用于提供顺序的功率脉冲的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于提供用于PVD雾化阴极的功率脉冲的方法，PVD雾化阴极包括功率吸收部件和部分阴极，其中在发生器的功率建立间隔期间在功率吸收部件上降低功率并且接着在部分阴极上降低功率，其中如此切换，使得不必中断从提供功率的发生器提取功率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提供顺序的功率脉冲的方法
本专利技术涉及一种用于产生功率脉冲的方法。
技术介绍
这种功率脉冲例如在HIPIMS技术的领域中是必需的。HIPIMS代表高功率脉冲磁控管溅射。在此，涉及一种真空涂层方法，其中借助非常高的放电电流由阴极溅射材料，由此保证了被溅射的材料被完全正离子化。同时，如果将负电压施加到到要涂层的衬底，则这会导致：通过雾化形成的正离子朝向衬底被加速并且因此引起构建密的层。在此使用例如40kW和更大的功率。然而，仅在短功率脉冲的背景下可由阴极雾化材料，因为电极在较长的功率作用情况下可能会被过热损伤。可由阴极利用高功率雾化的持续时间因此必须受限，这导致最大所允许的脉冲持续时间。要实现的方案在于，将整个阴极划分成部分阴极并且将功率相继依次施加到部分阴极上。这个概念指的是，多个彼此绝缘的阴极(在此称作部分阴极)设置在涂层设备中，使得局部受限地会出现高放电电流。该方案的可能的实现方案在德国专利申请DE102011018363中予以描述。在作用于部分阴极的功率脉冲期间，由该阴极利用高放电电流密度来溅射。同时，该部分阴极或其他部分阴极可以在将功率脉冲重新作用于其上之前冷却。然而，本专利技术人已确定：脉冲持续时间本身对借助磁控管溅射构建的层的层特性有大的影响。因此通常需要发生器，其能够不仅输出短的而且持续相对长的高功率脉冲。发生器通常在恒定电流的情况下可靠地提供恒定电压。在英语中，其称作“powersupply”，这一样翻译为如功率供给。如上面所描述的那样产生高功率的短功率脉冲的情况变得要求高。在要输出例如40kW的功率的功率供给接通时利用市售的大小等级为大约700μs的电压源如在此那样。如果需要具有较短脉冲持续时间的功率脉冲，则可供使用的时间已在完全的功率建立之前结束。这种脉冲的功率分布相应不受控地是动态的并且基于此建立的溅射方法导致会劣质产生的并且在其特性方面次优的层。
技术实现思路
利用根据本专利技术的本方法因此要说明一种以简单方式实现具有限定的分布的功率脉冲的可能性，其中功率脉冲的持续时间要以简单方式能够通过宽的间隔上缩放。根据本专利技术，该任务通过如下方式来解决：与第一部分阴极所属的功率脉冲间隔与属于第二部分阴极的功率脉冲曲线如此在时间上略微重叠，使得在将功率从第一部分阴极重导向到第二部分阴极上时提供功率的发生器不必关断而是从发生器的功率提取不中断地进行并且因此不必发生重新的功率建立。在两个功率脉冲间隔的重叠的时间期间，等离子体只在第一部分阴极处燃烧，因为关于此方面的阻抗明显低于尚未被点燃的第二部分阴极的阻抗。在第一部分阴极在第一功率脉冲间隔结束时与发生器分离的情况下，等离子体才在第二部分阴极上被点燃，然而这快到使得出现从发生器基本上连续的功率提取。若存在第三部分阴极，则确保：与第三部分阴极所属的功率脉冲间隔与属于第二部分阴极的功率脉冲间隔(优选略微)重叠，使得在将功率从第二部分阴极重导向到第三部分阴极时不会再出现功率提取的中断。略微重叠在此指的是在x*0.01ms范围中的重叠，其中0.5＜x＜10。一般而言，确保的是，第n部分阴极所属的功率脉冲间隔与属于第(n-1)部分阴极的功率脉冲间隔(优选略微)充电，由此在将功率从第(n-1)部分阴极重导向到第n部分阴极时避免从发生器的功率提取中断。只有在功率曾被重导向到最后的部分阴极上并且该最后的部分阴极所属的功率脉冲曾被输出时，即当功率脉冲循环(以下也称作组)完全结束时，才中断从发生器的功率提取。接着的功率停顿为此在第一部分阴极在相应的间隔中重新施加以与其所属的功率脉冲之前被用于冷却部分阴极。然而，这样的方法过程导致，至少在第一部分阴极上输出的功率脉冲在发生器的功率建立的时间范围中并且相应的功率脉冲具有相应的不期望的分布。根据本专利技术的一种优选的实施形式，因此在将功率施加到第一部分阴极之前在至少大约功率建立间隔中将功率施加给所谓的虚拟阴极。在此，主要涉及功率吸收器而不涉及针对该应用所使用的阴极。于是确保的是：第一部分阴极所属的功率脉冲间隔略微与功率建立间隔重叠，由此在从虚拟阴极重导向到第一部分阴极上时避免从发生器的功率提取中断并且在第一功率脉冲间隔的范围中基本上已存在全功率可用。上面提及的虚拟阴极例如可以利用带有欧姆电阻的电流回路来实现，在该电阻上降落有相应的电压并且功率因此被转化成热。如前面提及的那样，功率建立间隔可以完全在围绕700μs的大小量级中。在该间隔中由发生器向虚拟阴极输出的功率对涂覆工艺无益，也就是说损失掉并且为损耗。这在功率脉冲循环即组间隔大于功率建立间隔并且因此功率损耗仅占小百分比时才无问题。当然这在功率脉冲间隔变小到使得功率建立间隔与群间隔相比变得绝对重要时而有问题。