KR102035620B1 - 초고속 임피던스 정합 방법 및 정합 시스템 - Google Patents

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(주)에이에스엔지니어링
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Abstract

본 발명은 가변 네트워크를 이용한 임피던스 정합 기술과 주파수를 가변하여 임피던스를 정합하는 기술을 융합하여 넓은 임피던스 범위의 동적 부하를 수십 msec 내의 짧은 시간 내에 정합하고 반사파가 최저인 상태로 주파수 복원을 수행할 수 있는 초고속 임피던스 정합 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 초고속 임피던스 정합 장치는, 임피던스 매칭을 위하여 구동 주파수를 변경할 수 있는 가변 RF 전원; 상기 가변 RF 전원으로부터 출력을 제공받아 부하에 전달하되, 상기 부하에서 전달되는 반사파를 센싱하고 가변 네트워크를 이용하여 상기 반사파가 "0" 이 되도록 자동으로 임피던스 매칭 기능을 수행하는 매칭 박스; 상기 가변 RF 전원과 매칭 박스 사이에 설치되며, 상기 매칭 박스의 자동 매칭 기능을 정지시킨 상태에서 상기 가변 RF 전원의 주파수 매칭으로 가매칭 주파수를 정하고 상기 가매칭 주파수와 목표 구동 주파수 사이의 값으로 설정된 임시 구동 주파수 값을 가진 출력을 상기 부하에 제공함과 동시에 상기 임시 구동 주파수값을 상기 매칭 박스에 전송하고 상기 매칭 박스의 자동 매칭 기능을 활성화하여 상기 임시 구동 주파수 출력에 대한 자동 임피던스 매칭이 이루어지도록 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

초고속 임피던스 정합 방법 및 정합 시스템{A SYSTEM FOR MATCHING THE IMPEDANCE OF THE PLASMA APPARATUS AND THE METHOD THEREOF}
본 발명은 임피던스 정합 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가변 네트워크를 이용한 임피던스 정합 기술과 주파수를 가변하여 임피던스를 정합하는 기술을 융합하여 넓은 임피던스 범위의 동적 부하를 수십 msec 내의 짧은 시간 내에 정합하고 반사파가 최저인 상태로 주파수 복원을 수행할 수 있는 초고속 임피던스 정합 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조, 액정 표시 장치(LCD) 제조, 태양광 모듈 제조 등 정밀소자 제조 분야에서는 고집적화된 정밀한 공정 처리를 위하여 플라즈마를 이용한 공정을 활용하는 것이 보편화되어 있다.
플라즈마를 이용하는 각 제조용 장비는 공통적으로 공정 처리를 위한 밀폐된 용기(chamber)와 반응성 가스 공급 장치, 고주파 발생을 위한 고주파 전원 장치 등으로 구성되며, 상기 밀폐된 용기(chamber) 내에 반응성 가스를 주입하고 고주파를 인가하여 플라즈마를 방전시킨다. 플라즈마가 발생하면 상기 챔버는 플라즈마를 포함한 동적 부하가 되고, 이 동적 부하에 기인하여 상기 고주파 발생 장치와 챔버 사이에 동적부하로부터 반사되는 반사파가 발생하게 된다.
상기 반사파는 고주파 발생 장치에서 발생한 전력이 챔버로 전달되지 못하고 되돌아 오는 전력으로, 플라즈마의 품질을 평가하는 기준이 되기도 한다. 따라서 좋은 품질의 플라즈마를 얻기 위해서는 짧은 시간 내에 반사파를 최소화하여 최대의 전력을 상기의 부하에 공급할 수 있도록 신속한 임피던스 정합이 필요하다.
임피던스 정합 방법으로는 통상적으로 상기의 챔버와 고주파 전원 장치 사이에 가변소자(가변 코일 또는 가변 정전 용량)을 포함한 별도의 임피던스 정합장치를 설치하는 방법과 고주파 전원장치의 주파수를 변경하여 임피던스 정합을 수행하는 방법이 있다. 한편 상기 부하가 시간에 따라 변화하는 동적 부하이므로 이러한 부하의 움직임에 추종하는 임피던스 정합을 하여야 한다.
