特許 7443620 パルス化アセンブリ及び電力供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-26

(45)【発行日】2024-03-05

(54)【発明の名称】パルス化アセンブリ及び電力供給装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240227BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 R

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2023505889

(86)(22)【出願日】2021-07-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-23

(86)【国際出願番号】 EP2021071165

(87)【国際公開番号】W WO2022023422

(87)【国際公開日】2022-02-03

【審査請求日】2023-01-27

(31)【優先権主張番号】20461554.6

(32)【優先日】2020-07-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】508142413

【氏名又は名称】トゥルンプフ ヒュッティンガー スプウカ ズ オグラニショナ オドポヴィヂャルノスツィア

【氏名又は名称原語表記】ＴＲＵＭＰＦ Ｈｕｅｔｔｉｎｇｅｒ Ｓｐ． ｚ ｏ． ｏ．

【住所又は居所原語表記】Ｕｌ． Ｍａｒｅｃｋａ ４７， ０５－２２０ Ｚｉｅｌｏｎｋａ， Ｐｏｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】アンジェイ ギエラウトフスキ

(72)【発明者】

【氏名】ミハル バルセラク

(72)【発明者】

【氏名】アンジェイ クリムチャク

【審査官】中尾 太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－３３２４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３１１４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０８０８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１０３４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３４３８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１６８２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２２６６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１３６１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０３３９６７００（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｈ０２Ｍ ７／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマリアクタ（２）に電力を伝達するためのパルス化アセンブリ（３）であって、
前記プラズマリアクタ（２）は、第１のプラズマリアクタ入力ポート（２０）とプラズマリアクタ共通ポート（１０）との間の第１の負荷（８）を有し、かつ、第２のプラズマリアクタ入力ポート（１９）と前記プラズマリアクタ共通ポート（１０）との間の第２の負荷（９）を有し、
１．１前記パルス化アセンブリ（３）は、第１のパルス化ユニット（１７）を備えており、前記第１のパルス化ユニット（１７）は、
１．１．１電源（４）に接続可能な第１の入力ポート（１３）と、
１．１．２グラウンド及び／又は前記プラズマリアクタ共通ポート（１０）に接続可能なパルス化アセンブリ共通ポート（１１）と、
１．１．３前記プラズマリアクタ（２）の前記第１の負荷（８）に接続可能な第１の出力ポート（１５）であって、前記プラズマリアクタ（２）の前記第１の負荷（８）に伝達可能な、当該第１の出力ポート（１５）と前記パルス化アセンブリ共通ポート（１１）との間のパルス、特に電圧パルスを供給するための第１の出力ポート（１５）と、
を備えており、
１．２前記パルス化アセンブリ（３）は、第２のパルス化ユニット（１８）を備えており、前記第２のパルス化ユニット（１８）は、
１．２．１電源（４，５）に接続可能な第２の入力ポート（１２）と、
１．２．２前記プラズマリアクタ（２）の前記第２の負荷（９）に接続可能な第２の出力ポート（１６）であって、前記プラズマリアクタ（２）の前記第２の負荷（９）に伝達可能な、当該第２の出力ポート（１６）と前記パルス化アセンブリ共通ポート（１１）との間のパルス、特に電圧パルスを供給するための第２の出力ポート（１６）と、
を備えており、
１．３前記パルス化アセンブリ（３）は、前記第１のパルス化ユニット（１７）と前記第２のパルス化ユニット（１８）との間に接続されたエネルギ蓄積素子（Ｃ１１）、好ましくはコンデンサを備えている、
パルス化アセンブリ。

【請求項2】

前記パルス化アセンブリは、第１のパルス化期間の間、前記第１の入力ポート（１３）から前記第１の出力ポート（１５）にエネルギ、特にパルスエネルギを伝達するように構成されている、
請求項１に記載のパルス化アセンブリ。

【請求項3】

前記エネルギ蓄積素子（Ｃ１１）は、前記第１のパルス化ユニット（１７）の出力部と前記第２のパルス化ユニット（１８）との間に接続されている、
請求項１又は２に記載のパルス化アセンブリ。

【請求項4】

前記パルス化アセンブリ（３）は、第２のパルス化期間の間、好ましくは前記第２の入力ポート（１２）に接続された電源（４，５）からのエネルギを、前記エネルギ蓄積素子（Ｃ１１）に充電するように構成されている、
請求項１から３までのいずれか１項に記載のパルス化アセンブリ。

