KR101136836B1 - 플라즈마에서 아크 전류의 조기 션팅에 의한 고속 아크소멸 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 아크의 초기에 플라즈마로부터 파워 서플라이 전류를 전환시키며, 이에 의해 파워 서플라이로부터 플라즈마로 에너지의 흐름을 억제시키며 파워 서플라이가 플라즈마로 에너지 흐름을 재개할 때 에너지가 다시 흐르게 하는 DC 플라즈마 처리를 운용하는 신규한 장치 및 방법이 제공된다. 전환수단은 파워 서플라이의 출력에 접속되어 아크의 초기에 플라즈마로부터 전류를 전환시키며, 상기 전환수단은 아크가 출력에 검출될 때 작동되어 제1 미리 설정된 시간동안 전류를 전환한다. 전류가 제로에 도달하기 전에 제1 미리 설정된 시간의 끝에서 전환수단이 해제되어 전류가 플라즈마로 재개되고, 아크가 소멸되지 않은 경우에 제2 미리 설정된 시간의 끝에서 전환수단이 재활성화된다.

Description

플라즈마에서 아크 전류의 조기 션팅에 의한 고속 아크 소멸 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FAST ARC EXTINCTION WITH EARLY SHUNTING OF ARC CURRENT IN PLASMA}

본 발명은 플라즈마 처리 장치에서 아크를 검출, 방지 또는 소멸시키는 파워 서플라이(power supply)에 관한 것으로, 특히 아크를 소멸시키는 DC 프로세스, 장치 및 방법에 관한 것이다.

음극 아크는, 전하가 축적되는 절연판의 한 점과 음극의 한 점 사이에서 방전이 일어날 때 플라즈마 기반 처리시에 발생되는 것으로 알려져 있다. 플라즈마의 임피던스는 그후 붕괴되며 이는 종종 "마이크로 아크(micro arc)"로 불린다. 과거에는 이러한 마이크로 아크는 종종 중요하지 않은 것으로 무시되었다. 때때로 파워 서플라이는 직접적으로 마이크로 아크의 존재를 검출하지 않으므로 그들의 진짜 존재가 발견되지 않았다. 만약 마이크로 아크가 충분히 빠르게 소멸되지 않게 되면, 마이크로 아크는 하드 아크(hard arc)로 불리는 것으로 발전하는 캐스케이딩 효과(cascading effect)가 일어날 수 있다. 그후 플라즈마는 이러한 하드 아크를 통하여 방전되어, 빠르게 소멸되지 않을 경우 막(film)의 처리 및 질에 매우 해롭게 될 수 있는 초고밀도 파워를 생성한다.

DC 플라즈마 처리시에 아크를 제어하는 종래의 접근법은 DC 파워 서플라이에 의해 아크로 공급되는 에너지의 감축에 모아지거나 또는 아크의 개시를 최소화 또는 제거하도록 DC 파워와 관련된 고주파 또는 중간주파 파워를 사용하였다. 미합중국 특허 제5,535,906호에 교시된 것과 같이 매우 작은 에너지를 저장하는 파워 서플라이는 출력 케이블에 저장된 것 이상으로 아크로 매우 작은 에너지를 전달한다. 이러한 파워 서플라이는 아크가 검출된 후, 정지시킴에 의해 아크를 소멸시키고 있다. 파워 서플라이가 턴-오프된 후, 케이블에 저장된 에너지는 아크로 분산되어 케이블 및 파워 서플라이에서 손실된다. 이러한 타입의 파워 서플라이는 아크를 감지하여 파워 서플라이를 턴-온 및 턴-오프 시키기 위한 능동회로를 필요로 한다.

