JP2006274393A - 真空装置における異常放電発生予防方法及び真空装置 - Google Patents
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Abstract
【構成】 真空負荷と、その真空負荷に電力を供給する直流入力電源と、その直流入力電源と前記真空負荷との間に直列に接続されているインダクタと、前記直流入力電源の出力電圧と逆極性のパルス電圧を前記真空負荷に印加する逆極性パルス発生回路とを備える真空装置に発生する異常放電の前兆を検出し、その異常放電の発生を未然に防止する方法であって、前記真空負荷あるいは前記インダクタの電圧の変化率、又はそれらを流れる電流の変化率の変化率(2次変化率という)を検出し、前記変化率又は2次変化率が設定値以上であるとき、前記真空負荷に逆極性パルスを印加することによって、アーク放電のような異常放電の発生を未然に防ぐ真空装置における異常放電発生予防方法。
【選択図】 図1
Description
先ず、図1と図2とを用いて本発明を実施するための実施形態1の真空装置について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態である真空装置100を示す図である。図2(A)は本発明の放電防止機能を有しない場合の真空装置の電圧状態を説明するための図であり、図2(B)は本発明の放電防止機能を有する真空装置の電圧状態を説明するための図である。図1において、直流入力電源装置1は単相又は三相の商用交流電圧を整流して直流電力に変換する整流装置及びその整流電圧を平滑化する平滑回路などからなる一般的な直流電源である。直流入力電源1と真空負荷2との間にはインダクタ3が直列に接続されている。直流入力電源1はMOSFETなどを用いたいわゆるスイッチングレギュレータ電源でもよい。
図2では、スパッタ電源の出力極性が負のため、−Voと表示している。
図2、図3によって本発明にかかる第2の実施形態について説明する。図3は第2の真空装置200の回路図を示す。図3において、図1で示された記号と同一の記号は同じ名称の部材を示すものとする。この実施形態2の真空装置200が第1の真空装置100と異なる点は、インダクタ3の両端に、電圧降下率検出回路8とほぼ同一の回路構成を有する電圧増加率検出回路8’を備えているところにあり、他は真空装置1の構成と同じであり、動作も同様であるので、主として真空装置100と異なる点について説明する。
図2、図4によって本発明にかかる第3の実施形態について説明する。図4は第3の真空装置300の回路図を示す。図4において、図1、図3で示された記号と同一の記号は同じ名称の部材を示すものとする。この実施形態3の真空装置300の特徴は、微小放電と異常放電とを区別して、微小放電の場合には異常放電の場合に比べてパルス幅の小さい逆電圧パルスを真空負荷に印加して、小さな逆電力で異常放電に移行するのを防止するところにある。
次に図示しないが、真空負荷、インダクタを通して流れる電流を検出して、異常放電の前兆を検出する例について説明する。図1に示す回路において、インダクタ3を流れる電流の変化によってインダクタ3の電圧が変化し、真空負荷2の電圧が変化することについては前述した。したがって、インダクタ3のインダクタンスをL、インダクタ3の電圧をv、流れる電流をiとすると、v=L・di/dtで表され、インダクタ3の電圧vの変化率は、dv/dt=L・(di/dt)2となる。この式から明かなように、インダクタ3の電圧vの変化率は、インダクタ3を流れる電流の変化率の変化率、つまり2次変化率(2次微分)となる。前記実施形態では、電流の変化率を用いて異常放電の前兆を検出すると、前兆の検出が遅れ、好ましくないと述べたが、電流の2次変化率(2次微分)を用いれば、電圧の変化率で異常放電の前兆を検出する場合と同様な速度で検出を行うことが可能である。
2・・・真空負荷
3・・・インダクタ
4・・・逆電圧パルス発生回路
5・・・半導体スイッチ素子
6・・・逆電圧源
7・・・ゲート信号発生回路
8・・・電圧降下率検出回路(電圧変化率検出回路)
