专利名称：离子注入机分子泵电源新型控制方式的制作方法
技术领域：
本发明专利是用于各种型号的离子注入机上的分子泵电源控制器，离子注入机属
于半导体器件制造领域，其中分子泵电源的开关管的控制方式采用脉冲宽度调制(p丽)，
我们采用美国硅通用电气公司生产的第二代脉冲宽度调制器SG3525来驱动电压调整管 PIC646和高频功率放大管。其他驱动高频功率开关管的直流电源也可以采用SG3525。
背景技术：
随着半导体领域的飞速发展，半导体芯片的制程越来越小，其中离子注入机是决 定芯片制程的关键设备，现在90nM的离子注入机作为大生产线的主流设备，对离子注入机 设备的真空要求越来越高，离子注入机束线部分的高真空一般采用分子泵来抽取，分子泵 对直流电源的要求很高，分子泵的转速从慢变快，需要分子泵的直流电压线形增大，当直流 电压增大到某个值时，这时分子泵的转速就会达到一个恒定值。 国内所研制的老式离子束注入机，对真空要求不是很高，且分子泵价格偏贵，所以 使用分子泵的很少，而现在的最新的离子注入机对真空要求很高，需要使用分子泵电源控 制器来控制分子泵，国外的分子泵电源控制器虽然性能较优良，但价钱很高，为国内多数生 产厂家所不可接受。 本发明完全能代替国外的分子泵电源控制器用在最新的离子束注入机中来控制 分子泵。
发明内容
本发明是针对国内最新研制的离子注入机对束线真空的要求比较高，而分子泵 是抽束线高真空的主要设备，国外的分子泵电源控制器价格比较贵，本发明是控制分子泵 工作的分子泵电源控制器。在本发明中设计了一个脉冲宽度调制器SG3525来驱动半桥 电路，该半桥电路由放大管ZTX450和放大管ZXT550组成，然后通过1 : 1的脉冲变压器 隔离耦合，用来驱动由开关管MJ13005和C4058组成的半桥电路，输出脉冲来控制变压器 的原边，变压器的副边输出通过半桥和电感整流后通过电压调整管PIC464;通过电压调整 管PIC464(U2)调整后的电压通过电感和滤波电容滤波后，送给分子泵的电机线圈。当控 制电机线圈的放大管MJ11016被驱动后，分子泵的电机线圈就会得电，分子泵就会慢慢工 作。当分子泵转速较慢时，分子泵输出和转速相关的信号U1， U2， U3， U4，该信号通过放大 器TL081CP(U4， U5)放大后，通过选通器匪74C42N(U3)输出一组脉冲波形来驱动放大管 MJ11016(Q1，Q2，Q3)，该信号大小就决定了驱动管MJ11016(Q1，Q2，Q3)打开的大小，这样取 样电阻的取样电压Uf就会变化，导致U1的输出脉冲变化，因此电压调整管U2(PIC464)的 导通角也相应的变化，这样分子泵电机线圈的直流电压发生变化，从而分子泵的转速也跟 着变化。 本发明是针对现在最新离子注入机的分子泵的电源控制系统而设计的。
本发明具有如下显著优点
1.适用于各种新型的离子注入机上的分子泵电源控制器，控制器价格比国外的便 宜很多。 2.本发明使用的驱动器件是美国硅通用电气公司的第二代脉冲宽度调制器 SG3525,使用SG3525来驱动电压调整管PIC646和高频功率放大管，具有驱动能力强，工作 频率高，响应速度快的特点。 3.使用本发明的分子泵电源来控制分子泵，可以使分子泵启动平稳，对分子泵电 机的冲击电流小，不易损坏分子泵。
图1为本发明的电压型功率输出主电路的框图；
图2为电压型功率输出主电路的驱动电路框图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实例对本发明作进一步介绍，但不作为对本发明新型的限 定。 下面分两大块电路来介绍该新型分子泵控制电源，第一部分为电压型功率输出主 电路；第二部分为电压型功率输出主电路的驱动电路。 首先介绍第一部分电压型功率输出主电路，电路框图如图1所示。我们采用恒频 脉宽调制方式，是以脉宽调制器SG3525(U1)为核心，U1内部的误差放大器的输入信号分别 是给定信号Uk和电压反馈信号Uf ， Uf是由串在分子泵线圈电路中的取样电阻R经分压获 取，当电压反馈信号Uf和给定信号Uk比较后通过SG3525内部的图腾柱电路的A、 B端输 出，即Ul的11脚和14脚输出。11脚和14脚分别输出一对反相脉冲波形A和波形B，波形 A和B的相位是相反的，当波形A为低电平时，则波形B为高电平。 