KR101433134B1 - 플라즈마 챔버 파워 서플라이에 대한 과전압 보호를 갖는 아크 회복 - Google Patents

플라즈마 챔버 파워 서플라이에 대한 과전압 보호를 갖는 아크 회복 Download PDF

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Abstract

처리 챔버에 에너지를 공급하기 의한 시스템 및 방법이 기술된다. 1 실시예에서, 초기 기간 동안 플라즈마 처리 챔버에 파워의 인가를 개시하면서 플라즈마 처리 챔버로부터 멀리 떨어져 전류가 인출되며, 상기 전류의 양은 초기 기간 동안 플라즈마 처리 챔버에 인가되는 파워의 양을 증가시키기 위해 초기 기간 동안 감소하여 인출된다.

Description

플라즈마 챔버 파워 서플라이에 대한 과전압 보호를 갖는 아크 회복{ARC RECOVERY WITH OVER-VOLTAGE PROTECTION FOR PLASMA-CHAMBER POWER SUPPLIES}
본 출원은 2008년 12월 5일자 출원된 미국 임시 출원 제61/120,250호(발명의 명칭: ARC RECOVERY WITH OVER-VOLTAGE PROTECTION FOR PLASMA-CHAMBER POWER SUPPLIES)에 기초한 출원이다.
본 발명은 일반적으로 플라즈마 처리 설비를 위한 파워 서플라이에 관한 것으로, 특히 파워의 인가를 처리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
플라즈마 처리 설비에 있어서, 전하가 축적되는 캐소드 상의 한 점과 애노드 상의 한 점 간에 방전이 일어날 때 아크가 발생되는 것이 알려져 있다. 아크가 신속히 소멸되지 않을 경우, 아크는 프로세스 및 처리된 막의 질에 대해 매우 유해할 수 있다.
아크에 공급되는 에너지를 감소시키기 위해, 많은 파워 서플라이들이 아크로부터 에너지를 전환(divbert) 시키고 일정 기간 동안 파워 서플라이의 에너지 저장 부재 내의 에너지를 순환시켜 플라즈마 아크를 소멸시킨다. 그러나, 플라즈마 아크가 소멸된 후, 파워 서플라이 내에 순환된 에너지는 예컨대, 에너지가 플라즈마 챔버로 방출되는 경우 파워 서플라이 및/또는 플라즈마 챔버를 손상시킬 수 있는 과전압 상태를 야기할 수 있다. 또한 이 높은 전압은 다른 아크를 유도할 수도 있다.
비록 현재 장치들은 많은 응용에 대해 실용적이지만, 많은 구체 예에 대해 충분하거나 또는 만족하지는 않다. 따라서, 현재 기술의 단점을 극복하고 다른 새롭고 혁신적인 특징을 제공하기 위한 시스템 및 방법이 필요하다.
도면에 도시된 본 발명의 예시적 실시예는 하기와 같다. 이들 및 다른 실시예는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세히 기술되어 있다. 그러나, 본 발명은 발명의 요약이나 실시예에 기술된 형태에 한정되지 않는다. 당업자는 특허청구범위에 기재된 바와 같이 발명의 정신 및 범위 내에 들어가는 많은 개조, 등가물 및 대체물이 존재함을 이해할 것이다.
본 발명의 1 실시예는 처리 챔버에 에너지를 공급하기 의한 시스템 및 방법을 제공할 수 있다. 예시적 실시예에서, 초기 기간 동안 플라즈마 처리 챔버에 파워의 인가를 개시하면서 플라즈마 처리 챔버로부터 거리상으로 멀리 떨어져 전류가 인출되며, 상기 멀리 떨어져 인출되는 전류의 양은 초기 기간 동안 플라즈마 처리 챔버에 인가되는 파워의 양을 증가시키기 위해 초기 기간 동안 감소한다. 어떤 변형 예에서, 플라즈마 처리 챔버로부터 떨어져 인출되는 전류는 저장된 에너지로 변환되고 방출된다.
