スパッタチャンバの改造続き

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ターゲット側の放熱は出来るようになったので、基板側の放熱が出来るようなチャンバ構造を考えてみました。
ちゃんとしたスパッタでは水冷するのですが、そんな大げさなことはやりたくないのでターゲットと同じく空冷にします。ただ、基板はターゲットの近くに置くのでチャンバの外まで熱を運ばねばなりません。そこで、基板の熱を台を通じて外に取り出して放熱する構造を作ってみました。
材料は、100円ショップで買った小さな皿、ピーナツとか入れるやつかな。

そして、ハードオフで買っておいたCPUクーラー、真鍮高ナットといったところ。
本当は銅を使いたいのですが、手元に材料がありません。銅の熱伝導率に比べて真鍮は1/4位です。アルミが銅の半分くらいなのですが、アルミも中実棒は手元にありません。ということでとりあえず真鍮で。

まずお皿のそこに穴を開けます。真鍮の高ナットが楽に通るサイズです。

お皿の横には排気用の穴を開けます。

ウレタンチューブを突っ込んで、エポキシで固定。

基板を置く台にはこの銅配管用のエンドキャップを使います。2月にやったマグネトロンスパッタ実験のときに使ったものです。

真ん中に穴を開けます。

高ナットにネジで固定します。これが基板台になります。

次にCPUクーラーの真ん中に目印をつけて、

ドリルで2.5mmの穴を開けます。

ここでタップ登場。

「タップを立てる」とは良く言ったもので、まさにタップを立てる感じでねじ山を作ります。

ねじ込み具合を確認。いい感じです。

ここに耐熱性のシリコンOリングを置いて、

先ほどのピーナツ皿改を置きます。

基板台をねじ込んで、

高さを見ます。お皿の縁に5mmのシリコンゴムパッキンが来ますのでちょうどいい位かな。

お皿を綺麗にします。

そんなことしているうちに、高ナットをねじ切ってしまったので、横にもうひとつネジ穴を作りました。

次にターゲット側です。これは前回の通り

お皿と偶然サイズがぴったりでした。パッキン作りなおす必要がありません。

いろいろ考えた挙句、基板の高さを調整できるようエンドキャップを反対につけて、ネジの出っ張りを真鍮ワッシャで吸収する事に。ワッシャの数で基板高さを調整します。

こんな感じに木の台に乗せてファンの風が抜けるようにします。

で、ターゲットを乗せて真空引きし、電源を繋げばスパッタ装置が動き出します。
なかなかコンパクトで良いです。

ヒートシンクがそのままターゲットと対極につながっているので、ヒートシンクをワニ口でつまめば通電出来ます。なかなか便利。

放電の様子。美しいです。

ガラス基板を乗せて製膜してみます。

良い感じ。

10分後。一旦通電を止めてヒートシンクを触ってみましたが、手でぎりぎり触れるくらいです。40-50度位かな。

このまま20分間。


基板の写真を忘れましたが、時間を長くした割には以外に膜厚が薄い事に気がつきました。20分間製膜しても向こうがまだ見えてます。
これはよくないですね。いくら放熱しているといっても、あまり時間が長くなると酸化が進みやすくなりますし、真空ポンプがうるさいし。

とりあえず、これはこれでまずはよしとして、もう少し製膜を速くする方法を考えます。
電圧を上げてもいいのですが、チャンバの放熱をしておりませんので、排気チューブやそれを止めているエポキシが熱でやられそうです。ていうか、20分間で焦げてました。
焦げるとガスが出て膜質が悪くなりますし、何よりも気持ちが悪いです。
ということで、スピードアップのために更なる改造ですね。

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