８】
一方、図１９（ｂ）は、図１８（ｃ）の回路構成において負荷側を短絡した状態を示している。負荷を短絡したときの入力インピーダンスＺinは以下の式（５２）で表される。
Ｚin＝j（Ｘm＋Ｘml）＋ｊＸ12（Ｘml＋Ｘm）/（Ｘ12＋Ｘml＋Ｘm） …（５２）
【０２４９】
３つの未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlに対して、式（５１）、（５２）の２つの式のみでは連立方程式を解くことができない。そこで、以下に示すように、入力インピーダンスＺinのインピーダンス条件を用いて未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlを求める。
【０２５０】
インピーダンス整合回路の負荷を開放した状態において、パラメータＸtの変化に伴って変わる入力インピーダンスＺinの位相が反転するときのパラメータＸtをＸtoとすると、以下の式（５３）で表される。
Ｘto＝Ｘml＋Ｘtl＋Ｘm …（５３）
【０２５１】
なお、上記パラメータＸtoは、インピーダンス整合回路の負荷を開放した状態においてインピーダンス整合回路に高周波電力を供給し、コンデンサＣtを変えることによってパラメータＸtを変化させ、このパラメータＸtの変化に伴って変わる入力インピーダンスＺinの位相を測定し、位相反転するときのパラメータＸtから求めることができる。
【０２５２】
次に、負荷を短絡した状態で得られる式（５２）において、パラメータＸtとしてＸtoを選択すると、入力インピーダンスＺinは以下の式（５４）が得られる。
Ｚin＝j［（Ｘml＋Ｘm）・（２Ｘ12＋Ｘml＋Ｘm）/（Ｘ12＋Ｘml＋Ｘm）］ …（５４）
【０２５３】
上記式（５４）は、負荷を短絡した状態における入力インピーダンスＺinを表している。式（５４）で表される入力インピーダンスＺinは図２０中の反比例曲線で表される。
入力インピーダンスＺinの共振点は、式（５４）の分母を零とする
Ｘ12＋Ｘml＋Ｘm＝０ …（５５）
の式から求めることができる。
【０２５４】
この式（５５）を満たすパラメータＸmの値をＸmsoとすると以下の式（５６）で表される。
Ｘmso＝−Ｘ12−Ｘml …（５６）
【０２５５】
Ｘmsoは、負荷を短絡した状態で位相が反転する時のＸmの値であり、図２０において（Ｘmso、０）＝（−Ｘ12−Ｘml，０）の座標点Ｃで表される。
【０２５６】
したがって、負荷を開放した状態から未知パラメータＸmlとＸtlの関係が式（５３）によって得られ、負荷を短絡した状態から未知パラメータＸ12とＸmlの関係が式（５６）によって得られる。
【０２５７】
（未知パラメータを求める第１の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって、未知パラメータを求める第１の態様について説明する。第１の態様の入力インピーダンス特性の条件は、入力インピーダで定まる態様である。
【０２５８】
負荷を短絡した状態の入力インピーダンスＺinを表す式（５４）において、入力インピーダンスＺin＝Ｘ12を満たすには、以下の式（５７）の関係が必要となる。
（Ｘml＋Ｘm）２＋（Ｘml＋Ｘm）・Ｘ12−Ｘ12２＝０ …（５７）
【０２５９】
上記式（５７）を満たすＸmの値をＸmsA，ＸmsBとすると、未知パラメータＸmlはＸml＝ＸmsA，ＸmsBで表される。
【０２６０】
また、共振点から得られる式（５６）から
Ｘ12＝−Ｘml−Ｘmso …（５８）
が得られる。
【０２６１】
式（５７）を満たすＸm（ＸmsA，ＸmsB）は、
K・Ｘ12＝−Ｘml−Ｘm …（５９）
K＝（−１±√５）/２ …（６０）
により表される。
【０２６２】
式（５６）と式（５９）から、未知パラメータＸ12を求める式（６１）が得られる。
（K−１）・Ｘ12＝Ｘmso−ＸmsA …（６１）
【０２６３】
式（６１）は、図２０に示す（Ｘm，Ｚin）の座標において、点Ａ（ＸmsA，（K−１）Ｘ12）および点Ｃ（Ｘmso，０）を通る直線の特性線を表している。
【０２６４】
したがって、点Ａ（ＸmsA，（K−１）Ｘ12）は、入力インピーダンスＺinを表す式（５７）で表される反比例曲線と、式（６１）で表される直線とが交差する交点を表している。
【０２６５】
ただし、上記した入力インピーダンスＺinが満たす条件は|Ｚin|＝|Ｘ12|であり、式（６１）から|（K−１）・Ｘ12|＝|−Ｘmso−ＸmsA|である。
【０２６６】
この関係は、図２０上において、点Ｃ（Ｘmso，０）から左方上方に４５°の傾きの直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＡ点とし、このＡ点から垂線を下ろしたときＸm軸と交差する交点がＸmsAとなる。
【０２６７】
また、Ｘm＞Ｘmsｏとなる交点も可能であり、Ａ点と同様にして、点Ｃ（Ｘmso，０）から右方下方に４５°の傾きの直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＢ点とし、このＢ点から垂線を下ろしたときＸm軸と交差する交点がＸmsBとなる。
【０２６８】
負荷開放時の式（５３）を変形して次式（６２）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘm−Ｘml …（６２）
【０２６９】
式（６２）から未知パラメータＸtlを求める式（６３）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto＋−Ｘmso−ＸmsA …（６３）
【０２７０】
したがって、未知パラメータＸmlは入力インピーダンスＺinの反比例曲線と直線との交点によってＸmsAによって求めることができ、未知パラメータＸ12は式（６１）においてＸmsoとＸmsAから求めることができ、未知パラメータＸtlは式（６３）においてＸto,ＸmsA，Ｘmsoを用いて求めることができる。
【０２７１】
図２１に示すフローチャートを用いて第１の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S131）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S132)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S133)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S134)。
【０２７２】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S135)。
【０２７３】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S136）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。この入力インピーダンスＺinの実測値から反比例曲線を求める。 なお、パラメータＸmは、式（４５）、（４６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S137)。
【０２７４】
入力インピーダンスＺinの位相が反転するときの可変コンデンサＣmを求める。このＣmの値をＣmsoとする(S138)。式（４５），（４６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmsoからパラメータＸmsoを算出する(S139)。
【０２７５】
（Ｘm、Ｚin）の座標系において、入力インピーダンスＺin＝Ｘ12を満たす条件から、（Ｘmso，０）の点を通過し傾きが４５°の直線と、入力インピーダンスＺinの反比例曲線とが交差する交点のＸmの値を求め、ＸmsAとする（S140）。
【０２７６】
Ｘml＝ωＬml、Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAの値から未知インダクタンスＬmlを算出する（S141）。
【０２７７】
Ｘ12＝ωＬ12、（K−１）・Ｘ12＝−Ｘml−Ｘmso、Ｘml＝ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAとＸmsoの値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S142）。
【０２７８】
Ｘtl＝Ｘto−Xm−Ｘmlの関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸmsAの値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S143）。
【０２７９】
（未知パラメータを求める第３の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第３の態様について説明する。
【０２８０】
第３の態様は、図２２に示すように、入力インピーダンスＺin＝Ｘ12を満たす条件を、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ１，Ｚ２から求めるものである。
【０２８１】
入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のインダクタンスＺ１，Ｚ２は以下の式（６４）、（６６）で表される。
Ｚ1＝−ｊ｛（Ｘml＋Ｘm1）２｝/｛Ｘ12−（Ｘml＋Ｘm1）｝ …（６４）
Ｚ2＝−ｊ｛（Ｘml＋Ｘm2）２｝/｛Ｘ12−（Ｘml＋Ｘm2）｝ …（６５）
なお、Ｘm1とＸm2は入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のＸmの値であり、Ｘmlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝０となるＸmの値である。
【０２８２】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|がＸ12となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸmlは、上記式（６４）、（６５）から以下の式で表される。
Ｘ12＝((K＋１)/(K−１))・Ｘm1 …（６６）
Ｘml＝(K−１)/（K＋１）・Ｘ12 …（６７）
K＝（（|Ｚ1|−２）/（|Ｚ2|−２））１／２ …（６８）
【０２８３】
負荷開放時の式（５３）を変形して次式（６２）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘm−Ｘml …（６２）
【０２８４】
式（６２）から未知パラメータＸtlを求める式（６３）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto＋−Ｘmso−ＸmsA …（６３）
【０２８５】
したがって、未知パラメータＸml，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の任意の２点におけるＸmlおよびＺinの値に基づいて式（６４）〜（６８）を用いて求めることができ、未知パラメータＸtlは式（６３）においてＸto，Ｘmso，ＸmsAを代入することで求めることができる。
【０２８６】
図２３に示すフローチャートを用いて第３の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S151）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S152)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S153)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S154)。
【０２８７】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S155)。
【０２８８】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S156）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（４５）、（４６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる。
【０２８９】
第３の態様では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣmについて任意の値Ｃm1，Ｃm2に対する入力インピーダンスＺ1およびＺ２を測定する(S157)。
【０２９０】
可変コンデンサの値Ｃm1，Ｃm2に対応するパラメータＸmはそれぞれＸm1,Ｘm2であり、式（４５）のωＬm＝（ωＬ−１/ωＣm）、および式（４８）のＸm＝ωＬmの関係を用いて算出することができる(S158)。
【０２９１】
パラメータＸm1に対する入力インピーダンスＺ1の絶対値|Ｚ1|、およびはパラメータＸm2に対する入力インピーダンスＺ2の絶対値|Ｚ2|は次式（６９）、（７０）で表される。
|Ｚ1|＝（Ｘml＋Ｘm1）２/｛Ｘ12−（Ｘml＋Ｘm1）｝ …（６９）
|Ｚ2|＝（Ｘml＋Ｘm2）２/｛Ｘ12−（Ｘml＋Ｘm2）｝ …（７０）
【０２９２】
上記式（６９）、（７０）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸmlは以下の式（７１）、（７２）で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ1・Ｚ2・（Ｘm2−Ｘm1）/（Ｚ2−Ｚ1））１／２ …（７１）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm1−Ｘ12２/Ｚ1 …（７２）
【０２９３】
未知パラメータＸ12は、式（７１）にＺ1，Ｚ2、およびＸm2，Ｘm1を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸmlは式（７２）にＺ1，Ｘm1，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S159)。
【０２９４】
Ｘml＝ωＬmlの関係を用いて、未知パラメータＸmlから未知インダクタンスＬmlを算出する（S160）。
【０２９５】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（161）。
【０２９６】
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘmlの関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸmlの値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S162）。
【０２９７】
次に、第２の回路例の回路構成において、入力インピーダンスＺinが満たす条件として前記したＸ12を“０”とした場合について説明する。
【０２９８】
（未知パラメータを求める第１の態様において入力インピーダンス条件をＺin＝０とする例）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって、未知パラメータを求める第１の態様の他の例について説明する。ここで示す例は、入力インピーダンスＺinの条件において、Ｚinを“０”とした例である。図１８に示す第２の回路例において、負荷側を短絡した場合（図１９（ｂ））には、未知パラメータＸ12を“０”として入力インピーダンスＺin＝０とすることができる。
【０２９９】
負荷を短絡した状態の入力インピーダンスＺinを表す式（５４）において、入力インピーダンスＺin＝０を満たすには、以下の式（７３）の関係が必要となる。
Ｘml＝−Ｘm …（７３）
【０３００】
なお、上記関係は、式（５４）の分子＝０から求められる。上記式（７３）を満たすＸmの値をＸmsAとすると、未知パラメータＸmlはＸml＝ＸmsAで表される。
【０３０１】
また、共振点から得られる式（５６）から
Ｘ12＝Ｘml＋Ｘmso …（７４）
が得られる。
【０３０２】
式（７３）と式（７４）から、未知パラメータＸ12を求める式（７５）が得られる。
Ｘ12＝Ｘmso＋ＸmsA …（７５）
【０３０３】
式（７５）は、図２４が示す（Ｘm，Ｚin）座標系で表される入力インピーダンスＺinにおいて、点Ａ（−ＸmsA，０）および点Ｃ（Ｘmso，０）を通る直線を表している。
【０３０４】
したがって、点Ａ（−ＸmsA，０）は、入力インピーダンスＺinを表す式（５４）で表される反比例曲線と、式（７５）で表される直線とが交差する交点を表している。
【０３０５】
ただし、上記した入力インピーダンスＺinが満たす条件は|Ｚin|＝０であり、式（５９）から|Ｘ12|＝|Ｘmso＋ＸmsA|である。
【０３０６】
この関係は、図２４上において、Ｘm軸上において点Ａと点Ｃとの距離関係を示し、点Ｃ（Ｘmso，０）を通り傾きが０°の直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＡ点とし、このＡ点のＸm軸上の値がＸmsAとなる。
この例では、反比例曲線と交差する点は点Ａのみである。
【０３０７】
負荷開放時の式（５３）を変形して次式（７６）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘm−Ｘml …（７６）
【０３０８】
式（５７）を式（７６）に代入することによって、未知パラメータＸtlを求める式（７７）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘml …（７７）
【０３０９】
したがって、未知パラメータＸmlは入力インピーダンスＺinの反比例曲線と直線との交点によってＸmsAによって求めることができ、未知パラメータＸ12は式（７５）においてＸmsoとＸmsAから求めることができ、未知パラメータＸtlは式（７６）においてＸtoとＸmlから求めることができる。
【０３１０】
図２５に示すフローチャートを用いて第１の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S171）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S172)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S173)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S174)。
【０３１１】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S175)。
【０３１２】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S176）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。この入力インピーダンスＺinの実測値から反比例曲線を求める。 なお、パラメータＸmは、式（４５）、（４６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S177)。
【０３１３】
入力インピーダンスＺinの位相が反転するときの可変コンデンサＣmを求める。このＣmの値をＣmsoとする(S178)。式（４５），（４６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmsoからパラメータＸmsoを算出する(S179)。
【０３１４】
（Ｘm、Ｚin）の座標系において、入力インピーダンスＺin＝０を満たす条件から、（Ｘmso，０）の点を通過し傾きが０°の直線と、入力インピーダンスＺinの反比例曲線とが交差する交点のＸmの値を求め、ＸmsAとする（S180）。
【０３１５】
Ｘml＝ωＬml、Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAの値から未知インダクタンスＬmlを算出する（S181）。
【０３１６】
Ｘ12＝ωＬ12、Ｘ12＝Ｘml＋Ｘmso，Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAとＸmsoの値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S182）。
【０３１７】
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘmlの関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸmsAの値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S183）。
【０３１８】
（未知パラメータを求める第２の態様において入力インピーダンス条件をＺin＝０とする例）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第２の態様において、入力インピーダンス条件をＺin＝０とする例を説明する。
【０３１９】
前記したように、負荷を短絡した状態の入力インピーダンスＺinを表す式（５４）において、入力インピーダンスＺin＝０を満たすには式（７８）の関係が必要となる。
Ｘml＝−Ｘm …（７８）
【０３２０】
この式（７８）の関係は、図２６に示され、次式（７９）で表される、入力インピーダンスＺinの微分値δＺin／δＸmが０となる条件を満たしている。
δＺin／δＸm＝０ …（７９）
式（７９）を満たすパラメータＸmは
Ｘm＝−Ｘml …（８０）
Ｘm＝２Ｘ12−Ｘml …（８１）
である。
【０３２１】
上記パラメータＸmlをそれぞれＸmsA,ＸmsBとすると、入力インピーダンスＺinにおいて傾きが０となる点Ａおよび点Ｂの座標はそれぞれ（ＸmsA，０）、（ＸmsB,４Ｘ12）で表される。ＸmsA＝−Ｘml、ＸmsB＝２Ｘ12−Ｘmlで表される。
【０３２２】
ここで、点Ｂの座標はＺinの絶対値が４Ｘ12となり、入力インピーダンスＺin＝０を満たさない。そこで、入力インピーダンスＺinの微分値δＺin／δＸmが０となる条件を満たすパラメータＸmの内で、入力インピーダンスＺin＝０を満たすパラメータはパラメータＸmsA＝−Ｘmlとなる。
【０３２３】
また、ＸmsA＝−Ｘml、およびＸmsB＝２Ｘ12−Ｘmlの関係から、未知パラメータＸ12は次式（８２）で表される。
Ｘ12＝（ＸmsB−ＸmsA）/２ …（８２）
【０３２４】
また、未知パラメータＸtlについては前記した第１の態様と同様の式（７７）で求めることができる。
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘml …（７７）
【０３２５】
したがって、未知パラメータＸmlは入力インピーダンスＺinの傾きが０となるＸmsAによって求めることができ、未知パラメータＸ12は式（８２）においてＸmsAとＸmsBから求めることができ、未知パラメータＸtlは式（７７）においてＸtoとＸmlから求めることができる。
【０３２６】
図２７に示すフローチャートを用いて第２の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S191）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S192)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S193)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S194)。
【０３２７】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S195)。
【０３２８】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S196）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（４５）、（４６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S197)。
【０３２９】
入力インピーダンスＺinの変化において、傾斜が０となるときの可変コンデンサＣmsA、ＣmsBを求める。式（５），（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値からパラメータＸmsA、ＸmsBを算出する(S198)。
【０３３０】
（Ｘm、Ｚin）の座標系において、入力インピーダンスＺinの傾きが０となるＸm＝−Ｘml、Ｘm＝２Ｘ12−Ｘmlの関係から、Ｘml＝−ＸmsA、２Ｘ12−Ｘml＝ＸmsBとする。
ここで、未知パラメータＸml、Ｘ12は、
Ｘml＝−ＸmsA
Ｘ12＝（ＸmsB−ＸmsA）/２
によって算出される（S199）。
【０３３１】
Ｘml＝ωＬml、Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAの値から未知インダクタンスＬmlを算出する（S200）。
【０３３２】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S201）。
【０３３３】
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘmlの関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸmlの値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S202）。
【０３３４】
（未知パラメータを求める第３の態様において入力インピーダンス条件をＺin＝０とする例）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第３の態様において、入力インピーダンス条件をＺin＝０とする例を説明する。
【０３３５】
この第３の態様は、入力インピーダンスＺin＝０を満たす条件を、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ１，Ｚ２から求めるものである。
【０３３６】
図２８に示すように、入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のインダクタンスＺ１，Ｚ２は以下の式（８３）、（８４）で表される。
Ｚ1＝−ｊ｛（Ｘml＋Ｘm1）２｝/｛Ｘ12−（Ｘml＋Ｘm1）｝ …（８３）
Ｚ2＝−ｊ｛（Ｘml＋Ｘm2）２｝/｛Ｘ12−（Ｘml＋Ｘm2）｝ …（８４）
なお、Ｘm1とＸm2は入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のＸmの値であり、Ｘmlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝０となるＸmの値である。
【０３３７】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|が０となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸmlは、上記式（８３）、（８４）から以下の式で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ1・Ｚ2・（Ｘm2−Ｘm1）/（Ｚ2−Ｚ1））１／２ …（８５）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm1−Ｘ12２/Ｚ1 …（８６）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm2−Ｘ12２/Ｚ2 …（８７）
【０３３８】
負荷開放時の式（５３）を変形して次式（８８）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘm−Ｘml …（８８）
【０３３９】
負荷を短絡した状態の入力インピーダンスＺinを表す式（５４）において、入力インピーダンスＺin＝０を満たすには、以下の式（８９）の関係が必要となる。
Ｘml＝−Ｘm …（８９）
式（８９）を式（８８）に代入することによって、未知パラメータＸtlを求める式（９０）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘml …（９０）
【０３４０】
したがって、未知パラメータＸml，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の任意の２点におけるＸmlおよびＺinの値に基づいて式（８５）〜（８７）を用いて求めることができ、未知パラメータＸtlは式（９０）においてＸtoとＸmlを代入して求めることができる。
【０３４１】
図２９に示すフローチャートを用いて第３の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S211）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S212)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S213)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S214)。
【０３４２】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S215)。
【０３４３】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S216）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（４５）、（４６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる。
【０３４４】
第３の態様では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣmについて任意の値Ｃm1，Ｃm2に対する入力インピーダンスＺ1およびＺ2を測定する(S217)。
【０３４５】
可変コンデンサの値Ｃm1，Ｃm2に対応するパラメータＸmはそれぞれＸm1,Ｘm2であり、式（４５）のωＬm＝（ωＬ−１/ωＣm）、および式（４８）のＸm＝ωＬmの関係を用いて算出することができる(S218)。
【０３４６】
パラメータＸm1に対する入力インピーダンスＺ1の絶対値|Ｚ1|、およびはパラメータＸm2に対する入力インピーダンスＺ2の絶対値|Ｚ2|は次式（９１）、（９２）で表される。
|Ｚ1|＝（Ｘml＋Ｘm1）２/｛Ｘ12−（Ｘml＋Ｘm1）｝ …（９１）
|Ｚ2|＝（Ｘml＋Ｘm2）２/｛Ｘ12−（Ｘml＋Ｘm2）｝ …（９２）
【０３４７】
上記式（９１）、（９２）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸmlは以下の式（９３）、（９４）で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ1・Ｚ2・（Ｘm2−Ｘm1）/（Ｚ2−Ｚ1））１／２ …（９３）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm1−Ｘ12２/Ｚ1 …（９４）
【０３４８】
未知パラメータＸ12は、式（９３）にＺ1，Ｚ2、およびＸm2，Ｘm1を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸmlは式（９４）にＺ1，Ｘm1，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S219)。
【０３４９】
Ｘml＝ωＬmlの関係を用いて、未知パラメータＸmlから未知インダクタンスＬmlを算出する（S220）。
【０３５０】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S221）。
【０３５１】
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘmlの関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸmlの値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S222）。
【０３５２】
次に、第３の態様の変形例を説明する。図３０は第３の態様の変形例を説明するためのフローチャートであり、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ1，Ｚ2を特定点とする例である。
【０３５３】
ここでは、特定点としてパラメータＸm＝０の点を設定する場合を示す。他方の１点はパラメータＸm＝Ｘm3の点を設定する。
【０３５４】
入力インピーダンスＺin上の２点（点Ｆ、点Ｇ）のインダクタンスＺ0，Ｚ3の絶対値は以下の式（９５）、（９６）で表される。
|Ｚ0|＝Ｘml２/（Ｘ12−Ｘml） …（９５）
|Ｚ2|＝（Ｘml＋Ｘm3）２/（Ｘ12−（Ｘm3＋Ｘml）） …（９６）
なお、Ｘm3は入力インピーダンスＺin上の任意の１点（点Ｇ）のＸmの値であり、Ｘmlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝Ｘ12となるＸmの値である。
【０３５５】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|がＸ12となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸmlは、上記式（７５）、（７６）から以下の式で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ0・Ｚ3/（Ｚ3−Ｚ0））・（Ｘm3）１／２ …（９７）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘ12２/Ｚ0 …（９８）
【０３５６】
負荷を短絡した状態の入力インピーダンスＺinを表す式（５４）において、入力インピーダンスＺin＝０を満たすには、以下の式（８９）の関係が必要となる。
Ｘml＝−Ｘm …（８９）
式（８９）を式（８８）に代入することによって、未知パラメータＸtlを求める式（９０）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘml …（９０）
負荷開放時の式（５３）を変形して次式（９９）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘm−Ｘml …（９９）
【０３５７】
入力インピーダンスＺin＝０を満たすために満たすべきＸml＝−Ｘmの関係を式（９９）に代入することによって、未知パラメータＸtlを求める式（１００）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘml …（１００）
【０３５８】
したがって、未知パラメータＸml，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の任意の２点におけるＸmlおよびＺinの値に基づいて式（９７），（９８）を用いて求めることができ、未知パラメータＸtlは式（１００）においてＸtoとＸmlを代入して求めることができる。
【０３５９】
図３０に示すフローチャートを用いて第３の態様の変形例による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S231）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S232)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S233)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S234)。
【０３６０】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S235)。
【０３６１】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S236）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（４５）、（４６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる。
【０３６２】
第３の態様の変形例では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣmについて、パラメータＸmを０とするＣm0と任意に定めたＣm3に対する入力インピーダンスＺ0およびＺ3を測定する(S237)。
【０３６３】
可変コンデンサの値Ｃm0，Ｃm3とパラメータＸm1,Ｘm2との関係は、式（５）のωＬm＝（ωＬ−１/ωＣm）、および式（４８）のＸm＝ωＬmの関係を用いて算出することができる(S238)。
【０３６４】
パラメータＸmが０であるときの入力インピーダンスＺ0の絶対値|Ｚ0|、およびはパラメータＸm3に対する入力インピーダンスＺ3の絶対値|Ｚ3|は次式（１０１）、（１０２）で表される。
|Ｚ0|＝Ｘml２/（Ｘ12−Ｘml） …（１０１）
|Ｚ3|＝（Ｘml＋Ｘm3）２/（Ｘ12−Ｘm3−Ｘml） …（１０２）
【０３６５】
上記式（１０１）、（１０２）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸmlは以下の式（１０３）、（１０４）で表される。
Ｘ12＝［｛Ｚ0・Ｚ3/（Ｚ3−Ｚ0）｝・Ｘm3］１／２ …（１０３）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘ12２/Ｚ0 …（１０４）
【０３６６】
未知パラメータＸ12は、式（１０３）にＺ0，Ｚ3、およびＸm3を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸmlは式（１０４）にＺ0，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S239)。
【０３６７】
Ｘml＝ωＬmlの関係を用いて、未知パラメータＸmlから未知インダクタンスＬmlを算出する（S240）。
【０３６８】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S241）。
【０３６９】
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘmlの関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸ12の値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S242）。
【０３７０】
[インピーダンス整合の第３の実施例]
インピーダンス整合の第３の実施例について図３１〜図４０を用いて説明する。第３の実施例のインピーダンス整合回路について図３１，図３２を用いて説明し、第３の実施例において未知パラメータを求める３つの態様について図３３〜図４０を用いて説明する。図３３，図３４は第１の態様を説明するための図およびフローチャートであり、図３５，図３６は第２の態様を説明するための図およびフローチャートであり、図３７〜図４０は第３の態様を説明するための図およびフローチャートである。
【０３７１】
（第３の実施例の回路構成）
図３１（ａ）は、インピーダンス整合回路の第３の実施例の１つの回路構成を示している。この回路構成では、入力端（図中の左方上方の端子）と接地（図中の下方端子）との間に可変コンデンサＣtを接続し、負荷側の出力端（図中の右方上方の端子）と接地（図中の下方端子）の間に可変コンデンサＣmとインピーダンスＬmとの直列回路が接続されたＴ型回路構成である。なお、出力端側に接続されたＸoは負荷のインダクタンス分を示し、Ｒoは負荷の抵抗分を示している。インピーダンス整合（マッチング制御）は、可変コンデンサＣtおよび可変コンデンサＣmの２つの可変コンデンサの容量を変化させることで行われる。
【０３７２】
図３１（ｂ）は、図３１（ａ）に示した回路構成について、回路内の配線インダクタンス分を考慮した場合の回路構成を示している。この回路構成では、配線インダクタンス分として未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlを設定している。未知インダクタンスＬ12はＴ型回路の接地側の配線インダクタンス分を表し、未知インダクタンスＬtlはＴ型回路の入力端の配線インダクタンス分を表し、未知インダクタンスＬmlはＴ型回路の出力端（負荷側）の配線インダクタンス分を表している。
【０３７３】
ここで、以下の式（１０５）〜（１１０）で表される関係を用いて素子を置き換える。この素子の置き換えによって未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlは未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlに置き換えられ、可変コンデンサＣmとインダクタンスＬはパラメータＬmに置き換えられ、可変コンデンサＣtはパラメータＸtに置き換えられる。
jωＬm＝j（ωＬ−１/(ωＣm)） …（１０５）
jＸm＝jωＬm …（１０６）
jＸ12＝jωＬ12 …（１０７）
jＸml＝jωＬml …（１０８）
jＸtl＝jωＬtl …（１０９）
−jＸt＝1/(jωＣt) …（１１０）
また、負荷ＲはＲ＝０又はＲ＝Ｒ0で純抵抗とする。
【０３７４】
図３１（ｃ）は上記式に基づいて置き換えた未知パラメータＸ12，Ｘml，ＸtlおよびパラメータＬm，Ｘtを用いて書き換えた回路構成を示している。パラメータＬm，Ｘtは、可変コンデンサＣm,Ｃtを変化させることで変えることができる。
【０３７５】
以下、図３１（ｃ）に示す回路構成を用いて、未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlを算出する。
【０３７６】
図３２（ａ）は、図３１（ｃ）の回路構成において負荷を開放した状態を示している。負荷を開放したときの入力インピーダンスＺinは以下の式（１１１）で表される。
Ｚin＝j（Ｘ12＋Ｘtl−Ｘt） …（１１１）
【０３７７】
一方、図３２（ｂ）は、図３１（ｃ）の回路構成において負荷を短絡した状態を示している。負荷を短絡したときの入力インピーダンスＺinは以下の式（１１２）で表される。
Ｚin＝j（Ｘtl−Ｘt＋[Ｘ12・（Ｘm＋ｘml）/｛Ｘ12＋（Ｘm＋ｘml）｝]） …（１１２）
【０３７８】