다른 실시예는 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 의한 장치로 특정될 수 있다. 이 실시예의 장치는, 파워 서플라이에 의해 발생되는 파워를 받기 위한 입력 단자; 파워가 플라즈마 처리 챔버에 의해 이용될 수도 있도록 파워 서플라이에 의해 발생되는 파워를 인가하도록 구성되는 출력 단자; 출력 단자가 플라즈마 처리 챔버에 있어서 플라즈마를 점화시키기 위해 불충분한 에너지의 낮은 레벨로부터 플라즈마 처리 챔버에 있어서 플라즈마를 점화시키기 위해 충분한 레벨로 점차적으로 증가시킬 수 있도록 출력 단자로부터 떨어져 에너지의 감소 량을 인출하도록 구성되는 에너지 전환 부재; 및 상기 에너지 전환 부재가 상기 출력 단자로부터 멀리 떨어져 보다 많은 에너지를 인출할 수 있도록 하기 위해 상기 에너지 전환 부재로부터 떨어져 에너지를 인출하도록 구성되는 에너지 방출 부재를 포함한다.
전술한 바와 같이, 상기 실시예 및 구체 예는 단지 예시를 목적으로 한 것이다. 수많은 다른 실시예, 구체 예 및 발명의 세부 내용은 이하의 기재 및 특허청구범위로부터 당업자에 의해 용이하게 인식될 것이다.
본 발명의 각종 목적과 이점 및 더욱 완전한 이해를 위해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 예시적 실시예를 도시한 블록도이다.
도2는 본 발명의 다른 예시적 실시예를 도시한 블록도이다.
도3은 도1 및 도2에 나타낸 아크 회복 부재의 1 실시예를 도시한 개략도이다.
도4는 도1에 나타낸 회복 부재 및 아크 처리 부재를 구현하기 위해 이용될 수 있는 회복/아크 처리 부재의 예시적 실시예를 도시한 개략도이다.
도5는 많은 실시예에 따른 방법을 나타낸 플로우챠트이다.
도6A는 많은 실시예에 따라 시간의 함수로서 플라즈마 챔버에 인가되는 전압을 나타낸 그래프이다.
도6B는 많은 실시예에 따라 시간의 함수로서 플라즈마 전류를 나타낸 그래프이다.
도6C는 많은 동작 모드에 따라 시간의 함수로서 플라즈마 챔버로부터 멀리 떨어져 전환되는 전류를 나타낸 그래프이다.
도6D는 도1에 나타낸 파워 모듈 및 도2에 나타낸 파워 서플라이로부터 시간의 함수로서 출력되는 전류를 나타낸 그래프이다.
도6E는 도3 및 도4를 참조하여 기술되는 노드 Vc에서의 전압을 나타내는 그래프이다.
도면을 참조하면, 여러 도면에 걸쳐 유사한 부재들이 동일한 참조 부호로 표시되어 있고, 특히 도1은 본 발명의 예시적 실시예를 도시한 블록도(100) 이다. 도면에는 서플라이 케이블(120)을 갖는 플라즈마 챔버(104)에 연결된 파워 서플라이 유닛(102)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 파워 서플라이 유닛(102)은, 서플라이 케이블(120)에 결합된 아크 처리 부재(112) 및 회복 부재(110)에 연결된 파워 모듈(108)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 이 실시예의 회복 부재(110)는 콘트롤부(132), 에너지 다이버터(energy diverter)(134) 및 방출 레귤레이터(136)를 포함한다. 또한, 파워 모듈(108), 회복 부재(110) 및 아크 처리 모듈(112)에 연결된 콘트롤 모듈(122)이 도시되어 있다.
이들 부재들의 도시된 배치는 논리적인 것으로, 각종 부재들 간의 연결은 단지 예시적일 뿐이고 이 실시예의 도시는 실제 하드웨어 도면을 의미하지는 않는다: 이에 따라, 부재들은 실제 구현에 있어서는 결합되거나 다시 분리될 수 있으며, 또한 그 부재들은 시스템의 기본 동작을 변경하지 않고 다양한 방법으로 연결될 수 있다. 예컨대, 파워 서플라이 유닛(102)의 회복 부재(110)는 예시적 실시예에서는 3개의 기능적 부재들로 분할되나, 이들 부재들의 기능들은, 보다 많거나 적은 부재들이 임의의 특정 구현에 이용될 수 있도록 하기 위해, 재분할, 함께 그룹화되거나 제거 및/또는 보충될 수 있다. 다른 예로서, (하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 실현될 수 있는) 콘트롤 모듈(122) 및 콘트롤 부(132)의 기능이 결합되거나 또는 다시 분산될 수도 있다.
