KR20080065286A - 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화 및 유지하도록전력을 제공하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

제 1 관점에 따라, 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화하도록 전력을 제공하는 전원 및 방법은: (i) 스위칭 전원 및 변압기 사이에 공진 인덕터 및 공진 커패시터를 포함하며, 상기 변압기는 변압기 일차측 및 플라즈마 이차측을 갖는, 직렬 공진 회로를 연결하는 단계; (ii) 상기 공진 커패시터로부터 상기 플라즈마 일차 양단에 실질적인 공진 AC 전압을 제공하여 상기 변압기 일차측 내에 실질적인 공진 전류를 유도하여 상기 플라즈마 이차측을 생성하는 단계; 및 (iii) 상기 플라즈마 이차측의 생성시, 상기 공진 인덕터는 상기 스위칭 전원으로 흐르는 전류를 제한하는 단계를 포함한다. 다른 관점에 따라, 바이폴라 고전압 점화 전극은 플라즈마 점화를 돕도록 유도 에너지 연결과 관련되어 사용될 수 있다.
플라즈마, 점화, 공진 인덕터, 변압기, 바이폴라

Description

반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화 및 유지하도록 전력을 제공하는 방법 및 장치{METHOD AND APPRATUS OF PROVIDING POWER TO IGNITE AND SUSTAIN A PLASMA IN A REACTIVE GAS GENERATOR}
본 발명은 이온, 자유 라디칼, 원자 및 분자를 포함하는 반응 가스를 생성하는 분야에 관한 것으로서, 특히, 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화 및 유지하도록 전력을 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
플라즈마 방출은 가스를 여기하여 이온, 자유 라디칼, 원자 및 분자들을 포함하는 반응 가스를 생성하도록 사용될 수 있다. 반응 가스는 반도체 웨이퍼와 같은 고형 물질, 분말, 및 기타 가스들을 처리하는 것을 포함하는 수 많은 산업 및 과학 응용 분야에 사용된다.
반응 가스의 일 예는 단원자 불소로서, 이는 얇은 막을 기판 표면에 증착하기 위한 화학 기상 증착(CVD) 챔버를 청소하도록 사용될 수 있다. CVD 챔버는, 기판 표면이 아니라, 챔버 부품들의 표면에 쌓이는 증착물을 제거하도록 주기적으로 청소되어야 한다. 챔버의 습식 청소는 노동 강도가 높고 작업자에게 위험하며, 플라즈마 공급원에 의해 생성되는 단원자 불소로 상기 챔버를 청소하는 것은 상기 챔버를 개방하지 않고도 상기 증착물이 대기로 제거될 수 있도록 함으로써, 설비 생 산성 및 작업 조건을 향상시킨다. 단원자 불소용의 통상의 소스 가스는 NH3, CF4, CHF6, 및 C4H8과 같은 과불화화합물을 포함한다.
반응 가스의 다른 예는 단원자 산소로서, 이는 마이크로 전자 제조 분야에서의 포토레지스트 제거를 위해 사용될 수 있다. 패턴 생성 후, 포토레지스트는 웨이퍼 표면을 플라즈마 공급원에 의해 생성되는 단원자 산소에 노출시킴으로써 제거된다. 단원자 산소는 포토레지스트와 신속하며 선택적으로 반응하여 상기 공정이 진공 및 상대적으로 낮은 온도에서 수행되도록 한다.
플라즈마는 전원으로부터의 에너지의 유도 연결을 통해 생성되어 가스가 될 수 있는바, 상기 가스는 플라즈마로 변환될 수 있다. 플라즈마를 점화 및 유지하도록 전력을 제공하는 공지된 기술은 플라즈마 점화 시 전원 반도체 장치의 손상을 방지하기 위한 회로를 포함한다. 그러나, 이러한 기술은 일반적으로 비용이 많이 들고 신뢰성도 낮다.
본 발명은 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화 및 유지하도록 전력을 제공하는 방법 및 전원을 특징으로 한다. 특정 실시예들의 장점은 감소된 비용 및 증가된 신뢰성 및 성능에서의 전원 반도체 장치에 대한 손상을 방지하는 것을 포함한다.
본 발명의 제 1 관점에 따라, 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화하도록 전력을 제공하는 전원 및 방법은: (i) 스위칭 전원 및 변압기 사이에 공진 인덕터 및 공진 커패시터를 포함하며, 상기 변압기는 변압기 일차측 및 플라즈마 이차측을 갖는, 직렬 공진 회로를 연결하는 단계; (ii) 상기 공진 커패시터로부터 상기 플라즈마 일차 양단에 실질적인 공진 AC 전압을 제공하여 상기 변압기 일차측 내에 실질적인 공진 전류를 유도하여 상기 플라즈마 이차측을 생성하는 단계; 및 (iii) 상기 플라즈마 이차측의 생성시, 상기 공진 인덕터는 상기 스위칭 전원으로 흐르는 전류를 제한하는 단계를 포함한다.
특정 실시예들은 상기 스위칭 전원으로부터 상기 직렬 공진 회로 양단에 제 1 AC 전압을 제공하되, 상기 제 1 AC 전압은 상기 직렬 공진 회로의 실질적인 공진 주파수에서의 주파수를 갖는 단계; 상기 제 1 AC 전압에 응답하여, 상기 공진 커패시터로부터 상기 변압기 일차측 양단에 상기 실질적인 공진 AC 주파수를 제공함으로써 상기 변압기 일차측 내에 상기 실질적인 공진 전류를 유도하여 상기 플라즈마 이차측을 생성하는 단계; 및 상기 제 1 AC 전압의 주파수를 상기 스위칭 전원으로부터 상기 직렬 공진 회로의 실질적인 공진 주파수보다 높은 주파수로 변조함으로써 상기 플라즈마 이차측의 발생 이후에 상기 스위칭 전원으로 흐르는 전류를 더 제한하는 단계를 더 포함할 수 있다.
특정 실시예들은 하나 이상의 공진 인덕터를 상기 공진 커패시터에 일렬로 제공하되, 상기 공진 커패시터는 상기 변압기 일차측에 병렬 연결되는 단계; 및 상기 플라즈마 이차측의 생성 시 하나 이상의 인덕터를 통해 상기 스위칭 전원으로 흐르는 상기 전류를 제한하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 스위칭 전원으로부터 상기 직렬 공진 회로 양단에 제 1 AC 전압을 제공하되, 상기 제 1 AC 전압은 상기 직렬 공진 회로의 실질적인 공진 주파수에서의 주파수를 갖는 단계; 상기 제 1 AC 전압에 응답하여, 상기 공진 커패시터로부터 상기 변압기 일차측 양단에 상기 실질적인 공진 AC 전압을 제공함으로써 상기 변압기 일차측 내에 상기 실질적인 공진 전류를 유도하여 상기 플라즈마 이차측을 생성하는 단계; 및 상기 제 1 AC 전압의 주파수를 상기 스위칭 전원으로부터 상기 직렬 공진 회로의 실질적인 공진 주파수보다 높은 주파수로 변조함으로써 상기 플라즈마 이차측의 발생 이후에 상기 하나 이상의 인덕터를 통해 상기 스위칭 전원으로 흐르는 전류를 더 제한하는 단계를 포함할 수 있다.
