JP4393158B2 - Power supply for sputtering - Google Patents
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Description
本発明は、トランジスタ、IC等の半導体その他電子部品の製造に用いられるスパッタ用電源に関するものである。 The present invention relates to a power source for sputtering used in the manufacture of semiconductors such as transistors and ICs and other electronic components.
従来例を図3に示す。この従来例に係るスパッタ用電源は出力側にチョークLoと平滑コンデンサCoとを有するフィルタ回路を備えてある。フィルタ回路の出力に直列に、負荷1で発生する異常放電を抑止するための補助チョークLrを接続してある。 A conventional example is shown in FIG. The sputtering power supply according to this conventional example includes a filter circuit having a choke Lo and a smoothing capacitor Co on the output side. In series with the output of the filter circuit, an auxiliary choke Lr for suppressing abnormal discharge occurring in the load 1 is connected.
負荷1と並列に半導体スイッチSWを接続してある。出力電圧の変化により、この半導体スイッチSWがオンし、ターンオフは半導体スイッチSWを駆動するパルストランスの電圧、時間積によって一義的に決定する(例えば特許文献1)。
しかし、現状方式は、出力電圧の変化により、半導体スイッチがオンし、ターンオフは半導体スイッチを駆動するパルストランスの電圧、時間積によって一義的に決まってしまう自励式であるため、マスタースレーブ動作させた時、回路のターンオン条件のバラツキ等によりマスタースレーブが個々にターンオンするため異常放電抑止回路が不安定になる。 However, the current system is a self-excited type in which the semiconductor switch is turned on due to a change in the output voltage, and the turn-off is uniquely determined by the voltage and time product of the pulse transformer that drives the semiconductor switch. When the master / slave is turned on individually due to variations in circuit turn-on conditions, the abnormal discharge suppression circuit becomes unstable.
また、出力電圧の変化によって半導体スイッチがオンする自励式のため、誤動作が起こしやすい。更にオン時間がパルストランスの電圧、時間積によって決まるため最適なオン時間を確保することが困難である。 Further, since the semiconductor switch is self-excited by turning on the output voltage, malfunction is likely to occur. Furthermore, since the on-time is determined by the voltage and time product of the pulse transformer, it is difficult to ensure an optimum on-time.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、マスタースレーブ運転でも安定した動作が可能な新規のスパッタ用電源を提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a novel sputtering power source capable of stable operation even in master-slave operation.
上記課題を解決するために、本発明スパッタ用電源は、コンバータを備え、このコンバータの出力側にチョークと平滑コンデンサとを有するフィルタ回路を接続してあるスパッタ用電源において、負荷と並列に半導体スイッチを接続し、異常放電が検出された際に、瞬時に前記半導体スイッチをオンするとともに、前記コンバータを停止させ、負荷側に流出する異常放電エネルギーを抑止し、負荷電流を検出し、この負荷電流が基準以下になったことを検知した際に復帰と認定し、任意に設定された時間経過後、前記半導体スイッチをターンオフさせると共に前記コンバータも動作開始を行なうことにより、速やかに放電が持続するように構成した異常放電抑止回路を備えてある。 In order to solve the above problems, a sputtering power source according to the present invention includes a converter, and a sputtering power source having a filter circuit having a choke and a smoothing capacitor connected to the output side of the converter. When the abnormal discharge is detected, the semiconductor switch is turned on instantaneously, the converter is stopped, the abnormal discharge energy flowing out to the load side is suppressed, the load current is detected, and this load current is detected. When it is detected that the voltage is below the standard, it is recognized as a return, and after the arbitrarily set time has elapsed, the semiconductor switch is turned off and the converter is also started to operate so that the discharge can be sustained quickly. The abnormal discharge suppression circuit configured as described above is provided.
前記フィルタ回路の出力に直列に、前記負荷で発生する異常放電を抑止するための補助チョークを接続してある。 An auxiliary choke for suppressing abnormal discharge generated in the load is connected in series with the output of the filter circuit.