이에 따라, 파워 서플라이 유닛(102), 파워 모듈(108), 회복 부재(110), 아크 처리 모듈(112) 및 콘트롤 모듈(122)은 도1에 도시된 것과 다른 몇몇 형태들로 구현될 수 있다. 더욱이, 이와 같은 관점에서, 각 개별 부품의 구성은 당업자에 잘 알려져 있는 것들이다.
많은 실시예에서, 파워 모듈(108)은 플라즈마 챔버(104)에 포함된 플라즈마를 점화하고 유지하기 위해 충분한 레벨로 전압(예컨대, DC 전압)을 제공하기 위해 구성되는 스위칭 파워 서플라이이다. 플라즈마는 일반적으로 도시되지는 않았으나 당업자에 잘 알려진 워크 피스(work piece)를 처리하기 위해 사용된다. 1 실시예에서, 파워 모듈(108)은 버크 토폴로지(buck topology)에 따라 구성되나, 이는 반드시 필요한 것은 아니고 다른 실시예에서 파워 모듈(108)은 다른 가변 파워 서플라이 토폴로지를 포함할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 파워 모듈(108)은 제1 라인(118)을 통해 네가티브 전압을 제공하고 제2 라인(120)을 통해 포지티브 전압을 제공한다.
케이블(120)은 설명의 편의를 위해 한 쌍의 단일 도체로서 도시되었으나, 많은 실시예에서 케이블(120)은 플라즈마 챔버(104)와 파워 서플라이 유닛(102)을 연결하는 2 도체(two-conductor) 동축 케이블의 집합에 의해 실현된다. 또한 다른 실시예에서, 케이블(120)은 하나 이상의 꼬여진 쌍(twisted-pair)의 케이블로 구현된다. 또 다른 실시예에서, 케이블(120)은, 이에 한정되지는 않으나, 간단한 도체 훅업 또는 쿼드라폴(quadrapole) 접속을 포함하는 임의의 케이블 네트워크에 의해 실현될 수도 있다.
일반적으로, 예시적 실시예에서의 아크 처리 부재(112)는, 우선적으로 아크가 발생되는 것의 방지 및/또는 플라즈마 챔버(104) 내에서 일어나는 아크를 소멸시키도록 구성된다. 예컨대, 어떤 실시예에서, 아크 처리 부재(112)는 챔버(104)에서의 아크를 검출하고, 검출된 아크에 응답하여, 플라즈마 챔버(104)로부터 멀리 떨어져 전류를 전환시키도록 구성된다.
회복 부재(110)는 일반적으로 챔버에 대한 파워가 감소된 후 플라즈마 챔버(104)에 대한 파워의 인가를 처리하도록 동작한다. 예컨대, 회복 부재(110)는, 차단되는 기간 후 초기에 파워 서플라이 유닛(102)이 개시될 때 또는 (예컨대, 아크 처리 부재 112가 아크를 소멸시킨 후) 아크 발생으로부터 회복 동안 챔버(104)에 대한 파워의 인가를 처리하기 위해 사용될 수도 있다.
도시된 바와 같이, 이 실시예에 있어서의 회복 부재(110)는, 플라즈마 처리 챔버(104)에 있어서의 낮은 에너지 레벨(예컨대, 플라즈마를 점화하기에 불충분한 에너지 레벨)로부터 플라즈마를 점화하기에 충분한 레벨로 에너지의 레벨을 증가시키기 위해 플라즈마 처리 챔버(104)로부터 멀리 떨어져 에너지의 감소량을 인출하도록 (예컨대, 아크 처리 동작으로부터 회복에 따라 또는 서플라이 유닛 102의 개시에 따라) 구성되는 에너지 전환 부재(134)(본 명세서에서 에너지 다이버터 134라고도 지칭)를 포함한다. 많은 변형예에서, 플라즈마 챔버(104)로부터 멀리 떨어져 인출되는 에너지 감소량은 플라즈마 챔버(104)에 인가되는 전압의 변동률을 제한하며, 이는 플라즈마에서 발생될 아크의 가능성 및/또는 잠재적으로 충격을 주는 전압 레벨(예컨대, 서플라이 유닛 102의 부품들을 손상시키는 전압 레벨)을 감소시킨다.
