脉冲磁控溅射电源控制策略的研究.pdfVIP

西安理工大学学报 JournalofXi’anUniversityofTechnology(2O15)Vo1．31No．4 443 文章编号 ：1006—4710(2015)04—0443—05 脉冲磁控溅射电源控制策略的研究 黄西平，刘洋，孙强，陈桂涛 (西安理工大学 自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048) 摘要 ：基于脉冲磁控溅射 电源等离子体 负载的特殊性及镀膜过程对输 出电压电流的控制需求，提 出了一种 P 控制电压环与滑模变结构控制 电流环相结合的复合控制策略。文 中建立 了移相全桥 变换器的平均状态空间模型，重点对滑模变结构电流控制方法进行 了分析与设计，采用指数趋近律 法削弱抖振 ，并对影响性能的参数进行 了研究。仿真和实验结果表明：所提 出的控制方法克服 了传 统方式下可能出现的起辉失败、负载扰动下电流波动大等缺点，提高了起辉成功率，并且对负载扰 动具有很强的抑制能力。 关键词 ：磁控溅射 电源；滑模变结构控制；移相全桥 ；起辉过程 中图分类号 ：TP273 ．3 文献标志码 ：A Theresearch ofcontrolstrategyforpulsemagnetron sputteringpowersupply HUANG Xiping，LIU Yang，SUN Qiang，CHEN Guitao (FacultyofAutomationandInformationEngineering，Xi’anUniversityofTechnology，Xi’an710048，China) Abstract：ThispaperproposedahybridcontrolstrategycombiningthePIcontrolvoltage—loopand theslidingmodevariablestructurecontrolcurrent—loopbasedon theparticularityofplasmaload ofthepulsedmagnetronsputteringpowerandthecontrolrequirementsoftheoutputvoltageand current．Theaveragestatespacemodelofthephaseshiftingfullbridgeconverterwasestab一 1ished．Thecontro1methodofcurrent—loopbasedonslidingmodevariablestructurewasstudied anddesigned，andexponentialreachinglaw methodwasusedtoweaken chattering．Simulations andexperimentsindicated thattheproposed eontrolmethod can overcome thepossible starter failureandbigcurrentvolatilityunderloaddisturbances，andimprovethestartersuccessrate．It alsohasastrongrestrainingabilitytodisturbanceofload． Keywords：magnetron sputteringpower；slidingmodevariablestructurecontrol；phase—shifted full—bridge；sputteringstarterprocess 磁控溅射技术 以其溅射沉积率高、膜层 附着力 究甚少 。文献[2]提 出了一种变速积分和重复控制 好、致密度高等优点，广泛应用于镁铝合金等金属材 复合的控制方法用于直流磁控溅射电源来提高系统 料的表面处理中。磁控溅射工艺要求磁控溅射电源 的稳定性，并给出了电压仿真波形。由于磁控溅射 首先能快速产生一个恒定 的等离子体 ，击 穿电压为