ハイブリッド放電を用いた反応性プラズマの電子エネルギ-・電界の制御

本研究では、反応性プラズマの制御を目指して、プラズマの電子エネルギ-・電界及びイオンビ-ムを制御できる新しい技術を開発することを目指している。昨年度の本研究関連課題で、マイクロ波プラズマと高周波プラズマを独立に生成しこれら2つのプラズマが分離・統合できるハイブリッドプラズマ装置を開発し、電子エネルギ-、電界の制御及びイオンビ-ムの発生等が可能であることを示した。本年度はマイクロ波・高周波の出力の増大に伴う計測の信頼性を向上するため、マイクロ波、高周波電界を遮断した直後にサンプリング計測を行い、ハイブリッドプラズマにおける制御機構を明らかにした。その結果、ハイブリッドプラズマは単体のマイクロ波プラズマと異なり、広い範囲の磁界強度でプラズマを効率よく発生でき、更にその磁界強度によって電子密度や電界強度などプラズマの諸量を制御できることが明らかとなった。また2つのプラズマ間の印加バイアス電圧によりイオンビ-ムエネルギ-も制御できることがわかった。更に、メタンガスを用いて反応性ハイブリッドプラズマを生成し、電子エネルギ-、イオンビ-ムエネルギ-を制御してカ-ボン薄膜合成を行った。その結果、成膜速度はマイクロ波電力、磁界強度とともに増加し、それは電子密度の増加に起因することがわかった。イオンビ-ムエネルギ-も成膜速度に関与することが明らかとなった。今後、この反応性ハイブリッドプラズマの特長を一層明確にするために、分光・レ-ザ-計測によるラジカル種の密度測定を加えてプラズマパラメ-タの制御機構を明らかにするとともに、ハイブリッドプラズマを用いて合成した薄膜の膜質評価を行い、それらの関連性を明らかにした上で、成膜の精密制御を行う予定である。

本研究では、反応性プラズマの制御を目指して、プラズマの電子エネルギ-・電界及びイオンビ-ムを制御できる新しい技術を開発することを目指している。昨年度の本研究関連課題で、マイクロ波プラズマと高周波プラズマを独立に生成しこれら2つのプラズマが分離・統合できるハイブリッドプラズマ装置を開発し、電子エネルギ-、電界の制御及びイオンビ-ムの発生等が可能であることを示した。本年度はマイクロ波・高周波の出力の増大に伴う計測の信頼性を向上するため、マイクロ波、高周波電界を遮断した直後にサンプリング計測を行い、ハイブリッドプラズマにおける制御機構を明らかにした。その結果、ハイブリッドプラズマは単体のマイクロ波プラズマと異なり、広い範囲の磁界強度でプラズマを効率よく発生でき、更にその磁界強度によって電子密度や電界強度などプラズマの諸量を制御できることが明らかとなった。また2つのプラズマ間の印加バイアス電圧によりイオンビ-ムエネルギ-も制御できることがわかった。更に、メタンガスを用いて反応性ハイブリッドプラズマを生成し、電子エネルギ-、イオンビ-ムエネルギ-を制御してカ-ボン薄膜合成を行った。その結果、成膜速度はマイクロ波電力、磁界強度とともに増加し、それは電子密度の増加に起因することがわかった。イオンビ-ムエネルギ-も成膜速度に関与することが明らかとなった。今後、この反応性ハイブリッドプラズマの特長を一層明確にするために、分光・レ-ザ-計測によるラジカル種の密度測定を加えてプラズマパラメ-タの制御機構を明らかにするとともに、ハイブリッドプラズマを用いて合成した薄膜の膜質評価を行い、それらの関連性を明らかにした上で、成膜の精密制御を行う予定である。