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フラズマプロセシングで使用頻度の高い平行平板型の高周波放電に注目し両電極間の発光強度分布とプラズマパラメータとの関連を調べ、プラズマプロセシングへの応用を試みた。
本研究では、高周波電源に13.56MHzの発振器を使用し、H_2、N_2、Arガスで分布を行った。高周波電源によって両電極間にプラズマを発生させると、陰極近傍にr電子によるものと思われる電子密度の高い領域が現れる。
両電極間の発光強度分布を測定すると、この部分の発光強度が最も高くなりピークを示す。このピークの位置と、プレシースとプラズマ領域との境界とが極めて良い一致を示すことが、探針報によって明らかとなり、陰極とプレシース端との間のシース幅とプラズマパラメータとの関係をまず調べた。
プラズマパラメータの中でも、電子の平均エネルギーはプラズマ中での反応機構を支配するので重要であり、探針法によって測定した。シース幅は、光ファイバーを走査させることにより得られた発光強度分布から求めた。その結果、シース幅と電子の平均エネルギーとの間にはほぼ比例関係にあることが解った。この事は、Langmuir-Childの式を使うことにより解析的に証明された。さらに、陰極に発生する直流バイアス電圧とシース幅によってプラズマ中の電子密度も測定できることが示された。この様に、プラズマに非接触でプラズマパラメータを把握できることは、プラズマを制御する上で非常に意義深いと思われる。
発光強度分布もしくはシース幅の測定には、実際のプロセスへの応用を考えた場合、短時間の測定が好ましい。そこで、CCDカメラによる測定を試みた。その結果、ファイバーの走査より極めて高い分解能で、しかも短時間に強度分布及びシース幅を測定することに成功した。
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