前記チョークと前記補助チョークとの接続点に接続し、前記平滑コンデンサと並列にダイオードを接続してある。 A diode is connected in parallel to the smoothing capacitor and connected to a connection point between the choke and the auxiliary choke.
前記チョークの入力電流が基準を超えたとともに、出力電圧が基準以下になった場合に、異常放電が検出されたと判断するように構成してある。 When the input current of the choke exceeds the reference and the output voltage becomes lower than the reference, it is determined that an abnormal discharge has been detected.
前記半導体スイッチの入出力端子間にダイオードを接続してある。 A diode is connected between the input / output terminals of the semiconductor switch.
前記スパッタ用電源と並列にスレーブ機を接続し、このスレーブ機から異常放電を検出した場合若しくは負荷で発生する異常放電を検出した場合に、瞬時に前記半導体スイッチSWをオンするとともに、コンバータを停止させ、前記負荷側に流出する異常放電エネルギーを抑止し、負荷電流を検出するようにしてある。 When a slave machine is connected in parallel with the power supply for sputtering and when abnormal discharge is detected from this slave machine or when abnormal discharge generated by a load is detected, the semiconductor switch SW is turned on instantaneously and the converter is stopped. The abnormal discharge energy flowing out to the load side is suppressed, and the load current is detected.
前記コンバータの負荷電流又は前記スレーブ機の負荷電流が基準電流以下になったことを検知した場合に、復帰と認定し、任意に設定された時間経過後、前記半導体スイッチをターンオフさせると共に前記コンバータも動作開始を行うようにしてある。 When it is detected that the load current of the converter or the load current of the slave machine has fallen below the reference current, it is recognized as a return, and after the arbitrarily set time has elapsed, the semiconductor switch is turned off and the converter is also The operation is started.
本発明によれば、異常放電が検出された際に、瞬時に前記半導体スイッチをオンするとともに、コンバータを停止させ、負荷側に流出する異常放電エネルギーを抑止し、負荷電流を検出し、この負荷電流が基準以下になったことを検知した際に復帰と認定し、任意に設定された時間経過後、前記半導体スイッチをターンオフさせると共にコンバータも動作開始を行なうことにより、スムーズに且つ正常な放電が持続することができる。それにより、マスタースレーブ運転でも安定した動作をすることができる効果がある。また、出力電圧変動によっても誤動作を防止することができる効果がある。 According to the present invention, when an abnormal discharge is detected, the semiconductor switch is turned on instantaneously, the converter is stopped, the abnormal discharge energy flowing out to the load side is suppressed, the load current is detected, and this load is detected. When it is detected that the current has fallen below the standard, it is recognized as a return, and after the arbitrarily set time has elapsed, the semiconductor switch is turned off and the converter is also started to operate smoothly and normally. Can last. Thereby, there is an effect that a stable operation can be performed even in the master-slave operation. In addition, there is an effect that malfunction can be prevented even by output voltage fluctuation.
以下、添付図面を用いて本発明スパッタ用電源に係る実施するための最良の形態を説明する。図1は本発明に係るスパッタ用電源の実施するための最良の形態を示す。Cはコンデンサ、SWは半導体スイッチ、Dはダイオード、Lはチョーク、1は負荷、2はコンバータである。 The best mode for carrying out the power supply for sputtering according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows the best mode for carrying out a sputtering power source according to the present invention. C is a capacitor, SW is a semiconductor switch, D is a diode, L is a choke, 1 is a load, and 2 is a converter.