특정 실시예들은 또한 상기 직렬 공진 회로를 제공하는 단계를 포함할 수 있는바, 상기 공진 회로는 상기 하나 이상의 공진 인덕터와 상기 공진 커패시터 사이 또는 상기 공진 커패시터와 상기 변압기 사이에 일렬로 연결되는 제 2 커패시터를 더 포함하되, 상기 제 2 커패시터는 DC 블로킹 커패시터 또는 제 2 공진 커패시터이다.
특정 실시예들은 상기 플라즈마 이차측을 수용하는 플라즈마 챔버를 제공하는 단계; 상기 플라즈마 챔버의 일부 및 상기 변압기 일차측을 둘러싸는 자기 코어를 통해 상기 변압기 일차측으로부터 상기 플라즈마 이차측으로 플럭스를 연결시키는 단계; 및 상기 플라즈마 이차측을 통해 유입 가스를 유동시켜 상기 유입 가스를 반응 가스로 변환시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제 2 관점에 따라, 반응 가스 발생기 내의 플라즈마를 점화하는 전력을 제공하는 전원 및 방법은: (i) 변압기 일차측을 갖는 변압기를 제공하되, 상기 변압기 일차측은 센터 탭 또는 실질적인 센터 탭을 갖는 단계; (ii) 상기 변압기 일차측의 센터 탭을 접지하여 상기 변압기 일차측의 제 1 리드(lead) 및 제 2 리드를 제공하는 단계; (iii) 플라즈마 바디 근처의 제 1 위치에 위치되는 제 1 점화 전극에 상기 제 1 리드를 연결시키고 상기 플라즈마 바디 근처의 제 2 위치에서 상기 제 1 점화 전극과 마주보는 제 2 점화 전극에 상기 제 2 리드를 연결시키는 단계; 및 (iv) 제 1 극성의 전압을 상기 제 1 리드에 인가하고 제 2 극성의 전압을 상기 제 2 리드로 인가하여 상기 제 1 및 제 2 전극 사이의 단면적을 가로지르는 전기장 플럭스를 형성하여 상기 플라즈마 바디를 생성하는 단계를 포함한다.
특정 실시예들은 (v) 상기 플라즈마 이차측을 수용하기 위한 플라즈마 챔버를 제공하는 단계; (vi) 상기 플라즈마 챔버의 외면상의 상기 제 1 점화 전극에 상기 제 1 리드를 연결시키고 상기 제 1 점화 전극과 마주보는 상기 플라즈마 챔버 외면상의 제 2 점화 전극에 상기 제 2 리드를 연결시키는 단계; 및 (vii) 상기 제 1 극성의 전압을 상기 제 1 리드에 인가하고 상기 제 2 전극의 전압을 상기 제 2 리드에 인가함으로써, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이의 상기 플라즈마 챔버의 단면적을 가로지르는 전기장 플럭스를 형성하여 상기 플라즈마 바디를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 전술한 및 기타 목적, 특징 및 장점들은 첨부한 도면에 도시된 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 더욱 명료하게 될 것이며, 전체 도면에 걸쳐 동일한 도면부호에는 동일한 참조번호가 부여된다. 도 면들은 본 발명의 원리를 설명하기 위해 강조된 부분이 있지만 이것의 척도가 반드시 정확한 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 반응 가스 생성기를 도시하는 도면이다.
도 2A 및 도 2B는 플라즈마를 점화 및 유지하도록 전력을 제공하는 공지된 전원 구조를 도시하는 회로도이다.
도 3A는 일 실시예에 따른 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화 및 유지하도록 전력을 제공하는 전원을 도시하는 회로도이다.
도 3B는 다른 실시예에 따른 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화 및 유지하도록 전력을 제공하는 전원을 도시하는 회로도이다.
도 4A 및 도 4B는 종래 기술에 따른 고전압 점화 제어기 및 대응 점화 전극의 배열을 도시하는 도면이다.
도 5A 및 도 5B는 일 실시예에 따른 고전압 점화 제어기 및 대응 점화 전극의 배열을 도시하는 도면이다.
도 6A 및 도 6B는 플라즈마 챔버 주변의 점화 전극의 특정 배열을 도시하는 개략도이다.
본 발명은 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화 및 유지하도록 전력을 제공하는 방법 및 전원을 특징으로 한다. 특정 실시예들의 장점은 감소된 비용 및 증가된 신뢰성 및 성능에서의 전원 반도체 소자에 대한 손상 방지를 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 반응 가스 생성기를 도시하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 상기 반응 가스 생성기(1)는 전원(10) 및 플라즈마 챔버(20)를 포함한다. 상기 플라즈마 챔버(20)는 플라즈마(예를 들면 Ar+)로 변환가능한 가스(예를 들면, Ar)를 수용하기 위한 입구(40)를 포함한다. 일단 생성되고 나면, 상기 플라즈마는 직접 사용되거나 대응 반응 가스 내로 하나 이상의 소스 가스를 여기하도록 사용되어 출구(42)에서 상기 발생기를 빠져나가고, 예를 들면, 공정 챔버(45) 내로 들어간다.
상기 플라즈마를 점화하기 위해, 상기 전원(10)은 변압기(30)를 포함한다. 변압기 일차측은 자기 코어(34)의 일부를 둘러싸는 일차 권선(32)을 포함한다. 상기 전원(10)으로부터의 에너지는 상기 챔버(20)를 통과하는 가스와 상기 변압기 일차측을 통해 유도 연결되어 상기 플라즈마를 점화 또는 생성한다. 상기 플라즈마 챔버 내의 상기 점화된 플라즈마는 상기 변압기 이차측으로서의 역할을 수행한다. 상세하게는, 상기 전원(10)은 높은 정도의 여기 전압을 상기 변압기의 일차 권선(32) 양단에 인가한다. 이러한 높은 여기 전압은 권선(32) 내에 고전압 전류를 유도함으로써, 상기 가스의 경로 양단에 상기 자기 코어(34)을 통해 교류 자기장을 생성한다. 그 결과, 전류는 상기 가스 내로 유도되어 플라즈마 내로의 그의 점화를 유발한다. 플라즈마가 일단 생성되고 나면, 상기 플라즈마는 다른 소스 가스를 여기하도록 사용되어, 특정 적용예를 위한 원하는 반응 가스를 생성한다.
