RF放電の利用

1.スパッタリングや絶縁膜めっきに有利。電極の極性を急激に変化させることで、絶縁ターゲットを直接スパッタリングし、絶縁膜を形成することができる。直流電源を用いて絶縁膜をスパッタリングして堆積させると、絶縁膜が正イオンの陰極への侵入を遮断し、正イオン蓄積層を形成し、絶縁破壊や発火を起こしやすくなる。陽極に絶縁膜を堆積させた後、電子の陽極への侵入が遮断され、陽極消失現象が発生する。高周波電源を用いて絶縁膜を堆積させる場合、電極の極性が交互に変化するため、サイクル前半に陰極に蓄積された正電荷はサイクル後半に電子によって中和され、陽極に蓄積された電子は正イオンによって中和される。サイクル後半ではこの逆のプロセスにより、電極への電荷蓄積が解消され、放電プロセスが正常に進行する。

2.高周波電極は自己バイアスを生成します。平面電極構造を持つRFデバイスでは、容量結合整合回路内の高周波電極が自己バイアス電圧を生成します。放電時の電子の移動速度とイオンの移動速度の大きな差により、電子は一定時間内により大きな移動速度を達成できますが、イオンの速度が遅いため蓄積が発生します。高周波電極は各サイクルの大部分で負電位にあり、その結果、地面に負電圧が発生します。これが高周波電極の自己バイアス現象です。

高周波放電電極によって生成される自己バイアスは、陰極電極へのイオン衝突を加速し、二次電子を継続的に放出して放電プロセスを維持します。この自己バイアスは、直流グロー放電における陰極降下と同様の役割を果たします。高周波電極によって生成される自己バイアス電圧は500～1000Vに達するため、RF電源を使用していても放電を安定させることができます。

3. 後述する大気圧グロー放電や誘電体バリアグロー放電においては、高周波放電が重要な役割を果たします。