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KR20100098097A - Apparatus and method for plasma ignition and power control - Google Patents

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KR20100098097A
KR20100098097A KR1020090017103A KR20090017103A KR20100098097A KR 20100098097 A KR20100098097 A KR 20100098097A KR 1020090017103 A KR1020090017103 A KR 1020090017103A KR 20090017103 A KR20090017103 A KR 20090017103A KR 20100098097 A KR20100098097 A KR 20100098097A
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Abstract

PURPOSE: A method for plasma ignition and power control and a device thereof are provided to execute plasma ignition and power control by actively varying output power according to the variation of a load or the variation of the power consumption of an AC switching power. CONSTITUTION: A controller initializes a variable n for counting the number of times of a trial for ignition to 1(S10). A first high frequency pulse is supplied to a plasma generator by controlling an AC switching power(S20). The ignition state of plasma due to the high frequency pulsing is determined in the inside of a plasma chamber(S30). The variable n is increased to n=n+1. A high frequency pulse for the plasma ignition is generated again(S40). The plasma ignition failure message is transferred to a system controller or an administrator(S50). An ignition process is completed(S60). A power control processor is started(S70).

Description

플라즈마 점화와 전력 제어를 위한 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR PLASMA IGNITION AND POWER CONTROL}Method and apparatus for plasma ignition and power control {APPARATUS AND METHOD FOR PLASMA IGNITION AND POWER CONTROL}

본 발명은 플라즈마 점화와 전력 제어를 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 고주파 펄싱에 의한 안정적인 초기 플라즈마 점화를 얻을 수 있으며 플라즈마 점화 이후 전력 공급에 있어서 부하의 변동이나 AC 스위칭 전원의 소비 전력의 변화에 따라 능동적으로 출력 전력을 가변시켜서 AC 스위칭 전원의 손상을 방지할 수 있는 보다 향상된 플라즈마 점화와 전력 제어를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for plasma ignition and power control. Specifically, a stable initial plasma ignition by high frequency pulsation can be obtained, and the variation of load or power consumption of AC switching power in power supply after plasma ignition can be obtained. A method and apparatus for improved plasma ignition and power control that can actively change output power in response to changes to prevent damage to AC switching power supplies.

플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 소스는 여러 가지가 있는데 무선 주파수(radio frequency)를 사용하는 용량 결합 플라즈마 소스와 유도 결합 플라즈마 소스 등이 있다. 유도 결합 플라즈마 소스는 유도 안테나를 사용하는 방식과 변압기를 사용하는 방식이 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각, 증착, 세정, 에싱 등 다양하게 사용되고 있다. 최근, 반도체 장치의 제조를 위한 웨이퍼나 LCD 글라스 기판은 더욱 대형화 되어 가고 있다. 그럼으로 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높고 대면적의 처리 능력을 갖는 확장성이 용이한 플라즈마 소스가 요구되고 있다.Plasma discharges are used for gas excitation to generate active gases containing ions, free radicals, atoms, molecules. There are several plasma sources for generating plasma, such as capacitively coupled plasma sources using radio frequencies and inductively coupled plasma sources. Inductively coupled plasma sources include inductive antennas and transformers. The active gas is widely used in various fields, and typically, variously used in semiconductor manufacturing processes such as etching, deposition, cleaning, and ashing. In recent years, wafers and LCD glass substrates for the manufacture of semiconductor devices are becoming larger. Therefore, there is a need for a plasma source that has a high controllability to plasma ion energy and has a large area processing capability.

플라즈마의 안정적인 초기 점화는 생산성과 직결되는 매우 중요한 문제이다. 어떠한 원인에서 플라즈마 점화에 실패하는 경우 공정 진행이 중단되기 때문에 생산성이 저하된다. 즉, 플라즈마 점화 단계 이전까지 진행된 단계들이 다시 진행되어야 할 수 있는데 이러한 경우 해당 공정은 실패하게 되고 다시 초기화하여 공정을 다시 시작하여야 한다. 웨이퍼나 LCD 글라스 기판은 더욱 대형화 되어 가고 있어서 한 번의 공정 실패에 따른 손실률은 더욱 높아지게 된다.Stable initial ignition of plasma is a very important issue directly related to productivity. If the plasma ignition fails for any reason, the productivity will be lowered because the process stops. That is, the steps that have been performed before the plasma ignition step may need to be processed again. In this case, the process fails and must be initialized again to restart the process. As wafers and LCD glass substrates become more and more large, the loss rate for one process failure becomes higher.

한편, 플라즈마 반응기는 무선 주파수 전력을 제공하기 위한 전원 공급원을 구비한다. 일반적으로 전원 공급원은 부하측에서 발생되는 단락이나 단선과 같은 비정상 상태에 따른 손상을 방지하기 위한 보호 회로를 구비한다. 그런데 정전압 또는 정전류 출력을 제공하는 전원 공급원의 경우, 부하가 단락 또는 단락에 가까운 낮은 임피던스 상태 일 때 정전류에 의한 통제만이 가능하다. 이러한 상태에서 규정된 정전류를 출력하게 되면 전원 공급원은 증폭부가 갖는 허용 손실을 초과하여 전원 공급원이 손상될 수 있다. 또한, 정전력 출력을 제공하는 전원 공급원의 경우, 부하가 단락 또는 단선 상태에서 이를 통제하기 위한 것으로 반사파에 의한 최대 허용 설정치 또는 설정 전류 제한치 이내에 대해서만 보호 기능을 수행하고 있다. 그럼으로 반사파에 의한 허용치를 극히 줄여서 설정한 경우를 제외하고, 통상적으로 전원 공급원의 정격 출력의 10~20%를 반사파 전력 허용치로 설정하고 있어서 전원 공급원의 증폭부의 전력 손실 한계를 초과하는 경우 전원 공급원은 손상을 받게 된다.On the other hand, the plasma reactor has a power source for providing radio frequency power. In general, the power supply source has a protection circuit for preventing damage caused by abnormal conditions such as short circuit or disconnection occurring on the load side. By the way, in the case of a power supply that provides a constant voltage or constant current output, only constant current control is possible when the load is short or near low impedance. In this state, if the prescribed constant current is outputted, the power supply may exceed the allowable loss of the amplification unit, and the power supply may be damaged. In addition, in the case of a power supply providing a constant power output, the load is controlled in a short circuit or a disconnected state, and the protection function is performed only within the maximum allowable set value or set current limit by the reflected wave. Therefore, except when the limit by the reflected wave is set to be extremely reduced, the power supply source is normally set when the power loss limit of the amplification part of the power supply is exceeded because 10 to 20% of the rated output of the power supply is set as the reflected wave power allowance. Will be damaged.

