KR101278164B1 - 임피던스 매칭 장치, 선형 운동 모듈, 및 라디오 주파수 전력 공급 장치 - Google Patents

임피던스 매칭 장치, 선형 운동 모듈, 및 라디오 주파수 전력 공급 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 임피던스 매칭 장치를 제공한다. 이 임피던스 매칭 장치는 RF 전원에 연결되고 직선 운동하는 제1 축을 포함하는 제1 가변 축전기, 제1 가변 축전기의 제1 축에 축 결합하여 직선 운동을 제공하는 제1 선형 운동부, 제1 축과 상기 제1 선형 운동 구동부의 제1 구동축을 연결하는 제1 절연 조인트, 및 제1 선형 운동부의 제1 구동축의 이동 거리를 측정하는 제1 변위 센서를 포함한다.

Description

임피던스 매칭 장치, 선형 운동 모듈, 및 라디오 주파수 전력 공급 장치{IMPEDANCE MATCHING APPARATUS, LINEAR MOTION MODULE, AND RADIO FFREQUENCY POWER SUPPLY APPARATUS}
본 발명의 임피던스 매칭 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 고속 응답 특성을 가진 선형 운동부를 가지고 가변 축전기를 직접 구동하는 임피던스 매칭장치에 관한 것이다.
가변 축전기를 사용하는 임피던스 매칭 장치는 회전 운동을 사용하여, 응답 속도가 느리다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 고속 응답을 가진 임피던스 매칭 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 매칭 장치는 RF 전원에 연결되고 직선 운동하는 제1 축을 포함하는 제1 가변 축전기; 상기 제1 가변 축전기의 상기 제1 축에 축 결합하여 직선 운동을 제공하는 제1 선형 운동부; 상기 제1 축과 상기 제1 선형 운동 구동부의 제1 구동축을 연결하는 제1 절연 조인트; 및 상기 제1 선형 운동부의 상기 제1 구동축의 이동 거리를 측정하는 제1 변위 센서를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 직선 운동을 제2 축을 포함하는 제2 가변 축전기; 상기 제2 가변 축전기의 상기 제2 축에 축 결합하여 직선 운동을 제공하는 제2 선형 운동부; 상기 제2 축과 상기 제2 선형 운동 구동의 제2 구동축을 연결하는 제2 절연 조인트; 및 상기 제2 선형 운동부의 상기 제2 구동축의 이동 거리를 측정하는 제2 변위 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 선형 운동부는 상기 제1 구동축의 타단에 결합하고 코일 보빈(bobboin); 및 상기 제1 구동축을 감싸고 상기 코일 보빈에 선형 운동을 제공하는 제1 영구자석부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 가변 축전기의 제1 전극에 결합하는 전단 플랜지; 상기 제1 선형 운동 구동부에 결합하는 후단 플랜지; 및 상기 제1 절연 조인트를 감싸고, 일단은 상기 전단 플랜지에 결합하고, 타단은 상기 후단 플랜지에 결합하는 절연 고정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 선형 운동부를 제어하는 운동 제어부; 상기 RF 전원 방향으로 반사하는 반사파를 검출하는 전력 검출부; 및 상기 전력 검출부의 출력 신호, 상기 제1 변위 센서의 출력 신호를 제공받아, 상기 운동 제어부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 변위 센서는 상기 제1 선형 운동부의 중심축에서 연장된 변위 센서 장착부; 상기 변위 센서 장착부에 장착되는 인코더 스케일러; 상기 인코더 스케일러와 이격되어 배치되는 인코더 판독부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 RF 전원의 주파수는 가변될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 매칭 장치는 빠른 속도의 매칭을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 매칭 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 제1 선형 운동부를 설명하는 도면이다.
도 3은 변위 센서를 설명하는 도면이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 운동 모듈을 설명하는 도면들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 라디오 주파수 전력 공급 장치를 설명하는 회로도이다.