도 2A 및 도 2B는 플라즈마를 점화 및 유지하도록 전력을 제공하는 공지된 전원 구조를 도시하는 회로도이다. 상기 변압기의 플라즈마 이차측(36)는 인덕턴스(L) 및 리액턴스(Z)를 갖는 등가회로로서 표시될 수 있다. 두 가지 구조에 있어서, 상기 전원은 상기 변압기의 일차 권선(32)에 높은 여기 전압을 제공하기 위한 직렬 공진 회로(50)를 포함한다. 상세하게는, 상기 직렬 공진 회로(50)는 상기 일차 권선(32)의 공진 인덕터로서 사용하며 스위칭 전원(60) 및 상기 일차 권선(32) 사이에 공진 커패시터(54)를 직렬로 접속시켜 형성된다. 상기 공진 회로(50)의 공진 주파수 또는 그 근처의 주파수를 갖는 상기 스위칭 전원(60)으로부터 여기 전압(VS)에 응답하여, 공진 전압 또는 실질적인 공진 전압(VRES)은 고 전압을 유도하는 상기 변압기(30)의 일차 권선(32) 양단에 인가되며, 상기 일차 권선(32) 내의 공진 전류(IRES)는 전술한 바와 같이 상기 플라즈마의 점화를 유발한다.
플라즈마 점화 이전에, 도 2A 및 도 2B 내의 일차 권선(32)의 인덕턴스는 상기 스위칭 전원(60)으로의 복귀를 위한 안전 작업 수준에 대해 고 전압 공진 전류(IRES)를 제한한다. 그러나, 상기 플라즈마가 일단 발화하고 나면, 상기 일차 권선(32)의 인덕턴스는 감소되고(예를 들면, 효과적으로 짧아지고), 추가 전류가 상기 스위칭 전원(60)으로 흐를 수 있도록 한다. 또한, 상기 감소된 인덕턴스로 인해, 이러한 작동 주파수에서의 부하는 용량성이 되는바, 이는 AC 전원 내에서의 긴장성 가혹 천이(stressful hard transition)를 유발하는 것으로서 본 기술분야에 공지된 것이다. 고전류 및 가혹 천이 모두는 상기 전원의 구성적 반도체 소자들(예를 들면, FETs, MOSFETs, IGBTs, 등)에 대한 손상을 유발하는 잠재적 위험일 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 단락 전류는 상기 플라즈마의 점화 시 상기 권선의 감소된 인덕턴스의 결과로서 상기 일차 권선을 통해 흐르는 전류의 어떤 증가를 지칭한다. 플라즈마 점화 후 고 회로 전류를 제한하기 위해, 도 2A의 상기 회로는 상기 공진 커패시터(54)를 가로질러 브리지되는 제어 가능한 릴레이(56)를 포함한다. 작동 중에, 상기 릴레이(56)는 상기 플라즈마의 점화 시 개방되어 상기 공진 커패시터(54)를 상기 회로에 연결시키고, 플라즈마 점화 후 폐쇄되어 상기 커패시터(54)를 상기 회로로부터 분리시킨다. 상기 커패시터(54)를 상기 회로로부터 분리시킴으로써, 상기 공진 전압(VRES)은 상기 일차 권선(32)을 거쳐 상기 소스 여기 전압(VS)까지 떨어져서, 상기 일차 권선에서 유도된 전류 및 상기 전원(60)으로 돌아온 전류를 감소시킨다. 또한, 상기 부하는 더 이상 용량성이 아닌바, 이는 상기 릴레이가 상기 활성 회로로부터 상기 커패시터를 분리시키기 때문이다. 따라서, 스위칭 전원을 구비하는 반도체 손상의 가능성은 감소된다.
그러나, 이러한 전원 구조의 단점으로는 상기 릴레이(56)의 필요로 인해 상기 회로와 관련되는 고비용 및 상기 릴레이(56)와 플라즈마 점화 검출 회로(도시하지 않음)의 시간 지연 또는 잠재적 고장이 있다. 플라즈마 점화의 검출이 실패하거나 지연되는 경우, 단락 전류(IRES+)는 전원으로 돌아가서 손상을 유발할 수 있다. 이러한 회로는 전자 기기의 매우 빠른 응답을 필요로 하여 여기 전압을 제공하는 전원 반도체들의 파괴적 손상을 방지한다.
도 2B를 참조하면, 고 회로 전류(IRES+)는 상기 소스 여기 전압의 주파수 변 조를 사용하여 제한된다. 상세히 설명하면, 상기 스위칭 전원(60)은 주파수 변조를 활용하여 상기 스위칭 전원으로 돌아가는 전류를 제어하기 위해 가변 주파수의 여기 전압(VS)을 제공한다. 플라즈마 점화 전, 상기 스위칭 전원(60)은 상기 직렬 공진 회로(50)의 공진 주파수 또는 그 근처의 주파수를 갖는 소스 여기 전압(VS)을 제공한다. 플라즈마 점화가 검출되고 나면, 주파수 변조 제어기(80)는 상기 공진 주파수로부터 멀어지는 여기 전압(VS)의 주파수를 조절하여, 상기 일차 권선(32)에 인가되는 전압(VRES)의 크기를 감소시키고 상기 스위칭 전원(60)으로 돌아가는 전류를 감소시킨다.
상기 소스 여기 전압의 주파수를 제어함으로써, 이러한 회로는 릴레이 없이도 상기 일차 권선(32)을 통해 전류를 제어할 수 있다. 그러나, 도 2A의 회로와 마찬가지로, 높은 회로 전류(IRES +)가 전원으로 돌아가도록 하는 플라즈마 점화 검출 실패 또는 지연 시, 반도체 손상은 여전히 발생할 수 있다. 안전 작동을 위해 요구되는 주파수 범위는 회로 요소의 용량을 초과할 수 있다. 이러한 회로는 또한 전자 기기들의 매우 빠른 응답을 필요로하여 여기 전압을 제공하는 전원 반도체들에 대한 파괴적 손상을 방지한다.
본 발명은 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화 및 유지하도록 전력을 제공하는 방법 및 전원을 특징으로 한다. 특정 실시예들의 장점은 감소된 비용 및 증가된 신뢰성 및 성능에서 전원 반도체 소자들에 대한 손상을 방지한다는 것이다.
도 3A는 일 실시예에 따른 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화 및 유지하도록 전력을 제공하는 전원을 도시하는 회로도이다. 본 실시예에 있어서, 전원은 스위칭 전원(60), 일차 권선(32), 자기 코어(34) 및 플라즈마(36)를 포함하는 변압기(30)를 포함한다. 직렬 공진 회로(100)는 상기 스위칭 전원(60)에 의해 구동되며, 상기 스위칭 전원(60) 및 상기 변압기(30)와 병렬인 그의 커패시터와 연결된다. 상기 직렬 공진 회로는 공진 커패시터(120)와 직렬 연결되는 공진 인덕터(110)를 갖는 LC 회로를 포함한다. 상기 공진 커패시터(120)는 상기 일차 권선(32)과 병렬 연결된다. 상기 공진 인덕터(110) 및 공진 커패시터(120)는 저역 통과 필터 네트워크를 형성한다.
