平板状表面波励起プラズマのプラズマプロセシングへの応用とその評価

平面表面波激发等离子体在等离子体处理中的应用与评价

• 批准号: 02F00118
• 负责人: 神藤 正士
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00118/
• 关键词: 平板状表面波プラズマ; 高エネルギー電子ビーム; 高密度プラズマ; 同軸型T型チューナ; 経方向密度分布; スロットアンテナ; 石英板; プラズマ芝鳴; T型チューナ; 干渉測定; TM_<011>円筒共振器; 半径方向密度分布; 石英円筒; マイクロ波反射電力

本研究は、平板状低気圧マイクロ波表面波プラズマの発生機構とプラズマ制御技術に関するものである。1990年代になって、スロットアンテナと石英板との組み合わせにより平板状大口径表面波プラズマの生成が可能となった。このプラズマは1mTorr程度の低気圧でも10^<12>cm^<-3>の高密度プラズマが生成される上、石英板から30mm以上離れると電子温度は1.0eV程度に低下するため、プラズマプロセシングに適ったプラズマ源としての応用が期待されている。しかし、低気圧下でのマイクロ波電力のプラズマへの輸送過程の理解が未だに不十分である。このため本研究では、(1)表面波プラズマ発生機構に関する研究と(2)プラズマの径方向密度分布の制御方法に関する研究を相互に連携して行った。初年度では、50mTorr以下のアルゴン中で、500〜100OWの2.45GHzマイクロ波で生成されるプラズマの電子温度とプラズマ密度を静電プローブで測定した結果、石英板から50mmまでの空間では、管軸に沿って石英板から下流方向に数10eVの高エネルギー電子ビームが流れていることを実験的に見出した。これは、石英板近傍でプラズマ共鳴現象が生じて強いマイクロ波電界が発生し、電子がこれにより統計加熱された結果と考えられ、プラズマ発生機構の解明に重要な手がかりを与える。2年目では、E-Hチューナの原理に基づいて開発した同軸型T型チューナにより、石英板内部を半径方向に伝搬するマイクロ波電界を制御して、プラズマの径方向密度分布の制御を行った。これにより、平坦な径方向分布からプラズマ半径を放電容器内半径より短くした分布まで、プラズマ密度分布を自由に制御できることを確かめることができた。また、プラズマが側壁から離れると、壁からの不純物発生が大きく減少することも明らかにされた。

This study focuses on the development mechanism and control technology of flat low-voltage surface waves In the 1990s, quartz plates were assembled and plate-like large-aperture surface waves were generated. The high density of the quartz plate is generated at a low pressure of 1mTorr <12>or more, and the electron temperature is lowered to <-3>1.0 eV or more. The understanding of the transmission process of microwave power under low pressure is not very good. This study includes three parts: (1) the research on the mechanism of surface wave propagation;(2) the research on the control method of radial density distribution of surface wave propagation. At the beginning of the year, the electron temperature and density of the electron generated by the wave below 50mTorr were measured at 2.45 GHz from 500 to 100OW. The space between the quartz plate and the tube axis was 50mm. The electron temperature and density of the electron generated by the wave below 50 mTorr were measured at 10eV along the downstream direction of the quartz plate. The resonance phenomenon occurs near the quartz plate, and the generation of electrons in the wave-electric field results in statistical heating. 2 years ago, the principle of E-H resonance was developed, and the radial density distribution of quartz plate was controlled. The radius of the container is short, the density of the container is free, and the radius of the container is flat. The impurities in the side walls of the wall are generated, and the impurities in the wall are reduced.

项目成果

Milan Siry: "Enhanced Plasma Production Near the Quartz Side-wall in Large-area Surface-wave Discharge"Proc.of the 20^<th> Symposium on Plasma Processing. 147-148 (2003)

Milan Siry：“大面积表面波放电中石英侧壁附近的增强等离子体产生”第 20 届等离子体处理研讨会论文集。

Tibor Terebessy, Milan Siry, Masashi Kando, Jozef Kudela, Dariusz Korzec: "Observation of a localized electron beam in large-area microwave discharge"Applied Physics Letters. 82・5. 694-696 (2003)

Tibor Terebessy、Milan Siry、Masashi Kando、Jozef Kudela、Dariusz Korzec：“大面积微波放电中局域电子束的观察”应用物理快报 82・5（2003 年）。

Tibor Terebessy: "Large-area Microwave Discharges in Nitrogen : Control of Density Profiles Using the T-junction Tuning System"Proc.of the 20^<th> Symposium on Plasma Processing. 149-150 (2003)

Tibor Terebessy：“氮气中的大面积微波放电：使用 T 形接头调谐系统控制密度分布”第 20 届等离子体处理研讨会论文集。