가변소자를 이용한 자동 임피던스 정합 장치는 부하의 특성에 따라 각기 다른 매칭 네트워크를 가지며, 네트워크에는 적어도 2개 이상의 가변 소자가 사용된다. 상기 가변소자를 이용한 네트워크 구성에 따라 매우 넓은 범위의 부하 임피던스에 대하여 임피던스 정합을 수행할 수 있으므로, 플라즈마의 상태가 심하게 변화되는 경우에도 뛰어난 임피던스 정합 특성을 보이며, 반사파를 "0"에 가깝게 구현할 수 있다. 상기 가변 소자로는 통상적으로 가변 콘덴서 또는 가변 인덕턴스를 사용하며, 모터를 이용하여 가변소자를 제어하고 반사파의 검출회로를 통하여 동적 부하에 자동으로 추종하도록 제어된다.
그러나 가변소자를 이용한 임피던스 정합속도는 느린 편으로, 가변소자를 움직이는 모터의 구동 속도에 의하여 수백 밀리 초(mili-sec)에서 수초 정도의 정합 시간이 필요하다.
한편 주파수를 가변하여 임피던스 정합을 수행하는 경우 보통의 주파수 가변범위는 기준 주파수를 기준으로 10% 미만으로 임피던스 정합이 가능한 부하의 임피던스 범위는 매우 좁다. 상기 2개의 가변소자를 가진 네트워크의 임피던스 정합 범위는 넓은 면적을 가지는 반면, 주파수 가변은 주파수라는 하나의 가변으로 인하여 정합 범위는 면적이 아닌 선의 형태를 가지게 된다. 따라서, 조그마한 부하의 임피던스 변화에도 임피던스 정합을 수행할 수 없으며, 수행을 완료하여도 일정량의 반사파는 잔존할 수밖에 없다. 반면 임피던스 정합 속도는 빠르므로 정합 시간은 수 마이크로(micro-sec)에서 수 밀리초(mili-sec) 정도로 매우 짧다.
최근 반도체 제조 공정 전반에 걸쳐서 생산성 향상을 위하여 플라즈마의 효율 증대를 요구하고 있고, 이것은 짧은 임피던스 정합 시간을 요구하고 있다. 특히 원자층 증착(Atomic Layer Deposition : ALD) 공정은 매우 짧은 시간의 플라즈마 제어를 반복하여야 한다. 또한, 최근의 식각 공정 및 증착 공정에서는 증착과 식각을 반복하거나 하나의 레시피 내에서 고주파 전력을 유지하면서 고주파 전력을 변경하여 플라즈마 효율을 제어하고 있다.
이러한 새로운 공정 조건을 수행하기 위해서는 매우 빠른 임피던스 정합 시간이 요구되고 있다. 또한 신뢰성 있는 공정 결과를 위하여 플라즈마 발생에 필요한 고주파의 주파수를 일정하게 유지할 필요가 있으며, 복수의 공정 조건을 수행하기 위하여 넓은 임피던스 정합 범위를 요구하고 있다.
