2001 Fiscal Year Annual Research Report
プラズマ領域内粒子の空間分布の超小型質量分析計を用いた可視化に関する研究
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13680552
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
伴野 達也 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (70189736)
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| Keywords | 高密度プラズマ / 表面波モード / イオン生成速度 / ラジカル生成速度 / イオンフラックス計測 / 超小型質量分析 |
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| Research Abstract |
超高真空円筒型放電容器の端面に設けたパイレクスガラス真空窓からマイクロ波をリングスロットを介して導入し、1Pa圧の窒素またはアルゴン(メタン混合の場合もある)ガスから高密度プラズマを生成することに成功した。静電プローブ法プラズマパラメータ計測と理論計算とによりマイクロ波は表面波ハイブリッドモードであることを確認し、このモードで得られる最大密度に達していることが判り、純粋表面波モードに移行できれば更にプラズマ密度が10倍に増えるはずであることが期待されている。
表面波モードによる高密度プラズマをプロセシングに応用するうえで、発生する電子、イオン、ラジカルの空間分布がどのようになっているかを知る必要がある。プローブ法を用いて計測すると、円筒の半径方向にはベッセル関数J_0でフィットできる電子密度分布になり、電子エネルギー分布関数はかなりMaxwell分布に近いことが判った。円筒の軸方向には、マイクロ波導入窓端で密度が小さく、4cmの位置で最大となり、他端面に向かってゆるやかに減少する分布を呈していた。これはマイクロ波導入窓からの距離の関数として指数関数的に減衰する電子生成速度項(実測したプラズマパラメータから計算される電子生成速度は確かにそうなっている)を拡散方程式に取り入れると定量的に説明ができた。
これはイオンやラジカルの生成速度もまた類似の空間分布をとることを意味し、発光分光注による計測はこれらの生成速度の視線方向積分を与えており、プローブ法よりも計測時間が短いので、可視化する上で重要な情報を与える。様々な輝線強度はプラズマパラメータ計測からの計算値と一致していた。
超小型質量分析計はプロセシングの際に個体表面に到達する様々な粒子を計測するために組み込んだもので、物理量としては空間の密度というよりは表面入射流束を与える。現状では主にイオンのフラックス計測に成功しており、分布計測にはまだ定性的な評価をするにとどまっている。
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