Источники электропитания для смещения подложки серии APEL-SB

Для получения покрытий с требуемыми характеристиками зачастую необходимо обеспечить дополнительную ионную бомбардировку поверхности растущей пленки. Для этого используется подача на подложку электрического смещения, ускоряющего ионы. Импульсное высокочастотное смещение позволяет расширить возможности управления процессом по сравнению с постоянным смещением. Борьба с образованием катодных пятен на поверхности обрабатываемой детали (подложки) также актуальна, как и для катода магнетронной распылительной системы. Для решения таких задач предназначены источники серии APEL-SB. Серия включает три типа униполярных импульсных источников питания, отличающихся максимальным выходным напряжением и выходной мощностью.

Кроме того, в серию входит набор мощных источников питания с мощностью до 100 кВт, формирующих биполярные импульсы.  Источники построены на основе универсальных силовых блоков мощностью по 10 кВт, которые могут подключаться последовательно и параллельно.  Это позволяет в широком диапазоне менять выходные параметры источника питания.

Важнейшими характеристиками, определяющими качество источника питания для подачи потенциала смещения на подложку, мы считаем:

1. Эффективное дугогашение.  При напылении покрытий на подложке возможно образование униполярных дуг, возникающих, например,  за счет заряда накапливаемого на диэлектрических включениях. Возникшая униполярная  дуга может испортить напыляемое покрытие, поэтому скорость реакции системы дугоподавления должна быть очень высокой (порядка микросекунды). За этот промежуток в дуге выделяется энергия в несколько десятков миллиджоулей. При таком энерговыделении разогрева локальной точки поверхности катода до температур  термоэмиссии еще не происходит, поэтому если через определенное время на подложку снова подается потенциал смещения.

2. Возможность работы в импульсном режиме. В технологиях формирования покрытий, особенно при нанесении "капризных" пленок  эффективного дугогашения не достаточно. так как необходимо не только правильно реагировать на возникшую дугу, но и устранять причины её возникновения в течении процесса напыления.  Если на магнетрон подавать не постоянное, а импульсное напряжение, то с увеличением частоты импульсов вероятность образования дуг резко падает, а при частотах выше 50 - 60 кГц дуги не образуются совсем.

3. Для более эффективной борьбы с дугами источник питания может быть биполярным. В таком источнике в паузе между импульсами отрицательного напряжения на катод магнетрона подается небольшое положительное напряжение. При этом на подложку течет электронный ток, снимающий заряд с диэлектрических включений. Биполярный источник питания позволяет напылять диэлектрические покрытия избегая образование дуг на подложке.

4. Наличие различных режимов стабилизации и связь с генератором плазмы. Для выполнения сложных процессов источники питания смещения обладают дополнительными каналами синхронизации, позволяющие включать данные приборы в общую систему электропитания. Такой подход уже показал свою эффективность при синхронизации источников смещения с импульсными источниками питания магнетронных  распылительных систем.

5. Возможность дистанционного управления. В современных технологических установках для нанесения многослойных покрытий на подложки большой площади может использоваться одновременно более десятка магнетронов и значительное количество других устройств, поэтому наличие микроконтроллерного управления зачастую является обязательным.

Но основе собственного опыта, общения с коллегами нами разработаны несколько серий источников питания для магнетронных распылительных систем:

APEL-SB-PDC - серия униполярных источников питания, включающая в себя источники малой мощности 1.5, 3 и 5 кВт, со средней мощностью 10 и 12 кВт, а также мощные модульные системы питания с выходной мощностью от 20 до 100 кВт. Блоки питания данной серии работают на постоянном токе и в униполярном импульсном режиме, с частотой формирования импульсов до 100 кГц.

APEL-SB-BP -  новая серия биполярных источники питания включает в себя ряд источников с малой выходной мощностью 1.5, 3 и 5 кВт, со средней мощностью 10 и 12 кВт, а также мощные модульные системы питания с выходной мощностью от 20 до 100 кВт.  Блоки питания данной серии работают на постоянном токе и в биполярном ассиметричном импульсном режиме, с частотой формирования импульсов до 100 кГц.