상기의 짧은 정합 시간과 넓은 정합 범위라는 새로운 요구 조건을 만족하기 위하여는 가변 네트워크를 이용한 임피던스 정합 장치와 주파수를 가변하여 임피던스를 정합하는 2가지 기술의 장점을 접합한 새로운 임피던스 정합 방법과 임피던스 정합 장치가 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 가변 네트워크를 이용한 임피던스 정합 기술과 주파수를 가변하여 임피던스를 정합하는 기술을 융합하여 넓은 임피던스 범위의 동적 부하를 수십 msec 내의 짧은 시간 내에 정합하고 반사파가 최저인 상태로 주파수 복원을 수행할 수 있는 초고속 임피던스 정합 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 초고속 임피던스 정합 장치는, 임피던스 매칭을 위하여 구동 주파수를 변경할 수 있는 가변 RF 전원; 상기 가변 RF 전원으로부터 출력을 제공받아 부하에 전달하되, 상기 부하에서 전달되는 반사파를 센싱하고 가변 네트워크를 이용하여 상기 반사파가 "0" 이 되도록 자동으로 임피던스 매칭 기능을 수행하는 매칭 박스; 상기 가변 RF 전원과 매칭 박스 사이에 설치되며, 상기 매칭 박스의 자동 매칭 기능을 정지시킨 상태에서 상기 가변 RF 전원의 주파수 매칭으로 가매칭 주파수를 정하고 상기 가매칭 주파수와 목표 구동 주파수 사이의 값으로 설정된 임시 구동 주파수 값을 가진 출력을 상기 부하에 제공함과 동시에 상기 임시 구동 주파수값을 상기 매칭 박스에 전송하고 상기 매칭 박스의 자동 매칭 기능을 활성화하여 상기 임시 구동 주파수 출력에 대한 자동 임피던스 매칭이 이루어지도록 제어하는 제어부;를 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 매칭 박스는, 적어도 2개 이상의 가변 소자를 포함하는 가변 네트워크 회로부; 상기 부하에서 전달되는 반사파를 실시간으로 검출하는 검출 회로부; 상기 검출 회로부에서 검출되는 반사파가 "0"에 근접하도록 상기 가변 네트워크 회로부를 실시간으로 변동시키는 자동 매칭 제어부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 제어부는, 상기 가매칭 주파수와 목표 구동 주파수 사이의 간격이 큰 경우 상기 가매칭 주파수와 임시 구동 주파수 사이에 2차 임시 구동 주파수를 더 설정하고, 이에 따른 자동 임피던스 매칭 동작을 추가적으로 수행하도록 제어하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 검출 회로부는, 상기 제어부에서 전송되는 임시 구동 주파수±0.5Mhz 범위 내의 반사파만을 검출하는 것이 바람직하다.
한편 본 발명은 1) 매칭박스의 자동 매칭 기능을 정지시킨 상태에서 가변 RF 전원에서 목표 구동 주파수값을 가진 출력을 제공하는 단계; 2) 상기 가변 RF 전원에서의 주파수를 변경하는 방법으로 임피던스 정합하여 가매칭 주파수를 정하는 단계; 3) 상기 가매칭 주파수값과 목표 구동 주파수값 사이의 값을 가지는 임시 구동 주파수 값을 정하고 상기 매칭박스의 자동 매칭 기능을 활성화시킨 상태에서 상기 임시 구동 주파수 값을 가진 출력을 부하에 제공함과 동시에 상기 매칭 박스에 상기 임시 구동 주파수 값을 전송하는 단계; 4) 상기 매칭 박스가 전 단계에서 전송된 상기 임시 구동 주파수 값을 기준으로 상기 부하에서 제공되는 반사파를 감지하여 자동 매칭하는 단계; 5) 상기 임시 구동 주파수 값과 목표 구동 주파수 값 사이의 값을 가지는 제2 임시 구동 주파수 값을 다시 정하고 상기 3), 4) 단계를 반복하되, 상기 제2 임시 구동 주파수 값이 상기 목표 구동 주파수값과 동일해질 때까지 반복하는 단계;를 포함하는 초고속 임피던스 정합 방법도 제공한다.
본 발명에서 상기 임시 구동 주파수값은 상기 가매칭 주파수값과 유사한 값인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 4) 단계에서는, 상기 매칭 박스가 상기 임시 구동 주파수값±0.5Mhz 범위 내의 반사파만을 검출하면서 자동 매칭 기능을 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 초고속 임피던스 정합장치 및 방법에 따르면 가변 네트워크를 이용한 임피던스 정합 기술과 주파수를 가변하여 임피던스를 정합하는 기술을 융합하여 넓은 임피던스 범위의 동적 부하를 수십 msec 내의 짧은 시간 내에 정합하고 반사파가 최저인 상태로 주파수 복원을 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고속 임피던스 정합 장치의 설치 상태를 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고속 임피던스 정합 장치의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고속 임피던스 정합 방법의 순서도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 초고속 임피던스 정합 장치(100)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 가변 RF 전원(110), 매칭 박스(120) 및 제어부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 가변 RF 전원(110)은 RF 전원을 생성하여 부하 즉, 챔버(101)에 제공하는 구성요소로서, 주파수 변경을 통하여 임피던스 정합 기능을 수행할 수 있도록 구동 주파수를 변경할 수 있는 것이 바람직하다. 따라서 상기 가변 RF 전원(110)은 일반적으로 주파수를 변경할 수 있는 상용품을 채용할 수 있다.
