2015 Fiscal Year Annual Research Report
対向発散磁界を印加した誘導結合型プロセスプラズマ中の反応性粒子流の計算機解析
| Project/Area Number |
25400528
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
菅原 広剛 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (90241356)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | 磁化プラズマ / 誘導結合型プラズマ / フィルタ効果 / シミュレーション / 電子空間分布 / 電子エネルギー利得 / 磁界制御 / 電子サイクロトロン共鳴 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
第３年度は，計画に沿って，初年度に解析した電子運動と，第２年度に解析した反応活性種の生成・輸送過程を基に，実際的なプラズマ駆動の際に制御可能と見込まれるいくつかの条件を変化させ，荷電粒子輸送に及ぼす効果を解析した。次の傾向が観察された。
・磁界強度変化の効果：対向発散磁界中心部零磁界Ｘ点の周囲の弱磁界域が電子の分界面通過経路となり，磁気シャッターとしての働きが見られた。磁界を強めると磁気シャッター開口部が縮み，弱めると広がった。分界面を越えて拡散する電子の量を変えることでプラズマの拡散範囲が制御でき，基板へのプラズマ照射量を加減する遠隔プラズマの仕組みを短距離で実現する可能性が示された。
・コイル位置上下平行移動の効果：対向発散磁界の分界面高さに応じてプラズマ閉じ込め領域の体積が変わり，プラズマ密度，容器上部高周波アンテナと電子の距離，エネルギー授受の頻度・程度が大きく変わることが示された。閉じ込め領域が狭いとエネルギー供給が強まり電子数密度が高まることで，プラズマのエネルギー密度が一層高まることが指摘された。アンテナやコイルがプラズマに近い小型容器の場合はその効果が顕著に表れることが予想された。また，磁界が短距離で変化することから磁界強度勾配が新たな評価対象量として考慮された。励起源アンテナと分界面が離れた配置では，分界面を越えた電子にエネルギー供給がなされなくなるため，逆方向の分界面通過が起こり難くなり，一方通行・逆阻止の効果が分界面の働きとして見出された。
・イオン流に対するバイアスの効果：励起源アンテナ付近に正イオン生成域が集中し正の空間電位が形成された。そこから拡散する正イオンは多くが容器天井と側壁に到達し失なわれると予想されるが，容器底部基板への負バイアス印加と容器側壁への正バイアス印加により，基板に到達する正イオンを増加させられることが示された。
|