작동 중에, 상기 스위칭 전원(60)은 종래 기술에 공지된 바와 같은 또는 미국특허출원 제 11/077,555 호의 "전원을 스위칭하기 위한 제어 회로"에 개시된 바와 같은 하프 프리지 또는 풀 브리지일 수 있는바, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 사용된다. 상기 전원(60)은 상기 직렬 공진 회로의 공진 주파수 또는 실질적인 인접한 주파수를 갖는 AC 여기 전압(VS)을 제공한다. 일 실시예에 있어서, 상기 여기 전압의 주파수는 공진 인덕턴스 및 커패시턴스의 공진 주파수 이상(以上)이다. 전류 및 전력이 높을수록 주파수는 공진에 가깝다. 전류 및 전력이 낮을수록, 주파수는 공진으로부터 벗어난다. 통상적으로, 주파수는 요구되는 범위 전체에 걸쳐 상기 공진 주파수의 50% 이하에서 이동한다. 점화 없는 회로에 대한 10의 Q 팩터에 있어서, 전류는 최대값의 작은 비율(10%보다 훨씬 작음)만큼 이동한다. 실제로, 점화 중 공진 전류의 제어된 값은 일정 상태의 플라즈마 작동을 위해 필요한 값의 1.5 내지 3배인 것이 바람직하다.
여기 전압(VS)이 상기 직렬 공진 회로(100) 양단에 인가됨으로써, 상기 공진 회로가 상기 변압기 일차측 양단에 실질적인 공진 AC 전압(VRES)을 제공하며, 상기 변압기 일차측 내의 실질적인 공진 전류(IRES)를 유도하여 상기 플라즈마를 점화한다.
생성된 플라즈마(36)는 변압기(30)의 이차측으로서 역할을 수행한다. 상기 플라즈마 이차측은 인덕턴스(L) 및 리액턴스(Z)를 갖는 등가회로로 표시될 수 있다. 그러나, 플라즈마 이차측(36)는 플라즈마 챔버 내의 체적을 가로지르는 플라즈마 바디라는 것을 알 수 있을 것이다. 상기 플라즈마 챔버(20)는 환상 형태로 제조되거나, 가스의 환상 유동을 제공하는 다른 형상으로 제조될 수 있다.
상기 플라즈마가 일단 발화하고 나면, 단락 전류는 상기 스위칭 전원(60)으로 흐르지 않는다. 대신, 플라즈마 점화 후 상기 변압기(30)의 일차 권선(32)의 인덕턴스가 감소되더라도, 상기 직렬 공진 회로(100)의 공진 인덕터(110)는 상기 스위칭 전원(60)으로의 복귀를 위한 안전 작동 수준에 대한 일차 권선(32)을 통한 저역 통과 필터 제한 전류로서의 기능을 계속 수행한다. 또한, 상기 커패시터(120)를 가로질러 상기 변압기를 통해 반영되는 감소된 플라즈마 임피던스의 효과는 유도형 부하를 초래하여 긴장성 가혹 천이를 방지한다. 따라서, 고전류로 인한 상기 전원(60) 내의 구성적 반도체 소자들에 대한 손상은 거의 방지된다. 이러 한 실시예의 장점은 플라즈마 점화 검출 여부에 관계없이 릴레이 구성요소의 결여로 인한 비용 감소 및 전류를 제한하는 회로의 능력으로 인한 신뢰성 증가를 포함한다.
도 3B는 다른 실시예에 따른 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화 및 유지하도록 전력을 제공하는 전원을 도시하는 회로도이다. 이러한 도시된 도면에 있어서, 상기 전원은 상기 회로가 상기 공진 커패시터(120)와 직렬 연결되는 하나 이상의 추가 커패시터(122)를 포함한다는 점을 제외하면 도 3A의 것과 유사하다. 상기 인덕터 및 상기 원래 공진 커패시터 사이 또는 상기 원래 공진 커패시터 및 변압기 사이에 위치될 수 있는 이러한 추가의 커패시터들은 DC 블로킹 커패시터들 또는 추가의 공진 커패시터들로서의 기능을 수행할 수 있다. 상기 회로는 또한 플라즈마 점화 중 보조 역할을 수행하고 플라즈마 점화 후 전원으로 돌아가는 전류를 제한하도록 상기 공진 커패시터(120)와 직렬 연결되는 추가의 공진 인덕터(112)를 포함한다.
다른 실시예에 따라, 도 3A 및 도 3B의 전원은 전류의 흐름을 제어하고 플라즈마 점화의 검출에 응답하여 플라즈마 가스 내로의 전력을 제어하도록 사용될 수 있는 제어기(140)를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 상기 제어기(140)는 신호를 상기 스위칭 전원(60)에 제공하여 상기 AC 여기 전압(VS)의 주파수 및/또는 듀티 사이클(예를 들면, 펄스폭 변조(PWM))을 변조함으로써, 상기 전원 회로 내에 원하는 전류 흐름을 초래한다. 상기 원하는 전류는 상기 제어기(140)에 입력되는 기준 전류(REF)를 설정함으로써 형성될 수 있다. 상기 제어기(140)는 (i) 하 나 이상의 소정 위치(예를 들면, A, B)에서 전류를 감지하고, (ii) 상기 전류를 기준 전류와 비교하고, (iii) 제어 신호를 상기 스위칭 전원(60)으로 전송하여 공지된 변조 또는 펄스폭 변조 기술을 사용하여 전원의 작동 주파수 또는 듀티 사이클을 조절한다.
예를 들면, 상기 가스가 플라즈마 내로 발화하고 나면, 상기 변압기의 인덕턴스는 상기 일차 권선을 통해 추가 전류를 구동하여 감소된다. 이러한 조건은 A 또는 B 지점에서 전류 센서에 의해 측정되는바, 이는 상기 제어기(140)로 피드백되어 공진 주파수로부터 상기 전원의 플라즈마 흐름과 안전 작동의 유지를 위한 주파수까지 주파수를 이동시킨다. 상기 주파수는 증가되어 상기 공진 인덕터의 작용에 의한 전류량을 감소시킨다. 이는 회로 내의 어느 지점에서든 이러한 변수를 감지함으로써 전류 및 전력 흐름을 조절하고 상기 가스 여기의 원하는 수준을 달성하기 위한 주파수를 조절하는 수단을 제공한다. 선택적으로 또는 주파수 변조와 연관되어, 펄스폭 변조(PWM)는 상기 스위칭 전원의 듀티 사이클을 조절하도록 사용되어 보다 넓은 동적 조절 범위를 달성할 수 있다. 특정 실시예에 따라, 저출력 전류는 펄스폭 변조(PWM)로 조절될 수 있으며, 전력은 펄스 주파수 변조(PFM)로 조절될 수 있으며, 그 반대일 수도 있다. PFM 및 PWM의 이러한 조합 사용은 전체 전력 변환 시스템의 동적 조절 범위를 더 넓힐 수 있다. PFM 및 PWM의 조합 사용의 다른 장점은 저전류 또는 저전력에서 상기 스위칭 전원 내의 MOSFETs의 바디 다이오드 상의 감소된 역전 회복 응력인바, 이는 변조 주파수가 메가헤르쯔 범위에 근접해야만 하는 PFM만으로 조절하는 것과는 상반된다.
