KR20130095745A - 교류 전력이 공급되는 플라즈마를 점화하는 점화 회로 - Google Patents

교류 전력이 공급되는 플라즈마를 점화하는 점화 회로 Download PDF

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Abstract

교류 전력원(2)에 접속하기 위한 2개의 라인 섹션(21, 22) 및 가스 방전 챔버(7)의 하우징 어스(housing earth)에 접속하기 위한 적어도 하나의 라인 섹션(23)을 구비하고, 상기 가스 방전 챔버(7) 내에 교류 전력이 공급되는 플라즈마를 점화시키기 위한 점화 회로(20)에 있어서, 비선형 엘리먼트(12)와 에너지 스토어(11)의 적어도 하나의 직렬 접속(10)은 교류 전력원(2)에 접속하기 위한 상기 라인 섹션(21, 22) 사이에 접속되고, 상기 가스 방전 챔버(7)의 하우징 어스에 접속하기 위한 상기 라인 섹션(23)은 에너지 스토어(11)와 비선형 엘리먼트(12) 사이의 접속 노드(13)에 접속된다.

Description

교류 전력이 공급되는 플라즈마를 점화하는 점화 회로{IGNITION CIRCUIT FOR IGNITING A PLASMA FED WITH ALTERNATING POWER}
본 발명은 가스 방전 챔버(gas discharge chamber)에서 교류 전력이 공급되는 플라즈마를 점화하는 점화 회로에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 가스 방전 챔버에서 교류 전력이 공급된 플라즈마를 점화하는 방법에 관한 것이다.
유리 코팅 프로세스 또는 일부의 반도체 제조 프로세스에서, 예컨대 층을 적용(apply)하거나 에칭(etching)하기 위해, 양이온 및 음이온의 플라즈마가 가스 방전 챔버에서 생성된다. 제조 프로세스 중에, 특히 새로운 기판이 플라즈마 챔버 내에 도입(introduce)되는 경우에, 플라즈마가 반복적으로 소화(extinguish)되고, 이어서 재점화된다. 특히 몇몇 프로세스 스텝이 기판 상에 수행되는 일부 프로세스에서, 플라즈마가 반복적으로 소화되고, 이어서 재점화된다. 또한, 플라즈마가 스스로, 특히 불안정한 프로세스 조건하에서, 소화될 수 있다. 이것은 플라즈마의 재점화를 필요하게 만든다. 여기서 문제는 일반적으로 플라즈마는 점화 전압보다 낮은 동작 전압을 갖는다는 것이다. 따라서, 플라즈마를 점화하기 위해, 개시(beginning)시에 문턱값(threshold)을 초과할 필요가 있다. 예컨대, 이것은 더 강력한 플라즈마 생성기(파워 서플라이)를 사용함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 목적은 추가적인 더 강력한 플라즈마 생성기를 사용하지 않고 플라즈마가 발생될 수 있는 플라즈마 점화 방법 및 점화 회로를 제공하는 것이다.
교류 전력원에 접속하기 위한 2개의 라인 섹션(line section) 및 가스 방전 챔버의 하우징 어스(housing earth)에 접속하기 위한 적어도 하나의 라인 섹션을 구비하고, 비선형 엘리먼트와 에너지 스토어(energy store)의 적어도 하나의 비선형 직렬 접속은 교류 전력원에 접속하기 위한 라인 섹션 사이에 접속되고, 가스 방전 챔버의 하우징 어스에 접속하기 위한 라인 섹션은 에너지 스토어와 비선형 엘리먼트 사이의 접속 노드에 접속되는, 가스 방전 챔버에서 교류 전력이 공급되는 플라즈마를 점화하는 점화 회로에 의해 상기 목적이 이루어진다. 이 측정에 의해 교류 전력원에 전극이 접속되는 가스 방전 챔버의 적어도 하나의 전극의 포텐셜은 플라즈마 챔버 내에 교류 전력원의 피크 전압보다 높은 전압이 인가되는 결과에 의해 어스(earth)를 향하여 시프트(shift)될 수 있다. 따라서, 어스 포텐셜 또는 가스 방전 챔버의 하우징과 가스 방전 챔버의 전극 사이에 점화 전압이 인가된다. 비선형 엘리먼트와 에너지 스토어의 복수의 직렬 접속이 제공될 수 있다. 하우징 어스에 접속되는 접속 노드는 교류 전력원에 접속하기 위한 라인 섹션에 접속되는 직렬 접속의 접속 노드가 될 필요는 없다. 바람직하게는, 가스 방전 챔버에 가장 가깝고 교류 전력원에 접속하기 위한 라인 섹션으로부터 가장 먼 직렬 접속의 접속 노드는 가스 방전 챔버의 하우징 어스에 접속하기 위한 라인 섹션에 접속된다. 모든 추가되는 직렬 접속에 의해 에너지 스토어와 비선형 엘리먼트 사이의 접속 노드에서의 전압이 더 증가될 수 있다. 바람직하게는, 가장 높은 전압을 가진 직렬 접속의 접속 노드는 가스 방전 챔버의 하우징 어스에 접속하기 위한 라인 섹션에 접속된다.
