一种脉冲溅射电源制造技术

一种脉冲溅射电源，包括顺序连接的三相整流电路、逆变电路、高频变压器、整流滤波电路、脉冲发生电路；所述脉冲发生电路的结构为：包括开关管V输出端连接于电感L抽头a端；电感L抽头o端连接于直流电源电路负极，电感L抽头b端与磁控溅射装置靶材相连，开关管V输入端与磁控溅射装置基板共同相连于直流电源电路正极；所述开关管V的控制端与PWM控制电路连接。本实用新型专利技术解决现有技术中功率开关管过多造成的电源可靠性下降，提供一种动态特性好、成本较低、控制简单可靠、具有能量回馈的一种脉冲溅射电源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁控溅射
，特别是涉及一种脉冲溅射电源。
技术介绍
薄膜沉积是在真空环境下，利用等离子体中的荷能离子轰击靶材表面，使靶材上被轰击出来的原子或离子沉积在基体表面生长成具有特定功能的薄膜。磁控溅射技术是薄膜沉积工艺的一种，是利用电磁场来控制真空室内气体异常辉光放电中离子、电子的运动轨迹及分布状况的溅射镀膜工艺过程。目前国内外研制的磁控溅射电源主要有直流溅射电源，射频溅射电源，中频溅射电源，脉冲溅射电源等几种类型。中频溅射、射频溅射和脉冲溅射能够克服直流溅射过程中在做反应膜时的电荷积累和放电，有效解决了靶中毒严重的现象，克服了溅射过程中阳极消失的现象。中频溅射要求两个孪生靶，并且溅射速率比脉冲溅射低，射频溅射电源工作频率在十几兆赫兹，设备成本很高，而脉冲溅射可以在直流溅射设备上直接进行，只需单个靶材即可，溅射速率比中频溅射高，工作频率在几十千赫兹，成本大大低于射频溅射电源。脉冲溅射电源是采用矩形波电压的脉冲电源代替传统直流溅射电源进行薄膜沉积。中国专利(申请号:CN201310024628)公开了一种高能量脉冲式磁控溅射方法及磁控溅射装置，其中，该高能量脉冲式磁控溅射装置，包括真空腔、抽真空设备、电源、中央控制单元，其特征在于，所述电源包括脉冲发生单元、偏压电源和直流电源；所述偏压电源连接于样品上，所述直流电源连接于靶材上，所述脉冲发生单元通过数据线与中央控制单元连接，并且该脉冲发生单元由直流电源推动产生脉冲电流，并将该电流输出至真空腔的靶材中。然而该高能量脉冲式磁控溅射装置并没有详细记载磁控溅射装置的电路结构组成，仅仅阐述了其工作原理，导致本领域技术人员无法根据其公开内容进行设计。西安理工大学学报(2013年第29卷第2期，作者:陈桂涛等)公开了一种基于FPGA的新型非对称双极脉冲磁控溅射电源的研宄，该文献研宄了基于FPGA的非对称双极脉冲电源，解决了磁控溅射工艺中遇到的共性问题，同时获得了优异的膜层性能和更宽的工艺范围。可以根据磁控溅射电源工艺需求对双向脉冲参数包括脉冲幅值、频率、占空比，以及正负向个数和正向脉冲与负向脉冲之间的换向时间等自由调节。最后设计了一个6kff/100kHz样机，前级采用两个独立的DC/DC变换器作为直流源，后级为一个非对称脉冲发生器。采用Altera公司的FPGA(EP3C25Q240C8)作为数字处理器实现了电源的数字控制，同时对后级脉冲变换环节实现高自由度控制，通过实验结果分析进一步验证了设计的可行性。然而，该磁控溅射电源的矩形电压生成部分采用全桥逆变加整流的方式实现，功率开关管数量多，电源成本增加，并且电源控制复杂，影响电源可靠性。
技术实现思路
本技术是针对现有技术中存在的不足，提供一种性能稳定、成本较低、具有高脉冲峰值电压的高功率脉冲磁控溅射电源。本技术通过以下技术方案加以实现:一种脉冲溅射电源，包括顺序连接的三相整流电路、逆变电路、高频变压器、整流滤波电路、脉冲发生电路；其特征在于:所述脉冲发生电路的结构为:包括开关管V输出端连接于电感L抽头a端；电感L抽头ο端连接于直流电源电路负极，电感L抽头b端与磁控溅射装置靶材相连，开关管V输入端与磁控溅射装置基板共同相连于直流电源电路正极；所述开关管V的控制端与PWM控制电路连接。优选为:还包括中央处理器、驱动电路、信号采集模块、保护模块、上位机、液晶显示模块、信号输入模块；所述中央处理器为ARM系统；所述信号采集模块包括电压采样电路、电流采样电路；所述保护模块包括过流及短路保护电路。优选为:所述三相整流电路的输入端与空气开关输出端连接；所述空气开关的输入端连接快速可恢复保险管。