KR20000001508A - Impedance matching device of high frequency oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고주파 발진기의 임피던스 정합 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부하에 공급되는 고주파 전력의 효율을 높이고, 정합 장치의 성능을 향상시키는 고주파 발진기의 임피던스(Impedance) 정합 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an impedance matching device of a high frequency oscillator, and more particularly, to an impedance matching device of a high frequency oscillator for improving the efficiency of the high frequency power supplied to a load and improving the performance of the matching device.
주파수를 갖는 전력 공급원과 연결되는 부하 사이에는, 일반적으로 전력공급원과 부하간의 임피던스 특성을 일치시키도록 하는 임피던스 정합 장치를 따로 두어 정합이 이루어진다. 전력 공급원과 부하 사이의 임피던스를 일치시킴으로써 전력효율이 향상되고, 전력 공급원 및 부하에 가해질 수 있는 손상을 사전에 방지할 수 있다.Between a load connected to a power source having a frequency, a match is usually established by setting an impedance matching device to match the impedance characteristics between the power supply and the load. By matching the impedance between the power supply and the load, the power efficiency is improved and damages that may be caused to the power supply and the load can be prevented in advance.
상술한 바와 같은 종래의 전력 공급원으로 고주파 발진기가 있는데, 그 임피던스는 일정하지만 이에 연결되는 부하의, 예로서 공정챔버 등의, 임피던스는 일정하지 않으므로 이 두가지 임피던스의 차이를 어느 일정 수준에서 정합되도록 할 필요가 있다.A conventional power supply as described above is a high frequency oscillator, the impedance of which is constant, but the load connected thereto, for example, the process chamber, such as the impedance is not constant, so that the difference between the two impedances to match at a certain level There is a need.
그런데, 고주파 정합이 이루어지지 않아서 정합불량이 발생되면 고주파 발진기에서 출력되는 반송전력에 대해 부하에서 반사되어 오는 반사전력이 발생되어 고주파 발진기는 물론 고주파 정합 장치 및 부하에 영향을 끼치는 결과를 초래하게 된다.However, if a mismatch occurs because high frequency matching is not performed, reflected power reflected from the load is generated with respect to the carrier power output from the high frequency oscillator, resulting in an effect on the high frequency oscillator and the load. .
도1은 종래의 고주파 정합 장치가 부하에 연결되는 간단한 형태의 회로도로서, 고주파 공급원(Vs)으로부터 트랜스포머(Transformer)(10)의 일차측에 전원이 공급되고, 트랜스포머(10)의 이차측에는 결합콘덴서(12)를 통해 공정챔버(14)에 전원이 공급되도록 연결되어 있다.1 is a circuit diagram of a simple form in which a conventional high frequency matching device is connected to a load, and power is supplied from a high frequency source Vs to a primary side of a transformer 10, and a coupling capacitor is connected to a secondary side of the transformer 10. It is connected to supply power to the process chamber 14 through 12.
트랜스포머(10)의 일차측의 일단자에는 콘덴서(C1, C2)가 병렬로 연결되어 있고, 다른 일단자에는 가변콘덴서(C3)가 연결되어 있다.The capacitors C1 and C2 are connected in parallel to one end of the primary side of the transformer 10, and the variable capacitor C3 is connected to the other end.
트랜스포머(10)의 이차측에는 병렬로 연결된 아홉 개의 콘덴서(Cm)가 출력단의 병렬로 연결된 콘덴서(C4, C5) 및 코일(L3)과 연결되어 있다.Nine capacitors Cm connected in parallel to the secondary side of the transformer 10 are connected to the capacitors C4 and C5 and the coil L3 connected in parallel at the output terminal.
전술한 바와 같이 연결되어 구성된 종래의 정합 장치는 5㎾(13.56㎒)의 고주파 전원(Vs)의 출력임피던스와 공정챔버(14)의 임피던스가 정합되어 이루어진다.In the conventional matching device configured as described above, the output impedance of the high frequency power supply Vs of 5 kHz (13.56 MHz) and the impedance of the process chamber 14 are matched.