다음으로 상기 매칭 박스(120)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 가변 RF 전원(110)과 부하 즉, 챔버(101) 사이에 설치되며, 상기 가변 RF 전원(110)으로부터 출력을 제공받아 챔버(101)에 전달하는 구성요소이다. 특히, 본 실시예에서 상기 매칭 박스(120)는 상기 가변 RF 전원(110)의 출력에 대응하여 상기 부하에서 반사되어 전달되는 반사파를 센싱하고 가변 네트워크를 이용하여 상기 반사파가 "0" 이 되도록 자동으로 임피던스 매칭 기능을 수행할 수 있는 구조를 가진다.
따라서 본 실시예에서 상기 매칭 박스(120)는 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 가변 네트워크 회로부(122), 검출 회로부(124) 및 자동매칭 제어부(126)를 포함하여 구성될 수 있다. 먼저 상기 가변 네트워크 회로부(122)는 도 2에 도시된 바와 같이, 적어도 2개 이상의 가변 소자 즉, 가변 코일 또는 가변 정전용량을 포함하며, 이들을 조정할 수 있는 모터를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 상기 가변 네트워크 회로부(122)의 구체적인 구성은 필요에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
다음으로 상기 검출 회로부(124)는 상기 매칭 박스(120) 내에 설치되며, 상기 가변 RF 전원(110)의 출력에 대하여 상기 부하(101)에서 전달되는 반사파를 실시간으로 검출하는 구성요소이며, 본 실시예에서 상기 검출 회로부(124)에서 반사파를 검출할 수 있는 범위는 상기 제어부(130)에서 제공되는 구동 주파수 값에 의하여 특정된다.
구체적으로 상기 검출 회로부(124)에서 반사파로 감지할 수 있는 주파수값 범위는 구동 주파수±0.5Mhz 범위 내로 한정된다. 따라서 이 범위를 벗어난 주파수 값은 반사파가 아닌 노이즈(noise)로 처리되므로 자동 매칭 기능의 수행에 영향을 미치지 않는다. 상기 검출 회로부(124)에 의하여 실시간으로 검출되는 반사파값은 상기 자동 매칭 제어부(126)로 제공된다.
다음으로 상기 자동매칭 제어부(126)는 상기 매칭 박스(120) 내에서 설치되며, 상기 검출 회로부(124)에서 검출되어 제공되는 반사파가 "0"에 근접하도록 상기 가변 네트워크 회로부(122)를 실시간으로 변동시켜 자동 매칭 기능을 수행하는 구성요소이다. 특히, 본 실시예에서 상기 자동 매칭 제어부(126)는 상기 제어부(130)의 제어 동작에 의하여 자동 매칭 기능을 비활성화 상태와 활성화 상태로 전환할 수 있다. 따라서 상기 자동 매칭 기능이 비활성화된 상태에서 상기 매칭 박스(120)는 상기 가변 RF 전원(110)에서 제공되는 출력을 그대로 상기 부하에 전달하는 기능만을 수행한다.
이러한 구조를 가지는 본 실시예에 따른 매칭 박스(120)는 상기 제어부(130)에서 제공되는 구동 주파수 값에 의하여 특정되는 좁은 범위의 주파수값만을 반사파로 인식하고 이에 따라 자동 매칭 기능을 수행하므로 수 microsec 내의 매우 짧은 시간 내에 자동 매칭 기능을 완료할 수 있는 장점이 있다.