점화 회로는 교류 전력원의 콤포넌트 파트(component part)가 될 수 있다. 대안으로서, 점화 회로는, 가스 방전 챔버가 접속되는 어스 포텐셜 포인트(earth potential point)에, 또는 하우징 어스에 접속되는 가스 방전 챔버에, 하나의 파인 섹션(fine section)에 의해 접속되고, 그리고 교류 전력원의 출력에 2개의 라인 섹션에 의해 접속되는, 개별 디바이스가 될 수 있다. 특히, 점화 회로는 가스 방전 챔버의 전극에 접속되는 라인 섹션을 구비할 필요가 없다. 이러한 경우에, 점화 회로는 가스 방전 챔버측 상에 또는 교류 전력원측 상에 배열될 수 있다.
이것이 커패시터의 형태이면, 특히 간단한 구조의 에너지 스토어가 얻어진다.
비선형 엘리먼트는 수동 콤포넌트(passive component) 또는 셀프-컨트롤링 콤포넌트(self-controlling component)가 될 수 있다. 수동 콤포넌트의 사용은 비선형 엘리먼트를 위한 구동 회로가 필요하지 않다는 장점을 갖는다. 비선형 엘리먼트에 의해, 자동적으로 에너지 스토어가 방전되는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 고려되는 셀프-컨트롤링 콤포넌트는 출력이 제어 입력에 피드백되는 트랜지스터이다. 이 경우에서도, 개별 구동 회로가 필요하지 않다.
고려되는 특히 간단한 구조의 수동 비선형 엘리먼트는 다이오드이다. 이 경우에, 특히, 다이오드의 캐소드가 에너지 스토어에 접속될 수 있다. 따라서, 전하의 역류(flowing-back)와 이에 따라 커패시터 내에 에너지가 저장되는 것이 회피될 수 있다.
가스 방전 챔버의 하우징 어스에 접속하기 위한 라인 섹션은 적어도 하나의 비선형 콤포넌트, 특히 다이오드를 통해 접속 노드에 접속될 수 있다. 바람직하게는, 다이오드의 캐소드는 가스 방전 챔버측 상에 배열된다. 대안으로서 또는 추가적으로, 가스 방전 챔버의 하우징 어스에 접속하기 위한 라인 섹션은 적어도 하나의 저항을 통해 접속 노드에 접속될 수 있다.
적어도 하나의 비선형 엘리먼트 및 적어도 하나의 에너지 스토어를 각각 포함하는 복수의 직렬 접속이 제공되면, 훨씬 더 높은 점화 전압이 얻어질 수 있다. 이러한 방식으로 플라즈마의 확실한 점화를 보장하는 것이 가능하게 된다.
플라즈마를 점화하기 위해 그 생성된 출력 전압이 적어도 하나의 전극과 하우징 어스 사이에 인가되는 전압 증배기(voltage multiplier)를 점화 회로가 구비하면, 훨씬 더 높은 점화 전압이 제공될 수 있다. 전압 증배기는 적어도 하나의 비선형 엘리먼트 및 에너지 스토어를 각각 구비하는 복수의 캐스케이디드 직렬 접속(cascaded series connection)을 구비하는 것이 바람직하다.
