プロセッシングのための磁気中性線放電(NLD)プラズマの振舞に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08558045
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Section: 試験
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 村岡 克紀 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (80038546)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 正博 日本真空技術(株), 技術開発部, 室長 ; 林 俊雄 日本真空技術(株), 技術開発部, 部長 ; 内田 岱二郎 日本真空技術(株), 副社長 ; MARK Bowden 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (10260720) ; 内野 喜一郎 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (10160285)
• Keywords: 磁気中性線 / プロセスプラズマ / RF放電 / 電子温度 / 電子密度 / レーザートムソン散乱法 / 磁場強度 / 磁場こう配

Research Abstract

本研究は、真空中でリング状に形成した磁束密度ゼロの磁気中性線(NL)に高周波電流を流すことにより高効率の放電を生じる磁気中性線プラズマ源の、プロセシングプラズマとしてのポテンシャルを検証することを目的としている。そのために、まずイオンやラジカルの生成過程を支配するプラズマソース部の電子の挙動について研究を行った。プラズマ中の電子温度、電子密度の計測には、非接触で、瞹味さのないデータ解釈が可能なレーザートムソン散乱法を適用した。その結果、以下のことを明らかにした。
1)NL平面上の電子温度分布はNL上でピークとなり、NL上の電子温度から計算した電離レートも周辺部に比べて2桁程度高いことから、大部分の荷電粒子がNL周りで生成される。
2)NL平面上の電子密度分布は、NLよりも半径方向内側にピークを持つ。これは、NL周りで生成された荷電粒子が、NLよりも半径方向内側へ流れ込むことを示唆するものである。
NLD特有のNL周りで電子の複雑な運動の形成には、NL周りの磁場こう配と供給される電界強度が深く関わる。NL周りの磁場勾配を小さくすると、電子温度・密度分布はほぼフラットな分布になり、誘導結合型プラズマ(ICP)と類似したものになった。このことは、NLDプラズマの生成のための磁場勾配の下限値の存在を実験的に示したものである。
現在、更に上記3)に関連して、NLDプラズマ形成のための磁場こう配と電界強度の上限・下限値を明確にする研究を行っている。

Research Products

• [Publications] T.Sakoda,H.Iwamiya,K.Uchino,K.Muraoka,M.Itoh and T.Ochida: "Electron Temperature and Density Profiles in a Neutral Loop Discharge Plasma" Japanese Journal of Applied Physics. Vol.36 No.1A/B. L67-L69 (1997)