KR20150048149A - 전압 반전 및 개선된 회복을 갖는 아크 처리 - Google Patents

Abstract

플라즈마 처리 동작에 있어서 아크 처리를 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 상기 방법은, 제1 전압 극성으로 플라즈마 부하에 파워 서플라이로 전류를 제공하는 단계 및 에너지 저장 장치를 활성화하는 단계를 포함하며, 에너지 저장 장치가 활성화될 때 에너지 저장 장치가 제1 전압 극성의 반대인 극성을 갖고 또한 적어도 제1 전압 극성만큼 큰 진폭을 갖는 역극성 전압을 인가한다. 아크의 검출 시, 에너지 저장 장치로부터 역극성 전압을 갖는 플라즈마 부하에 파워가 인가되고, 상기 플라즈마 부하에 대한 역극성 전압의 인가는 플라즈마 부하에 제공되는 전류의 레벨을 감소시킨다.

Description

전압 반전 및 개선된 회복을 갖는 아크 처리{ARC MANAGEMENT WITH VOLTAGE REVERSAL AND IMPROVED RECOVERY}

본 출원은, 2013년 8월 31자 출원되어 본 양도자에게 양도되고, 명칭이 "전압 반전 및 개선된 회복을 갖는 아크 처리"(ARC MANAGEMENT WITH VOLTAGE REVERSAL AND IMPROVED RECOVERY)인 가출원 제61/694,914호를 우선권 주장하여 특허출원한 것으로, 상기는 본 명세서에 참고로 채용되어 있다.

본 발명은 플라즈마 처리 분야에 대한 파워 서플라이, 특히 그의 아크 발생을 제한하기위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

플라즈마 처리 분야에 있어서, 전하가 축적되는 캐소드의 한 점과 애노드 상의 한 점 사이에 방전이 일어날 때 아크가 전개되는 것으로 알려지고 있다. 신속히 소멸되지 않는 경우, 아크는 공정과 처리된 막의 질에 매우 유해할 수 있다.

플라즈마 처리에 있어서 아크 제어에 대한 종래 방법들은 아크 내로 파워 서플라이에 의해 공급되는 에너지의 감소에 초점을 맞추고 있다. 어떤 파워 서플라이에 있어서, 아크들은 아크가 검출된 후 턴 오프에 의해 소멸된다. 이들 종래 방법들의 변형예에 있어서, 션트 스위치가 파워 서플라이에 위치되고 파워 서플라이 내측에 인덕터 전류를 순환하도록 사용되며, 아크의 소멸시, 션트 스위치가 개방된다. 이들 형태의 시스템들은 어느 정도는 효과적이나, 현재 처리 환경에 종종 필요한 적절한 아크 완화를 제공할 수 없다.

어떤 시스템들에 있어서, 제2 파워 서플라이가 채용되며, 이에 따라 아크 발생시, 제1 파워 서플라이로부터의 파워가 제1 파워 서플라이의 역극성을 갖는 플라즈마 챔버에 제공된다. 비록 이들 시스템은 비교적 빨리 소멸되지만, 제2 파워 서플라이는 시스템에 상당한 비용을 부가하고 실질적으로 고장의 위험을 증대시킨다.

(예컨대, 비교적 저렴한 저출력 저 전류가 이용되는) 플라즈마 처리 분야에서 효과적인 것으로 입증된 다른 접근 방법은 션트 스위치 및 파워 서플라이의 출력과 직렬로 탭 인덕터의 채용을 포함한다. 상기 탭 인덕터는 오토트랜스로서 작용하고 탭 인덕터의 턴 비(turn ratio)의 함수인 역전압을 제공한다. 그러나, 대전류를 처리할 수 있고 소망의 저누설 인덕턴스를 제공할 수 있는 탭 인덕터는 비교적 고가이다. 충분히 낮은 인덕턴스를 갖는 케이블의 구현 역시 고가이고 - 특히 대전류에서 고가로 된다.

현재의 장치들은 많은 적용예에서 기능적이나, 이들은 많은 구체예에 대해 충분하지 않거나 또는 불만족스럽다. 따라서, 현재 기술의 단점들을 극복하고 새롭고 독창적인 특징들을 제공하는 시스템 및 방법이 필요하다.

도면에 나타낸 본 발명의 예시적인 실시예들은 이하와 같이 요약된다. 이들 및 다른 실시예들은 상세한 설명란에서 보다 완전히 기술된다. 그러나, 본 발명이 발명의 개요 또는 상세한 설명란에 기술된 형태로 제한된다는 뜻은 아님을 이해하여야 할 것이다. 당업자라면 본 청구범위에 나타낸 발명의 사상 및 범주 안에 있는 많은 변형, 균등 및 대체 구성을 인식할 수 있을 것이다.