다음으로 상기 제어부(130)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 가변 RF 전원(110)과 매칭 박스(120) 사이에 설치되며, 가변 네트워크를 이용한 임피던스 정합 기술과 주파수를 가변하여 임피던스를 정합하는 기술을 융합하여 넓은 임피던스 범위의 동적 부하를 수십 msec 내의 짧은 시간 내에 정합하고 반사파가 최저인 상태로 주파수 복원을 수행하는 구성요소이다.
이를 위하여 상기 제어부(130)는 먼저 상기 매칭 박스(120)의 자동 매칭 기능을 정지시킨 상태에서 상기 가변 RF 전원(110)에서 목표 구동 주파수값의 출력이 이루어지도록 하고, 이 출력에 대하여 상기 가변 RF 전원(110)의 주파수 가변 매칭방법으로 가매칭 주파수를 우선하여 정한다. 여기에서 '가매칭 주파수'라 함은 일반적으로 적용되는 주파수를 가변하여 임피던스를 정합하는 방법으로 얻어지는 최초의 매칭 주파수를 말한다.
그리고 나서 상기 제어부(130)는 상기 가매칭 주파수와 목표 구동 주파수 사이의 값으로 설정된 임시 구동 주파수 값을 정하고, 상기 임시 구동 주파수 값을 가진 출력을 상기 가변 RF 전원(110)에 의하여 상기 부하(101)에 제공함과 동시에 상기 임시 구동 주파수값을 상기 매칭 박스(120)에 전송하여 반사파 감지 범위를 설정하다. 그리고 나서 상기 매칭 박스(120)의 자동 매칭 기능을 활성화하여 상기 임시 구동 주파수 출력에 대한 자동 임피던스 매칭이 신속하게 이루어지도록 제어한다.
이때 상기 임시 구동 주파수 값은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 가매칭 주파수와 목표 구동 주파수 사이의 구간을 여러 개로 분할한 상태에서 상기 가매칭 주파수 값에 가장 가까운 주파수 값이 되며, 이 임시 구동 주파수 값에 의하여 자동 매칭 동작이 완료되면 다음 구간의 주파수 값이 다시 임시 구동 주파수 값으로 설정되어 자동 매칭 동작을 반복한다.
이하에서는 이러한 구조를 가지는 초고속 임피던스 정합 장치(100)를 이용하여 초고속으로 임피던스 정합을 수행하는 방법을 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 초고속 임피던스 정합 방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 매칭박스의 자동 매칭 기능을 정지시킨 상태에서 가변 RF 전원(110)에서 목표 구동 주파수값을 가진 출력을 제공하는 단계(S100)로 시작된다. 여기에서 목표 구동 주파수 값이라 함은 최종적으로 반사파가 최소화된 상태에서 상기 부하(101)에 제공되어야할 RF 전원의 주파수 값이며, 상기 부하(101)에서 진행될 공정 레시피에 가장 적합한 주파수를 말한다.
본 단계(S100)에서는 먼저 상기 자동매칭 제어부(126)의 자동 매칭 기능을 비활성화시키고, 이 상태에서 상기 가변 RF 전원(110)을 ON 시켜서 상기 목표 구동 주파수값을 가지는 RF전원을 상기 매칭 박스(120)를 거쳐서 상기 부하(101)에 공급한다. 따라서 이 상태에서는 상기 자동매칭 제어부(126)의 기능이 비활성화되므로 상기 매칭 박스(120)에 의한 매칭 동작은 이루어지지 않는다.