다른 예로서, 미합중국 특허 제5,645,698호 및 제6,524,455호에 교시된 바와 같이, 파워 서플라이의 레귤레이션 또는 로직 회로를 방해하지 않고 아크가 발생할 때 아크를 소멸시키는데 수동 회로가 사용될 수 있다. 이 수동 소자는 일반적으로 플라즈마에서 전류를 제로로 되게 하는 공진회로를 제공하기 위한 인덕턴스와 캐패시턴스를 포함하고 있다. 인덕턴스는 이산형 인덕터를 포함할 수 있으나, 플라즈마 챔버에 파워 서플라이를 연결하는 출력 케이블의 인덕턴스가 또한 적절하게 될 수 있다. 이러한 전형적인 링-아웃(ring out) 시간은 수 마이크로초에서 십 마이크로초 범위에 있다. 수동 링-아웃 회로는 출력 전류에 큰 오버슛을 발생하여 공진 소자의 값에 따라 이는 프로세스에 대량의 에너지가 공급되는 결과가 발생할 수 있다. 미합중국 특허 제6,524,455호와 일본공개특허 소61-30655호는 수 마이크로초에 아크를 소멸시킬 수 있는 공진 링-아웃 회로를 교시하고 있다.

많은 파워 서플라이에서는 출력 필터 인덕턴스가 케이블 인덕턴스 보다 더 많은 에너지를 저장하고 있으며, 그래서 만약 아크가 감지된 후 파워 서플라이가 단순하게 턴-오프되는 경우 대량의 에너지는, 출력 캐패시턴스에 저장된 에너지가 상대적으로 낮을 때 조차도 아크로 전달될 수 있다. 부하에 전달된 저장된 인덕턴스 에너지의 양을 감축시키기 위한 하나의 접근법은 파워 서플라이의 출력에 직렬로 스위치를 연결하여 전류가 플라즈마에 도달하는 것을 방지하도록 스위치를 개방시킨다. 이 방법은 인덕터 전류의 차단을 포함하므로 대전압 스파이크가 스위치의 양단에 걸리게 되며, 이는 스위치를 보호하기 위하여 유도성 에너지를 분산시키는 효과적인 수단을 구비하여야 한다.

일반적으로 업계에는 아크를 소멸시키는 가장 좋은 접근법은 그들을 통한 전류를 제로 또는 약간의 미리 설정된 낮은 스레시홀드 값으로 감축하는 것이다. 도 1은 전형적인 아크 링-아웃 프로세스를 나타내고 있다. 아크를 링-아웃시키는 가장 쉬운 방법은 DC 파워 서플라이의 필터 캐패시터로서 또한 작용하는 파워 서플라이의 출력에 설치된 캐패시터(C_out)와, 파워 서플라이의 출력에 직렬로 삽입된 이산 인덕터를 포함하거나 파워 서플라이의 출력 케이블의 인덕턴스일 수 있는 인덕턴스(L_arcout) 사이의 도시되지 않은 공진회로를 형성하는 것이다. 전형적인 링-아웃 회로에서 아크는 전류를 제로로 떨어트림에 의해 소멸된다.

도 1에 도시된 바와 같이, t₁과 t₂ 사이의 시간은 아크의 초기이다. 링-아웃은 t₂와 t₃ 사이의 시간에 일어난다. 전류가 시간 t₃에서 제로(0)에 도달하면 아크 는 소멸된다. t₄에서 플라즈마는 자연적으로 회복된다. I_peak는 링-아웃에 의해 생성된 전류의 피크값이다. 도 1 및 도 3에 도시된 전압파형은 챔버의 마이너스 입력단자와 관련된 챔버의 전압이다. 전류 파형은 챔버의 플러스 입력단자로 흐르는 전류를 나타낸다.

도 1에 정의된 바와 같이 I_peak의 개략적인 값과 시간 간격 t_ring은 다음 수학식에 의해 계산될 수 있다:

여기서,

이다.

수동 링-아웃 접근법은 적어도 다음과 같은 단점을 갖는다:

1) 전류가 지속적으로 제로에 도달한 것을 보장하도록 피크 전류는 전류의 DC값의 적어도 2배이어야 한다.이것은 전류 피크가 매우 높게 될 수 있다는 것을 의미한다.

2) 전류가 제로로 소진된 것을 보장하도록, Z_arcout의 값은 최소 출력 전압에서 최소 출력 전류를 수용할 수 있도록 충분히 낮아야 한다. 이는 최소 출력 전압보다 더 높은 출력 전압에서 동작할 때 필요한 것보다 상당히 더 크게 링-아웃 전 류가 흘러야 한다.