한 관점에 따르면, 아크 처리를 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은, 제1 전압 극성으로 플라즈마 부하에 파워 서플라이로 전류를 제공하는 단계; 에너지 저장 장치를 활성화하는 단계로, 에너지 저장 장치가 활성화될 때 에너지 저장 장치가 제1 전압 극성의 반대인 극성을 갖고 또한 적어도 제1 전압 극성만큼 큰 진폭을 갖는 역극성 전압을 인가하는, 단계; 아크의 검출 시, 에너지저장 장치로부터 역극성 전압을 갖는 플라즈마 부하에 파워를 인가하는 단계로, 상기 플라즈마 부하에 대한 역극성 전압의 인가는 플라즈마 부하에 제공되는 전류의 레벨을 감소시키는, 단계; 전류가 제로로 감소하는 경우, 역극성 전압이 플라즈마 부하에 인가되지 않도록 하는 단계; 및 아크가 소멸된 후, 처리를 재개하기 위해 제1 전압 극성으로 플라즈마 부하에 파워를 재인가하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다양한 목적, 이점 및 더욱 복잡한 이해가 첨부 도면과 함께 후술하는 설명 및 청구범위를 참조함으로써 명백해지고 더욱 완전히 이해될 것이다. 첨부 도면에서 비슷하거나 유사한 요소들은 몇몇 도면에 걸쳐 동일한 참조 숫자로 표시된다.
도 1은 본 발명의 예시적 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2는 예시적 실시예의 보다 상세한 기능적 부분을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 실시예의 특정 구체예를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1-3을 참조하여 기술된 실시예를 참조하여 행해질 수 있는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본원에 기술된 실시예들의 타이밍 관점을 도시한 타이밍도이다.

도면을 참조하면, 비슷하거나 유사한 요소들은 몇몇 도면에 걸쳐 동일한 참조 숫자로 표시되었다. 특히 도 1을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예를 도시한 블록도를 나타낸다. 당업자에 공지된 다양한 플라즈마 처리 분야들의 어느 것을 용이하게 하기 위해 서플라이 케이블로 플라즈마 챔버(104)에 펄스 DC 파워를 인가하도록 배치된 파워 서플라이(102)(예컨대, DC, 펄스-폭 변조된 전압원)가 도시된다. 도시된 바와 같이, 파워 서플라이(102)는, 파워 서플라이(102)와 (예컨대, 동일한 하우징 내에) 통합된 유닛의 일부로 구현될 수 있는 아크 처리 부재들(106)에도 접속된다.

도시된 바와 같이, 아크 처리 부재들(106)은 검출 부재(108), 전압 반전 부재(110), 보호 부재(112), 선택적 회복 필터(114), 및 제어부(116)를 포함한다. 일반적으로, 아크 처리 부재들(106)은, 플라즈마 처리 시 챔버(104) 내에 발생하는 아크들을 신속히 소멸하도록 기능한다. 또한, 아크 처리 부재들(106)은, 후술되는 바와 같이, 플라즈마 챔버(104)를 보호하고 신속한 회복을 용이하게 하기 위한 요소들을 포함한다. 도 1의 블록도는 아크 처리 부재들(106)의 구성 기능들을 도시하도록 한 논리적 도면인 것으로 인식되어야 한다. 따라서, 물리적 구체예는 도 1에 도시된 것과 외관상 다를 수도 있다. 예컨대, 도시된 기능들은, 이들 개별적 기능들이 대응하는 개별적 하드웨어 또는 소프트웨어 구조들을 갖지 않도록 공유 부재들에 의해 구현될 수도 있다. 또한, 도시된 기능적 부재들은 파워 서플라이 주변에 공간적으로 분포된 하드웨어 또는 소프트웨어 부재들에 의해 실현될 수도 있다.

도시된 바와 같이, 아크 처리 부재들(106)은 일반적으로, 검출 부재(108)에 의해 검출되는 아크에 응답하여, 플라즈마 처리 동안 파워 서플라이(102)에 의해 인가되는 극성의 반대인 극성으로 비교적 고전압을 인가하도록 동작하는 전압 반전 부재들(110)을 포함한다. 예컨대, 어떤 예에서, 전압 반전 부재들(110)에 의해 인가되는 전압은 파워 서플라이(102)에 의해 출력되는 전압과 거의 같은 전압(역극성을 갖는)을 가질 수 있으나, 다른 예에서, 전압 반전 부재들(110)은 플라즈마 챔버(104)에서의 아크들로부터 에너지의 더욱 신속한 제거를 용이하게 하기 위해 보다 높은 전압을 인가할 수도 있다.

또한, 전압 반전 부재들(110)에 의해 제공되는 비교적 높은 역전압이 이 역전압의 인가에 따라 전류가 제로(또는 제로 레벨 근방의)로 떨어진 후 챔버(104)에 있어서의 플라즈마 부하에 인가되지 않도록 동작하는 보호 부재(112)가 도시되어 있다.

선택적 회복 필터(114)는 일반적으로, 단자(1,2)에서 전압을 안정화함으로써 아크 셧다운 발생 후 고속 회복을 용이하게 하도록 동작한다. 상기 안정화는 예컨대, 링잉(ringing)에 따라 일어날 수 있는 회복시 검출 부재(108)의 잘못된 기동을 방지한다.

제어 부재(116)는 일반적으로, 전체적으로 아크 처리 부재((106)가 신속히 아크들에 대응하고, 임의의 아크들을 소멸하고 아크 처리 행위로부터 신속히 회복하도록 아크 처리 부재((106)의 동작을 제어하도록 작용한다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 제어 부재들(116)은 하드웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합으로 하드웨어, 소프트웨어로 실현될 수 있다.