【請求項5】

前記パルス化アセンブリ（３）は、第３のパルス化期間の間、前記エネルギ蓄積素子（Ｃ１１）から前記第２の出力ポート（１６）にエネルギを伝達するように構成されている、
請求項１から４までのいずれか１項に記載のパルス化アセンブリ。

【請求項6】

前記第１のパルス化ユニット（１７）は、前記第１の入力ポート（１３）と前記第１の出力ポート（１５）とに接続された、好ましくは前記第１の入力ポート（１３）と前記第１の出力ポート（１５）との間に接続されたハイサイドスイッチ（Ｓ１１）を備えている、
請求項１から５までのいずれか１項に記載のパルス化アセンブリ。

【請求項7】

前記第２のパルス化ユニット（１８）は、前記エネルギ蓄積素子（Ｃ１１）と前記第２の出力ポート（１６）とに接続された、好ましくは前記エネルギ蓄積素子（Ｃ１１）と前記第２の出力ポート（１６）との間に接続されたハイサイドスイッチ（Ｓ１３）を備えている、
請求項１から６までのいずれか１項に記載のパルス化アセンブリ。

【請求項8】

前記第１のパルス化ユニット（１７）は、前記第１の出力ポート（１５）と前記パルス化アセンブリ共通ポート（１１）とに接続されたローサイドスイッチ（Ｓ１２）を備えており、
前記パルス化アセンブリ共通ポート（１１）は、好ましくはグラウンドに接続可能である、
請求項１から７までのいずれか１項に記載のパルス化アセンブリ。

【請求項9】

前記第２のパルス化ユニット（１８）は、前記第２の出力ポート（１６）と前記第１の出力ポート（１５）とに接続されたローサイドスイッチ（Ｓ１４）を備えている、
請求項１から８までのいずれか１項に記載のパルス化アセンブリ。

【請求項10】

前記第１のパルス化ユニット（１７）の前記ハイサイドスイッチ（Ｓ１１）と、前記第２のパルス化ユニット（１８）の前記ハイサイドスイッチ（Ｓ１３）とは、同期されて、特に同時に、スイッチオン及び／又はスイッチオフされるように構成されている、
請求項１から９までのいずれか１項に記載のパルス化アセンブリ。

【請求項11】

前記エネルギ蓄積素子（Ｃ１１）と前記第２の入力ポート（１２）との間に整流素子、好ましくはダイオード（Ｄ１１）が設けられている、
請求項１から１０までのいずれか１項に記載のパルス化アセンブリ。

【請求項12】

前記パルス化アセンブリ（３）は、前記出力ポート（１５，１６）のうちの少なくとも一方において、それぞれ前記パルス化ユニット（１７，１８）の各々の出力電圧よりも高い、前記パルス化アセンブリ共通ポート及び／又はグラウンドに対して測定された電圧パルスを提供するように構成されている、
請求項１から１１までのいずれか１項に記載のパルス化アセンブリ。

【請求項13】

前記第２のパルス化ユニット（１８）は、第２のパルス化ユニット共通ポート（２１）を有し、
前記第２のパルス化ユニット共通ポート（２１）は、前記第１のパルス化ユニット（１７）の前記第１の出力ポートと、特に前記エネルギ蓄積素子（Ｃ１１）の一方の端部とに接続されている、
請求項１から１２までのいずれか１項に記載のパルス化アセンブリ。

【請求項14】

プラズマリアクタに電力を供給するための電力供給装置であって、
前記電力供給装置は、
・ｉ． 第１の電源（４）
ｉｉ．第１の電源及び第２の電源（５）
のうちの一方と、
・請求項１から１３までのいずれか１項に記載のパルス化アセンブリと、
を備えており、
・特に、前記第１の電源（４）及び／又は前記第２の電源（５）は、直流電源である、
電力供給装置。