반도체 공정 등에서, RF 플라즈마 발생시, 빠른 시간 안에 매칭이 수행될 필요가 있다. 이에 따라, 가변 수동 소자를 사용하지 않고, 주파수를 변경하여 임피던스 매칭이 수행되고 있다. 그러나, 주파수 가변형 임피던스 매칭 장치는 RF 전원과 결합하여야 가능하다. 주파수 가변형 임피던스 매칭 장치는 빠른 응답 속도를 가질 수 있다. 그러나, 주파수를 변수로 사용하므로, 주파수 가변 임피던스 매칭 장치는 2 개의 자유도가 요구되는 임피던스 매칭 장치에서 반사파를 최소화하기 어렵다. 또한, 부하가 시간에 따라 많이 변하는 경우, 주파수 가변형 임피던스 매칭 장치는 매칭이 어렵다.
통상적으로, 가변 축전기의 정전 용량은 회전 운동을 직선으로 바꾸어 동작한다. 고가의 장비를 장시간 사용하는 경우, 가변 축전기 자체의 구조적 불량보다는 회전운동을 직선운동으로 변환시 발생하는 마찰에 의한 마모가 문제된다. 이에 따라, 상기 마모를 제거하기 위하여 윤활유를 사용하는 경우, 윤활유 오염 및 윤활유 증발 등의 문제가 발생한다. 또한, 회전운동을 이용한 구동부는 가속 , 감속 구간을 가지는 운전 특성으로, 고속도 구현을 위해 높은 제작비용 및 공간을 필요로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 매칭 장치는 가변 축전기에 선형 운동을 직접 제공한다. 상기 선형 운동을 제공하는 선형 운동부는 마찰 운동 거리가 상대적으로 짧아 선형 운동부의 수명을 연장할 수 있고, 선형 운동부의 결합구조가 간소화될 수 있다. 또한, 선형 운동부는 고속도 매칭을 수행할 수 있다.
한편, 통상적인 캐패시터 스위칭 방식을 이용한 전자식 임피던스 매칭 장치의 경우, 허용하는 전류, 전압이 증가함에 따라 매칭 네트워크의 사이즈가 증가한다. 또한, 허용하는 전류, 전압 수준도 제한적이다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 매칭 장치는 선형 운동부를 사용하여, 좁은 공간에서 선형운동이 가능한 구조를 가진다. 또한, 가변 축전기를 사용하여, 가변 축전기의 전류, 전압에 제한이 적다. 따라서, 클린룸에서의 공간절약은 비용적인 부분에서도 이득을 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 매칭 장치는 가변 리액턴스 수동 소자를 구동하는 선형 운동 구동부를 포함한다. 상기 선형 운동 구동부는 빠른 응답속도를 가진다. 따라서, 상기 임피던스 매칭 장치는 넓은 범위의 부하에 임피던스를 정합시킬 수 있다.
특히, 수초 이하의 플라즈마 공정 또는 시간에 따라 변하는 파라미터를 가지는 공정으로 처리되는 플라즈마 공정이 반도체 제조에 사용되고 있다. 따라서, 수백 밀리 초(msec) 또는 수십 밀리 초(msec) 이내에 상기 플라즈마 공정은 안정화되어 되어야 한다. 따라서, 빠른 임피던스 매칭이 가능한 임피던스 매칭 장치가 요구된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 매칭 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 제1 선형 운동부를 설명하는 도면이다.
도 3은 변위 센서를 설명하는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 임피던스 매칭 장치(100)는 RF 전원(190)에 연결되고 직선 운동하는 제1 축(112a)을 포함하는 제1 가변 축전기(112), 상기 제1 가변 축전기(112)의 상기 제1 축(112a)에 축 결합하여 직선 운동을 제공하는 제1 선형 운동부(121), 상기 제1 축(112a)과 상기 제1 선형 운동부(121)의 제1 구동축을 연결하는 제1 절연 조인트(142), 및 상기 제1 선형 운동부(121)의 상기 제1 구동축(121a)의 이동 거리를 측정하는 제1 변위 센서(124)를 포함한다.
