負性プラズマとそのシース中での微粒子挙動に関する研究

プロセスプラズマでは,反応容器壁に推積した薄膜が剥離したプラズマ中に混入し,膜質の劣下や歩留まりの低下をもたらすことが重要な解決課題となっている。本研究では,壁から剥離した微粒子がプラズマ中に侵入することを防ぐ為,シース中で微粒子に作用する力を明らかにする目的で、非反応性ガスを用いてマグネトロン直流放電の拡散プラズマのイオンシース中に微粒子を添加しその挙動を観察した。また軌道制限理論を用いた数値計算を行い添加実験の結果と比較した。さらに実際にプロセスプラズマで使用されているSF_6ガスを用い、プラズマ中に負イオンが存在する状況で同様の実験を行い、微粒子の挙動を観察した。電気的陽および負性ガス放電のイオンシース中に添加した微粒子の挙動観察,微粒子挙動の数値計算,イオンシース中のイオン速度分布測定を行った結果,(1)イオンシース中で反射して壁へと戻る微粒子の存在を確認した.(2)微粒子はイオンシース中の壁近くで正に、プラズマ近くで負に帯電する事が明らかになった.(3)重力,静電力,イオン粘性力等の微粒子に作用する力を考慮した数値計算により実験結果を定量的に再現する事に成功した.以上本研究により,イオンシース中の微粒子挙動を定量的に初めて明らかにすると共に,微粒子挙動をシミュレーションにより初めて再現する事に成功した.

プロセスプラズマでは,反応容器壁に推積した薄膜が剥離したプラズマ中に混入し,膜質の劣下や歩留まりの低下をもたらすことが重要な解決課題となっている。本研究では,壁から剥離した微粒子がプラズマ中に侵入することを防ぐ為,シース中で微粒子に作用する力を明らかにする目的で、非反応性ガスを用いてマグネトロン直流放電の拡散プラズマのイオンシース中に微粒子を添加しその挙動を観察した。また軌道制限理論を用いた数値計算を行い添加実験の結果と比較した。さらに実際にプロセスプラズマで使用されているSF_6ガスを用い、プラズマ中に負イオンが存在する状況で同様の実験を行い、微粒子の挙動を観察した。電気的陽および負性ガス放電のイオンシース中に添加した微粒子の挙動観察,微粒子挙動の数値計算,イオンシース中のイオン速度分布測定を行った結果,(1)イオンシース中で反射して壁へと戻る微粒子の存在を確認した.(2)微粒子はイオンシース中の壁近くで正に、プラズマ近くで負に帯電する事が明らかになった.(3)重力,静電力,イオン粘性力等の微粒子に作用する力を考慮した数値計算により実験結果を定量的に再現する事に成功した.以上本研究により,イオンシース中の微粒子挙動を定量的に初めて明らかにすると共に,微粒子挙動をシミュレーションにより初めて再現する事に成功した.