방출 부재(136)(본 명세서에서 방출 레귤레이터 136으로도 지칭)는 일반적으로 에너지 전환 부재(134)가 플라즈마 챔버(104)로부터 멀리 떨어져 보다 많은 에너지를 인출할 수 있도록 하기 위해 에너지 전환 부재(134)로부터 거리상으로 떨어져 에너지를 인출하도록 구성된다. 콘트롤 부재(132)는 상기 방출 부재(136) 및 에너지 전환 부재(134)의 동작을 제어하도록 구성된다.
이 실시예의 콘트롤 모듈(122)은 파워 모듈(108), 회복 부재(110) 및 아크 처리 부재(112)의 하나 이상을 제어하도록 구성된다. 예컨대, 제1 동작 모드 동안, 콘트롤 모듈(122)은 파워 모듈(108)이 파워 서플라이 유닛(102)의 출력 단자에 파워를 인가하도록 하고, (예컨대, 검출되는 아크 또는 주기적 클록 신호에 응답하여) 제2 동작 모드 동안, 이 실시예의 콘트롤 모듈(122)은 파워 모듈(108)을 비작동시키고 아크 처리 부재(112)가 아크를 소멸시키도록 한다. 또한 회복 동작 모드 동안, 콘트롤 모듈(122)은 파워 모듈(108) 및 아크 처리 부재(112)를 동작시켜 플라즈마 챔버(104)에 파워를 재인가하도록 한다.
도1에 도시된 바와 같이, 많은 실시예에 있어서 회복 부재(110) 및 아크 처리 부재(112)는 파워 서플라이(102) 내(예컨대, 동일한 하우징 내)에 통합되나. 이는 반드시 필수적인 것은 아니고, 도2에 나타낸 바와 같이, 다른 실시예에서의 회복 부재는 기존의 파워 서플라이(202)(예컨대, 아크 처리 기능을 포함하는 파워 서플라이)에 대한 보조부(210)로서(예컨대, 리트로피트로서) 부가될 수도 있다.
도3을 참조하면, 도1 및 도2에 나타낸 아크 회복 부재의 예시적 실시예의 개략도(300)가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 도1 및 2에 나타낸 에너지 다이버터들은 스위치 S1, 다이오드 D2, 및 커패시터 C1에 의해 실현되며, 이들은 전류 전환 경로를 집합적으로 형성하고, 도1 및 2에 나타낸 방출 레귤레이터는 다이오드 D1 및 인덕터 L1으로 실현된다. 도시된 바와 같이, 스위치 S1((예컨대, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT))은 회복 부재(310)를 작동시키기 위해 (예컨대, 콘트롤 부재 132로부터의 콘트롤 신호에 응답하여) ON되도록 구성된다. 스위치 S1이 닫힐 때, 파워 서플라이(102,202)로부터의 출력 전류는 플라즈마 챔버(104)로부터 다이오드 D2를 통해 커패시터 C1으로 재유도되며, 이에 따라 플라즈마에 대해 회복 부재(310)에 의해 인가되는(따라서 파워 서플라이 102,202에 의해 인가되는) 전압의 상승이 점진적으로 이루어진다.
도1 및 도2를 참조하여 기술된 파워 모듈(108) 또는 파워 서플라이(202)로 각각 구현되었을 때, 공진 회로는 파워 모듈(108) 또는 파워 서플라이(202)의 출력 인덕턴스 LO 및 커패시턴스 C1을 포함하여 형성된다. 그리고 커패시터 전압 VC1(t)는 다음과 같이 특정될 수 있다:
Figure 112011048243973-pct00001
반면에 출력 인덕터 전류 iLO(t)는 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112011048243973-pct00002
이때, LO는 파워 모듈(108) 또는 파워 서플라이 출력 인덕턴스;
C1은 커패시터;
ωS는 공진 주파수;
I0는 아크 차단 시간의 말기에서의 출력 인덕터 전류이다.
동작에 있어서, 회복 부재가 (예컨대, S1을 닫음으로써) 개시될 때, 플라즈마 전압(Vout) 및 플라즈마 전류(Iplasma)가 서서히 증가한다. 이 느린 전압 상승은 과전압 상태를 가지지 않고 플라즈마가 전개되도록 하며 그 플라즈마는 파워 서플라이로부터 전류를 취해 개시한다(전압의 슬로프는 C1에 대한 커패시터 값의 선택에 의해 조정될 수 있다). 많은 동작 모드에 있어서, 일단 플라즈마 전류가 공급 전류(예컨대, 파워 모듈 108 또는 파워 서플라이 202로부터의 IOUT)와 실질적으로 같게 되면, (예컨대, S1을 개방함으로써) 회복 부재를 OFF시켜 과전압 회로가 OFF된다.