가스 방전 챔버의 하우징 어스에 접속하기 위한 라인 섹션과 접속 노드 간의 접속에 스위치가 제공되면 특별한 장점들이 얻어진다. 이 스위치는 플라즈마의 점화가 필요한 경우에 클로즈(close)된다. 플라즈마가 점화되면, 스위치는 오픈(open)되고, 이에 따라 가스 방전 챔버의 하우징으로부터 점화 회로가 분리되어 비활성화된다.
또한, 본 발명의 범위는 본 발명에 의한 점화 회로가 접속되는 교류 전력원을 구비하고, 적어도 하나의 전극을 포함하며 점화 회로가 접속되는 가스 방전 챔버를 구비하는 플라즈마 시스템을 포함한다. 본 발명에 의한 점화 회로가 지금까지 더 강력한 교류 전력원의 사용에 의해서만 제공될 수 있는 더 높은 점화 전압을 제공할 수 있기 때문에, 이러한 플라즈마 시스템은 여기서 사용되는 교류 전력원보다 더 낮은 출력 전력을 제공할 수 있는 교류 전력원을 사용할 수 있다.
본 발명의 범위는, 가스 방전 챔버 및 교류 전력원에 접속된 점화 회로에 의해 가스 방전 챔버의 하우징 어스와 적어도 하나의 전극 사이에서, 가스 방전 챔버의 전극에 접속된 교류 전력원의 피크 전압보다 큰 점화 전압이 생성되는, 적어도 2개의 전극을 구비하는 가스 방전 챔버 내에 고류 전력이 공급되는 플라즈마를 점화하는 방법을 더 포함한다. 여기서 "더 큰" 또는 "더 높은"이라는 표현은 "절대적으로 더 큰" 또는 "절대적으로 더 높은", 즉 사인(sign)을 위해 조정(adjust)되는 값을 의미한다. 따라서, 교류 전력원에 의해 제공되는 출력 전압으로부터 시작하고 플라즈마를 지속시키기에(sustain) 충분한 본 발명의 방법에 의하면, 특히 충분한 점화 전압이 이용 가능하게 될 수 있도록 하기 위해, 출력 전압의 피크 전압, 특히 적어도 2배의 피크 전압보다 높은 전압을 제공하는 것이 가능하게 된다.
적어도 하나의 셀프-컨트롤링 또는 수동 비선형 콤포넌트, 특히 다이오드를 사용하여 점화 전압이 생성될 수 있다. 따라서, 많지 않은, 그리고 저렴한 콤포넌트에 의해 점화 전압이 생성될 수 있다. 특히, 수동 콤포넌트가 사용되는 경우에 구동 회로를 절약(save)하는 것이 가능하게 된다.
셀프-컨트롤링 또는 수동 비선형 콤포넌트를 통해 에너지 스토어를 충전함으로써, 그리고 전기 전도성 방식으로 하우징 어스에 대한 에너지 스토어와 콤포넌트 사이의 접속 노드를 접속함으로써, 점화 전압이 생성될 수 있다. 또한, 콤포넌트와 에너지 스토어 사이의 접속 노드는 추가적인 셀프-컨트롤링 또는 수동 비선형 콤포넌트, 특히 다이오드에 의해 하우징 어스에 접속될 수 있다. 점화될 때, 접속 노드와 하우징 어스 사이의 전기 전도성 접속이 개방될 수 있고, 이에 따라 점화 회로가 비활성화된다.
상기 방법은 가스 방전 챔버의 하우징 어스와 적어도 하나의 전극 사이에서 점화 전압이 생성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이러한 방식으로, 전극들 사이의 전압을 변경(alter)할 필요 없이 점화가 보장된다.
상기 방법은, 플라즈마의 점화시 까지 교류 전력의 모든 반파장에 의해 가스 방전 챔버의 하우징 어스와 적어도 하나의 전극 사이의 점화 전압이 상승(rise)하는 것을 특징으로 할 수 있다. 반파장으로부터 반파장까지 천천히 상승함으로써, 위험한 과전압 없이 안전한 점화를 보장하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 추가적인 특징 및 장점들은 본 발명의 본질적인 세부사항을 나타내는 도면을 참조하여 본 발명의 예시적 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 그리고 청구범위로부터 명백하게 될 것이다. 개별 특징들은 개별적으로 구현될 수 있고, 복수의 개별 특징들이 본 발명의 변종에 있어서 소망하는 모든 조합으로 구현될 수 있다.
