ICP放電プラズマ内の電子挙動のレーザー計測を用いた研究

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本研究では,レーザー散乱法を用いて誘導結合プラズマ中での粒子の挙動を計測する。そこで得られたデータからプラズマの内部構造を理解しようとするものである。低気圧で動作する誘導結合プラズマのような非平衡プラズマでは,電子が重要な働きをしている。半導体加工分野などで,実際にプロセスを行うイオンや,ラジカルの生成には,電子のエネルギー分布関数(EEDF)が密接に関わっているからである。近年,イオンやラジカルの制御にパルス変調を用いるという,新しいプラズマ制御法が提案された。この制御法は,EEDFを制御しようとする試みである。本研究で用いたレーザートムソン散乱法は,電子のエネルギー分布関数を,データ解釈の曖昧さなく,正確に測定できるという長所を持つ。まず,パルス変調を印加していない無変調プラズマについて誘導結合プラズマ中のEEDFを詳細に計測した。その結果,誘導結合プラズマ中では,EEDFが,非マクスウェル分布になる事を初めて見出した。このEEDFは,電子の低エネルギー領域に密度のピークがある関数形を持っている。パルス変調プラズマではEEDFの制御を目的としている。この非マクスウェル分布の生成メカニズムを解明すれば,より有効なプラズマ制御のための知見を得る事ができる。そこで,パルスプラズマの内部構造の解明の前に,無変調プラズマにおける非マクスウェルEEDFの生成メカニズムについて考察を行った。その結論として,EEDFの関数形には,電子密度と誘導加熱機構が密接に関係している事を示した。15EA04:今後は本研究で得られた成果を,過渡現象を含むパルス変調プラズマの内部構造の解明に適用してゆく予定である。