ності перерахованих параметрів, які взаємно пов'язані між собою, залежать стабільність розряду і відтворюваність процесу нанесення плівок. Магнетронниє системи відносяться до низьковольтних системам розпилення. Напруга живлення не перевищує 1000 В постійного струму. Робоча напруга становить 300-700 В, на мішень зазвичай подається негативний потенціал, а анод має нульовий потенціал.
магнетрон розпилювальна система може працювати в діапазоні тисків від 10 - 2 до 1 Па і вище. Найважливішими параметрами, багато в чому визначають характер розряду в ній, є геометрія і величина магнітного поля, індукція якого біля поверхні мішені 0,03-0,1 Т.
Важливим параметром розряду, що визначає швидкість розпилення, є електрична потужність, причому швидкість осадження плівки майже лінійно залежить від прикладеної потужності. У свою чергу потужність розряду при постійній потужності джерела залежить від тиску і магнітної індукції.
Напруга запалювання в магнетронній системі значно нижче, ніж у звичайних діодних системах. Це пояснюється тим, що ще до накладення електричного поля електрони, завжди присутні в робочій камері і забезпечують перші акти іонізації у розвитку лавинного процесу пробою газового проміжку, захоплюються магнітної пасткою, внаслідок чого їх концентрація в цій області виявляється вищою, ніж в об'ємі камери, що і сприяє виникненню розряду при більш низьких напругах.
Рух заряджених частинок в плазмі
У неоднорідних схрещених електричному і магнітному полях заряджені частинки здійснюють дрейфові руху. Хоча розгляду дрейфових рухів окремих частинок недостатньо для повного опису плазми, з їх допомогою можна наочно описати деякі макроскопічні властивості плазмового стану.
Траєкторія руху електронів в плазмі магнетронних розпилювальних систем дуже складна, і описати її аналітично з урахуванням всіх складових руху практично неможливо. Кількісний облік складного руху заряджених частинок в газі проводиться звичайно розкладанням його на дві складові: безладне (дифузійне) і спрямований рух. Переважання того чи іншого виду руху залежить від тиску газу р і напруженості електричного поля Е, що діє у сфері розряду. Критерієм оцінки характеру руху частинок є ставлення E/p. Якщо значення цього відношення велике, то переважаючим є спрямований рух під дією електричного поля [14].
У магнетронних розпилювальних системах, що працюють при порівняно низьких тисках, існують об'ємні заряди і вузькі області катодного і анодного падіння потенціалу, для яких характерні високі напруженості електричного поля, тому значення Е/р велике (перевищує 1,05 В/м? Па), що дозволяє вважати рух електронів та іонів у плазмі магнетронних систем спрямованим.
Основним типом руху зарядженої частинки в площині, перпендикулярній магнітному полю, є циклотронний обертання.
Спільна дія електричного і магнітного полів викликає дрейф зарядженої частинки в напрямку, перпендикулярному як електричному, так й магнітному полях.
При русі в однорідних електричному і магнітному полях без початкової швидкості траєкторія частки являє циклоиду висота якої дорівнює двом ларморовським радіусах.
У схрещених електричному і магнітному полях можуть існувати й інші типи дрейфових рухів, наприклад градієнтний і відцентровий дрейфи, викликані неоднорідністю магнітного поля і викривленням його силових ліній. Швидкості цих видів, рухів залежать від маси заряду частинки, що призводить до поділу зарядів і появі струмів. Сумарна швидкість дрейфу зарядженої частинки в магнітному полі з вигнутими силовими лініями складається з швидкостей градієнтного і відцентрового дрейфов.
У магнетронних системах неоднорідними є як електричне, так і магнітне поля, і тому в плазмі розряду існують всі вищеперелічені типи дрейфових рухів заряджених частинок.
Характеристики розрядного проміжку
При низькому тиску розряд в розпилювальної системі з холодним катодом підтримується в основному за рахунок вторинних електронів, еміттіруемих з катода під дією іонного бомбардування. Вибиті з катода електрони прискорюються в області темного катодного простору і з великими енергіями входять в область плазми, де скоюють іонізуючі зіткнення з атомами робочого газу до тих пір, поки не втратять енергію або не потраплять на анод.
При використовуваних в магнетронних системах магнітних полях і невеликий області існування плазми магнітне поле практично не робить впливу на траєкторію руху іонів, т. е. вони вільно під дією електричного поля йдуть на мішень по траєкторіях, близьким до прямолінійним. Електрони ж, переміщаючись по складних траєкторіях в області магнітної пастки, скоюють багаторазові зіткнення з атомами робочого газу....