本実施例に係るスパッタ用電源は、コンバータ2を備え、このコンバータ2の出力側にチョークLoと平滑コンデンサCoとを有するフィルタ回路を接続してある。また、負荷1と並列にIGBTで構成した半導体スイッチSWを接続してある。フィルタ回路の出力に直列に、負荷1で発生する異常放電を抑止するための補助チョークLrを接続してある。この補助チョークLrとチョークLoとの接続点にダイオードDoの一端を接続し、このダイオードDoが平滑コンデンサCoと並列になるように接続してある。また、半導体スイッチSWの入出力端子間にダイオードD2を接続してある。
The sputtering power source according to the present embodiment includes a
このスパッタ用電源は異常放電抑止回路10を備え、この異常放電抑止回路10はチョークLoの入力電流ILと基準電流とを比較する比較器11と、出力電圧Voと基準電圧とを比較する比較器12と、これら比較器11の出力端子に接続するAND回路13とを備え、チョークLoの入力電流ILが基準を超えたとともに、出力電圧Voが基準以下になった場合に、異常放電が検出されたと判断するようにしてある。
The sputtering power supply includes an abnormal
AND回路13はタイマー回路20と接続し、このAND回路13及びタイマー回路20はOR回路19のそれぞれの入力端子に接続し、コンバータ2を動作開始させるのに一定の時定数を設けるようにしてある。
The
このスパッタ用電源と並列にスレーブ機を接続してある。このスレーブ機とAND回路13の出力端子とにOR回路15を接続し、このOR回路15の出力端子はドライブ回路18に接続し、さらにこのドライブ回路18の出力端子は、半導体スイッチSWのゲート端子に接続してある。このような構成により、負荷1で発生する異常放電を検出した場合、若しくスレーブ機で発生する異常放電を検出した場合に、瞬時に半導体スイッチSWをオンするようにしてある。
A slave machine is connected in parallel with the power supply for sputtering. An
また、AND回路13の出力端子にOR回路19を接続し、このOR回路の出力端子とスレーブ機とにはOR回路16を接続し、負荷1で発生する異常放電を検出した場合、若しくスレーブ機で発生する異常放電を検出した場合に、瞬時にコンバータ2を停止させるようにしてある。
Further, when an
異常放電抑止回路10は負荷電流を検出するための比較器14を設けてある。この比較器14はOR回路17に接続し、このOR回路17のもう一方の入力端子にスレーブ機を接続し、出力端子にはドライブ回路18を接続してある。このような構成により、負荷電流Ioが基準以下になったことを検知した際に復帰と認定し、これをドライブ回路18が認識し、タイマー回路20で設定した任意の時間経過後、半導体スイッチSWをターンオフさせるようにしてある。
The abnormal
以上のように構成してあるスパッタ用電源は以下のような作用をする。先ず、チョークLoの入力電流ILは比較器11で検出し、チョークLoの入力電流ILが基準を超えると、AND回路13にこの異常信号を出力する。また、出力電圧Voは比較器12で検出し、比較器12で検出する出力電圧Voが基準電圧以下になると、AND回路13に異常信号を出力する。AND回路13において、比較器11及び比較器12より異常信号を入力すると、AND回路13は異常放電信号を、タイマー回路20及びOR回路19を介して、OR回路15及びOR回路16に出力する。
The sputtering power supply configured as described above operates as follows. First, the input current IL of the choke Lo is detected by the
また、スレーブ機から異常放電を検出した場合も異常放電信号がOR回路15及びOR回路16に出力される。OR回路15はコンバータ2若しくはスレーブ機から異常放電信号を入力すると、この信号がドライブ回路13に出力される。ドライブ回路13ではOR回路15から異常放電信号を入力すると、ドライブ回路13は異常放電があったと認定し、半導体スイッチSWにオン信号を送信し、半導体スイッチSWを瞬時にオンさせる。