특히, 임피던스 정합기를 구비하지 않고 출력 전력의 제어를 수행하는 AC 스위칭 전원을 사용하는 플라즈마 반응기의 경우 보다 효과적인 초기 플라즈마 점화와 플라즈마 점화 이후 안정적인 전력 공급을 위해 보다 능동적인 전력 제어가 요구되고 있다.In particular, in the case of a plasma reactor using an AC switching power supply which does not have an impedance matching device and performs output power control, more active power control is required for more effective initial plasma ignition and stable power supply after plasma ignition.

본 발명의 목적은 고주파 펄싱에 의한 안정적인 초기 플라즈마 점화를 얻을 수 있으며, 플라즈마 점화 이후 전력 공급에 있어서 부하의 변동이나 AC 스위칭 전원의 소비 전력의 변화에 따라 능동적으로 출력 전력을 가변시켜서 AC 스위칭 전원의 손상을 방지할 수 있는 보다 향상된 플라즈마 점화와 전력 제어를 위한 방법 및 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to obtain a stable initial plasma ignition by high-frequency pulsing, and to actively change the output power in accordance with the load change or the power consumption of the AC switching power in the power supply after the plasma ignition by To provide a method and apparatus for improved plasma ignition and power control that can prevent damage.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 플라즈마 점화 및 전 력 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 플라즈마 점화 및 전력 제어 방법은: 방전 가스를 포함하는 플라즈마 챔버를 제공하는 단계; 상기 플라즈마 챔버의 내부로 플라즈마 방전을 위한 유도 기전력을 공급하는 플라즈마 발생기를 제공하는 단계; 상기 플라즈마 발생기로 고주파 전력을 공급하는 AC 스위칭 전원을 제공하는 단계; 및 상기 AC 스위칭 전원으로부터 발생된 고주파 펄스를 상기 플라즈마 발생기로 제공하여 플라즈마 점화를 유도하는 단계를 포함한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to a plasma ignition and power control method. The plasma ignition and power control method of the present invention comprises the steps of: providing a plasma chamber comprising a discharge gas; Providing a plasma generator supplying induced electromotive force for plasma discharge into the plasma chamber; Providing an AC switching power supply for supplying high frequency power to the plasma generator; And inducing plasma ignition by providing a high frequency pulse generated from the AC switching power supply to the plasma generator.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버의 내부에 플라즈마 점화가 이루어지지 않은 경우, 상기 AC 스위칭 전원으로부터 다시 발생된 고주파 펄스를 상기 플라즈마 발생기로 제공하여 플라즈마 점화를 재유도하는 단계를 더 포함한다.The method may further include inducing plasma ignition by providing a high frequency pulse generated again from the AC switching power supply to the plasma generator when the plasma ignition is not performed in the plasma chamber.

일 실시예에 있어서, 플라즈마 점화 이후, 상기 AC 스위칭 전원의 출력 전력을 부하의 임피던스에 상관시켜 가변적으로 제어하는 단계를 더 포함한다.In one embodiment, after plasma ignition, the method further includes the step of variably controlling the output power of the AC switching power supply to the impedance of the load.

일 실시예에 있어서, 상기 부하의 임피던스에 상관시켜 상기 AC 스위칭 전원의 출력 전력을 가변적으로 제어하는 단계는 부하의 임피던스 값을 검출하는 단계; 검출된 임피던스 값을 기준 값과 비교하여 부하의 임피던스 상태를 판별하는 단계; 부하 상태가 고 임피던스 상태로 판별되는 경우 부하의 고 임피던스 값에 기초하여 상기 AC 스위칭 전원의 출력을 전력 허용 기준치 이내에서 상향 조정하는 단계; 및 부하 상태가 저 임피던스 상태로 판별되는 경우 부하의 저 임피던스 값에 기초하여 상기 AC 스위칭 전원의 출력을 전력 허용 기준치 이내에서 하향 조정하는 단계를 포함한다.In an embodiment, the step of variably controlling the output power of the AC switching power source by correlating the impedance of the load may include detecting an impedance value of the load; Determining the impedance state of the load by comparing the detected impedance value with a reference value; When the load state is determined to be a high impedance state, adjusting the output of the AC switching power supply within a power allowance reference value based on the high impedance value of the load; And if the load state is determined to be a low impedance state, adjusting the output of the AC switching power supply within a power tolerance reference value based on the low impedance value of the load.

일 실시예에 있어서, 플라즈마 점화 이후, 상기 AC 스위칭 전원의 출력 전력 을 상기 AC 스위칭 전원의 소비 전력에 상관시켜 가변적으로 제어하는 단계를 더 포함한다.In one embodiment, after the plasma ignition, the method further comprises the step of variably controlling the output power of the AC switching power supply correlated with the power consumption of the AC switching power supply.

일 실시예에 있어서, 상기 AC 스위칭 전원의 출력 전력을 상기 AC 스위칭 전원의 소비 전력에 상관시켜 가변적으로 제어하는 단계는 상기 AC 스위칭 전원의 입력 전력 및 출력 전력을 각각 검출하는 단계; 검출된 입력 전력 및 출력 전력에 기초하여 상기 AC 스위칭 전원의 소비 전력을 측정하는 단계; 측정된 소비 전력이 상기 AC 스위칭 전원의 소비 전력 기준값을 초과하는 경우 상기 AC 스위칭 전원의 출력을 제한한다.In an embodiment, the step of variably controlling the output power of the AC switching power supply to the power consumption of the AC switching power supply may include detecting input power and output power of the AC switching power supply, respectively; Measuring the power consumption of the AC switching power supply based on the detected input power and output power; When the measured power consumption exceeds the power consumption reference value of the AC switching power supply, the output of the AC switching power supply is limited.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 발생기는 상기 AC 스위칭 전원에 전기적으로 연결되는 일차 권선과 상기 일차 권선이 감겨진 마그네틱 코어를 포함하는 변압기 결합 플라즈마 소스로 구성된다.In one embodiment, the plasma generator consists of a transformer coupled plasma source comprising a primary winding electrically connected to the AC switching power supply and a magnetic core wound around the primary winding.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 발생기는 상기 AC 스위칭 전원에 전기적으로 연결되는 무선 주파수 안테나를 포함하는 유도 결합 플라즈마 소스로 구성된다.In one embodiment, the plasma generator consists of an inductively coupled plasma source comprising a radio frequency antenna electrically connected to the AC switching power supply.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 발생기는 상기 AC 스위칭 전원에 전기적으로 연결되는 용량 결합 전극을 포함하는 용량 결합 플라즈마 소스로 구성된다.In one embodiment, the plasma generator is comprised of a capacitively coupled plasma source comprising a capacitively coupled electrode electrically connected to the AC switching power supply.