３つの未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlに対して、式（１１１）、（１１２）の２つの式のみでは連立方程式を解くことができない。そこで、以下に示すように、入力インピーダンスＺinのインピーダンス条件を用いて未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlを求める。
【０３７９】
インピーダンス整合回路の負荷を開放した状態において、パラメータＸtの変化に伴って変わる入力インピーダンスＺinの位相が反転するときのパラメータＸtをＸtoとすると、以下の式（１１３）で表される。
Ｘ12＝Ｘto−Ｘtl …（１１３）
【０３８０】
なお、上記パラメータＸtoは、インピーダンス整合回路の負荷を開放した状態においてインピーダンス整合回路に高周波電力を供給し、コンデンサＣtを変えることによってパラメータＸtを変化させ、このパラメータＸtの変化に伴って変わる入力インピーダンスＺinの位相を測定し、位相反転するときのパラメータＸtから求めることができる。
【０３８１】
次に、負荷を短絡した状態で得られる式（１１２）において、パラメータＸtとしてＸtoを選択すると以下の式（１１４）が得られる。
Ｚin＝j（Ｘtl−Ｘto＋[Ｘ12・（Ｘm＋ｘml）/｛Ｘ12＋（Ｘm＋ｘml）｝]） …（１１４）
上記式（９２）を変形すると以下の式（１１５）が得られる。
Ｚin＝j[Ｘ12２/｛Ｘ12＋（Ｘml＋Ｘm）｝] …（１１５）
【０３８２】
上記式（１１５）は、負荷を短絡した状態における入力インピーダンスＺinを表している。式（１１５）で表される入力インピーダンスＺinは図３３中の反比例曲線で表される。
【０３８３】
入力インピーダンスＺinの共振点は、式（１１５）の分母を零として
Ｘ12＋（Ｘml＋Ｘm）＝０
の式から求めることができる。この式を満たすパラメータＸmの値をＸmsoとすると以下の式（１１６）で表される。
Ｘmso＝−Ｘ12−Ｘml …（１１６）
【０３８４】
Ｘmsoは、負荷を短絡した状態で位相が反転する時のＸmの値であり、図３３において（Ｘmso、０）の座標点で表される。
【０３８５】
したがって、負荷を開放した状態から未知パラメータＸ12とＸtlの関係が式（１１３）によって得られ、負荷を短絡した状態から未知パラメータＸ12とＸmlの関係が式（１１６）によって得られる。
【０３８６】
（未知パラメータを求める第１の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件について、未知パラメータを求める第１の態様について説明する。
【０３８７】
負荷を短絡した状態の入力インピーダンスＺinを表す式（１１５）において、入力インピーダンスＺin＝jＸ12を満たすには、以下の式（１１７）の関係が必要となる。
Ｘml＝−Ｘm …（１１７）
【０３８８】
上記式（１１７）を満たすＸmの値をＸmsAとすると、未知パラメータＸmlはＸml＝−ＸmsAで表される。
【０３８９】
また、共振点から得られる式（１１６）から
Ｘ12＝−Ｘml−Ｘmso …（１１８）
が得られる。
【０３９０】
式（１１７）と式（１１８）から、未知パラメータＸ12を求める式（１１９）が得られる。
Ｘ12＝−Ｘmso＋ＸmsA …（１１９）
【０３９１】
式（１１９）は、図３３が示す（Ｘm，Ｚin）の座標において、点Ａ（−ＸmsA，Ｘ12）および点Ｃ（Ｘmso，０）を通る直線を表している。
【０３９２】
したがって、点Ａ（−ＸmsA，Ｘ12）は、入力インピーダンスＺinを表す式（１１５）で表される反比例曲線と、式（１１８）で表される直線とが交差する交点を表している。
【０３９３】
ただし、上記した入力インピーダンスＺinが満たす条件は|Ｚin|＝|Ｘ12|であり、式（１１９）から|Ｘ12|＝|−Ｘmso＋ＸmsA|である。
【０３９４】
この関係は、図３３上において、点Ｃ（Ｘmso，０）から左方上方に４５°の傾きの直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＡ点とし、このＡ点から垂線を下ろしたときＸm軸と交差する交点がＸmsAとなる。
【０３９５】
また、Ｘm＞Ｘmsｏとなる交点も可能であり、Ａ点と同様にして、点Ｃ（Ｘmso，０）から右方下方に４５°の傾きの直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＢ点とし、このＢ点から垂線を下ろしたときＸm軸と交差する交点がＸmsBとなる。
【０３９６】
ＸmsAとＸmsBとの関係は次式（１２０）で表される。
ＸmsB＋Ｘmso＝ＸmsA−Ｘmso …（１２０）
【０３９７】
負荷開放時の式（１１３）を変形して次式（１２１）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12 …（１２１）
【０３９８】
この式（１１９）を式（１２１）に代入することによって、未知パラメータＸtlを求める式（１２２）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−（−Ｘmso＋ＸmsA） …（１２２）
【０３９９】
したがって、未知パラメータＸmlは入力インピーダンスＺinの反比例曲線と直線との交点によって求めることができ、未知パラメータＸ12は式（１１９）においてＸmsoとＸmsAから求めることができ、未知パラメータＸtlは式（１２２）においてＸtoとＸmsoとＸmsAから求めることができる。
【０４００】
図３４に示すフローチャートを用いて第１の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S251）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S252)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S253)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S254)。
【０４０１】
式（１１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S255)。
【０４０２】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S256）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。この入力インピーダンスＺinの実測値から反比例曲線を求める。 なお、パラメータＸmは、式（１０５）、（１０６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S257)。
【０４０３】
入力インピーダンスＺinの位相が反転するときの可変コンデンサＣmを求める。このＣmの値をＣmsoとする(S258)。式（１０５）、（１０６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmsoからパラメータＸmsoを算出する(S259)。
【０４０４】
（Ｘm、Ｚin）の座標系において、（Ｘmso，０）の点を通過し傾きが−４５°の直線と、入力インピーダンスＺinの反比例曲線とが交差する交点のＸmの値を求め、ＸmsA、ＸmsBとする（S260）。
【０４０５】
Ｘml＝ωＬml、Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAとmsBの値から未知インダクタンスＬmlを算出する（S261）。
【０４０６】
Ｘ12＝ωＬ12、Ｘ12＝−Ｘml−Ｘmso，Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAとＸmsoの値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S262）。
【０４０７】
Ｘtl＝Ｘto＋Ｘ12、Ｘ12＝−Ｘmso＋ＸmsAから得られるＸtl＝Ｘto＋（−Ｘmso＋ＸmsA）の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸmsAとＸmsoの値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S263）。
【０４０８】
（未知パラメータを求める第２の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第２の態様について説明する。
【０４０９】
前記したように、入力インピーダンスＺin＝jＸ12を満たす条件は式（１１７）の関係が必要となる。
Ｘml＝−Ｘm …（１１７）
【０４１０】
この式（１１７）の関係は、図３５に示す入力インピーダンスＺinの微分値δＺin／δＸmが１となる条件によって同様に表される。この関係は次式（１１８）で表される。
δＺin／δＸm＝１ …（１１８）
【０４１１】
式（１１８）を満たすパラメータＸmは
Ｘm＝−Ｘml …（１１９）
Ｘm＝−２Ｘ12−Ｘml …（１２０）
である。
【０４１２】
上記パラメータＸmlをそれぞれＸmsA,ＸmsBとすると、入力インピーダンスＺinにおいて傾きが１となる点Ａおよび点Ｂの座標はそれぞれ（ＸmsA、Ｘ12）、（ＸmsB、−Ｘ12）で表される。ＸmsA＝−Ｘml、ＸmsB＝−２Ｘ12−Ｘmlで表される。
【０４１３】
この関係からＸ12は
Ｘ12＝（−ＸmsA＋ＸmsB）/２ …（１２１）
で表される。
【０４１４】
負荷開放時の式（１１３）を変形して次式（１２２）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12 …（１２２）
【０４１５】
式（１２１）と式（１２２）から未知パラメータＸtlを求める式（１２３）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−（−ＸmsA＋ＸmsB）/２ …（１２３）
【０４１６】
したがって、未知パラメータＸmlは、第１の態様の反比例曲線と直線とが交差する条件に代えて、入力インピーダンスＺinの傾きが１となる条件によって求めることができ、未知パラメータＸtlは式（１２３）においてＸtoとＸmsAとＸmsBから求めることができる。
【０４１７】
図３６に示すフローチャートを用いて第２の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S271）、入力端の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S272)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S273)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S274)。
【０４１８】
式（１１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S275)。
【０４１９】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S276）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（１０５）、（１０６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S277)。
【０４２０】
入力インピーダンスＺinの変化において、傾斜が１となるときの可変コンデンサＣmsA、ＣmsBを求める。式（１０５），（１０６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値からパラメータＸmsA、ＸmsBを算出する(S278)。
【０４２１】
（Ｘm、Ｚin）の座標系において、入力インピーダンスＺinの傾きが１となるＸm＝−Ｘml、Ｘm＝−２Ｘ12−Ｘmlの関係から、Ｘml＝−ＸmsA、−２Ｘ12−Ｘml＝ＸmsBとする。
ここで、未知パラメータＸml、Ｘ12は、
Ｘml＝−ＸmsA …（１２４）
Ｘ12＝（−ＸmsA＋ＸmsB）/２ …（１２５）
によって算出される（S279）。
【０４２２】
Ｘml＝ωＬml、Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAとmsBの値から未知インダクタンスＬmlを算出する（S280）。
【０４２３】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S281）。
【０４２４】
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸ12の値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S282）。
【０４２５】
（未知パラメータを求める第３の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第３の態様について図３７、３８を用いて説明する。
【０４２６】
第３の態様は、入力インピーダンスＺin＝jＸ12を満たす条件を、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ1，Ｚ2から求めるものである。
【０４２７】
図３７において、入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のインダクタンスＺ1，Ｚ2は以下の式（１２６）、（１２７）で表される。
Ｚ1＝ｊ[Ｘ12２/｛Ｘ12＋（Ｘm1＋Ｘml）｝] …（１２６）
Ｚ2＝ｊ[Ｘ12２/｛Ｘ12＋（Ｘm2＋Ｘml）｝] …（１２７）
なお、Ｘm1とＸm2は入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のＸmの値であり、Ｘmlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝Ｘ12となるＸmの値である。
【０４２８】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|がＸ12となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸmlは、上記式（１２６）、（１２７）から以下の式で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ1・Ｚ2/（Ｚ2−Ｚ1）・（Ｘm2−Ｘm1））１／２ …（１２８）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm1−Ｘ12２/Ｚ1,Ｘml＝Ｘ12−Ｘm2−Ｘ12２/Ｚ2
…（１２９）
【０４２９】
負荷開放時の式（１１３）を変形して次式（１２２）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12 …（１２２）
【０４３０】
したがって、未知パラメータＸml，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の任意の２点におけるＸmlおよびＺinの値に基づいて式（１２７）〜（１２９）を用いて求めることができ、未知パラメータＸtlは式（１２２）においてＸtoとＸ12を代入することで求めることができる。
【０４３１】
図３８に示すフローチャートを用いて第３の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S291）、入力端の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S292)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S293)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S294)。
【０４３２】
式（１１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S295)。
【０４３３】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S296）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（１０５）、（１０６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる。
【０４３４】
第３の態様では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣmについて任意の値Ｃm1，Ｃm2に対する入力インピーダンスＺ1およびＺ２を測定する(S297)。
【０４３５】
可変コンデンサの値Ｃm1，Ｃm2に対応するパラメータＸmはそれぞれＸm1,Ｘm2であり、式（１１０）のωＬm＝（ωＬ−１/ωＣm）、および式（１０６）のＸm＝Ｌmの関係を用いて算出することができる(S298)。
【０４３６】
パラメータＸm1に対する入力インピーダンスＺ1の絶対値|Ｚ1|、およびはパラメータＸm2に対する入力インピーダンスＺ2の絶対値|Ｚ2|は次式（１３０）、（１３１）で表される。
Ｚ1＝ｊ[Ｘ12２/｛Ｘ12＋（Ｘm1＋Ｘml）｝] …（１３０）
Ｚ2＝ｊ[Ｘ12２/｛Ｘ12＋（Ｘm2＋Ｘml）｝] …（１３１）
【０４３７】
上記式（１３０）、（１３１）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸmlは以下の式（１３２）〜（１３４）で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ1・Ｚ2/（Ｚ2−Ｚ1）・（Ｘm2−Ｘm1））１／２ …（１３２）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm1−Ｘ12２/Ｚ1 …（１３３）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm2−Ｘ12２/Ｚ2 …（１３４）
【０４３８】
未知パラメータＸ12は、式（１３２）にＺ1，Ｚ2、およびＸm2，Ｘm1を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸmlは式（１３３）にＺ1，Ｘm1，Ｘ12を代入、あるいは式（１３４）にＺ2，Ｘm2，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S299)。
【０４３９】
Ｘml＝ωＬmlの関係を用いて、未知パラメータＸmlから未知インダクタンスＬmlを算出する（S300）。
【０４４０】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S301）。
【０４４１】
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸ12の値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S302）。
【０４４２】
図３９，図４０は第３の態様の変形例であり、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ1，Ｚ2の少なくとも１点を特定点とする例である。
【０４４３】
図３９に示す例では、特定点としてパラメータＸm＝０の点Ｆを設定する場合を示す。他方の１点はパラメータＸm＝Ｘm3の点Ｇを設定する。
【０４４４】
入力インピーダンスＺin上の２点（点Ｆ、点Ｇ）のインダクタンスＺ0，Ｚ3の絶対値は以下の式（１３５）、（１３６）で表される。
|Ｚ0|＝Ｘ12２/（Ｘ12＋Ｘml） …（１３５）
|Ｚ3|＝Ｘ12２/（Ｘ12＋Ｘm3＋Ｘml） …（１３６）
なお、Ｘm3は入力インピーダンスＺin上の任意の１点（点Ｇ）のＸmの値であり、Ｘmlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝Ｘ12となるＸmの値である。
【０４４５】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|がＸ12となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸmlは、上記式（１３５）、（１３６）から以下の式で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ0・Ｚ3/（Ｚ3−Ｚ0））・（Ｘm3）１／２ …（１３７）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘ12２/Ｚ0 …（１３８）
【０４４６】
負荷開放時の式（１１３）を変形して次式（１３９）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12 …（１３９）
【０４４７】
したがって、未知パラメータＸml，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の２点におけるＸmlおよびＺinの値に基づいて式（１３７），（１３８）を用いて求めることができ、未知パラメータＸtlは式（１１３）においてＸtoとＸ12から求めることができる。
【０４４８】
図４０に示すフローチャートを用いて第３の態様の変形例による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S311）、入力端の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S312)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S313)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S314)。
【０４４９】
式（１１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S315)。
【０４５０】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S316）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（１０５）、（１０６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる。
【０４５１】
第３の態様の変形例では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣmについて、パラメータＸmを０とするＣm0と任意に定めたＣm3に対する入力インピーダンスＺ0およびＺ3を測定する(S317)。
【０４５２】
可変コンデンサの値Ｃm0，Ｃm3とパラメータＸm1,Ｘm2との関係は、式（１０５）のωＬm＝（ωＬ−１/ωＣm）、および式（１０６）のＸm＝Ｌmの関係を用いて算出することができる(S318)。
【０４５３】
パラメータＸmが０であるときの入力インピーダンスＺ0の絶対値|Ｚ0|、およびパラメータＸm3に対する入力インピーダンスＺ3の絶対値|Ｚ3|は次式（１４０）、（１４１）で表される。
|Ｚ0|＝Ｘ12２/（Ｘ12＋Ｘml） …（１４０）
|Ｚ3|＝Ｘ12２/（Ｘ12＋Ｘm3＋Ｘml） …（１４１）
【０４５４】
上記式（１４０）、（１４１）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸmlは以下の式（１４２）、（１４３）で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ0・Ｚ3/（Ｚ3−Ｚ0））・（Ｘm3）１／２ …（１４２）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘ12２/Ｚ0 …（１４３）
【０４５５】
未知パラメータＸ12は、式（１３７）にＺ0，Ｚ3、およびＸm3を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸmlは式（１３８）にＺ0，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S319)。
【０４５６】
Ｘml＝ωＬmlの関係を用いて、未知パラメータＸmlから未知インダクタンスＬmlを算出する（S320）。
【０４５７】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S321）。
【０４５８】
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸ12の値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S322）。
【０４５９】
「入力インピーダンスの絶対値調整による制御例」
次に、入力インピーダンスの絶対値調整による制御例を、前記した第１の回路例に基づいて説明する。ここでは、インピーダンス整合の回路は図８、９で示した回路例を用い、未知パラメータを求める３つの態様について図４１〜図４８を用いて説明する。図４１，図４２は第１の態様を説明するための図およびフローチャートであり、図４２，図４３は第２の態様を説明するための図およびフローチャートであり、図４４〜図４８は第３の態様を説明するための図およびフローチャートである。
【０４６０】
第１の回路例の回路構成は、前記図８，９を用いて説明した構成と同様である。そこで、ここでは回路構成について、式のみについて示し、詳細な説明は省略する。
【０４６１】
負荷を開放したときの入力インピーダンスＺinは以下の式（１４４）で表される。
Ｚin＝j（Ｘ12＋Ｘtl−Ｘt） …（１４４）
【０４６２】
負荷を短絡したときの入力インピーダンスＺinは以下の式（１４５）で表される。
Ｚin＝j（Ｘ12−（Ｘm＋Ｘml）・（Ｘt−Ｘtl）/｛（Ｘm＋Ｘml）−（Ｘt−Ｘtl）｝
…（１４５）
【０４６３】
インピーダンス整合回路の負荷を開放した状態において、入力インピーダンスＺinの位相が反転するときのパラメータＸtをＸtoとすると、以下の式（１４６）で表される。
Ｘ12＝Ｘto−Ｘtl …（１４６）
【０４６４】
負荷を短絡した状態で得られる式（１４５）において、パラメータＸtとしてＸtoを選択すると以下の式（１４７）となる。
Ｚin＝j（Ｘ12−（Ｘm＋Ｘml）・（Ｘto−Ｘtl）/｛（Ｘm＋Ｘml）−（Ｘto−Ｘtl）｝
…（１４７）
【０４６５】
上記式（１４７）を変形すると以下の式（１４８）が得られる。
Ｚin＝jＸ12[１/{１＋ (Ｘm＋Ｘml)/Ｘ12}] …（１４８）
式（１５）は、負荷を短絡した状態における入力インピーダンスＺinを表している。
【０４６６】
入力インピーダンスＺinの共振点は、式（１４８）の分母を零として
１＋ (Ｘm＋Ｘml)/Ｘ12＝０
の式から求めることができる。この式を満たすパラメータＸmの値をＸmsoとすると以下の式（１４９）で表される。
Ｘmso＝Ｘ12−Ｘml …（１４９）
【０４６７】
したがって、負荷を開放した状態から未知パラメータＸ12とＸtlの関係が式（１４６）によって得られ、負荷を短絡した状態から未知パラメータＸ12とＸmlの関係が式（１４９）によって得られる。
【０４６８】
以下、絶対値調整において、入力インピーダンス特性の条件により未知パラメータを求める第１の態様〜第３の態様について説明する。ここで、入力インピーダンスの絶対値調整は、パラメータＸtを調整することで行う。
【０４６９】
（未知パラメータを求める第１の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件について、絶対値調整によって未知パラメータを求める第１の態様について説明する。第１の態様の入力インピーダンス特性の条件は、入力インピーダンスの特定値と、この特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる態様である。
【０４７０】
上記したように、パラメータＸtをＸtoとしたとき、インピーダンス整合回路の短絡した状態において入力インピーダンスＺinの位相が反転するときのパラメータＸmはＸmsoである。ここで、パラメータＸmをＸmsoに固定して、パラメータＸtを変化させる絶対値調整によって入力インピーダンスＺinを調整する。
【０４７１】
パラメータＸmをＸmsoに固定して式（１４５）を変形すると、
Ｚin＝j（Ｘ12−（Ｘmso＋Ｘml）・（Ｘto−Ｘtl）/｛（Ｘmso＋Ｘml）−（Ｘto−Ｘtl）｝
…（１５０）
となる。ここで、式（１４９）を代入すると、入力インピーダンスＺinは、
Ｚin＝jＸ12（１/（１＋（Ｘtl−Ｘt）/Ｘ12））…（１５１）
となる。
【０４７２】
ここで、入力インピーダンスＺinは、（Ｘtl−Ｘt）/Ｘ12）＝−１のときに無限大となる反比例曲線となる。このとき、パラメータＸtは以下の式(１５２)で表される。
Ｘt＝Ｘ12＋ｘtl …（１５２）
入力インピーダンスＺinがｊＸ12となるのは、式（１５１）の分母が１となる条件から、パラメータＸtはＸt＝Ｘtlとなるときである。
【０４７３】
この時のパラメータＸtをＸtsAとすると、
Ｘtl＝ＸｔsA …（１５３）
となる。
【０４７４】
式（１５２）を変形したＸ12＝Ｘto−Ｘtlに式（１５３）を代入すると、未知パラメータＸ12は以下の式（１５４）で表される。
Ｘ12＝Ｘto−ＸtsA …（１５４）
【０４７５】
式（１５４）は、図４１に示す（Ｘt，Ｚin）の座標系において、点Ａ（ＸtsA，Ｘ12）および点Ｃ（Ｘto，０）を通る直線の特性線を表している。
【０４７６】
したがって、点Ａ（−ＸtsA，Ｘ12）は、入力インピーダンスＺinを表す式（１５１）で表される反比例曲線と、式（１５４）で表される直線とが交差する交点を表している。
【０４７７】
ただし、上記した入力インピーダンスＺinが満たす条件は|Ｚin|＝|Ｘ12|であり、式（１５４）から|Ｘ12|＝|Ｘto−ＸtsA|である。
【０４７８】
この関係は、図４１上において、点Ｃ（Ｘto，０）から左方上方に４５°の傾きの直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＡ点とし、このＡ点から垂線を下ろしたときＸt軸と交差する交点がＸtsAとなる。
【０４７９】
また、Ｘt＞Ｘtsｏとなる交点も可能であり、Ａ点と同様にして、点Ｃ（Ｘto，０）から右方下方に４５°の傾きの直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＢ点とし、このＢ点から垂線を下ろしたときＸt軸と交差する交点がＸtsBとなる。
【０４８０】
ＸtsAとＸtsBとの関係は次式（１５５）で表される。
ＸtsB−Ｘto＝ＸtsA＋Ｘto …（１５５）
【０４８１】
式（１５４）を式（１４９）に代入することによって、未知パラメータＸmlを求める式（１５６）が得られる。
Ｘml＝Ｘto−（Ｘmso＋ＸtsA） …（１５６）
【０４８２】
したがって、未知パラメータＸtlは入力インピーダンスＺinの反比例曲線と直線との交点によって求めることができ、未知パラメータＸ12は式（１５４）においてＸtoとＸtsAから求めることができ、未知パラメータＸtmは式（１５６）においてＸtoとＸmsoとＸtsAから求めることができる。
【０４８３】
図４２に示すフローチャートを用いて第１の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S331）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S332)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S333)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S334)。
【０４８４】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S335)。
【０４８５】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S336）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。この入力インピーダンスＺinの実測値から反比例曲線を求める。なお、パラメータＸmは、式（５）、（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S337)。
【０４８６】
入力インピーダンスＺinの位相が反転するときの可変コンデンサＣmを求める。このＣmの値をＣmsoとする(S338)。式（５），（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmsoからパラメータＸmsoを算出する(S339)。
【０４８７】
Ｃmsoを固定し、可変インダクタンスＣtを変化させながらＸtを変えて入力インピーダンスＺinを測定し、Ｘtに対する入力インピーダンスＺinの反比例曲線を求める（S340）。
【０４８８】
（Ｘt、Ｚin）の座標系で表される入力インピーダンスＺinにおいて、（Ｘto，０）の点を通過し傾きが−４５°の直線と、入力インピーダンスＺinの反比例曲線とが交差する交点のＸtの値を求め、未知パラメータＸtlとしてＸtsA、ＸtsBを求める（S341）。
【０４８９】
Ｘtl＝ωＬtl、Ｘtl＝−ＸtsAの関係を用いて、未知パラメータＸtsAとＸtsBの値から未知インダクタンスＬtlを算出する（S342）。
【０４９０】
Ｘ12＝ωＬ12、Ｘ12＝Ｘto−ＸtsAの関係を用いて、未知パラメータＸtsAとＸtoの値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S343）。
【０４９１】
Ｘml＝Ｘto−（Ｘmso＋ＸtsA）の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸtsAとＸmsoの値から未知インピーダンスＸmlを算出し、Ｘml＝ωＬmlの関係から未知インダクタンスＬmlを算出する（S344）。
【０４９２】
（未知パラメータを求める第２の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第２の態様について説明する。第２の態様の入力インピーダンス特性の条件は、入力インピーダンスの傾斜値と、傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる態様である。
【０４９３】
前記したように、入力インピーダンスＺin＝jＸ12を満たす条件として、Ｘtl＝Ｘtlの関係が必要となる。
【０４９４】
このＸtl＝Ｘtlの関係は、図４３に示すように、入力インピーダンスＺinの微分値δＺin／δＸtが１となる条件によって同様に表される。この関係は次式（１５７）で表される。
δＺin／δＸt＝１ …（１５７）
式（１５８）を満たすパラメータＸtは、
Ｘt＝Ｘtl …（１５８）
Ｘt＝２Ｘ12＋Ｘtl …（１５９）
である。
【０４９５】
上記パラメータＸtlをそれぞれＸtsA,ＸtsBとすると、入力インピーダンスＺinにおいて傾きが１となる点Ａおよび点Ｂの座標はそれぞれ（ＸtsA、Ｘ12）、（ＸtsB、−Ｘ12）で表され、ＸtsA＝−Ｘtl、ＸtsB＝２Ｘ12−Ｘtlで表される。
【０４９６】
この関係からＸ12は、
Ｘ12＝（ＸtsA−ＸtsB）/２ …（１６０）
で表される。
未知パラメータＸmlは第１の態様と同様に式（１５６）で表される。
Ｘml＝Ｘto−（Ｘmso＋ＸtsA） …（１５６）
【０４９７】
したがって、未知パラメータＸtlは、第１の態様の反比例曲線と直線とが交差する条件に代えて、入力インピーダンスＺinの傾きが１となる条件によって求めることができ、未知パラメータＸ12は式（１６０）において、ＸtsA，ＸtsBから求めることができ、未知パラメータＸtmは式（１５６）においてＸtoとＸmsAとＸmsBから求めることができる。
【０４９８】
図４４に示すフローチャートを用いて第２の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S351）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S352)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S353)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S354)。
【０４９９】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S355)。
【０５００】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S356）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（５）、（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S357)。
【０５０１】
入力インピーダンスＺinの位相が反転するときの可変コンデンサＣmを求める。このＣmの値をＣmsoとする(S358)。式（５），（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmsoからパラメータＸmsoを算出する(S359)。
【０５０２】
Ｃmsoを固定し、可変インダクタンスＣtを変化させながらＸtを変えて入力インピーダンスＺinを測定し、Ｘtに対する入力インピーダンスＺinの反比例曲線を求める（S360）。
【０５０３】
入力インピーダンスＺinの変化において、傾斜が１となるときの可変コンデンサＣtsA、ＣtsBを求める。式（５），（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣtの値から未知パラメータＸtlとしてＸtsA、ＸtsBを求める(S361)。
【０５０４】
（Ｘm、Ｚin）の座標系で表される入力インピーダンスＺinにおいて、入力インピーダンスＺinの傾きが１となるＸt＝Ｘtl、Ｘt＝２Ｘ12＋Ｘtlの関係から、Ｘtl＝ＸtsA、２Ｘ12＋Ｘtl＝ＸtsBとする。
ここで、未知パラメータＸ12は、
Ｘ12＝（ＸtsA−ＸtsB）/２
によって算出される（S362）。
【０５０５】
Ｘtl＝ωＬl、Ｘtl＝ＸtsAの関係を用いて、未知パラメータＸtsAとＸtsBの値から未知インダクタンスＬtlを算出する（S363）。
【０５０６】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S364）。
【０５０７】
Ｘml＝Ｘto−（Ｘmso＋ＸtsA）の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸmso、ＸtsAの値から未知インピーダンスＸmlを算出し、Ｘｍl＝ωＬmlの関係から未知インダクタンスＬmlを算出する（S365）。
【０５０８】
（未知パラメータを求める第３の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第３の態様について図４５を用いて説明する。第３の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、このインピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まる態様である。
【０５０９】
第３の態様は、入力インピーダンスＺin＝jＸ12を満たす条件を、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ１，Ｚ２から求めるものである。
【０５１０】
入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のインダクタンスＺ１，Ｚ２は以下の式（１６１）、（１６２）で表される。
Ｚ1＝ｊＸ12２/（Ｘtl−Ｘt1＋Ｘ12） …（１６１）
Ｚ2＝ｊＸ12２/（Ｘtl−Ｘt2＋Ｘ12） …（１６２）
【０５１１】
なお、Ｘt1とＸt2は、（Ｘt，Ｚin）の座標系で表される入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のＸtの値であり、Ｘtlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝Ｘ12となるＸtの値である。
【０５１２】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|がＸ12となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸtl（ＸtsA、ＸtsB）は、上記式（１６１）、（１６２）から以下の式で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ1・Ｚ2/（Ｚ2−Ｚ1）・（Ｘt2−Ｘt1））１／２ …（１６３）
Ｘtl＝Ｘ12＋Ｘt1−Ｘ12２/Ｚ1 …（１６４）
Ｘtl＝Ｘ12＋Ｘt2−Ｘ12２/Ｚ2 …（１６５）
【０５１３】
未知パラメータＸmlは第１の態様と同様に式（１５６）で表される。
Ｘml＝Ｘto−（Ｘmso＋ＸtsA） …（１５６）
【０５１４】
したがって、未知パラメータＸtl，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の任意の２点におけるＸt1,Ｘt2およびＺinの値に基づいて式（１６３）〜（１６５）を用いて求めることができ、未知パラメータＸmlは式（１５６）においてＸtoとＸmsAとＸmsBから求めることができる。
【０５１５】
図４６に示すフローチャートを用いて第３の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S371）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S372)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S373)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S374)。
【０５１６】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S375)。
【０５１７】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S376）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（５）、（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる（S377）。
【０５１８】
入力インピーダンスＺinの位相が反転するときの可変コンデンサＣmを求める。このＣmの値をＣmsoとする(S378)。式（５），（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmsoからパラメータＸmsoを算出する(S379)。
