[实用新型]一种提高磁控溅射脉冲电源输出脉冲频率的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，具体涉及一种提高磁控溅射脉冲电源输出脉冲频率的装置。

背景技术

磁控溅射离子镀膜技术，不同于传统的表面热处理，所要求的各种参数会随着膜层生长过程而变化，负载在大范围内不断变化。这就要求镀膜设备具有良好的可靠性和稳定性，以保证产品质量。而磁控靶极电源是磁控镀膜生产装置中的关键设备之一，它的性能优劣直接影响镀膜产品的产量和质量。目前，国内外研制的磁控溅射电源主要有射频磁控溅射电源、直流磁控溅射电源、脉冲磁控溅射电源几种类型。在过去的几年里，人们对使用脉冲电源来改善磁控溅射效果给予了极大的关注。基于交流电源在磁控溅射领域的应用，脉冲电源在磁控溅射领域的应用得到了越来越广泛的关注。

脉冲磁控溅射可以在反应溅射绝缘介质薄膜的过程中，释放靶表面积累的电荷，防止放电打弧现象，并具有溅射速率快、沉积速率高等优点。脉冲磁控溅射已经成为公认的作为绝缘材料沉积的优选的工艺过程，该技术使用的磁控溅射脉冲电源在沉积中能够提供稳定无弧的工作状态，产生比直流溅射更热更高能的等离子体，具有更大的沉积材料的范围，更优异的膜层性能。

不同的镀膜需求对脉冲溅射的频率有着不同的要求，因此，为了使脉冲磁控溅射电源具有更大的适用范围，人们一直致力于提高脉冲磁控溅射电源的输出脉冲频率。目前，国内外研制的大功率脉冲磁控溅射电源的最大输出频率普遍在40kHz-100kHz。

限制脉冲磁控溅射电源频率提高的主要因素在于半导体开关器件的性能。IGBT能够满足电源耐压耐流的要求，但是开关频率通常在100kHz以下，而MOSFET的开关频率虽然高于IGBT，但是其耐压耐流的能力却无法满足电源的要求。以往为了同时满足耐压耐流和频率的需求，通常采用将MOSFET串并联的方法，但是该方法又带来了均压均流的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种提高磁控溅射脉冲电源输出脉冲频率的装置，解决了现有用MOSFET串并联的方法提高频率带来均压均流的问题。

本实用新型采用的技术方案是，一种提高磁控溅射脉冲电源输出脉冲频率的装置，包括依次连接的直流电流源模块、高频脉冲发生模块及磁控溅射装置，直流电流源模块、高频脉冲发生模块还分别与控制模块连接。

本实用新型的特点还在于，

其中的高频脉冲发生模块的结构为：包括相串联的开关管Q_1-1和开关管Q_1-2，相串联的开关管Q_2-1和开关管Q_2-2，相串联的开关管Q_1-3和开关管Q_1-4，相串联的开关管Q_2-3和开关管Q_2-4，以上四条串联电路并联连接，开关管Q_1-1、开关管Q_2-1、开关管Q_1-3和开关管Q_2-3的输入端与直流电流源模块的电感L连接，开关管Q_1-2、开关管Q_2-2、开关管Q_1-4和开关管Q_2-4的输出端与直流电流源模块另外一端连接。

其中的控制模块的结构为：包括依次连接的数据采集模块、FPGA芯片及驱动电路，FPGA芯片与直流电流源模块连接，驱动电路与高频脉冲发生模块连接。

本实用新型的有益效果是，利用FPGA芯片的灵活性，产生脉冲发生单元所需的多路驱动信号，脉冲发生单元利用8只开关管交替导通和关断，实现不提高开关管开关频率的条件下，输出频率加倍，等效提高了电源最大输出频率，扩展了电源对工艺的适用范围。

附图说明

图1是本实用新型提高磁控溅射脉冲电源输出脉冲频率的装置的结构示意图；

图2是本实用新型提高磁控溅射脉冲电源输出脉冲频率的装置中高频脉冲发生模块的工作原理图。

图中，1.直流电流源模块，2.高频脉冲发生模块，3.磁控溅射装置，4.控制模块。

具体实施方式

本实用新型提高磁控溅射脉冲电源输出脉冲频率的装置的结构，如图1所示，包括依次连接的直流电流源模块1、高频脉冲发生模块2及磁控溅射装置3，直流电流源模块1、高频脉冲发生模块2还分别与控制模块4连接。其中的，

直流电流源模块1用于产生可调直流电流；

高频脉冲发生模块2用于产生高频功率脉冲；

控制模块4用于采集数据，发出直流电流源模块1的控制信号，发出高频脉冲模块2的控制信号。