임피던스 매칭 장치(100)는 외장(110)를 포함할 수 있다. 상기 외장(110)은 분리대(102)에 의하여 RF 영역(110a)과 시스템 영역(110b)으로 분리될 수 있다. 상기 분리대(102)는 도전체 판으로 형성될 수 있다. 상기 외장(110)은 도전성 물질로 형성될 수 있다.
RF 영역(110a)에 상기 제1 가변 축전기(112) 및/또는 제2 가변 축전기(114)가 배치될 수 있다. 상기 제1 가변 축전기(112)의 제1 전극(311)은 상기 RF 전원(190)의 출력 및 제1 인턱터(119)의 일단에 연결되고, 상기 제1 가변 축전기(112)의 제2 전극(312)은 접지될 수 있다.
상기 제2 가변 축전기(114)의 제1 전극은 상기 제1 인턱터(119)의 타단에 연결될 수 있다. 상기 제2 가변 축전기(114)의 제2 전극은 부하(192)에 연결될 수 있다.
전력 검출부(132)는 상기 RF 전원(190)의 출력과 상기 제1 가변 축전기(112)의 제1 전극(311)을 연결하는 입력 라인(182)의 주위에 배치될 수 있다. 상기 전력 검출부(132)의 주위는 차폐막(104)이 배치될 수 있다. 상기 차폐막(104)은 외부 전자기파를 차폐할 수 있다.
상기 RF 전원(190)의 주파수는 400 kHz 내지 수백 Mhz일 수 있다. 상기 RF 전원(190)의 주파수는 가변될 수 있다.
부하(192)는 플라즈마를 형성하는 에너지 인가 수단일 수 있다. 예를 들어, 상기 부하(192)는 축전 결합 플라즈마를 형성하는 전극 또는 유도 결합 플라즈마를 형성하는 안테나를 포함할 수 있다. 상기 부하(192)의 임피던스는 시간에 따라 변동될 수 있다. 상기 부하(192)의 임피던스는 플라즈마를 형성하는 공정 가스의 압력 또는 공정이 진행됨에 따라 생성되는 공정 부산물에 의존할 수 있다.
제1 가변 축전기(112) 및 제2 가변 축전기(114)는 진공 가변 축전기(variable vaccuume capacitor)일 수 있다. 진공 가변 축전기는 높은 전압 및 많은 전류를 흘릴 수 있다. 상기 가변 축전기는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극과 제2 전극의 간격 또는 제1 전극과 제2 전극의 서로 교차 또는 삽입되는 정도에 따라 정전용량이 변경될 수 있다.
제1 선형 운동부(121)는 제1 구동축(121a), 코일 보빈(coil bobbin,217 ), 및 영구자석부(216)를 포함할 수 있다. 상기 제1 선형 운동부(121)는 보이스 코일 모터(voice coil motor)일 수 있다. 상기 제1 선형 운동부(121)는 고속의 응답 특성을 가질 수 있다. 상기 제1 선형 운동부(121)는 최대의 이동거리는 20 mm 내외일 수 있다. 상기 최대의 이동 거리는 0.5 초 이하에서 이동될 수 있다.
상기 제1 구동축(121a)의 일단은 상기 제1 절연 조인트(142)에 축 결합한다. 상기 제1 구동축(121a)의 타단은 코일 보빈(217)에 결합할 수 있다.
상기 코일 보빈(217)은 일단이 개방된 실린더 형태를 가질 수 있다. 상기 코일 보빈은 유도 코일(217a)을 포함할 수 있다. 상기 코일 보빈(217)은 디스크 형태의 원판과 상기 판에 결합된 원통형 실린더를 포함할 수 있다. 상기 코일 보빈(217)의 외 측면에는 유도 코일(217a)이 감긴다. 상기 유도 코일(217a)은 운동 제어부(123)에 연결될 수 있다.