다음으로는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 부하(101)에 의하여 반사되는 반사파가 최소화되도록 상기 가변 RF 전원(110)에서의 주파수를 변경하는 방법으로 임피던스 정합하여 가매칭 주파수를 정하는 단계(S200)가 진행된다. 즉, 이 단계(S200)에서는 상기 매칭 박스(120)에 의한 자동 매칭 동작이 정지된 상태에서 신속하게 상기 가변 RF 전원(110)의 주파수만을 변경하여 가매칭 주파수를 정한다. 여기에서 '가매칭 주파수'라 함은 상기 가변 RF 전원(110)에 의하여 목표 구동 주파수값을 가지는 출력이 상기 부하에 제공된 상태에서 반사파가 최소화되도록 상기 가변 RF 전원(110)에서의 주파수를 변경하는 방법으로 임피던스 정합하여 얻어지는 변경된 주파수를 말한다. 통상적으로 상기 가매칭 주파수는 상기 목표 구동 주파수와 일정한 차이를 가진다.
다음으로는 도 3에 도시된 바와 같이, 임시 구동 주파수값을 정하고 이를 상기 매칭 박스(120)에 전송하여 자동 매칭 과정을 준비하는 단계(S300)가 진행된다. 이 단계(S300)에서는 구체적으로 전단계(S200)에서 정해진 상기 가매칭 주파수값과 목표 구동 주파수값 사이의 값을 가지는 제1 임시 구동 주파수 값을 정하고 상기 매칭박스(120)의 자동 매칭 기능을 활성화시킨 상태에서 상기 제1 임시 구동 주파수 값을 가진 출력을 부하에 제공하도록 상기 가변 RF 전원(110)을 제어함과 동시에 상기 매칭 박스(120)에 상기 제1 임시 구동 주파수 값을 전송하여 신속한 자동 매칭 동작이 이루어질 수 있도록 한다.
한편 본 실시예에서 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 가매칭 주파수값과 목표 구동 주파수값 사이의 간격이 큰 경우에는 이 구간을 여러 개로 나눈 후, 상기 가매칭 주파수값과 가장 가까운 주파수값을 제1 임시 구동 주파수 값으로 정한다.
다음으로는 상기 매칭 박스(120)가 전 단계(S300)에서 전송된 상기 제1 임시 구동 주파수 값을 기준으로 좁은 범위 내에서 상기 부하(101)에서 제공되는 반사파를 감지하여 신속하게 자동 매칭 동작을 수행하는 단계((400)가 진행된다. 전술한 바와 같이, 상기 자동매칭 제어부(126)에는 제1 임시 구동 주파수 값이 제공되어 있으므로, 상기 부하(101)에서 반사되는 반사파 중에서 상기 제1 임시 구동 주파수 값을 전후로 하여 좁은 범위 내에서 감지되는 반사파만을 고려하여 자동 매칭 동작을 수행하므로 수 microsec 내의 매우 짧은 시간 내에 자동 매칭 동작이 완료될 수 있다.
다음으로는 자동 매칭 동작이 완료된 상태에서 상기 제1 임시 구동 주파수값이 상기 목표 구동 주파수 값과 일치하는지 여부를 판단한다(S500). 이 판단 결과 양자가 일치하면 초고속 임피던스 정합 방법을 종료하고 상기 자동 매칭 기능을 활성화시킨 상태에서 실시간 자동 매칭만을 수행하게 된다.
한편 판단 결과 양자가 일치하지 않으면 도 3에 도시된 바와 같이, 다시 상기 임시 구동 주파수 값과 목표 구동 주파수 값 사이의 값을 가지는 제2 임시 구동 주파수 값을 다시 정하고(S300) 가변 네트워크 회로부(122)를 이용하여 자동 정합하는 단계(S400) 단계를 반복하되, 상기 제2 임시 구동 주파수 값이 상기 목표 구동 주파수값과 동일해질 때까지 반복한다.
임시 구동 주파수와 목표 구동 주파수 값이 동일해지면 자동 정합 기능을 유지한 상태에서 공정을 진행한다.