본 발명의 다른 관점에 따라, 바이폴라 고전압 점화 전극들이 유도 에너지 연결과 관련하여 사용되어 플라즈마 점화를 도울 수 있다. 바람직하게는, 상기 점화 전극들은 상기 플라즈마 챔버 내에서 흐르는 가스에 에너지를 유도 연결하기 위한 상기 플라즈마 챔버 내 또는 근처에 배열되어 플라즈마를 점화 및 유지한다. 프라즈마를 점화 및 유지하도록 상기 점화 전극들 상에 부과되는 전압들은 통상 고전압 점화 제어기에 의해 제어된다. 플라즈마가 일단 생성되고 나면, 도 1 내지 도 3B에서 설명된 바와 같이 인덕턴스를 통해 연결되는 에너지는 상기 플라즈마 상태를 유지하기에 충분하며, 상기 점화 전극들은 작동정지 또는 "꺼짐"된다.
도 4A 및 도 4B는 종래 기술에 따른 고전압 점화 제어기 및 대응 점화 전극의 배열을 도시하는 도면이다. 상세히 설명하면, 상기 고전압 점화 제어기(200)는 상기 변압기(30)의 자기 코어(34)의 일부 둘레에 싸여지는 권선 형태의 제 2 변압기 일차측을 포함한다. 상기 전원(10)이 상기 일차 권선(32) 양단에 여기 전압을 제공하는 경우, 전류는 권선비에 따라 상기 이차측 일차 권선(210) 내에 유도된다. 상기 권선의 제 1 리드(210a)는 접지되고, 제 2 리드는 상기 플라즈마 챔버(30) 근처 또는 내에 배열되는 하나 이상의 전극(230)에 스위칭 가능하게 연결된다. 플라즈마 점화 중에, 상기 제어기(200)의 릴레이(220)는 폐쇄되어 상기 제 2 리드(210b)로부터의 전압이 하나 이상의 점화 전극(230)으로 인가될 수 있다. 상기 플라즈마가 일단 발화하고 나면, 상기 릴레이(220)는 개방되고, 용량성 방출은 작동 정지한다.
도 4B는 플라즈마 챔버의 단면 또는 상기 챔버(250)의 채널 근처에 위치되는 점화 전극들의 통상적 배열을 도시한다. 상세히 설명하면, 점화 전극들(230a,230b)은 상기 플라즈마 챔버(250)의 반대 측면 상에 위치하며, 상기 이차측 일차 권선(210b)의 제 2 리드에 스위칭 가능하게 연결됨으로써, 동일한 극성을 갖는 양측 전극을 유발한다. 접지 전극(240a,240b)은 또한 상기 점화 전극(230a,230b) 사이의 오프셋에서 상기 플라즈마 챔버 또는 채널(250)의 반대 측면들 상에 위치된다.
상기 고전압 점화 제어기(200)가 상기 릴레이(220)를 향하여 상기 점화 전극들을 연결시키는 경우, 상기 제 2 리드(210a)에서의 전압은 양측 전극(230)에 인가되어 점화 전극들(230) 및 접지 전극들(240) 사이에 공간적으로 제한된 전기장을 생성한다. 이러한 제한된 전기장 또는 프린지 필드(fringe field)는 상기 챔버 내의 특정 가스 흐름 및 압력 조건 하에서 플라즈마를 점화하는데 실패할 수 있거나, 상기 플라즈마의 부피 내로 점화를 전파하는데 실패할 수 있다. 따라서, 이러한 경우에 있어서, 보다 강한 전기장이 상기 플라즈마를 점화하도록 요구된다. 종래 기술은 상기 점화 전극들(230)에 더 높은 전압이 인가되도록 하여 필수 전기장을 생성함으로써, 단열 및 관련 비용을 증가시킨다.
본 발명의 제 2 관점은 중앙 접지 탭의 사용을 통해 이러한 문제를 해결하는바, 상기 접지 탭은 상기 이차측 일차 권선에 연결된다. 중앙 접지 탭을 사용함에 따라, 상기 리드들은 바이폴라 형상의 상기 이차측 일차 권선으로부터 연장하여, 양의 점화 전극 및 음의 점화 전극의 생성을 가능하게 한다. 상기 양 및 음의 전극을 그들이 서로 마주보도록 위치시킴으로써, 전기 플럭스의 양의 증가는 상기 플 라즈마 챔버 또는 채널을 가로질러 인식될 수 있게 된다. 이는 상기 플라즈마 가스를 점화하기 위한 전기장의 필요량을 생성하는데 요구되는 접지 전압을 더 낮춘다.
도 5A 및 도 5B는 일 실시예에 따른 고전압 점화 제어기 및 대응 점화 전극의 배열을 도시하는 도면이다. 상세히 설명하면, 상기 고전압 점화 제어기(300)는 상기 변압기(30)의 자기 코어(34)의 일부 둘레를 둘러싸는 권선(310) 형태의 제 2 변압기 일차측을 포함한다. 상기 제 2 변압기 일차측(310)는 제 1 극성을 갖는 제 1 리드(310a) 및 상기 제 1 리드와 다른 제 2 극성을 갖는 제 2 리드(310b)를 제공하도록 접지되는 센터 탭 또는 실질적인 센터 탭(310c)을 포함한다.
예를 들면, 상기 전원(10)이 상기 일차 권선(32) 양단에 여기 전압을 제공하는 경우, 전류는 상기 이차측 일차 권선(310) 내로 유도됨으로써, 음극 전압(-V)은 상기 제 1 리드(310a)에 인가될 수 있고, 양극 전압(+V)은 상기 제 2 리드(310b)에 인가될 수 있다. 상기 제 1 리드(310a) 및 제 2 리드(310b) 모두는 릴레이(320a,320b)를 통해 각각의 점화 전극(330a,330b)에 스위칭 가능하게 연결됨으로써, 이러한 것이 만족되는 경우, 예를 들면, 전극 수명을 연장한다.
도시된 실시예에 있어서, 상기 제 1 전극(310a)은 상기 플라즈마 챔버(350)의 외면상에서 상기 제 1 점화 전극(330a)과 연결되며, 상기 제 2 전극(310b)은 상기 제 1 점화 전극(330a)과 마주보는 상기 플라즈마 챔버(350)의 외면상에서 상기 제 2 점화 전극(330b)과 연결된다. 접지 전극들(240a,240b)은 상기 점화 전극(330a,330b) 사이의 오프셋에서 상기 플라즈마 챔버 또는 채널(300)의 마주보는 측면들 상에도 위치될 수 있다.