【請求項15】

パルス化アセンブリ（３）、特に請求項１から１３までのいずれか１項に記載のパルス化アセンブリ（３）を使用して、プラズマリアクタ（２）に電力を供給する方法であって、
前記プラズマリアクタ（２）は、第１のプラズマリアクタ入力ポート（２０）とプラズマリアクタ共通ポート（１０）との間の第１の負荷（８）を有し、かつ、第２のプラズマリアクタ入力ポート（１９）と前記プラズマリアクタ共通ポート（１０）との間の第２の負荷（９）を有し、
当該方法は、
・第１のパルス化期間の間、前記パルス化アセンブリ（３）の第１のパルス化ユニット（１７）の第１の出力ポート（１５）を介して第１の入力ポート（１３）から前記第１の負荷（８）にエネルギを伝達する方法ステップと、
・第２のパルス化期間の間、好ましくは前記第２のパルス化ユニット（１８）の第２の入力ポート（１２）に接続された電源（４，５）からのエネルギを、前記パルス化アセンブリ（３）の前記第１のパルス化ユニット（１７）と第２のパルス化ユニット（１８）との間に接続されたエネルギ蓄積素子（Ｃ１１）に充電する方法ステップと、
・第３のパルス化期間の間、前記第２のパルス化ユニット（１８）の第２の出力ポート（１６）を介して前記エネルギ蓄積素子（Ｃ１１）から前記第２の負荷（９）にエネルギを伝達する方法ステップと、
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

背景技術
本発明は、プラズマリアクタに電力を伝達するためのパルス化アセンブリであって、パルス化アセンブリは、第１のパルス化ユニットを備えており、
第１のパルス化ユニットは、
電源に接続可能な第１の入力ポートと、
プラズマリアクタの第１の負荷に電圧パルスを供給するための、プラズマリアクタの第１の負荷に接続可能な第１の出力ポートと、
を備えている、パルス化アセンブリに関する。

【0002】

本発明のさらなる態様は、パルス化アセンブリを有する電力供給装置に関する。

【0003】

本発明のさらなる態様は、パルス化アセンブリを使用してプラズマリアクタに電力を供給する方法に関する。

【背景技術】

【0004】

例えば、国際公開第２０１９／２１２５９２号を参照すると、プラズマリアクタの種々異なる部分にそれぞれ専用の電力供給部によって電力を供給することが知られている。これは、最も直感的な解決策であるが、最も高価な解決策でもある。プラズマリアクタの種々異なる部分は、プラズマリアクタの負荷である。

【0005】

１ｋＶ以上の範囲内、特に３ｋＶ以上の範囲内の高電圧が必要とされる場合には、このような電圧を伝達することができる電力供給部と、使用されなければならない電気素子とがますます高価になる。電力供給部とプラズマリアクタとの間の電力伝達ケーブルについても同じことが当てはまる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】国際公開第２０１９／２１２５９２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

発明の課題
本発明の課題は、プラズマリアクタの種々異なる部分に高電圧、特に高電圧パルスを伝達することができる安価なアセンブリを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

概要
本発明は、プラズマリアクタに電力を伝達するためのパルス化アセンブリであって、プラズマリアクタは、第１のプラズマリアクタ入力ポートとプラズマリアクタ共通ポートとの間の第１の負荷を有し、かつ、第２のプラズマリアクタ入力ポートとプラズマリアクタ共通ポートとの間の第２の負荷を有し、
○パルス化アセンブリは、第１のパルス化ユニットを備えており、第１のパルス化ユニットは、
・電源に接続可能な、特に接続されるように構成された第１の入力ポートと、
・グラウンド及び／又はプラズマリアクタ共通ポートに接続可能なパルス化アセンブリ共通ポートと、
・プラズマリアクタの第１の負荷に接続可能な、特に接続されるように構成された第１の出力ポートであって、プラズマリアクタの第１の負荷に伝達可能な、当該第１の出力ポートとパルス化アセンブリ共通ポートとの間のパルス、特に電圧パルスを供給するための第１の出力ポートと、
を備えており、
○パルス化アセンブリは、第２のパルス化ユニットを備えており、第２のパルス化ユニットは、
・電源に接続可能な、特に接続されるように構成された第２の入力ポートと、
・プラズマリアクタの第２の負荷に接続可能な、特に接続されるように構成された第２の出力ポートであって、プラズマリアクタの第２の負荷に伝達可能な、当該第２の出力ポートとパルス化アセンブリ共通ポートとの間のパルス、特に電圧パルスを供給するための第２の出力ポートと、
を備えており、
○パルス化アセンブリは、第１のパルス化ユニットと第２のパルス化ユニットとの間に接続されたエネルギ蓄積素子、好ましくはコンデンサを備えている、
パルス化アセンブリに関する。

【0009】

本開示の意味におけるパルス化ユニットは、電圧パルス、電流パルス又は電力パルスのようなパルスの形態で電気エネルギを伝達することが可能であって、かつ、特にそのように構成されている任意の種類のユニットであるものとしてよい。このことは、スイッチをスイッチオン及びスイッチオフするように構成された制御装置に接続されたトランジスタのような電気的なスイッチによって又は他の電気回路によって実施可能である。