영구 자석부(216)는 상기 제1 구동축(121a)을 감싸고 상기 코일 보빈(217)에 선형 운동을 제공한다. 상기 영구 자석부(216)는 상기 코일 보빈(217)이 삽입되도록 주위에 원형 홈(216a)을 포함할 수 있다. 상기 원형 홈(216a)은 상기 코일 보빈(217)에 가이드 기능을 수행할 수 있다. 상기 원형 홈(216a)의 깊이는 상기 가변 축전기의 제1 축(112a)의 최대 이동 길이보다 클 수 있다.
상기 영구 자석부(216)는 영구 자석(216b)와 상기 영구 자석(216b)을 감싸는 자기 유도용 하우징을 포함한다. 상기 원형 홈은 상기 영구 자석(216b)과 상기 자기 유도용 하우징(216c) 사이의 공간일 수 있다.
상기 코일 보빈(217)의 원판의 일면의 중심은 상기 제1 구동축(121a)에 연결되고, 상기 원판의 타면의 중심은 변위 센서 장착대(218)와 결합할 수 있다.
제1 절연 조인트(142)는 플라스틱, 수지, 또는 테프론 재질일 수 있다. 상기 제1 절연 조인트(142)는 절연 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1 절연 조인트는 원기둥 형상일 수 있다. 상기 제1 절연 조인트(142)의 일단은 상기 제1 축(112a)과 축 결합하고, 상기 제1 절연 조인트(142)의 타단은 상기 제1 구동축(121a)과 축 결합할 수 있다. 제1 절연 조인트(142)는 표면으로 흐르는 RF 전류의 전달 거리를 늘려 절연효과를 증가시키도록 표면에 복수 개의 링 형상의 홈(142a)을 가질 수 있다.
제1 가변 축전기가 진공 축전기인 경우, 상기 제1 축은 진공과 대기의 압력차이에 따라 상기 제1 가변 축전기 내부로 빨려들어갈 수 있다. 특히, 전원이 상기 선형 운동부에 제공되지 않은 경우, 진공에 의한 상기 제1 절연 조인트의 이탈을 방지하기 위하여, 상기 제1 절연 조인트(142) 주위에 선형 운동 정지부(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 선형 운동 정지부는 진공에 의한 이탈시 발생하는 충격으로 부품의 파손을 방지할 수 있다. 상기 선형 운동 정지부는 스프링, 완충기(damper), 브레이커일 수 있다.
전단 플랜지(213)는 제1 가변 축전기(112)의 제1 전극(311)에 결합할 수 있다. 상기 전단 플랜지(213)는 상기 제1 전극(311)과 밀착되어 결합하고, 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 전단 플랜지(213)는 RF 전원(190)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전단 플랜지(213)는 상기 제1 전극(311)과 나사를 통하여 결합할 수 있다.
상기 후단 플랜지(215)는 상기 제1 선형 운동부(121)에 결합할 수 있다. 상기 후단 플랜지(215)는 상기 영구 자석부(216)와 결합할 수 있다. 상기 후단 플랜지(215)는 상기 분리막(102)에 고정될 수 있다.
절연 고정부(214)는 상기 제1 절연 조인트(142)를 감싸고, 일단은 상기 전단 플랜지(213)에 결합하고, 타단은 상기 후단 플랜지(215)에 결합할 수 있다. 상기 절연 고정부(214)는 절연 물질로 형성될 수 있다. 절연 고정부(214)는 원통 형상일 수 있다. 상기 절연 고정부(214)는 신축성을 가지도록 표면에 복수 개의 링 형상의 홈(214a)을 가질 수 있다.
상기 코일 보빈(217)이 중심축 또는 z축 방향으로 이동함에 따라, 상기 제1 축(112a)은 z축 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 가변 축전기(112)의 정전 용량은 변경된다. 상기 코일 보빈(217)은 최대 이동 거리를 0.5 초 이내에 이동시킬 수 있다.
상기 코일 보빈(217)의 이동 거리를 검출하기 위하여 변위 센서가 장착될 수 있다. 제1 변위 센서(124)는 상기 제1 선형 운동부(121)의 제1 구동축(121a)에서 연장된 변위 센서 장착대(218), 상기 변위 센서 장착대(218)에 장착되는 인코더 스케일러(270), 상기 인코더 스케일러(270)와 이격되어 배치되는 인코더 판독부(272)를 포함할 수 있다. 상기 변위 센서는 최대 이동거리에 대하여 1000 카운트 이상의 분해능을 가질 수 있다.