다음, 도 2를 참조하면, 예시적 실시예의 보다 상세한 기능적 부분을 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 회복 필터(214)는 스위칭 요소(S1)와 직렬이고, 회복 필터와 스위칭 요소(S1)의 직렬 조합이 파워 서플라이(102)의 양 및 음극성 레일에 걸쳐 배치된다. 이 실시예의 전압 반전 부재(210)는 스위칭 요소들(S2 및 S3)과 직렬로 배치된 DC 전압원(220)에 의해 실현되며, 스위칭 요소(S2), DC 전압원(220) 및 스위칭 요소(S3)의 직렬 조합이 파워 서플라이(102)의 양 및 음극성 레일에 걸쳐 배치된다. 이 실시예에서, 보호 부재(212)는 스위칭 요소(S4)에 의해 실현된다.

설명의 편의를 위해, 도 1에 도시된 아크 검출 부재(108)의 상세 구성은 도 2에 도시되지 않지만, 이러한 검출 메카니즘은 당해 분야에 잘 알려져 있으로 다양한 기술에 의해 달성될 수 있다. 아크를 검출하기 위한 하나의 예시적 기술은 챔버(104)의 플라즈마의 임피던스 변화를 지시하기 위해 단자(1,2)에서 파워의 하나 이상의 상태를 모니터하는 것이다. 예컨대, (챔버 104 내의 플라즈마의) 부하 임피던스는 아크 발생시 (예컨대, 50Ω 부근으로부터 1 Ω 미만으로) 상당히 떨어지는 것으로 알려져 있다. 따라서, 아크 검출을 위한 공지 기술들은, 아크 발생시 단자(1,2)에 걸친 전압이 감소하고 플라즈마 부하에 대한 전류가 상승하기 때문에 전압 및/또는 전류 모니터링을 포함한다.

도 3은 도 2에 도시된 실시예의 특정 구체예를 도시한 것이나, 그 특정 구체예는 도 2의 보다 일반적인 도시의 예시적 구체예일 뿐이며, 다른 접근책이 도 2의 구성요소들을 실현하도록 사용될 수 있음을 인식해야 한다.

도 3에 나타낸 실시예에서, 도 2에 도시된 DC 전압원(220)은, 파워 서플라이(102)의 양 및 음극성 레일에 의해 충전되는 커패시터(C1)로서 도시된 에너지 저장 부재로 실현된다. 도 3의 커패시터(C1)는 다이오드(D1, D2)를 통해 충전되며, 그에 따라, 이 실시예에서 파워 서플라이(102)의 출력 전압이 크기(예컨대, 300 볼트 내지 1000 볼트)는 아크 처리시 인가되는 역전압의 크기(진폭)로 된다. 다른 실시예에서, 파워 서플라이(102)의 양 및 음극성 레일로 커패시터(C1)를 충전하는 대신, 파워 서플라이(102)의 변압기 승압 출력을 사용하여 커패시터(C1)에 인가될 수도 있다. 또 다른 예는 별도의 파워 서플라이로 커패시터(C1)를 보다 높은 전압으로 충전하는 것이다. 커패시터(C1)에 인가되는 보다 높은 전압은, 아크 처리시 챔버에 고전압 역 극성 전압을 인가하는 커패시터(C1)로 된다.

도시된 바와 같이, 도 2에 도시된 보호 부재(212)는 도 3에 도시된 실시예의 비선형 요소(예컨대, 다이오드 D5)에 의해 실현되며, 이는 부하 전류가 제로에 접근할 때 개방하도록 전류 제어되는 스위치로서 동작한다. 이는, 큰 반전 아크 처리 전압이 후술되는 바와 같이 챔버(104)에 인가되지 않도록 한다.

도시된 바와 같이, 이 실시예의 회복 필터(314)는 스위칭 요소(S1)와 결합되는 C2와 병렬로 C3 및 R1의 직렬 조합으로 실현된다. 동작에 있어서, 아크가 검출되고 전압 반전 모듈(310)이 작동할 때, 회복 필터(314)는 ((예컨대, 반 병렬(anti parallel) 다이오드의 자연 정류에 의해)) 회로로부터 분리된다. 아크 처리 셧다운이 완료되고 플라즈마 처리가 재개될 때, 스위칭 요소(S1)가 활성화되고 회복 필터(314)가 출력 전압을 안정화하도록 출력에 위치된다. 이는 아크 회복 동안 아크 검출 회로의 잘못된 기동을 방지한다.

도 4를 참조하면, 도 1-3을 참조하여 기술된 실시예를 참조하여 행해질 수 있는 방법을 도시한 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 플라즈마 챔버(104) 내의 부품의 통상적인 처리시, 파워가 제1 전압 극성으로 플라즈마 부하에 인가된다(블록 402). 제1 극성으로 파워의 인가시, 에너지 저장 장치(예컨대, 도 3의 C1)가 활성화된다(블록 404). 도시된 바와 같이, 플라즈마 챔버(104)에서 아크의 검출시(블록 406), 아크에 대한 파워 방출을 신속히 제거하기 위해, 파워가 에너지 저장 장치(예컨대, C1)로부터 역전압 극성을 갖는 플라즈마 부하에 인가된다(블록 408).

