JP5263202B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関するものである。

従来から、減圧条件下でグロー放電プラズマを発生させ、このプラズマをワークに吹き付けることによってプラズマ処理を行うプラズマ装置が知られている。しかし、減圧条件を用いるプラズマ装置は、大掛かりで複雑な真空設備を備えることから高価であり、例えば製品の製造工程で用いると、製造コストを増大させてしまう。
そこで、大気圧条件下でプラズマを発生させる大気圧プラズマ装置が開発されている。

この大気圧プラズマ処理装置は、対向配置される電極を有しており、対をなす電極同士の間に形成されるプラズマ生成空間内に所定のガスを供給しつつ、これらの電極間に電圧を印加して放電を生じさせ、プラズマを発生させる。発生したプラズマ中では、電界により加速された電子がガス分子と衝突し、励起分子、ラジカル原子、正イオン、負イオン等の活性種を生成する。これら活性種をワークの表面に供給すると、この活性種の一部によりワークの表面や表面付近で各種反応が生じることとなり、ワークの表面が分解・除去されるようになっている。

このような大気圧プラズマ処理装置には、大気圧条件下でプラズマを発生させることにより活性種を生成し、この活性種をワークの表面に局所的に噴射して、ワークの特定領域をプラズマ処理するものも提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
ここで、大気圧下で発生させるプラズマは、放電のオン／オフ切り替え時に、プラズマ特性等が不安定になり易い。このため、一筆書きパターン等の連続的な処理には適するが、点状の処理を多ポイントで行うような不連続な処理には適さないという問題がある。

すなわち、このようなプラズマ処理装置により、ワークの表面における不連続な処理領域に、プラズマ処理を行う場合、ワークの処理領域に対しては電極間の放電をオン状態とし、ワークの非処理領域に対しては電極間の放電をオフ状態とする。ここで、電極間の放電をオフからオンに切り替えた後、放電が安定するまでの間は、プラズマが不安定な状態（過渡状態）にある。そのため、この状態でプラズマをワークに接触させると、ワークにダメージを与えたり、ワークの被処理面に推定困難な予想外のプラズマ処理が施されてしまうおそれがある。

そこで、電極間の放電をオフからオンに切り替えた後、放電が安定するまで、ワークへの活性種の供給を停止する方法も考えられる。しかしながら、この場合、電極間の放電をオンに切り替えた後、この放電が安定するまでに数秒〜１０秒程度かかることから、サイクルタイムが長くなる。このため、特に、短時間処理を繰り返す場合、すなわち放電のオン／オフを短時間で繰り返して行う場合には、処理効率が大きく低下してしまう。
さらに、プラズマ処理装置のプラズマ放電部（プラズマ生成空間）で、不安定なプラズマが繰り返し発生すると、装置に負荷を与えるため、放電のオン／オフを多数回繰り返すような処理を連続して行った場合、プラズマ放電部の信頼性の低下が懸念される。

特開２０００−２１６１４１号公報 特開２００３−１７１７６８号公報

本発明の目的は、処理領域が不連続に設定されたワークに対してプラズマ処理を施す際に、プラズマの発生を安定的に維持して、活性種の生成を速やかに行うことができるプラズマ処理装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のプラズマ処理装置は、ワークの被処理面に対して相対的に移動可能な１対の電極と、
前記１対の電極間に画成されるプラズマ生成空間に電圧を印加する電源を備えた電源回路と、
前記プラズマ生成空間に、プラズマを生成および維持するためのキャリアガスを供給するキャリアガス供給系と、前記ワークの被処理面をプラズマ処理する活性種を生成するための処理ガスを供給する処理ガス供給系とを備えるガス供給手段と、
前記プラズマ生成空間に連通し、前記ワークの被処理面に向けて前記活性種を噴出するプラズマ噴出口と、
前記プラズマ噴出口を、前記ワークの被処理面に対して略直交する方向に移動させる移動手段と、
前記ガス供給手段と、前記移動手段との作動を制御する機能を有する制御手段とを備え、
前記制御手段により、前記ガス供給手段を、前記プラズマ生成空間に前記キャリアガスを供給した状態で、前記処理ガスの供給を停止することにより、前記プラズマを生成し、該プラズマを維持する非処理モードと、
前記プラズマ生成空間に前記キャリアガスと前記処理ガスとの混合ガスを供給することにより、前記処理ガスを活性化して前記活性種を生成し、該活性種を前記プラズマ噴射口から噴出して前記ワークの被処理面をプラズマ処理する処理モードとに切り替え可能なように構成され、
前記制御手段は、前記移動手段を作動させることにより、前記プラズマ噴出口と前記ワークの被処理面との離間距離を接近させたのち、前記ガス供給手段を、前記非処理モードから前記処理モードに切り替えると、前記プラズマ生成空間に供給する前記処理ガスの流量を、設定流量まで徐々に増加させ、さらに、前記ガス供給手段を前記処理モードから前記非処理モードに切り替えると、前記処理ガスの前記プラズマ生成空間への供給を停止するとともに、前記移動手段を作動させることにより、前記プラズマ噴出口と前記ワークの被処理面との離間距離がより大きくなるように、前記プラズマ噴出口を移動させるよう構成されていることを特徴とする。