교류 전력원(2)에 접속하기 위한 2개의 라인 섹션(21, 22) 및 가스 방전 챔버(7)의 하우징 어스(housing earth)에 접속하기 위한 적어도 하나의 라인 섹션(23)을 구비하고, 상기 가스 방전 챔버(7) 내에 교류 전력이 공급되는 플라즈마를 점화시키기 위한 점화 회로(20)에 있어서, 비선형 엘리먼트(12)와 에너지 스토어(11)의 적어도 하나의 직렬 접속(10)은 교류 전력원(2)에 접속하기 위한 상기 라인 섹션(21, 22) 사이에 접속되고, 상기 가스 방전 챔버(7)의 하우징 어스에 접속하기 위한 상기 라인 섹션(23)은 에너지 스토어(11)와 비선형 엘리먼트(12) 사이의 접속 노드(13)에 접속된다.
본 발명의 바람직한 예시적 실시형태가 도면에 개략적으로 도시되어 있고, 도면을 참조하여 이하 설명된다.
도 1a는 종래의 교류 전력 플라즈마 시스템의 개략적 예시이다.
도 1b는 교류 전력 플라즈마 시스템의 전극에서의 통상적인 전압 커브를 나타낸다.
도 2a는 교류 전력원의 출력 전압보다 큰 전압을 생성하기 위한 회로를 구비한 교류 전력 플라즈마 시스템의 개략적인 예시이다.
도 2b는 도 2a의 교류 전력 시스템의 상이한 포인트에서의 전압 커브를 나타낸다.
도 3a는 점화 회로를 구비한 교류 전력 플라즈마 시스템의 개략적인 예시이다.
도 3b는 도 3adml 교류 전력 시스템의 상이한 포인트에서의 전압 커브를 나타낸다.
도 4는 점화 회로를 구비한 교류 전력 플라즈마 시스템의 제2 실시형태를 나타낸다.
도 5는 점화 회로를 구비한 교류 전력 플라즈마 시스템의 제3 실시형태를 나타낸다.
도 1a는 교류 전력 플라즈마 시스템(1), 특히 미디엄 주파수(MF : medium-frequency) 플라즈마 시스템의 간략화된 예시이다. 시스템(1)은 가스 방전 챔버(7)의 각각의 전극(5, 6)에 출력 단자(3, 4)에 의해 접속된 중간 주파수(MF : medium-frequency) 전력 생성기의 형태의 교류 전력원(2)을 포함한다. 가스 방전 챔버(7)는 어스 접속(8)에 접속된다. 이러한 방식으로, 특히 가스 방전 챔버(7)의 하우징이 어스(8)에 접속된다. 플라즈마 챔버(7)의 하우징과 전극(5, 6) 사이에는 기생 커패시터(parasitic capacitor)(C1, C2)가 있다. 어스에 대한 전극(5, 6)에서의 전압 커브는 도 1b에서
Figure pct00001
,
Figure pct00002
로서 도시되어 있다. 따라서,
Figure pct00003
이 되고,
Figure pct00004
는 교류 전력원(2)의 출력 전압이다.
Figure pct00005
,
Figure pct00006
에 대한 전압 커브는 C1이 C2의 동일 크기일 때 일반적으로 대칭 레이아웃에서의 케이스(case)가 되는 것으로서 도 1b에 도시된 바와 같다. 전압(
Figure pct00007
,
Figure pct00008
)은 가스 방전 챔버(7) 내의 플라즈마의 점화를 위해 충분하지 않다.