Further, when abnormal discharge is detected from the slave machine, an abnormal discharge signal is output to the
また、OR回路16はコンバータ2若しくはスレーブ機から異常放電信号を入力すると、この信号はコンバータ2及びスレーブ機に出力される。コンバータ2ではOR回路16から異常放電信号を入力すると、コンバータ2を停止させ、負荷1側に流出する異常放電エネルギーを抑止する。
Further, when the
本発明に係るスパッタ用電源では、負荷電流Ioを検出するための比較器14を設けてある。この比較器14で検出されたチョークLoの負荷電流Ioが基準以下になると、OR回路17にこの電流検出信号を出力する。また、スレーブ機でも同様に負荷電流を検出し、スレーブ機で検出されたチョークの負荷電流が基準以下になると、OR回路17にこの電流検出信号を検出する。コンバータ2若しくはスレーブ機からOR回路17に電流検出信号が入力されると、OR回路は信号を出力し、ドライブ回路18は復帰信号と認定し、半導体スイッチSWにオフ信号を送信して、半導体スイッチSWをターンオフさせる。
In the sputtering power supply according to the present invention, a
半導体スイッチSWをターンオフさせると、タイマー回路20のタイマー機能は解除され、OR回路19が電流検出信号を入力すると、この信号はコンバータ2に出力される。コンバータ2ではOR回路19から電流検出信号を入力すると、コンバータ2を動作開始させ、速やかに放電が開始され、放電が持続して行われる。
When the semiconductor switch SW is turned off, the timer function of the
図2は本発明に係るスパッタ用電源の実施例を示す。このスパッタ用電源は、コンバータ2を備え、このコンバータ2の出力側の正負側各々にチョークLoを備え、このチョークLoと2つの平滑コンデンサCo1,Co2の直列回路とを有するフィルタ回路を接続してある。また、負荷1と並列にIGBTで構成した2つの半導体スイッチSW1,SW2の直列回路を接続してある。フィルタ回路の出力に直列に、負荷1で発生する異常放電を抑止するための補助チョークLrを正負側各々にそれぞれ設けて接続してある。
FIG. 2 shows an embodiment of the power source for sputtering according to the present invention. This power source for sputtering includes a
2つの平滑コンデンサCo1,Co2の接続部と2つの半導体スイッチSW1,SW2の接続部とを接続してあり、2つの半導体スイッチSW1,SW2のターンオン及びターンオフを同時に行うようにしてある。各半導体スイッチSW1,SW2のドレイン・ソース間にダイオードD1,D2とコンデンサC1,C2との直列回路を接続し、さらにダイオードD1,D2と並列に抵抗R1,R2を接続してDCRスナバ回路を構成し、このDCRスナバ回路によって、半導体スイッチSW1,SW2のターンオフ時の電圧バランスを行うようにしてある。 The connection part of the two smoothing capacitors Co1 and Co2 and the connection part of the two semiconductor switches SW1 and SW2 are connected, and the two semiconductor switches SW1 and SW2 are turned on and off simultaneously. A series circuit of diodes D1 and D2 and capacitors C1 and C2 is connected between the drain and source of each of the semiconductor switches SW1 and SW2, and resistors R1 and R2 are connected in parallel with the diodes D1 and D2 to form a DCR snubber circuit. The DCR snubber circuit balances the voltages when the semiconductor switches SW1 and SW2 are turned off.
