[发明专利]等离子体温度控制装置和等离子体温度控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于进行等离子体的温度的控制的等离子体温度控制装置和等离子体温度控制方法。

背景技术

在过去，人们认为通过产生等离子体的气体的种类、气体的流量、所外加的能量的量、产生等离子体的方法、等离子体产生室的气氛等，大致确定等离子体的温度。

但是，从各种领域的应用的观点来说，具有将等离子体的温度控制在更宽的温度区域的要求。例如，在采用过去的等离子体装置的表面处理中，通过控制处理对象(例如，在半导体的处理中为衬底)的温度，控制反应速度或处理结果。但是，如果采用控制处理对象的温度的方法，则具有限制可处理的对象等的不利之处。

特别是，最近，具有降低等离子体的温度的要求，为此，相对供给等离子体产生室的能量，增加导入等离子体的气体的流量，由此，减少供给等离子体气体的能量，降低等离子体的温度，或减少投入给等离子体的能量的量，谋求等离子体温度的一些降低。但是，无法获得大幅度的温度的降低。

例如，在等离子体的形成中，采用脉冲电源，间歇地进行向等离子体的供电，将施加给等离子体的能量值作为总体削减(极小至0.2W～3W的范围内)，谋求等离子体的温度的降低。另外，具有将放电电极进行冷却的尝试，但是其另一目的在于抑制电极或等离子体的“温度上升”(参照非专利文献1)。

另外，为了降低等离子体的温度，将热传导率高的氦气用于等离子体气体，将由等离子体产生的热量传递给气体而排放，另外，将等离子体形成所必需的电力缩小到极限，再有，间歇地进行向等离子体的供电，将施加给等离子体的能量作为全体削减(参照非专利文献2的第235页、236页、245页)。

此外，具有通过脉冲动作、降低功率、增加气体流量来尝试“使等离子体的温度尽量不提高”，但是，这些方式全部为“通过所供给的气体的温度”而抑制温度上升的尝试。

已有技术文献

非专利文献

非专利文献1：The 35th IEEE International Conference on Plasma Science(ICOPS 2008)Oral Session 1E on Monday，June 16，09:30-12:00Conference Abstracts，2D4 TOXICITY OF NON-THERMAL PLASMA TREATMENT OF ENDOTHELIAL CELLS

非专利文献2：マイクロ·ナノプラズマ技術とその産業応用、株式会社シ一エムシ一出版、2006年12月27日发行

发明内容

如上所述，虽然尝试谋求等离子体温度的降低，但是，均无法实现大幅度的温度的降低。

另外，在过去，在等离子体的技术领域中，具有控制等离子体的温度的要求，但是，控制在形成等离子体前的等离子体用气体的温度、控制等离子体的温度的技术构思完全没有，也是无法预测的。特别是，降低“所供给的气体”的温度的构思在过去是完全没有的。另外，在采用过去的等离子体装置的气相合成中，只能通过控制施加于等离子体上的电力或气体流量的方式，控制等离子体的温度。

于是，本发明的课题在于针对这样的情况，提供等离子体温度控制装置和等离子体温度控制方法，其中，可形成室温以下，特别是零度以下的等离子体，并且在低温至高温的较宽的温度范围内，可更正确地控制等离子体温度。

为了解决上述的课题，本发明的权利要求1所述的等离子体温度控制装置包括：等离子体产生部，其使等离子体用气体变为等离子体；等离子体用气体温度控制部，其控制供向等离子体产生部的等离子体用气体的温度，该等离子体温度控制装置控制等离子体用气体的温度，控制在等离子体产生部中产生的等离子体的温度。

另外，上述的“等离子体的温度”、“等离子体温度”指非热平衡状态中的构成等离子体的原子或分子的运动温度，即，并进、旋转、振动的温度(在下面称为气体温度。相对它，在下面将电子运动温度称为电子温度)。

此外，权利要求2所述的等离子体温度控制装置涉及上述权利要求1所述的等离子体温度控制装置，其特征在于，等离子体用气体温度控制部以高于或低于室温的程度控制等离子体用气体的温度。

另外，权利要求3涉及权利要求1或2所述的等离子体温度控制装置，其特征在于，等离子体用气体温度控制部以低于室温的程度控制等离子体用气体的温度，使在等离子体产生部中产生的等离子体的温度低于室温。