플라즈마 점화 중, 상기 제어기(300)의 릴레이(320a,320b)는 폐쇄되어 상기 제 1 리드(310a)의 양의 전압 및 상기 제 2 리드(310b)의 음의 전압이 각각의 점화 전극(330a,330b)에 인가됨으로써, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이의 상기 플라즈마 챔버 또는 채널(350)의 단면적을 가로지르는 강한 전기장을 형성하여 상기 플라즈마 이차측을 생성한다. 상기 플라즈마가 일단 발화하고 나면, 상기 릴레이(320a,320b)가 개방될 수 있으며, 상기 용량성 방출을 작동 정지시킨다.
도 6A 및 도 6B는 플라즈마 챔버 주변의 점화 전극의 특정 배열을 도시하는 개략도이다. 도 6A는 점화 전극(415a,415b,415c,415d)을 갖는 플라즈마 챔버의 외면(410)을 도시한다. 각각의 전극은 양 또는 음 극성과 관련된다. 도 6B를 참조하면, 플라즈마 챔버의 3차원 도면은 마주보는 외면(420)을 갖는 도 6A의 외면(410)으로 도시된다. 도 6B의 상기 챔버(450)의 반대 표면(420)은 표면의 전극 극성과 직접 마주하는 극성을 갖는 점화 전극(425a,425b,425c,425d)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 이러한 구조에 따라, 강한 전기장 플럭스는 플라즈마 점화 중에 마주보는 표면들(410,420) 상의 바이폴라 전극들 사이의 상기 플라즈마 챔버들 내에 생성될 수 있다. 그 결과, 상기 플라즈마 가스를 점화하기 위한 전기 플럭스의 필요량은 상기 점화 전극들에 인가된 전압의 대응하는 증가 없이 실현될 수 있다.
본 발명의 실시예들이 바람직한 회로도를 참조로 설명되었지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 또한, 본 발명의 다른 실시예들은 하이브리드 회로, 분리 회로, MOSFETs, IGBTs, 및 본 기술분야에 공지된 기타 요소를 포함하는 선택적 구현예를 포함할 수 있다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조로 특별히 도시되고 설명되었다 하더라도, 본 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 형태의 변화가 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 범주를 벗어나지 않고도 실현 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (24)

  1. 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화하기 위한 전력을 제공하는 방법에 있어서,
    플라즈마로 변환될 수 있는 가스를 함유하고 있는 플라즈마 챔버로부터 원격 전원을 유도적으로 연결하는 단계 ― 상기 원격 전원은 스위칭 전원과 변압기 사이에 연결되는 직렬 공진 회로를 포함하고, 상기 직렬 공진 회로는 공진 인덕터와 공진 캐패시터를 더 포함하며, 상기 공진 인덕터는 상기 공진 캐패시터와 직렬 연결되고, 상기 공진 캐패시터는 상기 변압기의 변압기 일차측과 병렬 연결됨 ― ;
    상기 직렬 공진 회로로부터의 실질적인 공진 AC 전압을 상기 변압기 일차측 양단에 제공하여, 상기 변압기 일차측 내에 실질적인 공진 전류를 유도하여 상기 플라즈마 챔버내의 가스를 상기 변압기의 플라즈마 이차측으로 변환시키는 단계; 및
    상기 플라즈마 이차측의 생성 시, 상기 공진 인덕터가 상기 스위칭 전원으로 흐르는 전류를 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 전원으로부터의 제 1 AC 전압을 상기 직렬 공진 회로 양단에 제공하되, 상기 제 1 AC 전압은 상기 직렬 공진 회로의 실질적인 공진 주파수에서의 주파수를 갖는 단계;
    상기 제 1 AC 전압에 응답하여, 상기 직렬 공진 회로로부터의 상기 실질적인 공진 AC 주파수를 상기 변압기 일차측 양단에 제공하여, 상기 변압기 일차측 내에, 상기 플라즈마 챔버내의 가스를 상기 변압기의 플라즈마 이차측으로 변환하는 상기 실질적인 공진 전류를 유도하는 단계; 및
    상기 스위칭 전원으로부터의 상기 제 1 AC 전압의 주파수를 상기 직렬 공진 회로의 실질적인 공진 주파수보다 높은 주파수로 변조함으로써 상기 플라즈마 이차측의 발생 이후에 상기 스위칭 전원으로 흐르는 전류를 더 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 직렬 공진 회로의 상기 공진 커패시터에 복수의 공진 인덕터를 직렬 연결해서, 적어도 하나의 공진 인덕터가 상기 공진 캐패시터의 각 단부에 직렬로 연결되는 단계; 및
    상기 플라즈마 이차측의 생성 시, 상기 복수의 인덕터를 통해 상기 스위칭 전원으로 흐르는 상기 전류를 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공진 인덕터와 상기 공진 커패시터 사이에 직렬로 또는 상기 공진 커패시터와 상기 변압기 사이에 직렬로 제 2 커패시터를 연결하는 단계를 더 포함하되, 상기 제 2 커패시터는 DC 블로킹 커패시터 또는 제 2 공진 커패시터인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 스위칭 전원으로부터의 제 1 AC 전압을 상기 직렬 공진 회로 양단에 제공하되, 상기 제 1 AC 전압은 상기 직렬 공진 회로의 실질적인 공진 주파수에서의 주파수를 갖는 단계;
    상기 제 1 AC 전압에 응답하여, 상기 직렬 공진 회로로부터의 상기 실질적인 공진 AC 전압을 상기 변압기 일차측 양단에 제공하여, 상기 변압기 일차측 내에, 상기 플라즈마 챔버내의 가스를 상기 변압기의 플라즈마 이차측으로 변환시키는 상기 실질적인 공진 전류를 유도하는 단계; 및
    상기 스위칭 전원으로부터의 상기 제 1 AC 전압의 주파수를 상기 직렬 공진 회로의 실질적인 공진 주파수보다 높은 주파수로 변조함으로써 상기 플라즈마 이차측의 발생 이후에 상기 복수의 인덕터를 통해 상기 스위칭 전원으로 흐르는 전류를 더 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 전원은 하브 브리지 인버터인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 전원은 풀 브리지 인버터인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화하기 위한 전력을 제공하는 방법에 있어서,
    스위칭 전원과 변압기 사이에 공진 인덕터 및 공진 커패시터를 포함하는 직렬 공진 회로를 연결하되, 상기 변압기는 변압기 일차측 및 플라즈마 이차측을 갖는 단계;