스위치 S1이 개방되었을 때(예컨대, Iplasma가 전형적인 플라즈마 처리와 연관된 레벨에 있을 때), 커패시터 C1은 인덕터 L1을 통해 어떤 저장된 에너지를 방전한다. 그리고 커패시터는, 회복 부재(310)의 출력이 단락될 수도 있을 때, 아크의 차단 동안 인덕터 L1을 통해 더욱 많은 에너지를 방출할 수도 있다. 아크 차단 후 최적 재개시를 제공하기 위해 얼마나 많은 커패시터 C1이 방전될 필요가 있는지를 조정하기 위해 L1이 선택될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
도4를 참조하면, 아크 회복/처리 부재의 예시적 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 도1을 참조하여 기술된 아크 회복 부재(110) 및 아크 처리 부재(112)는 공통 부재를 공유한다(예컨대, 이 실시예의 스위치 S1은 아크 회복 부재 110 및 아크 처리 부재 112 모두의 구성 부재이다). 이 실시예는 단지 예시적인 것으로 다른 실시예에서 회복 부재는 아크 처리 부재와 분리된 별도의 부재로서 실현된다.
도시된 바와 같이, 이 실시예에서 스위치 S1 및 S2 모두 우선 (검출된 아크에 응답하여 또는 아크를 전환하기 위해) 아크 차단 동작을 위해 ON되고 스위치 S1 및 S2을 통해 플라즈마 챔버로부터 멀리 떨어져 출력 전류를 전환하도록 동작한다. 일단 아크 차단이 끝나면, 회복 동작 모드를 행하기 위해, 도3을 참조하여 기술된 바와 같이, 스위치 S2가 개방되고 스위치 S1은 닫힌 상태로 있다. 특히, S2가 개방된 후(S1은 닫힌 상태), 플라즈마 전압 및 플라즈마 전류는 서서히 증가하며, 이는 플라즈마가 과전압 없이 전개되도록 하고 플라즈마는 파워 서플라이로부터 전류를 취해 개시한다. 일단 플라즈마 전류가 공급 전류와 거의 같게 되면, 회복/아크 처리 부재의 회복 부는 S1을 개방함으로써 OFF될 수 있다.
어떤 실시예에서 스위치 S1 및 S2는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 의해 실현되며, 다른 실시예에서는 전계 효과 트랜지스터(FET)에 의해 실현된다. 또 다른 실시예에서, 직렬 스위치 S1 및 S2는 통합 게이트 정류 사이리스터(IGCT)(integrated gate commutated thyristor), 금속 산화물 반도체 제어 사이리스터(MCT)(metal-oxide semiconductor-controlled thyristor), 바이폴라 스위치, 또는 실리콘 제어 정류기에 의해 구현될 수도 있다. 예시적 실시예에서 다이오드 D1, D2는 고속 회복 다이오드에 의해 실현될 수도 있다.
도5는 본 명세서에 기술된 실시예들과 관련하여 행해질 수도 있는 예시적 방법을 나타낸 플로우챠트이다. 도5를 참조하면서, 도6A 내지 6E에 대해 유사한 번호로 설명되며, 이는 각각, 플라즈마 챔버에 인가되는 전압; 플라즈마 전류; 플라즈마 전류로부터 멀리 떨어져 인출되는 전류; 파워 모듈(예컨대, 파워 모듈 108) 또는 파워 서플라이(예컨대, 파워 서플라이 202)로부터 출력되는 전류; 및 (도3 및 도4를 참조하여 기술된) 커패시터 전압 Vc를 시간의 함수로서 나타낸다.
도시된 바와 같이, 플라즈마 처리 챔버에서 검출되는 아크에 응답하여(블록 502), 아크가 소멸된다(블록 504). 도6A 및 도6B를 참조하면, 예컨대, 시간 t0 직후, Vout(예컨대, 플라즈마 챔버에 인가되는 전압)에서의 전압 강하와 플라즈마 전류의 상승은 아크의 존재를 나타내며, 그에 응답하여 아크 처리 부재(예컨대, 아크 처리 부재 112)는 플라즈마에 제공되는 전류의 레벨을 감소시키도록 동작한다.