3) 파워 서플라이 출력 전압은 출력 전류가 제로로 되도록 구동될 때 극성을 반전시킨다. 역방향 전류가 아크 후에 흐르게 되면 더 큰 역방향 전압을 가질 때 나빠지게 되며, 그 결과 역방향 전류를 방지하기 위한 특별회로가 미합중국 제6,645,698 및 제6,524,455호에 교시된 바와 같이 때때로 요구될 수 있다.

마이크로 아크가 하드 아크로 발전하는 것을 방지하며 조속한 링-아웃이 이루어지는 DC 플라즈마 프로세스용 파워 서플라이가 제공되는 것이 바람직하다. 만약 파워 서플라이가 초저 에너지 방출을 아크로 제공하며 자기-이온화 플라즈마와 같이 감지분야에서 플라즈마가 소멸되도록 충분히 빠르게 도작하는 하는 것도 바람직하다. 본 발명의 목적은 아크의 초기에 플라즈마로부터 전류를 전환하는 DC 기반의 플라즈마 프로세스용 파워 서플라이와 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따르면, 아크로 전달되는 전류를 최소화하고, 션트 스위치를 이용하여 아크 초기 프로세스에서 조기에 플라즈마로부터 전류를 우회시켜서 마이크로 아크가 하드 아크로 발전하는 가능성을 실질적으로 감소시킴에 의해 프로세스에서 아크의 효과를 감소시키는 DC 베이스 플라즈마 프로세스용 파워 서플라이가 제공된다. 미리 설정된 짧은 시간 구간 후에 션트 스위치의 작동이 이어지면 파워 서플라이는 션트 스위치를 턴-오프시키며 출력 전압이 상승하는 지를 검사한다. 만약 출력 전압이 상승하면, 션트 스위치는 턴-오프 상태를 그대로 유지하고, 정상 동작이 다시 시작한다. 만약 출력 전압이 로우 상태를 유지하면, 션트 스위치는 다시 턴-온 상태로 되어 아크에 대한 추가 시간이 소멸되도록 한다.

도 1은 아크를 링-아웃시키기 위하여 파워 서플라이에 이용된 종래의 공진회로에 대한 전압 및 전류 파형을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 원리를 포함하는 DC 플라즈마 처리장치를 나타낸다.

도 3은 도 1의 종래기술의 전류 파형이 중첩된 상태로 도 2에 도시된 DC 플라즈마 처리장치에 대한 전압 및 전류 파형을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 원리를 포함하는 DC 플라즈마 처리장치의 다른 실시예를 나타낸다.

도 5는 본 발명의 원리를 포함하는 더욱 상세한 DC 플라즈마 처리장치를 나타낸다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 원리를 포함하는 DC 플라즈마 처리장치(10)가 도시되어 있다. DC 파워 서플라이(12)는 케이블(16)을 통하여 플라즈마(14)에 파워를 공급한다. 플라즈마(14)는 전극들(도시되지 않음) 사이에서 점화되어, 도시되지 않았으나 당업계에 주지된 기판 위에 설치된 워크 피스(제조공정 중에 있는 피처리물)를 처리하기 위한 챔버(도시되지 않음)에 내장되어 있다. 출력 캐패시터 C1과 병렬로 션트 스위치 S1이 연결되어 있다. 션트 스위치는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT), 전계효과트랜지스터(FET) 또는 다른 적당한 반도체 스위치로 이루어질 수 있다.

DC 파워 서플라이는 아크의 시간 스케일에 따라 추종하는 전류원이 되도록 설계되어야 하며, 그 결과 출력 전류는 아크가 발생하여 출력전압이 감소할 때 매우 크게 상승하지 않아야 한다. DC 파워 서플라이에 높은 추종이 이루어지게 하는 전형적인 방법은 출력에 직렬로 충분히 큰 인덕턴스를 구비하거나 또는 고속 전류 프로그램된 전류 콘트롤러를 구비하는 것이다.

출력 캐패시터 C1은 적당한 필터링이 제공되는 동안 최소한의 가능한 에너지를 저장하도록 설계된다. 만약 필터 캐패시터가 충분히 작은 경우, 마이크로 아크가 하드 아크로 발전하는 것을 방지하기에 충분히 작은 값에서 마이크로 아크가 발생할 때 플라즈마 처리장치의 출력 전류의 상승을 제한하는 것이 항상 가능하다.

