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VHFプラズマの大面積・均一化の問題点:1(定在波の問題)
A、本質的問題である定在波(standing wave)の発生
(1)電極サイズがλ/4以上であれば、進行波と反射波が干渉し、定在波が発生する。その結果、電極間の電界の強さの分布は正弦波状となり、プラズマの強さも同様の分布になる。
(2)また、インピーダンス整合器と電極の間の同軸ケーブルの長さがλ/4以上であれば、上記理由により定在波が発生する。
(3) プラズマ中のλ/4の値は下記(真空中の値)の約0.5〜0.7倍(プラズマ密度が大きければ、λは真空中の値より短くなる)と見込まれる。
●13.56MHzの場合・・・・5.5m(λ=22.1 m)
●30・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2.5m( 10 m)
●60・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1.25m( 5 m)
●70・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1.07m( 4.2 m)
●100・・・・・・・・・・・・・・・・・・0.75m( 3 m)
●200・・・・・・・・・・・・・・・・・・0.375m( 1.5 m)
●300・・・・・・・・・・・・・・・・・・0.25 m( 1 m)
【参考1: 同軸ケーブルを伝播する電力波の概念図】
【参考2: 定在波発生の概念図】
B、学術文献に見られる定在波(standing-wave)問題の研究成果
(1) J.Kusuke et al : Power Feeding in Large Area PECVD of Amorphous Silicon 、
Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol.. 377(1995), 27-32
(2) A. Perret et al : Ion Flux Nonuniformities in Large-Area High-Frequency Capacitive Discharges 、
Applied Physics Letters, Vol.. 83, No. 2(2003), 243-245.
(3) L. Sansonnens et al : A Voltage Uniformity Study in Large-Area Reactors for RF Plasma 、
Plasma Sources Sci. Technol. 6(1997) 170-178.
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