일 실시예에 있어서, 상기 고주파 펄스에 응답하여 상기 플라즈마 챔버의 내부로 플라즈마 점화를 위한 자유 전하를 발생하는 점화 전극을 더 포함한다.In one embodiment, the method further comprises an ignition electrode generating free charge for plasma ignition into the plasma chamber in response to the high frequency pulse.

본 발명의 다른 일면은 플라즈마 점화와 전력 제어를 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명이 일면에 따른 플라즈마 반응기는: 방전 가스를 포함하는 플라즈마 챔버; 상기 플라즈마 챔버의 내부로 플라즈마 방전을 유도하기 위한 유도 기전력을 공급하는 플라즈마 발생기; 상기 플라즈마 발생기로 고주파 전력을 공급하는 AC 스위칭 전원; 및 상기 AC 스위칭 전원을 제어하여 플라즈마 점화를 위한 고주파 펄스를 발생시켜 상기 플라즈마 발생기로 공급되도록 제어하는 제어부를 포함한다.Another aspect of the invention relates to an apparatus for plasma ignition and power control. According to one aspect of the present invention, a plasma reactor includes: a plasma chamber including a discharge gas; A plasma generator supplying induced electromotive force for inducing plasma discharge into the plasma chamber; An AC switching power supply for supplying high frequency power to the plasma generator; And a control unit controlling the AC switching power supply to generate a high frequency pulse for plasma ignition and to be supplied to the plasma generator.

일 실시예에 있어서, 상기 AC 스위칭 전원의 부하 임피던스를 검출하기 위한 부하 임피던스 검출 수단을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 부하 임피던스 검출 수단으로부터 검출된 부하 임피던스 값에 기초하여 상기 AC 스위칭 전원의 출력을 제한한다.In one embodiment, further comprising a load impedance detecting means for detecting the load impedance of the AC switching power supply, wherein the control unit outputs the output of the AC switching power supply based on the load impedance value detected from the load impedance detecting means. Restrict.

일 실시예에 있어서, 상기 AC 스위칭 전원의 소비 전력을 측정하기 위한 소비 전력 측정 수단을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 소비 전력 측정 수단을 통하여 측정된 상기 AC 스위칭 전원의 소비 전력값에 기초하여 상기 AC 스위칭 전원의 출력을 제한한다.In one embodiment, the apparatus further includes power consumption measuring means for measuring power consumption of the AC switching power supply, and the controller is configured to perform the power consumption based on the power consumption value of the AC switching power measured through the power consumption measuring means. Limit the output of the AC switching power supply.

본 발명의 플라즈마 점화와 전력 제어를 위한 방법 및 장치 에 의하면, 고주파 펄싱에 의한 안정적인 초기 플라즈마 점화를 얻을 수 있으며 플라즈마 점화 이후 전력 공급에 있어서 부하의 변동이나 AC 스위칭 전원의 소비 전력의 변화에 따라 능동적으로 출력 전력을 가변시켜서 AC 스위칭 전원의 손상을 방지할 수 있어서 보다 향상된 플라즈마 점화와 전력 제어가 가능하게 된다.According to the method and apparatus for plasma ignition and power control of the present invention, stable initial plasma ignition by high frequency pulsing can be obtained, and active according to the load variation or the power consumption of the AC switching power supply in the power supply after plasma ignition. By varying the output power, it is possible to prevent damage to the AC switching power supply, thereby enabling improved plasma ignition and power control.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings and the like may be exaggerated to emphasize a more clear description. It should be noted that the same members in each drawing are sometimes shown with the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 주요 구성을 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram showing the main configuration of a plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 반응기(10)는 플라즈마 방전 공간을 형성하는 플라즈마 챔버(30)와 플라즈마 챔버(30)의 내부로 플라즈마 방전을 위한 유도 기전력을 공급하기 위한 플라즈마 발생기(20)를 구비한다. 플라즈마 발생기(20)는 AC 스위칭 전원(60)으로부터 고주파 전력을 공급받아 구동되는데 특히, 초기 플라즈마 점화 단계에서 AC 스위칭 전원(60)은 제어부(80)의 제어를 받아서 고주파 펄스를 발생하여 플라즈마 발생기(20)로 공급함으로서 플라즈마 챔버(30)의 내부에 플라즈마 점화가 이루어진다. 구체적인 설명은 후술되 겠지만, 플라즈마 점화 이후 AC 스위칭 전원(60)은 부하의 임피던스 변화 또는 자신의 소비 전력의 변화에 기초하여 출력 전력의 제어가 능동적으로 이루어진다.Referring to FIG. 1, a plasma reactor 10 according to a preferred embodiment of the present invention is for supplying induced electromotive force for plasma discharge into a plasma chamber 30 and a plasma chamber 30 forming a plasma discharge space. And a plasma generator 20. The plasma generator 20 is driven by receiving high frequency power from the AC switching power supply 60. In particular, in the initial plasma ignition step, the AC switching power supply 60 is controlled by the controller 80 to generate a high frequency pulse to generate a plasma generator ( The plasma ignition is performed inside the plasma chamber 30 by supplying the same to the 20. A detailed description will be made later, but after the plasma ignition, the AC switching power supply 60 actively controls output power based on a change in impedance of a load or a change in power consumption thereof.

플라즈마 점화는 기본적으로 플라즈마 발생기(20)로 공급되는 고주파 펄싱에 의해서 이루지지만, 플라즈마 챔버(30)의 내부로 플라즈마 점화를 위한 자유 전하를 발생하는 점화 전극(40)이 구비될 수 있다. 점화 전극(40)은 고주파 펄스에 응답하여 상기 플라즈마 챔버(30)의 내부로 플라즈마 점화를 위한 자유전하를 발생한다. 예를 들어, 플라즈마 발생기(20)가 변압기 결합 플라즈마 소스(도 4 또는 도 5 참조)로 구성되는 경우 점화 전극(40)은 마그네틱 코어(22)에 권선된 또 다른 점화 코일(미도시)에 연결되고 일차 권선(24)에 인가되는 고주파 펄스에 응답하여 플라즈마 챔버(30)의 내부로 플라즈마 점화를 위한 자유 전하를 발생한다.Plasma ignition is basically achieved by high frequency pulsing supplied to the plasma generator 20, but an ignition electrode 40 for generating free charge for plasma ignition may be provided inside the plasma chamber 30. The ignition electrode 40 generates free charge for plasma ignition into the plasma chamber 30 in response to the high frequency pulse. For example, if the plasma generator 20 consists of a transformer coupled plasma source (see FIG. 4 or FIG. 5), the ignition electrode 40 is connected to another ignition coil (not shown) wound around the magnetic core 22. And generate free charge for plasma ignition into the plasma chamber 30 in response to the high frequency pulse applied to the primary winding 24.

