Radio frequency plasma transition caused by gas puffing and/or direct current biasing using multiturn internal antenna

山内 俊彦; 小林 清二*; 杉林 秀之*; 立花 俊之*; 内藤 駿弥*; 管野 善則*; 蛭田 敏仁

Japanese Journal of Applied Physics, 51(1), p.01AA02_1 - 01AA02_7, 2012/01

https://doi.org/10.1143/JJAP.51.01AA02

本研究を開始した頃、内部アンテナにより生起された27MHz高周波(RF)プラズマは、外部アンテナではRFパワーを上げていくとあるRFパワーで突然静電結合型プラズマ(CCP)から誘導結合型プラズマ(ICP)に遷移が観測されるが、内部アンテナではそのような遷移が観測されず、ヒステリシス状(例えばRFパワー対電子密度)の遷移現象は起こらないと考えられていた。ところがわれわれのRFマルチターン内部アンテナによるプラズマ生成実験では、ある任意RFパワーで突然の遷移現象が実験的に観測された。そこではCCPからICPへの遷移は、パシェン則のような特異なガス圧特性を示した。またRFパワー吸収メカニズムと考えられるcollision dumping加熱により電子密度が約2桁も瞬時に上昇するとは考えずらく、その遷移物理は複雑である。それでわれわれはガス排気法を推し進めている途中で、CCPからICPに突然遷移することを初めて観測した。この遷移は排気により封入ガス圧が低下し、その結果温度上昇したため遷移が起きたと考えられた。最後に、プラズマ中で粒子を加速するRFアンテナに自発的に生じた自己バイアス、及びアンテナにかける外部バイアス実験での観測結果についても発表する予定である。