Advanced ceramics synthesized by inductively coupled plasma with inner RF antenna

内部RFアンテナを使った誘導結合型プラズマにより合成されたアドバンストセラミックス

中垣 圭太; 山内 俊彦; 菅野 善則*; 小林 清二*

Nakagaki, Keita; Yamauchi, Toshihiko; Kanno, Yoshinori*; Kobayashi, Seiji*

27.12MHzRF加熱プラズマを組み込んだCVD装置を開発し、アドバンストセラミックス、特にダイヤモンドの合成研究を開始した。本装置は、4ターンRFアンテナコイルをチャンバー内部に設置した所に特徴を有する。ここでは、世界で初めて静電結合型プラズマ(CCP)が突然ある閾値パワーを超えると誘導結合型プラズマ(ICP)に遷移することを発見した。プラズマの重要な特性をダブルプローブで測定した所、Te 10eV及びne 10E11cmで、これは分子の解離に適した特性であった。プラズマ中の不純物を分光学的に調べたが、全く何の不純物のスペクトルも観測できなかった。低パワーRF加熱プラズマでシリコン基板上に、球状ダイヤモンドを合成できた。

The CVD system by 27.12 MHz RF heating plasma discharge was developed to investigate the synthesis of the advanced ceramics, particularly diamond. Our system was unique, whose four turns RF antenna coil was installed inside of chamber. Here, we found the interesting physical behavior for the first time which the charge coupled plasma (CCP) changed to the inductively coupled plasma (ICP) suddenly at the threshold power. The plasma characteristics which were measured by the double probe were Te10 eV and ne 10E11 cm suitable for the dissociation. No impurity was observed in plasma, judging from the spectroscopic measurement. The ball-like diamond was synthesized on the silicon (Si) substrate by the low power RF heating plasma.