도 2a에 도시된 예에서, 교류 전력원(2)의 출력(3, 4)은 커패시터 및 비선형 엘리먼트(12), 다이오드의 형태의 에너지 스토어(11)의 직렬 접속(10)을 통해 접속된다. 따라서, 직렬 접속(10)은 또한 가스 방전 챔버(7) 내의 플라즈마 로드(plasma load)에 병렬로 배열된다. 비선형 콤포넌트(12)와 에너지 스토어(11) 사이의 접속 노드(13)에서의 전압 커브는 도 2b에서 전압(
Figure pct00009
)으로서 도시되어 있다. 전압(
Figure pct00010
)의 모든 음전압 피크에 의해, 커패시터(11)는 전압(
Figure pct00011
)으로부터 피크 전압(
Figure pct00012
)까지 다이오드(12)를 통해 충전된다. 커패시터는 더 이상 방전될 수 없고, 정전압(contant voltage)(
Figure pct00013
)을 유지한다. 전압(
Figure pct00014
)은 다음과 같이 주어진다.
Figure pct00015
전압(
Figure pct00016
)은 피크 전압()보다 큰 값으로 가정한다. 도 2a에서의 에너지 스토어 어셈블리(13)의 프로비전(provision)은 전압(
Figure pct00017
,
Figure pct00018
) 상에 아직 아무런 효과를 갖지 않는다. 점화는 이 회로 구성에 의해 아직 가능하지 않다.
도 3a의 구성에서 도시된 바와 같이, 직렬 접속(10)의 접속 노드(13)는 가스 방전 챔버(7)의 하우징에 접속되고, 이에 따라 다이오드의 형태의 비선형 콤포넌트(15)와 저항(16)의 직렬 접속을 통해 어스(8)에 접속된다. 이것은 접속 노드(13)에서의 포텐셜이 하우징 어스의 포텐셜을 더 이상 초과할 수 없다는 것을 의미한다. 따라서, 도 3b에서 확인할 수 있는 바와 같이, 전압(
Figure pct00019
,
Figure pct00020
, 및
Figure pct00021
)이 시프트된다. 커패시터(11)는 아직 방전될 수 없다.
이후로,
제로 라인(zero line) 아래로 시프팅되는
Figure pct00022
에 의해
Figure pct00023
이다.
이제, 전극((5, 6)의 최대 전압차는 거의
Figure pct00024
, 즉 교류 신호원(2)의 피크 전압의 2배인 하우징 어스에 비례한다. 이 전압은 전극(5, 6)과 하우징 어스 사이에서 플라즈마의 점화를 가능하게 하기에 충분하다. 특히 플라즈마가 점화될 때 포텐셜에 있어서의 시프트가 취소(cancel)될 수 있도록 하기 위해, 가스 방전 챔버(7)와 접속 노드(13) 사이의 접속에 있어서의 스위치(17)에 의해 가스 방전 챔버(7)에 대한 접속 노드(13)의 전기 접속이 해제될 수 있다.
도면부호 20은 도 1a의 회로에 비교하여 추가되는 점화 회로를 나타낸다. 점화 회로(20)는 교류 전력원의 콤포넌트 파트(component part)가 될 수 있고, 또는 필요한 경우 기존의 교류 전력 시스템에 추가될 수 있는 추가적인 회로 또는 추가적인 콤포넌트가 될 수 있다. 점화 회로(20)는 교류 전력원(2)에 대한 접속을 위한 라인 섹션(21, 22) 및 가스 방전 챔버(7)의 하우징 어스에 대한 접속을 위한 라인 섹션(23)을 갖는다.
플라즈마가 점화되면, 플라즈마 챔버 내의 컨디션(condition)이 변경된다. 전극(5, 6)과 하우징 어스 사이에 전기 전도성 플라즈마가 형성되고, 이에 따라 기생 커패시터(C1, C2)는 더 이상 아무런 효과를 갖지 않는다. 커패시터(11)는 방전될 수 있다. 점화 전압은 소멸된다. 이것은 점화 직후에 스위치(17)가 개방될 필요가 없다는 것을 의미하기 때문에, 이것이 이 회로의 중요한 장점이다. 스위치(17)가 개방되기 전에 점화가 확실하게 검출되기 위해 충분한 시간이 남는다. 원칙적으로, 스위치(17)는 전혀 필요하지 않다. 그러나, 저항(16)으로부터 하우징 어스로의 접속이 존재하는 한 에너지가 열로 헛되이 변환되지 않음으로써 저항(16)을 통해 전류가 흐른다. 이러한 이유로, 플라즈마의 점화가 확실하게 검출될 때 스위치(17)를 제공하고, 개방하는 것이 실용적이다.