控制过程如下当Ul的11脚输出波形A为低电平时，同时14脚的输出波形B则 为高电平，波形A为低电平时驱动放大管Ql (ZTX550)导通，同时波形B为高电平时驱动放 大管Q4 (ZXT450)导通，这样Ql和Q4通过1 : 1的脉冲变压器Tl的原边导通，当Ql和Q4 通过Tl导通时，由于二极管的作用，，Q2，Q3和T2都不会导通，通过放大管放大后的驱动脉 冲通过l : 1的脉冲隔离变压器T1耦合到副边，驱动开关管Q5(MJ13005)和Q6(C4058)导 通，这样高频变压器T3就开始工作； 相反，当Ul的11脚输出波形A为高电平，同时14脚的输出波形B为低电平，波形 A为高电平时驱动放大管Q2 (ZTX550)导通，同时波形B为低电平时驱动放大管Q3 (ZXT450) 导通，放大管Q2 (ZTX550)和放大管Q3 (ZXT450)通过脉冲变压器T2的原边导通，同理，当Q2 和Q3通过T2导通时，由于二极管的作用，，Ql， Q4和Tl都不会导通，放大后的驱动脉冲通 过l : 1的脉冲隔离变压器T2耦合到副边，驱动开关管Q7(MJ13005)和Q8 (C4058)导通， 这样高频变压器T3也会开始工作。 在脉宽调制器Ul的输出脉冲的驱动下，Q5和Q6，Q7和Q8分别交替触发导通。由 于脉宽调制器Ul的输出波形A和波形B是相反的，当Q5和Q6触发导通时，高频变压器一 次侧形成幅值为U/2的交流电压；当Q7和Q8触发导通时，高频变压器一次侧形成幅值为 U/2的交流电压；即两个驱动波形使高频变压器的导通占空比各为50%。由于SG3525中存在死区时间，所以不存在由于Q5和Q6， Q7和Q8共同导通而损坏功率管的情况。
现在介绍第二部分主电路的驱动电路，电路框图如附图2所示。
工作原理简单介绍如下 当Q5和Q6， Q7和Q8分别交替触发导通时，Dl和D2也交替导通，变压器的副边 输出通过D1和D1的全波整流和电感L1滤波后通过电压调整管PIC464(U2)，由脉宽调制 管SG3525(U1)的输出脉冲波形来驱动电压调整管U2，通过电压调整管U2输出的电压通过 滤波电感L2和滤波电容滤波后，送给分子泵的电机线圈，当分子泵还没有工作时，分子泵 输出一组和转速对应的信号Ul， U2， U3， U4，该信号通过放大器TL081CP(U4， U5)放大后，通 过选通器匪74C42N(U3)输出一组脉冲波形来驱动开关管MJ11016 (Ql， Q2， Q3)，当开关管 MJ11016(Q1， Q2， Q3)打开时，分子泵的电机就会工作。取样电阻R串联在分子泵的电机线 圈回路中，当分子泵没有工作时，开关管MJ11016(Q1， Q2， Q3)打开的很小，取样电阻R的取 样电压Uf很小，取样电压Uf和给定信号Uk分别加到脉宽调制器SG3525(U1)的误差放大 器的比较输入端，信号Uf和Uk通过脉宽调制管Ul比较处理后，从13脚输出一个脉冲信 号，该信号去驱动电压调整管U2。当分子泵的转速比较慢时，取样电压Uf就比较小，Ul的 输出脉冲很宽，电压调整管U2导通角小，这时反馈分子泵转速的信号Ul， U2， U3， U4通过放 大器TL081CP(U4， U5)放大后，通过选通器匪74C42N(U3)输出一组脉冲波形来驱动放大管 MJ11016 (Ql， Q2， Q3)，该信号就会使放大管MJ11016 (Ql， Q2， Q3)打开的越多，这样取样电压 Uf就会变大，这样Ul输出的脉冲宽度就会变窄，电压调整管U2的导通角就会变大，因此分 子泵电机线圈的供压就会变大，分子泵就会转的越来越快，直到直流电压增大到某个值时， 这时分子泵的转速就会达到一个恒定值。
实施例离子注入机的分子泵电源控制。 本发明的特定实施例已对本发明的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而 言，在不背离本实用新型精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明 专利的侵犯，将承担相应的法律责任。
权利要求
适用于各种新型的离子注入机上的分子泵电源控制，控制器价格比国外的便宜很多。
2. 本发明使用的驱动器件是美国硅通用电气公司的脉冲宽度调制器SG3525，使用 SG3525来驱动电压调整管PIC646和高频功率放大管，具有驱动能力强，工作频率高，响应 速度快的特点。
3. 使用本发明的分子泵电源来控制分子泵，可以使分子泵转速均匀启动，对分子泵电 机的冲击电流小，不易损坏分子泵。
全文摘要
本发明 是用于各种新型的离子注入机上的分子泵电源控制器，离子注入机属于半导体器件制造领域。现在半导体芯片的制程越来越小，半导体芯片生产线对离子注入机的真空要求越来越高，新型的离子注入机的高真空一部分用分子泵来抽取，国内的分子泵电源控制器对分子泵的转速控制处理不好，而国外的产品虽然性能较优良，但是价钱又很高，为国内多数生产厂家所不可接受。
文档编号H01L21/265GK101728204SQ20081022464
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月22日 优先权日2008年10月22日
发明者易文杰, 胡东京, 金则军 申请人:北京中科信电子装备有限公司