상기 변위 센서 장착대(218)는 상기 코일 보빈(217)에 나사결합할 수 있다. 상기 변위 센서 장착대(218)는 사각 기둥 형상일 수 있다. 상기 변위 센서 장착대(218)의 일면에 인코더 스케일러(270)가 배치될 수 있다.
인코터 판독부가 상기 인코더 스케일러(270)를 마주보고 상기 인코더 스케일러(270)와 이격되어 배치될 수 있다. 상기 인코더 판독부(272)는 인코더 스케일러(270)가 움직임에 따라 상호 간의 거리를 측정할 수 있다. 상기 인코더 판독부(272)의 출력 신호는 제어부(126)에 제공된다.
운동 제어부(123)는 상기 제1 선형 운동부(121) 및/또는 상기 제2 선형 운동부(122)를 구동한다.
전력 검출부(132)는 상기 RF 전원(190)에서 임피던스 매칭 장치의 입력단에서 반사되는 전력을 검출할 수 있다. 상기 전력 검출부(132)는 방향성 결합기 또는 전류/전압 센서일 수 있다. 상기 전력 검출부(132)는 반사파에 관한 신호를 검출할 수 있다.
상기 전력 검출부(132)의 위치는 상기 임피던스 매칭 장치의 출력단 또는 상기 임피던스 매칭 장치의 내부에도 배치될 수 있다.
제어부(126)는 상기 전력 검출부(132)의 출력신호를 검출하여 상기 임피던스 매칭 장치가 상기 부하(192)에 최대의 전력을 전달하도록 상기 제1 가변 축전기(112) 및 제2 가변 축전기(114)의 정전 용량을 조절할 수 있다. 제1 가변 축전기(112)의 정전 용량은 상기 제1 선형 운동부(121)에 의하여 조절될 수 있다. 제2 가변 축전기(114)의 정전 용량은 상기 제2 선형 운동부(122)에 의하여 조절될 수 있다. 상기 제어부(126)는 외부 장치와 통신할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(126)는 상기 RF 전원(190) 및/또는 컴퓨터와 통신할 수 있다.
상기 제어부(126)가 상기 제1 가변 축전기(112) 및 제2 가변 축전기(114)의 정전 용량을 제어하는 알고리즘은 종래의 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 알고리즘은 한국 공개 특허 10-2008-0094155에 기재되어 있다. 또한, 임피던스 매칭 방식은 상기 매칭 시스템은 L-형(L-type), 역 L-형(inverted L-type), T-형(T-type) 및 파이형 (π-type) 중의 한가지일 수 있다.
제2 선형 운동부(122)는 제1 선형 운동부(121)와 동일한 구조를 가질 수 있다.
제2 절연 조인트(144)는 제1 절연 조인트(142)와 동일한 구조를 가질 수 있다.
제2 변위 센서(125)는 제1 변위 센서(124)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 변위 센서(124)는 포텐셜 미터 방식, 광학 방식, 자기 방식, 전자 유도 방식, 선형 인코터 방식, 와전류 방식, 초음파 방식 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 변형될 실시예에 따르면, 상기 임피던스 매칭 장치는 복수의 주파수를 가진 이중 주파수 매칭에도 사용될 수 있다.
본 발명의 변형될 실시예에 따르면, 상기 임피던스 매칭 장치는 가변 주파수를 가지는 RF 전원과 별도의 가변 축전기를 이용하는 하이브리드 형태의 임피던스 매칭에도 사용될 수 있다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 운동 모듈을 설명하는 도면들이다.