본원에 기술된 실시예들의 타이밍 관점을 도시한 타이밍도인 도 5를 참조하면, 시간 t1에서 아크가 일어나고 시간 t2에서 제어 부재(116,216,316)는 S2 및 S2를 닫음으로써 플라즈마 부하에 인가되는 전압의 극성을 반전시키도록 작용한다. 따라서, 케이블 및 플라즈마 부하의 전류가 시간 t2로부터 t3 동안 도시된 바와 같이 매우 신속히 구동된다. 높은 역전압(예컨대, 300 내지 1000 볼트)의 인가는 대략 1 마이크로초에서 아크를 소멸시킬 수 있음이 발견되었다.

도 4에 도시된 바와 같이, 아크가 검출되고 역전압 모듈이 시간 t2와 t3 사이에 작동될 때, 스위칭 요소(S1)는 노멀 클로즈(normally closed)되는 스위칭 요소(S1)는 회로로부터 회복 필터(114,214,314)를 분리하도록 개방된다(블록 410).

높은 역전압이 부품의 처리에 영향을 주지 않고 플라즈마 챔버(104)를 잠재적으로 훼손하지 않도록, 역극성 전압은 전류가 제로로 감소할 때 플라즈마 부하에 인가되지 않는다(블록 412). 예컨대, 다시 도 5를 참조하면, 시간 t3에서 부하 전류는 실질적으로 제로이고 스위칭 요소(S4)가 효과적으로 개방되어 챔버(104)에 대한 역전압의 인가를 방지한다. 도 3에 도시된 실시예에서, 다이오드(D5)의 자기 정류는 역전압이 플라즈마 부하에 "나타나지" 않도록 하나, 다이오드(D5)의 특정 구체예는 플라즈마에 도달하지 않도록 높은 역전압의 차단을 유발하도록 요구되지는 않으며, 다른 메카니즘도 이용될 수 있다.

하나의 구체예에서, 아크가 소멸되고 전류가 실질적으로 제로일 때, 스위치 S2 또는 S2의 하나는 개방되며, 이는 챔버(1040에 대한 역전압의 인가를 제거하고, 다른 아크가 개시되지 않도록 냉각 기간(도 5에 시간 t3 내지 t4로 도시) 동안 나머지 스위치의 비교적 낮은 포화 전압을 챔버(104)에 인가한다. 냉각 기간(예컨대 프로그램가능한 기간) 후, 개방되지 않은 S2 또는 S3의 나머지 하나가 개방되고, (도 4에 시간 t4로 도시된 바와 같이) 파워 서플라이는 단자들(1,2) 및 그에 따른 챔버(104)에 다시 파워를 인가한다. 도 5에 도시된 예시적인 아크 처리 행위 동안, 스위치(S2)는 시간 t3에서 개방되고 S3는 닫힌 상태로 있으나, 다음 행위 동안, 스위치들의 역할이 바뀌어 S2는 시간 t3에서 t4까지 닫힌 상태로 있고 S3는 t3에서 개방되어 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, (도 5의 t4에서) 일단 파워가 제1 극성으로 다시 인가되면, 회복 필터는 출력 전압을 안정화시키도록 결합된다(블록 414). 이는 (예컨대, t4로부터 t4 동안) 상기한 바와 같이 회복 동안 아크 검출 회로의 잘못된 기동을 방지하는 데 도움을 준다.

본 발명의 시스템 및 방법들은 전술한 특정의 물리적 장치에 부가하여 제어 및 처리 부재들과 관련하여 실시될 수 있다. 도 6은, 제어 시스템(600)의 1 실시예을 나타내는 도면을 도시하며, 일련의 명령들은, 장치가 본 발명의 하나 이상의 관점들 및/또는 방법론들을 행하거나 실시하도록 실행될 수 있다. 예컨대, 제어 시스템(600)은 제어 부재(116,216,316)를 실현하기 위해 이용될 수 있다. 그러나 도 6의 부재들은 단지 예시적인 것으로 본 발명의 특정 실시예들을 구현하기 위한 임의의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 내장 로직 부품 또는 이들 부재들의 둘 이상의 조합의 사용 또는 기능상의 관점을 제한하지 않는다. 도시된 부재들의 일부 또는 모두는 제어 시스템(600)의 일부일 수 있다. 예컨대, 제어 시스템(600)은 몇 가지 비제한적인 예를 들면, 범용 컴퓨터 또는 내장 로직 장치(예컨대, FPGA)를 포함할 수 있다.

이 실시예의 제어 시스템(600)은 몇 가지 비제한적인 예를 들면, 중앙 처리 장치(CPU) 또는 FPGA와 같은 프로세서(601)를 적어도 포함한다. 상기 제어 시스템(600)은 또한, 버스(640)를 통해, 서로 또는 다른 부품들과 통신하는 메모리(603) 및 저장부(608)를 포함할 수도 있다. 버스(640)는 또한, 디스플레이(632), (예컨대, 키패드, 키보드, 마우스, 스틸러스 등을 포함할 수 있는) 하나 이상의 입력 장치(633), 하나 이상의 출력 장치(634), 하나 이상의 저장 장치(635), 및 서로에 대해 또한 하나 이상의 프로세서(601), 메모리(603) 및 저장부(608)를 갖는 각종의 비일시적(non-transitory), 유형(tangible)의 프로세서 판독가능한 저장 매체(636)를 포함할 수 있다. 이들 모든 요소들은 버스(640)에 대해 하나 이상의 인터페이스 또는 어댑터를 통하거나 또는 직접 중계할 수도 있다. 예컨대, 각종의 비일시적인, 유형의 프로세서 판독가능한 저장 매체(636)는 저장 매체 인터페이스(626)를 통해 버스(640)와 인터페이스할 수 있다. 제어 시스템(600)은, 이에 한정되지는 않지만, 하나 이상의 집적회로들(IC), 인쇄회로 기판들(PCB), 모바일 핸드헬드 장치, 랩탑 또는 노트북 컴퓨터, 분배형 컴퓨터 시스템, 컴퓨팅 그리드 또는 서버를 포함하는 임의의 적절한 물리적 형태를 가질 수도 있다.