도 3은 도 2에 도시된 DC 플라즈마 처리장치에 대한 제어 방법의 동작 특성을 나타낸다. 시간 t₁에서 아크가 플라즈마에서 개시된다. 출력 캐패시터 C1과 케이블의 인턱턴스 L_cable에 의해 제공되는 자연적인 링-아웃이 존재한다.

여기서,

이다.

다이오드 D1이 션트 스위치 S1과 직렬로 삽입되어 출력 케이블의 인덕턴스와 공진이 발생할 때 C1 양단의 전압은 반전된다. D1은 션트 스위치가 전류를 전환시 킬 때 순방향으로 바이어스 된다.

파워 서플라이의 출력에서 전압 강하와 전류 상승은 C1과 함께 케이블 인덕턴스의 상호작용에 의해 지연된다. 이는 아크가 검출될 수 있는 시간을 지연시킨다.

션트 스위치 S1은 다음과 같은 방식으로 스위치를 턴-온 또는 턴-오프시키도록 작동하는 제어회로(도시되지 않음)에 의해 제어된다. 션트 스위치 S1은 파워 서플라이(12)에 의해 아크가 검출된 후, 턴-온된다. 스위치는 C1이 방전되어 스위치가 캐패시터에 저장된 에너지를 흡수해야하는 것을 방지한 후 빠르게 최적으로 턴-온된다. 도 2의 회로에서 션트 스위치는 C1이 방전될 때까지 턴-온이 되지 않아야 하나, 대략 전류 상승 피크의 시간까지 동작하지 않는다.

션트 스위치는 출력전압이 반전되는 시간 간격 동안 어떤 영향도 미치지 않는다. DC 파워 서플라이는 계속하여 이 시간 간격동안 전류를 출력 케이블로 전달한다. C1 양단의 전압이 링-아웃된 다음에 파워 서플라이의 전류는 스위치가 턴-온 상태에 있으므로 케이블과 플라즈마로부터 전환된다. 이는 케이블에 있는 에너지가 소멸되게 한다. 전류 소멸의 슬로프는 케이블의 인덕턴스와 아크 양단의 전압에 따라 영향을 받는다. 전류 소멸은 시간 t₂와 t₃ 사이에서 이루어지며, 이는 제어될 수 있다. C1의 값은 단지 파워 서플라이의 출력 전류를 필터링하는 데 요구되는 정도로 크게 선택되는 것이 바람직하다. 종래의 링-아웃 회로와 다르게 출력 전류는 제로로 감소될 필요가 없으며, 따라서 출력 전류는 정상상태 값의 최소 2배로 상승할 필요가 없다. 파워 서플라이의 제한된 출력 전류는 항상 플라즈마를 통한 전류가 제로로 도달하기 전에 마이크로 아크가 소멸되도록 한다.

시간 t₃의 끝에서 션트 스위치는 턴-오프된다. 이는 케이블의 전류가 제로로 소멸되기 전에 파워 서플라이의 전류가 다시 플라즈마로 흐르게 한다. 본 발명자들에 의한 실험에 따르면, 대부분의 경우에 만약 스위치의 턴-온 시간이 전형적으로 5-10μ초인 최소 시간 간격 동안 지속되며 약간의 플라즈마인 경우는 더 길게(20μ초 정도) 지속되는 경우, 션트 스위치는 턴-오프된 후에 플라즈마 전압이 상승한다. 만약 출력 전압이 스위치가 턴-오프된 후 미리 설정된 스레시홀드 이상으로 상승하는 경우 스위치는 턴-오프 상태로 유지되고, 파워 서플라이는 계속하여 파워를 전달하게 된다. 만약 전압이 도달하지 않은 경우는 션트 스위치는 다시 턴-온 상태로 될 수 있다.

전압이 상승하지 않아서 션트 스위치가 시간 t₃에서 턴-오프될 때 스위치가 얼마나 오랜 시간동안 턴-온 상태로 유지되어야 하는지를 결정하기 위한 몇가지 옵션이 있으며, 이는 특정 플라즈마 형태에 있어서 유리한 이점을 제공한다.

