Small sputter manual

 sputter를 어떻게 설계했느냐에 따라 작동방법이 달라진다.

따라서 이 글은 나만 보는용. (실제로 이 블로그 대부분의 글은 조회수 3이하이다)

메뉴얼을 쓸 때는 다 외우고 쓴건데 이렇게 까지 할 필요가 있나 싶다. 금요일 저녁 10시... 이 글을 다 쓰고 나면 12시쯤 되겠지. 메뉴얼을 쓰면 더 익숙해지고 잘 기억할 것 같다는 생각에 쓰려고 했는데 너무 귀찮다...  이미 아침 9시 15분부터 스퍼터 사용법을 익히고 공부했는데 12시에서야 집에 가다니 후후 

그래도 이건 내가 좋아서 쓰는거니까 다행이다 하고 싶어서 하는 거니까

하기 싫은거 하는거면 정말 괴롭겠지만 하고 싶은걸 하니까 행복한거지!! 

엄마 게임 12시까지만 할게요... 처럼

manual 정리 12시까지만 할게요!! ㅋㅋ 

1. 진공 상태의 load lock에 N₂ 가스를 주입한다.

load lock의 질소벨브

* 이 떄 load lcok의 나사를 풀어준다. 질소를 주입하면 자연스럽게 load lock의 뚜껑이 열린다.

load lock에 달린 나사

2. 플라스틱 핀셋으로 load lock에 substrate를 넣는다.

* 쇠가 아닌 플라스틱 핀셋을 사용하는 이유는 substrate에 손상이 가는 것을 줄이기 위함이다. 쇠 핀셋은 load lock에 있는 substrate를 꺼낼 때 사용한다.

3. substrate를 sample stage 홈에 잘 넣은 뒤 jog를 좌우로 조금 흔들어

substrate가 잘 들어갔는지 확인한다.

* 실제로 jog를 load lock에서 chamber까지 이동시키는 과정에서 sample stage가 어느정도 흔들리면서 이동할 수 있다. jog를 좌우로 조금 흔들 때 substrate가 stage 홈에 안정적으로 잘 있는지 확인할 필요가 있다.

4. load lock의 나사를 조여준다.

load lock에 달린 나사

5. 1차 펌프인 rotary pump의 valve를 열어 load lock의 진공도를 10^-4 Torr 정도

   뺀다. (3min)

Rotary pump

6. load lock의 TMP pump를 킨다.

load lock의 tmp pump

7. 최소 10분 후에 ion gauge로 확인한다. 약 1E-6 Torr 이하가 되어 있을 것이다.

ion guage

* 큰 스퍼터 설명글에도 이미 썻듯이 아래방향 화살표로 gauge를 선택하고 + -  키로 게이지 상태를 선택한다. 이중에는 degas도 있다. 아무튼 첫번쨰 HFIG1 를 키면 load lock의 2차 진공도를 확인할 수 있을 것이다.

8. jog를 이동시키기 위하여 load lock과 chamber를 연결하는 gate valve를 연다.

load lock 과 chamber를 연결하는
gate valve
나사가 가장 아래로 내려와 있는 이 상태가 open 상태이다.

9. Jog를 적정선까지 이동시킨 후 chamber 내부를 확인하여 jog와 증착 높낮이 조

절기가 충돌하는지 확인한다.

jog 증착 높낮이

* load에 적당한 높이, unload에 적당한 높이, 



10. 증착 높낮이 조절기를 unlaod 선까지 높힌 후 jog를 이용하여 sample stage를 높낮이 조절기 맨 위에 있는 홈까지 잘 이동시킨다.

11. 높낮이 조절기를 높여 sample stage가 홈에 딱 맞게 들어가도록 한다. (load 선 까지 높힌다.) 

만약 높낮이 조절기 홈에 sample stage가 잘 들어가지 않았다면 높낮이 조절

기의 높이를 적절히 조절하여 sample stage 하단부를 jog로 밀 수 있는 높이까지 잘 조절한다.

12. Sample rotation control을 이용하여 반대편의 sample stage를 jog로 밀 수

 있도록 돌려준 뒤 jog로 밀어서 sample stage가 홈 안으로 잘 들어갈 수 있도록

 조절한다.