프로세서(들)(601)(또는 중앙처리장치들;CPU)는 선택적으로 명령들, 데이터, 또는 프로세서 어드레스들의 일시적 국부 저장을 위한 캐시 메모리 장치(602)를 포함한다. 프로세서(들)(601)는 적어도 하나의 비일시적인, 유형의 프로세서 판독가능한 저장 매체에 저장된 비일시적 프로세서 판독가능 명령들의 실행에 일조하도록 구성된다. 제어 시스템(600)은, 메모리(603), 저장부(608), 저장 장치(635), 및/또는 저장 매체(636)(예컨대, 판독 전용 메모리; ROM)와 같은 하나 이상의 비일시적인, 유형의 프로세서 판독가능한 저장 매체에서 구현된 명령들을 실행하는 프로세서(들)(601)의 결과로서의 기능성을 제공할 수도 있다. 예컨대, 도 4를 참조하여 기술된 방법의 하나 이상의 스텝들을 유발하기 위한 명령들이 하나 이상의 비일시적인, 유형의 프로세서 판독가능한 저장 매체에서 구현될 수 있고 프로세서(들)(601)이 그 명령들을 실행할 수 있다. 메모리(603)는, ((대용량 저장 장치(들) 635, 636과 같은) 하나 이상의 다른 비일시적인, 유형의 프로세서 판독가능한 저장 매체로부터 또는 네트워크 인터페이스(620)와 같은 적절한 인터페이스를 통해 하나 이상의 다른 소스들로부터 명령들을 판독할 수도 있다. 이러한 프로세스 또는 스텝들을 행하는 것은 메모리(603)에 저장된 데이터 명령을 규정하는 것 및 소프트웨어에 의해 지시된 데이터 구조들을 변경하는 것을 포함할 수도 있다.

신호 입력 부재(650)는 일반적으로, 아크 처리 부재(106)의 하나 이상의 관점드에 관한 정보를 제공하는 신호들(예컨대, 디지털 및/또는 아날로그 신호들)을 수신하도록 동작한다. 어떤 구체예에서, 아크 검출 부재(108)는, 아크의 검출시 제어 부재에 통보하기 위해 출력 신호(예컨대, 2진 비트)를 제공할 수 있다. 다른 구체예에서, 제어 시스템(600)은 아크 검출 부재(108)를 실현하도록 부분적으로 이용될 수 있다. 예컨대, 아크 검출 부재(108)는 신호 입력 부재(650)에 의해 수신되고 디지털 신호로 변환되는 아날로그 전압 신호들을 제공하는 전압원 및/또는 전류원들(예컨대, VI 센서들, 방향성 커플러들. 간단한 전압 센서들 또는 전류 변환기들)을 포함할 수 있다.

신호 출력 부재(660)는 제어 스위치들(S1, S2, S3)에 대한 스위칭 제어 신호들을 발생하도록 당업자에 공지된 디지털-아날로그 부재들을 포함할 수 있다. 예컨대, 스위치들(S1, S2, S3)이 전계 효과 트랜지스터로 구현될 때, 신호 출력 부재(660)는 스위치들(S1, S2, S3)을 제어하기 위해 게이트 구동 신호들을 발생할 수 있다.

메모리(603)는, 예시적인, 랜덤 액세스 메모리 부재(예컨대, RAM 604)(예컨대 스테이틱 램 "SRAM", 다이나믹 램 "DRAM" 등), 판독 전용 부재(예컨대, ROM 605) 및 이들의 조합을 포함한 각종 부재들(예컨대, 비일시적인, 유형의 프로세서 판독가능한 저장 매체)을 포함할 수 있다. ROM(605)은 프로세서(들)(601)에 일방향으로 데이터 및 명령들을 통신하도록 작용할 수 있고, RAM(604)은 프로세서(들)(601)과 쌍방향으로 데이터 및 명령들을 통신하도록 작용할 수 있다. ROM(605)과 RAM(604)은 후술되는 임의의 적절한 비일시적인, 유형의 프로세서 판독가능한 저장 매체를 포함할 수 있다. 어떤 예에 있어서, ROM(605)과 RAM(604)은 본 발명의 방법들을 실행하기 위한 비일시적인, 유형의 프로세서 판독가능한 저장 매체를 포함한다.