优选为:所述驱动电路包括对逆变电路的驱动和对脉冲发生电路的驱动；所述驱动电路的驱动信号是由ARM系统产生并经过光电隔离电路处理后生成的。 优选为:所述电流采样电路包括对所述整流滤波电路的输出电流以及对脉冲发生电路的输出电流采样电路。优选为:所述电流采样电路包括电流传感器，所述电流传感器采用霍尔电流传感器。优选为:所述电压采样电路包括对所述整流滤波电路的输出电压以及对脉冲发生电路的输出电压采样电路。优选为:所述电压采样电路、电流采样电路经过A/D采样电路后传输到ARM控制芯片。优选为:所述上位机与ARM系统之间的信号传输为无线传输，优选为4G网络传输。有益效果:本技术解决现有技术中功率开关管过多造成的电源可靠性下降，提供一种动态特性好、成本较低、控制简单可靠的一种脉冲溅射电源。【附图说明】附图1为本技术结构示意图；附图2为本技术直流电源电路结构示意图附图3为本技术脉冲发电电路结构示意图；附图4为本技术电压采样电路示意图；附图5为本技术电流采样电路示意图；附图6为本技术过流短路保护电路示意图；附图7为本技术电压采样流程图。【具体实施方式】参见附图1所示。—种脉冲溅射电源，包括顺序连接的三相整流电路、逆变电路、高频变压器、整流滤波电路、脉冲发生电路；其特征在于:包括中央处理器、驱动电路、信号采集模块、保护模块、上位机、液晶显示模块、信号输入模块；所述中央处理器为ARM系统；所述信号采集模块包括电压采样电路、电流采样电路；所述保护模块包括过流及短路保护电路。所述三相整流电路的输入端与空气开关输出端连接；所述空气开关的输入端连接快速可恢复保险管。所述驱动电路包括对逆变电路的驱动和对脉冲发生电路的驱动；所述驱动电路的驱动信号是由ARM系统产生并经过光电隔离电路处理后生成的。所述电流采样电路包括对所述整流滤波电路的输出电流以及对脉冲发生电路的输出电流采样电路。所述电流采样电路包括电流传感器，所述电流传感器采用霍尔电流传感器。所述电压采样电路包括对所述整流滤波电路的输出电压以及对脉冲发生电路的输出电压采样电路。所述电压采样电路、电流采样电路经过A/D采样电路后传输到ARM系统。所述上位机与ARM系统之间的信号传输为无线传输，优选为4G网络传输。所述ARM系统的信号输入为键盘输入或无线输入；所述ARM系统的显示为液晶显示或数码管显示。参见附图2所示。所述三相整流电路、逆变电路、高频变压器、整流滤波组成直流电源电路。整流桥Dl及滤波电容C2组成三相整流电路；Q1、Q2、Q3和Q4组成逆变电路；T1为高频变压器；整流桥D2、电感Lo、电容C4组成整流滤波电路。所述逆变电路开关管Ql与开关管Q4、开关管Q2与开关管Q3交替导通与关断。三相380V交流电经整流电路后，变换为大小540V的直流电，经逆变电路，将直流电变换为20KHZ的交流电并送入高频变压器，进行升压变换，高压高频交流电经过整流滤波变换为直流电。ARM系统包括ARM微控制器:键盘输入、液晶显示主要负责电源参数的预置和电源工作状态显示，此外ARM系统其具有很强的通信能力，可通过专用接口实现与外部计算机间的通信，从而可以非常方便地实施网络化管理与软件控制程序的升级。ARM系统利用传感器进行电流、电压信号的采样，并将电流、电压反馈信号经过信号处理直接输入ARM，通过ARM内部的A/D转换器，将电流、电压反馈的模拟信号转变为数字信号；由键盘输入的电流、电压、频率、脉冲宽度的给定信号以数字量的形式传送给ARM ;ARM根据各信号给定值与反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲溅射电源，包括顺序连接的三相整流电路、逆变电路、高频变压器、整流滤波电路、脉冲发生电路；其特征在于：所述脉冲发生电路的结构为：包括开关管V输出端连接于电感L抽头a端；电感L抽头o端连接于直流电源电路负极，电感L抽头b端与磁控溅射装置靶材相连，开关管V输入端与磁控溅射装置基板共同相连于直流电源电路正极；所述开关管V的控制端与PWM控制电路连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：窦久存，
申请(专利权)人：唐山标先电子有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13