【0010】

この構成により、電源として高電圧の電力供給部及び低電圧の電力供給部を使用することが可能となる。この構成により、電源として高電圧の電力供給部及び低電圧の電力供給部を使用して、両方の出力部において高電圧パルスを得ることがさらに可能となる。エネルギ蓄積素子を使用して、低電圧の電力供給部の電圧をシフトさせることができる。特に、低電圧の電力供給部の電圧をシフトさせるために、ブートストラップ・トポロジを使用することができる。第１のパルス化ユニットは、プラズマリアクタ内の第１の負荷のための高電圧パルスを生成するために使用可能である。第２のパルス化ユニットは、低電圧素子を使用してプラズマリアクタの第２の負荷にも高電圧パルスを供給するために使用可能である。

【0011】

本開示の意味における高電圧（ＨＶ）は、１ｋＶ以上の範囲内、特に３ｋＶ以上の範囲内であるものとしてよい。

【0012】

本開示の意味における低電圧は、１ｋＶ未満、特に５００Ｖ以下の範囲内であるものとしてよい。

【0013】

本開示の意味におけるポートは、プラグ、コネクタ、端子、ピン、分岐、フックアップ等のような任意の種類の電気的な接続アセンブリであるものとしてよい。

【0014】

第１の負荷は、作業領域であるものとしてよく、第２の負荷は、プラズマリアクタの追加的な部分であるものとしてよい。作業領域は、プラズマ処理のターゲット又は基板が配置される領域であるものとしてよい。追加的な部分は、プラズマの点火又は生成を支援する部分であるものとしてもよく、又は、追加的なアノード若しくはカソード、シールド、バイアス等のような方向性をプラズマ処理に提供する部分であるものとしてもよい。

【0015】

第１の負荷のインピーダンスは、容量部を有し得る。

【0016】

第２の負荷のインピーダンスは、容量部を有し得る。

【0017】

第１の負荷のインピーダンスは、抵抗部を有し得る。

【0018】

第２の負荷のインピーダンスは、抵抗部を有し得る。

【0019】

エネルギ蓄積素子は、第１のパルス化ユニットの出力部と第２のパルス化ユニットとの間に接続可能である。これにより、第２のパルス化ユニットの電位を効果的にシフトさせることができる。

【0020】

第２のパルス化ユニットは、第２のパルス化ユニット共通ポートを有し得る。この第２のパルス化ユニット共通ポートは、第１のパルス化ユニットの第１の出力ポートに接続可能である。このようにして、第２のパルス化ユニットは、第１のパルス化ユニットのパルスに加えてパルスを生成することが可能であるものとしてよい。

【0021】

第２のパルス化ユニットの第２のパルス化ユニット共通ポートは、エネルギ蓄積素子の一方の端部に接続されているものとしてよい。

【0022】

第２のパルス化ユニットは、その両方の端部がエネルギ蓄積素子に接続されているものとしてよい。

【0023】

パルス化アセンブリは、第１のパルス化期間の間、第１の入力ポートから第１の出力ポートにエネルギ、特にパルスエネルギを伝達するように構成可能である。第１のパルス化期間の間、第１の負荷に高電圧パルスを供給することができる。

【0024】

パルス化アセンブリは、第２のパルス化期間の間、好ましくは第２の入力ポートに接続された電源からのエネルギを、エネルギ蓄積素子に充電するように構成可能である。第２のパルス化期間は、第１の負荷にパルスエネルギが供給されていない期間であるものとしてよい。第１のパルス化期間と第２のパルス化期間とは、交互であるものとしてよい。

【0025】

パルス化アセンブリは、第３のパルス化期間の間、エネルギ蓄積素子から第２の出力ポートにエネルギを伝達するように構成可能である。これにより、第２の出力ポートにおいて、入力電圧よりも高い電圧パルスを提供することが可能となる。エネルギ蓄積素子を、第２の電源の電圧に充電することができ、エネルギ蓄積素子の電位を、第１の電圧源の電圧にシフトさせることができる。これにより、第２の負荷に高電圧を供給することができる。特に、それぞれの電源の電圧の絶対値よりも大きい絶対値を有する電圧を、第２の負荷に供給することができる。

