Способ предоставления последовательных импульсов мощности



Способ предоставления последовательных импульсов мощности
Способ предоставления последовательных импульсов мощности
Способ предоставления последовательных импульсов мощности

 


Владельцы патента RU 2631670:

ЭРЛИКОН СЕРФИЗ СОЛЮШНЗ АГ, ПФЕФФИКОН (CH)

Изобретение относится к способу предоставления импульсов мощности для PVD-распыляемого катода, который содержит компонент приема мощности и частичный катод, при этом во время интервала нарастания мощности генератора мощность в компоненте приема мощности снижается, а затем мощность снижается на частичном катоде, причем переключение осуществляется таким образом, что отдача мощности от генератора, предоставляющего мощность, не должна прерываться. Технический результат – упрощение изменения длительности импульсов мощности в больших интнервалах. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способу генерации импульсов мощности.

Такие импульсы мощности необходимы, например, для технологии HIPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering -магнетронное распыление импульсами высокой мощности). При этом речь идет о способе нанесения покрытия в вакууме, в котором посредством очень высоких токов разряда материал катода распыляется, за счет чего обеспечивается, что распыленный материал ионизируется в высокой степени положительно. Если одновременно к подложке, подлежащей покрытию, прикладывается отрицательное напряжение, то следствием этого является то, что возникшие из-за распыления положительные ионы ускоряются в направлении подложки, что приводит к образованию толстого слоя. При этом используются мощности, например, 40 кВт и более. В общем случае, можно распылять материал катода только в течение короткого импульса мощности, так как при более длительном воздействии мощности из-за перегрева катод может быть поврежден. Длительность, в течение которой может выполняться распыление катода высокой мощностью, должна, таким образом, быть ограничена, что приводит к максимально допустимой длительности импульса.

Один подход осуществления этого состоит в том, чтобы разделить весь катод на частичные катоды и прикладывать мощность последовательно друг за другом к частичным катодам. При этой концепции предполагается, что несколько взаимно изолированных катодов (обозначаемых в данной заявке как частичные катоды) предусмотрены в установке нанесения покрытия, так что с локальным ограничением это может привести к высокому току разряда. Возможная реализация этого подхода описана в патентной заявке Германии DE 102011018363.

Во время воздействующего на частичный катод импульса мощности производится распыление этого катода с высокой плотностью тока разряда. Одновременно другой или другие частичные катоды могут охлаждаться, прежде чем на них снова будет воздействовать импульс мощности.

Авторами изобретения было установлено, что длительность импульса сама имеет большое влияние на свойства слоя, сформированного посредством магнетронного распыления. Поэтому требуются генераторы, которые в состоянии подавать как очень короткие, так и относительно длительные импульсы высокой мощности.

Генераторы, как правило, надежно вырабатывают постоянное напряжение при постоянном токе. В англоязычной терминологии они называются "power supply", что переводится как источник электропитания. Затруднительной является ситуация, если, как описано выше, требуется генерировать короткие импульсы высокой мощности. При подключении источника питания, который должен обеспечивать мощность, например, 40 кВт, до полной отдачи мощности при использовании коммерчески доступных источников напряжения должно пройти, примерно 700 мкс. Если, как в данном случае, требуются импульсы мощности с более короткой длительностью импульса, то имеющееся в распоряжении время истекает уже перед полным нарастанием мощности. Профиль мощности таких импульсов является соответственно неконтролируемо динамичным, и основанный на нем способ распыления приводит к плохо воспроизводимым и неоптимальным по своим свойствам слоям.

Поэтому посредством настоящего способа, согласно изобретению, должна быть предоставлена возможность, простым образом получить импульсы мощности с определенным профилем, причем длительность импульсов мощности должна быть масштабируемой простым образом в больших интервалах.

