真空槽内の気圧と流入ガス量について！ (流体力学だとおもいます)

質問

卒業研究でスパッタをしているのですが
スパッタリングを行う場合
真空槽内にある一定量ガスを入れるわけですが
毎回スパッタ装置を使うたびにその気圧が違ってきます！

原因はおそらくその時の真空ポンプの能力の違いだと思っています・・・

そこで質問なのですが

流量Aでその時の真空槽内の気圧がBである状態と
流量Cでその時の真空槽内の気圧がBである状態はおなじである

ということはいえるでしょうか？

気圧さえ見ていれば流量は関係ないのか？ってことです

論文などを見るとだいたい気圧(Pa)で示してありますし
他の文献と比較するということからもこれでよいと自分では思っているのですが・・・

専門家の方の意見を聞きたいです　お願いします

回答No.1

kuniuni · ベストアンサー

スパッタで何をしているのかわかりませんが、気になったので一言。

（チャンバーの内の？）圧力（真空計の読み）が毎回違うとかいてありますが、それはどのレベルで違うのでしょうか？
また、おなじ流量とありますが、どのレベルでの同じ流量なのでしょうか？

真空計のゲージは何を数値化しているのでしょうか。
流量の単位はなんですか。

なぜ、チャンバーにガスをいれるか理解していらっしゃいますか？
（チャンバー内の圧力がパラメータとして文献にのっているか理解していらっしゃいますか？）

これらのことを考えると答えはおのずと出てくると思います。
実験は文献と同じ条件でもつかっている装置などにより結果が違ってくることもありなかなか大変だとおもいますが、がんばってください。

お礼

え～と
なんだか先生に研究報告してめちゃめちゃ突っ込まれている気分です(笑)

スパッタで何をしているかと言いますとセラミックス(TiN)薄膜を作っています．
チャンバー内の圧力は大きい時で0.3Paぐらい違います．
ガス流量は電気制御しており+-0.1Paの間で安定します
流量の単位は　ml/minです　
普段の実験では6～12ml/minの流量を流しています．
その時の気圧は0.5～1.2Paです．

チャンバー内にガス(アルゴン)を入れるのはスパッタリング現象を起こすためです．
基板とターゲット間に高電圧を負荷すると不活性であるアルゴンイオンが陰極であるターゲットをたたきつけ基板にスパッタ粒子を飛ばす，ということだと理解しています

文献に圧力がパラメータとして載っているのは他のデータと定量的に比較するためだと考えています

僕の考えですと結局圧力はチャンバー内の気体分子の量を示しているわけですから
ガス流量が違っても気体分子の量が変わらなければ条件は同じだと考えています．

回答ありがとうございました．確かに同じ条件でも全く違う結果になるんですよね～
がんばります！

回答No.2

DASS

「気圧さえ見ていれば流量は関係ないのか？」とのことですが、極論すれば「その通り」です。

ただし、「あなたが気圧を制御したい場所の気圧が同じならね」という条件と、「あなたが気にしなければならない製造条件が真空度だけであり、流量はどうでも良いのであればね」という条件が付きます。

真空度に関して言うと、本当に大事なのはおそらく、「ターゲットと基板の間の真空度」でしょう。
あなたの装置にしても、真空計が同じ値を示せば、チャンバーの隅から隅までが同じ気圧でしょうか？
（ただ、それを制御するのは難しいかな？）

ましてや、他の研究者の事を考えると、チャンバーの大きさや、真空ポンプで引いている位置、ガスの導入口や、真空計の位置など、装置によって全く違うものであると思います。
従って、他人の研究は参考程度にしか使えないでしょう。

流量は制御（つまり一定に）しなくてもいいのですか？
「再現性」は重要ですよ。

卒業研究ということですので、あとは教授に任せるとして、「製造条件が同じと言うためには、何を同じにしなければならないか？」を考えましょう。

・・・とはいえ、案外、真空系の装置はおおざっぱで困りますが・・・