【0026】

特に、パルス化アセンブリは、出力ポートのうちの少なくとも一方において、パルス化アセンブリ共通ポート及び／又はグラウンドに対して測定された、パルス化ユニットの各々の出力電圧よりも高い電圧パルスを提供するように構成可能である。

【0027】

第３のパルス化期間を、第１のパルス化期間と同期させることができ、好ましくは第１のパルス化期間の開始と共に又は開始後に開始させることができ、好ましくは第１のパルス化期間の終了と共に又は終了前に終了させることができる。第３のパルス化期間は、第１の負荷にパルスエネルギが供給されている期間であるものとしてよい。第２のパルス化期間の間、エネルギ蓄積素子を充電することができる。第１のパルス化期間の間、第１の出力部における電圧が上昇させられ、次いで、第３のパルス化期間を開始させることができ、エネルギ蓄積素子からのエネルギを、第２の負荷に伝送することができる。第３のパルス化期間は、第１のパルス化期間の間に実施されるべきである。しかしながら、第３のパルス化期間を、第１のパルス化期間及び第２のパルス化期間から完全に独立させることも可能である。したがって、第１のパルス化期間と第３のパルス化期間とを、同期させてもよく又は非同期としてもよい。

【0028】

エネルギ蓄積素子を充電するために、充電回路を設けることができる。これにより、充電がより効率的になる。

【0029】

第１のパルス化ユニットは、第１の入力ポートと第１の出力ポートとに接続された、好ましくは第１の入力ポートと第１の出力ポートとの間に接続されたハイサイドスイッチを備え得る。第２のパルス化ユニットも、エネルギ蓄積素子及び／又は第２の入力ポートと第２の出力ポートとに接続された、好ましくはエネルギ蓄積素子及び／又は第２の入力ポートと第２の出力ポートとの間に接続されたハイサイドスイッチを備え得る。

【0030】

第１のパルス化ユニットは、第１の出力ポートと第１のパルス化ユニットの共通ポートとに接続されたローサイドスイッチも備え得るものであり、第１のパルス化ユニットの共通ポートは、好ましくはグラウンドに接続可能である。グラウンドは、アース及び／又はシールドに接続可能である。

【0031】

第２のパルス化ユニットは、第２の出力ポートと第１の出力ポートとに接続されたローサイドスイッチを備え得る。

【0032】

エネルギ蓄積素子と第２の入力ポートとの間に整流素子、好ましくはダイオードを設けることができる。これにより、パルス生成中に第２の電源をエネルギ蓄積素子から切り離すことができる。

【0033】

第２の入力ポートと第２のパルス化ユニットのハイサイドスイッチとの間に整流素子を設けることができる。これにより、パルス生成中に第２の電源を第２のパルス化ユニットから切り離すことができる。第１のパルス化ユニット内のスイッチ及び整流素子は、パルス化アセンブリの唯一の高電圧素子であるものとしてよい。他の全ての素子は、低電圧素子であるものとしてよい。

【0034】

両方のパルス化ユニットは、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとの直列接続を含み得る。第２の出力ポートと第１のパルス化ユニットの第１の出力部との間に、第２のパルス化ユニットのローサイドスイッチを接続することができる。この構成により、両方のパルス化ユニットは、各自の出力部において電圧パルスを提供することが可能となる。

【0035】

第１のパルス化ユニットのハイサイドスイッチと、第２のパルス化ユニットのハイサイドスイッチとは、同期されて、特に同時に、スイッチオン及び／又はスイッチオフされるように構成されている。同期したスイッチングにより、高効率及び低電力損失が可能となる。

【0036】

スイッチのスイッチングを制御するため、ひいてはエネルギ蓄積素子の充電及び放電も制御するために、スイッチのための制御装置を設けることができる。

【0037】

パルス化アセンブリは、第２の出力ポートにおいて、それぞれのパルス化ユニットの電圧よりも大きな振幅をそれぞれ有する、パルス化アセンブリ共通ポート及び／又はグラウンドに対して測定された電圧パルスを提供するように構成可能である。

【0038】

本発明は、プラズマリアクタに電力を供給するための電力供給装置であって、
電力供給装置は、
・ｉ． 第１の電源
ｉｉ．第１の電源及び第２の電源
のうちの一方と、
・本発明に係るパルス化アセンブリと、
を備え得る、電力供給装置にも関する。