도 1 내지 도 3에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 선형 운동 모듈(10)은 RF 전원에 연결되고 직선 운동하는 제1 축을 포함하는 제1 가변 축전기(112)의 상기 제1 축에 축 결합하여 직선 운동을 제공하는 제1 선형 운동부(121), 상기 제1 축과 상기 제1 선형 운동 구동부(121)의 제1 구동축을 연결하는 제1 절연 조인트(142), 및 상기 제1 선형 운동부(142)의 상기 제1 구동축의 이동 거리를 측정하는 제1 변위 센서(124)를 포함한다. 선형 운동 정지부(340)는 상기 제1 축이 상기 진공과 대기의 압력 차이에 의하여 빨려들어가지 않도록 상기 제1 절연 조인트(142) 주위에 배치된다. 상기 제1 가변 축전기(112)에 직렬 또는 병렬로 연결된 축전기 또는 인턱터가 연결될 수 있다.
도 8을 참조하면, 선형 운동 정지부(340)는 스프링일 수 있다. 상기 선형 운동 정지부(340)는 제1 절연 조인트(142)를 감싸도록 배치된 스프링일 수 있다. 선형 운동 구동부와 연결되는 상기 제1 절연 조인트(142)의 일단은 턱을 가질 수 있다. 상기 절연 조인트(142)의 상기 턱은 절연 조인트가 진공힘에 의하여 빨려들어가지 못하도록 브레이커 기능을 수행할 수 있다.
상기 스프링은 턱과 전단 플랜지(213) 사이에 배치된다. 상기 스프링은 반발력으로 상기 제1 가변 축전기의 축 방향으로 인가되는 진공힘을 상쇄시키고, 상기 선형 운동부에 필요한 힘을 줄 수 있다.
도 9를 참조하면, 선형 운동 정지부(340)는 제1 절연 조인트(142)의 외주면에 형성된 홈(142a)에 삽입되는 돌출부(341), 및 상기 돌출부(341)에 결합하여 상기 돌출부를 이동시키는 구동부(342)를 포함한다. 상기 홈은 톱니 형상일 수 있다. 또한, 상기 돌출부(341)는 톱니 형상을 포함할 수 있다. 선형 운동 구동부와 연결되는 상기 제1 절연 조인트(142)의 일단은 턱을 가질 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 라디오 주파수 전력 공급 장치를 설명하는 회로도이다.
도 1 내지 도 9에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.
도 10을 참조하면, 라디오 주파수 전력 공급 장치는 하나의 RF 전원(490), 및 상기 RF 전원(490)과 적어도 하나의 부하(492) 사이에 배치되는 임피던스 매칭부(410)를 포함한다.
상기 임피던스 매칭부(410)는 직선 운동하는 제1 축을 포함하는 제1 가변 축전기(412), 상기 제1 가변 축전기(412)의 상기 제1 축에 축 결합하여 직선 운동을 제공하는 제1 선형 운동부(미도시), 상기 제1 축과 상기 제1 선형 운동 구동부의 제1 구동축을 연결하는 제1 절연 조인트(미도시), 및 상기 제1 선형 운동부의 상기 제1 구동축의 이동 거리를 측정하는 제1 변위 센서(미도시)를 포함한다.
상기 임피던스 매칭부(410)는 상기 제1 부하(492a)와 상기 RF 전원(490) 사이에 배치된다. 상기 임피던스 매칭부(410)는 제1 가변 축전기, 제2 가변 축전기, 및 인턱터를 포함할 수 있다. 상기 제1 가변 축전기의 일단은 상기 RF 전원의 출력단에 연결되고 타단은 접지될 수 있다. 상기 인턱터(419)의 일단은 상기 RF 전원(490)의 출력단에 연결되고, 타단은 상기 제2 가변 축전기(414)의 일단에 연결된다. 상기 제2 가변 축전기(414)의 일단은 상기 인턱터(419)의 타단에 연결되고, 타단은 제1 부하(492a)에 연결된다.
상기 부하(492)는 제1 부하(492a) 및 제2 부하(492b)를 포함한다. 전력 분배부(420a)는 상기 제1 부하(492a)와 상기 제2 부하(492b) 사이에 배치된다. 상기 제1 부하는 유도 결합 플라즈마 발생용 외곽 안테나이고, 상기 제2 부하는 외곽 안테나의 내부에 배치된 내부 안테나일 수 있다. 또는 상기 부하는 축전 결합 플라즈마 발생용 전극일 수 있다.
