Mágneses szűrési technológia

A mágneses szűrőberendezés alapelmélete
A mágneses szűrőberendezés szűrőmechanizmusa a plazmasugárban lévő nagy részecskékre a következő:
A plazma és a nagy részecskék közötti különbséget felhasználva a töltés és a töltés/tömeg arány között a szubsztrát és a katód felülete között egy „korlát” (akár terelőlap, akár ívelt csőfal) helyezkedik el, amely blokkolja a részecskék mozgását. egyenes vonal a katód és a szubsztrát között, míg az ionok a mágneses tér hatására eltérítve a „gáton” átjuthatnak a hordozóhoz.

A mágneses szűrőberendezés működési elve

A mágneses térben a Pe<

Pe és Pi az elektronok és ionok Larmor sugarai, a pedig a mágneses szűrő belső átmérője.A plazmában lévő elektronokra a Lorentz-erő hat, és a mágneses tér mentén axiálisan forognak, míg a mágneses tér kisebb hatással van az ionok klaszterezésére a Larmor-sugárban lévő ionok és elektronok közötti különbség miatt.Ha azonban az elektron a mágneses szűrőeszköz tengelye mentén mozog, akkor a fókusz és az erős negatív elektromos tér miatt ionokat vonz a tengely mentén a forgási mozgáshoz, és az elektron sebessége nagyobb, mint az ion, így az elektron folyamatosan előre húzza az iont, miközben a plazma mindig kvázi elektromosan semleges marad.A nagy részecskék elektromosan semlegesek vagy enyhén negatív töltésűek, minőségük jóval nagyobb, mint az ionoké és az elektronoké, alapvetően nem befolyásolja őket a mágneses tér és a tehetetlenségi görbe mentén történő lineáris mozgás, és a belső falával való ütközés után kiszűrik őket. eszköz.
A hajlító mágneses térgörbület és a gradiens sodródás és az ion-elektron ütközések együttes funkciója mellett a plazma eltéríthető a mágneses szűrőberendezésben.In A ma használt általános elméleti modellek a Morozov fluxusmodell és a Davidson merev rotoros modell, amelyeknek a következő közös jellemzőjük: van egy mágneses tér, amely az elektronokat szigorúan spirálisan mozgatja.
A mágneses szűrőberendezésben a plazma tengelyirányú mozgását irányító mágneses tér erőssége olyan legyen, hogy:

Mi, Vo és Z az ion tömege, a szállítási sebesség és a hordozott töltések száma.a a mágneses szűrő belső átmérője, e pedig az elektrontöltés.
Meg kell jegyezni, hogy egyes nagyobb energiájú ionokat az elektronsugár nem képes teljesen megkötni.Elérhetik a mágneses szűrő belső falát, pozitív potenciálra téve a belső falat, ami viszont gátolja, hogy az ionok továbbra is elérjék a belső falat, és csökkenti a plazmaveszteséget.
Ennek a jelenségnek megfelelően a mágneses szűrő berendezés falára megfelelő pozitív előfeszítő nyomást lehet kifejteni, amely megakadályozza az ionok ütközését és javítja a célion transzport hatékonyságát.

A mágneses szűrőberendezés osztályozása
(1) Lineáris szerkezet.A mágneses tér irányítja az ionsugár áramlását, csökkenti a katódfolt méretét és a makroszkopikus részecskeklaszterek arányát, miközben fokozza a plazmán belüli ütközéseket, elősegíti a semleges részecskék ionokká történő átalakulását és csökkenti a makroszkopikus részecskék számát. részecskeklaszterek, és gyorsan csökken a nagy részecskék száma a mágneses térerősség növekedésével.A hagyományos többíves ionos bevonási módszerhez képest ez a strukturált eszköz túllépi az egyéb módszerek által okozott jelentős hatékonyságcsökkenést, és lényegében állandó filmlerakódási sebességet tud biztosítani, miközben a nagy részecskék számát mintegy 60%-kal csökkenti.
(2) Görbe típusú szerkezet.Bár a szerkezetnek sokféle formája van, de az alapelv ugyanaz.A plazma a mágneses tér és az elektromos tér együttes funkciója alatt mozog, és a mágneses mezőt a plazma korlátozására és szabályozására használják anélkül, hogy a mozgást a mágneses erővonalak irányában eltérítené.És a töltetlen részecskék a lineáris mentén mozognak, és szétválnak.Az ezzel a szerkezeti eszközzel előállított fóliák nagy keménységűek, alacsony felületi érdességekkel, jó sűrűséggel, egyenletes szemcsemérettel és erős fóliaalap tapadásúak.Az XPS analízis azt mutatja, hogy az ilyen típusú készülékkel bevont ta-C fóliák felületi keménysége elérheti az 56 GPa-t, így az íves szerkezetű készülék a legszélesebb körben használt és leghatékonyabb módszer a nagy részecskék eltávolítására, de a cél iontranszport hatásfokát meg kell határozni. tovább javult.A 90°-os hajlítású mágneses szűrőberendezés az egyik legszélesebb körben használt íves szerkezetű készülék.A Ta-C fóliák felületi profiljával kapcsolatos kísérletek azt mutatják, hogy a 360°-os hajlítású mágneses szűrőberendezés felületi profilja nem sokat változik a 90°-os hajlítású mágneses szűrőberendezéshez képest, így a 90°-os hajlítású mágneses szűrés hatása nagy részecskék esetén alapvetően kifejezhető. elért.A 90°-os hajlítású mágneses szűrőberendezésnek alapvetően kétféle szerkezete van: az egyik a vákuumkamrában elhelyezett hajlított mágnesszelep, a másik pedig a vákuumkamrából kihelyezett, és a különbség csak a szerkezetben van.A 90°-os hajlítású mágneses szűrőberendezés üzemi nyomása 10-2Pa nagyságrendű, és sokféle alkalmazási területen használható, mint például nitrid, oxid, amorf szén, félvezető film és fém vagy nemfém film bevonása. .

A mágneses szűrőberendezés hatékonysága
Mivel nem minden nagy részecske veszíthet kinetikus energiából a falnak való folyamatos ütközés során, bizonyos számú nagy részecske éri el a hordozót a cső kimenetén keresztül.Ezért egy hosszú és keskeny mágneses szűrőberendezés nagyobb szűrési hatásfokkal rendelkezik a nagy részecskék esetében, de ebben az időben növeli a célionok veszteségét, és egyúttal növeli a szerkezet összetettségét.Ezért annak biztosítása, hogy a mágneses szűrőberendezés kiváló nagy részecskeeltávolító képességgel és nagy hatékonyságú iontranszporttal rendelkezzen, elengedhetetlen előfeltétele annak, hogy a többíves ionbevonat technológiája széles körű alkalmazási lehetőséget biztosítson a nagy teljesítményű vékony filmek leválasztásában.A mágneses szűrőberendezés működését befolyásolja a mágneses térerősség, a hajlítási előfeszítés, a mechanikus terelőlemez-nyílás, az ívforrás árama és a töltött részecskék beesési szöge.A mágneses szűrőberendezés ésszerű paramétereinek beállításával hatékonyan javítható a nagy részecskék szűrő hatása és a céltárgy ionátviteli hatékonysága.