도4를 참조하여 기술된 바와 같이, 예컨대, 회복/아크 처리 모듈의 스위치 S1 및 S2는 모두 아크 차단 동작을 위해 닫히고 플라즈마 챔버의 플라즈마 전류로부터 멀리 떨어져 출력 전류를 전환하도록 동작한다. 일단 아크가 소멸되면, (예컨대, 파워 서플라이 102에 의해) 플라즈마 처리 챔버에 대한 파워의 인가가 개시되고, 플라즈마 처리 챔버에 대한 파워의 인가가 개시되는 동안 (예컨대, 도3 및 도4를 참조하여 기술된 스위치 S1, D2 및 C1으로 형성된 전류 경로에 의해) 플라즈마 처리 챔버로부터 멀리 떨어져 전류가 인출된다(블록 506). 도6A 및 도6B에 나타낸 바와 같이, 시간 t1에서 아크가 소멸되고, 시간 t2에서 아크 회복이 시작되며 플라즈마 챔버에 대한 파워의 인가가 개시된다. 또한, 도6C에 나타낸 바와 같이, (예컨대, 도3 및 도4를 참조하여 기술된 스위치 S1, D2 및 C1으로 형성된 전류 경로를 통해) 전환 전류가 시간 t2에서 플라즈마 챔버로부터 멀리 떨어져 동시에 인출된다.
도5에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 처리 챔버로부터 멀리 떨어져 인출되는 전류의 양이 감소되어 플라즈마 처리 챔버에 인가되는 파워의 양을 증가시키도록 한다(블록 508). 도6A 및 도6B에 나타낸 바와 같이, 시간 t3에서 플라즈마에 걸린 전압은 플라즈마 전류가 상승을 개시하도록 충분히 높으며, 도6C에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 처리 챔버로부터 멀리 떨어져 인출되는 전류의 양은, 플라즈마 처리 챔버에 인가되는 파워의 양을 증가시키기 위해 시간 t3 내지 t4 동안 감소한다.
특히, (도6A에 나타낸) 전압 Vout 및 (도6B에 나타낸) 플라즈마 전류 Iplasma는 모두, (도6C에 나타낸) 플라즈마 처리 챔버로부터 떨어져 재배향되는 전류의 양이 감소되는 동안 서서히 증가한다. 바람직하게는, 플라즈마 처리 챔버로부터 멀리 떨어져 인출되는 에너지의 감소량은 플라즈마 처리 챔버에 인가되는 전압의 변동률을 제한하며, 이는 플라즈마에서 발생될 아크의 가능성 및/또는 잠재적으로 충격을 주는 전압 레벨(예컨대, 서플라이 유닛 102, 202의 부품들을 손상시키는 전압 레벨)을 감소시킨다. 시간 t4에서 (도6C에 나타낸) 방향을 전환한 전류는 실질적으로 제로이고, (도6B에 나타낸) 플라즈마 전류와 (도6D에 나타낸) 파워 모듈(예컨대, 파워 모듈 108) 또는 파워 서플라이(예컨대, 파워 서플라이 202)로부터 출력되는 전류는 실질적으로 같으며, 이때 회복 모듈은 (예컨대, S1을 개방함으로써) 분리될 수도 있다.
예시적 방법에 있어서, 플라즈마 처리 챔버로부터 멀리 떨어져 인출되는 전류는 (예컨대, 도3 및 도4를 참조하여 기술된 커패시터 C1에 의해) 저장된 에너지로 변환되고(블록 510), 상기 저장된 에너지는 (예컨대, 도3 및 도4를 참조하여 기술된 인덕터 L1에 의해) 방전된다(블록 512).
결론적으로, 본 발명은, 무엇보다도, 바람직하지 않은 (예컨대 대미지를 주는) 전압 레벨을 방지하기 위해 플라즈마 처리 챔버에 제공되는 파워를 처리하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 당업자들은 본 발명에 있어서 여러가지 변형 예 및 대체 예가 이루어질 수 있음을 용이하게 인식할 것이며, 상기 예를 실질적으로 달성하기 위한 사용 및 그의 구성은 본 명세서에서 기술된 실시예들에 의해 성취된다. 따라서, 본 발명은 기술된 예시적 형태들에 한정되지 않으며, 많은 변형예, 개조 및 대안적 구성은 특허청구범위에 기재된 발명의 관점 및 정신 내에 들어가는 것이다.