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 초고속 임피던스 정합 장치
101 : 챔버 110 : 가변 RF 전원
120 : 매칭 박스 130 : 제어부
140 : 안테나 1 : 기판

Claims (7)

  1. 임피던스 매칭을 위하여 구동 주파수를 변경할 수 있는 가변 RF 전원;
    상기 가변 RF 전원으로부터 출력을 제공받아 부하에 전달하되, 상기 부하에서 전달되는 반사파를 센싱하고 가변 네트워크를 이용하여 상기 반사파가 "0" 이 되도록 자동으로 임피던스 매칭 기능을 수행하는 매칭 박스;
    상기 가변 RF 전원과 매칭 박스 사이에 설치되며, 상기 매칭 박스의 자동 매칭 기능을 정지시킨 상태에서 상기 가변 RF 전원에 의하여 목표 구동 주파수값의 전원을 상기 부하에 제공한 상태에서 반사파가 최소화되도록 상기 가변 RF 전원에서의 주파수를 변경하는 방법으로만 임피던스 정합하여 얻어지는 가매칭 주파수를 산출하고, 상기 가매칭 주파수와 목표 구동 주파수 사이의 값으로 설정된 임시 구동 주파수 값을 가진 출력을 상기 부하에 제공함과 동시에 상기 임시 구동 주파수값을 상기 매칭 박스에 전송하고 상기 매칭 박스의 자동 매칭 기능을 활성화하여 상기 임시 구동 주파수 출력에 대한 자동 임피던스 매칭이 이루어지도록 제어하는 제어부;를 포함하는 초고속 임피던스 정합 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 매칭 박스는,
    적어도 2개 이상의 가변 소자를 포함하는 가변 네트워크 회로부;
    상기 부하에서 전달되는 반사파를 실시간으로 검출하는 검출 회로부;
    상기 검출 회로부에서 검출되는 반사파가 "0"에 근접하도록 상기 가변 네트워크 회로부를 실시간으로 변동시키는 자동 매칭 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초고속 임피던스 정합 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 가매칭 주파수와 목표 구동 주파수 사이의 간격이 10MHz 이상으로 큰 경우 상기 가매칭 주파수와 임시 구동 주파수 사이에 2차 임시 구동 주파수를 더 설정하고, 이에 따른 자동 임피던스 매칭 동작을 추가적으로 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 초고속 임피던스 정합 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 검출 회로부는,
    상기 제어부에서 전송되는 임시 구동 주파수±0.5Mhz 범위 내의 반사파만을 검출하는 것을 특징으로 하는 초고속 임피던스 정합 장치.
  5. 1) 매칭박스의 자동 매칭 기능을 정지시킨 상태에서 가변 RF 전원에서 목표 구동 주파수값을 가진 출력을 제공하는 단계;
    2) 상기 가변 RF 전원에서의 주파수를 변경하는 방법으로 임피던스 정합하여 가매칭 주파수를 정하는 단계;
    3) 상기 가매칭 주파수값과 목표 구동 주파수값 사이의 값을 가지는 임시 구동 주파수 값을 정하고 상기 매칭박스의 자동 매칭 기능을 활성화시킨 상태에서 상기 임시 구동 주파수 값을 가진 출력을 부하에 제공함과 동시에 상기 매칭 박스에 상기 임시 구동 주파수 값을 전송하는 단계;
    4) 상기 매칭 박스가 전 단계에서 전송된 상기 임시 구동 주파수 값을 기준으로 상기 부하에서 제공되는 반사파를 감지하여 자동 매칭하는 단계;
    5) 상기 임시 구동 주파수 값과 목표 구동 주파수 값 사이의 값을 가지는 제2 임시 구동 주파수 값을 다시 정하고 상기 3), 4) 단계를 반복하되, 상기 제2 임시 구동 주파수 값이 상기 목표 구동 주파수값과 동일해질 때까지 반복하는 단계;를 포함하는 초고속 임피던스 정합 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 임시 구동 주파수값은,
    상기 가매칭 주파수값과 목표 구동 주파수값 사이의 구간을 여러 구간으로 분할한 경우, 상기 가매칭 주파수값과 가장 가까운 주파수값인 것을 특징으로 하는 초고속 임피던스 정합 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 4) 단계에서는,
    상기 매칭 박스가 상기 임시 구동 주파수값±0.5Mhz 범위 내의 반사파만을 검출하면서 자동 매칭 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 초고속 임피던스 정합 방법.
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