1) 스위치는 케이블의 전류가 완전하게 소멸되는 것을 보장하는 데 충분히 긴 미리 설정된 시간 간격 동안 턴-온 상태로 될 수 있다. 이 시간 간격은 하드 아크 동안 발전할 수 있는 핫스팟(hotspot)을 냉각시키기 위하여 전류 소멸시간 보다 실질적으로 더 긴 길이로 설정될 수 있다.

2) 스위치는 케이블의 전류가 완전하게 소멸되는 것을 보장하는 데 충분하지 않은 미리 설정된 시간 간격 동안 턴-온 상태로 될 수 있다. 이 시간 간격 다음에 출력 전류가 약간의 미리 설정된 스레시홀드(threshold) 이하로 떨어질 때 스위치는 턴-오프 상태로 될 것이다.

3) 스위치는 케이블의 전류가 완전하게 소멸되는 것을 보장하는 데 충분하지 않은 미리 설정된 시간 간격 동안 턴-온 상태로 될 수 있다. 만약 플라즈마 전류가 제로로 되기 전에 아크가 소멸되는 경우, 플라즈마 양단의 전압은 케이블 인덕턴스에 저장된 에너지로 인하여 상승할 것이다. 이는 출력 전류가 급격하게 소멸되도록 한다. 파워 서플라이 출력 전압은 C1으로 인하여 상승하지 않게 될 것이나, 아크의 종단은 플라즈마 전류에서 급격한 강하를 검출함에 의해 감지될 수 있다. 이러한 이행에서 스위치는 파워 서플라이가 플라즈마 전류에서 급격한 소멸을 감지한 때 턴-오프로 될 것이다.

4) 스위치는 케이블의 전류가 완전하게 소멸되는 것을 보장하는 데 충분하지 않은 미리 설정된 시간 간격 동안 턴-온 상태로 될 수 있다. 만약 출력 전류가 제로로 되기 전에 아크가 소멸되는 경우, 플라즈마 양단의 전압은 케이블 인덕턴스에 저장된 에너지로 인하여 상승할 것이다. 이는 출력 전류가 급격하게 소멸되도록 한다. 만약 파워 서플라이의 출력 단자에 직렬로 인덕턴스가 접속되는 경우, C1 양단의 전압이 상승하지 않을지라도 이 인덕턴스를 통하여 흐르는 전류의 변화로 인하여 아크가 턴-오프될 때 파워 서플라이 출력 전압은 상승할 것이다. 이러한 이행에서 스위치는 파워 서플라이가 출력 전압에서의 상승 또는 인덕턴스 양단의 전압에서의 상승을 감지한 때 턴-오프로 될 것이다. 이 직렬 인덕턴스는 일 또는 그 이상 의 이산 인덕터, 또는 C1과 출력단자 사이에 접속된 도 5에 도시된 것과 같은 EMI 필터의 차동-모드 인덕턴스를 가지고 실현될 수 있다.

옵션 3 및 4에 설명된 아크가 소멸된 때를 감지하는 방법은 플라즈마에서 아크 조건이 발생된 후에 출력 파워가 억제되는 임의의 DC 플라즈마 파워 서플라이를 재기동시키기 위한 시기를 결정하는 데 이용될 수 있다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 원리를 포함하는 DC 플라즈마 처리장치(10)의 다른 실시예를 나타낸다. 케이블(12)이 높은 인덕턴스를 갖는 상황에서 또는 매우 빠른 아크 회복을 요구하는 프로세스를 위하여 DC 소스(18)는 션트 스위치와 직렬로 위치된다. DC 소스는 마이너스 전압을 제공하며, 이는 기간 t₃ 내지 t₂에서 전류의 슬로프를 증가시키며, 전류를 더 낮게 또는 더 빠르게 끌어당겨서(pull) 아크를 소멸시키는 확률을 증가시킨다. 본 발명의 아크 처리회로는 플라즈마 전류를 제로로 낮추지 않고 대부분의 경우에 아크를 소멸시킬 수 있다. 그러나, C1이 출력 케이블의 인덕턴스와 공진하기 때문에 특히 더 높은 출력 전압 및 낮은 출력 전류에서 몇가지 동작조건이 존재하며, 여기서 플라즈마 전류는 션트 스위치의 동작과 무관하게 자연스럽게 제로(0)로 감소하게 될 것이다.