도 2는 고주파 펄싱에 의한 플라즈마 점화 단계를 설명하기 위한 파형도이고, 도 3은 플라즈마 점화 프로세스의 흐름도이다.FIG. 2 is a waveform diagram illustrating a plasma ignition step by high frequency pulsing, and FIG. 3 is a flowchart of the plasma ignition process.

도 2 및 도 3을 참조하여, 플라즈마 반응기(10)의 초기 플라즈마 점화를 제어하기 위하여 제어부(80)는 단계 S10에서 점화 프로세스가 개시되면, 점화 시도 횟수를 카운팅하기 위한 변수 n을 n=1로 초기화한다. 이어 단계 S20에서 AC 스위칭 전원(60)을 제어하여 플라즈마 발생기(20)로 첫 번째 고주파 펄스가 공급되도록 한다(t1). 단계 S30에서는 고주파 펄싱에 의하여 플라즈마 챔버(30)의 내부에 플라즈마가 점화 되었는가를 판단한다. 플라즈마의 점화 여부에 대한 감지는 예를 들어, 플라즈마 센서(50)를 이용하여 감지하거나 출력단(64)에 연결된 부하 임피던 스 검출부(70)를 통하여 이루어질 수 있다.2 and 3, in order to control the initial plasma ignition of the plasma reactor 10, the controller 80 sets the variable n for counting the number of ignition attempts to n = 1 when the ignition process is started in step S10. Initialize In operation S20, the AC switching power supply 60 is controlled to supply the first high frequency pulse to the plasma generator 20 (t1). In step S30, it is determined whether the plasma is ignited in the plasma chamber 30 by the high frequency pulsing. Detection of whether the plasma is ignited, for example, may be made using the load impedance detector 70 connected to the output terminal 64 or detected using the plasma sensor 50.

플라즈마 점화가 이루어지지 않은 경우 제어는 단계 S40으로 진행하여 변수 n을 n=n+1로 증가하고 단계 S20으로 반복 진행하여 플라즈마 점화를 위한 고주파 펄스를 다시 발생(t2, t3)하여 플라즈마 점화를 다시 시도한다. 이와 같은 플라즈마 점화 재시도는 최대 반복 횟수 m 회까지 반복 수행될 수 있다. 최대 반복 횟수 m은 가변 가능하다. 최대 반복 횟수까지 플라즈마 점화를 재시도하여도 플라즈마 점화가 이루어지지 않는 경우에는 단계 S50으로 진행하여 플라즈마 점화 실패를 시스템 제어부(미도시)나 운영자에게 통지한다. 플라즈마 점화가 이루어진 경우(t4) 제어는 단계 S60으로 진행하여 점화 프로세스를 종료하고 단계 S70에서 전력 제어 프로세스를 개시(t5)한다.If the plasma ignition is not performed, the control proceeds to step S40 to increase the variable n to n = n + 1 and to repeat step S20 to generate the high frequency pulse for plasma ignition again (t2, t3) to restart the plasma ignition. Try. The plasma ignition retry may be repeated up to m times of the maximum number of repetitions. The maximum number of repetitions m is variable. If the plasma ignition is not performed even after retrying the plasma ignition up to the maximum number of repetitions, the process proceeds to step S50 to notify the system controller (not shown) or the operator of the plasma ignition failure. When plasma ignition is performed (t4), the control proceeds to step S60 to end the ignition process and starts the power control process (t5) in step S70.

AC 스위칭 전원(60)은 플라즈마 점화가 이루어질 때까지 제어부(80)의 제어를 받아서 반복된 고주파 펄싱 동작을 수행한다. 도 2에는 3회에 걸쳐서 고주파 펄싱이 이루어지고 제3 회째에서 플라즈마 점화가 이루어진 경우를 보여준다. AC스위칭 전원(60)의 고주파 펄싱 동작은 점화 클럭(Ignition CLK)에 동기 되어 이루어지며 점화 클럭(Ignition CLK)의 작동비(duty ratio)에 따라서 고주파 펄스의 에너지 레벨이 결정된다. 점화가 이루어지지 않는 경우 부하의 임피던스는 매우 높은 상태에 있으며 고주파 펄싱의 반복된 진행에 의하여 부하의 에너지 축적과 진행파와 반사파의 중첩에 의한 고전압이 부하측에 유도되어 플라즈마 점화 확률을 높이게 된다. 플라즈마 점화가 이루어지면(t4) 부하는 고 임피던스 상태에서 과도기(t4~t5)를 거처 낮은 임피던스 상태로 안정화된다.The AC switching power supply 60 performs the repeated high frequency pulsing operation under the control of the controller 80 until the plasma ignition is performed. 2 shows a case where high frequency pulsing is performed three times and plasma ignition is performed at the third time. The high frequency pulsing operation of the AC switching power supply 60 is performed in synchronization with the ignition clock Ignition CLK, and the energy level of the high frequency pulse is determined according to the duty ratio of the ignition clock Ignition CLK. If the ignition is not performed, the impedance of the load is very high and the high voltage due to the energy accumulation of the load and the superposition of the traveling wave and the reflected wave is induced to the load side by repeated high frequency pulsing to increase the plasma ignition probability. When plasma ignition is performed (t4), the load is stabilized to a low impedance state through the transients t4 to t5 in the high impedance state.

도 4 내지 도 7은 다양한 종류의 플라즈마 발생기를 구비한 플라즈마 반응기를 보여주는 도면이다.4 to 7 are diagrams illustrating a plasma reactor having various kinds of plasma generators.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 반응기(10)에 탑재되는 플라즈마 발생기(20a)는 환형의 플라즈마 챔버(30a)의 일부를 감싸는 마그네틱 코어(22)와 이에 감겨진 일차 권선(24)을 포함하는 변압기 결합 플라즈마 소스(transformer coupled plasma source)로 구성될 수 있다. 환형의 플라즈마 챔버(30a)를 따라서 플라즈마(P)가 유도된다. 또는, 도 5에 도시된 바와 같이, 플라즈마 발생기(20b)는 중공형의 플라즈마 챔버(30b)의 내부에 내장되는 마그네틱 코어(22)와 이에 감겨진 일차 권선(24)으로 구성될 수 있다. 마그네틱 코어(22)와 일차 권선(24)은 코어 커버(26)에 의해 감싸져 보호된다. 플라즈마 챔버(30b)의 내부에는 코어 커버(26)를 감싸도록 플라즈마(P)가 유도된다. 또 다른 예로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 플라즈마 반응기(10)는 유도 결합 플라즈마 소소(inductively coupled plasma source)를 구성하는 무선 주파수 안테나를 갖는 플라즈마 발생기(20c)로 구성될 수 있다. 또는, 도 7에 도시된 바와 같이, 플라즈마 발생기(20d)는 중공의 플라즈마 챔버(30d)에 장착되는 용량 결합 전극(23, 25)을 포함하는 용량 결합 플라즈마 소스(capacitively coupled plasma source)로 구성될 수도 있다.First, as shown in FIG. 4, the plasma generator 20a mounted in the plasma reactor 10 of the present invention includes a magnetic core 22 surrounding a part of the annular plasma chamber 30a and a primary winding wound thereon. 24 may be configured as a transformer coupled plasma source. The plasma P is guided along the annular plasma chamber 30a. Alternatively, as shown in FIG. 5, the plasma generator 20b may include a magnetic core 22 embedded in the hollow plasma chamber 30b and a primary winding 24 wound thereon. The magnetic core 22 and the primary winding 24 are wrapped and protected by the core cover 26. The plasma P is guided inside the plasma chamber 30b to surround the core cover 26. As another example, as shown in FIG. 6, the plasma reactor 10 may be composed of a plasma generator 20c having a radio frequency antenna constituting an inductively coupled plasma source. Alternatively, as shown in FIG. 7, the plasma generator 20d may be configured as a capacitively coupled plasma source including capacitively coupled electrodes 23 and 25 mounted in the hollow plasma chamber 30d. It may be.

