新型直流磁控溅射电源的研究与设计.pdf

《新型直流磁控溅射电源的研究与设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第49卷第4期电力电子技术Vo1．49．No．42015年4月PowerElectronicsApril2015新型直流磁控溅射电源的研究与设计陈桂涛，杨欣然，孙强，黄西平(西安理工大学，自动化与信息工程学院，陕西西安710048)摘要：研究并设计了一种适用于直流磁控溅射的新型数字化电源。针对直流磁控溅射工艺的要求，从系统控制策略和电弧保护两方面进行研究。设计了带指令电流前馈补偿的双闭环控制策略，并给出详细的设计方法；提出溅射过程出现异常弧光现象时，针对软弧和硬弧采取不同保护方式的两级保护方法，并描述了基于HCPL一316J的驱动电路设计。搭建1

2、0kW实验样机进行验证，结果表明带指令电流前馈补偿的双闭环控制策略具有良好的动态性和稳定性，两级保护方法可有效熄灭电弧，提升溅射的质量。关键词：电源：磁控溅射；指令电流前馈；电弧保护中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1000—100X(2015)04—0061—03ResearchandDesignofaNovelDCMagnetronSputteringPowerSupplyCHENGui—tao，YANGXin—ran，SUNQiang，HUANGXi—ping(Xi’∞Unwemi@ofTechnology，Xi’帆710048，

3、China)Abstract：AnoveldigitalpowersupplyappliestoDCmagnetronspuReringisdeveloped．ForDCmagnetronsputteringprocessrequirements．researchthesystemcontrolstrategyandarcingprotection．Adoubleclosedloopwi山current-ref—erencefeed-forwardloopcompensationcontrolstrategyisdesigned，withthed

4、etaileddesignmethod．Atwo—levelsofprotectionmethodisproposedforextinguishthesoft-arcandhard-81"13tlldiferentwayswhenabnormalphenomenaarcingduringspuuefing．AdrivercircuitbasedontheHCPL-316Jisshowed．A10kWprototypeisdesignedtoverify．Experimentalresultsshowthatthedesignofthecontro

5、lstrategyhasgooddynamicandstability，theproposedtwo-levelsofprotectionmethodVanefectivelyextinguisharcingandenhancethequMi~ofsputtering．Keywords：powersupply；magnetronsputtering；current—referencefeed-forward；arcprotection1引言的电弧，设计了两级保护的灭弧方法，并设计了IGBT保护电路。确保在异常弧光放电引起过流时磁控溅射技术是真空镀

6、膜行业中不可缺少的IGBT的可靠关断。镀膜技术之一。直流磁控溅射具有沉积速率高、基片温度低的优点，但溅射介电材料和绝缘材料时2磁控溅射电源的系统组成容易产生严重的弧光放电现象【卜。当等离子体负图1示出设计的用于磁控溅射镀膜工艺的直载进入弧光放电区时，负载阻抗急剧减小，电流急流磁控溅射电源系统框图。剧增大．产生异常弧光放电现象。引起电源的过一一擎⋯，⋯⋯一一∈一一一一流。显著影响镀膜质量【。．文献[4]使用滑模控制策略提升了电源的动态响应速度；文献[5]通过变速积分PI控制和重复控制相结合的算法改善了电源的动态性能；文献【6]使用限流一切断式保护电

7、路．较好地解决了过流保护引起工艺中断的问题；但上述方法均存在问题。在此研究并设计了一种适用于直流磁控溅射叵固陌百丽带指双令环控电流制前策馈略的的新型数字化电源．通过带指令电流前馈补偿的一一Q皂畦堂蚕双闭环控制策略，提升电流响应速度，降低起辉和图1直流磁控溅射电源系统异常弧光放电时的电流过冲；为熄灭工作时出现Fig．1DCmagne~onsputteringpowersupplysystem定稿日期：2014—06—03三相交流电经过软启动电路和不控整流电路作者简介：陈桂涛(1981一)，男，山东苍山人，讲师，研究方整流后，通过移相全桥DC／DC变

8、换器和滤波电路向为大功率特种电源及其数字控制技术。转变为电压和电流可控的直流源。在此采用DSP61乖‘．辱乖‘．期吧／J丁仅个VO1．‘