プロセス用大口径均一プラズマ発生技術

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工業用に使われるプラズマは電子のエネルギー分布がマクスウェル分布からずれていることが多い。このため、このようなプラズマを二電子温度プラズマとして扱い、その特性を測定する方法を確立した。そして実際にマイクロ波プラズマを用いて、ラングミュアプローブによる測定結果から各電子温度および電子密度を求めることができることを確認した。このようなプラズマから取り出されるイオンのエネルギーとしては、特に低エネルギーの場合にはプラズマ電位によって加速される分を無視できないことが分かった。またこのプラズマ電位は、二つの電子温度のうち高いほうの電子温度に大きく左右されることを理論的に導いた。そしてマイクロ波イオン源から引き出したイオンのエネルギーを、質量分析計の磁界の自乗とイオンエネルギーが直線関係にあることを利用して測定し、このことを実験的に確かめた。一方、短波帯の高周波(13.56MHz)を誘導結合させることによるプラズマ(ICPプラズマ)発生技術により、大口径で均一なプラズマを発生させる実験をおこない、30cmの口径で、標準偏差±3%以下の不均一性で且つ10^<11>ions/cm^2以上の密度のプラズマを発生することができた。高周波アンテナとして数種類の構造のものを実験的に比較検討した結果、単純な一ターンのループアンテナを誘電体の中に埋めこんだ構造のもので上記結果を得ることができた。また、短波帯の高周波とマイクロ波を組み合わせ、同じプラズマに結合させるための構造について検討をした。その結果、短波帯の高周波アンテナに同軸ケーブルを結合させることでマイクロ波を重畳させることができることが分かった。