サイクロトロン共鳴質量分析器を用いた磁化プラズマ中ラジカルイオンの測定

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05237216
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 三重野 哲 静岡大学, 理学部, 助教授 (50173993)
• 研究分担者: 山際 啓一郎 静岡大学, 理学部, 教授 (50021952)
• キーワード: サイクロトロン共鳴 / 質量分析器 / 磁化プラズマ / ラジカルイオン / プラズマプロセッシング / ふっ素 / 負イオン / フリーラジカル

研究概要

1.報告者の開発したサイクロトロン共鳴質量分析器を用いて、磁化プラズマ中のラジカルイオンのその場質量分析を、分解能M/ΔM(〕 SY.ltoreq. 〔)80で行うことができた。
2.CH_4/Ar、CF_4/Ar、CH_4/H_2の原料ガスに対して直流放電とECR放電を行ない、ラジカルイオン組成のプラズマ条件依存性のデータを得ることができた。特に、CF^+、CH^+、CH_5^+の圧力やプラズマ密度依存性が特微的であった。また、分子分圧が1%以下でもその分子イオンを測定することができた。また、炭素基板への水素プラズマ照射において、エッチング作用による炭火水素イオンの発生過程を測定することができた。
3.CF_4ガスの直流放電で、正イオンと同時に負イオン(F^-、F_2^-)もこの分析器で測定することができた。そして、F^-の密度はCF_3^+の約30%に達していることが分かった。
4.CH_4とCF_4の中性ガスに対して、この分析器で電子ビーム入射のイオン化質量分析を試み、分子の解離イオン化の様子を測定できた。また、電子ビームエネルギーに対するイオン化の断面積を測定することができた。しきい値イオン化法による中性ラジカルの測定も検討中である。
5.分析器のオリフィスやターゲットにバイアス電圧を加え、通過イオン速度を減速させることにより、分解能を上昇させることができた。現在、分解能の向上と分析器の小型化のため、イオン閉じ込め法を開発中である。

研究成果

• [文献書誌] 三重野 哲: "ヘリコン波酸素プラズマ中正負イオンの時間分解分析" 信学技報. SPDM-126. 53-57 (1993)
• [文献書誌] T.Mieno: "Cyclotron Resonance Mass Spectrometry of Radical Ionsina Magnetized Reactive Plasma" Proc.2nd Int.Conf.Reactive Plasmas,Yokohama,1994. 395-398 (1994)
• [文献書誌] T.Kano: "Measurement of Ion Fractions in Helicon Wave CF_4 Plasmas by TOF Mass Analysis" Proc.2nd Int.Conf.Reactive Plasmas,Yokohama,1994. 581-583 (1994)
• [文献書誌] 武田 仁志: "サイクロトロン共鳴質量分析器による磁化プラズマ中炭化水素不純物の測定" ダイバーター研究会報告書,核融合科学研究所,1994. (出版予定). P.7 (1994)
• [文献書誌] T.Mieno: "Cyclotron Resonance Mass Spectrometry of Ionic Radicals in a Magnetized CF_4 Plasma" Jpn.J.Appl.Phys.33 (出版予定). (1994)