多極磁場を有するプラズマ反応器の最適化に関する研究

多极磁场等离子体反应器优化研究

基本信息

批准号：
05J04788
负责人：
武木田秀人
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J04788/
关键词：
粒子モデル PIC MC法多極磁場プラズマプロセシングエッチング IED

项目摘要

多極磁場のプラズマ閉じ込め効果についてPIC/MC法を用いた解析を行った.多極磁場の効果がはじめて示された装置に注目し,中心軸上の加熱されたフィラメントからの電子放出により維持される熱陰極放電を2次元でモデリングした.背景ガス圧力,磁場の強さ,磁極数を変化させた系統的解析を行い多極磁場のプラズマに対する影響を明らかにした.プラズマ密度は5mTorr以下の圧力域において約一桁,増加し,電子密度が磁極付近にピークを持つこと,プラズマ電位が負の値を持つことが明らかにされた.中心から放出された高エネルギー電子の平均自由行程が放電長さよりも長いような低圧力な条件の場合に,プラズマ閉じ込めの効果が大きいことが分かった.また閉じ込めのために最適な磁極数が存在することが明らかにされた.2次元の解析を発展させ,軸方向に有限の装置形状を考え,多極磁場を有するVHFプラズマ反応器の3次元解析を行った.装置形状としては円筒状であり,軸方向に平行平板型電極が存在する.プラズマ構造に対するガス圧力と多極磁場の影響を解析した.プラズマ密度は40mTorr以下の圧力域において約一桁,増加する.また磁場無しでは放電を維持することの出来なかった10mTorrにおいても放電を維持することが出来た.プラズマ密度は壁面付近でピークを持ち,このピークの存在により,電極へのイオンフラックスの一様性が悪化する.一方,電極に入射するイオンのエネルギー分布関数(IED)の形状には磁場は大きな影響を与えない.2次元の場合と比較すると,高エネルギー電子の生成場所が装置全体に広がるためにさらに高い圧力域においても磁場が有効であることが示された.以上,本研究ではPIC/MC法による多極磁場を有するプラズマ反応器の解析を行い,閉じ込め条件とプロセスの一様性に対する影響の観点から最適装置設計の指針となるための指針を得た.

使用PIC/MC方法进行分析，以首次通过多磁场指示的多翼磁场的等离子体限制效应。中心轴。密度增加了约一位，电子密度在磁极附近具有峰值，并且在低压条件下，血浆势具有负值。血浆限制是大量的，已经揭示了存在最佳的磁极数量，以便于轴向分析。 - 磁场的形状是圆柱形的，并且在轴向方向上有一个平行的平面电极。较少。已经表明，磁场即使在较高的压力区域也有效，因为在研究中，高能电子扩展的位置分析了整个设备。方法，并从对对抗条件和过程的统一性的影响的角度获得了最佳设备设计指南的指南。