트랜스포머(10)의 일차측의 양끝단에 연결되어 있는 가변콘덴서(C1, C3)는 각각 최대 500㎊의 가변용량을 갖는데, 전원인가시 일차측과 이차측 간의 발열에 의해 정합이 원활히 이루어지지 않으면 5㎾의 전력을 견디지 못하는 경우가 발생하였다. 또한 코일(L1)과 코일(L2) 사이의 절연간격이 너무 적어서 아크(Arc)가 발생하여 열에 의한 저항치가 높아져서 특성이 변하는 문제가 발생하였다.The variable capacitors C1 and C3 connected to both ends of the primary side of the transformer 10 each have a variable capacitance of up to 500 Hz. If the power supply is not matched by the heat generated between the primary side and the secondary side, There was a case where it could not withstand 5 kW of power. In addition, the insulation gap between the coil (L1) and the coil (L2) is too small to generate an arc (Arc) to increase the resistance value due to heat has a problem that the characteristics change.
그리고, 코일간(L1, L2)의 절연체는 두께가 0.1㎜의 얇은 운모로 구성되어 있어서 5㎾의 전력이 인가되었을 때 절연한계를 극복하지 못하고, 녹아서 절연체로서의 역할을 수행하지 못하는 문제점이 있었다.In addition, the insulator between the coils L1 and L2 is composed of a thin mica having a thickness of 0.1 mm, so that when the power of 5 kW is applied, the insulator is not overcome, and there is a problem in that it does not function as an insulator by melting.
또한, 이차측에 연결된 아홉 개의 결합콘덴서(12)의 용량에 의하면 2㎸ 8A의 출력특성을 나타낼 수 밖에 없어서 고전력에 의해 결합콘덴서(12)가 파괴되는 등의 문제점이 있었다.In addition, according to the capacity of the nine coupling capacitors 12 connected to the secondary side, the coupling characteristics of the coupling capacitor 12 may be destroyed due to high power since the output characteristic of 2 ㎸ 8A cannot be obtained.
따라서 전술한 바와 같이 종래의 정합 장치는 고전력의 인가에 따라 콘덴서(C1, C3)의 용량부족이나 트랜스포머(10)의 절연체 파괴 및 결합콘덴서(12)의 용량부족으로 인해 부하에 공급되는 전력이 안정적으로 공급되지 못하는 문제점이 있었다.Therefore, as described above, in the conventional matching device, the power supplied to the load is stable due to insufficient capacity of the capacitors C1 and C3 or breakdown of the insulator of the transformer 10 and insufficient capacity of the coupling capacitor 12 according to the application of high power. There was a problem that can not be supplied.
본 발명의 목적은, 부하에 공급되는 고주파 전력의 임피던스 정합을 수행하는 장치의 변압기 절연체를 열에 강한 재질의 것으로 변경하고, 고주파 전류의 흐름을 유도하는 콘덴서의 특성을 향상시키는 고주파 발진기의 임피던스 정합 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to change the transformer insulator of an apparatus for performing impedance matching of high frequency power supplied to a load with a material resistant to heat, and to improve the characteristics of a capacitor for inducing the flow of high frequency current. To provide.
도1은 종래의 고주파 발진기의 임피던스 정합 장치를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing an impedance matching device of a conventional high frequency oscillator.
도2는 본 발명에 따른 고주파 발진기의 임피던스 정합 장치의 실시예를 나타내는 회로도이다.Fig. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the impedance matching device of the high frequency oscillator according to the present invention.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing
10, 20 : 트랜스포머 12, 22 : 결합콘덴서10, 20: transformer 12, 22: coupling capacitor
14, 24 : 공정챔버 Vs : 전원14, 24: process chamber Vs: power
C1, C3 : 가변용량콘덴서 C2, C4, C5, Cm, C10 ∼ C13 : 콘덴서C1, C3: variable capacitance capacitors C2, C4, C5, Cm, C10 to C13: capacitors
L1 ∼ L6 : 코일L1 to L6: coil
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고주파 발진기의 임피던스 정합 장치는, 고주파 전원이 인가되는 발진기에 연결되며, 유도코일을 절연시키는 테프론 재질의 절연체를 구비하여 고주파 전력을 소정 크기로 가변시키는 변압수단이 구비되고, 상기 변압수단에 연결되어 변화된 크기의 고주파 전력을 축전하는 축전수단이 구비됨으로써 상기 발진기와 소정 부하와의 임피던스 정합이 이루어진다.The impedance matching device of the high frequency oscillator according to the present invention for achieving the above object is connected to an oscillator to which a high frequency power is applied, and a transformer means for varying high frequency power to a predetermined size by having an insulator made of Teflon material insulating an induction coil. Is provided, and the power storage means is connected to the transformer means for storing the high-frequency power of the changed size by the impedance matching between the oscillator and a predetermined load is made.
