| 研究概要 |
本研究は,プラズマCVD法やスパッタリング法,パルスレーザデポジション法等のプロセシングプラズマ中に発生する単一帯電微粒子(ドロップレット)の観測と,それに作用する力を,レーザピンセットを応用した計測法を用いてin-situ測定することを目的としている。これまでに実験とシミュレーションの両面から研究を進めている。実験の面ではパルスレーザデポジション法中のプラズマプルームの観測、及び発生した微粒子の挙動を観測した。その結果、以下のことが明らかになった。
1)プルーム中に発生する微粒子のサイズや密度は、レーザパワーの増加とともに増加する。
2)基板上に堆積するドロップレットのサイズや密度は、ガス圧力に依存していること。
3)ドロップレットの数は、外部磁界によって制御可能であることが分かった。
また、ドロップレット、およびそのもととなるターゲットから飛び出した微粒子の帯電量変化と挙動と、プラズマ中で帯電した微粒子のシース通過中の帯電量変化を軌道制限理論を用いた計算によって検討した。その結果、以下のことが明らかになった。
1)飛び出した微粒子は、そのサイズが大きいほど、壁電位がより負であるほど、シースを通過するには大きい初期運動エネルギーが必要である。これは、壁電位を浮動電位よりも負にすれば、微粒子はプラズマ中に侵入できず、微粒子の除去が可能であることを示唆している。
2)プラズマ中での微粒子の帯電量を、微粒子をプラズマ外に取り出して測定する場合、準中性領域とイオンシース領域において帯電量は大きく変化する。
上記の計算は、微粒子表面に形成されるシースのイオン流入等による変形や、イオンシース中での電離現象、γ効果など等を考慮に入れていないため、実際とは若干の違いがあると考えられるが、実際の計測時の指標としては十分であると考えている。
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