Произведём расчёт времени откачки предварительного вакуума.

1.5. Последовательность процесса катодного распыления

При катодном распылении в камеру вакуумной установки загружаются под­ложки и производят откачку до давления 110^-3-110^-4 Па, затем напускают ар­гон до давления 1,3-13 Па. Далее процесс ведут при непрерывной откачке и поступлении через натекатель аргона, что обеспечивает заданное давление газа. При подаче на катод-мишень отрицательного потенциала 1-5 кВ относи­тельно заземленного анода в камере зажигается тлеющий разряд. Ионы ар­гона, попавшие в область катодного пространства, бомбардируют катод- на­чинается его распыление. Распыление сначала ведут на заслонку, а после очист­ки поверхности катода заслонку открывают - поток частиц осаждается на поверхности подложек. Процесс прекращают отключением напряжения катод-анод; после охлаждения подложки выгружают.

Преимущества катодного распыления: низкие температуры подложек в про­цессе нанесения пленок; большая, чем при термовакуумном напылении, рав­номерность пленок по площади подложек, так как диаметр катода (до 350 мм) существенно больше расстояния катод - подложка (30 - 80 мм); безынер­ционность (распыление начинается при подаче на электроды напряжения и мгновенно прекращается при его снятии); отсутствие необходимости частой смены источника частиц растущей пленки - катода;неизменяемость стехио­метрии состава пленки по сравнению с составом катода; высокая адгезия пле­нок к подложкам.

Основные недостатки: сравнительно невысокие скорости осаждения,загряз­ненность пленок молекулами остаточных газов и более сложное управление техпроцессом по сравнению с термовакуумным напылением.

2. Теория электрического газового разряда

2.1. Типичные разряды в постоянном электрическом поле

Существует множество методов генерации положительных ионов для катодного распыления, однако простейшим из них является метод с использованием тлеющего разряда. Тлеющий разряд обычно зажигают, подводя высокое напряжение к двум плоским электродам, помещенным в газовую среду при низком (от 10^-3до 10^-1мм рт. ст.) давлении.

Установившиеся разряды в постоянном поле можно разделить на

а) несамостоятельные и б) самостоятельные.

Любой самостоятельный разряд начинается с пробоя (по край­ней мере части промежутка).

Среди стационарных или квазистационарных самостоятельных разрядов постоянного тока выделяются

1. Тлеющие;

2. Дуговые. Принципиально они различаются катод­ными процессами.

3. К тлеющему разряду относительно близок темный таунсендовский разряд. Катод в нем также холодный, ток совсем слабый.

4. Особняком стоит коронный разряд, тоже самостоятельный и слаботочный. Корона у катода имеет общие черты с тлеющим и темным разрядами.

5. Среди быстротечных процессов резко выделяется искровой разряд.

Многие черты чисто плазменных (не электродных) процессов, характерных для пробоя в постоянном электрическом поле, для тлеющего и дугового разрядов, свойственны и разрядам в быстропеременных полях. Но если в постоянном поле наличие электродов является необходимым условием для протекания разряда, а процессы на катоде, который служит поставщиком электронов, и в прикатодной области играют важную, часто определяющую роль, то в пе­ременных полях присутствие электродов вообще не является обязательным.

Поэтому целесообразно провести также классификацию разрядных процессов, минуя признаки, связанные с электродными и приэлектродными эффектами. В основу классификации положим два признака: характер состояния ионизированного газа, который подвергается воздействию внешнего поля, и частотный диапазон поля.

Пoпервому признаку будем различать:

1. пробой газа,

2. поддержание полем неравновеснойплазмы,

3. поддержание равновеснойплазмы.

Типичные условия, в которых проявляется каждый тип разряда приведены в табл.2.1.

Плазмотронами называют генераторы плотной низкотемпературной плазмы. В плазмотроне холодный газ продувают через стационарно горящий разряд, газ превращается в плазму и вытекает в виде плазменной струи.

Газовые разряды чрезвычайно насыщены всевозможными про­цессами, в них происходят различного рода столкновения частиц, и из всего этого складывается сложная общая картина. В газе все время про­исходят акты ионизации (мы выделяем курсивом те элементы, из которых состоит общая картина). Ионизация восполняет неизбеж­ные потери электронов и ионов вследствие рекомбинации, диффузии их к стенкам, где они нейтрализуются, прилипания электронов к молекулам в электро-отрицательных газах. При этом диффузия в достаточно сильно ионизированной плазме имеет амбиполярный характер, т. е. заряды обоих знаков диффундируют вместе «парами».

Таблица 2.1. К классификации разрядов

	Пробой	Неравновесная плазма	Равновесная плазма
Постоянное электрическое поле	Зажигание тлеющего разряда в трубке	Положительный столб тлеющего разряда	Положительный столб дуги высокого давления
Высокие часто­ты	Зажигание ВЧ разряда в сосуде с раз­реженным газом	ВЧ разряды в разреженных газах	Индукционный ВЧ плазмотрон
СВЧ	Пробои в волноводах и резонаторах	СВЧ разряды в разреженных газах	СВЧ плазмотрон
Свет	Пробой лазерным из­лучением	Завершающая ста­дия оптического пробоя	Непрерывный оптический разряд

Сам процесс протекания тока связан с дрейфомэлектронов (и ионов) в поле - их направленным движением вдоль поля. От ско­рости дрейфа зависитпроводимостьионизированного газа.