このスパッタ用電源にも異常放電抑止回路10を備えてある。なお、この異常放電抑止回路10の構成は実施するための最良の形態を示すスパッタ用電源に備えた異常放電抑止回路10とほぼ同様の回路構成である。また、本実施例は出力電圧が比較的高い場合に用いると最適である。
The sputtering power supply is also provided with an abnormal
以上のように構成してあるスパッタ用電源は以下のような作用をする。先ず、チョークLoの入力電流ILは比較器11で検出し、チョークLoの入力電流ILが基準を超えると、AND回路13にこの異常信号を出力する。また、出力電圧Voは比較器12で検出し、比較器11で検出する出力電圧Voが基準電圧以下になると、AND回路13に異常信号を出力する。AND回路13において、比較器11及び比較器12より異常信号を入力すると、AND回路13は異常放電信号をOR回路15及びOR回路16に出力する。
The sputtering power supply configured as described above operates as follows. First, the input current IL of the choke Lo is detected by the
また、スレーブ機から異常放電を検出した場合も異常放電信号がOR回路15及びOR回路16に出力される。OR回路15はコンバータ2若しくはスレーブ機から異常放電信号を入力すると、この信号がドライブ回路13に出力される。ドライブ回路13ではOR回路15から異常放電信号を入力すると、ドライブ回路13は異常放電があったと認定し、半導体スイッチSW1,SW2にオン信号を送信し、半導体スイッチSW1,SW2を瞬時に、且つ同時のターンオンさせる。
Further, when abnormal discharge is detected from the slave machine, an abnormal discharge signal is output to the
また、OR回路16はコンバータ2若しくはスレーブ機から異常放電信号を入力すると、この信号はコンバータ2及びスレーブ機に出力される。コンバータ2ではOR回路16から異常放電信号を入力すると、コンバータ2を停止させ、負荷1側に流出する異常放電エネルギーを抑止する。
Further, when the
本発明に係るスパッタ用電源では、負荷電流Ioを検出するための比較器14を設けてある。この比較器14で検出されたチョークLoの負荷電流Ioが基準以下になると、OR回路17にこの電流検出信号を出力する。また、スレーブ機でも同様に負荷電流を検出し、スレーブ機で検出されたチョークの入力電流が基準以下になると、OR回路17にこの電流検出信号を検出する。コンバータ2若しくはスレーブ機からOR回路17に電流検出信号が入力されると、OR回路は信号を出力し、ドライブ回路18は復帰信号と認定し、半導体スイッチSW1,SW2にオフ信号を送信して、半導体スイッチSW1,SW2を同時にターンオフさせる。
In the sputtering power supply according to the present invention, a
半導体スイッチSW1,SW2をターンオフさせるとともに、タイマー回路20が稼動し、OR回路19が電流検出信号を入力すると、この信号はコンバータ2に出力される。コンバータ2ではOR回路19から電流検出信号を入力すると、コンバータ2を動作開始させ、速やかに放電が開始され、放電が持続して行われる。
When the semiconductor switches SW1 and SW2 are turned off and the
本発明のスパッタ用電源は、異常放電が検出された際に、瞬時に前記半導体スイッチをオンするとともに、コンバータを停止させ、負荷側に流出する異常放電エネルギーを抑止し、負荷電流を検出し、この負荷電流が基準以下になったことを検知した際に復帰と認定し、任意に設定された時間経過後、前記半導体スイッチをターンオフさせると共にコンバータも動作開始を行なうことにより、スムーズに且つ正常な放電が持続することができる。それにより、マスタースレーブ運転でも安定した動作をすることができる。また、出力電圧変動によっても誤動作を防止することができる。 The power supply for sputtering of the present invention, when abnormal discharge is detected, turns on the semiconductor switch instantaneously, stops the converter, suppresses abnormal discharge energy flowing out to the load side, detects load current, When it is detected that the load current has fallen below the standard, it is recognized as a return, and after the arbitrarily set time has elapsed, the semiconductor switch is turned off and the converter is also started to operate smoothly and normally. The discharge can last. Thereby, stable operation can be performed even in the master-slave operation. Also, malfunction can be prevented due to output voltage fluctuation.
Lo チョーク
Co,Co1,Co2 平滑コンデンサ
Do ダイオード
Lr 補助チョーク
SW,SW1,SW2 半導体スイッチ
D2 ダイオード
1 負荷
2 コンバータ
10異常放電抑止回路
11,12,14 比較器
13 AND回路
15,16,17,19 OR回路
18 ドライブ回路
20 タイマー回路
Lo choke Co, Co1, Co2 Smoothing capacitor Do Diode Lr Auxiliary choke SW, SW1, SW2 Semiconductor switch D2 Diode 1
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