상기 전력 분배부(420a)는 상기 제1 부하(492a)와 상기 제2 부하(492b) 사이에 직렬 연결된 축전기(427) 및 인덕터(429), 일단은 상기 축전기(427)와 상기 인턱터(428) 사이에 접속되고 타단은 접지되는 가변 축전기(429)를 포함할 수 있다. 상기 전력 분배부(420a)는 상기 제1 부하와 상기 제2 부하 사이에 전력을 일정한 비율로 분배할 수 있다. 상기 가변 축전기(429)는 임피던스 매칭부(410)의 제1 및 제2 가변 축전기(112,114)와 동일한 방식으로 선형 운동부에 의하여 구동될 수 있다.
상기 부하(492)는 2개 이상의 부하(492a, 492b, 492n)를 포함하도록 변경될 수 있다. 이에 따라, 상기 전력 분배부(420a,420b)는 상기 부하들(492a, 492b, 492n) 사이에 추가적으로 배치될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
100: 임피던스 매칭 장치
112: 제1 가변 축전기, 114: 제2 가변 축전기
121: 제1 선형 운동부, 122: 제2 선형 운동부
124: 제1 변위 센서, 125: 제2 변위 센서

Claims (14)

  1. RF 전원과 부하 사이에 배치되는 임피던스 매칭 장치에 있어서,
    RF 전원에 연결되고 직선 운동하는 제1 축을 포함하는 제1 가변 축전기;
    상기 제1 가변 축전기의 상기 제1 축에 축 결합하여 직선 운동을 제공하는 제1 선형 운동부;
    상기 제1 축과 상기 제1 선형 운동부의 제1 구동축을 연결하는 제1 절연 조인트;
    상기 제1 선형 운동부의 상기 제1 구동축의 이동 거리를 측정하는 제1 변위 센서; 및
    상기 제1 축이 진공과 대기의 압력 차이에 의하여 빨려들어가지 않도록 상기 제1 절연 조인트 주위에 배치되는 선형 운동 정지부를 포함하고,
    상기 제1 가변 축전기는 진공 가변 축전기이고, 상기 제1 가변 축전기는 상기 제1 축에 연결된 제1 전극과 고정된 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 간격에 따라 정전용량이 변화되는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    직선 운동하는 제2 축을 포함하는 제2 가변 축전기;
    상기 제2 가변 축전기의 상기 제2 축에 축 결합하여 직선 운동을 제공하는 제2 선형 운동부;
    상기 제2 축과 상기 제2 선형 운동부의 제2 구동축을 연결하는 제2 절연 조인트; 및
    상기 제2 선형 운동부의 상기 제2 구동축의 이동 거리를 측정하는 제2 변위 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 장치.
  3. RF 전원에 연결되고 직선 운동하는 제1 축을 포함하는 제1 가변 축전기;
    상기 제1 가변 축전기의 상기 제1 축에 축 결합하여 직선 운동을 제공하는 제1 선형 운동부;
    상기 제1 축과 상기 제1 선형 운동부의 제1 구동축을 연결하는 제1 절연 조인트; 및
    상기 제1 선형 운동부의 상기 제1 구동축의 이동 거리를 측정하는 제1 변위 센서를 포함하고,
    제1 선형 운동부는:
    상기 제1 구동축의 타단에 결합하는 코일 보빈(bobbin); 및
    상기 제1 구동축을 감싸고 상기 코일 보빈에 선형 운동을 제공하는 제1 영구자석부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    제1 가변 축전기의 제1 전극에 결합하는 전단 플랜지;
    상기 제1 선형 운동부에 결합하는 후단 플랜지; 및
    상기 제1 절연 조인트를 감싸고, 일단은 상기 전단 플랜지에 결합하고, 타단은 상기 후단 플랜지에 결합하는 절연 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 장치.