    상기 직렬 공진 회로로부터의 실질적인 공진 AC 전압을 상기 플라즈마 일차측 양단에 제공하여 상기 변압기 일차측 내에 실질적인 공진 전류를 유도하여 상기 플라즈마 이차측을 생성하는 단계;
    상기 플라즈마 이차측의 생성 시, 상기 공진 인덕터가 상기 스위칭 전원으로 흐르는 전류를 제한하는 단계;
    이차측 권선을 상기 변압기에 연결하되, 상기 이차측 권선은 센터 탭 또는 실질적인 센터 탭을 갖는 단계;
    상기 이차측 권선의 상기 센터 탭을 접지시켜 상기 이차측 권선의 제 1 리드 및 제 2 리드를 제공하는 단계;
    상기 제 1 리드를 상기 플라즈마 이차측 근처의 제 1 위치에 위치되는 제 1 점화 전극에 연결하고, 상기 제 2 리드를 상기 플라즈마 이차측 근처의 제 2 위치에서 상기 제 1 점화 전극과 마주하는 제 2 점화 전극에 연결하는 단계; 및
    제 1 극성의 전압을 상기 제 1 리드에 인가하고 제 2 극성의 전압을 상기 제 2 리드에 인가하여, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 단면적을 가로지르는 전기장 플럭스를 형성하여 상기 플라즈마 이차측을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 플라즈마 이차측을 수용하기 위한 플라즈마 챔버를 제공하는 단계;
    상기 제 1 리드를 상기 플라즈마 챔버의 외면상의 상기 제 1 점화 전극에 연결하고 상기 제 2 리드를 상기 제 1 점화 전극과 마주하는 상기 플라즈마 챔버의 외면상의 상기 제 2 점화 전극에 연결하는 단계; 및
    제 1 극성의 전압을 상기 제 1 리드에 인가하고 제 2 극성의 전압을 상기 제 2 리드에 인가하여, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이의 상기 플라즈마 챔버의 단면적을 가로지르는 전기장 플럭스를 형성하여 상기 플라즈마 이차측을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버의 일부 및 상기 변압기 일차측을 둘러싸는 자기 코어를 통해 상기 변압기 일차측으로부터 상기 플라즈마 이차측으로 플럭스를 연결하는 단계; 및
    상기 플라즈마 이차측을 통해 유입 가스를 유동시켜 상기 유입 가스를 반응 가스로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화하기 위한 전원에 있어서,
    스위칭 전원;
    변압기 일차측을 포함하는 변압기; 및
    상기 스위칭 전원과 상기 변압기 일차측 사이에 연결되며, 공진 인덕터와 공진 캐패시터 ― 상기 공진 인덕터는 상기 공진 캐패시터에 직렬 연결되고, 상기 공진 캐패시터는 상기 변압기에 병렬 연결됨 ― 를 더 포함하는 직렬 공진 회로
    를 포함하되,
    상기 스위칭 전원, 상기 직렬 공진 회로 및 상기 변압기 일차측은 플라즈마로 변환될 수 있는 가스를 함유하는 플라즈마 챔버로부터 원격에 유도적으로 결합되고,
    상기 직렬 공진 회로는 상기 변압기 일차측 양단에 실질적인 공진 AC 전압을 제공하여 상기 변압기 일차측 내에 실질적인 공진 전류를 유도하여 상기 플라즈마 챔버내의 가스를 상기 변압기의 플라즈마 이차측으로 변환시키고,
    상기 플라즈마 이차측의 생성 시, 상기 공진 인덕터는 상기 스위칭 전원으로 흐르는 전류를 제한하는 것을 특징으로 하는 전원.
  12. 제 11 항에 있어서,
    제어기를 더 포함하되,
    상기 스위칭 전원은 상기 직렬 공진 회로 양단에 제 1 AC 전압을 제공하고, 상기 제 1 AC 전압은 상기 직렬 공진 회로의 실질적인 공진 주파수에서의 주파수를 가지며;
    상기 제 1 AC 전압에 응답하여, 상기 직렬 공진 회로는 상기 변압기 일차측 양단에 상기 실질적인 공진 AC 주파수를 제공함으로써 상기 변압기 일차측 내에 상기 실질적인 공진 전류를 유도하여 상기 플라즈마 챔버내의 가스를 상기 변압기의 플라즈마 이차측으로 변환하고;
    상기 제어기는 상기 스위칭 전원에 신호를 제공하여 상기 제 1 AC 전압의 주파수를 상기 직렬 공진 회로의 실질적인 공진 주파수보다 높은 주파수로 변조함으로써 상기 플라즈마 이차측의 발생 이후에 상기 스위칭 전원으로 흐르는 전류를 더 제한하는 것을 특징으로 하는 전원.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 직렬 공진 회로는 상기 공진 커패시터와 직렬 연결된 복수의 공진 인덕터를 더 포함해서, 적어도 하나의 공진 인덕터는 상기 공진 커패시터의 각 단부에 직렬로 연결되고,
    상기 복수의 공진 인덕터는 상기 플라즈마 이차측의 생성 시, 상기 스위칭 전원으로 흐르는 전류를 제한하는 것을 특징으로 하는 전원.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 직렬 공진 회로는 상기 공진 인덕터와 상기 공진 커패시터 사이에 직렬 로 또는 상기 공진 커패시터와 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되는 제 2 커패시터를 더 포함하고, 상기 제 2 커패시터는 DC 블로킹 커패시터 또는 제 2 공진 커패시터인 것을 특징으로 하는 전원.
  15. 제 13 항에 있어서,
    제어기를 더 포함하며,
    상기 스위칭 전원은 상기 직렬 공진 회로 양단에 제 1 AC 전압을 제공하고, 상기 제 1 AC 전압은 상기 직렬 공진 회로의 실질적인 공진 주파수에서의 주파수를 가지며;
    상기 제 1 AC 전압에 응답하여, 상기 직렬 공진 회로는 상기 변압기 일차측 양단에 상기 실질적인 공진 AC 전압을 제공함으로써 상기 변압기 일차측 내에 상기 실질적인 공진 전류를 유도하여 상기 플라즈마 챔번내의 가스를 상기 변압기의 플라즈마 이차측으로 변환시키고;
    상기 제어기는 상기 스위칭 전원으로부터의 상기 제 1 AC 전압의 주파수를 상기 직렬 공진 회로의 실질적인 공진 주파수보다 높은 주파수로 변조함으로써 상기 플라즈마 이차측의 발생 이후에 상기 복수의 인덕터를 통해 상기 스위칭 전원으로 흐르는 전류를 더 제한하는 것을 특징으로 하는 전원.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 스위칭 전원은 하프 브리지 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전 원.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 스위칭 전원은 풀 브리지 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원.