【０５１９】
第３の態様では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣtについて任意の値Ｃt1，Ｃt2に対する入力インピーダンスＺ1およびＺ２を測定する(S380)。
【０５２０】
可変コンデンサの値Ｃt1，Ｃt2に対応するパラメータＸtはそれぞれＸt1,Ｘt2であり、式（９）のＸtl＝ωＬtl、および式（１０）の−jＸt＝1/(jωＣt)の関係を用いて算出することができる(S381)。
【０５２１】
パラメータＸt1に対する入力インピーダンスＺ1の絶対値|Ｚ1|、およびはパラメータＸt2に対する入力インピーダンスＺ2の絶対値|Ｚ2|は次式（１６６）、（１６７）で表される。
|Ｚ1|＝Ｘ12２/（Ｘ12＋Ｘtl−Ｘt1） …（１６６）
|Ｚ2|＝Ｘ12２/（Ｘ12＋Ｘtl−Ｘt2） …（１６７）
【０５２２】
上記式（１６６）、（１６７）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸtlは以下の式（１６８）、（１６９）で表される。
Ｘ12＝［｛Ｚ1・Ｚ2/（Ｚ2−Ｚ1）｝・（Ｘt2−Ｘt1）］１／２ …（１６８）
Ｘtl＝Ｘ12＋Ｘt1−Ｘ12２/Ｚ1 …（１６９）
【０５２３】
未知パラメータＸ12は、式（１６８）にＺ1，Ｚ2、およびＸt2，Ｘt1を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸtlは式（１６９）にＺ1，Ｘt1，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S382)。
【０５２４】
Ｘtl＝ωＬtlの関係を用いて、未知パラメータＸtlから未知インダクタンスＬtlを算出する（S383）。
【０５２５】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S384）。
【０５２６】
Ｘml＝Ｘto−（Ｘmso＋ＸtsA）の関係を用いて、パラメータＸtoおよびＸmos、ＸtsAの値から未知インピーダンスＸmlを算出し、Ｘml＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬmlを算出する（S385）。
【０５２７】
図４７，図４８は第３の態様の変形例であり、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ1，Ｚ2に少なくとも１点を特定点とする例である。
【０５２８】
ここでは、特定点としてパラメータＸt＝０の点Ｆを設定する場合を示す。他方の１点はパラメータＸt＝Ｘt3の点Ｇを設定する。
【０５２９】
入力インピーダンスＺin上の２点（点Ｆ、点Ｇ）のインダクタンスＺ0，Ｚ3の絶対値は以下の式（１７０）、（１７１）で表される。
|Ｚ0|＝Ｘ12２/（Ｘtl＋Ｘ12） …（１７０）
|Ｚ2|＝Ｘ12２/（Ｘtl−Ｘt3＋Ｘt2） …（１７１）
【０５３０】
なお、Ｘt3は（Ｘｔ，Ｚｉｎ）の座標系で表される入力インピーダンスＺin上の任意の１点（点Ｇ）のＸtの値であり、Ｘtlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝Ｘ12となるＸtの値である。
【０５３１】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|がＸ12となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸｔl（ＸtsA，ＸtsB）＝は、上記式（１７０）、（１７１）から以下の式で表される。
Ｘ12＝±（（Ｚ0・Ｚ3/（Ｚ3−Ｚ0））・（Ｘt3）１／２ …（１７３）
Ｘtl＝Ｘ12＋Ｘtl−Ｘ12２/Ｚ0 …（１７４）
【０５３２】
したがって、未知パラメータＸtl，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の２点におけるＸtlの値およびＺinの値に基づいて式（１７３），（１７４）を用いて求めることができ、未知パラメータＸtmは、Ｘml＝Ｘto−（Ｘmso＋ＸtsA）の関係を用いてパラメータＸtoおよびＸmos、ＸtsAから求めることができる。
【０５３３】
図４８に示すフローチャートを用いて第３の態様の変形例による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S391）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S392)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S393)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S394)。
【０５３４】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S395)。
【０５３５】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S396）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める(S397)。
【０５３６】
入力インピーダンスＺinの位相が反転するときの可変コンデンサＣmを求める。このＣmの値をＣmsoとする(S398)。式（５），（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmsoからパラメータＸmsoを算出する(S399)。
【０５３７】
第３の態様では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣtについて任意の値Ｃt0，Ｃt3に対する入力インピーダンスＺ0およびＺ3を測定する(S400)。
【０５３８】
可変コンデンサの値Ｃt0，Ｃt3に対応するパラメータＸtはそれぞれＸt01,Ｘt3であり、式（９）のＸtl＝ωＬtl、および式（１０）の−jＸt＝1/(jωＣt)の関係を用いて算出することができる(S401)。
【０５３９】
パラメータＸt0（＝０）に対する入力インピーダンスＺ0の絶対値|Ｚ0|、およびはパラメータＸt3に対する入力インピーダンスＺ3の絶対値|Ｚ3|は次式（１７５）、（１７６）で表される。
|Ｚ0|＝Ｘ12２/（Ｘ12＋Ｘtl） …（１７５）
|Ｚ3|＝Ｘ12２/（Ｘ12＋Ｘtl−Ｘt3） …（１７６）
【０５４０】
上記式（１７５）、（１７６）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸtlは以下の式（１７７）、（１７８）で表される。
Ｘ12＝［｛Ｚ0・Ｚ3/（Ｚ3−Ｚ0）｝・Ｘt3］１／２ …（１７７）
Ｘtl＝Ｘ12−Ｘ12２/Ｚ0 …（１７８）
【０５４１】
未知パラメータＸ12は、式（１７７）にＺ0，Ｚ3、およびＸt3を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸtlは式（１７８）にＺ0，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S402)。
【０５４２】
Ｘtl＝ωＬtlの関係を用いて、未知パラメータＸtlから未知インダクタンスＬtlを算出する（S403）。
【０５４３】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S404）。
【０５４４】
Ｘml＝Ｘto−（Ｘmso＋ＸtsA）の関係を用いて、パラメータＸtoおよびＸmos、ＸtsAの値から未知インピーダンスＸmlを算出し、Ｘml＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬmlを算出する（S405）。
【０５４５】
以下、本発明のインピーダンス整合装置の一構成例について図４９を用いて説明する。
インピーダンス整合装置１は、高周波電源１００と負荷１０２と、これらの間をつないでインピーダンス整合を行うインピーダンス整合回路２と備える。図４９に示す構成例では上記した第１の実施例に相当するものである。インピーダンス整合回路２は、入力側（高周波電源側）において並列接続される可変コンデンサＣｔと、入力側と出力側（負荷側）との間で直列接続される可変コンデンサＣmおよびインダクタンスＬmとを備え、逆Ｌ字型整合回路を構成している。可変コンデンサＣｔは絶対値制御を行う可変素子であり、可変コンデンサＣmおよびインダクタンスＬmは位相制御を行う可変素子である。なお、位相制御は、可変コンデンサＣmのみあるいはインダクタンスＬmを可変素子としてもよい。また、ＣmとＬmを入れ替えた構成としてもよい。
【０５４６】
以下では、可変コンデンサＣmを可変素子として位相制御を行う例について説明する。
【０５４７】
このインピーダンス整合回路２の可変コンデンサＣtは、この可変領域の％位置θx（t）を検出する検出器２ａと、可変コンデンサＣｔの容量を変える駆動機構２ｃを備える。また、可変コンデンサＣmは、この可変領域の％位置θx（t）を検出する検出器２ｂと、可変コンデンサＣmの容量を変える駆動機構２ｄを備える。
【０５４８】
可変コンデンサＣtおよび可変コンデンサＣmがバリコン素子で構成される場合には、可変領域の％位置θxはバリコン素子の電極位置であり、駆動機構は電極を駆動するモータ機構とすることができる。
【０５４９】
高周波電源１００とインピーダンス整合回路２との間の伝送線路上には、インピーダンス検出手段３ａ、位相検出手段３ｂ、および反射電力検出手段３ｃを含む測定部３を設け、インピーダンス整合回路２の入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜、および位相差θinを検出する。なお、インピーダンス検出手段３ａ、位相検出手段３ｂは、電圧検出器、電流検出器、電圧値と電流値とから絶対値｜Ｚin｜と位相差θinを算出する演算手段によって構成することができる。また、反射電力検出手段３ｃは、電圧検出器、電流検出器、電圧値と電流値とから反射電力を算出する演算手段によって構成することができる。
【０５５０】
インピーダンス整合装置１は制御部７を備え、当該制御部７はインピーダンス整合回路２のマッチング制御を行うインピーダンス制御部４と、インピーダンス整合回路２が備える配線インダクタンス等のパラメータを算出するパラメータ算出部６と、インピーダンス制御部４の負荷状態を切り替える切り替え制御手段８を備える。
【０５５１】
インピーダンス制御部４は、フォローイング制御を行うフォローイング制御手段４Ａ、シーク制御を行うシーク制御手段４Ｂ、フォローイング制御とシーク制御とを切り替える制御切替手段４Ｃを備える。
【０５５２】
インピーダンス整合回路２のインピーダンス調整は、インピーダンス整合回路２が備える可変コンデンサＣtおよび可変コンデンサＣmの容量を制御することによって行う。可変コンデンサＣtおよび可変コンデンサＣmの容量の制御は、フォローイング制御あるいはシーク制御を切り替えて行う。フォローイング制御はフォローイング制御手段４Ａにより行われ、シーク制御はシーク制御手段４Ｂによって行われる。
【０５５３】
フォローイング制御とシーク制御の切り替えは、制御切替手段４Ｃによって行う。制御切替手段４Ｃは、入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜および位相差θinについて、何れの制御を選択して切り替えるか定めるための切替範囲を定める設定値を備え、インピーダンス検出手段３ａで検出した入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜と、位相検出手段３ｂで検出した位相差θinとを切替範囲と比較することで行う。
【０５５４】
フォローイング制御手段４Ａは、可変コンデンサＣmの容量を制御して位相制御を行う位相制御手段４ａと、可変コンデンサＣtの容量を制御して絶対値制御を行う絶対値制御手段４ｂと、これらを切り替えるための制御選択手段４ｃを備える。
【０５５５】
制御選択手段４ｃは、インピーダンス検出手段３ａで検出した入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜と、位相検出手段３ｂで検出した位相差θinとを入力し、絶対値｜Ｚin｜と特性インピーダンス（例えば、５０Ω）との比較、および、位相差θinと０［deg］（あるいは［rad］）との比較を行い、位相制御手段４ａによる位相制御あるいは絶対値制御手段４ｂによる絶対値制御を選択する。
【０５５６】
また、フォローイング制御手段４Ａは反射電力検出手段３ｃで検出した反射電力を監視し、入力インピーダンス制御の過程で、反射電力が規定値以下となったところで整合（マッチング）が完了したものとみなし、制御動作を一旦停止させ、また、負荷変動によって、反射電力が規定値を超えた場合には、再度インピーダンスの制御を行って整合（マッチング）を行う。
【０５５７】
シーク制御手段４Ｂは、パラメータ算出部６内に設けた換算手段６ａで換算した可変コンデンサＣm、Ｃt、インダクタンスＬmを入力すると共に、インピーダンス検出手段３ａで検出した入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜と、位相検出手段３ｂで検出した位相差θinとを入力して、可変素子の目標インピーダンス値であるＣtref、Ｃmref、Ｌmrefを算出し、この算出したＣtrefによって可変コンデンサＣtの駆動機構２ｃを駆動してＣtの容量を制御し、また、算出したＣmrefによって可変コンデンサＣmの駆動機構２ｄを駆動してＣmの容量を制御する。
【０５５８】
なお、シーク制御手段４Ｂによって可変素子の目標インピーダンス値であるＬmrefによって可変インダクタンスのＬmを制御してもよい。なお、図４９に示す構成図にはインダクタンス値を制御する機構については示していない。
【０５５９】
換算手段６ａは、検出器２ａで検出した可変コンデンサＣtの可変領域の％位置θx（t）から可変コンデンサＣｔの容量を換算し、検出器２ｂで検出した可変コンデンサＣmの可変領域の％位置θx（m）から可変コンデンサＣmの容量を換算する。また、インダクタンスのＬmは、既知の値を格納しておく他、可変インダクタンスの場合には、検出器から検出した値から前記したコンデンサと同様に換算することができる。
【０５６０】
ここで、換算手段６ａ、フォローイング制御手段４Ａ，シーク制御手段４Ｂ，制御切替手段４Ｃは、インピーダンス制御部４を構成し、インピーダンス整合回路２のインピーダンス調整を制御する。
【０５６１】
制御部７は、パラメータ算出部６を備える。パラメータ算出部６は、インピーダンス検出部３ａで検出した入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜と、位相検出手段３ｂで検出した位相差θinとを入力して、インピーダンス整合回路２の配線インダクタンスに係わるパラメータを算出し、算出したパラメータから換算した配線インダクタンスに基づいて、可変素子の目標インピーダンス値であるＣtref、Ｃmref、Ｌmrefを補償し、シーク制御に用いる。
【０５６２】
本発明のインピーダンス整合装置に適用することができるインピーダンス整合回路は、前記した各回路の構成例に限られるものではなく、また、構成に用いる可変素子の個数も任意に定めることができる。
【０５６３】
本発明の各構成例によれば、インピーダンス整合装置を実際に使用する環境のままで行うことができ、また、測定計測方法や計測器の影響を受けることなくパラメータを測定し、インピーダンス整合を行うことができる。
【０５６４】
上記の説明では、高周波電源として１３．５６ＭＨｚ、特性インピーダンスとして５０Ωの例を示しているが、本発明のインピーダンス整合装置および整合方法は、これに限らず他の高周波電源や特性インピーダンスの場合にも適用することができる。
【０５６５】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨に基づいて種々変形することが可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０５６６】
本発明は、液晶パネルや半導体集積回路などの製造工程におけるプラズマ処理に適用することができる。
【符号の説明】
【０５６７】
１ インピーダンス整合装置
２ インピーダンス整合回路
２ａ 検出器
２ｂ 検出器
２ｃ 駆動機構
２ｄ 駆動機構
３ 測定部
３ａ インピーダンス検出手段
３ｂ 位相検出手段
３ｃ 反射電力検出手段
４ インピーダンス制御部
４Ａ フォローイング制御手段
４Ｂ シーク制御手段
４Ｃ 制御切替手段
４ａ 位相制御手段
４ｂ 絶対値制御手段
４ｃ 制御選択手段
５ 切り替え部
６ パラメータ算出部
６ａ 換算手段
７ インピーダンス制御部
８ 切り替え制御手段
１００ 高周波電源
１０１ インピーダンス整合装置
１０２ 負荷（プロセスチャンバ）
１０３ 伝送ライン
Ｃm 可変コンデンサ
Ｃt 可変コンデンサ
Ｌ インダクタンス
Ｌ12，Ｌml，Ｌtl 未知インダクタンス
Ｌm インダクタンス
Ｘ インピーダンス可変素子
Ｘ12，Ｘml，Ｘtl 未知パラメータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電源と負荷との間において高周波電源のインピーダンスと負荷のインピーダンスとを整合させるインピーダンス整合、並びに、インピーダンス整合回路の集中定数の値を校正するキャリブレーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルや半導体集積回路などの製造工程ではプラズマ処理が用いられている。その際に用いるプラズマを安定に発生させるための高周波電源システムにおいて欠かせない技術としてインピーダンス整合（マッチング制御）がある。インピーダンス整合は、電力の送信側と受信側のインピーダンスを伝送ラインの特性インピーダンスに等しくすることによって伝送効率を最大化するものであり、高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路によって高周波電源のインピーダンスと負荷のインピーダンスとを整合させる。
【０００３】
インピーダンス整合（マッチング）をとるための機器として、トランスやコンデンサとインダクタンスで構成されるＬＣ回路等が知られている。高周波電源システムは、高周波電源とインピーダンス整合装置（マッチング機器（Matcher））とから成り、インピーダンス整合装置は、高周波電源と負荷とのインピーダンス整合をとるためのＬＣ回路を含むインピーダンス整合回路（マッチングボックス（Matching Box））と、制御装置（コントローラ）から構成される。
【０００４】
プラズマ処理に用いるプラズマチャンバーには、プラズマを生成するエネルギー源として、直流電圧やマイクロ波電圧を印加するものの他、無線周波数帯域の高周波電圧を印加するものが知られている。無線周波数帯域の高周波電圧を用いるプラズマチャンバーには、高周波電源のインピーダンスとプラズマチャンバー側のプラズマによる負荷のインピーダンスとを整合させるために、インピーダンス整合装置を設け、これによって負荷から高周波電源への反射電力を最小にして、負荷に供給する電力が最大となるように制御している。
【０００５】
インピーダンス整合装置の制御として、フォローイング制御（特許文献１参照）とシーク制御（特許文献２，３参照）が知られている。
【０００６】
フォローイング制御は、入力インピーダンスの絶対値と位相をセンサで検出し、この検出値をインピーダンス整合回路にフィードバックして、コンデンサやインダクタンスのインピーダンス可変素子を制御するものであり、入力インピーダンスの絶対値を制御する絶対値制御と、入力インピーダンスの位相を制御する位相制御とを行う。
【０００７】
特許文献１には、高周波電源からの高周波電圧と高周波電流の位相差を検出する位相差検出器と、整合インピーダンスと負荷回路インピーダンスとのインピーダンス差を検出するインピーダンス差検出器と、位相差を零にする容量可変の第２の可変コンデンサと、インピーダンス差を零にする容量可変の第１の可変コンデンサとを含む整合回路とを備える構成が示されている。
【０００８】
また、シーク制御は、インピーダンス整合がされた状態でのインピーダンス素子の最終的な目標値を算出し、その目標値に向かってインピーダンス素子を変化させる制御である。
【０００９】
特許文献２には、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスを演算する入力インピーダンス演算手段と、入力インピーダンスとインピーダンス可変素子のインピーダンスとその他の回路定数を用いて負荷側のインピーダンスを演算する負荷回路側インピーダンス演算手段と、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスを電源側インピーダンスに等しくするために必要なインピーダンス可変素子の調整部の目標位置を演算する調整部目標位置演算手段を備える構成が記載されている。
【００１０】
特許文献３には、高周波電源側に進行する進行波に関する情報を検出する高周波情報検出手段と、インピーダンス可変素子の可変値に関する情報を検出する可変素子情報検出手段と、インピーダンス整合装置の特性パラメータを記憶する第１記憶手段と、特性パラメータを用いて進行波および反射波を算出する第１算出手段と、特性パラメータを用いて入力反射係数を算出する第２算出手段と、算出した入力反射係数を記憶する第２記憶手段と、第２記憶手段に記憶した入力反射係数から目標入力反射係数に近い入力反射係数を選定し、選定した入力反射係数に対応するインピーダンス可変素子の可変値情報を特定する特定手段と、特定した可変値に基づいてインピーダンス可変素子のインピーダンスを調整する調整手段が記載されている。
【００１１】
また、対象物を目標位置に位置制御する位置決め制御として、シーク制御を行った後、フォローイング制御に切り替えるシーク制御方法が知られている（特許文献４参照）。この特許文献４は、例えば、磁気ディスク装置や光ディスク装置等の媒体記憶装置の位置決めにおいて、ヘッドを目標トラックに移動させるシーク制御に適用されている。このシーク制御では、目標位置の近傍でファイン制御（フォローイング制御）に切り替えることにより、高速の目標位置への移動と高精度の位置決めの両立を実現している。プラズマ処理等に用いる高周波電源システムにおいて、シーク制御とフォローイング制御とを組み合わせるインピーダンス整合については、特許文献５が知られている。
【００１２】
図５０は従来の高周波電源（ＲＦ電源）システムの概略系統図を示している。この高周波電源（ＲＦ電源）システムでは、高周波電源（ＲＦ電源）１００から伝送ライン１０３を介してプロセスチャンバ１０２内に高周波電力を供給する。伝送ライン１０３とプロセスチャンバ１０２との間には、マッチャー（Matcher）と呼ばれるインピーダンス整合装置１０１が設けられる。インピーダンス整合装置１０１は、インピーダンス整合回路（マッチングボックス（Matching Box））と制御装置（コントローラ（Controller））から構成され、インピーダンス整合回路に搭載されているＬＣ回路の入力インピーダンスが高周波電源（ＲＦ電源）１００の特性インピーダンスとなるように制御することによってインピーダンス・マッチングを行い、高周波電源（ＲＦ電源）１００とプロセスチャンバ１０２側のプラズマ負荷とのインピーダンスの整合をとっている。
【００１３】
インピーダンス整合回路（マッチングボックス）を入力側からみたときのインピーダンスＺinが極座標による以下の式で表されるとき、高周波電源はインピーダンス整合回路によって負荷インピーダンスに対して整合する。
Ｚin＝|50Ω|∠0° …（１）
ここで、高周波電源（ＲＦ電源）とインピーダンス整合回路（マッチングボックス）をつなぐ伝送線路の特性インピーダンスは50Ωとしている。
【００１４】
式（１）で表される入力インピーダンスを次式（２）で書き直したとき、
Ｚin＝Ｒ＋ｊＸ …（２）
絶対値|Ｚin|と電圧、電流間の位相差Φはそれぞれ以下の式（３）、（４）で表される。
|Ｚin|＝（Ｒ２＋Ｘ２）１／２ …（３）
Φ＝tan−１（Ｘ／Ｒ） …（４）
【００１５】
マッチング制御は、式（３）、（４）で表される絶対値|Ｚin|と位相差Φを用いることによって行うことができる。
【００１６】
図５１は、インピーダンス整合回路の集中定数の一構成例を説明するための図であり、入力端と接地との間にはインピーダンス可変素子として可変コンデンサＣtが設けられ、入力端と出力端との間にはインピーダンス可変素子としての可変コンデンサＣmとインダクタンスＬmとが直列接続されている。
【００１７】
負荷（Ｘo、Ｒo）が変動した場合には、例えば、インピーダンス整合回路内の可変コンデンサＣmおよび可変コンデンサＣtの２つの可変コンデンサの容量を変化させることでマッチング制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特公平７−１００４１号公報（第３頁左欄３０行〜５０行）
【特許文献２】特許第３１８３９１４号公報（段落００１７，００１８）
【特許文献３】特開２００６−１６６４１２号公報（段落００１６）
【特許文献４】特開２００８−８４１０３号公報（段落０００２〜０００６）
【特許文献５】特開２０１０−４１５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
従来行われているインピーダンス整合（マッチング制御）では、負荷の変動状態によってはマッチング制御が不可能となる場合がある。本願の発明者は、シーク制御の安定性はインピーダンス整合回路（マッチング回路）の集中定数の値に誤差が含まれないことが重要であること、および、この集中定数の誤差の要因としてインピーダンス整合回路内の配線インダクタンスがあることを見出した。
【００２０】
従来のマッチング制御において、インピーダンス整合回路の集中定数はコンデンサやコイル等のインピーダンス可変素子あるいは固定のインダクタンス素子等から構成されるものとし、配線インダクタンスはないものとしてインピーダンス可変素子の調整を行っている。
【００２１】
このように、配線インダクタンスを考慮せずにマッチング制御を行った場合には、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスは、配線インダクタンスによって特性インピーダンスからずれることになる。この特性インピーダンスからのずれは、不良なマッチング制御の要因となる。このようなマッチング制御の不良は、マッチング制御に要する時間が長くなる他、マッチング制御が不能となるといった問題が発生する要因となる。
【００２２】
このような配線インダクタンスによるマッチング制御の不良は、インピーダンス整合回路の配線インダクタンスを求めることで解決することが考えられる。この配線インダクタンス等のインピーダンス整合回路の集中定数は、インピーダンス測定用計測器によって各パラメータを測定することで求めることが考えられるが、回路集中定数の各パラメータを測定するには、各パラメータに対してそれぞれインピーダンス測定用計測器を配置する必要がある。さらに、パラメータを正確に求めるためには、インピーダンス測定用計測器は高い測定精度が求められる。
【００２３】
また、インピーダンス測定用計測器を用いた測定は、インピーダンス整合回路を高周波で駆動した状態で行う必要があるため、これらパラメータの測定は高周波測定を行う必要がある。高周波測定ではインピーダンス測定用計測器を設けることによって発生する浮遊容量の影響を考慮する必要があり、正確な測定が困難であるという課題がある。
【００２４】
したがって、本発明は上記課題を解決して、インピーダンス整合において、インピーダンス整合が配線インダクタンス等による特性インピーダンスからのずれによって制御が不能となることを防ぐことを目的とし、特に安定性の高いシーク制御を行うことを目的とする。
【００２５】
また、インピーダンス整合装置のインピーダンス整合において、インピーダンス整合回路の集中定数のパラメータを、インピーダンス測定用計測器を用意することなく、実際の使用環境で測定することを目的とする。
【００２６】
また、インピーダンス整合回路の集中定数のパラメータを、インピーダンス測定用計測器を用意することなく、実際の使用環境でキャリブレーションすることを目的とする
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本願発明は、マッチング制御の不良の一要因であるインピーダンス整合回路内の配線インダクタンスの影響を低減するために、インピーダンス整合回路を集中定数でモデル化すると共に配線インダクタンスを未知パラメータとして設定し、この未知パラメータを同定し、同定した未知パラメータを用いてインダクタンス整合回路のインピーダンス可変素子を調整することによってマッチング制御を行う。
【００２８】
この未知パラメータの同定を行う際に、インピーダンス整合装置が備えている内部センサを用いることによって、インピーダンス整合回路へのインピーダンス測定用計測器の付加を不要とし、さらに、計測器を付加することで発生する浮遊容量の影響を排除することができる。
【００２９】
また、インピーダンス整合装置によって実際にマッチング制御を行うときと同様の使用環境で同定することによって、同定に影響を与える要因を排除することができる。
【００３０】
本願発明によれば、未知パラメータを同定することで配線インダクタンスを求めることができ、さらに、求めた配線インダクタンスを考慮に入れてインピーダンス可変素子の調整値を定めることで、配線インダクタンスの影響を低減したマッチング制御を行うことができる。
【００３１】
本願発明は、未知パラメータを同定する際に、インダクタンス整合装置が備える内部センサで求めることができる入力インピーダンスの絶対値および位相を用い、インピーダンス整合に使用する高周波電力を印加した状態で行うことによって、インピーダンス測定用計測器を別途に用意する必要がなく、新たな計測器を配置することによる浮遊容量の影響を排除することができる。
【００３２】
本願発明は、共通する技術的特徴点を有する複数の態様を含んでいる。本発明の各態様は、インピーダンス整合装置の態様、インピーダンス整合方法の態様、および、キャリブレーション方法の態様の各態様である。
【００３３】
なお、キャリブレーション方法の態様は、インピーダンス整合回路のインピーダンス可変素子を、インピーダンス整合回路が有する配線インダクタンスを用いて校正する方法の態様である。このキャリブレーション方法の態様によれば、キャリブレーションを行ったインダクタンス値を用いてインピーダンス可変素子のインダクタンス値を調製することによって、マッチング制御において配線インダクタンスの影響を除去することができる。
【００３４】
[インピーダンス整合装置]
本願発明のインピーダンス整合装置の態様は、高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値と位相とを制御して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合装置において、インピーダンス整合回路とパラメータ算出部とを備える。
【００３５】
インピーダンス整合回路は、高周波電源と負荷との間にインピーダンス可変素子を備え、このインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合する。
【００３６】
パラメータ算出部は、負荷インピーダンスが開放状態又は短絡状態においてインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更し、このインピーダンス値の変更に伴って変化する位相について、その位相の正負が反転するときの各インピーダンス値と、インピーダンス整合装置において、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際にインピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべき条件（入力インピーダンス特性条件）とに基づいて、インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００３７】
位相反転時に得られるインピーダンス値は、負荷インピーダンスが開放状態で得られるインピーダンス値と、負荷インピーダンスが短絡状態で得られるインピーダンス値との２つの値である。
【００３８】
パラメータ算出部は、この２つのインピーダンス値と、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際にインピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべき条件に基づいて、インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出し、未知パラメータを同定する。
【００３９】
インピーダンス整合装置は、算出した集中定数パラメータに基づいてインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合する。
【００４０】
本願発明のインピーダンス整合装置の態様において、より詳細な構成は、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合装置において、インピーダンス整合回路とインピーダンス制御部と、切り替え部と、測定部と、パラメータ算出部とを備える。
【００４１】
インピーダンス整合回路は、高周波電源と負荷との間にインピーダンス可変素子を備え、当該インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合する。
【００４２】
インピーダンス制御部は、インピーダンス整合回路のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更し、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値と位相とを制御する。
【００４３】
切り替え部は、インピーダンス整合回路の出力端の状態を、開放した状態、短絡した状態、負荷に接続した状態の何れかの状態に切り替える。
【００４４】
測定部は、負荷インピーダンスが開放状態又は短絡状態においてインピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、各状態においてインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して位相が反転するときの各インピーダンス値を測定する。
【００４５】
パラメータ算出部は、インピーダンス整合回路の集中定数パラメータを算出する。このパラメータ算出は、インピーダンス整合回路の出力端が開放した状態において、入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値と、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子の第２のインピーダンス値の２つのインピーダンス値に係わる２つの条件、および、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際にインピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべきインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件の、３つの条件に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。入力インピーダンス特性条件は、入力インピーダンスの位相調整又は絶対値調整によって求めることができる。
【００４６】
インピーダンス制御部は、パラメータ算出部で算出した集中定数パラメータに基づいてインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合する。
【００４７】
パラメータ算出部において、パラメータ算出に用いる３つの条件の内、入力インピーダンス特性条件に係る条件は複数の態様とすることができる。
【００４８】
（入力インピーダンス特性条件の第１の態様）
第１の態様の入力インピーダンス特性は、入力インピーダンスの特定値と、この特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる。
【００４９】
入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線と、第２のインピーダンス値を通る特性線とが交差する関係で定まり、この交差点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転する時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転する時の第２のインピーダンス値に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００５０】
（入力インピーダンス特性条件の第２の態様）
第２の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線の傾斜値と、当該傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる。
【００５１】
インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスの値とインピーダンス整合回路の入力インピーダンスの値とを座標軸とする座標上において、入力インピーダンスを表す曲線上において所定の傾斜となる点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第２のインピーダンス値に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００５２】
（入力インピーダンス特性条件の第３の態様）
第３の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスの値とインピーダンス整合回路の入力インピーダンスの値とを座標軸とする座標上において、入力インピーダンスを表す曲線上において、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、当該インピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まる。
【００５３】
インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、２つの入力インピーダンス値と、負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第２のインピーダンス値に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００５４】
第１〜第３の態様において、入力インピーダンス特性は入力インピーダンスの位相調整又は絶対値調整によって求めることができる。位相調整および絶対値調整は、インピーダンス整合回路が備えるインピーダンス可変素子を変更することで行うことができる。位相調整を行う場合にはインピーダンス可変素子Ｘmを変更することでインピーダンス整合回路の位相を可変とし、絶対値調整を行う場合にはインピーダンス可変素子Ｘtを変更することでインピーダンス整合回路の絶対値を可変とする。
【００５５】
[インピーダンス整合方法]
本願発明のインピーダンス整合方法の態様は、高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値と位相とを制御して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合方法において、３つの条件に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００５６】
３つの条件の内、２つの条件は、負荷インピーダンスが開放状態又は短絡状態においてインピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、各状態においてインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して位相が反転するときの各インピーダンス値に係わる条件である。
【００５７】
３つ目の条件は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際に、インピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべきインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件である。
【００５８】
算出した集中定数パラメータに基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合する。
【００５９】
本願発明のインピーダンス整合装置の態様において、より詳細な構成は、高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値と位相とを制御して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合方法において、インピーダンス測定工程とパラメータ算出工程とを備える。
【００６０】
インピーダンス測定工程は、インピーダンス整合回路の負荷側の出力端を開放し、この開放状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値を求める第１の工程と、入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値を工程で求めた値に固定した状態において、インピーダンス整合回路の負荷側の出力端を短絡し、この短絡状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子の第２のインピーダンス値を求める第２の工程とを含む。
【００６１】
パラメータ算出工程は、インピーダンス測定工程で求めた第１のインピーダンス値と第２のインピーダンス値の２つの条件、および、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際に、インピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべきインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件の３つの条件に基づいて、インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００６２】
算出工程で算出した集中定数パラメータに基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合する。
【００６３】