Согласно изобретению эта задача достигается тем, что интервалы импульсов мощности, соотнесенные с первым частичным катодом, незначительно перекрываются по времени с интервалами импульсов мощности, соотнесенными со вторым частичным катодом, таким образом, что при перенаправлении мощности с первого частичного катода на второй частичный катод вырабатывающий мощность генератор не должен выключаться, а отбор мощности от генератора происходит непрерывно, и, тем самым, это не должно приводить к повторному нарастанию мощности. Во время перекрытия обоих интервалов импульсов мощности плазма горит только у первого частичного катода, так как относящийся к нему импеданс значительно ниже импеданса еще не зажженного второго частичного катода. Только когда в конце первого интервала импульса мощности первый частичный катод отсоединяется от генератора, зажигается плазма на втором частичном катоде так быстро, что это по существу приводит к непрерывному отбору мощности от генератора. Если имеется третий частичный катод, то обеспечивается то, что интервал импульса мощности, соотнесенный с третьим частичным катодом, перекрывается (предпочтительно в незначительной степени) с интервалом импульса мощности, соотнесенным со вторым частичным катодом, так что снова при перенаправлении мощности от второго частичного катода к третьему частичному катоду не происходит прерывания отбора мощности. Под незначительным перекрытием в данном случае понимается перекрытие в диапазоне x*0,01 мс, где 0,5<x<10. В общем, этим обеспечивается то, что интервал импульса мощности, соотнесенный с n-ым частичным катодом, перекрывается (предпочтительно в незначительной степени) с интервалом импульса мощности, соотнесенным с (n-1)-ым частичным катодом, в результате чего при перенаправлении мощности от (n-1)-го частичного катода к n-му частичному катоду предотвращается прерывание отбора мощности от генератора. Только когда мощность перенаправляется на последний частичный катод и выдается импульс мощности, соотнесенный с этим последним частичным катодом, то есть когда цикл импульсов мощности - далее также обозначаемый группой - завершен, отбор мощности от генератора прерывается. Последующая пауза между подачами мощности используется для охлаждения частичных катодов, прежде чем снова первый частичный катод нагружается импульсом мощности, соотнесенным с ним в соответствующем интервале.

Такой подход приводит в общем случае к тому, что по меньшей мере импульс мощности, подаваемый на первый частичный катод, лежит во временном диапазоне нарастания мощности генератора, и соответствующий импульс мощности имеет соответственно этому нежелательный профиль. Поэтому в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, преимущественно для нагружения первого частичного катода мощностью в течение по меньшей мере приближено интервала нарастания мощности, мощностью нагружается так называемый фиктивный катод. При этом речь идет по существу о поглотителе мощности, а не о катоде, используемом для данного применения. При этом обеспечивается то, что интервал импульса мощности, соотнесенный с первым частотным катодом, незначительно перекрывается с интервалом нарастания мощности, в результате чего при перенаправлении от фиктивного катода к первому частичному катоду предотвращается прерывание отбора мощности от генератора, и в рамках первого интервала импульса мощности в распоряжение предоставляется по существу уже полная мощность. Вышеупомянутый фиктивный катод может, например, быть реализован с помощью токовой цепи с омическим сопротивлением, на котором падает соответствующее напряжение, и мощность, таким образом, преобразуется в тепло.

Как упоминалось ранее, интервал нарастания мощности может быть порядка около 700 мкс. Мощность, подаваемая генератором в течение этого интервала на фиктивный катод, не используется для процесса нанесения покрытия, таким образом, теряется и представляет убытки. Это не является проблематичным, когда цикл импульсов мощности, то есть интервал группы является большим по сравнению с интервалом нарастания мощности, и, таким образом, потери мощности составляют лишь небольшой процент. В общем случае это проблематично, когда интервалы мощности импульса настолько малы, что интервал нарастания мощности по сравнению с интервалом группы становится весьма существенным. В таком случае имеет место значительная и, следовательно, неприемлемая потеря мощности.

Этого можно избежать согласно другому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Авторами изобретения было установлено, что, особенно при коротких интервалах импульсов мощности, в охлаждении частичных катодов нет необходимости. В этом случае второй цикл импульсов мощности примыкает к первому циклу импульсов мощности. Таким образом, обеспечивается, что первый интервал импульсов мощности второго цикла импульсов мощности (то есть второй группы) незначительно перекрывается с последним интервалом импульса мощности первого цикла импульсов первой группы, так что перенаправление мощности от последнего частичного катода к первому частичному катоду возможно без прерывания отбора мощности от генератора. Таким образом, для второй группы исключаются интервал нарастания мощности и потеря мощности, связанная с отводом мощности на фиктивный катод. Можно соответствующим образом устанавливать столько групп друг за другом, пока, ввиду возникающего на частичных катодах тепла, не потребуется или не станет необходимым действительное прерывание подачи мощности. В такой групповой последовательности необходимо только один раз в начале последовательности направить мощность во время интервала нарастания мощности на фиктивный катод.

Далее изобретение детально описывается со ссылкой на примерные схемы на основе технологии распыления.

Фиг. 1 - схематичное изображение такой групповой последовательности.

Фиг.2 - структура согласно одному варианту выполнения, в соответствии с которым блок 3 источника питания включает в себя генераторы g1-g6, которые сконфигурированы как ведущий-ведомый блок и могут быть подключены через переключатели S1-S6 к частичным катодам q1-q6.