【0039】

電源同士は、結合可能であり、すなわち独立していないものとしてよい。電源同士の出力電力を合成することができる。電源同士は、それぞれ異なるものとしてよく、特に高電圧及び低電圧の電源であるものとしてよい。このような構成においては、必要とされる高電圧（ＨＶ）素子がより少なくなる。プラズマリアクタは、エッチング又は堆積のために構成可能である。

【0040】

本開示の意味におけるＨＶ素子は、１ｋＶ以上の範囲内、特に３ｋＶ以上の範囲内で使用されるように構成された素子であるものとしてよい。

【0041】

第１の電源及び／又は第２の電源は、直流電源であるものとしてよい。第２の電源の電圧は、第１の電源の電圧よりも低いものとしてよい。

【0042】

本発明は、パルス化アセンブリ、特に本発明に係るパルス化アセンブリを使用して、プラズマリアクタに電力を供給する方法であって、プラズマリアクタは、第１のプラズマリアクタ入力ポートとプラズマリアクタ共通ポートとの間の第１の負荷を有し、かつ、第２のプラズマリアクタ入力ポートとプラズマリアクタ共通ポートとの間の第２の負荷を有し、
当該方法は、
・第１のパルス化期間の間、パルス化アセンブリの第１のパルス化ユニットの第１の出力ポートを介して第１の入力ポートから第１の負荷にエネルギを伝達する方法ステップと、
・第２のパルス化期間の間、好ましくは第２のパルス化ユニットの第２の入力ポートに接続された電源からのエネルギを、パルス化アセンブリの第１のパルス化ユニットと第２のパルス化ユニットとの間に接続されたエネルギ蓄積素子に充電する方法ステップと、
・第３のパルス化期間の間、第２のパルス化ユニットの第２の出力ポートを介してエネルギ蓄積素子から第２の負荷にエネルギを伝達する方法ステップと、
を含む、方法にも関する。

【0043】

第３のパルス化期間の間、グラウンドに対する第２の出力ポートにおける電圧の絶対値を、入力ポートの各々における電圧よりも高くすることができる。それぞれの入力ポートにおける電圧は、それぞれ等しいものとしてもよく、又は、それぞれ異なるものとしてもよい。これらの電圧が等しい場合には、単一の電圧源を設けることができる。第１の入力ポートにおける電圧は、第２の入力ポートにおける電圧よりも高いものとしてよい。さらに、第２の出力ポートにおける電圧を、第１の出力ポートにおける電圧よりも蓄積素子の電圧の分だけ高くすることができる。

【0044】

第１の電源に接続された第１のパルス化ユニットは、エネルギ蓄積素子の電位をシフトさせるために使用可能である。

【0045】

第２のパルス化ユニット及びエネルギ蓄積素子は、第２のプラズマリアクタ負荷に電圧を提供するために使用可能である。

【0046】

第１のパルス化ユニットの共通ポート及び／又はパルス化アセンブリ共通ポートに対する第１の出力ポートにおけるパルスの電圧の絶対値を、第１の出力ポートに対する第２の出力ポートにおけるパルスの電圧の絶対値よりも高くすることができる。

【0047】

第３のパルス化期間は、第１のパルス化期間に相当するものとしてよく、又は、第１のパルス化期間の一部であるものとしてよい。換言すれば、第３のパルス化期間を、第１のパルス化期間と同期させることができ、好ましくは、第１のパルス化期間の開始と共に又は開始後に開始させることができ、好ましくは、第１のパルス化期間の終了と共に又は終了前に終了させることができる。

【0048】

第４のパルス化期間の間、第１の出力ポートと第２の出力ポートとに同じ電圧を伝達することができ、特に、第１の入力ポートから第１のポート及び第２の出力ポートの両方にエネルギを伝達することができる。

【0049】

第５のパルス化期間の間、第１の出力ポートにエネルギが伝達されないようにすることができ、第２の入力ポートから第２の出力ポートにエネルギを伝達することができる。

【0050】

第６のパルス化期間の間、いずれの出力ポートにもエネルギが伝達されないようにすることができる。

【0051】

第２、第５又は第６のパルス化期間の間、第２の入力ポートからのエネルギをエネルギ蓄積素子に伝達することができる。

【図面の簡単な説明】

【0052】

【図1】プラズマリアクタに電力を供給する電力供給装置の概略図である。

【図2】パルス化アセンブリの第１の実施形態を示す図である。

【図3】パルス化アセンブリの第２の実施形態を示す図である。

【図4】いずれの出力ポートにもエネルギが供給されていない間のエネルギ蓄積素子の充電を示す回路図である。

【図5】２つの出力ポートにおける高電圧パルスの生成を示す回路図である。

【図6】充電回路を有するパルス化アセンブリを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0053】

発明の詳細な説明及び図面
図１は、プラズマリアクタ２に接続された電力供給装置１を示す。プラズマリアクタ２は、プラズマチャンバであるものとしてよい。プラズマリアクタ２の内部においては、基板を処理することができる。基板の層をエッチングするものとしてよく、又は、基板上に層を堆積させるものとしてよい。