パラメータ算出工程において、パラメータ算出に用いる上記した３つの条件の内、インピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件に係る条件は複数の態様とすることができる。
【００６４】
（入力インピーダンス特性条件の第１の態様）
第１の態様の入力インピーダンス特性は、入力インピーダンスの特定値と、この特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる。
【００６５】
入力インピーダンス特性条件は、入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線と、第２のインピーダンス値を通る特性線とが交差する関係で定まる。
【００６６】
この交差点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値による入力インピーダンス特性条件と、前記した負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転する時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転する時の第２のインピーダンス値の２つの条件に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００６７】
（入力インピーダンス特性条件の第２の態様）
第２の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線の傾斜値と、当該傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる。
【００６８】
入力インピーダンス特性条件は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスの値とインピーダンス整合回路の入力インピーダンスの値とを座標軸とする座標上において、入力インピーダンスを表す曲線上で所定の傾斜となる点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値により定まる。
【００６９】
この入力インピーダンス曲線の傾斜値とインピーダンス可変素子のインピーダンス値による入力インピーダンス特性条件と、前記した負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第２のインピーダンス値に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００７０】
（入力インピーダンス特性条件の第３の態様）
第３の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスの値とインピーダンス整合回路の入力インピーダンスの値とを座標軸とする座標上において、入力インピーダンスを表す曲線上において、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、当該インピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まる。
【００７１】
この入力インピーダンス特性条件により定まる、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値および２つの入力インピーダンス値と、前記した負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第２のインピーダンス値に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００７２】
[キャリブレーション方法]
本願発明のキャリブレーション方法の態様は、高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を校正する。
【００７３】
インピーダンス整合回路の負荷側の出力端のインピーダンスが開放状態又は短絡状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、前記各状態において前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更し、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの位相が反転するときのインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際に、インピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべきインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件とに基づいて、前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出し、算出した集中定数パラメータに基づいてインピーダンス可変素子のインピーダンス値を、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するように校正する。
【００７４】
本願発明のキャリブレーション方法の態様において、より詳細には、高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を校正するキャリブレーション方法において、インピーダンス測定工程とパラメータ算出工程とを備える。
【００７５】
インピーダンス測定工程は、インピーダンス整合回路の負荷側の出力端を開放し、この開放状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値を求める第１の工程と、入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値を工程で求めた値に固定した状態において、インピーダンス整合回路の負荷側の出力端を短絡し、この短絡状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子の第２のインピーダンス値を求める第２の工程とを含む。
【００７６】
パラメータ算出工程は、インピーダンス測定工程で求めた第１のインピーダンス値と第２のインピーダンス値の２つの条件、および、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際に、インピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべきインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件の３つの条件に基づいて、インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００７７】
算出した集中定数パラメータに基づいて、インピーダンス可変素子のインピーダンス値を、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するように校正する。
【００７８】
パラメータ算出工程において、パラメータ算出に用いる上記した３つの条件の内、インピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件に係る条件は複数の態様とすることができる。
【００７９】
（入力インピーダンス特性条件の第１の態様）
第１の態様の入力インピーダンス特性は、入力インピーダンスの特定値と、特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる。
【００８０】
入力インピーダンス特性条件は、入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線と、第２のインピーダンス値を通る特性線とが交差する交差点を求める。
【００８１】
この交差点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値による入力インピーダンス特性条件と、前記した負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転する時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転する時の第２のインピーダンス値の２つの条件に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する交差点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００８２】
（入力インピーダンス特性条件の第２の態様）
第２の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線の傾斜値と、当該傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる。
【００８３】
入力インピーダンス特性条件は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスの値とインピーダンス整合回路の入力インピーダンスの値とを座標軸とする座標上において、入力インピーダンスを表す曲線上で所定の傾斜となる点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を求める。
【００８４】
この入力インピーダンス曲線の傾斜値とインピーダンス可変素子のインピーダンス値による入力インピーダンス特性条件と、前記した負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第２のインピーダンス値に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【００８５】
（入力インピーダンス特性条件の第３の態様）
第３の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスの値とインピーダンス整合回路の入力インピーダンスの値とを座標軸とする座標上において、入力インピーダンスを表す曲線上において、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、当該インピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まる。
【００８６】
この入力インピーダンス特性条件により定まる、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値および２つの入力インピーダンス値と、前記した負荷インピーダンスの開放状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第１のインピーダンス値、および負荷インピーダンスの短絡状態において入力インピーダンスが位相反転した時の第２のインピーダンス値に基づいてインピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出する。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】シーク制御とフォローイング制御による整合制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２】シーク制御を説明するためのフローチャートである。
【図３】フォローイング制御を説明するためのフローチャートである。
【図４】本願発明のインピーダンス整合において未知パラメータを算出する概要を説明するためのフローチャートである。
【図５】本願発明のインピーダンス整合において未知パラメータを算出する概要を説明するための説明図である。
【図６】本願発明のインピーダンス整合の方法および構成を説明するための概略構成図である。
【図７】本願発明のインピーダンス整合の方法および構成を説明するためのフローチャートである。
【図８】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路を説明するための回路図である。
【図９】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路を説明するための回路図である。
【図１０】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様を説明するための図である。
【図１１】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第２の態様を説明するための図である。
【図１３】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第２の態様を説明するためのフローチャートである。
【図１４】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するための図である。
【図１５】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するためのフローチャートである。
【図１６】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の変形例を説明するための図である。
【図１７】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の変形例を説明するためのフローチャートである。
【図１８】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路を説明するための回路図である。
【図１９】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路を説明するための回路図である。
【図２０】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様を説明するための図である。
【図２１】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様を説明するためのフローチャートである。
【図２２】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するための図である。
【図２３】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するためのフローチャートである。
【図２４】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様の他の例を説明するための図である。
【図２５】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様の他の例を説明するためのフローチャートである。
【図２６】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第２の態様の他の例を説明するための図である。
【図２７】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第２の態様の他の例を説明するためのフローチャートである。
【図２８】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の他の例を説明するための図である。
【図２９】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の他の例を説明するためのフローチャートである。
【図３０】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第２の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の他の例の変形例を説明するためのフローチャートである。
【図３１】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路を説明するための回路図である。
【図３２】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路を説明するための回路図である。
【図３３】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様を説明するための図である。
【図３４】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様を説明するためのフローチャートである。
【図３５】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路の第２の態様を説明するための図である。
【図３６】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するための図である。
【図３７】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するための図である。
【図３８】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するためのフローチャートである。
【図３９】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の変形例を説明するための図である。
【図４０】本願発明の入力インピーダンスの位相値調整において、第３の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の変形例を説明するためのフローチャートである。
【図４１】本願発明の入力インピーダンスの絶対値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様を説明するための図である。
【図４２】本願発明の入力インピーダンスの絶対値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第１の態様を説明するためのフローチャートである。
【図４３】本願発明の入力インピーダンスの絶対値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第２の態様を説明するための図である。
【図４４】本願発明の入力インピーダンスの絶対値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第２の態様を説明するためのフローチャートである。
【図４５】本願発明の入力インピーダンスの絶対値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するための図である。
【図４６】本願発明の入力インピーダンスの絶対値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様を説明するためのフローチャートである。
【図４７】本願発明の入力インピーダンスの絶対値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の変形例を説明するための図である。
【図４８】本願発明の入力インピーダンスの絶対値調整において、第１の実施例のインピーダンス整合回路の第３の態様の変形例を説明するためのフローチャートである。
【図４９】本発明のインピーダンス整合装置の一構成例を説明するための図である。
【図５０】従来の高周波電源（ＲＦ電源）システムの概略系統図を示す図である。
【図５１】インピーダンス整合回路の集中定数の一構成例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００８８】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
図１は、シーク制御とフォローイング制御による整合制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【００８９】
整合制御の一態様として、シーク制御とフォローイング制御とによってインピーダンス整合を行う整合制御がある。この整合制御では、はじめにパラメータを同定し(S1)、シーク制御によって予測した目標値に向かって可変素子を調整して制御を行い(S2)、入力インピーダンスを目標値の近傍とした後、シーク制御からフォローイング制御に切り替え（S3）、フォローイング制御によって位相と絶対値を変化させてインピーダンスを整合させる(S4)。
【００９０】
シーク制御とフォローイング制御との切り替えは、測定で得られたインピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜と位相差θinに基づいて、これらの値が予め設定しておいた切替範囲内にあるか、あるいは切替範囲外であるかによって、シーク制御を行うかあるいはフォローイング制御を行うかを選択する。
【００９１】
このフォローイング制御によって得られた入力インピーダンスが、予め定めた切替範囲外となった場合には、シーク制御に戻る（S5）。
【００９２】
図２を用いてシーク制御について説明する。図２はシーク制御を説明するためのフローチャートである。
【００９３】
シーク制御は、整合回路の可変素子（可変コンデンサ）の最終的な目標インピーダンス値を算出し、その値に向かって、可変素子（可変コンデンサ）のインピーダンスを変化させる制御である。
【００９４】
ここでは、図５１に示す回路構成において、コンデンサＣt、Ｃm、およびインダクタンスＬmが既知とし、入力インピーダンス｜Ｚin｜＝｜１／Ｙin｜および位相差θinをセンサで検出し、｜Ｚin｜＝５０Ω、θin＝０［deg］を満たすＸmref、Ｃtref、Ｃmrefを求め、Ｃtref、Ｃmrefの値を目標インピーダンス値としてコンデンサＣtとＣmの容量を制御する。
【００９５】
図２のフローチャートにおいて、高周波電源から負荷に電力供給が開始された後(S11)、位相差θinが０でない場合（S12）、あるいは入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜が５０Ωでない場合には(S13)、センサによって検出した入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜、位相差θinを用いて現在の負荷のインピーダンス（Ｒo＋ｊＸo）を計算により求める（S14）。
【００９６】
求めたＲoおよびＸoを用い、
Ｘmref＝√{（50Ｒo−Ｒo２）／ω２}
Ｃtref＝Ｘmref／{Ｒo２＋（ωＸmref）２}
Ｃmref＝１／{ω２（Ｌm−Ｘmref）＋ωＸo}
の各式に基づいてＣtref、Ｃmrefを求める（S15）。
ＣtrefおよびＣmrefは目標インピーダンス値であり、この値に向けて可変素子ＣtとＣmの値を変化させ、これによって整合を行う(S16)。
【００９７】
次に、フォローイング制御について図３のフローチャートを用いて説明する。
反射波電力が０でない場合には、整合処理によってインピーダンス整合が行われる(S21）。フォローイング制御によるインピーダンス整合は、位相制御（S22〜S25）と絶対値制御（S26〜S29）によって行われる。
【００９８】
位相制御では、位相差θinが０［deg］でない場合には（S22）、可変コンデンサＣmあるいは可変インダクタンスＬmを調整することに位相制御を行う。ここでは、可変コンデンサＣmの調整によって位相制御を行う場合を示している。
【００９９】
位相差θinが負である場合には（S23）、可変コンデンサＣm の容量を増加させ（S24）、位相差θinが正である場合には（S23）、可変コンデンサＣm の容量を減少させる（S25）。
【０１００】
位相差θinが０［deg］である場合には位相制御の動作は行なわず（S22）、S26〜S29によって絶対値制御を行う。
【０１０１】
インピーダンス制御では、絶対値｜Ｚin｜が５０［Ω］でない場合には（S26）、可変コンデンサＣtを調整することに絶対値制御を行う（S27〜S29）。絶対値｜Ｚin｜が５０［Ω］よりも大きい場合には（S27）、可変コンデンサＣt の容量を増加させ（S28）、絶対値｜Ｚin｜が５０［Ω］よりも小さい場合には（S27）、可変コンデンサＣtの容量を減少させる（S29）。なお、絶対値｜Ｚin｜が５０［Ω］である場合には絶対値制御の動作は行わない（S26）。
【０１０２】
また、観測する反射波電力が規定値以下に達した時点で、整合（マッチング）されたと見なし制御動作を一旦停止する。負荷変動などにより、反射波電力が規定値以上に達した場合には、上述した制御動作を再開する。
【０１０３】
本願発明のインピーダンス整合は、シーク制御を行う前段階において、インピーダンス整合回路の配線インダクタンスによる未知パラメータを同定し、この未知パラメータの同定で得られた配線インダクタンスを用いて、インピーダンス可変素子のインピーダンス値を設定し、シーク制御を開始する(図１のS1)。
【０１０４】
本願発明のインピーダンス整合において未知パラメータを算出する概要を、図４のフローチャートおよび図５の説明図を用いて説明する。
【０１０５】
図５（ａ）において、インピーダンス整合回路２は、高周波電源１００と負荷１０２との間に配置され、高周波電源１００と負荷１０２のインピーダンスを整合する。インピーダンス整合回路２は、インピーダンス可変素子Ｘm，Ｘtと、未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlを備える。インピーダンス整合回路２の回路構成は、例えば図５１で表される。
【０１０６】
図５１に示すインピーダンス整合回路２の回路において、インピーダンス可変素子Ｘtはインピーダンス整合回路２の入力端と接地との間に接続されるインピーダンス可変素子であり、例えば可変コンデンサＣtによって構成することができる。インピーダンス可変素子Ｘtは入力インピーダンスＺinの絶対値を変化させる。
【０１０７】
インピーダンス可変素子Ｘmは、インピーダンス整合回路２の入力端と出力端（負荷側）との間に接続されるインピーダンス可変素子であり、例えば、可変コンデンサＣmあるいはインダクタンスＬmによって構成することができる。インピーダンス可変素子Ｘmは、入力インピーダンスＺinの位相を変化させる。
【０１０８】
なお、Ｃm，Ｌm，およびＣtに付されたサフィックスの内、“ｍ”は位相制御を意味するMatchの頭文字を表し、“ｔ”は絶対値制御を意味するTuneの頭文字を表している。
【０１０９】
一方、未知パラメータＸtlはインピーダンス整合回路２の入力端と接地との間の配線インダクタンス等に起因するインピーダンス分であり、インダクタンス分である場合には未知インダクタンスＬtlに対応する。未知パラメータＸmlはインピーダンス整合回路２の入力端と出力端（負荷側）との間の配線インダクタンス等に起因するインピーダンス分であり、インダクタンス分である場合には未知インダクタンスＬmlに対応する。未知パラメータＸ12は、未知パラメータＸtl，Ｘml以外の配線インダクタンス等に起因するインピーダンス分であり、インダクタンス分である場合には未知インダクタンスＬ12に対応する。
【０１１０】
なお、未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlと未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlとは一対一で対応するとは限らず、インダクタンス整合回路の回路構成に応じた対応関係を有している。
【０１１１】
本願発明は、インピーダンス整合回路の配線インダクタンス等に起因する未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlを算出するために３つの条件を用いる。３つの条件の内、２つの条件はインピーダンス可変素子の実測値から求まる２つのインピーダンス値であり、他の１つの条件はインピーダンス整合回路の入力インピーダンス条件であり、インピーダンス整合装置において、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際にインピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべき条件である。
【０１１２】
２つのインピーダンス値は、インピーダンス整合回路の負荷インピーダンスを固定し（S31）、この状態においてインピーダンス整合回路に高周波電力を印加する(S32)。
【０１１３】
負荷インピーダンスの固定は、インピーダンス整合回路の負荷側の出力端を開放状態あるいは短絡状態とすることによって行う。インピーダンス整合回路の出力端を開放した場合には、負荷インピーダンスの絶対値は無限大に固定され、一方、インピーダンス整合回路の出力端を短絡した場合には、負荷インピーダンスの絶対値は零に固定される。
【０１１４】
この負荷インピーダンスを固定した状態において、インピーダンス整合を行う際に用いる高周波電力を供給すると共に、インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更する。インピーダンス可変素子を可変コンデンサＣt，Ｃmで構成した場合には、この可変コンデンサＣt，Ｃmの値を変化させる(S33)。インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更しながら、インピーダンス整合装置が内蔵するセンサによってインピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値|Ｚin|と位相θを測定する。
【０１１５】
この測定では、インピーダンス整合回路に対してインピーダンス整合で使用する高周波電力が供給された状態で行われるため、インピーダンス整合を実際に行う使用環境において、入力インピーダンスの絶対値|Ｚin|と位相θを測定することができる。また、この測定はインピーダンス整合装置が内蔵するセンサによって行われるため、インピーダンス測定用の計測器は不要であり、計測器を別途設けることによる浮遊容量や誤差容量等のインダクタンス分の発生を排除することができる（S34）。
【０１１６】
入力インピーダンスの絶対値|Ｚin|および位相θの測定において、入力インピーダンスの位相が反転する時点を検出し、この位相反転時におけるインピーダンス可変素子のインピーダンス値を求める。このインピーダンス可変素子のインピーダンス値は、負荷インピーダンスを無限大に固定したときに得られる値と、負荷インピーダンスを零に固定したときに得られる値の２つの値であり、これら値から未知パラメータを求める２つの条件を定める。
【０１１７】
図５（ｂ）は、インピーダンス整合回路の出力端を開放した状態を示している。この状態において入力インピーダンスの位相反転時点の可変コンデンサＣtの値から、インピーダンス可変素子Ｘtの値Ｘtoを求める。なお、Ｘtoは、インピーダンス整合回路の出力端を開放した状態において位相反転時におけるインピーダンス可変素子Ｘtがとる値である。なお、可変コンデンサCtとインピーダンス可変素子Ｘtとの関係は、インピーダンス整合回路の回路構成に応じて定まる関係式で表すことができる。
【０１１８】
インピーダンス整合回路の出力端を開放した状態において、入力インピーダンスの絶対値をインピーダンス可変素子Ｘtをパラメータとして変更し、入力インピーダンスの位相が反転するときの条件から、未知パラメータＸtl、Ｘ12およびＸtoは、
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12
で表される。
【０１１９】
図５（ｃ）は、インピーダンス整合回路の出力端を短絡した状態を示している。インピーダンス可変素子Ｘtの値を、前段のインピーダンス整合回路の出力端を開放した状態において位相反転時のインピーダンス可変素子Ｘtの値であるＸtoに固定し、次に、インピーダンス整合回路の出力端を短絡した状態において、入力インピーダンスの位相反転時点の可変コンデンサＣmの値から、インピーダンス可変素子Ｘmの値Ｘmsoを求める。なお、Ｘmsoは、インピーダンス可変素子Ｘtの値であるＸtoに固定し、インピーダンス整合回路の出力端を短絡した状態において、入力インピーダンスの位相反転時におけるインピーダンス可変素子Ｘmがとる値である。なお、可変コンデンサＣmとインピーダンス可変素子Ｘmとの関係は、インピーダンス整合回路の回路構成に応じて定まる関係式で表すことができる
【０１２０】
インピーダンス整合回路の出力端を短絡した状態において、入力インピーダンスの絶対値をインピーダンス可変素子Ｘmをパラメータとして変更し、入力インピーダンスの位相が反転するときには、未知パラメータＸml、Ｘ12およびＸmsoは、
Ｘ12＝Ｘmso＋Ｘml
で表される(S35)。
【０１２１】
S35で定めた２つのインピーダンス可変素子の条件と、インピーダンス整合回路の入力インピーダンス条件を用いて未知パラメータを算出する。入力インピーダンス条件は、入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致する際に、インピーダンス可変素子のインピーダンス値が満たすべき条件である。
【０１２２】
ここで、２つのインピーダンス可変素子の条件は、上記した、インピーダンス可変素子Ｘtの値Ｘtoと、インピーダンス可変素子Ｘ mの値Ｘmsoである。また、入力インピーダンス特性条件は、例えばインピーダンス可変素子ＸmあるいはＸtが満たすべき条件で表される。なお、インピーダンス可変素子Ｘmは入力インピーダンスの位相調整を行い、インピーダンス可変素子Ｘtは入力インピーダンスの絶対値調整を行う。
【０１２３】
入力インピーダンス特性条件においてインピーダンス可変素子Ｘmをパラメータとして入力インピーダンスの位相を変えることによって、未知パラメータＸmlを求めることができる。一方、入力インピーダンス特性条件においてインピーダンス可変素子Ｘtをパラメータとして入力インピーダンスの絶対値を変えることによって未知パラメータＸtlを求めることができる。
【０１２４】
入力インピーダンスの位相調整において、入力インピーダンス特性条件から未知パラメータＸmlが得られた場合には、Ｘ12＝Ｘmso＋Ｘmlの関係から未知パラメータＸ12を算出することができ、Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12の関係から未知パラメータＸtlを算出することができる。
【０１２５】
一方、入力インピーダンスの絶対値調整において、入力インピーダンス特性条件から未知パラメータＸtlが得られた場合には、Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12の関係から未知パラメータＸ12を算出することができ、Ｘml＝−Ｘmso＋Ｘ12の関係から未知パラメータＸmlを算出することができる (S36)。
【０１２６】
次に、図６の概略構成図および図７のフローチャートを用いて、本願発明のインピーダンス整合の方法および構成を説明する。
【０１２７】
図６において、インピーダンス整合装置１は、高周波電源１００と負荷１０２との間に接続される。インピーダンス整合装置１は、従来構成と同様にインピーダンス整合回路（マッチングボックス）２と、インピーダンス整合回路２のインピーダンス可変素子を制御するインピーダンス制御部４と、インピーダンス整合回路２の入力インピーダンスＺinの絶対値|Ｚin|および位相θinを測定する測定部３を備える他、インピーダンス整合回路２の出力端の接続を切り替えて、負荷を開放した状態、負荷を短絡した状態、あるいは負荷に接続した状態の各状態に切り替える切り替え部５と、未知パラメータを算出するパラメータ算出部６を備える。また、インピーダンス制御部４は、切り替え部５を切り替える制御機能、パラメータ算出部６で算出したパラメータを用いてインピーダンス可変素子に設定するインピーダンス値を算出する算出機能を備える。
【０１２８】
パラメータ算出部６は、測定部３で測定した絶対値|Ｚin|および位相θinを入力する他、インピーダンス制御部４からインピーダンス可変素子の変更値Ｃm，Ｃtを入力し、負荷が開放された状態において入力インピーダンスＺinが位相反転したときのインピーダンス可変素子の値、および、負荷が短絡された状態において入力インピーダンスＺinが位相反転したときのインピーダンス可変素子の値を求め、これらインピーダンス可変素子の値および入力インピーダンス特性条件を用いて未知パラメータＸ12,Ｘtl，Ｘmlを算出し、さらに、未知パラメータＸ12,Ｘtl，Ｘmlと未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlとの対応関係に基づいて未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlを算出する。
【０１２９】
なお、パラメータ算出部６はインピーダンス制御部４と共にインピーダンス制御部７を構成しても良い。
【０１３０】
図７のフローチャートにおいて、はじめに切り替え部５によってインピーダンス整合回路２の出力端と負荷との接続を切り離して、負荷を開放する（S41）。負荷を開放した状態において、インピーダンス整合回路２の入力端と接地との間のインピーダンス可変素子Ｘtを変化（tune）させる。このインピーダンス可変素子Ｘtの変化中において、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの位相変化が反転する時点を検出し、位相反転時のインピーダンス可変素子Ｘtの値Ｘtoを求める（S42）。インピーダンス整合回路２のインピーダンス可変素子Ｘtの値を S42で求めたＸtoに固定する(S43)。
【０１３１】
次に、切り替え部５によってインピーダンス整合回路２の出力端間を接続して、負荷を短絡する（S44）。負荷を短絡した状態において、インピーダンス整合回路２の入力端と出力端（負荷側）との間のインピーダンス可変素子Ｘmを変化（match）させる。このインピーダンス可変素子Ｘmの変化中において、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの位相変化が反転する時点を検出し、位相反転時のインピーダンス可変素子Ｘmの値Ｘtmsoを求める（S45）。
【０１３２】
インピーダンス整合回路２の入力インピーダンスの絶対値|Ｚin|の条件（インピーダンス特性条件）に基づいて、このインピーダンス特性を満足するために必要な入力端と出力端（負荷側）との間のインピーダンス可変素子の未知パラメータＸml又はＸtlを求める。
【０１３３】
ここで、インピーダンス可変素子Ｘmをパラメータとする入力インピーダンスの位相調整によれば未知パラメータＸmlが求まり、一方、インピーダンス可変素子Ｘtをパラメータとする入力インピーダンスの絶対値調整によれば未知パラメータＸtlが求まる。インピーダンス特性条件は、入力インピーダンスの絶対値|Ｚin|がインピーダンス整合回路２の配線インピーダンスＸ12と一致する条件とすることができる(S46)。
【０１３４】
S43で求めたＸtoおよびS45で求めたＸtmso、およびS46で求めたインピーダンス可変素子ＸmあるいはＸｔの未知パラメータＸml又はＸtlの値を用いて、未知パラメータＸ12，Ｘtl、Ｘmlを求め（S47）、未知パラメータＸ12，Ｘtl、Ｘmlと未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlとの対応関係に基づいて未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlを算出する(S48)。
【０１３５】
次に、インピーダンス整合の例について説明する。以下では、入力インピーダンス条件によって未知パラメータを求める際において、インピーダンス可変素子Ｘmをパラメータとする入力インピーダンスの位相調整による例を図８〜図４０を用いて説明し、インピーダンス可変素子Ｘtをパラメータとする入力インピーダンスの絶対値調整による例を図４１〜図４８を用いて説明する。
【０１３６】
図８〜図４０を用いた入力インピーダンスの位相調整による例では、インピーダンス整合回路の３つの例について説明する。第１の回路例を図８〜図１７に基づいて説明し、第２の回路例を図２０〜図３０に基づいて説明し、第３の回路例を図３２〜図４０に基づいて説明し、各回路において未知パラメータＸ12，Ｘtl、Ｘmlを求める態様について３つの態様を示する。
【０１３７】
また、図４１〜図４８を用いた入力インピーダンスの絶対値調整による例では、インピーダンス整合回路の第１の回路例について説明する。
【０１３８】
未知パラメータＸ12，Ｘtl、Ｘmlを求める各態様は、未知パラメータＸ12，Ｘtl、Ｘmlを求める際に、入力インピーダンス特性の条件をそれぞれ異なる形態で行う点で相違するものである。
【０１３９】
第１の態様の入力インピーダンス特性の条件は、入力インピーダンスの特定値と、この特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる態様であり、第２の態様の入力インピーダンス特性の条件は、入力インピーダンスの傾斜値と、傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる態様であり、第３の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、このインピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まる態様である。
【０１４０】
「入力インピーダンスの位相調整による制御例」
以下、入力インピーダンスの位相調整による制御例を第１の回路例〜第３の回路例に基づいて説明する。ここで、入力インピーダンスの位相調整は、可変パラメータＸmを調整することによって行う。
【０１４１】
[インピーダンス整合の第１の回路例]
インピーダンス整合の第１の回路例について図８〜図１７を用いて説明する。インピーダンス整合回路の第１の回路について図８，図９を用いて説明し、この第１の回路例において未知パラメータを求める３つの態様について図１０〜図１７を用いて説明する。図１０，図１１は第１の態様を説明するための図およびフローチャートであり、図１２，図１３は第２の態様を説明するための図およびフローチャートであり、図１４〜図１７は第３の態様を説明するための図およびフローチャートである。
【０１４２】
（第１の回路例の回路構成）
図８（ａ）は、インピーダンス整合回路の１つの回路構成例を示している。この回路構成では、入力端（図中の左方上方の端子）と接地（図中の下方端子）との間に可変コンデンサＣtを接続し、入力端と負荷側の出力端（図中の右方上方の端子）との間に可変コンデンサＣmとインピーダンスＬmとの直列回路が接続されたＴ型回路構成である。なお、出力端側に接続されたＸoは負荷のインダクタンス分を示し、Ｒoは負荷の抵抗分を示している。インピーダンス整合（マッチング制御）は、可変コンデンサＣtおよび可変コンデンサＣmの２つの可変コンデンサの容量を変化させることで行われる。
【０１４３】