하우징 어스에 비례하여 전압(
Figure pct00025
,
Figure pct00026
)이 시프트되는 속도는 저항(16) 및 커패시터(11)에 의해 조정(adjust)될 수 있다. 특히, 상기 속도는 플라즈마 프로세스의 필요에 따라 선택될 수 있다. 충분히 느린 상승에 의해, 위험한 과전압이 생성되지 않고, 그리고 플라즈마에서 즉시 발생하는 아크(arc) 없이 플라즈마가 점화된다.
도 4에 도시된 구성에서, 점화 회로(20)는, 커패시터 형태의 에너지 스토어(11.1, 11.2, 11.3)와 다이오드 형태의 비선형 엘리먼트(12.1, 12.2, 12.3)을 각각 포함하는 3개의 직렬 접속(10.1, 10.2, 10.3)을 갖는다. 제1 직렬 접속(10.1)은 교류 전력원(2)에 대한 접속을 위한 라인 섹션(21, 22)에 접속되고, 접속 노드(13.1)는 라인 섹션(23)에 접속된다. 간단히 설명하자면, 점화 회로(20)의 동작을 다음과 같이 설명할 수 있다. 교류 전력원(2)의 출력 전압(
Figure pct00027
)의 네거티브 피크(
Figure pct00028
)를 가진 제1 반파장은 피크 전압(
Figure pct00029
)까지 비선형 엘리먼트(12.1)를 통해 에너지 스토어(11.1)를 충전한다. 도 4 및 도 5에 도시된 에너지 스토어(11.1) 및 추가적으로 모든 에너지 스토어와 커패시터 옆의 화살표는 에너지 스토어 또는 커패시터에서의 전압을 포지티브 방향으로 나타내는 것을 의도하고 있다. 포지티브 피크(
Figure pct00030
)를 가진 반파장이 있다. 에너지 스토어(11.1)의 전압과 함께, 이제 에너지 스토어(11.2)가 2배의 전압(
Figure pct00031
)까지 비선형 엘리먼트(12.2)를 통해 충전된다. 네거티브 피크(
Figure pct00032
)를 가진 반파장이 있다. 이어서, 에너지 스토어(11.1 및 11.2)의 전압과 함께, 커패시터(11.3)도 2배의 전압(
Figure pct00033
)까지 비선형 엘리먼트(12.3)를 통해 충전된다. 포지티브 피크(
Figure pct00034
)를 가진 반파장이 있다. 접속 포인트(13.1)에서의 전압은 추가되는 에너지 스토어(11.1 및 11.3)에서의 전압에 의해 극성 반전된다. 따라서, 이제 접속 포인트(13.1)에서의 전압은
Figure pct00035
이다.
도 3에 도시된 회로에 유사한 방식으로, 이제 가스 방전 챔버(7)의 하우징에 비선형 엘리먼트(15) 및 저항(16)을 통해 전압이 접속된다. 이러한 방식에서, 출력 전압의 피크 전압의 4배까지의 하우징 어스(8)에 비례하는 전극(5, 6)의 전압이 만들어진다.
도 5의 구성은 점화 회로(20)의 대체 구성을 나타낸다. 교류 전력원(2)의 출력 전압(
Figure pct00036
)의 네거티브 피크(
Figure pct00037
)를 갖는 제1 반파장은 다이오드 형태의 비선형 엘리먼트(52.1)를 통해 출력 전압(
Figure pct00038
)까지 에너지 스토어(51.1)를 충전한다. 커패시터 형태의 에너지 스토어(51.1)와 다이오드 형태의 비선형 엘리먼트(52.1)를 제1 직렬 접속을 형성한다.
포지티브 피크(
Figure pct00039
)를 갖는 반파장이 있다. 후자(latter)에 의해, 에너지 스토어(51.2)는 다이오드 형태의 비선형 엘리먼트(52.2)를 통해 피크 전압(
Figure pct00040
)까지 충전된다. 동시에, 에너지 스토어(51.1)의 전압과 함께, 에너지 스토어(51.3)는 이제 다이오드 형태의 비선형 엘리먼트(52.3)를 통해 전압(
Figure pct00041
)까지 충전된다. 커패시터 형태의 에너지 스토어(51.2)와 다이오드 형태의 비선형 엘리먼트(52.2)와 커패시터 형태의 에너지 스토어(51.3)와 다이오드 형태의 비선형 엘리먼트(52.3)는 각각의 케이스(case)에서 직렬 접속을 형성한다.