Фиг. 3 - структура в соответствии с фиг. 2, где ведущий-ведомый блок упразднен, так что каждый частичный катод может питаться непосредственно от генератора.

Следующие сокращения используются в последующих примерах

Pavg - средняя мощность распыления.

Pmax - максимальная мощность распыления (Pulse Power мощность импульса).

tpn - длина импульса.

tdn - задержка импульса.

N - число групп (N = 0…500).

n - номер канала.

(= количество частичных катодов, n=0…6, n=0 соответствует фиктивному катоду).

fr - частота повторения.

tr - длительность повторения = 1/fr.

Чтобы избежать перегрева катода предполагается, в качестве примера, что, в пределах последовательности мощности, полное время, в течение которого мощность подается на частичный катод, должно быть меньше 100 мс:

(tpn-tdn)*N<100 мс=Tmax

Пример 1

В первом примере, фиктивный катод нагружается мощностью в течение 0,5 мс, то есть интервал потерь tp0 составляет 0,5 мс и, таким образом, надежно включает в себя интервал нарастания мощности длительностью примерно 0,25 мс. В дополнение к фиктивному катоду используются 6 частичных катодов. Интервалы импульсов мощности, в течение которых мощность в группе подается на частичный катод, устанавливаются на tp1-6=0,2 мс, и перекрытие интервалов импульсов мощности устанавливается на td1-6 = 0,02 мс. Всего осуществляют 10 циклов импульсов мощности, то есть 10 групп вместе с интервалом потерь образуют последовательность. Таким образом, полный интервал последовательности имеет длительность 10*6*(0,2 мс-0,02 мс)+0,5 мс=10,8 мс + 0,5 мс=11,3 мс.

Таким образом, интервал потерь, составляющий 0,5 мс, противопоставлен времени отдачи мощности, используемому для нанесения покрытия, составляющему 10,8 мс. По сравнению с потерей мощности на фиктивном катоде, следовательно, более чем в 20 раз большая мощность используется для нанесения покрытия.

Если теперь в течение интервала импульса мощности приложено 40 кВт к частичному катоду и задана средняя мощность распыления 5 кВт на каждом частичном катоде, то полный интервал последовательности должен повторяться с частотой 69,4 Гц, потому что справедливо следующее соотношение:

(tpn-tdn)*N*Pmax*fr=0,18 мс *10*40 кВт * 69,4 Гц = 5кВт

Этому противопоставлена средняя потеря мощности на фиктивном катоде, максимально равная 0,5 мс * 40 кВт * 69,4Гц = 1,39 кВт. Частота повторения 69,4 Гц соответствует длительности повторения 14,4 мс. При длительности полного интервала последовательности 11,3 мс, это означает, что между последовательностями должна устанавливаться пауза 3,1 мс.

Пример 2

В рамках второго примера интервал импульса мощности снижается до 0,07 мс, и количество групп увеличивается до 100. Остальные параметры сохраняются. Тем самым полный интервал последовательности составляет 100*6*(0,07 мс - 0,02 мс)+0,5 мс=30 мс + 0,5 мс=30,5 мс.

Таким образом, интервал потерь 0,5 мс противопоставлен используемому для нанесения покрытия времени для отдачи мощности, составляющему 30 мс. По сравнению с потерей мощности на фиктивном катоде, таким образом, более чем в 60 раз большая мощность используется в целях нанесения покрытия.

Если теперь в течение интервала импульса мощности приложено 40 кВт к частичному катоду и задана средняя мощность распыления 5 кВт на каждом частичном катоде, то полный интервал последовательности должен повторяться с частотой 25 Гц, так как справедливо следующее соотношение:

(tpn-tdn)*N*Pmax*fr=0,05 мс *100*40 кВт * 25 Гц = 5кВт

Этому противопоставлена средняя потеря мощности на фиктивном катоде максимально равная 0,5 мс * 40 кВт * 25 Гц = 0,5 кВт. Частота повторения 25 Гц соответствует длительности повторения 40 мс. При длительности полного интервала последовательности 30,5 мс, это означает, что между двумя последовательностями должна устанавливаться пауза 9,5 мс.

Пример 3

В рамках третьего примера интервал импульса мощности снижается до 0,05 мс, и количество групп увеличивается до 1000. Остальные параметры сохраняются. Тем самым полный интервал последовательности составляет 1000*6*(0,05 мс - 0,02 мс)+0,5 мс = 180 мс + 0,5 мс = 180,5 мс.