図８（ｂ）は、図８（ａ）に示した回路構成例について、回路内の配線インダクタンス分を考慮した場合の回路構成を示している。この回路構成では、配線インダクタンス分として未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlを設定している。未知インダクタンスＬ12はＴ型回路の入力端側の配線インダクタンス分を表し、未知インダクタンスＬtlはＴ型回路の入力端と接地との間の配線インダクタンス分を表し、未知インダクタンスＬmlはＴ型回路の出力端（負荷側）の配線インダクタンス分を表している。
【０１４４】
図８（ｂ）において、以下の式（５）〜（１０）で表される関係を用いて素子を置き換える。この素子の置き換えによって未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlは未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlに置き換えられ、可変コンデンサＣmとインダクタンスＬはパラメータＬmに置き換えられ、可変コンデンサＣtはパラメータＸtに置き換えられる。
【０１４５】
jωＬm＝j（ωＬ−１/(ωＣm)） …（５）
jＸm＝jωＬm …（６）
jＸ12＝jωＬ12 …（７）
jＸml＝jωＬml …（８）
jＸtl＝jωＬtl …（９）
−jＸt＝1/(jωＣt) …（１０）
【０１４６】
図８（ｃ）は上記式に基づいて置き換えた未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlおよびインピーダンス可変素子のパラメータＸm，Ｘtを用いて書き換えた回路構成を示している。パラメータＸm，Ｘtは、可変コンデンサＣm,Ｃtを変化させることで変えることができる。
【０１４７】
以下、図８（ｃ）に示す回路構成を用いて、未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlを算出する。
【０１４８】
図９（ａ）は、図８（ｃ）の回路構成において負荷側を開放した状態を示している。負荷を開放したときの入力インピーダンスＺinは以下の式（１１）で表される。
Ｚin＝j（Ｘ12＋Ｘtl−Ｘt） …（１１）
【０１４９】
一方、図９（ｂ）は、図８（ｃ）の回路構成において負荷側を短絡した状態を示している。負荷を短絡したときの入力インピーダンスＺinは以下の式（１２）で表される。
Ｚin＝j（Ｘ12−（Ｘm＋Ｘml）・（Ｘt−Ｘtl）/｛（Ｘm＋Ｘml）−（Ｘt−Ｘtl）｝
…（１２）
【０１５０】
３つの未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlに対して、式（１１）、（１２）の２つの式のみでは連立方程式を解くことができない。そこで、以下に示すように、入力インピーダンスＺinのインピーダンス条件を用いて未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlを求める。
【０１５１】
インピーダンス整合回路の負荷を開放した状態において、パラメータＸtの変化に伴って変わる入力インピーダンスＺinの位相が反転するときのパラメータＸtをＸtoとすると、以下の式（１３）で表される。
Ｘ12＝Ｘto−Ｘtl …（１３）
【０１５２】
なお、上記パラメータＸtoは、インピーダンス整合回路の負荷を開放した状態においてインピーダンス整合回路に高周波電力を供給し、コンデンサＣtを変えることによってパラメータＸtを変化させ、このパラメータＸtの変化に伴って変わる入力インピーダンスＺinの位相を測定し、位相反転するときのパラメータＸtから求めることができる。
【０１５３】
次に、負荷を短絡した状態で得られる式（１２）において、パラメータＸtとしてＸtoを選択すると以下の式（１４）が得られる。
Ｚin＝j（Ｘ12−（Ｘm＋Ｘml）・（Ｘto−Ｘtl）/｛（Ｘm＋Ｘml）−（Ｘto−Ｘtl）｝
…（１４）
【０１５４】
上記式（１４）を変形すると以下の式（１５）が得られる。
Ｚin＝jＸ12[１/{１− (Ｘm＋Ｘml)/Ｘ12}] …（１５）
上記式（１５）は、負荷を短絡した状態における入力インピーダンスＺinを表している。式（１５）で表される入力インピーダンスＺinは図１０中の反比例曲線で表される。
【０１５５】
入力インピーダンスＺinの共振点は、式（１５）の分母を零として
１/{１− (Ｘm＋Ｘml)/Ｘ12}＝０
の式から求めることができる。この式を満たすパラメータＸmの値をＸmsoとすると以下の式（１６）で表される。
Ｘmso＝Ｘ12−Ｘml …（１６）
【０１５６】
Ｘmsoは、負荷を短絡した状態で位相が反転する時のＸmの値であり、図１０において（Ｘmso、０）の座標点で表される。
【０１５７】
したがって、負荷を開放した状態から未知パラメータＸ12とＸtlの関係が式（１３）によって得られ、負荷を短絡した状態から未知パラメータＸ12とＸmlの関係が式（１６）によって得られる。
【０１５８】
以下、入力インピーダンス特性の条件により未知パラメータを求める第１の態様〜第３の態様について説明する。
【０１５９】
（未知パラメータを求める第１の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件について、未知パラメータを求める第１の態様について説明する。第１の態様の入力インピーダンス特性の条件は、入力インピーダンスの特定値と、この特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる態様である。
【０１６０】
負荷を短絡した状態の入力インピーダンスＺinを表す式（１５）において、入力インピーダンスＺin＝jＸ12を満たすには、以下の式（１７）の関係が必要となる。
Ｘml＝−Ｘm …（１７）
なお、上記関係は、式（１５）の分母＝１から求められる。上記式（１７）を満たすＸmの値をＸmsAとすると、未知パラメータＸmlはＸml＝−ＸmsAで表される。
【０１６１】
また、共振点から得られる式（１６）から
Ｘ12＝Ｘml＋Ｘmso …（１８）
が得られる。
【０１６２】
式（１７）と式（１８）から、未知パラメータＸ12を求める式（１９）が得られる。
Ｘ12＝Ｘmso−ＸmsA …（１９）
【０１６３】
式（１９）は、図１０が示す（Ｘm，Ｚin）の座標において、点Ａ（−ＸmsA，Ｘ12）および点Ｃ（Ｘmso，０）を通る直線の特性線を表している。
【０１６４】
したがって、点Ａ（−ＸmsA，Ｘ12）は、入力インピーダンスＺinを表す式（１５）で表される反比例曲線と、式（１９）で表される直線とが交差する交点を表している。
【０１６５】
ただし、上記した入力インピーダンスＺinが満たす条件は|Ｚin|＝|Ｘ12|であり、式（１９）から|Ｘ12|＝|Ｘmso−ＸmsA|である。
【０１６６】
この関係は、図１０上において、点Ｃ（Ｘmso，０）から左方上方に４５°の傾きの直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＡ点とし、このＡ点から垂線を下ろしたときＸm軸と交差する交点がＸmsAとなる。
【０１６７】
また、Ｘm＞Ｘmsｏとなる交点も可能であり、Ａ点と同様にして、点Ｃ（Ｘmso，０）から右方下方に４５°の傾きの直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＢ点とし、このＢ点から垂線を下ろしたときＸm軸と交差する交点がＸmsBとなる。
【０１６８】
ＸmsAとＸmsBとの関係は次式（２０）で表される。
ＸmsB−Ｘmso＝ＸmsA＋Ｘmso …（２０）
負荷開放時の式（１３）を変形して次式（２１）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12 …（２１）
【０１６９】
この式（２１）を式（１９）に代入することによって、未知パラメータＸtlを求める式（２２）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−（Ｘmso−ＸmsA） …（２２）
【０１７０】
したがって、未知パラメータＸmlは入力インピーダンスＺinの反比例曲線と直線との交点によって求めることができ、未知パラメータＸ12は式（１９）においてＸmsoとＸmsAから求めることができ、未知パラメータＸtlは式（２２）においてＸtoとＸmsoとＸmsAから求めることができる。
【０１７１】
図１１に示すフローチャートを用いて第１の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S51）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S52)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S53)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S54)。
【０１７２】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S55)。
【０１７３】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S56）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。この入力インピーダンスＺinの実測値から反比例曲線を求める。なお、パラメータＸmは、式（５）、（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S57)。
【０１７４】
入力インピーダンスＺinの位相が反転するときの可変コンデンサＣmを求める。このＣmの値をＣmsoとする(S58)。式（５），（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmsoからパラメータＸmsoを算出する(S59)。
【０１７５】
（Ｘm、Ｚin）の座標系で表される入力インピーダンスＺinにおいて、（Ｘmso，０）の点を通過し傾きが−４５°の直線と、入力インピーダンスＺinの反比例曲線とが交差する交点のＸmの値を求め、ＸmsA、ＸmsBとする（S60）。
【０１７６】
Ｘml＝ωＬml、Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAとＸmsBの値から未知インダクタンスＬmlを算出する（S61）。
【０１７７】
Ｘ12＝ωＬ12、Ｘ12＝Ｘml＋Ｘmso，Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAとＸmsoの値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S62）。
【０１７８】
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12、Ｘ12＝Ｘmso−ＸmsAから得られるＸtl＝Ｘto−（Ｘmso−ＸmsA）の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸmsAとＸmsoの値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S63）。
【０１７９】
（実験例）
上記した第１の実施例において実験例を示す。
実験例の条件は、
入力電力 ：Ｗ＝500Ｗ
周波数 ：ｆ＝13.56ＭＨｚ
インピーダンス：Ｌ＝689ｎＨ
であり、可変コンデンサＣm、Ｃtの可変領域は以下の表に示される値を備える。
【０１８０】
【表１】
【０１８１】
負荷を開放したときに入力インピーダンスＺinの絶対値|Ｚin|の位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値Ｃtoは
Ｃto＝899ｐＦ
が測定された。このＣtoの値を用いて負荷を短絡し、この短絡状態において入力インピーダンスＺinの絶対値|Ｚin|の位相が反転するときの可変コンデンサＣmの値Ｃmsoは、
Ｃmso＝216ｐＦ
である。
【０１８２】
上記のＣtoとＣmsoの値から、未知パラメータＸmsoの値を式（５）、（６）を用いて求めると、
Ｘmso＝4.36Ω
となる。
【０１８３】
Ｘmsoの値と、式（１５）の入力インピーダンスＺinの反比例曲線から、未知パラメータＸmsA、ＸmsBを求めると、
ＸmsA＝-4.69Ω
ＸmsB＝13.42Ω
が得られる。
【０１８４】
未知インダクタンスＬmlは、式（８）、（１７）から
Ｌml＝55ｎＨ
が得られ、
未知インダクタンスＬ12は、式（７）、（１８）から
Ｌ12＝106ｎＨ
が得られる。
【０１８５】
未知インダクタンスＸtoの値は、負荷開放時の可変コンデンサＣtの値を用いて、
Ｘto＝13.06Ω
が得られる。未知インダクタンスＬtlは、式（９），（２２）を用いて求めると、
Ｌtl＝47ｎＨ
となる。
【０１８６】
なお、上記した第１の実施例のインピーダンスの条件としてＬ＝689ｎＨを設定しているが、このインダクタンスＬの値は一例であり、この値に限られるものではない。
【０１８７】
インピーダンスＬmは、式（５）によってインダクタンスＬと可変コンデンサＣmの関係で表される。また、インピーダンスＬmは式（８）、（１７）の関係から未知インダクタンスＬmlとの間にＬm＝−Ｌmlの関係があることから、未知インダクタンスＬmlは、インダクタンスＬと可変コンデンサＣmとの関係で表される。したがって、未知インダクタンスＬmlは、可変コンデンサＣmの可変領域内であればインダクタンスＬの値を任意に定めることができる。したがって、第１の実施例のＬ＝689ｎＨの値は一例であり、この値に限られるものではない。
【０１８８】
（未知パラメータを求める第２の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第２の態様について説明する。第２の態様の入力インピーダンス特性の条件は、入力インピーダンスの傾斜値と、傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる態様である。
【０１８９】
前記したように、入力インピーダンスＺin＝jＸ12を満たす条件は式（１７）の関係が必要となる。
Ｘml＝−Ｘm …（１７）
【０１９０】
この式（１７）の関係は、入力インピーダンスＺinの微分値δＺin／δＸmが１となる条件によって同様に表される。図１２はこの関係を示し、次式（２３）で表される。
δＺin／δＸm＝１ …（２３）
式（２３）を満たすパラメータＸmは、
Ｘm＝−Ｘml …（２４）
Ｘm＝２Ｘ12−Ｘml …（２５）
である。
【０１９１】
上記パラメータＸmlをそれぞれＸmsA,ＸmsBとすると、入力インピーダンスＺinにおいて傾きが１となる点Ａおよび点Ｂの座標はそれぞれ（ＸmsA、Ｘ12）、（ＸmsB、−Ｘ12）で表され、ＸmsA＝−Ｘml、ＸmsB＝２Ｘ12−Ｘmlで表される。
【０１９２】
この関係からＸ12は、
Ｘ12＝（ＸmsA＋ＸmsB）/２ …（２６）
で表される。
【０１９３】
負荷開放時の式（１３）を変形して次式（２１）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12 …（２１）
式（２１）と式（２６）から未知パラメータＸtlを求める式（２７）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−（ＸmsA＋ＸmsB）/２ …（２７）
【０１９４】
したがって、未知パラメータＸmlは、第１の態様の反比例曲線と直線とが交差する条件に代えて、入力インピーダンスＺinの傾きが１となる条件によって求めることができ、未知パラメータＸtlは式（２７）においてＸtoとＸmsAとＸmsBから求めることができる。
【０１９５】
図１３に示すフローチャートを用いて第２の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S71）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S72)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S73)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S74)。
【０１９６】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S75)。
【０１９７】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S76）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（５）、（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S77)。
【０１９８】
入力インピーダンスＺinの変化において、傾斜が１となるときの可変コンデンサＣmsA、ＣmsBを求める。式（５），（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値からパラメータＸmsA、ＸmsBを算出する(S78)。
【０１９９】
（Ｘm、Ｚin）の座標系で表される入力インピーダンスＺinにおいて、入力インピーダンスＺinの傾きが１となるＸm＝−Ｘml、Ｘm＝２Ｘ12−Ｘmlの関係から、Ｘml＝−ＸmsA、２Ｘ12−Ｘml＝ＸmsBとする。
ここで、未知パラメータＸml、Ｘ12は、
Ｘml＝−ＸmsA
Ｘ12＝（ＸmsA＋ＸmsB）/２
によって算出される（S79）。
【０２００】
Ｘml＝ωＬml、Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAとmsBの値から未知インダクタンスＬmlを算出する（S80）。
【０２０１】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S81）。
【０２０２】
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸ12の値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S82）。
【０２０３】
（未知パラメータを求める第３の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第３の態様について図１４を用いて説明する。第３の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、このインピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まる態様である。
【０２０４】
第３の態様は、入力インピーダンスＺin＝jＸ12を満たす条件を、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ１，Ｚ２から求めるものである。
【０２０５】
入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のインダクタンスＺ１，Ｚ２は以下の式（２８）、（２９）で表される。
Ｚ1＝ｊＸ12/（１−（Ｘm1＋Ｘml）/Ｘ12） …（２８）
Ｚ2＝ｊＸ12/（１−（Ｘm2＋Ｘml）/Ｘ12） …（２９）
【０２０６】
なお、Ｘm1とＸm2は（Ｘm，Ｚin）の座標系で表される入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のＸmの値であり、Ｘmlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝Ｘ12となるＸmの値である。
【０２０７】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|がＸ12となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸmlは、上記式（２８）、（２９）から以下の式で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ1・Ｚ2/（Ｚ2−Ｚ1）・（Ｘm2−Ｘm1））１／２ …（３０）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm1−Ｘ12２/Ｚ1 …（３１）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm2−Ｘ12２/Ｚ2 …（３２）
【０２０８】
負荷開放時の式（１３）を変形して次式（２１）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12 …（２１）
【０２０９】
したがって、未知パラメータＸml，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の任意の２点におけるＸmlおよびＺinの値に基づいて式（３０）〜（３２）を用いて求めることができ、未知パラメータＸtlは式（２１）においてＸtoとＸ12を代入することで求めることができる。
【０２１０】
図１５に示すフローチャートを用いて第３の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S91）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S92)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S93)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S94)。
【０２１１】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S95)。
【０２１２】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S96）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（５）、（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる。
【０２１３】
第３の態様では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣmについて任意の値Ｃm1，Ｃm2に対する入力インピーダンスＺ1およびＺ２を測定する(S97)。
【０２１４】
可変コンデンサの値Ｃm1，Ｃm2に対応するパラメータＸmはそれぞれＸm1,Ｘm2であり、式（５）のωＬm＝（ωＬ−１/ωＣm）、および式（８）のＸm＝Ｌmの関係を用いて算出することができる(S98)。
【０２１５】
パラメータＸm1に対する入力インピーダンスＺ1の絶対値|Ｚ1|、およびはパラメータＸm2に対する入力インピーダンスＺ2の絶対値|Ｚ2|は次式（３３）、（３４）で表される。
|Ｚ1|＝Ｘ12/（１−（Ｘm1＋Ｘml）/Ｘ12） …（３３）
|Ｚ2|＝Ｘ12/（１−（Ｘm2＋Ｘml）/Ｘ12） …（３４）
【０２１６】
上記式（３３）、（３４）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸmlは以下の式（３５）、（３６）で表される。
Ｘ12＝［｛Ｚ1・Ｚ2/（Ｚ2−Ｚ1）｝・（Ｘm2−Ｘm1）］１／２ …（３５）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm1−Ｘ12２/Ｚ1 …（３６）
【０２１７】
未知パラメータＸ12は、式（３５）にＺ1，Ｚ2、およびＸm2，Ｘm1を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸmlは式（３６）にＺ1，Ｘm1，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S99)。
【０２１８】
Ｘml＝ωＬmlの関係を用いて、未知パラメータＸmlから未知インダクタンスＬmlを算出する（S100）。
【０２１９】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S101）。
【０２２０】
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸ12の値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S102）。
【０２２１】
図１６，図１７は第３の態様の変形例であり、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ1，Ｚ2に少なくとも１点を特定点とする例である。
【０２２２】
図１６に示す例では、特定点としてパラメータＸm＝０の点Ｆを設定する場合を示す。他方の１点はパラメータＸm＝Ｘm3の点Ｇを設定する。
【０２２３】
入力インピーダンスＺin上の２点（点Ｆ、点Ｇ）のインダクタンスＺ0，Ｚ3の絶対値は以下の式（３７）、（３８）で表される。
|Ｚ0|＝Ｘ12２/（Ｘ12−Ｘml） …（３７）
|Ｚ2|＝Ｘ12２/（Ｘ12−Ｘm3−Ｘml） …（３８）
【０２２４】
なお、Ｘm3は入力インピーダンスＺin上の任意の１点（点Ｇ）のＸmの値であり、Ｘmlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝Ｘ12となるＸmの値である。
【０２２５】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|がＸ12となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸmlは、上記式（３７）、（３８）から以下の式で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ0・Ｚ3/（Ｚ3−Ｚ0））・（Ｘm3）１／２ …（３９）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘ12２/Ｚ0 …（４０）
【０２２６】
負荷開放時の式（１３）を変形して次式（２１）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12 …（２１）
【０２２７】
したがって、未知パラメータＸml，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の２点におけるＸmlおよびＺinの値に基づいて式（３９），（４０）を用いて求めることができ、未知パラメータＸtlは式（２１）においてＸtoとＸ12から求めることができる。
【０２２８】
図１７に示すフローチャートを用いて第３の態様の変形例による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S111）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S112)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S113)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S114)。
【０２２９】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S115)。
【０２３０】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S116）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（５）、（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる。
【０２３１】
第３の態様の変形例では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣmについて、パラメータＸmを０とするＣm0と任意に定めたＣm3に対する入力インピーダンスＺ0およびＺ3を測定する(S117)。
【０２３２】
可変コンデンサの値Ｃm0，Ｃm3とパラメータＸm1,Ｘm2との関係は、式（５）のωＬm＝（ωＬ−１/ωＣm）、および式（８）のＸm＝Ｌmの関係を用いて算出することができる(S118)。
【０２３３】
パラメータＸmが０であるときの入力インピーダンスＺ0の絶対値|Ｚ0|、およびはパラメータＸm3に対する入力インピーダンスＺ3の絶対値|Ｚ3|は次式（４１）、（４２）で表される。
|Ｚ0|＝Ｘ12２/（Ｘ12−Ｘml） …（４１）
|Ｚ3|＝Ｘ12２/（Ｘ12−Ｘm3−Ｘml） …（４２）
【０２３４】
上記式（４１）、（４２）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸmlは以下の式（４３）、（４４）で表される。
Ｘ12＝［｛Ｚ0・Ｚ3/（Ｚ3−Ｚ0）｝・Ｘm3］１／２ …（４３）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘ12２/Ｚ0 …（４４）
【０２３５】
未知パラメータＸ12は、式（４３）にＺ0，Ｚ3、およびＸm3を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸmlは式（４４）にＺ0，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S119)。
【０２３６】
Ｘml＝ωＬmlの関係を用いて、未知パラメータＸmlから未知インダクタンスＬmlを算出する（S120）。
【０２３７】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S121）。
【０２３８】
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸ12の値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S122）。
【０２３９】
[インピーダンス整合の第２の回路例]
インピーダンス整合の第２の回路例について図１８〜図３０を用いて説明する。図１８，図１９は、第２の回路例のインピーダンス整合回路を説明するための図であり、図２０〜図３０は、第２の回路例において未知パラメータを求める態様を説明するための図である。
【０２４０】
図２０，図２１は第１の態様を説明するための図およびフローチャートであり、図２２，図２３は第３の態様を説明するための図およびフローチャートである。なお、ここでは、第１の態様と第３の態様について説明する。
【０２４１】
また、図２４〜図３０は第１の態様〜第３の態様について、他の例を説明するための図およびフローチャートである。
【０２４２】
（第２の回路例の回路構成）
図１８（ａ）は、インピーダンス整合回路の第２の回路例の回路構成を示している。この回路構成では、入力端（図中の左方上方の端子）と接地（図中の下方端子）との間に可変コンデンサＣtと、可変コンデンサＣmとインピーダンスＬmとの直列回路とが接続されるＴ型回路構成であり、可変コンデンサＣmとインピーダンスＬmとの直列回路は、入力端（図中の左方上方の端子）と出力端（図中の右上方の端子）との間に接続され、可変コンデンサＣtは負荷と並列接続される。なお、出力端側に接続されたＸoは負荷のインダクタンス分を示し、Ｒoは負荷の抵抗分を示している。インピーダンス整合（マッチング制御）は、可変コンデンサＣtおよび可変コンデンサＣmの２つの可変コンデンサの容量を変化させることで行われる。
【０２４３】
図１８（ｂ）は、図１８（ａ）に示した回路構成について、回路内の配線インダクタンス分を考慮した場合の回路構成を示している。この回路構成では、配線インダクタンス分として未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlを設定している。未知インダクタンスＬ12は出力端側の配線インダクタンスを表し、未知インダクタンスＬtlは可変コンデンサCtが設けられる配線の配線インダクタンス分を表し、未知インダクタンスＬmlは可変コンデンサCmが設けられる配線の配線インダクタンス分を表している。
【０２４４】
ここで、以下の式（４５）〜（５０）で表される関係を用いて素子を置き換える。この素子の置き換えによって未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlは未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlに置き換えられ、可変コンデンサＣmとインダクタンスＬはパラメータＬmに置き換えられ、可変コンデンサＣtはパラメータＸtに置き換えられる。
jωＬm＝j（ωＬ−１/(ωＣm)） …（４５）
jＸm＝jωＬm …（４６）
jＸ12＝jωＬ12 …（４７）
jＸml＝jωＬml …（４８）
jＸtl＝jωＬtl …（４９）
−jＸt＝1/(jωＣt) …（５０）
また、負荷ＲはＲ＝０又はＲ＝Ｒ0で純抵抗とする。
【０２４５】
図１８（ｃ）は上記式に基づいて置き換えた未知パラメータＸ12，Ｘml，ＸtlおよびパラメータＸm，Ｘtを用いて書き換えた回路構成を示している。パラメータＸm，Ｘtは、可変コンデンサＣm,Ｃtを変化させることで変えることができる。
【０２４６】
以下、図１８（ｃ）に示す回路構成を用いて、未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlを算出する。
【０２４７】
図１９（ａ）は、図１８（ｃ）の回路構成において負荷側を開放した状態を示している。負荷を開放したときの入力インピーダンスＺinは以下の式（５１）で表される。
Ｚin＝j（Ｘml＋Ｘm＋Ｘtl−Ｘt） …（５１）
【０２４８】
一方、図１９（ｂ）は、図１８（ｃ）の回路構成において負荷側を短絡した状態を示している。負荷を短絡したときの入力インピーダンスＺinは以下の式（５２）で表される。
Ｚin＝j（Ｘm＋Ｘml）＋ｊＸ12（Ｘml＋Ｘm）/（Ｘ12＋Ｘml＋Ｘm） …（５２）
【０２４９】
３つの未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlに対して、式（５１）、（５２）の２つの式のみでは連立方程式を解くことができない。そこで、以下に示すように、入力インピーダンスＺinのインピーダンス条件を用いて未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlを求める。
【０２５０】
インピーダンス整合回路の負荷を開放した状態において、パラメータＸtの変化に伴って変わる入力インピーダンスＺinの位相が反転するときのパラメータＸtをＸtoとすると、以下の式（５３）で表される。
Ｘto＝Ｘml＋Ｘtl＋Ｘm …（５３）
【０２５１】
なお、上記パラメータＸtoは、インピーダンス整合回路の負荷を開放した状態においてインピーダンス整合回路に高周波電力を供給し、コンデンサＣtを変えることによってパラメータＸtを変化させ、このパラメータＸtの変化に伴って変わる入力インピーダンスＺinの位相を測定し、位相反転するときのパラメータＸtから求めることができる。
【０２５２】
次に、負荷を短絡した状態で得られる式（５２）において、パラメータＸtとしてＸtoを選択すると、入力インピーダンスＺinは以下の式（５４）が得られる。
Ｚin＝j［（Ｘml＋Ｘm）・（２Ｘ12＋Ｘml＋Ｘm）/（Ｘ12＋Ｘml＋Ｘm）］ …（５４）
【０２５３】
上記式（５４）は、負荷を短絡した状態における入力インピーダンスＺinを表している。式（５４）で表される入力インピーダンスＺinは図２０中の反比例曲線で表される。
入力インピーダンスＺinの共振点は、式（５４）の分母を零とする
Ｘ12＋Ｘml＋Ｘm＝０ …（５５）
の式から求めることができる。
【０２５４】
この式（５５）を満たすパラメータＸmの値をＸmsoとすると以下の式（５６）で表される。
Ｘmso＝−Ｘ12−Ｘml …（５６）
【０２５５】
Ｘmsoは、負荷を短絡した状態で位相が反転する時のＸmの値であり、図２０において（Ｘmso、０）＝（−Ｘ12−Ｘml，０）の座標点Ｃで表される。
【０２５６】
したがって、負荷を開放した状態から未知パラメータＸmlとＸtlの関係が式（５３）によって得られ、負荷を短絡した状態から未知パラメータＸ12とＸmlの関係が式（５６）によって得られる。
【０２５７】
（未知パラメータを求める第１の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって、未知パラメータを求める第１の態様について説明する。第１の態様の入力インピーダンス特性の条件は、入力インピーダで定まる態様である。
【０２５８】
負荷を短絡した状態の入力インピーダンスＺinを表す式（５４）において、入力インピーダンスＺin＝Ｘ12を満たすには、以下の式（５７）の関係が必要となる。
（Ｘml＋Ｘm）２＋（Ｘml＋Ｘm）・Ｘ12−Ｘ12２＝０ …（５７）
【０２５９】
上記式（５７）を満たすＸmの値をＸmsA，ＸmsBとすると、未知パラメータＸmlはＸml＝ＸmsA，ＸmsBで表される。
【０２６０】
また、共振点から得られる式（５６）から
Ｘ12＝−Ｘml−Ｘmso …（５８）
が得られる。
【０２６１】
式（５７）を満たすＸm（ＸmsA，ＸmsB）は、
K・Ｘ12＝−Ｘml−Ｘm …（５９）
K＝（−１±√５）/２ …（６０）
により表される。
【０２６２】
式（５６）と式（５９）から、未知パラメータＸ12を求める式（６１）が得られる。
（K−１）・Ｘ12＝Ｘmso−ＸmsA …（６１）
【０２６３】
式（６１）は、図２０に示す（Ｘm，Ｚin）の座標において、点Ａ（ＸmsA，（K−１）Ｘ12）および点Ｃ（Ｘmso，０）を通る直線の特性線を表している。
【０２６４】
したがって、点Ａ（ＸmsA，（K−１）Ｘ12）は、入力インピーダンスＺinを表す式（５７）で表される反比例曲線と、式（６１）で表される直線とが交差する交点を表している。
【０２６５】
ただし、上記した入力インピーダンスＺinが満たす条件は|Ｚin|＝|Ｘ12|であり、式（６１）から|（K−１）・Ｘ12|＝|−Ｘmso−ＸmsA|である。
【０２６６】
この関係は、図２０上において、点Ｃ（Ｘmso，０）から左方上方に４５°の傾きの直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＡ点とし、このＡ点から垂線を下ろしたときＸm軸と交差する交点がＸmsAとなる。
【０２６７】
また、Ｘm＞Ｘmsｏとなる交点も可能であり、Ａ点と同様にして、点Ｃ（Ｘmso，０）から右方下方に４５°の傾きの直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＢ点とし、このＢ点から垂線を下ろしたときＸm軸と交差する交点がＸmsBとなる。
【０２６８】
負荷開放時の式（５３）を変形して次式（６２）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘm−Ｘml …（６２）
【０２６９】
式（６２）から未知パラメータＸtlを求める式（６３）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto＋−Ｘmso−ＸmsA …（６３）
【０２７０】
したがって、未知パラメータＸmlは入力インピーダンスＺinの反比例曲線と直線との交点によってＸmsAによって求めることができ、未知パラメータＸ12は式（６１）においてＸmsoとＸmsAから求めることができ、未知パラメータＸtlは式（６３）においてＸto,ＸmsA，Ｘmsoを用いて求めることができる。
【０２７１】
図２１に示すフローチャートを用いて第１の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S131）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S132)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S133)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S134)。
【０２７２】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S135)。
【０２７３】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S136）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。この入力インピーダンスＺinの実測値から反比例曲線を求める。 なお、パラメータＸmは、式（４５）、（４６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S137)。
【０２７４】
入力インピーダンスＺinの位相が反転するときの可変コンデンサＣmを求める。このＣmの値をＣmsoとする(S138)。式（４５），（４６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmsoからパラメータＸmsoを算出する(S139)。
【０２７５】
（Ｘm、Ｚin）の座標系において、入力インピーダンスＺin＝Ｘ12を満たす条件から、（Ｘmso，０）の点を通過し傾きが４５°の直線と、入力インピーダンスＺinの反比例曲線とが交差する交点のＸmの値を求め、ＸmsAとする（S140）。
【０２７６】
Ｘml＝ωＬml、Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAの値から未知インダクタンスＬmlを算出する（S141）。
【０２７７】
Ｘ12＝ωＬ12、（K−１）・Ｘ12＝−Ｘml−Ｘmso、Ｘml＝ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAとＸmsoの値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S142）。
【０２７８】
Ｘtl＝Ｘto−Xm−Ｘmlの関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸmsAの値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S143）。
【０２７９】
（未知パラメータを求める第３の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第３の態様について説明する。
【０２８０】
第３の態様は、図２２に示すように、入力インピーダンスＺin＝Ｘ12を満たす条件を、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ１，Ｚ２から求めるものである。
【０２８１】
入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のインダクタンスＺ１，Ｚ２は以下の式（６４）、（６６）で表される。
Ｚ1＝−ｊ｛（Ｘml＋Ｘm1）２｝/｛Ｘ12−（Ｘml＋Ｘm1）｝ …（６４）
Ｚ2＝−ｊ｛（Ｘml＋Ｘm2）２｝/｛Ｘ12−（Ｘml＋Ｘm2）｝ …（６５）
