大気圧・高周波プラズマプロセスの時空間分解発光分光計測とその制御

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08405014
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 片岡 俊彦 大阪大学, 工学部, 教授 (50029328)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 押鐘 寧 大阪大学, 工学部, 助手 (40263206) ; 遠藤 勝義 大阪大学, 工学部, 助教授 (90152008)
• Keywords: 大気圧・高周波プラズマ / 容量結合型プラズマ / 時空間分解発光分光 / 中性Heラジカル / 負グロー / 局所電界近似法 / プラズマシミュレーション / プラズマシース

Research Abstract

次世代の半導体プロセス用プラズマとして期待される大気圧・高周波プラズマの計測と制御に関する実験を開始した。本年度は、この大気圧・高周波プラズマの物理的な基礎特性を調べるため、平行平板電極間(間隔1mm)にため込んだ1気圧のHeガスに、13.56及び145MHzの正弦波状高周波電界を加え、容量結合型プラズマを発生させた。電極には直径10mmの金属(銅、アルミニウム、ステンレス)または絶縁体(アルミナ)を用いた。既存の回折格子分光器を用いたプラズマ発光の時間積分スペクトル測定では、波長400-700nmの範囲に、励起された中性Heラジカルからの発光スペクトル7本が観測された。これらの波長を観測に用い、新規設備として購入したストリークカメラシステムを運用することで、電極間のHeプラズマからの発光を時空間分解発光分光計測(干渉フィルタによる時間分解能100ps、空間分解能50μm)したところ、電極電位が負の場合にシース領域と思われる部分で強く発光する、負グロー特性であることが分かった。また、ガス圧を更に高めた場合、電極間の中央部が新たに発光する現象も確認された。電極材質の違いによる生成プラズマの性質の違いについては、次年度以降詳しく調べてゆく。上記の実験結果をよりよく理解するため、局所電界近似法によるプラズマシミュレーションを行ったところ、シミュレーション結果の電界強度分布(時空間分解データ)が、定性的にストリークカメラの計測結果を説明できることが分かった。

Research Products

• [Publications] K.Endo et al.: "Characteristics of VHF Helium Plasma at Atmospheric Pressure" Proc.of ICRP-3/SPP-14. 363-364 (1997)
• [Publications] 押鐘 寧 他: "容量結合型大気圧・高周波プラズマの生成における電極材質の影響" 日本物理学会第52回年会第4分冊. 29aYF-1 (1997)
• [Publications] 遠藤勝義 他: "He高圧力・高周波プラズマの特性-電極材質による相違-" 1997年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. H52 (1997)
• [Publications] K.Endo et al.: "Caracteristics of RF,VHF Helium Plasma at Atmospheric Pressure" Proc.of 1996JCBSAME. 50-59 (1996)
• [Publications] 遠藤勝義 他: "He大気圧・高周波プラズマの特性" 1996年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. F13 (1996)
• [Publications] 押鐘 寧 他: "大気圧・高周波プラズマの計測とシミュレーション" 日本物理学会1996年秋の分科会第4分冊. 131 (1996)