2013.07.15だんだん泥沼にはまっているような気がしてきました。レーザからも離れていっているし。三連休の二日をほぼ朝から夜中まで実験し続けています。^^;作業台の上はこんな感じで大変なことになっております。一連の実験を通じてかなりのことがわかってきました。現在はこれまでのただのスパッタからマグネトロンスパッタに変更した上で製膜時間と膜質の均質性のバランスをとっているところです。これがなかなか難しい。マグネトロンスパッタについてはここでいったん結論を出してあきらめていたのですが、その後アイデアが出てきたので改めて検討しています。今度のマグネトロンは実に良い感じです。電子レンジを分解して(電子レンジの)マグネトロン管から取り出した磁石と、昔買ったネオジム磁石を組み合わせています。以前の構造は作ってみたものの思惑通りにならず、結局なんちゃってマグネトロンというかリニアマグネトロン(?)になってしまっておりました。今回の構成は、シリコンゴムのスペーサーを入れてネオジム磁石をフェライト磁石の中央に固定し、全体をビンの蓋に入れています。スペーサーの部分に強力な磁界のギャップが出来ますのでこの部分で電子をトラップします。ターゲットの表面にくっきりとドーナツ型のプラズマが出来ています。ドーナツ型のプラズマ部分には電子がトラップされてぐるぐると回っております。電子の密度が高いため、この部分のプラズマ密度も上昇します。そのプラズマの発光が上の写真の輪っかです。高いプラズマ密度は高いスパッタ効率となり、同一条件であればただのDC二極スパッタに比べて製膜速度が上昇します。これがマグネトロンスパッタの特徴です。製膜後のターゲット表面はこのようになります。マグネトロンの跡がはっきりと残っております。目下の悩みはムラの問題です。マグネトロンの利用によって製膜速度は確かに上がります。膜厚計がありませんので製膜レートを正確に測定しているわけではありませんが、マグネトロンなしの状態でおおよそ15-20分くらいで出来る膜が2分くらい、というイメージです。10倍近い製膜速度の向上といってよいかと。その代わりに膜のムラが気になります。マグネトロン化によってスパッタされる場所がターゲットの一部に限定されますので、より点光源(点クラスター源?)に近くなり、基板とプラズマの位置関係によって膜にムラが出来るのです。マグネットをターゲットから離してプラズマの集中を弱めるか、基板をターゲットから離して点光源の影響を小さくするか、どちらかの方法をとれば膜の均一性は向上します。製膜速度は低下していきます。このバランスが難しいのです。時間をかければ良いだけともいえますが、時間をかけるとターゲットと基板の温度上昇が激しくなり、酸化のリスクが高まります。単純に時間を長くしていくとそれはそれで別の問題が生じるのです。このあたりが本格的な真空系やアルゴンガスを使えない私の環境の限界です。検討した結果(の一部)がこれ。左上の基板はきれいな銅の色が出ていますが、まだハーフミラーです。それ以外の基板はいろいろとだめです。ちなみに左上のやつは接写するとこんな感じ。(左上にある丸い跡は水を落としてしまって出来たものです)きれいな膜になっています。この膜質と均一性で厚膜を短時間に形成するのが目下の目標となっております。残念なお知らせ完成を宣言したレーザ加工機ですが、いろいろと積み残しがあります。その中のひとつがレーザの出力です。実はどれくらい出ているのかわかっていません。その3今日はヘッドを作っていきます。細かい部分の設計を完了させます。ミラーを取り付けるパーツにねじ穴を作り、エアブロー用のチューブを接続するワンタッチエルボを付け加えます。その2ガス枕の温度は10°C以上下がったにも関わらず、なぜかペルチェ素子の最低温度は-30°Cを下回りません。「そんなはずはないんだがなあ」と思いつつも解決策が浮かびません。そんなときはとにかく手を動かすことです。最終仕上げに入ります。この場所にY軸のケーブルキャリアを取り付けます。排気系を作りました昨日アプライドで見つけたダクトを使って排気ファンを作ります。