Claims (20)

  1. 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 시스템으로서,
    파워 서플라이;
    제1 파워 라인 및 제2 파워 라인을 통해 상기 파워 서플라이에 결합된 플라즈마 처리 챔버;
    상기 플라즈마 처리 챔버에서 아크를 소멸시키도록 구성된 아크 처리 부재; 및
    아크가 소멸된 후 플라즈마 처리 챔버에 파워를 인가하도록 구성된 아크 회복 부재를 포함하고, 상기 아크 회복 부재는,
    아크가 소멸된 후 초기 기간 동안 플라즈마 처리 챔버에 파워가 인가되는 동안 상기 플라즈마 처리 챔버로부터 떨어져 전류를 인출하도록 상기 제1 파워 라인 및 제2 파워 라인에 걸쳐 스위치에 의해 결합되는 에너지 전환 부재로서, 상기 떨어져 인출되는 전류의 양은 초기 기간 동안 플라즈마 처리 챔버에 인가되는 파워의 양을 서서히 증가시키기 위해 초기 기간 동안 감소하는, 에너지 전환 부재; 및
    아크가 소멸된 후 초기 기간 동안 상기 제1 파워 라인 및 제2 파워 라인에 걸쳐 에너지 전환 부재를 결합하고 또한 다른 아크가 검출될 때까지 초기 기간 후 상기 제1 파워 라인 및 제2 파워 라인에 걸쳐 에너지 전환 부재를 분리하도록, 상기 스위치를 제어하는 제어 부재를 포함하는, 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아크 회복 부재는, 상기 에너지 전환 부재에 결합된 에너지 방출 부재를 포함하고, 상기 에너지 방출 부재는, 후속 회복 주기 동안 상기 에너지 전환 부재가 에너지를 전환시킬 수 있도록 전환되는 에너지의 적어도 일부를 방출하도록 구성되는, 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 에너지 전환 부재는 에너지 저장 부재를 포함하고, 상기 에너지 저장 부재는, 플라즈마 처리 챔버로부터 떨어져 전류를 인출하고 상기 떨어져 인출되는 전류를 저장된 에너지로 변환하는, 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 아크 회복 부재는, 상기 에너지 전환 부재에 결합되는 에너지 방출 부재를 포함하고, 상기 에너지 방출 부재는 상기 에너지 저장 부재가 부가적으로 에너지를 저장할 수 있도록 상기 저장된 에너지의 적어도 일부를 방출하도록 구성되는, 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 스위치는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT), 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET), 접합형 트랜지스터(BJT)(bipolar juction transistor), 통합 게이트 정류 사이리스터(IGCT), 금속 산화물 반도체 제어 사이리스터(MCT), 바이폴라 스위치, 또는 실리콘 제어 정류기로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 스위치를 포함하는, 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 아크 처리 부재는 상기 스위치 및 제2 스위치를 포함하고, 상기 스위치 및 제2 스위치는 아크 처리 부재에 의해 아크가 소멸되는 동안 닫혀져 플라즈마 처리 챔버 및 에너지 전환 부재 모두로부터 떨어져 전류를 우회시키도록 하는, 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 스위치는, 아크가 소멸된 후 개방되고 상기 스위치는 다른 아크가 검출될 때까지 초기 기간 후 개방되는, 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 시스템.
  10. 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 방법으로서,
    플라즈마 처리 챔버에서 아크를 검출하고;
    검출된 아크에 응답하여, 아크를 소멸시키기 위해 플라즈마 처리 챔버로부터
    떨어져 전류를 우회시키고;
    검출되는 아크에 응답하여 플라즈마 처리 챔버에 대한 입력들에 걸쳐 전류 전환 경로를 위치시키고;
    아크가 소멸된 후 초기 기간 동안 플라즈마 처리 챔버에 대한 파워의 인가를 개시하면서 전류 전환 경로를 통해 플라즈마 처리 챔버로부터 떨어져 전류를 인출하고, 상기 떨어져 인출되는 전류의 양은 초기 기간 동안 플라즈마 처리 챔버에 인가되는 파워의 양을 증가시키기 위해 초기 기간 동안 감소하고;
    다른 아크가 검출될 때까지 초기 기간 후 상기 전류 전환 경로를 제거하고;
    상기 플라즈마 처리 챔버로부터 떨어져 인출되는 전류를 저장된 에너지로 변환하고;
    상기 저장된 에너지를 방출하는, 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 초기 기간 동안, 플라즈마 처리 챔버에 인가되는 전압의 양을 증가시키는 것을 포함하는, 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 떨어져 전류를 인출하는 것은 에너지 저장 부재에 플라즈마 처리 챔버를 결합하는 것을 포함하고, 상기 에너지 저장 부재는 상기 초기 기간 동안 전류의 감소량을 인출하는, 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 저장된 에너지를 방출하는 것은, 상기 저장된 에너지를, 상기 플라즈마 처리 챔버, 이 플라즈마 처리 챔버에 파워를 인가하는 파워 서플라이, 또는 저항기의 적어도 하나로 방출하는 것을 포함하는, 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 방법.