Таким образом, интервал потерь 0,5 мс противопоставлен используемому для нанесения покрытия времени для отдачи мощности, составляющему 180 мс. По сравнению с потерями мощности на фиктивном катоде, таким образом, более чем в 360 раз большая мощность используется в целях нанесения покрытия.

Если теперь в течение интервала импульса мощности приложено 60 кВт к частичному катоду и задана средняя мощность распыления 5 кВт на каждом частичном катоде, то полный интервал последовательности должен повторяться с частотой 2,7 Гц, так как справедливо следующее соотношение:

(tpn-tdn)*N*Pmax*fr=0,03 мс *1000*60 кВт * 2,7 Гц=4,86 кВт

Этому противопоставлена средняя потеря мощности на фиктивном катоде максимально равная 0,5 мс * 60 кВт * 2,7 Гц = 81 Вт. Частота повторения 2,7 Гц соответствует длительности повторения 360 мс. При длительности полного интервала последовательности 180,5 мс, это означает, что между двумя последовательностями должна устанавливаться пауза 179,5 мс.

Пример 4

В рамках четвертого примера интервал импульса мощности 0,05 мс и количество групп 1000 сохраняются, как и остальные параметры. Тем самым полный интервал последовательности составляет 1000*6*(0,05 мс - 0,02 мс)+0,5 мс=180 мс + 0,5 мс=180,5 мс.

Тем самым интервал потерь 0,5 мс противопоставлен используемому для нанесения покрытия времени для отдачи мощности, составляющему 180 мс. По сравнению с потерями мощности на фиктивном катоде, таким образом, более чем в 360 раз большая мощность используется в целях нанесения покрытия.

Если теперь в течение интервала импульса мощности к частичному катоду приложено не 60 кВт, как в примере 3, а только 33 кВт, и задана средняя мощность распыления примерно 5 кВт на каждом частичном катоде, то полный интервал последовательности должен повторяться с частотой 5,05 Гц, так как справедливо следующее соотношение:

(tpn-tdn)*N*Pmax*fr=0,03 мс *1000*33 кВт * 5,05 Гц=5 кВт

Этому противопоставлена средняя потеря мощности на фиктивном катоде максимально равная 0,5 мс * 33 кВт * 5,05 Гц=83 Вт. Частота повторения 5,05 Гц соответствует длительности повторения 198 мс. При длительности полного интервала последовательности 180,5 мс, это означает, что между двумя последовательностями должна устанавливаться пауза только 17,5 мс.

Как показано в примерах, описанных выше, способ согласно изобретению допускает простое масштабирование длительности импульса, высоты импульса, частоты повторения импульсов, а также точного определения профиля импульсов с весьма незначительной потерей мощности. Все эти факторы, которые могут быть в общем определены как масштабируемая характеристика импульса, при распылении и, в частности, в технологии HIPIMS, оказывают непосредственное влияние на свойства получаемых слоев. Хотя в описании изобретения охарактеризовано предоставление импульсов мощности в рамках технологии распыления, оно предпочтительно применимо повсюду, где относительно высокая мощность должна прикладываться к нагрузке в пределах импульсов.

На фиг. 1 показаны примеры, соответствующие ситуации как единой последовательности, так и с разделением на интервал потерь (0) и интервалы импульсов мощности на частичных катодах (1-6). При этом горизонтальная ось представляет собой временную ось, и вертикальная ось представляет собой мощность, отдаваемую генератором. В общем, на этой фигуре показаны только три группы.

Как описано выше, за счет введения фиктивного катода, становится возможным, что каждый из частичных катодов может нагружаться точно определенным профилем мощности импульса, так как этот фиктивный катод может использовать мощность, отдаваемую в течение интервала нарастания мощности. Как было установлено изобретателями, этот фиктивный катод является также полезным, когда речь идет о так называемом дуговом разряде, во время распыления. Если посредством детектирующего устройства распознается такой дуговой разряд, известный также как искрение, генератор выключается, что означает, что внутри последовательности больше не имеет места беспрерывная отдача мощности генератором. В противоположность этому, с помощью фиктивного катода можно перенаправить мощность на этот катод, и генератор может без помех и непрерывно отдавать свою мощность.