네거티브 피크(
Figure pct00042
)를 가진 반파장이 있다. 에너지 스토어(51.2)의 전압과 함께, 커패시터 형태의 에너지 스토어(51.4)는 이제 다이오드 형태의 비선형 엘리먼트(52.4)를 통해 전압(
Figure pct00043
)까지 충전된다. 마지막 2개의 엘리먼트도 직렬 접속을 형성한다. 이어서 접속 포인트(13.3 및 13.4)에서, 전압(
Figure pct00044
및
Figure pct00045
)은 각각 다음과 같다.
Figure pct00046
이 2개의 전압은 개별 다이오드 또는 비교 가능한 비선형 콤포넌트를 통해 접속 포인트(60)에서 결합(combine)될 수 있다. 따라서, 최고(highest) 전압이 존재하는 가스 방전 챔버(7)에 가장 근접한 직렬 접속의 접속 포인트(13.3 및 13.4)는 저항(16)과 스위치(17)를 통해 그리고 개별 비선형 엘리먼트(56, 57)를 통해 가스 방전 챔버(7)의 하우징에 각각 접속된다. 이러한 방식으로, 출력 전압(
Figure pct00047
)의 피크 전압의 3배까지의 하우징 어스(8)에 비례하여 전극(5, 6)의 전압이 만들어진다. 따라서, 점화 회로(20)는 콤포넌트들(51.1, 51.2, 51.3, 51.4, 52.1, 52.2, 52.3, 52.4)을 구비한 전압 증배기(voltage multiplier)를 포함한다.

Claims (18)

  1. 교류 전력원(2)에 접속하기 위한 2개의 라인 섹션(21, 22) 및 가스 방전 챔버(7)의 하우징 어스(housing earth)에 접속하기 위한 적어도 하나의 라인 섹션(23)을 구비하고, 상기 가스 방전 챔버(7) 내에 교류 전력이 공급되는 플라즈마를 점화시키기 위한 점화 회로(20)에 있어서,
    비선형 엘리먼트(12, 12.1, 12.2, 12.3, 52.1, 52.2, 52.3, 52.4)와 에너지 스토어(11, 11.1, 11.2, 11.3, 51.1, 51.2, 51.3, 51.4)의 적어도 하나의 직렬 접속(10, 10.1, 10.2, 10.3)은 교류 전력원(2)에 접속하기 위한 상기 라인 섹션(21, 22) 사이에 접속되고,
    상기 가스 방전 챔버(7)의 하우징 어스에 접속하기 위한 상기 라인 섹션(23)은 에너지 스토어(11, 11.1, 11.2, 11.3, 51.1, 51.2, 51.3, 51.4)와 비선형 엘리먼트(12, 12.1, 12.2, 12.3, 52.1, 52.2, 52.3, 52.4) 사이의 적어도 하나의 접속 노드(13, 13.1, 13.3, 13.4)에 접속되는 것인,
    점화 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 스토어(11, 11.1, 11.2, 11.3, 51.1, 51.2, 51.3, 51.4)는 커패시터 형태인 것인, 점화 회로.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 비선형 엘리먼트(12, 12.1, 12.2, 12.3, 52.1, 52.2, 52.3, 52.4)는 수동(passive) 또는 셀프-컨트롤링 콤포넌트(self-controlling component)인 것인, 점화 회로.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비선형 엘리먼트(12, 12.1, 12.2, 12.3, 52.1, 52.2, 52.3, 52.4)는 다이오드인 것인, 점화 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    하우징 어스에 접속하기 위한 상기 라인 섹션(23)은 상기 다이오드의 캐소드에 접속되는 것인, 점화 회로.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 방전 챔버(7)의 상기 하우징 어스에 접속하기 위한 상기 라인 섹션(23)은 적어도 하나의 비선형 콤포넌트(15), 특히 다이오드를 통해 상기 접속 노드(13)에 접속되는 것인, 점화 회로.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 방전 챔버(7)의 상기 하우징 어스에 접속하기 위한 상기 라인 섹션(23)은 적어도 하나의 저항(16)을 통해 상기 접속 노드(13)에 접속되는 것인, 점화 회로.