  5. 제1 항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 선형 운동부를 제어하는 운동 제어부;
    상기 RF 전원 방향으로 반사하는 반사파를 검출하는 전력 검출부; 및
    상기 전력 검출부의 출력 신호, 상기 제1 변위 센서의 출력 신호를 제공받아, 상기 운동 제어부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 임피던스 매칭 장치.
  6. RF 전원에 연결되고 직선 운동하는 제1 축을 포함하는 제1 가변 축전기;
    상기 제1 가변 축전기의 상기 제1 축에 축 결합하여 직선 운동을 제공하는 제1 선형 운동부;
    상기 제1 축과 상기 제1 선형 운동부의 제1 구동축을 연결하는 제1 절연 조인트; 및
    상기 제1 선형 운동부의 상기 제1 구동축의 이동 거리를 측정하는 제1 변위 센서를 포함하고,
    상기 제1 변위 센서는:
    상기 제1 선형 운동부의 중심축에서 연장된 변위 센서 장착부;
    상기 변위 센서 장착부에 장착되는 인코더 스케일러;
    상기 인코더 스케일러와 이격되어 배치되는 인코더 판독부를 더 포함하는 것을 특징으로 임피던스 매칭 장치.
  7. 제1 항, 제3항, 및 제6 항 중에서 어느 한 항에 있어서,
    상기 RF 전원의 주파수는 가변되는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 장치.
  8. 제1 항, 제3항, 및 제6 항 중에서 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 가변 축전기에 직렬 또는 병렬로 연결되는 고정 리액티브 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 장치.
  9. 제3 또는 제6 항에 있어서,
    상기 제1 축이 진공과 대기의 압력 차이에 의하여 빨려들어가지 않도록 상기 제1 절연 조인트 주위에 배치되는 선형 운동 정지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 장치.
  10. RF 전원에 연결되고 직선 운동하는 제1 축을 포함하는 제1 가변 축전기의 상기 제1 축에 축 결합하여 직선 운동을 제공하는 제1 선형 운동부;
    상기 제1 축과 상기 제1 선형 운동부의 제1 구동축을 연결하는 제1 절연 조인트; 및
    상기 제1 선형 운동부의 상기 제1 구동축의 이동 거리를 측정하는 제1 변위 센서를 포함하고,
    제1 선형 운동부는:
    상기 제1 구동축의 타단에 결합하는 코일 보빈(bobbin); 및
    상기 제1 구동축을 감싸고 상기 코일 보빈에 선형 운동을 제공하는 제1 영구자석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 운동 모듈.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 축이 진공과 대기의 압력 차이에 의하여 빨려들어가지 않도록 상기 제1 절연 조인트 주위에 배치되는 선형 운동 정지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 운동 모듈.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 선형 운동 정지부는 스프링인 것을 특징으로 하는 선형 운동 모듈.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 선형 운동 정지부는:
    상기 제1 절연 조인트의 외주면에 형성된 홈에 삽입되는 돌출부; 및
    상기 돌출부에 축결합하여 상기 돌출부를 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 운동 모듈.
  14. 하나의 RF 전원; 및
    상기 RF 전원과 적어도 하나의 부하 사이에 배치되는 임피던스 매칭부를 포함하고,
    상기 임피던스 매칭부는:
    직선 운동하는 제1 축을 포함하는 제1 가변 축전기;
    상기 제1 가변 축전기의 상기 제1 축에 축 결합하여 직선 운동을 제공하는 제1 선형 운동부;
    상기 제1 축과 상기 제1 선형 운동부의 제1 구동축을 연결하는 제1 절연 조인트; 및
    상기 제1 선형 운동부의 상기 제1 구동축의 이동 거리를 측정하는 제1 변위 센서를 포함하고,
    제1 선형 운동부는:
    상기 제1 구동축의 타단에 결합하는 코일 보빈(bobbin); 및
    상기 제1 구동축을 감싸고 상기 코일 보빈에 선형 운동을 제공하는 제1 영구자석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 라디오 주파수 전력 공급 장치.
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