Sample rotation control

13. Sample stage가 홈안으로 잘 들어갔다면 jog를 load lock 까지 옮긴 후

 chamber와 load lock을 잇는 gate valve를 잠가준다. 그리고 Sample stage의 높

이를 52 cm 까지 높여준다. 

* substrate를 잘 가려주고 최적의 증착 높이로 조절하기 위해 52cm 로 조절한다.

14. 플라즈마를 띄우기 위해 Ar gas를 넣어주어야 한다. 

1. chamber 쪽 gas valve를 연 후에 

chamber 쪽 gas valve

 2. Ar gas valve를 연다.

가스 주입구쪽 gas valve

* gas valve에 기체가 남아있따면 chamber TMP pump의 사용 전력량이 증가할 것이다. 그렇다면 TMP pump가 안정화되는 (적절한 진공도가 맞춰지는) 지점까지 기다려준다.

15. MFC를 사용하여 Ar 기체를 흘려준다.

MFC

* on 누르고 1번 눌러 Ar 기체를 흘려준다.

16. working pressure (실제 sputter가 이루어지는 환경의 압력)을 조절하기 위해 butterfly valve를 조절한다.

눈금이 open 정도이다.

17. Substrate 한쪽 면에만 증착되지 않도록 sample rotation control을 이용하여 substrate를 회전시켜준다.

왼쪽이 sample rotation control
오른 쪽이 valve controller

위 이미지 오른쪽에 있는 Valve controller를 이용하여 sample이 증착되지 않도록 

sample shutter를 close 

gun 2 부분을 presputter 하기 위해 open 한다.

18. 챔버 안을 확인하여 정상 상태임을 확인한 후 DC power supply를 사용한다. voltage는 건들이지 않고 Amphere 부분만 건든다.

 

DC power supply
노랑색 동그라미가 ampere 이다.

* 단위가 mA임을 봐도 알 수 있지만 gun에 걸어준 전류가 아닌 gun이나 target 외부의 이온(?)의 전류를 측정한 듯 하다. 

물론 Voltage는 gun의 전압을 잰 것이 맞다. 

19. Pre-sputter가 충분히 되었다면 3분 혹은 5분이 지나도 voltage 변화가 없을 것이다. 20분동안 1V 내외의 변화가 되었을 때 박막이 정상적으로 증착됨을 경험적으로 확인하였다. DC Power supply의 전압 전류의 곱이 30W 정도가 되면 Pre-sputter를 마친다.

 

20. Sample shutter를 open 함과 동시에 타이머로 증착 시간을 잰다.

21. 증착이 끝나면 Sample shutter를 닫고 타이머를 끈다. Pre sputter를 했던 순서의 역순으로 끈다.

 

a. Sample shutter를 닫음

b. DC power supply를 끔

c. Gun shutter를 끔

d. Gun shutter의 전원부를 내림

e. MFC(Mass flow controller)를 끔 

f. chamber와 먼 쪽의 gas valve를 끔

g. chamber 쪽의 gas valve를 끔

h. butterfly valve를 완전히 개방함

22. load lock에 있는 jog를 chamber로 옮기기 위해 load lock과 chamber를 막는 gate를 열어줌.

높낮이 조절기를 load 위치까지 내려준 뒤 jog로 sample stage를 꺼낸다.

jog로 sample stage를 꺼낼 때 tip이 있다. sample stage 앞 부분이 오른쪽으로 약간 치우쳐진 상황에서 jog를 넣어야 한다. 

23. load lock 까지 sample stage를 옮겼다면 load lock과 chamber 사이의 gate를 닫고 TMP를 꺼준다. TMP(Turbo molecular pump)를 껐다고 해서 TMP의 작동이 완전히 멈추는 것은 아니다. 990 Hz에서 100Hz 이하까지 떨어지는데 최소 17분 이상의 시간이 필요하다.

24. Rotary Pump의 valve를 잠근다.

25. load lock의 나사를 푼다.

26. 질소 가스를 load lock에 공급한다.

27. Substrate를 교체한다.