Остается отметить, что соответствующий изобретению способ для предоставления последовательных импульсов позволяет использовать простые генераторы. Генератор может представлять собой, например, блок источника питания, который сконфигурирован как ведущий-ведомый блок. Под конфигурацией ведущий-ведомый следует понимать параллельное соединение выходов двух или более генераторов, причем устанавливаемая мощность выбирается на одном из генераторов (ведущем), и другие генераторы электронным образом соединяются таким образом, что они придерживаются установок ведущего блока. Это, в частности, имеет также то преимущество, что, если должно выполняться переключение с HIPIMS-распылителей на обычные распылители, конфигурация ведущий-ведомый может быть упразднена, и с частичными катодами может быть соотнесен, соответственно, ведущий или ведомый блок.

Предпочтительно, частичные катоды содержат за мишенями подвижные магнитные системы, которые обеспечивают то, что соответствующий рейс-трек перемещается по соответствующей частичной мишени. Если установка работает в HIPIMS-режиме, то в соответствии с изобретением магнитные системы, предпочтительно вращающиеся за частичной мишенью, перемещаются с частотой, которая предпочтительно не образует рациональное соотношение с частотой повторяющегося импульса мощности источника распыления. Тем самым обеспечивается, что материал равномерно удаляется с поверхности мишени.

Выше описан способ для предоставления импульсов мощности с масштабируемым интервалом импульсов мощности для эксплуатации PVD (осаждения из паровой фазы) распыляемого катода, причем PVD- распыляемый катод имеет первый частичный катод и второй частичный катод, причем для частичных катодов задано максимальное среднее нагружение мощностью, и заданы длительности интервалов импульсов мощности, и при этом способ содержит следующие этапы:

а) предоставление генератора с заданной, предпочтительно по меньшей мере после включения и по истечении интервала нарастания мощности, постоянной отдачей мощности,

b) включение генератора,

с) подключение первого частичного катода к генератору, так что первый частичный катод нагружается мощностью от генератора,

d) отсоединение генератора от первого частичного катода по истечении заданного, соответствующего первому частичному катоду первого интервала импульса мощности,

е) подключение второго частичного катода к генератору, так что второй частичный катод нагружается мощностью от генератора,

f) отсоединение генератора от второго частичного катода по истечении заданного, соответствующего второму частичному катоду второго интервала импульса мощности,

причем первый интервал импульса мощности по времени начинается перед вторым интервалом импульса мощности, и первый интервал импульса мощности по времени заканчивается перед вторым интервалом импульса мощности, причем этапы d) и e) выполняются таким образом, что первый интервал импульса мощности и второй интервал импульса мощности перекрываются во времени и все интервалы импульсов мощности вместе образуют первую группу, так что отдача мощности от генератора осуществляется без прерывания от начала первого интервала импульса мощности до конца второго интервала импульса мощности непрерывно и не приводит ко второму интервалу нарастания мощности.

Временное перекрытие первого интервала импульса мощности и второго интервала импульса мощности предпочтительно должно быть не более х% от интервалов импульсов мощности, или если первый интервал импульса мощности отличается от второго интервала импульса мощности по длительности, то не более х% от интервала импульса мощности меньшей длительности, где x меньше или равно 20, предпочтительно х меньше или равно 10.

PVD-распыляемый катод может предпочтительно включать в себя по меньшей мере один дополнительный частичный катод, предпочтительно несколько дополнительных частичных катодов, причем дополнительные частичные катоды в соответствии с этапами d) и е) подключаются к генератору и отсоединяются от него, причем интервалы импульсов мощности, соотнесенные с очередным(и) дополнительным(и) частичным(и) катодом(ами), перекрываются с интервалом импульса мощности, который соответствует непосредственно предшествующему очередному частичному катоду, и первый, второй и дополнительный или дополнительные интервалы импульсов мощности вместе образуют непрерывную по времени первую группу, так что отдача мощности от генератора в течение группового интервала, образованного первой группой, осуществляется непрерывно и не приводит ко второму интервалу нарастания мощности.

К первой группе может примыкать вторая группа, внутри которой, соответственно первой группе, первый, второй и, при необходимости, дополнительные частичные катоды нагружаются импульсами мощности в перекрывающихся интервалах импульсов мощности, причем вторая группа может так примыкать к первой группе, что первый интервал импульса мощности второй группы перекрывается с последним интервалом импульса мощности первой группы, так что отдача мощности от генератора от начала первого интервала мощности первой группы до конца последнего интервала мощности второй группы осуществляется непрерывно и не приводит ко второму интервалу нарастания мощности.

Соответственно условиям, сформулированным для группы 1 и 2, N групп могут примыкать друг к другу, где N представляет собой целое число >1.

