Основным уравнением, описывающим процесс откачки, является

Vdp = dt(s_эp - Q_д - Q_н - Q_и). (1.9)

Количество газа, удаленного из объема в течение времени dt, равно ко­личеству газа, проходящего через насос, за вычетом количества газа, посту­пающего из трех источников. Знак минус означает, что dp отрицательно - это соответствует уменьшению давления. После окончания начального периода от­качки Q_д, Q_п и Q_и остаются единственными источниками газа в объеме V. В конце установится равновесие, после чего давление не будет уменьшаться. Ког­да достигнуто предельное давление p_о, то dp/dt = 0 и

p_оs_э = Q_д + Q_п + Q_и; (1.10)

откуда

s_э = Q_i/p_j. (1.11)

Решение уравнения (1.11) свидетельствует о зависимости давления под колпаком от времени t:

p_v = pexp(-s_эt/V) + p_о, (1.12)

где p - начальное давление под колпаком.

1.5. Процесс катодного распыления

Катодное распыление - одна из разновидностей распыления ионной бомбардировкой постепенно вытесняется более совершенными процессами высокочастотного и магнетронного распыления. Однако, будучи относительно простым и в то же время содержащим все основные черты этой группы процессов, оно представляет собой наиболее удобную форму для изучения процессов этого вида распыления вообще.

Схему установки катодного распыления см в приложении 5.

На рис. 6.1 представлена упрощённая структура разряда и распределение потенциала вдоль разряда, а также типы частиц, участвующих в процессе. Разряд разделён на две зоны: тёмное катодное пространство и светящаяся область. На тёмное катодное пространство приходится основное падения напряжения. Здесь заряженные частицы разгоняются до энергии, достаточной, чтобы ионы, бомбардируя катод-мишень, освобождали поверхностные атомы и электроны (если мишень из проводящего материала), а электроны - на границе тёмного катодного пространства ионизировали молекулы аргона. При ионизации образуется ион аргона, который, ускоряясь, стремится к мишени, и электрон, который, как и "отработанный" ионизирующий электрон, дрейфует к аноду в слабом поле светящейся области. Освобожденный с поверхности мишени атом вещества, преодолевая столкновения с молекулами и ионами аргона, достигает поверхности подложки. При этом непрерывный поток ионов бомбардирует мишень, и непрерывный поток атомов вещества движется к подложке.

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 термо-вакуумным напылением.