JPS62108320A - Pvd装置のバイアス回路 - Google Patents

Pvd装置のバイアス回路

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JPS62108320A
JPS62108320A JP24988485A JP24988485A JPS62108320A JP S62108320 A JPS62108320 A JP S62108320A JP 24988485 A JP24988485 A JP 24988485A JP 24988485 A JP24988485 A JP 24988485A JP S62108320 A JPS62108320 A JP S62108320A
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thyristor
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crowbar
pvd
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Toshitaka Fukuda
福田 土之崇
Kuniharu Tagami
田上 邦治
Shinichiro Nishimura
信一郎 西村
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Nissin Electric Co Ltd
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Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は半導体製造、金属めっき等に使用するPVD
装置におけるアーク電極およびアーク蒸着電極間にバイ
アス電圧を加えるためのPVD装置のバイアス回路に関
するものである。
従来の技術 従来のPVD装置のバイアス回路は、第3IJ!Jに示
すように、交流電源1に限流インピーダンス素子2を介
して全波整流器3の交流端を接続し、全波整流器3の直
流端にクローバサイリスタ4を接続している。そして、
クローバサイリスタ4のアノードを電流検出器(直流変
流器、シャント抵抗等)5を介してPVD装置6の一方
のバイアス電圧端子6Aに接続し、クローバサイリスタ
4のカソードを寒流インピーダンス素子7を介してPV
D装Wt6の他方のバイアス電圧端子6Bに接続してい
る。また、電流検出器5の出力が点弧回路8に加えられ
、点弧回路8の出力がクローバゲートライン9を通して
クローバサイリスタ4のゲートに加えられている。
6Cはアーク電極、6Dはアーク蒸着電極、lOはPV
Dアークを示している。
以下、このPVD装置のバイアス回路の動作を第4図に
基づいて説明する。第4図において、(A)は交流電源
1の電圧V、を、(B)は限流インピーダンス素子2の
電圧v2を、(C)はりローバサイリスタ4の両端間の
電圧v4を、(D)はPVDアーク10の111流(電
流検出器5によりて検出される)I+oを、(E)はク
ローバサイリスタ4の電流■、を、(F)はクローバサ
イリスタ4の点弧電流14Gをそれぞれ示している。
このPVD装置のバイアス回路は、時刻t1以前の正常
時においては、クローバサイリスタ4がオフであって、
交流電源lの電圧v1を全波整流器3で整流した電圧、
すなわちクローバサイリスタ4の両端間の電圧v4をP
VD装置6のアーク電極6Cおよびアーク蒸着電極6D
間にバイアス電圧端子6A、6Bを介して加える。この
電圧v4によって7−ク電極6Cおよびアーク蒸着電極
6D間にPVDアークlOが生じ、寒流インピーダンス
素子7を通して電流11[1が流れることになる。
このときの電流rloは電流検出器5で検出されて点弧
回路8に入力されるが、正常時(電極間閃絡が生じてい
ない状態)においては、電流110は閃絡検出レベルI
TFIより低いため、点弧回路8から出力される点弧電
流14Gは零であってクローバサイリスタ4は点弧され
ず、クローバサイリスタ4はオフ状態を保持し、電流■
4も零のままである。このとき、限流インピーダンス素
子2には電圧■1から電圧v4を引いた電圧v2がかが
ることになる。
時刻t1において、アーク電極6Cおよびアーク蒸着電
極6D間に閃絡が生じると、アーク電極6Cおよびアー
ク蒸着電極6D間に流れる電流I toが急増して閃絡
検出レベルITFIを超えることになる。電流++oが
閃絡検出レベルITFIを超えたときに点弧回路8がク
ローバサイリスタ4のゲートにパルス状の点弧電流14
Gを供給することになる。この結果、クローバサイリス
タ4がオフからオンへ短時間に移行し、クローバサイリ
スタ4に電流14が流れ、PVD装置6の電流+10は
寒流インピーダンス素子7によって速やかに塞流されて
