薄膜堆積用スパッタリング装置
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薄膜堆積物は、いろんなことをたくさんする場合に便利です。彼らは、量子閉じ込め超格子構造の薄膜を使用する複雑なラボ環境平凡な家庭のミラーに至るまでに必要です。薄膜は、薄膜トランジスター、抵抗、コンデンサのようなものに電子製品の製造に使用されます。

高電圧スパッタリング技術に関してですこの資料では、薄膜コーティングを実現することを意味します。しかし、熱蒸着、パルスレーザー蒸着法およびちょうど少数を示すためにスピンコーティングなどの薄膜蒸着の他のいくつかの方法があります。必要なメソッドを使用すると、達成しようとしているかに依存します。それは、低動作温度を必要とするため、関係する概念も理解するのは難しいされていないスパッタリング汎用性の高い方法です。実装は、しかし、あなたの材料を得る方法に応じて非常に高価なことができます。

私はもともと私はいくつかのエレクトロクロミックガラスをしたいので、スパッタリング調査を開始。うまくいけば、すぐにそれを作成する方法のプロジェクトページがあるでしょう。私は、エレクトロクロミックガラスに取り組んで延期した多くの要因があります。私はそれに深くなったように、必要なすべての機器を集計開始コスト要件は、コントロールの連鎖した。窓ガラスの間の化学物質は、作成するか、購入するようにタフされていない取得するのはとても難しい部分は、ITOガラス(インジウムスズ酸化物)、またはいくつかの類似の透明導電性ガラスシートです。

透明導電性ガラスは、導電性材料の薄膜を適用することによって行われます。多くの場合、インジウム錫酸化物、またはITOと呼ばれる化合物が使用されているものです。 ITOガラスメーカーのほとんどは、中国に位置しています。私は中国のメーカーからのサイズは2.5フィートで1.5フィート、約2シートを得ることができた。彼らは、サンプルとして無料で私にそれらを与えたが、それは中国の工場から出荷するだけで貨物に私は約$ 150ドル。その周りに方法はありませんでした。それは私が自分のITOガラスを作成するための手段としてスパッタリングにはじめたところです。

基本的には、ITOガラスを作成する:得る基板材料は、(ITO)を、真空中でそれを入れて、アルゴンプラズマイオンとそれを攻めこれは、ガラスで降りて撮影伊藤原子を除去し、導電性フィルムを作る。それはない自宅でできるようですが必要です機器のいくつかの特別な部分があります:

超高真空環境がなければ、堆積させるために必要なプラズマを作成することはできません。ためには、2つの段階を実行する必要がある適切な真空を作成することができます。第二段階は"高真空"が作成されます。これは、以下のもののような一般的なラボの真空を使用することによって達成されます。真空は、それがに接続されている室の空気を吹き込むことになるでしょう。ポンプは、それはあなたがどこの間$ 150から$ 500これらを見つけることができますログイン座っている部屋のオープンエアにこれを出力する。 eBayは、通常いくつかの良い品質使用されるものを持っています。

次は"超高真空"を作成し第一段階です。これは、メーリングリストのダウン使用可能な設定への圧力を取得するターボ分子ポンプを使用して行います。彼らは約$ 1400は非常に高価です。以下に、あなたは、このような真空を構成する複数のブレードを示しています左側の断面を見ることができます。実装は、途中で図に記載されている。 "補助ポンプは、"ここにメモ上記の当社の第2段真空ポンプを指します。圧力差があまりにも入口と出口の間に素晴らしいですので、2段目がなければターボ超高真空を達成することができませんでしたポンプ。右側には、典型的な設定で真空、このタイプのを見ることができます。

真空チェンバー、特別なコネクタ
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その後、あなたが選択真空チャンバと方法を超高真空の作成を計画している場合は、それは非常に重要となる構築します。真空チャンバーは高真空を保持するために、その機能のためのステンレス鋼からなされるべきである。それは、低アウトガス材料であるため、ステンレス鋼は、高真空を保持することができます。すべての材料は、空気のいくらかの量を保持します。その他の多孔質金属はよりは多くの上に保持します。より多くの空気がよりアウトガスは、超高真空を取得しようとしているときに発生する材料の内部に閉じ込められた。金属内の閉じ込められた空気は、超高真空圧力が必要な達成を妨げて真空チャンバ内に吸引される。