【0054】

電力供給装置１は、２つの電源４，５に接続されたパルス化アセンブリ３を備えており、２つの電力出力部６，７を有し、これらの電力出力部６，７は、プラズマリアクタ２の第１の負荷８及び第２の負荷９に接続されている。第１の負荷８は、第１のプラズマリアクタ入力ポート２０と、プラズマリアクタ共通ポート１０との間に接続されている。第２の負荷９は、第２のプラズマリアクタ入力ポート１９と、プラズマリアクタ共通ポート１０との間に接続されている。プラズマリアクタ２は、プラズマリアクタ共通ポート１０を介してグラウンドに接続されている。第１の負荷８及び第２の負荷９のインピーダンスは、容量部を有し得る。したがって、第１の負荷８及び第２の負荷９のインピーダンスは、コンデンサの形態で図示されている。インピーダンスは、抵抗部も有し得る。なぜならば、抵抗部は、エネルギを散逸させるからである。

【0055】

図２は、パルス化アセンブリ３の第１の実施形態を示す。パルス化アセンブリ３は、ハイサイドスイッチＳ１１とローサイドスイッチＳ１２とを備えている第１のパルス化ユニット１７を有する。スイッチＳ１１，Ｓ１２は、直列に接続されている。第１のパルス化ユニット１７は、パルス化アセンブリ共通ポート１１及び第１の入力ポート１３に接続されている。第１の入力ポート１３及びパルス化アセンブリ共通ポート１１は、第１の電源４に接続されるように構成されている。パルス化アセンブリ共通ポート１１は、グラウンドに接続されている。

【0056】

パルス化アセンブリ３は、ハイサイドスイッチＳ１３とローサイドスイッチＳ１４とを備えている第２のパルス化ユニット１８をさらに有する。スイッチＳ１３，Ｓ１４は、直列に接続されている。第２のパルス化ユニット１８は、第１のパルス化ユニット１７の出力ポート１５に接続されており、かつ、ダイオードとして実現されている整流素子Ｄ１１を介して第２の入力ポート１２に接続されている。第２の入力ポート１２は、第２の電源５に接続されるように構成されている。パルス化アセンブリ共通ポート１１も、第２の電源５に接続されるように構成されている。

【0057】

第２のパルス化ユニット１８は、第２のパルス化ユニット共通ポート２１を有する。この第２のパルス化ユニット共通ポート２１は、第１のパルス化ユニット１７の第１の出力ポート１５に接続されている。このようにして、第２のパルス化ユニット１８は、第１のパルス化ユニット１７のパルスに加えてパルスを生成することが可能であるものとしてよい。

【0058】

第１のパルス化ユニット１７の出力ポート１５は、スイッチＳ１１，Ｓ１２の接続点に接続されている。出力ポート１５は、特に電力供給装置１の出力ポート７を介してプラズマリアクタ２の第１の負荷８に接続されるように構成されている（第１のパルス化ユニット１７の出力ポート１５は、電力供給装置１の出力部７に接続されている）。

【0059】

第２のパルス化ユニット１８は、出力ポート１６も備えており、この出力ポート１６は、スイッチＳ１３，Ｓ１４の接続点に接続されている。出力ポート１６は、特に電力供給装置１の出力ポート６を介してプラズマリアクタ２の第２の負荷９に接続されるように構成されている（第２のパルス化ユニット１８の出力ポート１６は、電力供給装置１の出力部６に接続されている）。

【0060】

この事例においてはコンデンサとして実現されているエネルギ蓄積素子Ｃ１１は、一方の端部が第２のパルス化ユニット共通ポート２１及び出力ポート１５に接続されており、他方の端部がハイサイドスイッチＳ１３に接続されており、及び／又は、整流素子Ｄ１１、特にダイオードのカソードを介して第２のパルス化ユニット１８の入力ポート１２に接続されている。