고정 저장부(608)는, 선택적으로 저장부 제어 장치(607)를 통해, 프로세서(들)(601)에 쌍방향으로 접속된다. 고정 저장부(608)는 부가적 데이터 저장 용량을 제공하고 또한, 기술된 임의의 적절한 비일시적인, 유형의 프로세서 판독가능한 저장 매체를 포함할 수 있다. 저장부(608)는 연산 시스템(609), EXEC(610)(실행가능;executables), 데이터(611), API 애플리케이션(612)(애플리케이션 프로그램) 등을 저장하도록 사용될 수 있다. 종종, 항상은 아니지만, 저장부(608)는, 일차 저장부(예컨대, 메모리 603)보다 느린 (하드 디스크와 같은) 이차 저장 매체이다. 저장부(608)는 또한 광 디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 메모리 디바이스(예컨대, 플래시 기반 시스템들), 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 저장부(608)의 정보는 적절한 경우에 있어서, 메모리(603)에 있어서의 가상 메모리로서 채용될 수도 있다.

일례에 있어서, 저장 장치(들)(635)는 저장 장치 인터페이스(625)를 통해 (예컨대, 도시하지 않은 외부 포트 커넥터를 통해) 제어 시스템(600)과 제거가능하게 인터페이스될 수도 있다. 특히, 저장 장치(들)(635) 및 조합된 머신-리더블 매체는 머신-리더블 명령들의 비휘발성 및/또는 휘발성 저장, 데이터 구조, 프로그램 모듈들 및/또는 제어 시스템(600)에 대한 다른 데이터를 제공할 수도 있다. 일례에서, 소프트웨어는 저장 장치(들)(635) 상의 머신-리더블 매체 내에, 완전히 또는 부분적으로 제공될 수도 있다. 다른 예에서, 소프트웨어는 프로세서(들)(601) 내에, 완전히 또는 부분적으로 제공될 수도 있다.

버스(640)는 광범위하고 다양한 서브시스템들을 연결한다. 이때, 버스는, 적절한 곳에, 공통 기능을 보조하는 하나 이상의 디지털 신호 라인을 망라할 수 있다. 버스(640)는 예시적이지만, 임의의 다양한 버스 아키텍쳐를 사용하는, 메모리 버스, 메모리 제어부, 주변 버스, 로컬 버스, 및 이들의 조합을 포함한 몇몇 형태의 버스 구조 중 어느 것으로 될 수도 있다. 일례로서 이에 한정되지는 않지만, 이와 같은 아키텍쳐들은 Industry Standard Architecture(ISA) 버스, Enhanced ISA(EISA) 버스, Micro Channel Architecture(MCA) 버스, Video Electronics Standards Association local bus(VLB), Peripheral Component Interconnect(PCI) 버스, PCI-Express(PCI-X) 버스, Accelerasted Graphics Port(AGP) 버스, Hyper Transport(HTX) 버스, 시리얼 어드밴스드 테크놀로지 어태치먼트(SATA) 버스 및 이들의 임의의 조합을 포함한다.

제어 시스템(600)은 입력 장치(633)를 포함할 수도 있다. 일례에 있어서, 제어 시스템(600)의 사용자는 입력 장치(들)(633)를 통해 제어 시스템(600)에 명령들 및/또는 다른 정보를 입력할 수 있다. 입력 장치(들)(633)의 예로는, 이에 한정되지는 않지만, 알파-뉴머릭 입력 장치(예컨대, 키보드), 포인팅 디바이스(예컨대, 마우스 또는 터치패드), 터치패드, 조이스틱, 게임패드, 음성 입력 장치(예컨대, 마이크로폰, 보이스 응답 시스템 등), 광학 스캐너, 비디오 또는 정치 화상 캡쳐 디바이스(예컨대, 카메라) 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 입력 장치(들)(633)는 이에 한정되지는 않지만, 직렬, 병렬, 게임 포트, USB, FIREWIRE, THUNDERBOLT, 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 입력 인터페이스(예컨대, 입력 인터페이스 623)의 어느 것을 통해 버스(640)에 인터페이스될 수 있다.

정보 및 데이터는 디스플레이(632)를 통해 표시될 수 있다. 디스플레이(632)의 예로는, 이에 한정되지는 않지만, 액정 표시장치(LCD), 유기 액정 표시장치(OLED), 음극선관(CRT), 플라즈마 표시장치, 및 이들의 조합을 포함한다. 디스플레이(632)는, 버스(640)를 통해, 프로세서(들)(601), 메모리(603) 및 고정 저장부(608)은 물론 입력 장치(들)(633)과 같은 다른 장치들에 인터페이스할 수 있다. 디스플레이(632)는, 비디오 인터페이스(622)를 통해 버스(640)에 링크되고, 디스플레이(632)와 버스(640 간의 데이터의 전송은 그래픽 콘트롤러(621)를 통해 제어될 수 있다.

부가적 또는 다른 예로서, 컴퓨터 시스템(700)은 회로에 있어서 하드와이어링 또는 다른 방식으로 구현된 로직의 결과로서의 기능을 제공할 수 있으며, 이는 기술된 하나 이상의 프로세스 또는 하나 이상의 프로세스의 하나 이상의 스텝들을 실행하기 위해 소프트웨어 대신 또는 그와 함께 동작할 수도 있다. 본 발명의 소프트웨어는 로직을 포함할 수도 있으며, 로직은 소프트웨어를 포함할 수도 있다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는, 적절한 경우에, 실행을 위한 소프트웨어를 저장하는 (IC와 같은 회로), 실행을 위한 로직을 내장하는 회로 또는 이들 모두를 포함할 수 있다. 본 발명은 하드웨어 소프트웨어 또는 이들 모두의 적절한 조합을 포함할 수 있다.