도 8 및 도 9는 부하의 임피던스 변동에 따라 출력 전력을 제어하기 위한 능 동 제어 회로의 블록도 및 그 제어 방법의 흐름도이다.8 and 9 are block diagrams of an active control circuit for controlling the output power according to the impedance variation of the load and a flowchart of the control method thereof.

도 8을 참조하여, 본 발명의 플라즈마 반응기(10)는 상술한 바와 같은 고주파 펄싱에 의한 플라즈마 점화 이후 부하의 임피던스 변동과 상관하여 AC 스위칭 전원(60)의 출력을 제한하기 위하여 부하 임피던스 검출부(70)와 임피던스 비교 회로(90)를 포함하는 능동 제어 회로를 구비한다.Referring to FIG. 8, the plasma reactor 10 of the present invention is configured to limit the output of the AC switching power supply 60 to correlate with the impedance variation of the load after plasma ignition by the high frequency pulsing as described above. ) And an impedance comparison circuit 90.

AC 스위칭 전원(60)은 입력단(62)을 통하여 입력된 전력을 변환하여 출력단(64)을 통하여 변환된 전력을 부하(플라즈마 발생기(20))로 출력한다. 부하 임피던스 검출부(70)는 AC 스위칭 전원(60)과 출력단(64) 사이에 구성되며, 출력단(64)에 연결된 부하의 임피던스를 검출한다. 임피던스 비교 회로(90)는 부하 임피던스 검출부(70)로부터 검출된 부하 임피던스 값과 기준 임피던스 값을 비교하여 그 결과를 제어부(80)로 제공한다. 임피던스 비교 회로(90)는 부하의 고 임피던스 상태를 검출하기 위한 제1 임피던스 비교 회로(94)와 부하의 저 임피던스 상태를 검출하기 위한 제2 임피던스 비교 회로(96)를 포함한다.The AC switching power supply 60 converts the power input through the input terminal 62 and outputs the converted power through the output terminal 64 to the load (plasma generator 20). The load impedance detector 70 is configured between the AC switching power supply 60 and the output terminal 64 and detects the impedance of the load connected to the output terminal 64. The impedance comparison circuit 90 compares the load impedance value detected by the load impedance detection unit 70 with the reference impedance value and provides the result to the controller 80. The impedance comparison circuit 90 includes a first impedance comparison circuit 94 for detecting a high impedance state of a load and a second impedance comparison circuit 96 for detecting a low impedance state of a load.

제1 임피던스 비교 회로(94)는 제1 기준값 설정부(95)에 설정된 고 임피던스 기준값과 부하 임피던스 검출부(70)로부터 제공되는 임피던스 검출값을 비교하여 부하의 전기적 상태가 고 임피던스 상태인가를 판별한다. 제2 임피던스 비교 회로(96)는 제2 기준값 설정부(97)에 설정된 저 임피던스 기준값과 부하 임피던스 검출부(70)로부터 제공되는 임피던스 검출값을 비교하여 부하의 전기적 상태가 저 임피던스 상태인가를 판별한다.The first impedance comparison circuit 94 compares the high impedance reference value set in the first reference value setting unit 95 with the impedance detection value provided from the load impedance detection unit 70 to determine whether the electrical state of the load is a high impedance state. . The second impedance comparison circuit 96 compares the low impedance reference value set in the second reference value setting unit 97 with the impedance detection value provided from the load impedance detection unit 70 to determine whether the electrical state of the load is a low impedance state. .

제어부(80)는 임피던스 비교부(70)로부터 비교된 결과 값에 기초하여 AC 스 위칭 전원(60)의 출력을 전력 허용 기준치 이내에서 상향 또는 하향 조정 되도록 AC 스위칭 전원(60)을 제어한다. AC 스위칭 전원(60)의 제어는 예를 들어, 내부 출력 증폭기(미도시)의 출력을 전력 허용 기준치 이내에서 상향 또는 하향 조정하는 것이다.The controller 80 controls the AC switching power supply 60 so that the output of the AC switching power supply 60 is adjusted up or down within the power allowance reference value based on the result value compared from the impedance comparing unit 70. Control of the AC switching power supply 60 is, for example, adjusting the output of the internal output amplifier (not shown) up or down within the power tolerance threshold.

도 9를 참조하여, 플라즈마 점화가 정상적으로 이루지고 나면, 제어부(80)는 단계 S80에서 전력 제어 프로세스를 개시한다. 단계 S81에서 부하 임피던스 검출부(70)는 출력단(64)에 연결된 부하의 임피던스 값을 검출하고, 검출된 임피던스 값은 임피던스 비교 회로(90)로 제공된다. 임피던스 비교 회로(90)는 검출된 임피던스 값을 기준 값과 비교하여 부하의 임피던스 상태를 판별하고, 그 결과 값을 제어부(80)로 제공한다.Referring to FIG. 9, after the plasma ignition is normally performed, the controller 80 starts the power control process in step S80. In step S81, the load impedance detection unit 70 detects an impedance value of the load connected to the output terminal 64, and the detected impedance value is provided to the impedance comparison circuit 90. The impedance comparison circuit 90 compares the detected impedance value with a reference value to determine an impedance state of the load, and provides the result to the controller 80.