Число N групп предпочтительно должно выбираться максимально только той величины, чтобы для каждого частичного катода n было справедливо условие, что сумма соотнесенных с ним интервалов импульсов мощности tpn за вычетом соответственно перекрытия tdn по всем группам от 1 до N не превышает максимальное время 100 мс.

Мощность, отдаваемая генератором в течение интервала потерь, может отдаваться в нагрузку, не используемую для нанесения покрытия, причем интервал потерь включает в себя по меньшей мере интервал нарастания мощности, и интервал потерь перекрывается первым интервалом импульса мощности первой группы, и интервал потерь вместе с группами образует непрерывную последовательность.

Способ, описанный выше, может быть повторен многократно, и в каждом случае после последнего интервала импульса мощности последней группы генератор может быть отключен в течение некоторой паузы, и эта пауза может быть выбрана такой длительности, чтобы усредненная по времени мощность, отдаваемая на частичный катод, соответствовала с учетом пауз заданному значению.

С помощью вышеописанного способа может выполняться HIPIMS-способ, причем заданная мощность генератора составляет по меньшей мере 20 кВт, предпочтительно по меньшей мере 40 кВт и наиболее предпочтительно 60 кВт.

В HIPIMS-способе параметры могут предпочтительно выбираться таким образом, что усредненная по времени мощность, отдаваемая на частичные катоды, составляет менее 10 кВт, предпочтительно 5 кВт, причем периодическая и локальная плотность тока разряда на частичных катодах предпочтительно превышает 0,2 A/см2.

Выше раскрыт способ предоставления импульсов мощности с масштабируемым интервалом импульсов мощности для использования PVD-распыляемого катода, причем PVD-распыляемый катод содержит компонент приема мощности и первый частичный катод, при этом для частичного катода задано максимальное среднее нагружение мощностью и заданы длительности интервалов импульсов мощности, при этом способ содержит следующие этапы:

а) предоставление генератора с заранее заданной, предпочтительно постоянной отдачей мощности, по меньшей мере после включения и по истечении интервала нарастания мощности,

b) подключение генератора,

с) подсоединение компонента приема мощности к генератору, так что компонент приема мощности во время интервала нарастания мощности нагружается мощностью от генератора,

d) отсоединение генератора от компонента приема мощности по истечении интервала нарастания мощности,

е) подсоединение первого частичного катода к генератору, так что первый частичный катод нагружается мощностью от генератора,

f) отсоединение генератора от первого частичного катода по истечении заданного первого интервала импульса мощности, соответствующего первому частичному катоду.

Способ отличается тем, что этапы d) и e) осуществляют таким образом, что подсоединение первого частичного катода к генератору не приводит ко второму интервалу нарастания мощности, причем это предпочтительно достигается тем, что интервал нарастания мощности и первый интервал импульса мощности во времени перекрываются, и отдача мощности генератора не должна прерываться.

В описании применялся термин «фиктивный катод». Он должен пониматься не обязательно действительно как катод, а является идентичным с компонентом приема мощности. Характерным для компонента приема мощности является то, что он не используется как компонент, обеспечивающий материал для покрываемой или обрабатываемой подложки.

В описании термин «частичный катод» следует понимать таким образом, что несколько изолированных катодов образуют катодную систему, и эти катоды обозначаются как части системы и, тем самым, как частичные катоды.

Способ может содержать следующие дополнительные этапы:

g) подсоединение второго частичного катода к генератору, так что второй частичный катод нагружается мощностью от генератора,

h) отсоединение генератора от второго частичного катода по истечении заданного, соответствующего второму частичному катоду первого интервала импульса мощности,

причем этапы f) и g) выполняются таким образом, что отдача мощности от генератора сохраняется непрерывной от начала интервала нарастания мощности до конца второго интервала импульса мощности, и это не приводит ко второму интервалу нарастания мощности, причем это предпочтительно достигается тем, что первый интервал импульса мощности и второй интервал импульса мощности перекрываются по времени, причем первый интервал импульса мощности начинается по времени перед вторым интервалом импульса мощности, и первый интервал импульса мощности заканчивается по времени перед вторым интервалом импульса мощности.

N дополнительных частичных катодов в соответствии с этапами f), g) и h) могут последовательно подсоединяться один за другим к генератору и отсоединяться от него, причем предпочтительно (n-1)-ый интервал импульса мощности перекрывается по времени с n-ым интервалом импульса мощности.

Могут быть предусмотрены средства для обнаружения дугового разряда, и при обнаружении дуги компонент приема мощности подключается к генератору, а подсоединенный в текущий момент частичный катод отсоединяется от генератора таким образом, что отдача мощности от генератора остается непрерывной.

Под дуговым разрядом в настоящем описании понимается электрический пробой, который приводит к внезапному провалу напряжения и/или нарастанию тока.

1. Способ предоставления импульсов мощности с масштабируемым интервалом импульсов мощности для использования PVD-распыляемого катода, причем PVD-распыляемый катод содержит компонент приема мощности и по меньшей мере первый катод или первый частичный катод, при этом для катода или частичного катода задано максимальное среднее нагружение мощностью и заданы длительности интервалов импульсов мощности, при этом способ содержит следующие этапы:

a) предоставление генератора с заранее заданной, предпочтительно постоянной отдачей мощности по меньшей мере после включения и по истечении интервала нарастания мощности,

b) подключение генератора,

c) подсоединение компонента приема мощности к генератору, так что компонент приема мощности во время интервала нарастания мощности нагружают мощностью от генератора,

d) отсоединение генератора от компонента приема мощности по истечении интервала нарастания мощности,

e) подсоединение первого катода или частичного катода к генератору, так что первый катод или частичный катод нагружают мощностью от генератора,

е) отсоединение генератора от первого катода или частичного катода по истечении заданного первого интервала импульса мощности, соответствующего первому катоду или частичному катоду,

отличающийся тем, что компонент приема мощности не используют в качестве компонента, обеспечивающего материал для покрываемой или обрабатываемой подложки, причем этапы d) и е) выполняют таким образом, что подсоединение первого катода или частичного катода к генератору не приводит к второму интервалу нарастания мощности, и отдача мощности генератора не должна прерываться.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что интервал нарастания мощности и первый интервал импульса мощности по времени перекрываются, причем это не приводит к второму интервалу нарастания мощности.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что PVD-распыляемый катод содержит по меньшей мере первый и второй частичные катоды, причем способ содержит следующие дополнительные этапы:

g) подсоединение второго частичного катода к генератору, так что второй частичный катод нагружают мощностью от генератора,

h) отсоединение генератора от второго частичного катода по истечении заданного первого интервала импульса мощности, соответствующего второму частичному катоду,

причем этапы f) и g) выполняют таким образом, что отдача мощности от генератора сохраняется непрерывной от начала интервала нарастания мощности до конца второго интервала импульса мощности, и это не приводит к второму интервалу нарастания мощности.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что первый интервал импульса мощности и второй интервал импульса мощности перекрываются по времени, причем первый интервал импульса мощности начинается по времени перед вторым интервалом импульса мощности, и первый интервал импульса мощности заканчивается по времени перед вторым интервалом импульса мощности и это не приводит к второму интервалу нарастания мощности.

5. Способ по п. 3 или 4, отличающийся тем, что

n дополнительных частичных катодов в соответствии с этапами f), g) и h) последовательно подсоединяют один за другим к генератору и отсоединяют от него, причем предпочтительно (n-1)-й интервал импульса мощности перекрывается по времени с n-м интервалом импульса мощности.

6. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что предусмотрены средства для обнаружения дугового разряда, и при обнаружении дуги компонент приема мощности подключают к генератору, а подсоединенный в текущий момент катод или частичный катод отсоединяют от генератора таким образом, что отдача мощности от генератора не прерывается.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к плазменной технике, в частности к магнетронным распылительным системам, и может быть использовано для нанесения покрытий методом магнетронного распыления металлической мишени в вакууме.

Изобретение относится к способу ионно-плазменного напыления покрытий на изделия в вакууме и устройству для его осуществления и может найти применение в металлургии, плазмохимии и машиностроительной промышленности.

Способ включает формирование в известной магнетронной распылительной системе планарного типа магнитного поля, зажигание разряда в скрещенных электрическом и магнитном полях, распыление материала катода и его осаждение на поверхность полупроводниковой гетероэпитаксиальной структуры.

Изобретение относится к источникам металлической плазмы (варианты) и может быть использовано для нанесения защитных, упрочняющих и декоративных покрытий методом катодного распыления на внутренние поверхности изделий, в частности на внутренние поверхности тел вращения, как открытых, так и закрытых с одной стороны.

Изобретение относится к области нанесения покрытий, к способу обеспечения импульсов мощности с линейно изменяемым интервалом импульсов мощности для распылительных катодов PVD, которые разделены на частичные катоды, при этом действующие на частичных катодах интервалы импульсов мощности выбраны таким образом, что они перекрываются.

Изобретение относится к установке для нанесения покрытий на поверхности деталей. Внутри корпуса вакуумной камеры установлен, по меньшей мере, один источник распыляемого материала, выполненный в виде N магнетронов, где N - целое число и N>1, и ионный источник.