零になる。このとき、クローバサイリスタ4の電圧v4
が急激に下降して零になり、限流インピーダンス素子2
の電圧v2は急上昇し、この後、交流電源1の電圧v1
がほぼそのままかかることになる。
なお、クローバサイリスタ4がオフからオンへ移行する
のに少し時間がかかるため、PVDアークlOの電流1
10は、閃絡検出レベル■τHを多少オー°バーし、こ
の後急激に零まで減少することになる。
また、第4図(D)において、破線は、アーク電極6C
およびアーク蒸着電極6D間が短絡したときの電流11
0を示し、そのピーク値IP+は、電圧V、を限流イン
ピーダンス素子2および寒流インピーダンス素子7の合
成インピーダンスで割った値となる。また、第4図(E
)において、破線はクローバサイリスタ4がオンとなっ
たときの電流14を示し、そのピーク値IP2は、電圧
vlを限流インピーダンス素子2のインピーダンスで割
った値となる。
時刻t2において、点弧電流14Gは零になるが、クロ
ーバサイリスタ4には依然として保持電流以上の電流I
、が流れているので、前記の状態が持続する。
時刻t3において、交流型iM 1の電圧V1が零にな
ると、クローバサイリスタ4の電i!i!I 4が保持
電流以下になり、クローバサイリスタ4がターンオフし
、この後は正常状態に回復する。
上記の構成により、PVD装置6に電極間閃絡が生じた
ときに、これを検出してクローバサイリスタ4を自動的
にオンにし、電極間閃絡を停止させて正常状態に回復さ
せることになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来のPVD装置のバイアス回路は、電極
間閃絡を停止させて正常状態に回復させるものであるが
、交流電源1の電圧v1が高く、クローバサイリスタ4
のM積電荷が多いときに、クローバサイリスタ4から電
源側のリード線等のインダクタンスが比較的大きい場合
には、電圧■1のゼロクロス時にもクローバサイリスタ
4の電流14が保持電流以下にならず、したがってクロ
ーバサイリスタ4がターンオフせず、正常状態に回復し
ないという問題があった。なお、クローバサイリスタ4
の電流■4が保持電流以下にならないのi、リード線等
のインダクタンスに蓄積されているエネルギーが交流電
源1の電圧V!の向きと同一方向に重畳して続流を長引
かせ、クローバサイリスタ4がターンオフすべき電圧v
Iのゼロクロス点でも順方向に電流が流れ続けるためで
ある。
第5図はクローバサイリスタ4がターンオフしないとき
の各部の波形で、(A)は交流電源1の電圧V、を、(
B)は限流インピーダンス素子2の電圧v2を、(C)
はクローバサイリスタ4の両端の電圧■4を、(D)は
PVDアーク10の電流110を、(F、)はクローバ
サイリスタ4の電7JE I 4 ヲ、(F)はクロー
バサイリスタ4の点弧電流r4Gを示している。
この図から明らかなように、時刻t3において、電流I
4が零にならず、クローバサイリスタ4がターンオフせ
ず、電流14が時刻t3以後ずつと流れ続けている。こ
のため、電流110は時刻t3以降も零のままで、正常
状態には回復しない。
上記のようなターンオフ失敗が生じた場合には、交流電
#lをいったん遮断しなければ、正常状態に回復しない
この発明の目的は、PVD装置の電極間閃絡停止後正常
状態に確実に回復させることができるPVD装置のバイ
アス回路を提供することである。
問題点を解決するための手段 この発明のPVD装置のバイアス回路は、交流電源と、
この交流電源に限流インピーダンス素子を介して接続し
たサイリスタクローバスイッチと、このサイリスタクロ
ーパスインチの両端に寒流インピーダンス素子を介して
交流端を接続し直流端をPVD装置のバイアス電圧端子
に接続した全波整流器と、前記PVD装置の電極間閃絡
を検出して前記サイリスタクローバスイッチにパルス状
の点弧電流を加える点弧回路とを備えている。
作用 この発明の構成によれば、PVD装置のバイアス電圧端
子間を寒流インピーダンス素子を介して短絡するサイリ
スタクローバスイッチを全波整流器の交流側に配置した
ため、サイリスククローバスイッチに全波整流電圧でな
く交流電圧が加わることになり、交流電圧の極性が変わ
った時点でサイリスククローバスイッチに強制的に逆電
流が流れ、サイリスククローバスイッチが確実にターン
オフされ、PVD装置の電極間閃絡停止後正常状筋に確
実に回復させることができる。
実施例 この発明の一実施例を第1図および第2図に基“づいて
説明する。このPVD装置のバイアス装置は、第1図に
示すように、交流電源lと、この交流電#1に限流イン
ピーダンス素子2を介して接続したサイリスタクローパ
スインチ12と、このサイリスククローバスイッチ12
の両端に塞流インピーダンス素子7を介して交流端を接
続し直流端をPVD装置6のバイアス電圧端子6A、6
