高周波放電の利用

1. スパッタリングおよびめっき絶縁層に有効。電極極性の急速な変化を利用して、絶縁ターゲットを直接スパッタリングして絶縁層を得ることができます。直流電源を使用して絶縁層をスパッタリングおよび堆積する場合、絶縁層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ます。この層は破壊や発火を起こしやすくなります。陽極に絶縁層を堆積した後、電子が陽極への侵入を遮断され、陽極消失現象が発生します。高周波電源を使用して絶縁層をコーティングする場合、電極の極性が交互に変化するため、サイクルの前半で陰極に蓄積された正電荷はサイクルの後半で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ます。サイクルの後半で逆のプロセスが発生するため、電極上の電荷の蓄積が解消され、放電プロセスが正常に進行します。

2.高周波電極は自己バイアスを発生させる。平面電極構造のRFデバイスでは、容量結合整合回路の高周波電極が自己バイアス電圧を発生させる。放電中の電子移動速度とイオン移動速度の大きな差により、一定時間内に電子はより速い移動速度を達成できる一方、イオンの移動速度が遅いため蓄積が生じる。高周波電極は各サイクルの大部分で負の電位となり、その結果、電極表面に負の電圧が発生する。これが高周波電極の自己バイアス現象である。

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撃を加速させ、二次電子を連続的に放出することで放電プロセスを維持する。この自己バイアスは、直流グロー放電における陰極電圧降下と同様の役割を果たす。高周波電源を使用しているにもかかわらず、高周波電極によって生成される自己バイアス電圧が500～1000Vに達するため、放電は安定する。

3. 高周波放電は、後述する大気圧グロー放電および誘電体バリアグロー放電において重要な役割を果たします。