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磁控溅射技术是一种给基体上施加负电压的真空镀膜工艺。磁控溅射设备一般包括真空沉积室和磁控溅射电源等。磁控溅射工艺中,给基体上加脉冲电压,相对于直流电压,得到的薄膜性能更好。 在磁控溅射基体上加脉冲电压,可以获得性能良好的薄膜,但等离子体负载中存在容性成分,导致负载电压振荡严重,影响薄膜的稳定沉积。本论文在深入分析磁控溅射等离子体负载的特性基础上,根据已有磁控溅射等离子体负载等效电路模型,对振荡产生的原因进行分析,设计了一种负载匹配电路,有效减小了脉冲电压前沿的振荡。 由于工艺的需求,要求脉冲磁控溅射电源输出的脉冲应能够实现多参数大范围可调,为此本文研究了脉冲复合调制策略,以实现正负向脉冲个数、频率、占空比、换向时间均可自由调节,大大提高了脉冲磁控溅射电源的工艺适用范围。 在磁控溅射工艺中,经常遇到靶材表面“打火”的现象,这会导致电流、电压的波动很大,极易引起过流保护。为了既保护电源设备,又不失去工艺区间,本文针对这一问题设计了基于复合脉冲的电弧管理策略,该策略在实现电弧高效检测的基础上,采用“主动抑弧+增强型灭弧”的电弧控制策略,有效降低了靶材“打火”的频率,解决了保护电源和工艺区间的矛盾,提高了镀膜效率和品质。 对本文设计的电源各功能进行了仿真,最后搭建了一台样机,并进行了带工艺负载实验,验证了匹配电路的可行性,能有效降低电弧发生的次数,提高了溅射膜层的品质。