在这样的情况下，出现显著的且由此不可接受的功率损耗。这可以利用本专利技术的另一优选的实施形式来避免。也就是说，本专利技术已认识到，恰好在短功率脉冲间隔的情况下还甚至不需要对部分阴极进行冷却。在此情况下，接着第一功率脉冲循环之后是第二功率脉冲循环。在此确保：第二功率脉冲循环(即第二组)的第一功率脉冲间隔与第一组的第一功率脉冲循环的最后的功率脉冲间隔略微重叠，使得可以将功率从最后的部分阴极重定向到第一部分阴极，而实现从发生器进行功率提取无中断。以此方式，对于第二组而言避免功率建立间隔并且避免随功率导出到虚拟阴极上而出现的功率损耗。可能的是，以相应的方式将许多组并排排列，直至由于在部分阴极中出现的热生成而必须或应发生功率输送的实际中断。在这样的组队列中，在该队列开头处仅仅需要一次在功率建立间隔期间将功率引导到虚拟阴极上。附图说明现在详细且根据附图示意性借助溅射工艺(Sputtertechnologie)来阐述本专利技术。图1示意性示出了这种组队列，图2示出了根据一种实施形式的结构，由此功率供给单元3包括发生器g1至g6，其配置为主从单元并且经由开关S1至S6可以与部分阴极q1至q6连接，图3示出了根据图2的结构，其中主从单元是分离的，使得每个部分阴极能够由发生器直接馈电。在随后的示例中使用如下缩写：Pavg平均溅射功率Pmax最大溅射功率(脉冲功率)tpn脉冲长度tdn脉冲延迟N组数目(N＝0...，500)n通道编号(＝部分阴极的数目，n＝0，...，6，n＝0对应于虚拟阴极)fr重复频率tr重复持续时间＝1/fr为了避免阴极过热，示例性假设：在功率队列内施加到部分阴极上的总时间必须小于100ms：(tpn-tdn)*N＜100ms＝Tmax具体实施方式1.第一示例：在第一示例的范围中，对虚拟阴极施加功率持续0.5ms，即损耗间隔tp0为0.5ms，并且由此一定包括大约0.25ms的功率建立间隔。除了虚拟阴极之外，使用6个部分阴极。在组中将功率施加到部分阴极上的功率脉冲间隔固定在tp1-6＝0.2ms上并且功率脉冲间隔的重叠固定在td1-6＝0.02ms。总共经历10个功率循环，即10个组与损耗间隔一起形成队列。由此，总队列间隔持续10*6*(0.2ms-0.02ms)+0.5ms＝10.8ms+0.5ms＝11.3ms。由此，0.5ms的损耗间隔针对用于涂层目的的功率输出的10.8ms的时间。因此与虚拟阴极上的功率损耗相比，使用多于20倍的针对涂层目的功率。现在如果在功率脉冲间隔期间在部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提供具有可放缩的功率脉冲间隔的功率脉冲来驱动PVD雾化阴极的方法，其中PVD雾化阴极包括功率吸收部件和第一阴极，其中对于阴极预设最大平均功率施加，并且其中预设功率脉冲间隔的持续时间，并且所述方法包括如下步骤：a)提供发生器，其具有优选至少在功率建立间隔接通之后和结束之后预设的恒定功率输出b)接通发生器c)将功率吸收部件连接到发生器，使得功率吸收部件在功率建立间隔期间施加以发生器的功率d)在功率建立间隔结束之后将发生器与功率吸收部件分离e)将第一部分阴极连接到发生器，使得第一阴极施加以发生器的功率f)在预设的对应于第一部分阴极的第一功率脉冲间隔结束之后将发生器与第一阴极分离其特征在于，步骤d)和e)如此实施，使得在将第一阴极连接到发生器上时不会出现第二功率建立间隔，其中这优选通过如下方式来实现：功率建立间隔和第一功率脉冲间隔在时间上重叠并且发生器的功率输出不必中断。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.28 DE 102011117177.41.一种用于提供具有可放缩的功率脉冲间隔的功率脉冲来驱动PVD雾化阴极的方法，其中PVD雾化阴极包括功率吸收部件和至少第一阴极或第一部分阴极，其中对于第一阴极或第一部分阴极预设最大平均功率施加，并且其中预设功率脉冲间隔的持续时间，并且所述方法包括如下步骤:a)提供发生器，其具有至少在功率建立间隔接通之后和结束之后预设的恒定功率输出，b)接通发生器，c)将功率吸收部件连接到发生器，使得功率吸收部件在功率建立间隔期间施加以发生器的功率，d)在功率建立间隔结束之后将发生器与功率吸收部件分离，e)将第一阴极或第一部分阴极连接到发生器，使得第一阴极施加以发生器的功率，f)在预设的对应于第一阴极或第一部分阴极的第一功率脉冲间隔结束之后将发生器与第一阴极或第一部分阴极分离，其特征在于，功率吸收部件不被用作要涂覆的或要处理的衬底的材料提供方，而且步骤d)和e)被如此实施，使得在将第一阴极或第一部分阴极连接到发生器上时不会出现第二功率建立间隔，这通过如下方式来实现：功率建立间隔和第一功率脉冲间隔在时间上重叠并且发生器的功率输出不必中...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·克拉斯尼策尔，D·伦迪，M·莱希塔勒，
申请(专利权)人：欧瑞康贸易股份公司特吕巴赫，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH