By applying certain types of 'tailored' voltage waveforms (TVWs) to capacitively coupled plasmas, a dc self-bias and an asymmetric plasma response can be produced, even in geometrically symmetric reactors. Furthermore, these arbitrary applied waveforms can produce a number of interesting phenomena that are not present in typical single-frequency sinusoidal discharges. This electrical asymmetry effect presents emerging possibilities for the improved control of the ion energy and ion flux in these systems; parameters of vital importance to both etching and deposition applications for materials processing. With a combined research approach utilizing both experimental measurements, and particle-in-cell simulations, we review and extend recent investigations that study a particular class of TVW. The waveforms used have a pulse-type shape and are composed of a varying number of harmonic frequencies. This allows a strong self-bias to be produced, and causes most of the applied voltage to be dropped across a single sheath. Additionally, decreasing the pulse width (by increasing the number of harmonics), allows the plasma density and ion flux to be increased. Simulation and experimental results both demonstrate that this type of waveform can be used to separately control the ion flux and ion energy, while still producing a uniform plasma over large area (50 cm diameter) rf electrodes.
容量結合プラズマに特定の種類の「調整された電圧波形」（TVW）を印加することにより、幾何学的に対称な反応器においても、直流自己バイアスと非対称なプラズマ応答を生成することができる。さらに、これらの任意に印加された波形は、典型的な単一周波数の正弦波放電には見られない、いくつかの興味深い現象を生み出すことができる。この電気的非対称性効果は、材料プロセッシング用途におけるエッチングと堆積の両方にとって極めて重要なパラメータである、イオンエネルギーとイオンフラックスの制御を改善する新たな可能性を提示する。実験測定と粒子インセルシミュレーションの両方を組み合わせた研究アプローチを通じて、我々は特定のクラスのTVWを調査した最近の研究を概説し、さらに拡張する。使用される波形はパルス状の形状を有し、可変数の高調波周波数で構成される。これにより、強い自己バイアスを生成し、印加電圧の大部分を単一のシースに集中させることができる。さらに、パルス幅を減少させる（高調波の数を増やすことにより）ことで、プラズマ密度とイオンフラックスを増加させることができる。シミュレーション結果と実験結果の両方が、このタイプの波形が、大面積（直径50 cm）の高周波電極上で均一なプラズマを維持しながら、イオンフラックスとイオンエネルギーを独立して制御するために使用できることを実証している。