Источник питания для дуальных магнетронных распылительных систем

Дуальное магнетронное распыление позволяет радикально решать проблемы реактивного магнетронного распыления. Высокая стабильность работы в реактивных режимах обеспечивается благодаря предотвращению образования дуг на поверхности катода и решению проблемы «исчезновения» анода. При дуальном распылении два одинаковых электрически изолированных друг от друга магнетрона питаются одним среднечастотным источником переменного тока, как показано на рис.1. В зависимости от полярности приложенного напряжения каждая мишень МРС поочередно выполняет роль катода или анода в разрядной системе. В результате обеспечивается распыление обеих мишеней. Вместе с тем происходит  компенсация поверхностных зарядов, приводящих к возникновению пробоев, и распыление диэлектрических слоев, образующихся на поверхности мишени.

Рис. 1. Схема дуальной магнетронной распылительной системы.

Для распыления двух мишеней одного материала, как правило, используется биполярное симметричное напряжение синусоидальной формы. Асимметричные импульсы применяются в тех случаях, когда распыляются разные материалы. При этом возможность независимой регулировки параметров положительных и отрицательных импульсов позволяет управлять скоростью распыления каждой мишени в отдельности.  

Серия импульсных источников питания APEL-M-DU для дуального магнетронного распыления включает в себя две основные модификации: DU-symmetric и DU-asymmetric.

- Источники питания DU-symmetric формируют симметричные биполярные импульсы напряжения прямоугольной формы. Положительные и отрицательные импульсы имеют одинаковую амплитуду напряжения и длительность, при этом имеется возможность регулировки частоты от 1 до 50 кГц. Данной модификации вполне достаточно для распыления мишенией из одинакового материала.

- Модификация DU-asymmetric  позволяет формировать асимметричные биполярные импульсы, при этом имеется возможность независимой регулировки амплитуды и длительности  положительных и отрицательных импульсов. Частота формирования импульсов регулируется также в диапазоне от 1 до 50 кГц. Поскольку возможности данной модификации значительно шире,  она позволяет решать более сложные технологические задачи. Например распылять мишени из различного материала, контролируя скрость распыления каждой в отдельности.

Особенностью источников питания серии APEL-M-DU является то, что они собираются на основе наших классических блоков питания мощностью от 5 до 12 кВт. Суммарная выходная мощность определяется количеством входящих в него блоков, при этом каждый из блоков является самодостаточным униполярным источником питания, который может использоваться независимо для питания одиночных МРС. Далле рассмотрим различные варианы использования блоков APEL-M-DU.

Источник APEL-M-DU-symmetric способен работать, как с дуальной, так и с одиночной МРС. Схемы подключения источника питания к различным МРС показана на рис. 2. Для использования источника в нужном режиме необходимо лишь изменить настройки в меню управления источника питания. Группа контакторов, расположенных внутри ИП обеспечит переход схемы в требуемый режим работы. Универсальный кабель, входящий в комплект источника питания подходит для обоих режимов работы, поэтому не потребуется внешних переподключений. 

Рис. 2. Режимы работы APEL-M-DU-symmetric.

На рис. 3 - 5 изображены режимы работы источников питания серии APEL-M-DU-asymmetric. В первом случае два блока используются для питания дуальной МРС. Отрицательные выходы источников питания ("катод")  соединяются с мишенями дуальной МРС. Положительные выходы ("общ.") соединяются между собой. Источники поочередно формируют отрицательные импульсы напряжения, прикладываемые к мишеням. Амплитуда и длительность импульсов задается независимо в каждом источнике, частота формирования и длительность импульсов задается в одном из источников, являющемся  "мастером". Поджигающие импульсы прикладываются к мишениям МРС относительно камеры.

Рис. 3. Схема подключения источника питания APEL-M-DU-asymmetric к дуальной МРС.

Каждый блок APEL-M-DU-asymmetric можно использовать отдельно для питания одиночных МРС, как показано на рис. 4. Для использования источников питания в таком режиме необходимо изменить настройки в меню управления. Тогда группа внутренних контакторов изменят конфигурацию подключения формирователей импульсов. При смене режима работы даже не предется использовать другой кабель, поскольку универсальный кабель, входящий в комплект ИП APEL-M-DU-asymmetric, подходит для всех предпологаемых режимов.

Рис. 4. Независимая работа APEL-M-DU-asymmetric с двумя одиночными МРС.

Возможна еще одна конфигурация, когда два блока APEL-M-DU-asymmetric работают вместе с одной одиночной МРС. В этом случае выходы блоков соединяются параллельно, как показано на рис. 5, и они обеспечивают суммарную выходную мощность.   Соглосование работы источников в дуальном и параллельном режимах используются каналы связи, по которым блоки синхронизируются и обмениваются необходимой информацией. Разъемы для подключения каналов связи располагаются на передних панелях блоков.

Рис. 5. Параллельная работа двух блоков APEL-M-DU-asymmetric с одиночной МРС.

На рис. 6 Вы можете увидеть внешний вид источника питания APEL-M-25DU-asymmetric, включающего в себя два блока (снизу). 

Рис. 6. Источника питания для дуальных МРС APEL-M-25DU-asymmetric c блоком питания для подачи потенциала смещения на подложку APEL-SB-12PDC в составе экспериментальной установки. 

На рис. 7 приведена осциллограмма выходных импульсов напряжения и тока источника питания APEL-M-DU-asymmetric, работающего с дуальной МРС.

Рис. 7. Осциллограмма выходных импульсов напряжения и тока источника питания APEL-M-DU-asymmetric.

В таблицах ниже приведены общие  параметры предлагаемых источников питания для дуального магнетронного распыления, а также индивидуальные параметры конкретных моделей. Цены на источники питания APEL для дуальных МРС можно посмотреть, перйдя по ссылке.