Изобретение относится к совместному распылению сплавов и соединений и к установке для упомянутого распыления и может быть использовано для получения пленок с требуемыми свойствами.

Изобретение относится к способу и устройству для нанесения на подложку сплава, состоящего из одного первого и одного второго материала в качестве компонентов сплава с переменным их соотношением и к мишени для нанесения на подложку сплава.

Изобретение относится к области нанесения тонких пленок в вакууме и может быть использовано, например, в микроэлектронике. Устройство содержит вакуумную камеру и магнитную систему.

Изобретение относится к способу и устройству ионно-плазменного нанесения многокомпонентных пленочных покрытий. .
Изобретение относится к способу нанесения многослойного ионно-плазменного покрытия на поверхность гравюры штампа из жаропрочного никелевого сплава и может быть использовано для гравюр штампов, применяемых для горячей объемной изотермической штамповки металлических деталей.
Изобретение относится к способу нанесения многослойного ионно-плазменного покрытия на поверхность гравюры штампа из жаропрочной стали и может быть использовано при изготовлении лопаток газотурбинных двигателей горячей штамповкой.

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на подложку путем напыления с конденсацией из газовой фазы в условиях вакуума и источнику материала для нанесения покрытия.

Изобретение относится к способу нанесения защитного покрытия из слоев TiN и (Ti+V)N на подложку из титанового сплава ВТ-6. Осуществляют одновременное напыление слоев TiN и (Ti+V)N на подложку из титанового сплава ВТ-6 с помощью двух электродуговых испарителей с чередованием времени нанесения каждого слоя и количества напыляемого материала с каждого из катодов электродуговых испарителей в атмосфере инертного газа.

Изобретение относится к области изготовления диспенсерных катодов на основе скандата бария или других материалов на основе скандата бария, а именно к материалу мишени и мишени для физического осаждения тонких пленок, дисперсному катоду на основе скандата бария и способу его получения и способу получения мишени.

Изобретение относится к манипулятору (1) для динамического позиционирования основы (2), подлежащей обработке, способу термического напыления для нанесения функционального структурированного слоя (20) покрытия на основу (2) и к устройству для его осуществления.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении деталей с повышенной жаростойкостью. В жаростойком металлокерамическом покрытии, состоящем из чередующихся слоев тугоплавких окислов металлов, разделенных компенсационными слоями пластичного металла, слои тугоплавких окислов дополнительно содержат не более 40% пластичного металла, а компенсационные слои дополнительно содержат не более 20% тугоплавких окислов.

Изобретение относится к способу газоразрядного выполнения пленок. С помощью высоковольтных импульсов напряжения с длительностью импульсов на полувысоте не более 10 наносекунд и длительностью фронта не более 4 наносекунд формируют разряд, инициируемый пучком электронов в газовых средах при давлениях от 100 Торр до атмосферного.

Изобретение относится к технологиям нанесения ионно-плазменных и катафорезных покрытий, в частности к способу обработки поверхности металлического изделия, и может быть использовано для защиты от фреттинга осей поворотных лопаток направляющего аппарата из титанового сплава и болтовых соединений из стали.

Изобретение относится к способу и установке для магнетронного распыления материала с поверхности мишени с обеспечением большей процентной доли распыленного материала в форме ионов.

Изобретение относится к электротехнике и нанотехнологиям, в частности к способу изготовления термоэлектрического элемента для термоэлектрических устройств, например термоэлектрической батареи, и может быть использовано в потребительской электронике, медицине, лабораторном оборудовании и других областях. Сначала полученную гибкую ленту наматывают на барабан, который располагают в вакуумной камере. Осуществляют вакуумное напыление термоэлектрического материала на противоположные ее стороны. Ленту последовательно протягивают с помощью отклоняющих и натяжных роликов через первую зону нагрева и импульсного лазерного осаждения термоэлектрического материала p-типа проводимости на нагретый участок одной стороны ленты. Осуществляют переворот ленты в устройстве разворота и протягивают ленту через вторую зону локального нагрева до заданной температуры и импульсного лазерного осаждения термоэлектрического материала n-типа проводимости на нагретый участок противоположной стороны ленты. Затем протягивают ленту через зону одновременного формирования на двух сторонах ленты технологического рисунка путем лазерного испарения термоэлектрического материала на каждой из ее сторон. Осуществляют намотку ленты с полученным двусторонним технологическим рисунком на второй барабан. 2 ил.
Наверх