论文部分内容阅读
高离化率在离子沉积领域有非常重要的意义，不但可以提高薄膜的密度和结合力等性能，还能沉积复杂工件，降低沉积温度、对沉积材料到不同区域有导向作用。可调脉冲高功率磁控溅射技术（MPP）和脉冲增强电子发射技术（P3e）都具有很高的离化率，本文分别研制这两种技术的电源，并结合其他真空设备，研发了一套多功能真空镀膜控制系统。要实现包括MPP和P3e电源在内的真空设备自动控制，必须先解决设备之间数据的通讯。采用西门子S2-700型PLC作为系统的通讯模块，用SIMATIC LAD编写PLC通讯程序，实现了“一主多从”的通讯模式；针对不支持数字通讯的模拟量，研制了485转换电路，开关量采用的是YC1008数字量输入输出模块；计算机采用Labview2013和OPC Servers编写显示界面。通讯完成后，根据功能编写自动程序，实现相应的设置和检测功能。自行研制的MPP电源工艺参数是平均功率为5kW，脉冲功率达到400kW，总频率设定范围17~400Hz，小波形频率占空比连续可调，并且可以根据需要设置下拉波形，调整波形振荡的程度。在水负载试验中，通过设定不同电参数得到复杂的电压电流波形；在真空室对Cr靶放电特性进行研究，解释了振荡对MPP放电的影响；研究MPP、DCMS和HPPMS电源对Cr靶的放电光谱，比较同功率三种电源放电光谱谱线和辉光强度，分析得出MPP电源的金属离化率高于DCMS。自行研制的P3e电源工艺参数：频率22.7~1.17kHz，脉宽55μs~620μs，脉冲电流0~400A，平均电流0~60A。在水负载试验中，通过设定不同电参数验证电源的能力；在真空室内研究电源在不同频率下Ti靶的放电特性；在真空室内测量电源工作时的基体电流，选择直流电源作为对照组，研究气压和电参数对金属离化率的综合影响。