본 발명에 기술된 실시예들과 관련하여 설명된 각종 예시적 로직 블록들, 모듈들, 및 회로들은, 본 명세서에 기술된 기능들을 실행하기 위해 설계된, 범용 프로세서, 디지털 신호 처리기(DSP), ASIC(appllication specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array), 또는 다른 프로그램가능한 로직 장치, 디스크리트 게이트 또는 트랜지스터 로직, 개별적인 하드웨어 부재들, 및 이들의 조합으로 실시 또는 실행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서로 될수 있으나, 대안적으로, 임의의 통상적인 프로세서, 콘트롤러, 마이크로콘트롤러, 또는 상태 머신으로 될 수도 있다. 프로세서는 또한, DSP와 마이크로프로세서의 조합과 컴퓨팅 장치들의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 관련된 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 구성으로서 구현될 수 있다.

결론적으로 본 발명은 무엇보다도, 플라즈마 처리 동안 아크 처리를 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명에 있어서, 여러가지 변형과 대체예가 당업자에게 용이하게 인식될 수 있으며, 그 용도와 구성은 여기 설명된 실시예들에 의해 거의 같은 결과를 성취할 수 있다. 따라서, 개시된 예시적인 형태들이 발명을 한정할 의도는 아니다. 많은 변형 및 대체 구성들이 청구항들에 표현된 바와 같이 개시된 발명의 범위 및 사상 안에 들어온다.

Claims (19)