  18. 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화하기 위한 전원에 있어서,
    스위칭 전원;
    변압기 일차측 및 플라즈마 이차측을 포함하는 변압기; 및
    상기 스위칭 전원과 상기 변압기 일차측 사이에 연결되는 공진 인덕터 및 공진 커패시터를 포함하는 직렬 공진 회로를 포함하되, 상기 직렬 공진 회로는 상기 변압기 일차측 양단에 실질적인 공진 AC 전압을 제공하여 상기 변압기 일차측 내에 실질적인 공진 전류를 유도하여 상기 플라즈마 이차측을 생성하고,
    상기 플라즈마 이차측의 생성시, 상기 공진 인덕터는 상기 스위칭 전원으로 흐르는 전류를 제한하고,
    상기 변압기에 연결되는 이차측 권선으로서, 상기 이차측 권선의 제 1 리드 및 제 2 리드를 제공하기 위해 접지된 센터 탭 또는 실질적인 센터 탭을 가진 이차측 권선;
    상기 플라즈마 이차측 근처의 제 1 위치에 위치되어, 상기 제 1 리드에 연결되는 제 1 점화 전극; 및
    상기 플라즈마 이차측 근처의 제 2 위치에서 상기 제 1 점화 전극과 마주하 여, 상기 제 2 전극에 연결된 제 2 점화 전극을 더 포함하고,
    상기 이차측 권선은 제 1 극성의 전압을 상기 제 1 리드에 인가하고 제 2 극성의 전압을 상기 제 2 리드에 인가하여, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 단면적을 가로지르는 전기장 플럭스를 형성하여 상기 플라즈마 이차측을 생성하는 것을 특징으로 하는 전원.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 플라즈마 이차측을 수용하는 플라즈마 챔버를 더 포함하고,
    상기 제 1 리드는 상기 플라즈마 챔버의 외면상의 상기 제 1 점화 전극에 연결되고, 상기 제 2 리드는 상기 제 1 점화 전극과 마주하는 상기 플라즈마 챔버의 외면상의 상기 제 2 점화 전극에 연결되며;
    상기 이차측 권선은 상기 제 1 극성의 전압을 상기 제 1 리드에 인가하고 상기 제 2 극성의 전압을 상기 제 2 리드에 인가하여, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 상기 플라즈마 챔버의 단면적을 가로지르는 전기장 플럭스를 형성하여 상기 플라즈마 이차측을 생성하는 것을 특징으로 하는 전원.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 변압기 일차측으로부터 상기 플라즈마 이차측으로 플럭스를 연결하기 위해 상기 플라즈마 챔버의 일부와 상기 변압기 일차측을 둘러싸는 자기 코어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원.
  21. 반응 가스 발생기 내의 플라즈마를 점화하는 전력을 제공하는 방법에 있어서,
    전류를 유도하는 이차측 권선 ― 상기 이차측 권선은 센터 탭 또는 실질적인 센터 탭을 가짐 ― 을 갖는 변압기를 제공하는 단계;
    상기 변압기 일차측의 센터 탭을 접지하여 상기 변압기 일차측의 제 1 리드 및 제 2 리드를 제공하는 단계;
    플라즈마 바디 근처의 제 1 위치에 위치되는 제 1 점화 전극에 상기 제 1 리드를 스위칭 가능하게 연결하고 상기 플라즈마 바디 근처의 제 2 위치에서 상기 제 1 점화 전극과 마주보는 제 2 점화 전극에 상기 제 2 리드를 스위칭 가능하게 연결하는 단계;
    제 1 극성의 전압을 상기 제 1 리드에 인가하고 제 2 극성의 전압을 상기 제 2 리드로 인가하여 상기 제 1 및 제 2 전극 사이의 단면적을 가로지르는 전기장 플럭스를 형성하여 상기 플라즈마 바디를 생성하는 단계; 및
    상기 플라즈마의 점화 시, 상기 제 1 점화 전극으로부터 상기 제 1 리드를 연결 해제하고, 상기 제 2 점화 전극으로부터 상기 제 2 리드를 연결 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 플라즈마 이차측을 수용하기 위한 플라즈마 챔버를 제공하는 단계;
    상기 플라즈마 챔버의 외면상의 상기 제 1 점화 전극에 상기 제 1 리드를 연결하고 상기 제 1 점화 전극과 마주보는 상기 플라즈마 챔버 외면상의 제 2 점화 전극에 상기 제 2 리드를 연결하는 단계; 및
    상기 제 1 극성의 전압을 상기 제 1 리드에 인가하고 상기 제 2 전극의 전압을 상기 제 2 리드에 인가함으로써, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이의 상기 플라즈마 챔버의 단면적을 가로지르는 전기장 플럭스를 형성하여 상기 플라즈마 바디를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화하기 위한 전원에 있어서,
    스위칭 전원;
    변압기 일차측 및 플라즈마 이차측을 포함하는 변압기;
    상기 스위칭 전원과 상기 변압기 일차측 사이에 연결되는 공진 인덕터 및 공진 커패시터를 포함하는 직렬 공진 회로; 및
    제어기를 포함하고,
    상기 스위칭 전원은 상기 직렬 공진 회로 양단에 제 1 AC 전압을 제공하고, 상기 제 1 AC 전압은 상기 직렬 공진 회로의 실질적인 공진 주파수에서의 주파수를 가지며;
    상기 제 1 AC 전압에 응답하여, 상기 직렬 공진 회로는 상기 변압기 일차측양단에 실질적인 공진 AC 전압을 제공함으로써, 상기 변압기 일차측 내에 실질적인 공진 전류를 유도하여 상기 플라즈마 이차측을 생성하고;
    상기 플라즈마 이차측의 생성 시, 상기 공진 인덕터는 상기 스위칭 전원에 흐르는 전류를 제한하고,
    상기 제어기는 상기 제 1 AC 전압의 듀티 사이클을 변조하도록 상기 스위칭 전원에 신호를 제공하여 상기 플라즈마 이차측의 생성 후 상기 스위칭 전원으로 흐르는 상기 전류를 더 제한하는 것을 특징으로 하는 전원.
  24. 반응 가스 생성기 내의 플라즈마를 점화하기 위한 전력을 제공하는 방법에 있어서,
    스위칭 전원과 변압기 사이에 공진 인덕터 및 공진 커패시터를 포함하는 직렬 공진 회로를 연결하되, 상기 변압기는 변압기 일차측 및 플라즈마 이차측을 갖는 단계;
    상기 스위칭 전원으로부터의 제 1 AC 전압을 상기 직렬 공진 회로 양단에 제공하되, 상기 제 1 AC 전압은 상기 직렬 공진 회로의 실질적인 공진 주파수에서의 주파수를 갖는 단계;
    상기 제 1 AC 전압에 응답하여, 상기 직렬 공진 회로로부터의 상기 실질적인 공진 AC 주파수를 상기 변압기 일차측 양단에 제공함으로써 상기 변압기 일차측 내에 상기 실질적인 공진 전류를 유도하여 상기 플라즈마 이차측을 생성하는 단계;
    상기 플라즈마 이차측의 생성 시, 상기 공진 인덕터는 상기 스위칭 전원에 흐르는 전류를 제한하는 단계;
    상기 스위칭 전원으로부터의 상기 제 1 AC 전압의 듀티 사이클을 변조하여 상기 플라즈마 이차측의 생성 후 상기 스위칭 전원으로 흐르는 상기 전류를 더 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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