反応性非平衝RFプラズマの診断

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63632003
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 菅原 実 群馬大学, 工学部, 教授 (50008504)
• 研究分担者: 石川 稜威男 山梨大学, 工学部, 助手 (00020446) ; 松沢 秀典 山梨大学, 工学部, 教授 (40006234) ; 菅ノ又 伸治 山梨大学, 工学部, 教授 (50020425) ; 岡田 富男 群馬大学, 工学部, 助手 (10111395) ; 小林 祥男 群馬工業高等専門学校, 教授
• キーワード: 探針法 / ダブルプルーブ法 / シランプラズマの診断 / 高周波放電 / RF放電 / 負イオン / オプトガルバノ効果 / フォトンカウンテング法

研究概要

この研究は、最も共通性のある平行平板電極構造を持つ容量性RF放電リアクターを用い、アルゴンズスおよび反応性ガス(SiH4,SF6)中で放電の電気的、光学的な構造を、時間・空間分取しながら診断することを目的としている。今年度の成果を以下に述べる。
1)RF反応性ガス放電プラズマ中におれるダブルプローブ法
探針表面上への被膜防備策として加熱式プローブ法を開発し、SF6ガス、SiH4ガス中で成果を得た。次に、探針測定へのRF電位変動の影響を補う方法として、プルーブの回路系に、外部からRF電位を加え、シースにはRF電位変動が加わらない方式を考案した。その予備実験を行い、このアイデアをチェックした。
2)RF放電イオンシース構造とその動的振る舞い
RF放電の構造をDC放電と対比しながら、その電気的(電位分布、電荷分布)と光学的構造(負グロー、陽光注)をしらべている。今年はf=400kHz、13.56MHz、の場合で、負グロー出現のタイミングとその時間・空間的進展過程をフォトンカウンテング法により測定した。
3)SF6ガス中で放電の進展過程
高周波(f=30-500kHz)放電における発光の空間分布を測定し、両電極前面に比較的高い電界が存在する事を見出した。
4)光脱離を用いた負イオン検出法の確立
レーザーパルスの多重照射系を完成し、光脱離による負イオンの検出に成功した。これを用い、SF6ガス、f=30kHzの場合で計測し、放電電流が急上昇する直前に、アース電極から5mm離れた位置での負イオン密度として10/ccの値を得た。
5)マルチカスププラズマ源としたプラズマの測定で、RFセルフバイアスが出現する事を観測した。

研究成果

• [文献書誌] 小林祥男、大手丈夫、加藤正明、菅原実: "清浄表面を保持する加熱式静電探針の基礎特性" 電気学会論文誌A. 109ーA. 69-75 (1989)
• [文献書誌] 小林祥男、大手丈夫、加藤正明、菅原実: "SF6ガス中における加熱式ダブルプローブ法" 日本真空協会 真空. 32. 118-121 (1989)
• [文献書誌] M.SUGAWARA,T.OHTE,&T.MIYAMOT: "CONTROL OF THE SELF-BIAS VOLTAGE OF RF PLANAR DISCHARGES BY MEANS OF AUXILIARY ELECTRON CURRENT" XIX-ICPIG,PROCEEDINGS. 400-401 (1989)
• [文献書誌] S.SUGANOMATA,I.ISHIKAWA,S.OHMOTO,T.AKITSU & Y.SAITO: "SPATIOTEMPORAL VARIATION OF LIGHT EMISSION FROM SF6 PARALLEL-PLATE DISCHARGE AT FREQUENCIES OF 100 AND 500kHz" Jpn.J.Appl.phys.28. L2265 (1989)
• [文献書誌] I.ISHIKAWA,K.KOIKE,T.AKITSU,S.SUGANOMATA,&H.MATSUZAWA: "DETECTION TECHNIQUE OF NEGATIVE IONS BY PHOTODETACHMENT IN SF6 LOW FREQUENCY DISCHARGE" Jpn.J.Appl.Phys.
• [文献書誌] I.ISHIKAWA,S.SUGANOMATA,H.OZAKI,Y.NAKATANI,S.OHMOTO&Y.SAITO: "SPATIO-TEMPORAL OBSERVATION OF PHOTO-EMISSION FROM LOW FREQUENCY GLOW DISCHARGE IN SF6 GAS." XIX-ICPIG,PROCEEDINGS. 404-405 (1989)