1. 아크 처리 방법에 있어서,
   제1 전압 극성으로 플라즈마 부하에 파워 서플라이로 전류를 제공하는 단계;
   에너지 저장 장치를 활성화하는 단계로, 에너지 저장 장치가 활성화될 때, 에너지 저장 장치는 제1 전압 극성의 반대인 극성을 갖고 또한 적어도 제1 전압 극성만큼 큰 진폭을 갖는 역극성 전압을 인가하는, 단계;
   아크의 검출 시, 에너지저장 장치로부터 역극성 전압을 갖는 플라즈마 부하에 파워를 인가하는 단계로, 상기 플라즈마 부하에 대한 역극성 전압의 인가는 플라즈마 부하에 제공되는 전류의 레벨을 감소시키는, 단계;
   전류가 제로로 감소하는 경우, 역극성 전압이 플라즈마 부하에 인가되지 않도록 하는 단계; 및
   아크가 소멸된 후, 처리를 재개하기 위해 제1 전압 극성으로 플라즈마 부하에 파워를 재인가하는 단계를 포함하는, 아크 처리 방법.
2. 제1항에 있어서, 에너지 저장 장치를 활성화하는 단계는, 제1 전압 극성으로 파워 서플라이에 의해 에너지 저장 장치를 활성화하는 것을 포함하는, 아크 처리 방법.
3. 제1항에 있어서, 에너지 저장 장치를 활성화하는 단계는, 제1 전압 극성으로 별도의 파워 서플라이에 의해 에너지 저장 장치를 활성화하는 것을 포함하는, 아크 처리 방법.
4. 제1항에 있어서, 에너지 저장 장치를 활성화하는 단계는, 파워 서플라이의 전압을 승압 전압까지 승압하고 상기 승압 전압으로 에너지 저장 장치를 활성화하는 것을 포함하는, 아크 처리 방법.
5. 제1항에 있어서,
   역극성 전압이 인가될 때 회복 필터를 분리하고;
   제1 극성으로 전압을 안정화하고 아크의 오검출을 방지하기 위해 제1 전압 극성의 파워가 재차 인가될 때 회복 필터를 재결합하는 단계를 포함하는, 아크 처리 방법.
6. 아크 처리 장치에 있어서,
   플라즈마 챔버와 파워 서플라이의 양극성 출력 및 음극성 출력 간에 각각 전기적 링크를 형성하도록 배치되는 양극성 레일 및 음극성 레일;
   파워 서플라이에 있어서 아크의 발생을 검출하기 위한 아크 검출 부재;
   양극성 레일 및 음극성 레일에 결합된 전압 반전 부재; 및
   아크 검출 부재와 전압 반전 부재의 제1 및 제2 스위치에 결합된 제어 부재를 포함하고,
   상기 전압 반전 부재는, 제1 스위치와 제2 스위치 사이에 배치된 에너지 저장 부재를 포함하고, 상기 제1 스위치는 에너지 저장 부재의 제1 단자 및 상기 양극성 레일에 결합되고 상기 제2 스위치는 에너지 저장 부재의 제2 단자와 상기 음극성 레일 사이에 결합되고,
   상기 제어 부재는, 양극성 레일에 에너지 저장 부재의 음극성 전위를 인가하고 음극성 레일에 에너지 저장 부재의 양극성 전위를 인가하도록 아크가 검출되었을 때 제1 및 제2 스위치들을 닫고, 다음, 상기 제어 부재는, 제1 및 제2 스위치 모두 개방 전 아크의 소멸시 제1 및 제2 스위치들의 하나를 개방하는, 아크 처리 장치.
7. 제6항에 있어서,
   파워 서플라이의 전압을 초과하는 충전 전압으로 에너지 저장 장치를 충전하기 위한 충전 파워 서플라이를 포함하는, 아크 처리 장치.
8. 제6항에 있어서, 파워 서플라이의 전압을 초과하는 승압 전압으로 에너지 저장 장치를 충전하기 위한 전압 승압기(booster)를 포함하는, 아크 처리 장치.
9. 제6항에 있어서, 양극성 레일과 음극성 레일 사이에 스위칭가능하게 결합된 회복 필터를 포함하고, 제어 부재는 제1 전압 극성의 파워가 다시 인가될 때 회복 필터를 재결합하여, 제1 극성으로 전압을 안정화하고 아크 검출 부재가 아크를 오검출하지 않도록 하는, 아크 처리 장치.
10. 아크 처리 장치에 있어서,
    제1 전압 극성으로 플라즈마 부하에 파워 서플라이에 의해 전류를 제공하기 위한 수단;
    에너지 저장 장치를 활성화하는 수단으로, 에너지 저장 장치가 활성화될 때 에너지 저장 장치는 제1 전압 극성의 반대인 극성을 갖고 또한 적어도 제1 전압 극성만큼 큰 진폭을 갖는 역극성 전압을 인가하는, 수단;
    아크의 검출 시, 에너지 저장 장치로부터 역극성 전압을 갖는 플라즈마 부하에 파워를 인가하는 수단으로, 상기 플라즈마 부하에 대한 역극성 전압의 인가는 플라즈마 부하에 제공되는 전류의 레벨을 감소시키는, 수단;
    전류가 제로로 감소하는 경우, 역극성 전압이 플라즈마 부하에 인가되지 않도록 하는 수단; 및
    아크가 소멸된 후, 처리를 재개하기 위해 제1 전압 극성으로 플라즈마 부하에 파워를 재인가하는 수단을 포함하는, 아크 처리 장치.
11. 제10항에 있어서, 에너지 저장 장치를 활성화하는 수단은, 제1 전압 극성으로 파워 서플라이에 의해 에너지 저장 장치를 활성화하는 수단을 포함하는, 아크 처리 장치.
12. 제10항에 있어서, 에너지 저장 장치를 활성화하는 수단은, 제1 전압 극성으로 별도의 파워 서플라이에 의해 에너지 저장 장치를 활성화하는 수단을 포함하는, 아크 처리 장치.
13. 제10항에 있어서, 에너지 저장 장치를 활성화하는 수단은, 파워 서플라이의 전압을 승압 전압까지 승압하고 상기 승압 전압으로 에너지 저장 장치를 활성화하는 수단을 포함하는, 아크 처리 장치.
14. 제10항에 있어서,
    역극성 전압이 인가될 때 회복 필터를 분리하기 위한 수단;
    제1 극성으로 전압을 안정화하고 아크의 오검출을 방지하기 위해 제1 전압 극성의 파워가 재차 인가될 때 회복 필터를 재결합하는 수단을 포함하는, 아크 처리 장치.
15. 아크 처리 방법을 행하기 위해 프로세서 판독가능한 명령들로 인코딩된 비일시적인, 유형의 컴퓨터 판독가능한 저장 매체로서, 상기 방법은,
    제1 전압 극성으로 플라즈마 부하에 파워 서플라이로 전류를 제공하는 단계;
    에너지 저장 장치를 활성화하는 단계로, 에너지 저장 장치가 활성화될 때 에너지 저장 장치가 제1 전압 극성의 반대인 극성을 갖고 또한 적어도 제1 전압 극성만큼 큰 진폭을 갖는 역극성 전압을 인가하는, 단계;
    아크의 검출 시, 에너지 저장 장치로부터 역극성 전압을 갖는 플라즈마 부하에 파워를 인가하는 단계로, 상기 플라즈마 부하에 대한 역극성 전압의 인가는 플라즈마 부하에 제공되는 전류의 레벨을 감소시키는, 단계;
    전류가 제로로 감소하는 경우, 역극성 전압이 플라즈마 부하에 인가되지 않도록 하는 단계; 및
    아크가 소멸된 후, 처리를 재개하기 위해 제1 전압 극성으로 플라즈마 부하에 파워를 재인가하는 단계를 포함하는, 비일시적인, 유형의 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
16. 제15항에 있어서, 에너지 저장 장치를 활성화하는 단계는, 제1 전압 극성으로 파워 서플라이에 의해 에너지 저장 장치를 활성화하는 것을 포함하는, 비일시적인, 유형의 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
17. 제15항에 있어서, 에너지 저장 장치를 활성화하는 단계는, 제1 전압 극성으로 별도의 파워 서플라이에 의해 에너지 저장 장치를 활성화하는 것을 포함하는, 비일시적인, 유형의 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
18. 제15항에 있어서, 에너지 저장 장치를 활성화하는 단계는, 파워 서플라이의 전압을 승압 전압까지 승압하고 상기 승압 전압으로 에너지 저장 장치를 활성화하는 것을 포함하는, 비일시적인, 유형의 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
19. 제15항에 있어서,
    역극성 전압이 인가될 때 회복 필터를 분리하고;
    제1 극성으로 전압을 안정화하고 아크의 오검출을 방지하기 위해 제1 전압 극성의 파워가 재차 인가될 때 회복 필터를 재결합하는 단계를 포함하는, 비일시적인, 유형의 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.

Images