  15. 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 장치로서,
    파워 서플라이에 의해 발생되는 파워를 받기 위한 입력 단자;
    파워가 플라즈마 처리 챔버에 의해 이용될 수도 있도록 파워 서플라이에 의해 발생되는 파워를 인가하도록 구성되는 출력 단자;
    출력 단자가 플라즈마 처리 챔버에 있어서 플라즈마를 점화시키기 위해 불충분한 에너지의 낮은 레벨로부터 플라즈마 처리 챔버에 있어서 플라즈마를 점화시키기 위해 충분한 레벨로 점차적으로 에너지의 레벨을 증가시킬 수 있도록 출력 단자로부터 떨어져 에너지의 감소량을 인출하도록 구성되는 에너지 전환 부재;
    출력 단자로부터 떨어져 전류를 인출하고 상기 전류를 저장된 에너지로 변환하기 위한 커패시터를 포함하는 에너지 전환 부재에 상기 출력 단자를 결합하도록 배치되는 제1 스위치;
    상기 제1 스위치와 직렬로 배치되는 제2 스위치로서, 제1 스위치와 제2 스위치의 직렬 결합이, 제1 및 제2 스위치들이 닫혀졌을 때, 플라즈마 처리 챔버에 있어서의 아크를 소멸시키기 위해 상기 출력 단자로부터 떨어져 전류를 우회시키기 위한 전류 경로를 생성하는, 제2 스위치; 및
    상기 에너지 전환 부재가 상기 출력 단자로부터 떨어져 더욱 많은 에너지를 인출할 수 있도록 하기 위해 상기 에너지 전환 부재로부터 떨어져 에너지를 인출하도록 구성되고, 상기 커패시터가 보다 많은 전류를 인출할 수 있도록 하기 위해 상기 커패시터로부터 상기 저장된 에너지를 인출하도록 구성되는 인덕터를 포함하는 에너지 방출 부재를 포함하는, 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 출력 단자와 상기 에너지 전환 부재 사이에 배치되는 스위치를 포함하고, 상기 스위치는 상기 출력 단자와 상기 에너지 전환 부재 사이에 전류 경로를 제공하기 위해 상기 출력 단자를 상기 에너지 전환 부재에 결합하고, 상기 스위치는 출력 단자로부터 플라즈마 처리 챔버에 흐르는 전류가 소정 레벨에 달할 때 개방되는, 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 챔버에서의 아크를 소멸시키기 위해 상기 출력 단자로부터 떨어져 전류를 전환하고, 또한, 아크가 소멸되었을 때, 상기 출력 단자로부터 떨어져 전류를 전환시키기 위해 차단하도록 구성되는 아크 처리 부재를 포함하고,
    상기 에너지 전환 부재는, 아크의 소멸에 이어, 출력 단자로부터 떨어져 전류의 감소량을 인출하여 아크가 소멸된 후 상기 출력 단자로부터 플라즈마 처리 챔버에 흐르는 전류의 양을 서서히 증가시키도록 구성되는, 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제15항에 있어서, 상기 제2 스위치는, 제1 및 제2 스위치들이 닫혀졌을 때 커패시터로부터 떨어져 전류를 우회시키기 위해 커패시터와 병렬로 배치되고, 일단 아크가 소멸된 후, 상기 제2 스위치는, 전류가 제1 스위치를 통해 커패시터에 흐를 수 있도록 하기 위해 개방되는, 플라즈마 처리 챔버에 에너지를 공급하기 위한 장치.
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