マイクロ波プラズマ処理
マイクロ波によるプラズマの生成

(2) マイクロ波によるプラズマの生成

プラズマ放電の開始には、気体中に初期電子が存在する必要がある。初期電子はフィラメント加熱による熱電子放出、強い電界効果による冷電子放出、強い光或いは宇宙線や放射線などで励起されるなどして電離し生成される。

この初期電子に外部からマイクロ波電力などのエネルギー（電界）を加えると、加速されて高エネルギー電子となり、分子や原子と衝突しエネルギーの移動が起きる。このエネルギーの交換により中性の分子や原子はイオンと電子に電離したり、分子及び原子を励起したり、原子状のラジカルを生成したりして種々の活性状態が得られる。

この放電プラズマを持続させる放電(電離)エネルギ－の供給手段として、電波ではマイクロ波エネルギーと高周波エネルギーによるものがある。高周波放電の場合は、発振周波数１３.５６ＭＨｚの電波を利用するものが多く、図20.2.2 にその発生方式が示されている。コイル(誘導形) 或いは電極(容量形)の間にプラズマ発生部があって処理部と一体化されており、被処理物は高周波とプラズマ中に存在するのが特徴である。

マイクロ波エネルギーによる放電は、周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波を利用し、図20.2.1 に示すようにマイクロ波を伝送する導波管に直接石英製プラズマ発生管を挿入する方法が多用されており、既に説明した定在波導波管形加熱炉を利用している例が多い。尚、円形導波管を利用したプラズマ発生炉も使われているが半導体のＣＤＥ（Chemical Dry Etching：ドライエッチング）用、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学的薄膜生成）及びＰＶＤ（Physical Vapor Deposition：物理的薄膜生成）用が多く、磁束密度８７５Ｇの磁界を利用した「ＥＣＲプラズマ（電子サイクロトロン共鳴）」を含め、ここでの説明は省略させていただく。

図20.2.2 高周波プラズマ発生方式