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 비선형 엘리먼트(12.1, 12.2, 12.3, 52.1, 52.2, 52.3, 52.4) 및 적어도 하나의 에너지 스토어(11.1, 11.2, 11.3, 51.1, 51.2, 51.3, 51.4)를 각각 포함하는 복수의 직렬 접속(10, 10.1, 10.2, 10.3)이 제공되는 것인, 점화 회로.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    전압 증배기(voltage multiplier)를 갖는 것인, 점화 회로.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 방전 챔버(7)의 상기 하우징 어스에 접속하기 위한 라인 섹션(23)과 접속 노드(13, 13.1, 13.3, 13.4) 사이의 접속에 스위치(17)가 제공되는 것인, 점화 회로.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 점화 회로(20)가 접속되는 교류 전력원(2); 및
    적어도 하나의 전극(5, 6)을 포함하고 상기 점화 회로(20)가 접속되는 가스 방전 챔버(7);
    를 구비하는 것인, 플라즈마 시스템.
  12. 적어도 2개의 전극(5, 6)을 구비하는 가스 방전 챔버(7) 내에 교류 전력이 공급되는 플라즈마를 점화하기 위한 방법에 있어서,
    상기 가스 방전 챔버(7)의 상기 전극(5, 6)에 접속되는 교류 전력원(2)의 피크 전압()보다 큰 점화 전압이, 상기 가스 방전 챔버(7)와 상기 교류 전력원(2)에 접속되는 점화 회로(20)에 의해, 상기 가스 방전 챔버(7)의 하우징 어스(8)와 적어도 하나의 전극(5, 6) 사이에 생성되는 것인, 플라즈마 점화 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 점화 전압은 적어도 하나의 셀프-컨트롤링 또는 수동 비선형 콤포넌트(12, 12.1, 12.2, 12.3, 52.1, 52.2, 52.3, 52.4), 특히 다이오드를 사용하여 생성되는 것인, 플라즈마 점화 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 점화 전압은, 셀프-컨트롤링 또는 수동 비선형 콤포넌트(12, 12.1, 12.2, 12.3, 52.1, 52.2, 52.3, 52.4)를 통해 에너지 스토어(11, 11.1, 11.2, 11.3, 51.1, 51.2, 51.3, 51.4)를 충전하고 상기 콤포넌트(12, 12.1, 12.2, 12.3, 52.1, 52.2, 52.3, 52.4)와 상기 에너지 스토어(11, 11.1, 11.2, 11.3, 51.1, 51.2, 51.3, 51.4) 사이의 상기 접속 노드(13)를 전기 전도성 방식으로 상기 하우징 어스(8)에 접속함으로써 생성되는 것인, 플라즈마 점화 방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 점화 전압은, 추가적인 셀프-컨트롤링 또는 수동 비선형 콤포넌트(15), 특히 다이오드에 의해, 상기 콤포넌트(12, 12.1, 12.2, 12.3, 52.1, 52.2, 52.3, 52.4)와 상기 에너지 스토어(11, 11.1, 11.2, 11.3, 51.1, 51.2, 51.3, 51.4) 사이의 상기 접속 노드(13)를 상기 하우징 어스(8)에 접속함으로써 생성되는 것인, 플라즈마 점화 방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기 전도성 접속은 점화가 발생할 때 개방되는 것인, 플라즈마 점화 방법.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 점화 전압은, 상기 가스 방전 챔버(7)의 상기 하우징 어스(8)와 적어도 하나의 전극(5, 6) 사이에서 생성되는 것인, 플라즈마 점화 방법.
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 방전 챔버(7)의 상기 하우징 어스(8)와 적어도 하나의 전극(5, 6) 사이의 상기 점화 전압은, 상기 플라즈마의 점화시까지 교류 전력의 모든 반파장에 의해 상승하는 것인, 플라즈마 점화 방법.
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