【0061】

スイッチＳ１２がスイッチオンされると、容量性負荷８が放電される。それと同時に、エネルギ蓄積素子Ｃ１１は、整流素子Ｄ１１及びスイッチＳ１２によってポート１２と１１との間の電圧に充電される。これは、第２のパルス化期間に相当する。通常、出力ポート１６における電圧は、容量性負荷９における電圧と同じように変化すべきであり、したがって、第２のパルス化ユニット１８におけるスイッチＳ１４を、スイッチＳ１２と共に動作させることができる。容量性負荷９は、スイッチＳ１４，Ｓ１２によって放電される。負荷８に第１の入力ポート１３の電圧を供給するためには、スイッチＳ１１がスイッチオンされ（て、スイッチＳ１２がスイッチオフされ）る。その場合、負荷８は、スイッチＳ１１によって入力ポート１３における電圧に充電される。それと同時に、エネルギ蓄積素子Ｃ１１の下側電位は、出力ポート１５、ひいては負荷８における電圧と同じ電圧までシフトアップされる。負荷９は、スイッチＳ１３によって（ポート１２における電圧に等しい）Ｃ１１における電圧と、（ポート１３における電圧に等しい）ポート１５における電圧との合計に充電される。したがって、負荷９は、電源４の出力電圧よりも高い電圧に充電される。

【0062】

図３は、図２のパルス化アセンブリに対応するパルス化アセンブリ３の第２の実施形態を示す。したがって、同じ参照符号が使用されている。唯一の違いは、電源４，５の極性が逆になっていることである。したがって、ここでは、この事例でもコンデンサとして実現されているエネルギ蓄積素子Ｃ１１が、整流素子Ｄ１１、特にダイオードのアノードに接続されている。

【0063】

図４は、プラズマリアクタ２の容量性負荷８，９を放電する状態のための電流経路を太線で示す。このために、スイッチＳ１２及びＳ１４が閉成されており、スイッチＳ１１及びＳ１３が開成されている。それと同時に、エネルギ蓄積素子Ｃ１１が、整流素子Ｄ１１及びスイッチＳ１２を介して入力ポート１２における電圧に充電される。この状態は、第２のパルス化期間に相当する。

【0064】

図５は、パルスを生成する状態のための電流経路を太線で示す。容量性負荷８は、スイッチＳ１１を介して入力ポート１３における電圧に充電される。負荷９は、スイッチＳ１３によって出力ポート１６における電圧に充電される。この充電のためのエネルギは、電源４及びエネルギ蓄積素子Ｃ１１に由来し、このエネルギ蓄積素子Ｃ１１の上側電極は、出力ポート１５に接続されている。整流素子Ｄ１１は、遮断状態であるので、この整流素子によって電圧源５が回路から切り離されている。図５に示されている状況は、第１及び第３のパルス化期間に相当する。

【0065】

図６は、第２の入力ポート１２と第２のパルス化ユニット１８との間に接続された充電回路５０を有するパルス化アセンブリの実施形態を示す。スイッチＳ１２及びＳ５５が閉成されて、スイッチＳ１１が開成されると、Ｌ５１によって充電電流が制限されている間、エネルギ蓄積素子Ｃ１１がＣ５４の電圧に充電され、出力ポート１５には電圧が存在していない。

【0066】

Ｃ１１がＣ５４の電圧に充電されると、Ｃ１１は、Ｄ５２及びＤ５３に起因してＬ５１によって過充電されなくなる。第１の時点で、Ｄ５２がＬ５１を短絡させ、これによってＬ５１の電流ループが閉成される。次いで、（Ｓ１２の有無にかかわらず）Ｓ５５が開成されると、Ｌ５１の電流ループがＤ５３，Ｃ５４，及びＤ５２によって閉成されることとなり、これにより、Ｌ５１に蓄積されているエネルギが、ダイオードＤ５２及びＤ５３を介してＣ５４に戻されることとなる。

【0067】

スイッチＳ１３及びＳ１４は、独立して動作可能であり、出力１６における電圧は、０Ｖ以外であるものとしてよい。

【0068】

本発明の主な利点は、出力ポート１６に供給するための高電圧源及び高電圧パルス化ユニットの必要性を排除することである。唯一追加される高電圧素子は、エネルギ蓄積素子Ｃ１１を充電するために使用される整流素子Ｄ１１のみである。負荷９に供給するための他の全てのものは、低電圧素子であり、すなわち電源５、パルス化ユニット１８及びエネルギ蓄積素子Ｃ１１である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】