그러나, 도 5의 회로는 션트 스위치와 C1 사이에 블록킹 다이오드(blocking diode) D2가 삽입된 것으로, 이는 C1의 에너지를 스위치로 덤핑(dumping)하는 것에 대한 걱정없이 션트 스위치는 임의의 시간에 턴-온된다. 클램핑 다이오드 어셈블리 Z1,Z2는 일시적인 과전압으로부터 S1 및 D1을 보호한다. L1은 하나 또는 그 이상의 인덕터로 이루어진 DC 파워 서플라이(12)에서 필터 인덕턴스를 나타낸다. 필터링을 실시하는데 부가하여 필터의 앞측으로 파워 서플라이의 임피던스가 상대적으로 낮은 경우 일지라도 파워 서플라이는 아크의 시간 스케일 상에서 전류원으로서 작용한다. 션트 스위치는 L1에 저장된 에너지가 아크로 덤핑되는 것을 방지한다. 아크 스위치가 턴-온인 기간 동안 L1에 흐르는 전류는 비교적 작은 에너지를 소비하는 방식으로 파워 서플라이를 통하여 귀환하여 순환한다. 인덕터에 잔류하는 에너지는 션트 스위치가 턴-오프될 때 플라즈마로 방출되는 경우에 유용하다. 만약 아크로 C1에 의해 전달되는 에너지가 충분히 낮게 되어 그 결과 하드 아크가 형성되지 않으면 션트 스위치는 출력 케이블과 플라즈마의 전류가 제로로 소멸되기 휠씬 전에 단지 수 μ초 동안만 턴-오프가 될 수 있다. L1으로부터 방출된 에너지는 플라즈마 프로세스가 빠르게 정상상태 동작으로 리턴하는 것을 도와준다.

만약 플라즈마에서 아크 조건이 파워 서플라이로부터 파워 흐름이 짧은 인터럽트 간격 다음에 회복된 후를 지속하는 경우 션트 스위치는 다시 턴-온되어 아크에 대한 더 많은 시간이 소멸되게 된다. 션트 스위치가 결국 턴-오프될 때 L1에 저장된 임의의 잔류 에너지는 플라즈마 프로세스가 만약 인덕터 전류가 제로로부터 상승하여야 하는 경우 보다 더 빠르게 정상상태 동작으로 돌아가도록 돕는다.

상기한 바와 같이 본 발명은 출력 캐패시터와 병렬로 파워 서플라이의 출력에 션트 스위치를 위치시킴에 의해 플라즈마로부터 전류를 전환하는 교시하고 있다. 그러나, 본 발명의 목적이 아크의 초기에 플라즈마로부터 파워 서플라이 전류를 전환하여, 이에 의해 에너지가 파워 서플라이로부터 플라즈마로 흐르는 것을 억 제하며 그후, 파워 서플라이가 플라즈마로 에너지 흐름을 다시 재개할 때 에너지가 다시 흐르게 한다. 이는 당업자에게 주지된 다른 방법으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예는 파워 서플라이 인덕터와 병렬로 또는 파워 서플라이 인덕터 위에 별도 권선과 병렬로 션트 스위치를 위치 설정함에 의해 실현될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는 기 설명한 타이밍과 제어 전략에 따라서 파워 서플라이로부터 에너지 흐름을 전환하여 재개시키는 다른 방법을 사용하여 실현될 수 있다.

특정 구조와 동작 설명이 도시되고 설명이 되어 있을지라도, 동일한 것은 단지 도시의 목적으로, 그리고 본 발명의 정신과 범위를 이탈하지 않고 당업자에 의해 변경과 수정이 쉽게 이루어질 수 있는 점은 명확하게 이해될 수 있다.