なお、Ｘm1とＸm2は入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のＸmの値であり、Ｘmlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝０となるＸmの値である。
【０２８２】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|がＸ12となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸmlは、上記式（６４）、（６５）から以下の式で表される。
Ｘ12＝((K＋１)/(K−１))・Ｘm1 …（６６）
Ｘml＝(K−１)/（K＋１）・Ｘ12 …（６７）
K＝（（|Ｚ1|−２）/（|Ｚ2|−２））１／２ …（６８）
【０２８３】
負荷開放時の式（５３）を変形して次式（６２）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘm−Ｘml …（６２）
【０２８４】
式（６２）から未知パラメータＸtlを求める式（６３）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto＋−Ｘmso−ＸmsA …（６３）
【０２８５】
したがって、未知パラメータＸml，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の任意の２点におけるＸmlおよびＺinの値に基づいて式（６４）〜（６８）を用いて求めることができ、未知パラメータＸtlは式（６３）においてＸto，Ｘmso，ＸmsAを代入することで求めることができる。
【０２８６】
図２３に示すフローチャートを用いて第３の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S151）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S152)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S153)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S154)。
【０２８７】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S155)。
【０２８８】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S156）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（４５）、（４６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる。
【０２８９】
第３の態様では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣmについて任意の値Ｃm1，Ｃm2に対する入力インピーダンスＺ1およびＺ２を測定する(S157)。
【０２９０】
可変コンデンサの値Ｃm1，Ｃm2に対応するパラメータＸmはそれぞれＸm1,Ｘm2であり、式（４５）のωＬm＝（ωＬ−１/ωＣm）、および式（４８）のＸm＝ωＬmの関係を用いて算出することができる(S158)。
【０２９１】
パラメータＸm1に対する入力インピーダンスＺ1の絶対値|Ｚ1|、およびはパラメータＸm2に対する入力インピーダンスＺ2の絶対値|Ｚ2|は次式（６９）、（７０）で表される。
|Ｚ1|＝（Ｘml＋Ｘm1）２/｛Ｘ12−（Ｘml＋Ｘm1）｝ …（６９）
|Ｚ2|＝（Ｘml＋Ｘm2）２/｛Ｘ12−（Ｘml＋Ｘm2）｝ …（７０）
【０２９２】
上記式（６９）、（７０）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸmlは以下の式（７１）、（７２）で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ1・Ｚ2・（Ｘm2−Ｘm1）/（Ｚ2−Ｚ1））１／２ …（７１）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm1−Ｘ12２/Ｚ1 …（７２）
【０２９３】
未知パラメータＸ12は、式（７１）にＺ1，Ｚ2、およびＸm2，Ｘm1を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸmlは式（７２）にＺ1，Ｘm1，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S159)。
【０２９４】
Ｘml＝ωＬmlの関係を用いて、未知パラメータＸmlから未知インダクタンスＬmlを算出する（S160）。
【０２９５】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（161）。
【０２９６】
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘmlの関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸmlの値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S162）。
【０２９７】
次に、第２の回路例の回路構成において、入力インピーダンスＺinが満たす条件として前記したＸ12を“０”とした場合について説明する。
【０２９８】
（未知パラメータを求める第１の態様において入力インピーダンス条件をＺin＝０とする例）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって、未知パラメータを求める第１の態様の他の例について説明する。ここで示す例は、入力インピーダンスＺinの条件において、Ｚinを“０”とした例である。図１８に示す第２の回路例において、負荷側を短絡した場合（図１９（ｂ））には、未知パラメータＸ12を“０”として入力インピーダンスＺin＝０とすることができる。
【０２９９】
負荷を短絡した状態の入力インピーダンスＺinを表す式（５４）において、入力インピーダンスＺin＝０を満たすには、以下の式（７３）の関係が必要となる。
Ｘml＝−Ｘm …（７３）
【０３００】
なお、上記関係は、式（５４）の分子＝０から求められる。上記式（７３）を満たすＸmの値をＸmsAとすると、未知パラメータＸmlはＸml＝ＸmsAで表される。
【０３０１】
また、共振点から得られる式（５６）から
Ｘ12＝Ｘml＋Ｘmso …（７４）
が得られる。
【０３０２】
式（７３）と式（７４）から、未知パラメータＸ12を求める式（７５）が得られる。
Ｘ12＝Ｘmso＋ＸmsA …（７５）
【０３０３】
式（７５）は、図２４が示す（Ｘm，Ｚin）座標系で表される入力インピーダンスＺinにおいて、点Ａ（−ＸmsA，０）および点Ｃ（Ｘmso，０）を通る直線を表している。
【０３０４】
したがって、点Ａ（−ＸmsA，０）は、入力インピーダンスＺinを表す式（５４）で表される反比例曲線と、式（７５）で表される直線とが交差する交点を表している。
【０３０５】
ただし、上記した入力インピーダンスＺinが満たす条件は|Ｚin|＝０であり、式（５９）から|Ｘ12|＝|Ｘmso＋ＸmsA|である。
【０３０６】
この関係は、図２４上において、Ｘm軸上において点Ａと点Ｃとの距離関係を示し、点Ｃ（Ｘmso，０）を通り傾きが０°の直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＡ点とし、このＡ点のＸm軸上の値がＸmsAとなる。
この例では、反比例曲線と交差する点は点Ａのみである。
【０３０７】
負荷開放時の式（５３）を変形して次式（７６）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘm−Ｘml …（７６）
【０３０８】
式（５７）を式（７６）に代入することによって、未知パラメータＸtlを求める式（７７）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘml …（７７）
【０３０９】
したがって、未知パラメータＸmlは入力インピーダンスＺinの反比例曲線と直線との交点によってＸmsAによって求めることができ、未知パラメータＸ12は式（７５）においてＸmsoとＸmsAから求めることができ、未知パラメータＸtlは式（７６）においてＸtoとＸmlから求めることができる。
【０３１０】
図２５に示すフローチャートを用いて第１の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S171）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S172)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S173)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S174)。
【０３１１】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S175)。
【０３１２】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S176）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。この入力インピーダンスＺinの実測値から反比例曲線を求める。 なお、パラメータＸmは、式（４５）、（４６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S177)。
【０３１３】
入力インピーダンスＺinの位相が反転するときの可変コンデンサＣmを求める。このＣmの値をＣmsoとする(S178)。式（４５），（４６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmsoからパラメータＸmsoを算出する(S179)。
【０３１４】
（Ｘm、Ｚin）の座標系において、入力インピーダンスＺin＝０を満たす条件から、（Ｘmso，０）の点を通過し傾きが０°の直線と、入力インピーダンスＺinの反比例曲線とが交差する交点のＸmの値を求め、ＸmsAとする（S180）。
【０３１５】
Ｘml＝ωＬml、Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAの値から未知インダクタンスＬmlを算出する（S181）。
【０３１６】
Ｘ12＝ωＬ12、Ｘ12＝Ｘml＋Ｘmso，Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAとＸmsoの値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S182）。
【０３１７】
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘmlの関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸmsAの値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S183）。
【０３１８】
（未知パラメータを求める第２の態様において入力インピーダンス条件をＺin＝０とする例）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第２の態様において、入力インピーダンス条件をＺin＝０とする例を説明する。
【０３１９】
前記したように、負荷を短絡した状態の入力インピーダンスＺinを表す式（５４）において、入力インピーダンスＺin＝０を満たすには式（７８）の関係が必要となる。
Ｘml＝−Ｘm …（７８）
【０３２０】
この式（７８）の関係は、図２６に示され、次式（７９）で表される、入力インピーダンスＺinの微分値δＺin／δＸmが０となる条件を満たしている。
δＺin／δＸm＝０ …（７９）
式（７９）を満たすパラメータＸmは
Ｘm＝−Ｘml …（８０）
Ｘm＝２Ｘ12−Ｘml …（８１）
である。
【０３２１】
上記パラメータＸmlをそれぞれＸmsA,ＸmsBとすると、入力インピーダンスＺinにおいて傾きが０となる点Ａおよび点Ｂの座標はそれぞれ（ＸmsA，０）、（ＸmsB,４Ｘ12）で表される。ＸmsA＝−Ｘml、ＸmsB＝２Ｘ12−Ｘmlで表される。
【０３２２】
ここで、点Ｂの座標はＺinの絶対値が４Ｘ12となり、入力インピーダンスＺin＝０を満たさない。そこで、入力インピーダンスＺinの微分値δＺin／δＸmが０となる条件を満たすパラメータＸmの内で、入力インピーダンスＺin＝０を満たすパラメータはパラメータＸmsA＝−Ｘmlとなる。
【０３２３】
また、ＸmsA＝−Ｘml、およびＸmsB＝２Ｘ12−Ｘmlの関係から、未知パラメータＸ12は次式（８２）で表される。
Ｘ12＝（ＸmsB−ＸmsA）/２ …（８２）
【０３２４】
また、未知パラメータＸtlについては前記した第１の態様と同様の式（７７）で求めることができる。
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘml …（７７）
【０３２５】
したがって、未知パラメータＸmlは入力インピーダンスＺinの傾きが０となるＸmsAによって求めることができ、未知パラメータＸ12は式（８２）においてＸmsAとＸmsBから求めることができ、未知パラメータＸtlは式（７７）においてＸtoとＸmlから求めることができる。
【０３２６】
図２７に示すフローチャートを用いて第２の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S191）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S192)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S193)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S194)。
【０３２７】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S195)。
【０３２８】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S196）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（４５）、（４６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S197)。
【０３２９】
入力インピーダンスＺinの変化において、傾斜が０となるときの可変コンデンサＣmsA、ＣmsBを求める。式（５），（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値からパラメータＸmsA、ＸmsBを算出する(S198)。
【０３３０】
（Ｘm、Ｚin）の座標系において、入力インピーダンスＺinの傾きが０となるＸm＝−Ｘml、Ｘm＝２Ｘ12−Ｘmlの関係から、Ｘml＝−ＸmsA、２Ｘ12−Ｘml＝ＸmsBとする。
ここで、未知パラメータＸml、Ｘ12は、
Ｘml＝−ＸmsA
Ｘ12＝（ＸmsB−ＸmsA）/２
によって算出される（S199）。
【０３３１】
Ｘml＝ωＬml、Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAの値から未知インダクタンスＬmlを算出する（S200）。
【０３３２】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S201）。
【０３３３】
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘmlの関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸmlの値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S202）。
【０３３４】
（未知パラメータを求める第３の態様において入力インピーダンス条件をＺin＝０とする例）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第３の態様において、入力インピーダンス条件をＺin＝０とする例を説明する。
【０３３５】
この第３の態様は、入力インピーダンスＺin＝０を満たす条件を、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ１，Ｚ２から求めるものである。
【０３３６】
図２８に示すように、入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のインダクタンスＺ１，Ｚ２は以下の式（８３）、（８４）で表される。
Ｚ1＝−ｊ｛（Ｘml＋Ｘm1）２｝/｛Ｘ12−（Ｘml＋Ｘm1）｝ …（８３）
Ｚ2＝−ｊ｛（Ｘml＋Ｘm2）２｝/｛Ｘ12−（Ｘml＋Ｘm2）｝ …（８４）
なお、Ｘm1とＸm2は入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のＸmの値であり、Ｘmlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝０となるＸmの値である。
【０３３７】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|が０となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸmlは、上記式（８３）、（８４）から以下の式で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ1・Ｚ2・（Ｘm2−Ｘm1）/（Ｚ2−Ｚ1））１／２ …（８５）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm1−Ｘ12２/Ｚ1 …（８６）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm2−Ｘ12２/Ｚ2 …（８７）
【０３３８】
負荷開放時の式（５３）を変形して次式（８８）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘm−Ｘml …（８８）
【０３３９】
負荷を短絡した状態の入力インピーダンスＺinを表す式（５４）において、入力インピーダンスＺin＝０を満たすには、以下の式（８９）の関係が必要となる。
Ｘml＝−Ｘm …（８９）
式（８９）を式（８８）に代入することによって、未知パラメータＸtlを求める式（９０）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘml …（９０）
【０３４０】
したがって、未知パラメータＸml，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の任意の２点におけるＸmlおよびＺinの値に基づいて式（８５）〜（８７）を用いて求めることができ、未知パラメータＸtlは式（９０）においてＸtoとＸmlを代入して求めることができる。
【０３４１】
図２９に示すフローチャートを用いて第３の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S211）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S212)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S213)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S214)。
【０３４２】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S215)。
【０３４３】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S216）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（４５）、（４６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる。
【０３４４】
第３の態様では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣmについて任意の値Ｃm1，Ｃm2に対する入力インピーダンスＺ1およびＺ2を測定する(S217)。
【０３４５】
可変コンデンサの値Ｃm1，Ｃm2に対応するパラメータＸmはそれぞれＸm1,Ｘm2であり、式（４５）のωＬm＝（ωＬ−１/ωＣm）、および式（４８）のＸm＝ωＬmの関係を用いて算出することができる(S218)。
【０３４６】
パラメータＸm1に対する入力インピーダンスＺ1の絶対値|Ｚ1|、およびはパラメータＸm2に対する入力インピーダンスＺ2の絶対値|Ｚ2|は次式（９１）、（９２）で表される。
|Ｚ1|＝（Ｘml＋Ｘm1）２/｛Ｘ12−（Ｘml＋Ｘm1）｝ …（９１）
|Ｚ2|＝（Ｘml＋Ｘm2）２/｛Ｘ12−（Ｘml＋Ｘm2）｝ …（９２）
【０３４７】
上記式（９１）、（９２）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸmlは以下の式（９３）、（９４）で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ1・Ｚ2・（Ｘm2−Ｘm1）/（Ｚ2−Ｚ1））１／２ …（９３）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm1−Ｘ12２/Ｚ1 …（９４）
【０３４８】
未知パラメータＸ12は、式（９３）にＺ1，Ｚ2、およびＸm2，Ｘm1を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸmlは式（９４）にＺ1，Ｘm1，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S219)。
【０３４９】
Ｘml＝ωＬmlの関係を用いて、未知パラメータＸmlから未知インダクタンスＬmlを算出する（S220）。
【０３５０】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S221）。
【０３５１】
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘmlの関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸmlの値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S222）。
【０３５２】
次に、第３の態様の変形例を説明する。図３０は第３の態様の変形例を説明するためのフローチャートであり、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ1，Ｚ2を特定点とする例である。
【０３５３】
ここでは、特定点としてパラメータＸm＝０の点を設定する場合を示す。他方の１点はパラメータＸm＝Ｘm3の点を設定する。
【０３５４】
入力インピーダンスＺin上の２点（点Ｆ、点Ｇ）のインダクタンスＺ0，Ｚ3の絶対値は以下の式（９５）、（９６）で表される。
|Ｚ0|＝Ｘml２/（Ｘ12−Ｘml） …（９５）
|Ｚ2|＝（Ｘml＋Ｘm3）２/（Ｘ12−（Ｘm3＋Ｘml）） …（９６）
なお、Ｘm3は入力インピーダンスＺin上の任意の１点（点Ｇ）のＸmの値であり、Ｘmlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝Ｘ12となるＸmの値である。
【０３５５】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|がＸ12となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸmlは、上記式（７５）、（７６）から以下の式で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ0・Ｚ3/（Ｚ3−Ｚ0））・（Ｘm3）１／２ …（９７）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘ12２/Ｚ0 …（９８）
【０３５６】
負荷を短絡した状態の入力インピーダンスＺinを表す式（５４）において、入力インピーダンスＺin＝０を満たすには、以下の式（８９）の関係が必要となる。
Ｘml＝−Ｘm …（８９）
式（８９）を式（８８）に代入することによって、未知パラメータＸtlを求める式（９０）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘml …（９０）
負荷開放時の式（５３）を変形して次式（９９）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘm−Ｘml …（９９）
【０３５７】
入力インピーダンスＺin＝０を満たすために満たすべきＸml＝−Ｘmの関係を式（９９）に代入することによって、未知パラメータＸtlを求める式（１００）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘml …（１００）
【０３５８】
したがって、未知パラメータＸml，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の任意の２点におけるＸmlおよびＺinの値に基づいて式（９７），（９８）を用いて求めることができ、未知パラメータＸtlは式（１００）においてＸtoとＸmlを代入して求めることができる。
【０３５９】
図３０に示すフローチャートを用いて第３の態様の変形例による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S231）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S232)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S233)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S234)。
【０３６０】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S235)。
【０３６１】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S236）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（４５）、（４６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる。
【０３６２】
第３の態様の変形例では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣmについて、パラメータＸmを０とするＣm0と任意に定めたＣm3に対する入力インピーダンスＺ0およびＺ3を測定する(S237)。
【０３６３】
可変コンデンサの値Ｃm0，Ｃm3とパラメータＸm1,Ｘm2との関係は、式（５）のωＬm＝（ωＬ−１/ωＣm）、および式（４８）のＸm＝ωＬmの関係を用いて算出することができる(S238)。
【０３６４】
パラメータＸmが０であるときの入力インピーダンスＺ0の絶対値|Ｚ0|、およびはパラメータＸm3に対する入力インピーダンスＺ3の絶対値|Ｚ3|は次式（１０１）、（１０２）で表される。
|Ｚ0|＝Ｘml２/（Ｘ12−Ｘml） …（１０１）
|Ｚ3|＝（Ｘml＋Ｘm3）２/（Ｘ12−Ｘm3−Ｘml） …（１０２）
【０３６５】
上記式（１０１）、（１０２）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸmlは以下の式（１０３）、（１０４）で表される。
Ｘ12＝［｛Ｚ0・Ｚ3/（Ｚ3−Ｚ0）｝・Ｘm3］１／２ …（１０３）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘ12２/Ｚ0 …（１０４）
【０３６６】
未知パラメータＸ12は、式（１０３）にＺ0，Ｚ3、およびＸm3を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸmlは式（１０４）にＺ0，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S239)。
【０３６７】
Ｘml＝ωＬmlの関係を用いて、未知パラメータＸmlから未知インダクタンスＬmlを算出する（S240）。
【０３６８】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S241）。
【０３６９】
Ｘtl＝Ｘto−２Ｘmlの関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸ12の値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S242）。
【０３７０】
[インピーダンス整合の第３の実施例]
インピーダンス整合の第３の実施例について図３１〜図４０を用いて説明する。第３の実施例のインピーダンス整合回路について図３１，図３２を用いて説明し、第３の実施例において未知パラメータを求める３つの態様について図３３〜図４０を用いて説明する。図３３，図３４は第１の態様を説明するための図およびフローチャートであり、図３５，図３６は第２の態様を説明するための図およびフローチャートであり、図３７〜図４０は第３の態様を説明するための図およびフローチャートである。
【０３７１】
（第３の実施例の回路構成）
図３１（ａ）は、インピーダンス整合回路の第３の実施例の１つの回路構成を示している。この回路構成では、入力端（図中の左方上方の端子）と接地（図中の下方端子）との間に可変コンデンサＣtを接続し、負荷側の出力端（図中の右方上方の端子）と接地（図中の下方端子）の間に可変コンデンサＣmとインピーダンスＬmとの直列回路が接続されたＴ型回路構成である。なお、出力端側に接続されたＸoは負荷のインダクタンス分を示し、Ｒoは負荷の抵抗分を示している。インピーダンス整合（マッチング制御）は、可変コンデンサＣtおよび可変コンデンサＣmの２つの可変コンデンサの容量を変化させることで行われる。
【０３７２】
図３１（ｂ）は、図３１（ａ）に示した回路構成について、回路内の配線インダクタンス分を考慮した場合の回路構成を示している。この回路構成では、配線インダクタンス分として未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlを設定している。未知インダクタンスＬ12はＴ型回路の接地側の配線インダクタンス分を表し、未知インダクタンスＬtlはＴ型回路の入力端の配線インダクタンス分を表し、未知インダクタンスＬmlはＴ型回路の出力端（負荷側）の配線インダクタンス分を表している。
【０３７３】
ここで、以下の式（１０５）〜（１１０）で表される関係を用いて素子を置き換える。この素子の置き換えによって未知インダクタンスＬ12，Ｌml，Ｌtlは未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlに置き換えられ、可変コンデンサＣmとインダクタンスＬはパラメータＬmに置き換えられ、可変コンデンサＣtはパラメータＸtに置き換えられる。
jωＬm＝j（ωＬ−１/(ωＣm)） …（１０５）
jＸm＝jωＬm …（１０６）
jＸ12＝jωＬ12 …（１０７）
jＸml＝jωＬml …（１０８）
jＸtl＝jωＬtl …（１０９）
−jＸt＝1/(jωＣt) …（１１０）
また、負荷ＲはＲ＝０又はＲ＝Ｒ0で純抵抗とする。
【０３７４】
図３１（ｃ）は上記式に基づいて置き換えた未知パラメータＸ12，Ｘml，ＸtlおよびパラメータＬm，Ｘtを用いて書き換えた回路構成を示している。パラメータＬm，Ｘtは、可変コンデンサＣm,Ｃtを変化させることで変えることができる。
【０３７５】
以下、図３１（ｃ）に示す回路構成を用いて、未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlを算出する。
【０３７６】
図３２（ａ）は、図３１（ｃ）の回路構成において負荷を開放した状態を示している。負荷を開放したときの入力インピーダンスＺinは以下の式（１１１）で表される。
Ｚin＝j（Ｘ12＋Ｘtl−Ｘt） …（１１１）
【０３７７】
一方、図３２（ｂ）は、図３１（ｃ）の回路構成において負荷を短絡した状態を示している。負荷を短絡したときの入力インピーダンスＺinは以下の式（１１２）で表される。
Ｚin＝j（Ｘtl−Ｘt＋[Ｘ12・（Ｘm＋ｘml）/｛Ｘ12＋（Ｘm＋ｘml）｝]） …（１１２）
【０３７８】
３つの未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlに対して、式（１１１）、（１１２）の２つの式のみでは連立方程式を解くことができない。そこで、以下に示すように、入力インピーダンスＺinのインピーダンス条件を用いて未知パラメータＸ12，Ｘml，Ｘtlを求める。
【０３７９】
インピーダンス整合回路の負荷を開放した状態において、パラメータＸtの変化に伴って変わる入力インピーダンスＺinの位相が反転するときのパラメータＸtをＸtoとすると、以下の式（１１３）で表される。
Ｘ12＝Ｘto−Ｘtl …（１１３）
【０３８０】
なお、上記パラメータＸtoは、インピーダンス整合回路の負荷を開放した状態においてインピーダンス整合回路に高周波電力を供給し、コンデンサＣtを変えることによってパラメータＸtを変化させ、このパラメータＸtの変化に伴って変わる入力インピーダンスＺinの位相を測定し、位相反転するときのパラメータＸtから求めることができる。
【０３８１】
次に、負荷を短絡した状態で得られる式（１１２）において、パラメータＸtとしてＸtoを選択すると以下の式（１１４）が得られる。
Ｚin＝j（Ｘtl−Ｘto＋[Ｘ12・（Ｘm＋ｘml）/｛Ｘ12＋（Ｘm＋ｘml）｝]） …（１１４）
上記式（９２）を変形すると以下の式（１１５）が得られる。
Ｚin＝j[Ｘ12２/｛Ｘ12＋（Ｘml＋Ｘm）｝] …（１１５）
【０３８２】
上記式（１１５）は、負荷を短絡した状態における入力インピーダンスＺinを表している。式（１１５）で表される入力インピーダンスＺinは図３３中の反比例曲線で表される。
【０３８３】
入力インピーダンスＺinの共振点は、式（１１５）の分母を零として
Ｘ12＋（Ｘml＋Ｘm）＝０
の式から求めることができる。この式を満たすパラメータＸmの値をＸmsoとすると以下の式（１１６）で表される。
Ｘmso＝−Ｘ12−Ｘml …（１１６）
【０３８４】
Ｘmsoは、負荷を短絡した状態で位相が反転する時のＸmの値であり、図３３において（Ｘmso、０）の座標点で表される。
【０３８５】
したがって、負荷を開放した状態から未知パラメータＸ12とＸtlの関係が式（１１３）によって得られ、負荷を短絡した状態から未知パラメータＸ12とＸmlの関係が式（１１６）によって得られる。
【０３８６】
（未知パラメータを求める第１の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件について、未知パラメータを求める第１の態様について説明する。
【０３８７】
負荷を短絡した状態の入力インピーダンスＺinを表す式（１１５）において、入力インピーダンスＺin＝jＸ12を満たすには、以下の式（１１７）の関係が必要となる。
Ｘml＝−Ｘm …（１１７）
【０３８８】
上記式（１１７）を満たすＸmの値をＸmsAとすると、未知パラメータＸmlはＸml＝−ＸmsAで表される。
【０３８９】
また、共振点から得られる式（１１６）から
Ｘ12＝−Ｘml−Ｘmso …（１１８）
が得られる。
【０３９０】
式（１１７）と式（１１８）から、未知パラメータＸ12を求める式（１１９）が得られる。
Ｘ12＝−Ｘmso＋ＸmsA …（１１９）
【０３９１】
式（１１９）は、図３３が示す（Ｘm，Ｚin）の座標において、点Ａ（−ＸmsA，Ｘ12）および点Ｃ（Ｘmso，０）を通る直線を表している。
【０３９２】
したがって、点Ａ（−ＸmsA，Ｘ12）は、入力インピーダンスＺinを表す式（１１５）で表される反比例曲線と、式（１１８）で表される直線とが交差する交点を表している。
【０３９３】
ただし、上記した入力インピーダンスＺinが満たす条件は|Ｚin|＝|Ｘ12|であり、式（１１９）から|Ｘ12|＝|−Ｘmso＋ＸmsA|である。
【０３９４】
この関係は、図３３上において、点Ｃ（Ｘmso，０）から左方上方に４５°の傾きの直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＡ点とし、このＡ点から垂線を下ろしたときＸm軸と交差する交点がＸmsAとなる。
【０３９５】
また、Ｘm＞Ｘmsｏとなる交点も可能であり、Ａ点と同様にして、点Ｃ（Ｘmso，０）から右方下方に４５°の傾きの直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＢ点とし、このＢ点から垂線を下ろしたときＸm軸と交差する交点がＸmsBとなる。
【０３９６】
ＸmsAとＸmsBとの関係は次式（１２０）で表される。
ＸmsB＋Ｘmso＝ＸmsA−Ｘmso …（１２０）
【０３９７】
負荷開放時の式（１１３）を変形して次式（１２１）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12 …（１２１）
【０３９８】
この式（１１９）を式（１２１）に代入することによって、未知パラメータＸtlを求める式（１２２）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−（−Ｘmso＋ＸmsA） …（１２２）
【０３９９】
したがって、未知パラメータＸmlは入力インピーダンスＺinの反比例曲線と直線との交点によって求めることができ、未知パラメータＸ12は式（１１９）においてＸmsoとＸmsAから求めることができ、未知パラメータＸtlは式（１２２）においてＸtoとＸmsoとＸmsAから求めることができる。
【０４００】
図３４に示すフローチャートを用いて第１の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S251）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S252)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S253)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S254)。
【０４０１】
式（１１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S255)。
【０４０２】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S256）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。この入力インピーダンスＺinの実測値から反比例曲線を求める。 なお、パラメータＸmは、式（１０５）、（１０６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S257)。
【０４０３】
入力インピーダンスＺinの位相が反転するときの可変コンデンサＣmを求める。このＣmの値をＣmsoとする(S258)。式（１０５）、（１０６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmsoからパラメータＸmsoを算出する(S259)。
【０４０４】
（Ｘm、Ｚin）の座標系において、（Ｘmso，０）の点を通過し傾きが−４５°の直線と、入力インピーダンスＺinの反比例曲線とが交差する交点のＸmの値を求め、ＸmsA、ＸmsBとする（S260）。
【０４０５】
Ｘml＝ωＬml、Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAとmsBの値から未知インダクタンスＬmlを算出する（S261）。
【０４０６】
Ｘ12＝ωＬ12、Ｘ12＝−Ｘml−Ｘmso，Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAとＸmsoの値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S262）。
【０４０７】
Ｘtl＝Ｘto＋Ｘ12、Ｘ12＝−Ｘmso＋ＸmsAから得られるＸtl＝Ｘto＋（−Ｘmso＋ＸmsA）の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸmsAとＸmsoの値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S263）。
【０４０８】
（未知パラメータを求める第２の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第２の態様について説明する。
【０４０９】
前記したように、入力インピーダンスＺin＝jＸ12を満たす条件は式（１１７）の関係が必要となる。
Ｘml＝−Ｘm …（１１７）
【０４１０】
この式（１１７）の関係は、図３５に示す入力インピーダンスＺinの微分値δＺin／δＸmが１となる条件によって同様に表される。この関係は次式（１１８）で表される。
δＺin／δＸm＝１ …（１１８）
【０４１１】
式（１１８）を満たすパラメータＸmは
Ｘm＝−Ｘml …（１１９）
Ｘm＝−２Ｘ12−Ｘml …（１２０）
である。
【０４１２】
上記パラメータＸmlをそれぞれＸmsA,ＸmsBとすると、入力インピーダンスＺinにおいて傾きが１となる点Ａおよび点Ｂの座標はそれぞれ（ＸmsA、Ｘ12）、（ＸmsB、−Ｘ12）で表される。ＸmsA＝−Ｘml、ＸmsB＝−２Ｘ12−Ｘmlで表される。
【０４１３】
この関係からＸ12は
Ｘ12＝（−ＸmsA＋ＸmsB）/２ …（１２１）
で表される。
【０４１４】
負荷開放時の式（１１３）を変形して次式（１２２）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12 …（１２２）
【０４１５】
式（１２１）と式（１２２）から未知パラメータＸtlを求める式（１２３）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−（−ＸmsA＋ＸmsB）/２ …（１２３）