ここでは室Ebayでこの記事の執筆時点で利用可能ないくつかの様々なタイプです:

いくつかの科学的な手順については、非常に特殊な真空圧力を達成し、システムを入力してからの汚染を防ぐ方法について注意する必要があります。蒸着プロセスに必要な真空は完璧である必要はありません。あなたは、使用して、以下に示すように典型的なテクニックのいくつかを追うことができます手順すぎるコストがかかりいるだけあなたが持っているものを使用して最善を尽くす。より厳格な要件が、より高価な、それがされることに注意してください。私たちはここで達成しようとしている十分なプラズマを形成できるように低い圧力である。

さらに、以下の技術が使用されているガス放出の問題を回避するには:

  1. ガラスやステンレス鋼などの低アウトガス材料を使用する。
  2. 真空にさらされる表面積の最小有効量とチャ​​ンバーを作成します。
  3. 水分が放出に大きな貢献しています。真空ポンプは、チャンバ内の真空を引いている間に高真空圧力を達成しようとする前に、チャンバーが最初に200から400度Cで加熱する必要があります。私は高真空を使用してチャンバの壁を介して接続されている室の内側にコイルを誘導加熱を使用することですこれを行うには理想的な方法を考える電圧フィードコネクタを介して。理想的には、チャンバは、それが開かれた後、いつでもオフガスを通過する必要があります。私が知りたいものだけど、それするたびに焼いていないと逃げることができれば。
  4. 室の接続ポイント上のすべてのシールには、特別な全金属製高真空シールが使用されています。これらは、ワンタイムシールです - 彼らは、ステンレス部分にナイフエッジを持っているサンドイッチ銅リング上。超高真空圧に適しているシールを作成する銅にナイフエッジのかみ傷。
  5. チャンバ内のすべての面が可能なピットや隙間を避けるために、のように滑らかする必要があります。これらは、溶接部に起因することができます。溶接継手は、可能な限りで平滑化する必要があります。専門室のメーカーは、基本的に電気の反対で、電解研磨の手順を実行します。それは非常にスムーズになります室の表面から薄層を削除します。
  6. しないようにする任意のボルトがボルトの頭と室との間に、このトラップできるガスとしてチャンバの内側に露出してヘッドを持って。

典型的には、あなたがダウンについて10月6日トールの圧力に真空チャンバを取得する必要がありますアルゴンプラズマを作成しようとしている場合。実現できることを確認したら、圧力がトールについて10-3が発生するまでいくつかのアルゴンガスがチャンバ内に流入することができます。

すべてのこれらのガス交換と空気の流れを確保するには、さまざまな装置は、特殊な真空管とシールを介して接続されている必要がありますにできるようにする。真空チャンバー内で使用されるチューブは、ステンレス鋼で作られています。管の両端に接続シールは、真空フランジと呼ばれています。典型的な真空がこの例で使用して、フランジコンフラットフランジタイプ、またはCFフランジです。これは、左には、以下見られている。前に述べたように、2つの接合の各面は、CFフランジの両端には、ソフト銅製ガスケットに噛まないようにしてのナイフエッジを持っています。これは、超高真空を得るために十分であるシールを作成します。もう一つの一般的なタイプは、KFまたはqfをされます。右側に、このいずれかを参照してください。これは、クイックリリースのフランジのISO標準です。名前はクラフランジ(KF)を、またはクイックフランジ(qfを)から来ている。 KFフランジは、金属リングの周りをゴムシールを持っています。次に、留め具は、フランジの周りに収まるとタイトなすべてをロックします。

 CFの(コンフラットフランジタイプ)パイプとフランジ銅製ガスケットと。
CFの(コンフラットフランジタイプ)パイプとフランジ銅製ガスケットと。
カール- 25ティー、Oリング、クランプ。
カール- 25ティー、Oリング、クランプ。

室に必要なその他のものは楽器とウィンドウです。楽器および電圧プローブは真空フィードスルーアクセサリーを使用してチャンバに接続されている。これらは目的に応じて、様々な形や大きさを持つことができます。ねじれの一部と電源を入れるか、そのうちのいくつかは、固定電圧だけに使用されている間出たり入ったりスライドさせます。ここでは、高電圧フィードスルー項目のいくつかは:

真空チャンバーの高電圧フィードスルー。
真空チャンバーの高電圧フィードスルー。
真空チャンバーの高電圧フィードスルー。
真空チャンバーの高電圧フィードスルー。

Windowsは、真空の世界ではビューポートと呼ばれています。彼らは代わりに、拡張チューブまたはキャップの除けばフランジと同じですが、ビューポートはその顔にガラスで作られています。接合面は、他のフランジと同じです。

ターゲット材および関連機器
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ターゲットは基板上に堆積する任意の材料で作られています。 ITOガラスの場合にはITOの基板が使用されています。これらのターゲットは、直径3インチ、300ドルのコストを2インチのディスクに来る。

あなたがソース銃と呼ばれるものが必要な場所に基板を保持してください。ソース銃は(マグネトロン)も離れて基板の表面からの励起アルゴン原子を保持している磁場を持っています。それが燃えてから基板を保持します。

それはオンライン(オークション)について、あなたは1500ドルのためにそれを得ることができる購入。また、適切なパターンで強力な磁石を使用して、1つは、自分で作ることができます。ここでマグネトロンスパッタリング源銃がどのように見えるかのカップルの例です:

マグネトロンスパッタリングソース銃。ターゲットディスクは、中心部に位置しています。
マグネトロンスパッタリングソース銃。ターゲットディスクは、中心部に位置しています。
マグネトロンスパッタリングソース銃。これは小径ソースディスクです。
マグネトロンスパッタリングソース銃。これは小径ソースディスクです。

ソース銃は大幅にそれを暖かくなるプラズマとして水冷する必要があります。それを維持するために水を使用すると、ソース銃まで通っているチューブのサイズを収容できるパイプを持って真空フィードスルーを必要とする冷却した。あなたがソース銃を購入する場合、フィードチューブは、通常、購入時に含まれています。 50ドル水ポンプは、ソースの銃の頭部に冷却水の定常流を供給するタスクを実行することができます。

基板は、薄膜上に堆積いるものです。これは、シリコンウエハ、ガラス、金属...等することができますポテトチップの袋の製造では、スパッタリングは、金属膜をコーティングするビニール袋の中身を使用されています。 ITOの場合、基板は、通常はガラス柔軟な透明導電性の要素に使用することができます特定のプラスチックがあります。基板は、チャンバの上部にホルダーに取り付けられている。これは、真空または時々接着剤によって所定の位置に保持されている。

均一な膜に基板ホルダを開発するためにも室の外にステッピングモータに接続されている回転フィードスルーを使用して回転させる。

あなたはソースガンを介して高電圧の電界を設定する必要がありますアルゴンのすべての原子を励起してください。これは高真空アルゴン環境のプラズマを作成します。これは1から2アンペアで約600ボルト(高すぎない)にする必要があります。あなたはそれらに特化した会社から、eBayやストレートでこのような電源電圧を見つけることができます。

直流、または直流電流、およびRF高周波電流交互:あなたは、スパッタリングに使用できる電源電圧の2種類があります。 DC法が有効である堆積速度が遅く、ターゲットの砲撃は、連続されているため、ターゲットが過熱し、ターゲット材の寿命を低減構造上の損傷の原因となります。それはより効率的にターゲットを使用しているため、RFがはるかに効果的です。ハイパワー磁石がターゲットの表面近くに自由電子を保持します。一箇所ですべての自由電子を持つアルゴンガス分子をイオン化の可能性が高くなります。イオンの高濃度の結果として、ターゲット材のより衝撃があります。これは、ターゲット材は、基板の表面により迅速に堆積することができます。

あなたは約1200ドルのこの範囲内のDC電源を得ることができます。あなたが約$ 2000のRF電源を得ることができます。

アルゴン溶接電源ストアから購入することができます。 75ドルと150ドルの間のタンクコスト。したら、あなたは約40ドルのためにそれを補充することができますタンクを購入する。また、室にアルゴンタンクを接続する高真空バルブが必要になります。あなたは$ 150〜$ 300バルブ、これらの型を取得することができます。

その他のすべてのHow - To:

真空情報:

ここで、機器を購入する:

一般情報:

蒸着スパッタリング:

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