千葉工業大学　プロジェクト研究年報　2015年版

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３．シミュレーション結果および考察 以下に， DLC成膜用ハイドロカーボンプラズマシミュレーションから得られた成果の一部を以下に紹介する．図３に， 異なる入力電力密度(a) 0.02 Wcm-2，(b) 0.10 Wcm-2，(c) 0.20 Wcm-2における入力電力密度における，Si含有DLC成膜用TMSプラズマ中の電子および各種正イオン密度の空間分布をそれぞれ示す． 本図から，10倍もの入力電力密度の増加に対し，金属電極間中央（0.50 cm）におけるTMSプラズマ密度は，0.4×109 cm-3から7.0×109 cm-3へと約18倍もの増加を示した．これは，プラズマ生成に寄与する電子とTMSガスとの衝突に伴う電離（イオン化）の度合いが非線形的に増加することに起因する．それに加え，本結果から，TMSプラズマを構成する主要な正イオン種が３種類存在することが確認でき，密度の高い順にSi(CH3)3+イオン，Si(CH3)4+イオン，HSi(CH3)3+イオンであった．このことから，TMSプラズマ中のイオン種は，TMSガス全体イオン化して生成されるSi(CH3)4+イオンよりも，TMSガスを構成する４つのメチル基（-CH3）のうち１つのメチル基が解離しつつイオン化することで生成されるSi(CH3)3+イオンの方が生成されやすいことが示唆され，本結果はTMSガスの性質に依るものと考えられる． 参考文献 (1) 小田昭紀，川口悟，佐藤孝紀，上坂裕之，太田貴之：「DLC成膜用容量結合型高周波テトラメチルシランプラズマのシミュレーション」, 第75回応用物理学会秋季学術講演会, 19a-S9-5 (2014.9) (2) Akinori Oda, Satoru Kawaguchi, Kohki Satoh, Hiroyuki Kousaka and Takayuki Ohta, "Numerical Simulation on Spatiotemporal Behavior of Charged-Species in Tetrametylsilane Plasmas for Diamond-Like Carbon Coating", Proc. of Plasma Conference 2014 (PLASMA2014), 20PA-041 (2014.11) (3) Akinori Oda, Satoru Kawaguchi, Kohki Satoh, Hiroyuki Kousaka, Takayuki Ohta, "Computational Study on Fundamental Properties in Capacitively-Coupled Radio-Frequency Tetrametyl- silane Plasmas for Diamond-Like Carbon Film Coatings", Proc. of 2014 MRS Fall Meeting & Exhibit, G5.02 (2014.12) (4) Akinori Oda, Satoru Kawaguchi, Kohki Satoh, Hiroyuki Kousaka, Takayuki Ohta, "Numerical Analysis on Capacitively-Coupled RF Tetrametylsilane Plasmas for Si-Containing DLC Film Coating", Proc. of 7th International Symposium on Advanced Plasma Science and Its Applications for Nitrides and Nanomaterials / 8th International Conference on Plasma-Nano Technology & Science (ISPlasma2015 / IC-PLANTS2015), D1-P-09 (2015.3) 図２ Si含有DLC成膜用TMSプラズマのモデル図 86420x109 1.000.750.500.250.0086420x109 1.000.750.500.250.0086420x109 1.000.750.500.250.00Si(CH3)3+e-Si(CH3)4+Si(CH3)3+e-Si(CH3)4+Si(CH3)3+e-Si(CH3)4+HSi(CH3)3+HSi(CH3)3+HSi(CH3)3+(c) Pin= 0.3 Wcm-2(a) Pin= 0.02 Wcm-2(b) Pin= 0.1 Wcm-2Number Density [109cm-3]Distance from Driving Electrode (cm) 図３ 異なる入力電力密度時におけるSi含有DLC成膜用TMSプラズマ中の電子および各種正イオン密度の空間分布． 922015　千葉工業大学附属研究所　プロジェクト研究年報　　　　　　　　　　Project Report of Research Institute of C.I.T 2015　　　　

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