| 研究概要 |
本研究は、高周波プラズマを用いた微細加工処理装置の開発を目指す第一歩として、容量性結合および誘導性結合高周波放電プラズマ中の荷電粒子密度及び電子エネルギー分布のガス圧力依存性を実験的及び理論的に調査した。以下に詳細を記す。
容量性結合高周波酸素放電プラズマ中の荷電粒子の空間構造をプローブ法により測定した結果,負イオン密度プロファイルは放物型となる一方,電子密度プロファイルはシース近傍を除いてほぼプラズマ領域全体にわたり一様となった。また、負イオン密度はガス圧力0.1(Torr)-0.5(Torr)の条件下では電子密度に対し約10-20倍ほど高く,負イオンはプラズマ領域全体にわたり存在していた。負イオン密度およびそのプロファイルは,プラズマ中での主要な衝突反応を考慮し荷電粒子に対する拡散方程式を解くことで説明することができた。
次に,誘導性結合高周波アルゴン放電中の電子エネルギー分布を測定した結果,5mTorr以下の低圧力条件では電子エネルギー分布の低エネルギー部はBi-Maxwell分布を形成する一方,圧力を10mTorr以上にすると電子エネルギー分布は第一励起エネルギーの位置を境にして2つの温度を用いて近似できた。また、中性・荷電粒子のレート方程式,パワーバランス方程式および高エネルギー電子に対するバランス方程式で構成されるグローバルモデル(体積平均モデル)を構築し,実験結果との対比を行った。その結果,低圧力条件下を除きモデルと実験はよい一致を示し,モデルの妥当性を得る事ができた。
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