【０４１６】
したがって、未知パラメータＸmlは、第１の態様の反比例曲線と直線とが交差する条件に代えて、入力インピーダンスＺinの傾きが１となる条件によって求めることができ、未知パラメータＸtlは式（１２３）においてＸtoとＸmsAとＸmsBから求めることができる。
【０４１７】
図３６に示すフローチャートを用いて第２の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S271）、入力端の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S272)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S273)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S274)。
【０４１８】
式（１１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S275)。
【０４１９】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S276）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（１０５）、（１０６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S277)。
【０４２０】
入力インピーダンスＺinの変化において、傾斜が１となるときの可変コンデンサＣmsA、ＣmsBを求める。式（１０５），（１０６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値からパラメータＸmsA、ＸmsBを算出する(S278)。
【０４２１】
（Ｘm、Ｚin）の座標系において、入力インピーダンスＺinの傾きが１となるＸm＝−Ｘml、Ｘm＝−２Ｘ12−Ｘmlの関係から、Ｘml＝−ＸmsA、−２Ｘ12−Ｘml＝ＸmsBとする。
ここで、未知パラメータＸml、Ｘ12は、
Ｘml＝−ＸmsA …（１２４）
Ｘ12＝（−ＸmsA＋ＸmsB）/２ …（１２５）
によって算出される（S279）。
【０４２２】
Ｘml＝ωＬml、Ｘml＝−ＸmsAの関係を用いて、未知パラメータＸmsAとmsBの値から未知インダクタンスＬmlを算出する（S280）。
【０４２３】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S281）。
【０４２４】
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸ12の値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S282）。
【０４２５】
（未知パラメータを求める第３の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第３の態様について図３７、３８を用いて説明する。
【０４２６】
第３の態様は、入力インピーダンスＺin＝jＸ12を満たす条件を、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ1，Ｚ2から求めるものである。
【０４２７】
図３７において、入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のインダクタンスＺ1，Ｚ2は以下の式（１２６）、（１２７）で表される。
Ｚ1＝ｊ[Ｘ12２/｛Ｘ12＋（Ｘm1＋Ｘml）｝] …（１２６）
Ｚ2＝ｊ[Ｘ12２/｛Ｘ12＋（Ｘm2＋Ｘml）｝] …（１２７）
なお、Ｘm1とＸm2は入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のＸmの値であり、Ｘmlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝Ｘ12となるＸmの値である。
【０４２８】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|がＸ12となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸmlは、上記式（１２６）、（１２７）から以下の式で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ1・Ｚ2/（Ｚ2−Ｚ1）・（Ｘm2−Ｘm1））１／２ …（１２８）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm1−Ｘ12２/Ｚ1,Ｘml＝Ｘ12−Ｘm2−Ｘ12２/Ｚ2
…（１２９）
【０４２９】
負荷開放時の式（１１３）を変形して次式（１２２）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12 …（１２２）
【０４３０】
したがって、未知パラメータＸml，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の任意の２点におけるＸmlおよびＺinの値に基づいて式（１２７）〜（１２９）を用いて求めることができ、未知パラメータＸtlは式（１２２）においてＸtoとＸ12を代入することで求めることができる。
【０４３１】
図３８に示すフローチャートを用いて第３の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S291）、入力端の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S292)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S293)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S294)。
【０４３２】
式（１１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S295)。
【０４３３】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S296）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（１０５）、（１０６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる。
【０４３４】
第３の態様では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣmについて任意の値Ｃm1，Ｃm2に対する入力インピーダンスＺ1およびＺ２を測定する(S297)。
【０４３５】
可変コンデンサの値Ｃm1，Ｃm2に対応するパラメータＸmはそれぞれＸm1,Ｘm2であり、式（１１０）のωＬm＝（ωＬ−１/ωＣm）、および式（１０６）のＸm＝Ｌmの関係を用いて算出することができる(S298)。
【０４３６】
パラメータＸm1に対する入力インピーダンスＺ1の絶対値|Ｚ1|、およびはパラメータＸm2に対する入力インピーダンスＺ2の絶対値|Ｚ2|は次式（１３０）、（１３１）で表される。
Ｚ1＝ｊ[Ｘ12２/｛Ｘ12＋（Ｘm1＋Ｘml）｝] …（１３０）
Ｚ2＝ｊ[Ｘ12２/｛Ｘ12＋（Ｘm2＋Ｘml）｝] …（１３１）
【０４３７】
上記式（１３０）、（１３１）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸmlは以下の式（１３２）〜（１３４）で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ1・Ｚ2/（Ｚ2−Ｚ1）・（Ｘm2−Ｘm1））１／２ …（１３２）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm1−Ｘ12２/Ｚ1 …（１３３）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘm2−Ｘ12２/Ｚ2 …（１３４）
【０４３８】
未知パラメータＸ12は、式（１３２）にＺ1，Ｚ2、およびＸm2，Ｘm1を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸmlは式（１３３）にＺ1，Ｘm1，Ｘ12を代入、あるいは式（１３４）にＺ2，Ｘm2，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S299)。
【０４３９】
Ｘml＝ωＬmlの関係を用いて、未知パラメータＸmlから未知インダクタンスＬmlを算出する（S300）。
【０４４０】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S301）。
【０４４１】
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸ12の値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S302）。
【０４４２】
図３９，図４０は第３の態様の変形例であり、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ1，Ｚ2の少なくとも１点を特定点とする例である。
【０４４３】
図３９に示す例では、特定点としてパラメータＸm＝０の点Ｆを設定する場合を示す。他方の１点はパラメータＸm＝Ｘm3の点Ｇを設定する。
【０４４４】
入力インピーダンスＺin上の２点（点Ｆ、点Ｇ）のインダクタンスＺ0，Ｚ3の絶対値は以下の式（１３５）、（１３６）で表される。
|Ｚ0|＝Ｘ12２/（Ｘ12＋Ｘml） …（１３５）
|Ｚ3|＝Ｘ12２/（Ｘ12＋Ｘm3＋Ｘml） …（１３６）
なお、Ｘm3は入力インピーダンスＺin上の任意の１点（点Ｇ）のＸmの値であり、Ｘmlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝Ｘ12となるＸmの値である。
【０４４５】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|がＸ12となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸmlは、上記式（１３５）、（１３６）から以下の式で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ0・Ｚ3/（Ｚ3−Ｚ0））・（Ｘm3）１／２ …（１３７）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘ12２/Ｚ0 …（１３８）
【０４４６】
負荷開放時の式（１１３）を変形して次式（１３９）が得られる。
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12 …（１３９）
【０４４７】
したがって、未知パラメータＸml，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の２点におけるＸmlおよびＺinの値に基づいて式（１３７），（１３８）を用いて求めることができ、未知パラメータＸtlは式（１１３）においてＸtoとＸ12から求めることができる。
【０４４８】
図４０に示すフローチャートを用いて第３の態様の変形例による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S311）、入力端の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S312)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S313)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S314)。
【０４４９】
式（１１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S315)。
【０４５０】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S316）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（１０５）、（１０６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる。
【０４５１】
第３の態様の変形例では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣmについて、パラメータＸmを０とするＣm0と任意に定めたＣm3に対する入力インピーダンスＺ0およびＺ3を測定する(S317)。
【０４５２】
可変コンデンサの値Ｃm0，Ｃm3とパラメータＸm1,Ｘm2との関係は、式（１０５）のωＬm＝（ωＬ−１/ωＣm）、および式（１０６）のＸm＝Ｌmの関係を用いて算出することができる(S318)。
【０４５３】
パラメータＸmが０であるときの入力インピーダンスＺ0の絶対値|Ｚ0|、およびパラメータＸm3に対する入力インピーダンスＺ3の絶対値|Ｚ3|は次式（１４０）、（１４１）で表される。
|Ｚ0|＝Ｘ12２/（Ｘ12＋Ｘml） …（１４０）
|Ｚ3|＝Ｘ12２/（Ｘ12＋Ｘm3＋Ｘml） …（１４１）
【０４５４】
上記式（１４０）、（１４１）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸmlは以下の式（１４２）、（１４３）で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ0・Ｚ3/（Ｚ3−Ｚ0））・（Ｘm3）１／２ …（１４２）
Ｘml＝Ｘ12−Ｘ12２/Ｚ0 …（１４３）
【０４５５】
未知パラメータＸ12は、式（１３７）にＺ0，Ｚ3、およびＸm3を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸmlは式（１３８）にＺ0，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S319)。
【０４５６】
Ｘml＝ωＬmlの関係を用いて、未知パラメータＸmlから未知インダクタンスＬmlを算出する（S320）。
【０４５７】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S321）。
【０４５８】
Ｘtl＝Ｘto−Ｘ12の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸ12の値から未知インピーダンスＸtlを算出し、Ｘtl＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬtlを算出する（S322）。
【０４５９】
「入力インピーダンスの絶対値調整による制御例」
次に、入力インピーダンスの絶対値調整による制御例を、前記した第１の回路例に基づいて説明する。ここでは、インピーダンス整合の回路は図８、９で示した回路例を用い、未知パラメータを求める３つの態様について図４１〜図４８を用いて説明する。図４１，図４２は第１の態様を説明するための図およびフローチャートであり、図４２，図４３は第２の態様を説明するための図およびフローチャートであり、図４４〜図４８は第３の態様を説明するための図およびフローチャートである。
【０４６０】
第１の回路例の回路構成は、前記図８，９を用いて説明した構成と同様である。そこで、ここでは回路構成について、式のみについて示し、詳細な説明は省略する。
【０４６１】
負荷を開放したときの入力インピーダンスＺinは以下の式（１４４）で表される。
Ｚin＝j（Ｘ12＋Ｘtl−Ｘt） …（１４４）
【０４６２】
負荷を短絡したときの入力インピーダンスＺinは以下の式（１４５）で表される。
Ｚin＝j（Ｘ12−（Ｘm＋Ｘml）・（Ｘt−Ｘtl）/｛（Ｘm＋Ｘml）−（Ｘt−Ｘtl）｝
…（１４５）
【０４６３】
インピーダンス整合回路の負荷を開放した状態において、入力インピーダンスＺinの位相が反転するときのパラメータＸtをＸtoとすると、以下の式（１４６）で表される。
Ｘ12＝Ｘto−Ｘtl …（１４６）
【０４６４】
負荷を短絡した状態で得られる式（１４５）において、パラメータＸtとしてＸtoを選択すると以下の式（１４７）となる。
Ｚin＝j（Ｘ12−（Ｘm＋Ｘml）・（Ｘto−Ｘtl）/｛（Ｘm＋Ｘml）−（Ｘto−Ｘtl）｝
…（１４７）
【０４６５】
上記式（１４７）を変形すると以下の式（１４８）が得られる。
Ｚin＝jＸ12[１/{１＋ (Ｘm＋Ｘml)/Ｘ12}] …（１４８）
式（１５）は、負荷を短絡した状態における入力インピーダンスＺinを表している。
【０４６６】
入力インピーダンスＺinの共振点は、式（１４８）の分母を零として
１＋ (Ｘm＋Ｘml)/Ｘ12＝０
の式から求めることができる。この式を満たすパラメータＸmの値をＸmsoとすると以下の式（１４９）で表される。
Ｘmso＝Ｘ12−Ｘml …（１４９）
【０４６７】
したがって、負荷を開放した状態から未知パラメータＸ12とＸtlの関係が式（１４６）によって得られ、負荷を短絡した状態から未知パラメータＸ12とＸmlの関係が式（１４９）によって得られる。
【０４６８】
以下、絶対値調整において、入力インピーダンス特性の条件により未知パラメータを求める第１の態様〜第３の態様について説明する。ここで、入力インピーダンスの絶対値調整は、パラメータＸtを調整することで行う。
【０４６９】
（未知パラメータを求める第１の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件について、絶対値調整によって未知パラメータを求める第１の態様について説明する。第１の態様の入力インピーダンス特性の条件は、入力インピーダンスの特定値と、この特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる態様である。
【０４７０】
上記したように、パラメータＸtをＸtoとしたとき、インピーダンス整合回路の短絡した状態において入力インピーダンスＺinの位相が反転するときのパラメータＸmはＸmsoである。ここで、パラメータＸmをＸmsoに固定して、パラメータＸtを変化させる絶対値調整によって入力インピーダンスＺinを調整する。
【０４７１】
パラメータＸmをＸmsoに固定して式（１４５）を変形すると、
Ｚin＝j（Ｘ12−（Ｘmso＋Ｘml）・（Ｘto−Ｘtl）/｛（Ｘmso＋Ｘml）−（Ｘto−Ｘtl）｝
…（１５０）
となる。ここで、式（１４９）を代入すると、入力インピーダンスＺinは、
Ｚin＝jＸ12（１/（１＋（Ｘtl−Ｘt）/Ｘ12））…（１５１）
となる。
【０４７２】
ここで、入力インピーダンスＺinは、（Ｘtl−Ｘt）/Ｘ12）＝−１のときに無限大となる反比例曲線となる。このとき、パラメータＸtは以下の式(１５２)で表される。
Ｘt＝Ｘ12＋ｘtl …（１５２）
入力インピーダンスＺinがｊＸ12となるのは、式（１５１）の分母が１となる条件から、パラメータＸtはＸt＝Ｘtlとなるときである。
【０４７３】
この時のパラメータＸtをＸtsAとすると、
Ｘtl＝ＸｔsA …（１５３）
となる。
【０４７４】
式（１５２）を変形したＸ12＝Ｘto−Ｘtlに式（１５３）を代入すると、未知パラメータＸ12は以下の式（１５４）で表される。
Ｘ12＝Ｘto−ＸtsA …（１５４）
【０４７５】
式（１５４）は、図４１に示す（Ｘt，Ｚin）の座標系において、点Ａ（ＸtsA，Ｘ12）および点Ｃ（Ｘto，０）を通る直線の特性線を表している。
【０４７６】
したがって、点Ａ（−ＸtsA，Ｘ12）は、入力インピーダンスＺinを表す式（１５１）で表される反比例曲線と、式（１５４）で表される直線とが交差する交点を表している。
【０４７７】
ただし、上記した入力インピーダンスＺinが満たす条件は|Ｚin|＝|Ｘ12|であり、式（１５４）から|Ｘ12|＝|Ｘto−ＸtsA|である。
【０４７８】
この関係は、図４１上において、点Ｃ（Ｘto，０）から左方上方に４５°の傾きの直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＡ点とし、このＡ点から垂線を下ろしたときＸt軸と交差する交点がＸtsAとなる。
【０４７９】
また、Ｘt＞Ｘtsｏとなる交点も可能であり、Ａ点と同様にして、点Ｃ（Ｘto，０）から右方下方に４５°の傾きの直線を引き、入力インピーダンスＺinを実測して得られる曲線との交点をＢ点とし、このＢ点から垂線を下ろしたときＸt軸と交差する交点がＸtsBとなる。
【０４８０】
ＸtsAとＸtsBとの関係は次式（１５５）で表される。
ＸtsB−Ｘto＝ＸtsA＋Ｘto …（１５５）
【０４８１】
式（１５４）を式（１４９）に代入することによって、未知パラメータＸmlを求める式（１５６）が得られる。
Ｘml＝Ｘto−（Ｘmso＋ＸtsA） …（１５６）
【０４８２】
したがって、未知パラメータＸtlは入力インピーダンスＺinの反比例曲線と直線との交点によって求めることができ、未知パラメータＸ12は式（１５４）においてＸtoとＸtsAから求めることができ、未知パラメータＸtmは式（１５６）においてＸtoとＸmsoとＸtsAから求めることができる。
【０４８３】
図４２に示すフローチャートを用いて第１の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S331）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S332)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S333)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S334)。
【０４８４】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S335)。
【０４８５】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S336）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。この入力インピーダンスＺinの実測値から反比例曲線を求める。なお、パラメータＸmは、式（５）、（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S337)。
【０４８６】
入力インピーダンスＺinの位相が反転するときの可変コンデンサＣmを求める。このＣmの値をＣmsoとする(S338)。式（５），（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmsoからパラメータＸmsoを算出する(S339)。
【０４８７】
Ｃmsoを固定し、可変インダクタンスＣtを変化させながらＸtを変えて入力インピーダンスＺinを測定し、Ｘtに対する入力インピーダンスＺinの反比例曲線を求める（S340）。
【０４８８】
（Ｘt、Ｚin）の座標系で表される入力インピーダンスＺinにおいて、（Ｘto，０）の点を通過し傾きが−４５°の直線と、入力インピーダンスＺinの反比例曲線とが交差する交点のＸtの値を求め、未知パラメータＸtlとしてＸtsA、ＸtsBを求める（S341）。
【０４８９】
Ｘtl＝ωＬtl、Ｘtl＝−ＸtsAの関係を用いて、未知パラメータＸtsAとＸtsBの値から未知インダクタンスＬtlを算出する（S342）。
【０４９０】
Ｘ12＝ωＬ12、Ｘ12＝Ｘto−ＸtsAの関係を用いて、未知パラメータＸtsAとＸtoの値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S343）。
【０４９１】
Ｘml＝Ｘto−（Ｘmso＋ＸtsA）の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸtsAとＸmsoの値から未知インピーダンスＸmlを算出し、Ｘml＝ωＬmlの関係から未知インダクタンスＬmlを算出する（S344）。
【０４９２】
（未知パラメータを求める第２の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第２の態様について説明する。第２の態様の入力インピーダンス特性の条件は、入力インピーダンスの傾斜値と、傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まる態様である。
【０４９３】
前記したように、入力インピーダンスＺin＝jＸ12を満たす条件として、Ｘtl＝Ｘtlの関係が必要となる。
【０４９４】
このＸtl＝Ｘtlの関係は、図４３に示すように、入力インピーダンスＺinの微分値δＺin／δＸtが１となる条件によって同様に表される。この関係は次式（１５７）で表される。
δＺin／δＸt＝１ …（１５７）
式（１５８）を満たすパラメータＸtは、
Ｘt＝Ｘtl …（１５８）
Ｘt＝２Ｘ12＋Ｘtl …（１５９）
である。
【０４９５】
上記パラメータＸtlをそれぞれＸtsA,ＸtsBとすると、入力インピーダンスＺinにおいて傾きが１となる点Ａおよび点Ｂの座標はそれぞれ（ＸtsA、Ｘ12）、（ＸtsB、−Ｘ12）で表され、ＸtsA＝−Ｘtl、ＸtsB＝２Ｘ12−Ｘtlで表される。
【０４９６】
この関係からＸ12は、
Ｘ12＝（ＸtsA−ＸtsB）/２ …（１６０）
で表される。
未知パラメータＸmlは第１の態様と同様に式（１５６）で表される。
Ｘml＝Ｘto−（Ｘmso＋ＸtsA） …（１５６）
【０４９７】
したがって、未知パラメータＸtlは、第１の態様の反比例曲線と直線とが交差する条件に代えて、入力インピーダンスＺinの傾きが１となる条件によって求めることができ、未知パラメータＸ12は式（１６０）において、ＸtsA，ＸtsBから求めることができ、未知パラメータＸtmは式（１５６）においてＸtoとＸmsAとＸmsBから求めることができる。
【０４９８】
図４４に示すフローチャートを用いて第２の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S351）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S352)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S353)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S354)。
【０４９９】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S355)。
【０５００】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S356）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（５）、（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる (S357)。
【０５０１】
入力インピーダンスＺinの位相が反転するときの可変コンデンサＣmを求める。このＣmの値をＣmsoとする(S358)。式（５），（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmsoからパラメータＸmsoを算出する(S359)。
【０５０２】
Ｃmsoを固定し、可変インダクタンスＣtを変化させながらＸtを変えて入力インピーダンスＺinを測定し、Ｘtに対する入力インピーダンスＺinの反比例曲線を求める（S360）。
【０５０３】
入力インピーダンスＺinの変化において、傾斜が１となるときの可変コンデンサＣtsA、ＣtsBを求める。式（５），（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣtの値から未知パラメータＸtlとしてＸtsA、ＸtsBを求める(S361)。
【０５０４】
（Ｘm、Ｚin）の座標系で表される入力インピーダンスＺinにおいて、入力インピーダンスＺinの傾きが１となるＸt＝Ｘtl、Ｘt＝２Ｘ12＋Ｘtlの関係から、Ｘtl＝ＸtsA、２Ｘ12＋Ｘtl＝ＸtsBとする。
ここで、未知パラメータＸ12は、
Ｘ12＝（ＸtsA−ＸtsB）/２
によって算出される（S362）。
【０５０５】
Ｘtl＝ωＬl、Ｘtl＝ＸtsAの関係を用いて、未知パラメータＸtsAとＸtsBの値から未知インダクタンスＬtlを算出する（S363）。
【０５０６】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S364）。
【０５０７】
Ｘml＝Ｘto−（Ｘmso＋ＸtsA）の関係を用いて、パラメータＸtoおよび未知パラメータＸmso、ＸtsAの値から未知インピーダンスＸmlを算出し、Ｘｍl＝ωＬmlの関係から未知インダクタンスＬmlを算出する（S365）。
【０５０８】
（未知パラメータを求める第３の態様）
次に、入力インピーダンスＺinが満たす条件によって未知パラメータを求める第３の態様について図４５を用いて説明する。第３の態様の入力インピーダンス特性は、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、このインピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まる態様である。
【０５０９】
第３の態様は、入力インピーダンスＺin＝jＸ12を満たす条件を、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ１，Ｚ２から求めるものである。
【０５１０】
入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のインダクタンスＺ１，Ｚ２は以下の式（１６１）、（１６２）で表される。
Ｚ1＝ｊＸ12２/（Ｘtl−Ｘt1＋Ｘ12） …（１６１）
Ｚ2＝ｊＸ12２/（Ｘtl−Ｘt2＋Ｘ12） …（１６２）
【０５１１】
なお、Ｘt1とＸt2は、（Ｘt，Ｚin）の座標系で表される入力インピーダンスＺin上の任意の２点（点Ｄ、点Ｅ）のＸtの値であり、Ｘtlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝Ｘ12となるＸtの値である。
【０５１２】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|がＸ12となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸtl（ＸtsA、ＸtsB）は、上記式（１６１）、（１６２）から以下の式で表される。
Ｘ12＝（（Ｚ1・Ｚ2/（Ｚ2−Ｚ1）・（Ｘt2−Ｘt1））１／２ …（１６３）
Ｘtl＝Ｘ12＋Ｘt1−Ｘ12２/Ｚ1 …（１６４）
Ｘtl＝Ｘ12＋Ｘt2−Ｘ12２/Ｚ2 …（１６５）
【０５１３】
未知パラメータＸmlは第１の態様と同様に式（１５６）で表される。
Ｘml＝Ｘto−（Ｘmso＋ＸtsA） …（１５６）
【０５１４】
したがって、未知パラメータＸtl，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の任意の２点におけるＸt1,Ｘt2およびＺinの値に基づいて式（１６３）〜（１６５）を用いて求めることができ、未知パラメータＸmlは式（１５６）においてＸtoとＸmsAとＸmsBから求めることができる。
【０５１５】
図４６に示すフローチャートを用いて第３の態様による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S371）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S372)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S373)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S374)。
【０５１６】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S375)。
【０５１７】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S376）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める。なお、パラメータＸmは、式（５）、（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmの値から換算することができる（S377）。
【０５１８】
入力インピーダンスＺinの位相が反転するときの可変コンデンサＣmを求める。このＣmの値をＣmsoとする(S378)。式（５），（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmsoからパラメータＸmsoを算出する(S379)。
【０５１９】
第３の態様では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣtについて任意の値Ｃt1，Ｃt2に対する入力インピーダンスＺ1およびＺ２を測定する(S380)。
【０５２０】
可変コンデンサの値Ｃt1，Ｃt2に対応するパラメータＸtはそれぞれＸt1,Ｘt2であり、式（９）のＸtl＝ωＬtl、および式（１０）の−jＸt＝1/(jωＣt)の関係を用いて算出することができる(S381)。
【０５２１】
パラメータＸt1に対する入力インピーダンスＺ1の絶対値|Ｚ1|、およびはパラメータＸt2に対する入力インピーダンスＺ2の絶対値|Ｚ2|は次式（１６６）、（１６７）で表される。
|Ｚ1|＝Ｘ12２/（Ｘ12＋Ｘtl−Ｘt1） …（１６６）
|Ｚ2|＝Ｘ12２/（Ｘ12＋Ｘtl−Ｘt2） …（１６７）
【０５２２】
上記式（１６６）、（１６７）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸtlは以下の式（１６８）、（１６９）で表される。
Ｘ12＝［｛Ｚ1・Ｚ2/（Ｚ2−Ｚ1）｝・（Ｘt2−Ｘt1）］１／２ …（１６８）
Ｘtl＝Ｘ12＋Ｘt1−Ｘ12２/Ｚ1 …（１６９）
【０５２３】
未知パラメータＸ12は、式（１６８）にＺ1，Ｚ2、およびＸt2，Ｘt1を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸtlは式（１６９）にＺ1，Ｘt1，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S382)。
【０５２４】
Ｘtl＝ωＬtlの関係を用いて、未知パラメータＸtlから未知インダクタンスＬtlを算出する（S383）。
【０５２５】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S384）。
【０５２６】
Ｘml＝Ｘto−（Ｘmso＋ＸtsA）の関係を用いて、パラメータＸtoおよびＸmos、ＸtsAの値から未知インピーダンスＸmlを算出し、Ｘml＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬmlを算出する（S385）。
【０５２７】
図４７，図４８は第３の態様の変形例であり、入力インピーダンスＺin上の任意の２点のインダクタンスＺ1，Ｚ2に少なくとも１点を特定点とする例である。
【０５２８】
ここでは、特定点としてパラメータＸt＝０の点Ｆを設定する場合を示す。他方の１点はパラメータＸt＝Ｘt3の点Ｇを設定する。
【０５２９】
入力インピーダンスＺin上の２点（点Ｆ、点Ｇ）のインダクタンスＺ0，Ｚ3の絶対値は以下の式（１７０）、（１７１）で表される。
|Ｚ0|＝Ｘ12２/（Ｘtl＋Ｘ12） …（１７０）
|Ｚ2|＝Ｘ12２/（Ｘtl−Ｘt3＋Ｘt2） …（１７１）
【０５３０】
なお、Ｘt3は（Ｘｔ，Ｚｉｎ）の座標系で表される入力インピーダンスＺin上の任意の１点（点Ｇ）のＸtの値であり、Ｘtlは入力インピーダンスＺin上において|Ｚin|＝Ｘ12となるＸtの値である。
【０５３１】
入力インピーダンスＺin上において前記|Ｚin|がＸ12となる点Ａにおいて、Ｘ12およびＸｔl（ＸtsA，ＸtsB）＝は、上記式（１７０）、（１７１）から以下の式で表される。
Ｘ12＝±（（Ｚ0・Ｚ3/（Ｚ3−Ｚ0））・（Ｘt3）１／２ …（１７３）
Ｘtl＝Ｘ12＋Ｘtl−Ｘ12２/Ｚ0 …（１７４）
【０５３２】
したがって、未知パラメータＸtl，Ｘ12は、入力インピーダンスＺin上の２点におけるＸtlの値およびＺinの値に基づいて式（１７３），（１７４）を用いて求めることができ、未知パラメータＸtmは、Ｘml＝Ｘto−（Ｘmso＋ＸtsA）の関係を用いてパラメータＸtoおよびＸmos、ＸtsAから求めることができる。
【０５３３】
図４８に示すフローチャートを用いて第３の態様の変形例による手順を説明する。
はじめに、インピーダンス整合回路の負荷を開放し(S391）、入力端と接地間の可変コンデンサＣtを変化させながら入力インピーダンスＺinの位相を測定し(S392)、位相が反転するときの可変コンデンサＣtの値を求める。このＣtの値をＣtoとする(S393)。インピーダンス整合回路の可変コンデンサＣtの値をＣtoに固定する(S394)。
【０５３４】
式（１０）で表される−Ｘt＝１/ωＣtの関係を用いて、Ｃtoに相当するパラメータＸtoを算出する(S395)。
【０５３５】
次に、インピーダンス整合回路の負荷を短絡する(S396）。負荷を短絡した状態で、高周波電源からインピーダンス整合を行う際の高周波電力を供給し、可変コンデンサＣmを変化させながら入力インピーダンスＺinを測定し、パラメータＸmに対する入力インピーダンスＺinの実測値を求める(S397)。
【０５３６】
入力インピーダンスＺinの位相が反転するときの可変コンデンサＣmを求める。このＣmの値をＣmsoとする(S398)。式（５），（６）の関係に基づいて可変コンデンサＣmsoからパラメータＸmsoを算出する(S399)。
【０５３７】
第３の態様では、入力インピーダンスＺinの測定において、可変コンデンサＣtについて任意の値Ｃt0，Ｃt3に対する入力インピーダンスＺ0およびＺ3を測定する(S400)。
【０５３８】
可変コンデンサの値Ｃt0，Ｃt3に対応するパラメータＸtはそれぞれＸt01,Ｘt3であり、式（９）のＸtl＝ωＬtl、および式（１０）の−jＸt＝1/(jωＣt)の関係を用いて算出することができる(S401)。
【０５３９】
パラメータＸt0（＝０）に対する入力インピーダンスＺ0の絶対値|Ｚ0|、およびはパラメータＸt3に対する入力インピーダンスＺ3の絶対値|Ｚ3|は次式（１７５）、（１７６）で表される。
|Ｚ0|＝Ｘ12２/（Ｘ12＋Ｘtl） …（１７５）
|Ｚ3|＝Ｘ12２/（Ｘ12＋Ｘtl−Ｘt3） …（１７６）
【０５４０】
上記式（１７５）、（１７６）の関係から、未知パラメータＸ12およびＸtlは以下の式（１７７）、（１７８）で表される。
Ｘ12＝［｛Ｚ0・Ｚ3/（Ｚ3−Ｚ0）｝・Ｘt3］１／２ …（１７７）
Ｘtl＝Ｘ12−Ｘ12２/Ｚ0 …（１７８）
【０５４１】
未知パラメータＸ12は、式（１７７）にＺ0，Ｚ3、およびＸt3を代入することによって求めることができ、未知パラメータＸtlは式（１７８）にＺ0，Ｘ12を代入することによって求めることができる(S402)。
【０５４２】
Ｘtl＝ωＬtlの関係を用いて、未知パラメータＸtlから未知インダクタンスＬtlを算出する（S403）。
【０５４３】
Ｘ12＝ωＬ12の関係を用いて、未知パラメータＸ12の値から未知インダクタンスＬ12を算出する（S404）。
【０５４４】
Ｘml＝Ｘto−（Ｘmso＋ＸtsA）の関係を用いて、パラメータＸtoおよびＸmos、ＸtsAの値から未知インピーダンスＸmlを算出し、Ｘml＝ωＬtlの関係から未知インダクタンスＬmlを算出する（S405）。
【０５４５】
以下、本発明のインピーダンス整合装置の一構成例について図４９を用いて説明する。
インピーダンス整合装置１は、高周波電源１００と負荷１０２と、これらの間をつないでインピーダンス整合を行うインピーダンス整合回路２と備える。図４９に示す構成例では上記した第１の実施例に相当するものである。インピーダンス整合回路２は、入力側（高周波電源側）において並列接続される可変コンデンサＣｔと、入力側と出力側（負荷側）との間で直列接続される可変コンデンサＣmおよびインダクタンスＬmとを備え、逆Ｌ字型整合回路を構成している。可変コンデンサＣｔは絶対値制御を行う可変素子であり、可変コンデンサＣmおよびインダクタンスＬmは位相制御を行う可変素子である。なお、位相制御は、可変コンデンサＣmのみあるいはインダクタンスＬmを可変素子としてもよい。また、ＣmとＬmを入れ替えた構成としてもよい。
【０５４６】
以下では、可変コンデンサＣmを可変素子として位相制御を行う例について説明する。
【０５４７】
このインピーダンス整合回路２の可変コンデンサＣtは、この可変領域の％位置θx（t）を検出する検出器２ａと、可変コンデンサＣｔの容量を変える駆動機構２ｃを備える。また、可変コンデンサＣmは、この可変領域の％位置θx（t）を検出する検出器２ｂと、可変コンデンサＣmの容量を変える駆動機構２ｄを備える。
【０５４８】
可変コンデンサＣtおよび可変コンデンサＣmがバリコン素子で構成される場合には、可変領域の％位置θxはバリコン素子の電極位置であり、駆動機構は電極を駆動するモータ機構とすることができる。
【０５４９】
高周波電源１００とインピーダンス整合回路２との間の伝送線路上には、インピーダンス検出手段３ａ、位相検出手段３ｂ、および反射電力検出手段３ｃを含む測定部３を設け、インピーダンス整合回路２の入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜、および位相差θinを検出する。なお、インピーダンス検出手段３ａ、位相検出手段３ｂは、電圧検出器、電流検出器、電圧値と電流値とから絶対値｜Ｚin｜と位相差θinを算出する演算手段によって構成することができる。また、反射電力検出手段３ｃは、電圧検出器、電流検出器、電圧値と電流値とから反射電力を算出する演算手段によって構成することができる。
【０５５０】
インピーダンス整合装置１は制御部７を備え、当該制御部７はインピーダンス整合回路２のマッチング制御を行うインピーダンス制御部４と、インピーダンス整合回路２が備える配線インダクタンス等のパラメータを算出するパラメータ算出部６と、インピーダンス制御部４の負荷状態を切り替える切り替え制御手段８を備える。
【０５５１】
インピーダンス制御部４は、フォローイング制御を行うフォローイング制御手段４Ａ、シーク制御を行うシーク制御手段４Ｂ、フォローイング制御とシーク制御とを切り替える制御切替手段４Ｃを備える。
【０５５２】