그리고, 상기 부하는 반도체 장치를 제조하는 공정챔버가 포함되어 이루어질 수 있다.The load may include a process chamber for manufacturing a semiconductor device.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 고주파 발진기의 임피던스 정합 장치의 실시예는 도2를 참조하면, 고주파 전원(Vs)이 인가되는 트랜스포머(20)의 일차측에 가변용량 콘덴서(C1)와 콘덴서(C2)가 병렬로 연결되어 있고, 다른 일측에는 가변용량 콘덴서(C3)가 연결되어 있다. 그리고, 출력측에는 결합콘덴서(22)가 병렬로 연결된 콘덴서(C12), 콘덴서(C13) 및 코일(L6)과 부하(24)가 연결되어 구성되어 있으며, 트랜스포머(20)의 입력측과 출력측의 두 코일(L4, L5)간에는 내열성이 우수한 테프론 재질의 절연체가 사용된다.2, the variable capacitance condenser C1 and the condenser C2 are arranged in parallel on the primary side of the transformer 20 to which the high frequency power supply Vs is applied. The other side is connected to the variable capacitance capacitor (C3). On the output side, a condenser (C12), a condenser (C13), a coil (L6), and a load (24) are connected to each other and the coupling capacitor 22 is connected in parallel, and the two coils of the input side and the output side of the transformer 20 are connected. Between L4 and L5, an insulator made of Teflon material having excellent heat resistance is used.
5㎾(13.56㎒)의 고주파 전력이 트랜스포머(20)의 일차측에 인가되면 이차측에 연결된 결합콘덴서(22)를 통해 고주파 전류가 부하(負荷)인 공정챔버(24)에 공급된다.When 5 kHz (13.56 MHz) of high frequency power is applied to the primary side of the transformer 20, the high frequency current is supplied to the process chamber 24 which is the load through the coupling capacitor 22 connected to the secondary side.
각각의 가변용량 콘덴서(C1, C3)는 최대 500㎊의 가변범위를 가지고 있고, 결합콘덴서(22)는 7㎸ 60A정도 범위의 출력을 허용하도록 이루어져 있어서 안정적으로 공정챔버(24)에 전력을 공급할 수 있으며, 높은 전압과 전류에 의한 번아웃(Burn-out)을 막을 수 있다.Each of the variable capacitance capacitors C1 and C3 has a variable range of up to 500 Hz, and the coupling capacitor 22 is configured to allow an output in the range of about 7 Hz to 60 A to stably supply power to the process chamber 24. It can prevent burn-out by high voltage and current.
출력측인 공정챔버(24)에 연결되어 있는 콘덴서(C12, C13)와 코일(L6)은 공정챔버(24)의 방전시 병렬공진을 유도하여 보다 안정적인 전압을 공정챔버(24)에 공급하도록 이루어져 있다.The capacitors C12 and C13 and the coil L6 connected to the process chamber 24 on the output side are configured to induce parallel resonance during discharge of the process chamber 24 to supply a more stable voltage to the process chamber 24. .
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예에 의하면 임피던스 정합 장치에 사용되는 트랜스포머(20)의 절연체를 테프론 재질의 것을 사용함으로써 아크가 발생되지 않으며, 과열에 의한 절연체의 파괴를 사전에 방지할 수 있고, 출력측에 결합콘덴서를 사용하여 내압 및 전류의 특성을 개선하여 정합효율이 향상되는 이점이 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, by using a Teflon material as the insulator of the transformer 20 used in the impedance matching device, no arc is generated, and the destruction of the insulator due to overheating can be prevented in advance. In addition, by using a coupling capacitor on the output side, there is an advantage that the matching efficiency is improved by improving the characteristics of the breakdown voltage and the current.
따라서, 본 발명에 의하면 트랜스포머에 사용되는 절연체의 재질을 변경하고, 결합콘덴서의 특성을 개선함으로써 전원과 부하간의 임피던스 정합이 안정적으로 이루어지도록 하는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, by changing the material of the insulator used in the transformer and improving the characteristics of the coupling capacitor, the impedance matching between the power supply and the load is made stable.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1019980021807A KR20000001508A (en) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | Impedance matching device of high frequency oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980021807A KR20000001508A (en) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | Impedance matching device of high frequency oscillator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20000001508A true KR20000001508A (en) | 2000-01-15 |
Family
ID=19539099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980021807A KR20000001508A (en) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | Impedance matching device of high frequency oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20000001508A (en) |
-
1998
- 1998-06-11 KR KR1019980021807A patent/KR20000001508A/en not_active Application Discontinuation
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