제어부(40)는 단계 S82에서 부하의 전기적 상태가 고 임피던스 상태로 판별되는 경우 단계 S83으로 진행하여 부하의 고 임피던스 값에 기초하여 AC 스위칭 전원(60)의 출력 증폭기의 출력을 전력 허용 기준치 이내에서 상향 조정한다. 또는 단계 S82에서 부하의 전기적 상태가 저 임피던스 상태로 판별되는 경우 단계 S84로 진행하여 검출된 부하의 저 임피던스 값에 기초하여 AC 스위칭 전원(60)의 출력 증폭기의 출력을 전력 허용 기준치 이내에서 하향 조정한다.If it is determined in step S82 that the electrical state of the load is a high impedance state, the control unit 40 proceeds to step S83 to output the output of the output amplifier of the AC switching power supply 60 within the power tolerance reference value based on the high impedance value of the load. Adjust upward Alternatively, if it is determined in step S82 that the electrical state of the load is a low impedance state, the process proceeds to step S84 and adjusts the output of the output amplifier of the AC switching power supply 60 within the power tolerance reference value based on the detected low impedance value of the load. do.

도 10 및 도 11은 AC 스위칭 전원의 소비 전력 변동에 따라 출력 전력을 제어하기 위한 능동 제어 회로의 블록도 및 그 제어 방법 흐름도이다.10 and 11 are block diagrams of an active control circuit for controlling output power according to power consumption variation of an AC switching power supply and a control method flowchart thereof.

도 10을 참조하여, 다른 예로서 본 발명의 플라즈마 반응기(10)는 AC 스위칭 전원(60)의 출력 전력의 제어를 AC 스위칭 전원(60)의 소비 전력에 상관하여 제어할 수도 있다. 이를 위하여 입력 전력 검출부(100)와 출력 전력 검출부(102)를 구비한다.Referring to FIG. 10, as another example, the plasma reactor 10 of the present invention may control the control of the output power of the AC switching power supply 60 in relation to the power consumption of the AC switching power supply 60. To this end, the input power detector 100 and the output power detector 102 are provided.

AC 스위칭 전원(60)은 입력단(62)을 통하여 입력 전력을 변환하여 출력단(64)을 통하여 변환된 전력을 부하로 출력한다. 입력 전력 검출부(100)는 입력단(62)과 AC 스위칭 전원(60) 사이에 구성되어 입력단(62)을 통하여 AC 스위칭 전원(60)으로 입력되는 전력값을 검출한다. 출력 전력 검출부(102)는 출력단(64)과 AC 스위칭 전원(60) 사이에 구성되어 출력단(16)을 통하여 출력되는 전력값을 검출한다. 입력 전력 검출부(100)와 출력 전력 검출부(102)에서 검출된 입력 전력 값과 출력 전력 값은 각기 제어부(80)로 제공된다.The AC switching power supply 60 converts input power through the input terminal 62 and outputs the converted power through the output terminal 64 to the load. The input power detector 100 is configured between the input terminal 62 and the AC switching power supply 60 to detect a power value input to the AC switching power supply 60 through the input terminal 62. The output power detector 102 is configured between the output terminal 64 and the AC switching power supply 60 to detect a power value output through the output terminal 16. The input power value and the output power value detected by the input power detector 100 and the output power detector 102 are respectively provided to the controller 80.

제어부(40)는 입력 전력 검출부(50)와 출력 전력 검출부(52)를 통하여 검출된 AC 스위칭 전원(60)의 입력 전력 값과 출력 전력 값을 받아들여 AC 스위칭 전원(60)의 소비 전력을 측정한다. 그리고 측정된 소비 전력에 기초하여 필요한 경우 AC 스위칭 전원(60)을 제어하여 출력 전력을 제한한다. AC 스위칭 전원(60)의 제어는 예를 들어, AC 스위칭 전원(60)의 출력 증폭기의 출력을 전력 허용 기준치 이내에서 상향 또는 하향 조정되도록 하는 것이다.The controller 40 receives the input power value and the output power value of the AC switching power supply 60 detected by the input power detector 50 and the output power detector 52 to measure the power consumption of the AC switching power supply 60. do. Then, if necessary, the AC switching power supply 60 is controlled based on the measured power consumption to limit the output power. Control of the AC switching power supply 60 is such that, for example, the output of the output amplifier of the AC switching power supply 60 is adjusted up or down within the power tolerance threshold.

도 11을 참조하여, 플라즈마 점화가 정상적으로 이루지고 나면, 제어부(80)는 단계 S90에서 전력 제어 프로세스를 개시한다. 단계 S91에서 입력 전력 검출부(100)와 출력 전력 검출부(102)에 의해서 검출된 AC 스위칭 전원(60)의 입력 전 력 값과 출력 전력 값은 제어부(80)로 제공된다. 단계 S92에서 제어부(80)는 입력 전력 검출부(100)와 출력 전력 검출부(102)로부터 제공된 입력 전력 값 및 출력 전력 값에 기초하여 AC 스위칭 전원(60)의 소비 전력을 측정한다. 이어 단계 S93에서 제어부(80)는 측정된 소비 전력이 AC 스위칭 전원(60)의 기 설정된 소비 전력 기준값을 초과하는가를 판단한다. 만약 측정된 소비 전력 값이 기 설정된 소비 전력 기준값을 초과하는 경우 단계 S94에서 AC 스위칭 전원(60)의 출력을 제한한다.Referring to FIG. 11, after the plasma ignition is normally performed, the controller 80 starts the power control process in step S90. In step S91, the input power value and the output power value of the AC switching power supply 60 detected by the input power detector 100 and the output power detector 102 are provided to the controller 80. In step S92, the controller 80 measures the power consumption of the AC switching power supply 60 based on the input power value and the output power value provided from the input power detector 100 and the output power detector 102. Subsequently, in step S93, the controller 80 determines whether the measured power consumption exceeds a predetermined power consumption reference value of the AC switching power supply 60. If the measured power consumption value exceeds the preset power consumption reference value, the output of the AC switching power supply 60 is limited in step S94.

이상과 같이, 능동 보호 회로를 구비한 플라즈마 반응기(10)는 부하의 임피던스 변동에 따라 부하의 부정합 상태가 발생되는 경우 AC 스위칭 전원(60)의 출력 증폭기의 출력을 전력 허용 기준치 이내에서 능동적으로 상향 또는 하향 조정함으로서 AC 스위칭 전원(60)이 안전하게 동작될 수 있다. 또는 AC 스위칭 전원(60)의 소비 전력 변화에 따라 AC 스위칭 전원(60)의 출력 증폭기의 출력 제한 기준치를 전력 허용 기준치 이내에서 능동적으로 상향 또는 하향 조정함으로서 AC 스위칭 전원(60)이 안전하게 동작될 수 있다.As described above, the plasma reactor 10 having the active protection circuit actively raises the output of the output amplifier of the AC switching power supply 60 within the power allowance reference value when a mismatch condition of the load occurs due to a change in the impedance of the load. Alternatively, the AC switching power supply 60 can be safely operated by adjusting downward. Alternatively, the AC switching power supply 60 may be safely operated by actively adjusting the output limit reference value of the output amplifier of the AC switching power supply 60 within the power allowance reference value according to the change in the power consumption of the AC switching power supply 60. have.