Bに接続した全波整流器3と、前記PVD装置6の電極
間閃絡を検出して前記サイリスククローバスイッチ12
に点弧パルスを加える点弧回路8とを備えている。
サイリスククローバスイッチ12は、逆並列接続した2
個のクローバサイリスタ12A、12Bからなり、点弧
回路8よりクローバゲートライン11A、IIBを通し
てクローバサイリスタ12A。
12Bの各ゲートに点弧電流が供給される。
全波整流器3はブリッジ接続した4個のダイオードから
なり、正側直流端が接地されている。寒流インピーダン
ス素子7は、インダクタンス、抵抗、ダイオード等で構
成され、閃絡電流をすみやかに零にするために設けられ
ている。
点弧回路8は、全波整流器3の正側直流端とPVD装置
6のバイアス電圧端子6Aとの間に設けた電流検出器(
直流変流器、シャント抵抗等)5の出力を入力とし、P
VD装置6のアーク電極6Cおよびアーク薄着電極6D
間に流れる電流110が閃絡検出レベル1丁Hを超えた
ときにクローバサイリスタ12A、12Bに点弧電流1
12Gを供給するようになっている。10はPVDアー
クである。
以下、この実施例の動作を第2図を参照して説明する。
第2図において、(A)は交流電源lの電圧v1を、(
B)は限流インピーダンス素子2の電圧■2−を、(C
)はサイリスククローバスイッチ12の両端の電圧VI
2を、(D)は全波整流器3の直流端の電圧v3を、(
E)はPVDアークlOの電流110を、(F)はクロ
ーバサイリスタ12Aの電流+12^を、(G)はクロ
ーバサイリスタ12A、12Bの点弧電流112Gをそ
れぞれ示している。
このPVD装置のバイアス回路は、時刻t1以前の正常
時においては、クローバサイリスタ12^。
12Bがオフであって、交流電源lの電圧V1をすなわ
ちクローバサイリスタ12A、12Bの両端電圧VI2
を全波整流器3で整流した電圧v3をPVD装置6のア
ーク電極6Cおよびアーク蒸着電極6D間にバイアス電
圧端子6A、6Bを介して加える。この電圧v3によっ
てアーク電極6Cおよびアーク蒸着電極6D間にPVD
アーク10が生じ、寒流インピーダンス素子7を通して
電流110が流れることになる。このときの電流110
は電流検出器5で検出されて点弧回路8に入力されるが
、正常時(電極間閃絡が生じていない状態)においては
、電流+10は閃絡検出レベルITFIより低いため、
点弧回路8から出力される点弧電流112Gは零であっ
てクローバサイリスタ12A。
12Bは点弧されず、クローバサイリスタ12A。
12Bはオフ状態を保持し、電流+12^も零のままで
ある。このとき、限流インピーダンス素子2には電圧v
1から電圧V12を引いた電圧■2がかかることになる
時刻t1において、アーク電極6Cおよびアーク蒸着電
極6D間に閃絡が生じると、アーク電極6Cおよびアー
ク蒸着電極6D間に流れる電流rhoが急増して閃絡検
出レベルITI’lを超えることになる。電流+10が
閃絡検出レベルrtaを超えたときに点弧回路8がクロ
ーバサイリスタ12A。
12Bのゲートにパルス状の点弧電流112Gを供給す
ることになる。この結果、電圧v1に対して順極性のク
ローバサイリスタ12Aがオフからオンへ短時間に移行
し、クローバサイリスタ12Aに電流112Aが流れ、
PVD装置6の電流110は塞流インピーダンス素子7
によって速やかに寒流されて零になる。このとき、クロ
ーバサイリスタ12Aの両端の電圧V12が急激に下降
して零になり、限流インピーダンス素子2の電圧v2は
急上昇し、この後、交流電圧1の電圧■1がほぼそのま
まかかることになる。また、全波整流器3の直流端の電
圧v3は、電圧V12を全波整流した電圧となる。
なお、クローバサイリスタ12Aがオフからオンへ移行
するのに少し時間がかかるため、PVDアーク10の電
流+10は、閃絡検出レベルITFIを多少オーバーし
、この後急激に零まで減少することになる。
また、第2図(E)において、破線は、アーク電極6C
およびアーク蒸着電極6D間が短絡したときの電流IP
+を示し、そのピーク値は、電圧v1を限流インピーダ
ンス素子2および寒流インピーダンス素子7の合成イン
ピーダンスで割った値となる。また、第2図(F)にあ
・いて、破線はクローバサイリスタ12Aがオンとなっ
たときの電流112Aを示し、そのピーク値IP2は、
電圧■!を限流インピーダンス素子2のインピーダンス
で割った値となる。
時刻t2において、点弧電流!12Gは零になるが、ク
ローバサイリスタ12Aには依然として、保持電流以上
の電流112Aが流れているので、前記の状態が持続す
る。なお、電圧V、に対して逆極性のクローバサイリス
タ12Bはゲート電流f12Gが供給されてもターンオ
ンしない。
時刻t3を過ぎて、交流電源1の電圧v1の極性が反転
すると、クローバサイリスタ12Aの電流+12^が保
持電流以下になり、さらに逆電流が流れ込み、クローバ
