高周波プラズマ・微粒子間相互作用の放電周波数依存性に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07458093
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 渡辺 征夫 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 教授 (80037902)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福澤 剛 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 助手 (70243904) ; 川崎 仁晴 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 助手 (10253494)
• Keywords: 微粒子 / ダスト / パーティクル / 放電周波数 / 高周波プラズマ / 凝集 / プラズマCVD / シランプラズマ

Research Abstract

本研究の目的は,RFからVHF帯にわたる広い周波数範囲で放電周波数を変化させて高周波微粒子プラズマ中の微粒子とプラズマの相互作用の放電周波数依存性を明らかにするとともに,その背後にある物理を理解することである.そのため,放電電力一定の条件下で放電周波数を3.5〜28MHzの範囲で変化させ,シランガス高周波プラズマを発生し,以下の成果を得た.
1)10nmサイズの微粒子密度は,プラズマ密度よりも高く,負帯電および中性微粒子から構成される.
2)周波数の増加とともにプラズマ密度が増加し,それに伴って微粒子は放電開始後早く発生し,微粒子密度は高くなる.これに対して,10nm以上のサイズの微粒子の凝集速度は周波数の増加とともに遅くなる.
3)微粒子が存在する高周波電極側のプラズマ/シース境界領域では,負帯電微粒子のみならず,約50eV以上の高速電子が多い場合には正帯電微粒子が共存するようになり,正負帯電微粒子間の凝集によって熱凝集に比べて2桁速い,極めて高速の微粒子成長となる.
上記のように本研究によって,高速電子の存在が,微粒子の帯電状態の変化をもたらし,10nm以上のサイズ領域において凝集による微粒子の急速成長に極めて重要な役割を演じていることを明らかにすることができた.

Research Products

• [Publications] Yukio Watanabe: "Growth processes of particles in high frequency silane plasmas" J.Vac.Sci.Technol.A. 14,2. 540-545 (1996)
• [Publications] Masaharu Shiratani: "In-situ polarization-sensitive laser-light scattering method for simultanious measurements of two dimensional spatial size and density distributions of particles in plasmas" J.Vac.Sci.Technol.A. 14,2. 603-607 (1996)
• [Publications] 渡辺征夫: "プラズマ化学気相堆積技術における微粒子発生メカニズムとその応用" 応用物理. 65,6. 594-600 (1996)
• [Publications] Masaharu Shiratani: "Two dimensional spatial profiles of size and density of particulates grown in rf silane plasmas" IEEE Trans.Plasma Sci.24,1. 99-100 (1996)
• [Publications] Masaharu Shiratani: "Production of Size-Controlled Si Fine Particles Using Pulsed RF Discharge" Surf.Rev.Lett.3,1. 75-78 (1996)
• [Publications] Hiroharu Kawasaki: "Study on Growth Processes of Particles in rf SiH_4 Plasmas" Proc.3rd Int.Conf.Reactive Plasma/14th Symp.Plasma Processes. 3. 351-352 (1997)