상술한 바와 같은 AC 스위칭 전원(60)의 출력을 제한하는 방법은 여러 경우로 실시될 수 있다. 예를 들어, AC 스위칭 전원(60)의 출력 증폭기를 선형 증폭기(linear amplifier)로 사용하는 경우 선형 증폭기의 입력을 제한하여 결과적으로 출력을 제한하는 방법, 또는 선형 증폭기에 공급되는 전원(예를 들어, 직류 전압 등)을 제한하여 출력을 제한하는 방법, 또는 선형 증폭기의 이득을 조절하는 방법 으로 부궤한량을 조절하여 출력을 제한하는 방법들을 사용할 수 있다. 또한, 부하의 임피던스 변동에 상관하여 출력을 제한하는 방법과 AC 스위칭 전원(60)의 소비 전력 변동에 상관하여 출력을 제한하는 방법은 혼합적으로 적용될 수 있다. 즉, 부하의 임피던스 변동과 AC 스위칭 전원(60)의 소비전력의 변동에 각기 기초하여 능동적으로 AC 스위칭 전원(60)의 출력을 제한할 수 있다.The method of limiting the output of the AC switching power supply 60 as described above may be implemented in many cases. For example, when the output amplifier of the AC switching power supply 60 is used as a linear amplifier, a method of restricting the input of the linear amplifier and consequently the output, or a power supply to the linear amplifier (for example, , DC voltage, etc.) to limit the output, or to adjust the gain of the linear amplifier. In addition, the method of limiting the output in response to the change in the impedance of the load and the method of limiting the output in response to the change in the power consumption of the AC switching power supply 60 may be mixed. That is, the output of the AC switching power supply 60 can be actively limited based on the variation in the impedance of the load and the change in power consumption of the AC switching power supply 60, respectively.

본 발명의 플라즈마 반응기(10)는 AC 스위칭 전원(60)과 플라즈마 발생기(20) 사이에 임피던스 정합을 위한 별도의 임피던스 정합기를 사용하지 않는다. 그럼으로 부하의 임피던스의 변화에 따라 AC 스위칭 전원(60)의 출력을 능동적으로 제한한다. 부하의 임피던스는 초기 플라즈마 점화 이후 낮아지게 되며, 가스 공급량이 증가되는 등의 여러 가지 요인에 의해서 임피던스가 변동될 수 있다. 따라서 부하의 임피던스가 낮아지는 경우 AC 스위칭 전원(60)의 출력을 낮아지게 제한함으로서 자연스럽게 부하의 임피던스가 높아지도록 하여 부정합 상태를 해소할 수 있다. 즉, 저출력에서 부하의 임피던스 상승효과를 얻을 수 있으며, 적절한 매치 포인트를 찾아서 효과적인 전력 공급이 이루어지도록 할 수 있다. 이와 같은 AC 스위칭 전원(60)의 출력 제한은 부하의 임피던스의 상태에 따라 능동적으로 연동되도록 한다.The plasma reactor 10 of the present invention does not use a separate impedance matcher for impedance matching between the AC switching power supply 60 and the plasma generator 20. Therefore, the output of the AC switching power supply 60 is actively limited in accordance with the change in the impedance of the load. The impedance of the load is lowered after the initial plasma ignition, and the impedance may be changed by various factors such as an increase in gas supply. Therefore, when the impedance of the load is lowered, by limiting the output of the AC switching power supply 60 to lower the load impedance naturally, it is possible to solve the mismatch state. That is, the impedance increase effect of the load can be obtained at low power, and an appropriate match point can be found to effectively supply power. Such an output limit of the AC switching power supply 60 is to be actively interlocked according to the state of the impedance of the load.

이상에서 설명된 본 발명의 플라즈마 점화와 전력 제어를 위한 방법 및 장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments of the method and apparatus for plasma ignition and power control of the present invention described above are merely illustrative, and various modifications and equivalent implementations may be made by those skilled in the art to which the present invention pertains. You can see that examples are possible. Accordingly, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 주요 구성을 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram showing the main configuration of a plasma reactor according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 고주파 펄싱에 의한 플라즈마 점화 단계를 설명하기 위한 파형도이다.2 is a waveform diagram illustrating a plasma ignition step by high frequency pulsing.

도 3은 플라즈마 점화 프로세스의 흐름도이다.3 is a flow chart of a plasma ignition process.

도 4 내지 도 7은 다양한 종류의 플라즈마 발생기를 구비한 플라즈마 반응기를 보여주는 도면이다.4 to 7 are diagrams illustrating a plasma reactor having various kinds of plasma generators.

도 8 및 도 9는 부하의 임피던스 변동에 따라 출력 전력을 제어하기 위한 능동 제어 회로의 블록도 및 그 제어 방법의 흐름도이다.8 and 9 are a block diagram of an active control circuit for controlling the output power in accordance with the impedance variation of the load and a flowchart of the control method thereof.

도 10 및 도 11은 AC 스위칭 전원의 소비 전력 변환에 따라 출력 전력을 제어하기 위한 능동 제어 회로의 블록도 및 그 제어 방법 흐름도이다.10 and 11 are block diagrams of an active control circuit for controlling output power according to power consumption conversion of an AC switching power supply and a control method flowchart thereof.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10: 플라즈마 반응기 20: 플라즈마 발생기10: plasma reactor 20: plasma generator

21: 점화 전극 22: 마그네틱 코어21: ignition electrode 22: magnetic core

24: 일차 권선 30: 플라즈마 챔버24: primary winding 30: plasma chamber

32: 가스 입구 34: 가스 출구32: gas inlet 34: gas outlet

40: 점화 전극 50: 플라즈마 센서40: ignition electrode 50: plasma sensor

60: AC 스위칭 전원 62: 입력단60: AC switching power supply 62: input stage

64: 출력단 70: 부하 임피던스 검출부64: output stage 70: load impedance detection unit

80: 제어부 90: 임피던스 비교 회로80: control unit 90: impedance comparison circuit

Claims (13)