Claims (18)

1. a) 플라즈마 처리용 챔버;

   b) 플라즈마를 점화하고 파워를 전달하기 위하여 상기 챔버에 전압을 공급하기 위한 출력 커패시터를 갖는 파워 서플라이;

   c) 상기 파워 서플라이와 상기 챔버 사이에 접속되어, 아크의 초기에 플라즈마로부터 전류를 우회시키는 션트 스위치; 및

   d) 상기 션트 스위치로부터 상기 출력 커패시터를 분리하도록, 상기 션트 스위치의 출력 단자에 접속된 제1단 및 상기 출력 커패시터에 접속된 제2단을 갖는 블록킹 다이오드를 포함하는, DC 플라즈마 처리 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 션트 스위치의 동작은 아크가 검출된 후 일어나며, 제1의 미리 설정된 시간 간격 동안 전류를 우회시키는, DC 플라즈마 처리 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 션트 스위치는, 플라즈마의 전류가 제로에 달하기 전에 상기 제1의 미리 설정된 시간 간격의 끝에서 해제되는, DC 플라즈마 처리 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 션트 스위치는, 아크가 소멸되지 않은 경우에 제2의 미리 설정된 시간 간격의 끝에서 재활성화되는, DC 플라즈마 처리 장치.
5. a) 플라즈마 처리용 챔버;

   b) 플라즈마를 점화하고 파워를 전달하기 위하여 상기 챔버에 전압을 공급하기 위한 파워 서플라이;

   c) 아크의 초기에 플라즈마로부터 전류를 우회시키기 위해 파워 서플라이의 출력 커패시터와 병렬로 된 션트 스위치; 및

   d) 상기 션트 스위치와 직렬의 DC 소스를 포함하고 상기 DC 소스는, 아크의 소멸에 도움을 주는 전압을 제공하는, DC 플라즈마 처리 장치.
6. 제5항에 있어서, 다이오드가 상기 션트 스위치와 직렬로 접속되어, 상기 션트 스위치가 전류를 전환할 때 상기 다이오드가 순방향으로 바이어스되는, DC 플라즈마 처리 장치.
7. 제6항에 있어서, 아크가 검출된 후 상기 션트 스위치의 작동이 발생되고, 제1의 미리 설정된 시간 동안 전류가 우회하는, DC 플라즈마 처리 장치.
8. 제7항에 있어서, 플라즈마의 전류가 제로에 달하기 전에 미리 설정된 시간 간격의 끝에서 상기 션트 스위치가 해제되며, 전류가 파워 서플라이로부터 플라즈마로 다시 보내지는, DC 플라즈마 처리 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 션트 스위치는 아크가 소멸되지 않은 경우에 제2의 미리 설정된 시간의 끝에서 재활성화되는, DC 플라즈마 처리 장치.
10. a) 플라즈마를 점화하고 유지하기 위해, 한 세트의 적어도 2개의 출력 단자의 파워 서플라이로부터 플라즈마 챔버에 전압, 전류 및 파워를 전달하는 단계로서, 상기 파워 서플라이는 저장된 에너지를 갖는, 단계;

    b) 플라즈마에 있어서 아크 상태를 감지하는 단계;

    c) 아크 상태의 감지에 이어 미리 설정된 인터럽트 시간 간격 동안 파워 서플라이로부터 플라즈마로의 파워의 흐름을 억제하는 단계;

    d) 미리 설정된 인터럽트 시간 간격 후에 파워 서플라이로부터 플라즈마로의 파워의 흐름을 복원하여 상기 저장된 에너지가 플라즈마로 방출되도록 하는 단계; 및

    e) 상기 파워 서플라이로부터의 상기 파워의 복원에 이어 아크 상태가 감지된 경우 파워 서플라이로부터 플라즈마로의 파워의 흐름을 재억제하는 단계를 포함하는, DC 플라즈마 처리의 작동 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 인터럽트 시간 간격은 20μ초 미만으로 지속되는, DC 플라즈마 처리의 작동 방법.
12. 제11항에 있어서, 아크 상태를 감지하는 단계는, 플라즈마 전압을 미리 설정된 스레시홀드 값과 비교하는 단계로 이루어지는, DC 플라즈마 처리의 작동 방법.
13. 제10항에 있어서,

    플라즈마 전류의 급강하를 감지하는 단계; 및

    억제된 파워 서플라이로부터 파워의 흐름을 복원하는 단계를 더 포함하는, DC 플라즈마 처리의 작동 방법.
14. 제10항에 있어서, 상기 한 세트의 적어도 2개의 출력단자 사이의 전압의 급상승을 감지하는 단계; 및

    억제된 파워 서플라이로부터 파워의 흐름을 복원하는 단계를 더 포함하는, DC 플라즈마 처리의 작동 방법.
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