8’・・・電圧増加率検出回路(電圧変化率検出回路)
9・・・電圧変化率検出用のコンデンサ
10・・・電流制限抵抗
11・・・検出抵抗(検出手段)
12・・・定電圧素子
13・・・放電防止用ダイオード
14・・・電圧判定回路
15・・・コンデンサ
16・・・基準電圧源
17・・・比較回路
18・・・放電用抵抗
19・・・ORゲート回路
Claims (8)
- 真空負荷と、該真空負荷に電力を供給する直流入力電源と、該直流入力電源と前記真空負荷との間に直列に接続されているインダクタと、前記直流入力電源の出力電圧と逆極性のパルス電圧を前記真空負荷に印加する逆極性パルス発生回路とを備える真空装置に発生する異常放電の前兆を検出し、その異常放電の発生を未然に防止する方法であって、
前記真空負荷あるいは前記インダクタの電圧の変化率、又はそれらを流れる電流の変化率の変化率(2次変化率という)を検出し、前記変化率又は2次変化率が設定値以上であるとき、前記真空負荷に逆極性パルスを印加することによって、アーク放電のような異常放電の発生を未然に防ぐことを特徴とする真空装置における異常放電発生予防方法。 - 請求項1において、
前記設定値は、前記変化率又は2次変化率が実際の異常放電発生時の最小の変化率又は2次変化率に相当する値よりも小さく、かつ異常放電に至らない微小放電の変化率又は2次変化率よりも大きいことを特徴とする真空装置における異常放電発生予防方法。 - 真空負荷と、該真空負荷に電力を供給する直流入力電源と、該直流入力電源と前記真空負荷との間に直列に接続されているインダクタと、前記直流入力電源の出力電圧と逆極性のパルス電圧を前記真空負荷に印加する逆極性パルス発生回路とを備える真空装置において、
前記真空負荷あるいは前記インダクタの電圧の変化率、又はそれらを流れる電流の2次変化率を検出する変化率検出回路と、
該変化率検出回路によって検出された変化率又は2次変化率が設定値よりも大きいか小さいかを判定し、前記変化率又は2次変化率が前記設定値以上であるときに前記逆極性パルス発生回路に出力信号を発生する電圧判定回路と、
を備え、前記変化率又は2次変化率が前記設定値以上であるときに前記逆極性パルス発生回路が前記真空負荷に逆極性パルスを印加することによって、アーク放電のような異常放電の発生を未然に防ぐことを特徴とする真空装置。 - 請求項3において、
前記設定値は、前記変化率又は2次変化率が実際の異常放電発生時の最小の変化率に相当する値よりも小さく、かつ異常放電に至らない微小放電の変化率又は2次変化率よりも大きいことを特徴とする真空装置。 - 請求項3において、
前記真空負荷あるいは前記インダクタの電圧の変化率を検出する前記変化率検出回路は、前記真空負荷又は前記インダクタに並列接続されたコンデンサと該コンデンサに直列接続された電流検出手段とからなることを特徴とする真空装置。 - 請求項3において、
前記判定回路は、
前記変化率を示す検出量を充電するコンデンサと、
前記設定値に対応する基準電圧を与える基準電圧源と、
前記コンデンサの電圧と前記基準電圧源の前記基準電圧とを比較して、前記コンデンサの電圧が前記基準電圧以上になるときに変化する出力信号を出力する比較回路と、
からなることを特徴とする真空装置。 - 請求項3において、
前記電圧判定回路は、
前記変化率を示す検出量を充電するコンデンサと、
第1の基準電圧を有する第1の基準電圧源と、
前記第1の基準電圧と前記コンデンサの充電電圧とを比較して、後者が前者を超えるときに出力信号を生ずる第1の比較回路と、
前記第1の基準電圧よりも大きな値の第2の基準電圧を有する第2の基準電圧源と、
前記第2の基準電圧と前記コンデンサの充電電圧とを比較して、後者が前者を超えるときに出力信号を生ずる第2の比較回路と、
からなることを特徴とする真空装置。 - 請求項3において、
前記異常放電に至らない微小放電の発生時に比べて、前記異常放電の発生時にはパルス幅の広い前記逆電圧パルスを前記真空負荷に印加することを特徴とする真空装置。
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