방전 가스를 포함하는 플라즈마 챔버를 제공하는 단계;Providing a plasma chamber comprising a discharge gas; 상기 플라즈마 챔버의 내부로 플라즈마 방전을 위한 유도 기전력을 공급하는 플라즈마 발생기를 제공하는 단계;Providing a plasma generator supplying induced electromotive force for plasma discharge into the plasma chamber; 상기 플라즈마 발생기로 고주파 전력을 공급하는 AC 스위칭 전원을 제공하는 단계; 및Providing an AC switching power supply for supplying high frequency power to the plasma generator; And 상기 AC 스위칭 전원으로부터 발생된 고주파 펄스를 상기 플라즈마 발생기로 제공하여 플라즈마 점화를 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 및 전력 제어 방법.Providing a high frequency pulse generated from the AC switching power supply to the plasma generator to induce plasma ignition. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 플라즈마 챔버의 내부에 플라즈마 점화가 이루어지지 않은 경우,When plasma ignition is not performed inside the plasma chamber, 상기 AC 스위칭 전원으로부터 다시 발생된 고주파 펄스를 상기 플라즈마 발생기로 제공하여 플라즈마 점화를 재유도하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 및 전력 제어 방법.And re-inducing plasma ignition by providing a high frequency pulse generated again from the AC switching power supply to the plasma generator. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 플라즈마 점화 이후, 상기 AC 스위칭 전원의 출력 전력을 부하의 임피던스에 상관시켜 가변적으로 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 및 전력 제어 방법.And after plasma ignition, variably controlling the output power of the AC switching power supply to the impedance of the load. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, 상기 부하의 임피던스에 상관시켜 상기 AC 스위칭 전원의 출력 전력을 가변적으로 제어하는 단계는Variably controlling the output power of the AC switching power source by correlating the impedance of the load 부하의 임피던스 값을 검출하는 단계;Detecting an impedance value of the load; 검출된 임피던스 값을 기준 값과 비교하여 부하의 임피던스 상태를 판별하는 단계;Determining the impedance state of the load by comparing the detected impedance value with a reference value; 부하 상태가 고 임피던스 상태로 판별되는 경우 부하의 고 임피던스 값에 기초하여 상기 AC 스위칭 전원의 출력을 전력 허용 기준치 이내에서 상향 조정하는 단계; 및When the load state is determined to be a high impedance state, adjusting the output of the AC switching power supply within a power allowance reference value based on the high impedance value of the load; And 부하 상태가 저 임피던스 상태로 판별되는 경우 부하의 저 임피던스 값에 기초하여 상기 AC 스위칭 전원의 출력을 전력 허용 기준치 이내에서 하향 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 및 전력 제어 방법.And down-adjusting the output of the AC switching power supply within a power allowance reference value based on the low impedance value of the load when the load state is determined to be a low impedance state. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 플라즈마 점화 이후, 상기 AC 스위칭 전원의 출력 전력을 상기 AC 스위칭 전원의 소비 전력에 상관시켜 가변적으로 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 및 전력 제어 방법.And after plasma ignition, variably controlling the output power of the AC switching power supply with the power consumption of the AC switching power supply. 제5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 AC 스위칭 전원의 출력 전력을 상기 AC 스위칭 전원의 소비 전력에 상관시켜 가변적으로 제어하는 단계는Variably controlling the output power of the AC switching power supply to the power consumption of the AC switching power supply 상기 AC 스위칭 전원의 입력 전력 및 출력 전력을 각각 검출하는 단계;Detecting an input power and an output power of the AC switching power supply, respectively; 검출된 입력 전력 및 출력 전력에 기초하여 상기 AC 스위칭 전원의 소비 전력을 측정하는 단계;Measuring the power consumption of the AC switching power supply based on the detected input power and output power; 측정된 소비 전력이 상기 AC 스위칭 전원의 소비 전력 기준값을 초과하는 경우 상기 AC 스위칭 전원의 출력을 제한하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 및 전력 제어 방법.And limiting the output of the AC switching power supply when the measured power consumption exceeds the power consumption reference value of the AC switching power supply. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 플라즈마 발생기는The plasma generator 상기 AC 스위칭 전원에 전기적으로 연결되는 일차 권선과 상기 일차 권선이 감겨진 마그네틱 코어를 포함하는 변압기 결합 플라즈마 소스로 구성되는 것을 특 징으로 하는 플라즈마 점화 및 전력 제어 방법.And a transformer coupled plasma source comprising a primary winding electrically connected to the AC switching power supply and a magnetic core wound around the primary winding. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 플라즈마 발생기는The plasma generator 상기 AC 스위칭 전원에 전기적으로 연결되는 무선 주파수 안테나를 포함하는 유도 결합 플라즈마 소스로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 및 전력 제어 방법.And an inductively coupled plasma source comprising a radio frequency antenna electrically connected to the AC switching power supply. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 플라즈마 발생기는The plasma generator 상기 AC 스위칭 전원에 전기적으로 연결되는 용량 결합 전극을 포함하는 용량 결합 플라즈마 소스로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 및 전력 제어 방법.And a capacitively coupled plasma source comprising a capacitively coupled electrode electrically connected to the AC switching power supply. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 고주파 펄스에 응답하여 상기 플라즈마 챔버의 내부로 플라즈마 점화를 위한 자유 전하를 발생하는 점화 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 및 전력 제어 방법.And an ignition electrode for generating free charge for plasma ignition into the plasma chamber in response to the high frequency pulse. 방전 가스를 포함하는 플라즈마 챔버;A plasma chamber containing a discharge gas; 상기 플라즈마 챔버의 내부로 플라즈마 방전을 유도하기 위한 유도 기전력을 공급하는 플라즈마 발생기;A plasma generator supplying induced electromotive force for inducing plasma discharge into the plasma chamber; 상기 플라즈마 발생기로 고주파 전력을 공급하는 AC 스위칭 전원; 및An AC switching power supply for supplying high frequency power to the plasma generator; And 상기 AC 스위칭 전원을 제어하여 플라즈마 점화를 위한 고주파 펄스를 발생시켜 상기 플라즈마 발생기로 공급되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.And a control unit controlling the AC switching power supply to generate a high frequency pulse for ignition of plasma and to be supplied to the plasma generator. 제11 항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 AC 스위칭 전원의 부하 임피던스를 검출하기 위한 부하 임피던스 검출 수단을 더 포함하고,Load impedance detecting means for detecting a load impedance of the AC switching power supply, 상기 제어부는 상기 부하 임피던스 검출 수단으로부터 검출된 부하 임피던스 값에 기초하여 상기 AC 스위칭 전원의 출력을 제한하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.And the control unit limits the output of the AC switching power supply based on the load impedance value detected from the load impedance detecting means. 제11 항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 AC 스위칭 전원의 소비 전력을 측정하기 위한 소비 전력 측정 수단을 더 포함하고,Power consumption measuring means for measuring power consumption of the AC switching power source, 상기 제어부는 상기 소비 전력 측정 수단을 통하여 측정된 상기 AC 스위칭 전원의 소비 전력값에 기초하여 상기 AC 스위칭 전원의 출력을 제한하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.And the control unit limits the output of the AC switching power supply based on the power consumption value of the AC switching power measured by the power consumption measuring means.
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