サイリスタ12Aが確実にターンオフし、この後は正常
状態に回復する。
上記の構成により、PVD装ff1oに電極間閃絡が生
じたときに、これを検出してサイリスタクローバスイッ
チ12を自動的にオンにし、電極間閃絡を停止させて正
常状態に回復させることになる。
なお、電極間閃絡が交流電源1の電圧V、が負極性のと
きに生じたのであれば、クローバサイリスタ12Bがタ
ーンオンして閃絡を停止させることになる。
この実施例は、PVD装置6のバイアス電圧端子6A、
6Bを寒流インピーダンス素子7を介して短絡するサイ
リスタクローバスイッチ12を全波整流器3の交流側に
配置したため、サイリスタクローバスイッチ12に全波
整流電圧でなく交流電圧が加わることになり、交流電圧
の極性が変わった時点でサイリスタクローバスイッチ1
2に強制的に逆電流が流れ、サイリスタクローバスイッ
チ12が確実にターンオフされ、PVD装置6の電極間
閃絡停止後正常状態に確実に回復させることができる。
なお、上記実施例では、PVDアーク10の電流+10
が閃絡検出レベルITFIを超えたことを検出してサイ
リスタクローバスイッチ12をターンオンさせるように
したが、電流110の旬配が所定値を超えたことを検出
してサイリスククローバスイッチ12をターンオンさせ
るようにしてもよい。
また、第2図は、クローバサイリスタ12Aへ与える点
弧電流Tl2Gの時間幅がt3−t、より短い場合の波
形図を示しているが、点弧電流112Gの時間幅の設定
または閃絡の発生タイミングにより、点弧電流112G
の時間幅がt3−tlより長くなる場合もある。例えば
、点弧電流112Gの時間幅がt3−t、より長く、ま
た電源半周期よりも長く1周期よりも短い場合には、サ
イリスククローバスイッチ12のオン期間(クローバ期
間)が電源半周期よりも長<1.5サイクルより短くな
る。
発明の効果 この発明のPVD装置のバイアス回路によれば、PVD
装置のバイアス電圧端子間を寒流インピーダンス素子を
介して短絡するサイリスタクローバスイッチを全波整流
器の交流側に配置したため、サイリスククローバスイッ
チに全波整流電圧でなく交流電圧が加わることになり、
交流電圧の極性が変わった時点でサイリスタクローバス
イッチに強制的に逆電流が流れ、サイリスククローバス
イッチが確実にターンオフされ、PVD装置の電極間閃
絡停止後正常状態に確実に回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の回路図、第2図はその各
部の波形図、第3図は従来のPVD装置のバイアス回路
の回路図、第4図および第5図はその各部の波形図であ
る。 ■・・・交流電源、2・・・i流インピーダンス素子、
3・・・全波!!流器、6・・・PVD装置、6A、6
B・・・バイアス電圧端子、7・・・寒流インピーダン
ス素子、8・・・点弧回路、12・・・サイリスククロ
ーバスイッチ 代 理 人  弁理士 g升暎天壬f’1jl:’:f
:1・・−2犬U 12・−寸イリスククO−1〜゛スイッ÷第1図 第3図 −〇 〉    へ   臂    0   く    。 〉〉エー一

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 交流電源と、この交流電源に限流インピーダンス素子を
    介して接続したサイリスタクローバスイッチと、このサ
    イリスタクローバスイッチの両端に塞流インピーダンス
    素子を介して交流端を接続し直流端をPVD装置のバイ
    アス電圧端子に接続した全波整流器と、前記PVD装置
    の電極間閃絡を検出して前記サイリスタクローバスイッ
    チにパルス状の点弧電流を加える点弧回路とを備えたP
    VD装置のバイアス回路。
JP60249884A 1985-11-07 1985-11-07 Pvd装置のバイアス回路 Expired - Fee Related JPH0760350B2 (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5165348A (en) * 1974-12-03 1976-06-05 Komatsu Mfg Co Ltd Teidenatsukairono nyuryokudenatsuhendooanteikasurukairo

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5165348A (en) * 1974-12-03 1976-06-05 Komatsu Mfg Co Ltd Teidenatsukairono nyuryokudenatsuhendooanteikasurukairo

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