インピーダンス整合回路２のインピーダンス調整は、インピーダンス整合回路２が備える可変コンデンサＣtおよび可変コンデンサＣmの容量を制御することによって行う。可変コンデンサＣtおよび可変コンデンサＣmの容量の制御は、フォローイング制御あるいはシーク制御を切り替えて行う。フォローイング制御はフォローイング制御手段４Ａにより行われ、シーク制御はシーク制御手段４Ｂによって行われる。
【０５５３】
フォローイング制御とシーク制御の切り替えは、制御切替手段４Ｃによって行う。制御切替手段４Ｃは、入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜および位相差θinについて、何れの制御を選択して切り替えるか定めるための切替範囲を定める設定値を備え、インピーダンス検出手段３ａで検出した入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜と、位相検出手段３ｂで検出した位相差θinとを切替範囲と比較することで行う。
【０５５４】
フォローイング制御手段４Ａは、可変コンデンサＣmの容量を制御して位相制御を行う位相制御手段４ａと、可変コンデンサＣtの容量を制御して絶対値制御を行う絶対値制御手段４ｂと、これらを切り替えるための制御選択手段４ｃを備える。
【０５５５】
制御選択手段４ｃは、インピーダンス検出手段３ａで検出した入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜と、位相検出手段３ｂで検出した位相差θinとを入力し、絶対値｜Ｚin｜と特性インピーダンス（例えば、５０Ω）との比較、および、位相差θinと０［deg］（あるいは［rad］）との比較を行い、位相制御手段４ａによる位相制御あるいは絶対値制御手段４ｂによる絶対値制御を選択する。
【０５５６】
また、フォローイング制御手段４Ａは反射電力検出手段３ｃで検出した反射電力を監視し、入力インピーダンス制御の過程で、反射電力が規定値以下となったところで整合（マッチング）が完了したものとみなし、制御動作を一旦停止させ、また、負荷変動によって、反射電力が規定値を超えた場合には、再度インピーダンスの制御を行って整合（マッチング）を行う。
【０５５７】
シーク制御手段４Ｂは、パラメータ算出部６内に設けた換算手段６ａで換算した可変コンデンサＣm、Ｃt、インダクタンスＬmを入力すると共に、インピーダンス検出手段３ａで検出した入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜と、位相検出手段３ｂで検出した位相差θinとを入力して、可変素子の目標インピーダンス値であるＣtref、Ｃmref、Ｌmrefを算出し、この算出したＣtrefによって可変コンデンサＣtの駆動機構２ｃを駆動してＣtの容量を制御し、また、算出したＣmrefによって可変コンデンサＣmの駆動機構２ｄを駆動してＣmの容量を制御する。
【０５５８】
なお、シーク制御手段４Ｂによって可変素子の目標インピーダンス値であるＬmrefによって可変インダクタンスのＬmを制御してもよい。なお、図４９に示す構成図にはインダクタンス値を制御する機構については示していない。
【０５５９】
換算手段６ａは、検出器２ａで検出した可変コンデンサＣtの可変領域の％位置θx（t）から可変コンデンサＣｔの容量を換算し、検出器２ｂで検出した可変コンデンサＣmの可変領域の％位置θx（m）から可変コンデンサＣmの容量を換算する。また、インダクタンスのＬmは、既知の値を格納しておく他、可変インダクタンスの場合には、検出器から検出した値から前記したコンデンサと同様に換算することができる。
【０５６０】
ここで、換算手段６ａ、フォローイング制御手段４Ａ，シーク制御手段４Ｂ，制御切替手段４Ｃは、インピーダンス制御部４を構成し、インピーダンス整合回路２のインピーダンス調整を制御する。
【０５６１】
制御部７は、パラメータ算出部６を備える。パラメータ算出部６は、インピーダンス検出部３ａで検出した入力インピーダンスの絶対値｜Ｚin｜と、位相検出手段３ｂで検出した位相差θinとを入力して、インピーダンス整合回路２の配線インダクタンスに係わるパラメータを算出し、算出したパラメータから換算した配線インダクタンスに基づいて、可変素子の目標インピーダンス値であるＣtref、Ｃmref、Ｌmrefを補償し、シーク制御に用いる。
【０５６２】
本発明のインピーダンス整合装置に適用することができるインピーダンス整合回路は、前記した各回路の構成例に限られるものではなく、また、構成に用いる可変素子の個数も任意に定めることができる。
【０５６３】
本発明の各構成例によれば、インピーダンス整合装置を実際に使用する環境のままで行うことができ、また、測定計測方法や計測器の影響を受けることなくパラメータを測定し、インピーダンス整合を行うことができる。
【０５６４】
上記の説明では、高周波電源として１３．５６ＭＨｚ、特性インピーダンスとして５０Ωの例を示しているが、本発明のインピーダンス整合装置および整合方法は、これに限らず他の高周波電源や特性インピーダンスの場合にも適用することができる。
【０５６５】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨に基づいて種々変形することが可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０５６６】
本発明は、液晶パネルや半導体集積回路などの製造工程におけるプラズマ処理に適用することができる。
【符号の説明】
【０５６７】
１ インピーダンス整合装置
２ インピーダンス整合回路
２ａ 検出器
２ｂ 検出器
２ｃ 駆動機構
２ｄ 駆動機構
３ 測定部
３ａ インピーダンス検出手段
３ｂ 位相検出手段
３ｃ 反射電力検出手段
４ インピーダンス制御部
４Ａ フォローイング制御手段
４Ｂ シーク制御手段
４Ｃ 制御切替手段
４ａ 位相制御手段
４ｂ 絶対値制御手段
４ｃ 制御選択手段
５ 切り替え部
６ パラメータ算出部
６ａ 換算手段
７ インピーダンス制御部
８ 切り替え制御手段
１００ 高周波電源
１０１ インピーダンス整合装置
１０２ 負荷（プロセスチャンバ）
１０３ 伝送ライン
Ｃm 可変コンデンサ
Ｃt 可変コンデンサ
Ｌ インダクタンス
Ｌ12，Ｌml，Ｌtl 未知インダクタンス
Ｌm インダクタンス
Ｘ インピーダンス可変素子
Ｘ12，Ｘml，Ｘtl 未知パラメータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値と位相とを制御して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合装置において、
高周波電源と負荷との間にインピーダンス可変素子を備え、当該インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路と、
負荷インピーダンスが開放状態において前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値の位相が反転するときのインピーダンス値と、
負荷インピーダンスが短絡状態において前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値の位相が反転するときのインピーダンス値と、
前記インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致するためのインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件とに基づいて、前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出するパラメータ算出部とを備え、
前記算出した集中定数パラメータに基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合することを特徴とする、インピーダンス整合装置。
【請求項２】
高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合装置において、
高周波電源と負荷との間にインピーダンス可変素子を備え、当該インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路と、
前記インピーダンス整合回路のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更し、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値と位相とを制御するインピーダンス制御部と、
前記インピーダンス整合回路の出力端の状態を、開放した状態、短絡した状態、負荷に接続した状態の何れかの状態に切り替える切り替え部と、
負荷インピーダンスが開放状態又は短絡状態においてインピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、各状態において前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して位相が反転するときの各インピーダンス値を測定する測定部と、
前記インピーダンス整合回路の集中定数パラメータを算出するパラメータ算出部とを備え、
前記パラメータ算出部は、
前記インピーダンス整合回路の出力端が開放した状態において、入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値と、
前記インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子の第２のインピーダンス値との２つのインピーダンス値、
および、
前記インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致するためのインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件の３つの条件に基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出し、
前記インピーダンス制御部は、前記パラメータ算出部で算出した集中定数パラメータに基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合することを特徴とする、インピーダンス整合装置。
【請求項３】
前記パラメータ算出部において、集中定数パラメータを算出するための前記３つの条件において、
前記入力インピーダンス特性条件は、前記入力インピーダンスの特定値と、当該特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まり、
入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線と、前記第２のインピーダンス値を通る直線とが交差する関係であり、
当該交差点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値に基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項２に記載のインピーダンス整合装置。
【請求項４】
前記パラメータ算出部において、集中定数パラメータを算出するための前記３つの条件の内の前記入力インピーダンス特性条件は、前記入力インピーダンスの傾斜値と、当該傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まり、
入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線上において所定の傾斜となる点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値に基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項２に記載のインピーダンス整合装置。
【請求項５】
前記パラメータ算出部において、集中定数パラメータを算出するための前記３つの条件の内の前記入力インピーダンス特性条件は、
インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、当該インピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まり、
インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と前記２つの入力インピーダンス値と、前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値に基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項２に記載のインピーダンス整合装置。
【請求項６】
高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値と位相とを制御して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合方法において、
インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、
負荷インピーダンスが開放状態において前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値の位相が反転するときのインピーダンス値と、
負荷インピーダンスが短絡状態において前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値の位相が反転するときのインピーダンス値と、
前記インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致するためのインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件とに基づいて、前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出し、
前記算出した集中定数パラメータに基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合することを特徴とする、インピーダンス整合方法。
【請求項７】
高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値と位相とを制御して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合方法において、
前記インピーダンス整合回路の出力端を開放し、当該開放状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値を求める第１の工程と、
前記入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値を工程で求めた値に固定した状態において、前記インピーダンス整合回路の出力端を短絡し、当該短絡状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子の第２のインピーダンス値を求める第２の工程とを含むインピーダンス測定工程と、
前記インピーダンス測定工程で求めた第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値の２つの条件、および、
前記インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致するためのインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件の３つの条件に基づいて、前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出するパラメータ算出工程とを備え、
前記算出工程で算出した集中定数パラメータに基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合することを特徴とする、インピーダンス整合方法。
【請求項８】
前記パラメータ算出工程において、
前記入力インピーダンス特性条件は、前記入力インピーダンスの特定値と、当該特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まり、
入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線と、前記第２のインピーダンス値を通る直線とが交差する交差点を求め、
当該交差点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値に基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項７に記載のインピーダンス整合方法。
【請求項９】
前記パラメータ算出工程において、
前記入力インピーダンス特性条件は、前記入力インピーダンスの傾斜値と、当該傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まり、
入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線上において所定の傾斜となる点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を求め、
当該傾斜点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値に基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項７に記載のインピーダンス整合方法。
【請求項１０】
前記パラメータ算出工程において、
前記入力インピーダンス特性条件は、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、当該インピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まり、
インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値の測定値と、前記インピーダンス測定工程で求めた前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値とに基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項７に記載のインピーダンス整合方法。
【請求項１１】
高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を校正するキャリブレーション方法において、
インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、
負荷インピーダンスが開放状態において前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値の位相が反転するときのインピーダンス値と、
負荷インピーダンスが短絡状態において前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値の位相が反転するときのインピーダンス値と、
前記インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致するためのインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件とに基づいて、前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出し、
前記算出した集中定数パラメータに基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するように校正することを特徴とする、キャリブレーション方法。
【請求項１２】
高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を校正するキャリブレーション方法において、
前記インピーダンス整合回路の出力端を開放し、当該開放状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値を求める第１の工程と、
前記入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値を工程で求めた値に固定した状態において、前記インピーダンス整合回路の出力端を短絡し、当該短絡状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子の第２のインピーダンス値を求める第２の工程とを含むインピーダンス測定工程と、
前記インピーダンス測定工程で求めた第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値の２つの条件、および、前記インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致するためのインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件の３つの条件に基づいて、前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出するパラメータ算出工程とを備え、
前記算出した集中定数パラメータに基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するように校正することを特徴とする、キャリブレーション方法。
【請求項１３】
前記パラメータ算出工程において、
前記入力インピーダンス特性条件は、前記入力インピーダンスの特定値と、当該特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まり、
入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線と、前記第２のインピーダンス値を通る直線とが交差する交差点を求め、
当該交差点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値に基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項１２に記載のキャリブレーション方法。
【請求項１４】
前記パラメータ算出工程において、
前記入力インピーダンス特性条件は、前記入力インピーダンスの傾斜値と、当該傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まり、
入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線上において所定の傾斜となる点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を求め、
当該傾斜点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値に基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項１２に記載のキャリブレーション方法。
【請求項１５】
前記パラメータ算出工程において、
前記入力インピーダンス特性条件は、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、当該インピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まり、
インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値の測定値と、前記インピーダンス測定工程で求めた前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値とに基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項１２に記載のキャリブレーション方法。
【請求項１】
高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値と位相とを制御して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合装置において、
高周波電源と負荷との間にインピーダンス可変素子を備え、当該インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路と、
負荷インピーダンスが開放状態において前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値の位相が反転するときのインピーダンス値と、
負荷インピーダンスが短絡状態において前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値の位相が反転するときのインピーダンス値と、
前記インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致するためのインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件とに基づいて、前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出するパラメータ算出部とを備え、
前記算出した集中定数パラメータに基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合することを特徴とする、インピーダンス整合装置。
【請求項２】
高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合装置において、
高周波電源と負荷との間にインピーダンス可変素子を備え、当該インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路と、
前記インピーダンス整合回路のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更し、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値と位相とを制御するインピーダンス制御部と、
前記インピーダンス整合回路の出力端の状態を、開放した状態、短絡した状態、負荷に接続した状態の何れかの状態に切り替える切り替え部と、
負荷インピーダンスが開放状態又は短絡状態においてインピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、各状態において前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して位相が反転するときの各インピーダンス値を測定する測定部と、
前記インピーダンス整合回路の集中定数パラメータを算出するパラメータ算出部とを備え、
前記パラメータ算出部は、
前記インピーダンス整合回路の出力端が開放した状態において、入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値と、
前記インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態において、入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子の第２のインピーダンス値との２つのインピーダンス値、
および、
前記インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致するためのインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件の３つの条件に基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出し、
前記インピーダンス制御部は、前記パラメータ算出部で算出した集中定数パラメータに基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合することを特徴とする、インピーダンス整合装置。
【請求項３】
前記パラメータ算出部において、集中定数パラメータを算出するための前記３つの条件において、
前記入力インピーダンス特性条件は、前記入力インピーダンスの特定値と、当該特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まり、
入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線と、前記第２のインピーダンス値を通る直線とが交差する関係であり、
当該交差点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値に基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項２に記載のインピーダンス整合装置。
【請求項４】
前記パラメータ算出部において、集中定数パラメータを算出するための前記３つの条件の内の前記入力インピーダンス特性条件は、前記入力インピーダンスの傾斜値と、当該傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まり、
入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線上において所定の傾斜となる点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値に基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項２に記載のインピーダンス整合装置。
【請求項５】
前記パラメータ算出部において、集中定数パラメータを算出するための前記３つの条件の内の前記入力インピーダンス特性条件は、
インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、当該インピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まり、
インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と前記２つの入力インピーダンス値と、前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値に基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項２に記載のインピーダンス整合装置。
【請求項６】
高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値と位相とを制御して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合方法において、
インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、
負荷インピーダンスが開放状態において前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値の位相が反転するときのインピーダンス値と、
負荷インピーダンスが短絡状態において前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値の位相が反転するときのインピーダンス値と、
前記インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致するためのインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件とに基づいて、前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出し、
前記算出した集中定数パラメータに基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合することを特徴とする、インピーダンス整合方法。
【請求項７】
高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更することによって、インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値と位相とを制御して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合方法において、
前記インピーダンス整合回路の出力端を開放し、当該開放状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値を求める第１の工程と、
前記入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値を工程で求めた値に固定した状態において、前記インピーダンス整合回路の出力端を短絡し、当該短絡状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子の第２のインピーダンス値を求める第２の工程とを含むインピーダンス測定工程と、
前記インピーダンス測定工程で求めた第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値の２つの条件、および、
前記インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致するためのインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件の３つの条件に基づいて、前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出するパラメータ算出工程とを備え、
前記算出工程で算出した集中定数パラメータに基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を変更して高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合することを特徴とする、インピーダンス整合方法。
【請求項８】
前記パラメータ算出工程において、
前記入力インピーダンス特性条件は、前記入力インピーダンスの特定値と、当該特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まり、
入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線と、前記第２のインピーダンス値を通る直線とが交差する交差点を求め、
当該交差点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値に基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項７に記載のインピーダンス整合方法。
【請求項９】
前記パラメータ算出工程において、
前記入力インピーダンス特性条件は、前記入力インピーダンスの傾斜値と、当該傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まり、
入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線上において所定の傾斜となる点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を求め、
当該傾斜点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値に基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項７に記載のインピーダンス整合方法。
【請求項１０】
前記パラメータ算出工程において、
前記入力インピーダンス特性条件は、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、当該インピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まり、
インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値の測定値と、前記インピーダンス測定工程で求めた前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値とに基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項７に記載のインピーダンス整合方法。
【請求項１１】
高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を校正するキャリブレーション方法において、
インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、
負荷インピーダンスが開放状態において前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値の位相が反転するときのインピーダンス値と、
負荷インピーダンスが短絡状態において前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値の位相が反転するときのインピーダンス値と、
前記インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致するためのインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件とに基づいて、前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出し、
前記算出した集中定数パラメータに基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するように校正することを特徴とする、キャリブレーション方法。
【請求項１２】
高周波電源と負荷との間に設けたインピーダンス整合回路内のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を校正するキャリブレーション方法において、
前記インピーダンス整合回路の出力端を開放し、当該開放状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値を求める第１の工程と、
前記入力端と接地との間のインピーダンス可変素子の第１のインピーダンス値を工程で求めた値に固定した状態において、前記インピーダンス整合回路の出力端を短絡し、当該短絡状態において、インピーダンス整合を行う際の高周波電力を印加し、入力インピーダンスの位相が反転する時の入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子の第２のインピーダンス値を求める第２の工程とを含むインピーダンス測定工程と、
前記インピーダンス測定工程で求めた第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値の２つの条件、および、前記インピーダンス整合回路の入力インピーダンスの絶対値が配線インピーダンスの絶対値と一致するためのインピーダンス整合回路の入力インピーダンス特性条件の３つの条件に基づいて、前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出するパラメータ算出工程とを備え、
前記算出した集中定数パラメータに基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンス値を、高周波電源と負荷とのインピーダンスを整合するように校正することを特徴とする、キャリブレーション方法。
【請求項１３】
前記パラメータ算出工程において、
前記入力インピーダンス特性条件は、前記入力インピーダンスの特定値と、当該特定値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まり、
入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線と、前記第２のインピーダンス値を通る直線とが交差する交差点を求め、
当該交差点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値に基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項１２に記載のキャリブレーション方法。
【請求項１４】
前記パラメータ算出工程において、
前記入力インピーダンス特性条件は、前記入力インピーダンスの傾斜値と、当該傾斜値となるインピーダンス可変素子のインピーダンス値との関係で定まり、
入力端と出力端との間のインピーダンス可変素子のインピーダンスと入力インピーダンスとが形成する座標上において、インピーダンス整合回路の出力端が短絡した状態での入力インピーダンスの曲線上において所定の傾斜となる点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値を求め、
当該傾斜点のインピーダンス可変素子のインピーダンス値と、前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値に基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項１２に記載のキャリブレーション方法。
【請求項１５】
前記パラメータ算出工程において、
前記入力インピーダンス特性条件は、インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値と、当該インピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値との関係で定まり、
インピーダンス可変素子の任意の２つのインピーダンス値に対する２つの入力インピーダンス値の測定値と、前記インピーダンス測定工程で求めた前記第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値とに基づいて前記インピーダンス整合回路に定めた集中定数パラメータを算出することを特徴とする、請求項１２に記載のキャリブレーション方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【公開番号】特開２０１３−１２９５８（Ｐ２０１３−１２９５８Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４４８９７（Ｐ２０１１−１４４８９７）
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００１２９２）株式会社京三製作所 (324)
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００１２９２）株式会社京三製作所 (324)
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