大気圧プラズマを利用したラジカル加工におけるラジカル生成機構の解明

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07455063
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 森 勇蔵 大阪大学, 工学部, 教授 (00029125)
• 研究分担者: 佐野 泰久 大阪大学, 工学部, 助手 (40252598) ; 山村 和也 大阪大学, 工学部, 助手 (60240074) ; 山内 和人 大阪大学, 工学部, 助教授 (10174575)
• キーワード: 高圧力プラズマ / ラジカル加工 / パルス変調 / プラズマの局在化

研究概要

高圧力プラズマを利用したラジカル加工では、気体の平均自由行程が非常に小さいため、高効率にラジカルを生成するためには、プラズマ発生のための高周波電界強度をできるだけ大きくする必要がある。一方、形状創成における加工の空間制御性のためには、より局在したプラズマが望ましく、電界強度の増加に伴い、側壁の領域までプラズマが発生するといった問題が生じる。高圧力プラズマを利用することで、高密度のラジカルの生成と局在したプラズマ発生という従来に無い特性を実現しているものの、これらをさらに高い次元で両立させるためには、上述の様な相反する関係にある。
本研究では、これらを両立させるために、高周波電力をパルス状に投入することを提案している。パルス変調による電力投入では、瞬間的に極めて高い電界の発生が可能なため高効率なラジカルの生成が期待でき、さらにプラズマは最も強電界の作用するギャップ域から発生し側壁部へと広がるため、ギャップ域に局在している時間内にパルス時間幅を設定することでプラズマ領域の拡大の問題も同時に解決しようとするものである。
今年度も昨年度に引き続き、電力投入系をパルス変調可能なものに変更した、既設の高圧力プラズマ発生装置を用いて種々の実験を行い、パルス時間幅と投入する高周波の電界強度を変化させた場合のラジカル密度および分解過程を知ることができた。特に、SF6ガスやC1F3ガスを用いた場合、プラズマの局在性と加工能率の両立が可能であることを明らかにした。