これにより、非処理モードから処理モードに切り替えたとき、プラズマの生成を安定的に維持することができる。その結果、このプラズマにより、速やかに処理ガスを活性化して、安定な活性種を生成することができる。そのため、ワークのダメージやプラズマ生成空間を構成する各部にかかる負荷を抑えつつ、処理領域が不連続に設定されたワークに対して、プラズマ処理を高速で行うことができる。
また、前記制御手段は、前記ガス供給手段を、前記非処理モードから前記処理モードに切り替えると、前記プラズマ生成空間に供給する前記処理ガスの流量を、設定流量まで徐々に増加させることにより、放電が発生している１対の電極間に処理ガスを供給する際に、１対の電極間のインピーダンスの変化を緩和することができる。
さらに、前記制御手段は、前記ガス供給手段を前記処理モードから前記非処理モードに切り替えるのに連動して、前記移動手段を作動させることにより、前記プラズマ噴出口と前記ワークの被処理面との離間距離がより大きくなるように、前記プラズマ噴出口を移動させることにより、処理モードから非処理モードに切り替わった後、たとえプラズマ処理装置内に活性種が残存し、これが噴出されたとしても、被処理面には接触しないか、仮に接触したとしても、活性種が有する活性度が緩和された状態で接触することとなる。したがって、ワークの被処理面が不本意にプラズマ処理されるのを好適に防止または抑制することができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記制御手段は、前記非処理モードにおいて、前記プラズマ生成空間に供給するキャリアガスの流量を、前記プラズマの生成を維持するための必要最小量に設定することが好ましい。
これにより、キャリアガスの使用量の削減、装置の長寿命化を図ることができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記ガス供給手段において、前記キャリアガス供給系および前記処理ガス供給系は、それぞれ、前記キャリアガスおよび前記処理ガスの流量を調整するガス流量調整手段を有し、
前記制御手段は、当該ガス流量調整手段の作動を制御することにより、前記非処理モードと前記処理モードとの切り替えを行うことが好ましい。
これにより、非処理モードと処理モードとの切り替えを容易に行うことができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記ガス供給手段は、前記キャリアガス供給系および前記処理ガス供給系に接続されたガス混合系を有し、前記キャリアガス供給系および前記処理ガス供給系により供給された前記キャリアガスおよび前記処理ガスを、前記ガス混合系により混合した後、前記プラズマ生成空間に供給することが好ましい。
これにより、プラズマ生成空間に、キャリアガスおよび処理ガスを均一に供給することができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記プラズマ噴出口の周囲に、該プラズマ噴出口から噴出されたガスを吸気する排気吸込口を備えることが好ましい。
このような、排気吸込口を設けて、この排気吸込口から１対の電極間にプラズマ噴出口から噴出された活性種を吸入することができる。その結果、プラズマ噴出口から放出された活性種を、１対の電極とワークとの間の空間に長時間滞在させることなく、この空間から迅速に排出することができる。そのため、被処理面の処理領域に隣接する非処理領域が活性種に晒されるのを防止して、プラズマ処理の処理精度の向上を図ることができる。

本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態を模式的に示す縦断面図である。 図１に示すプラズマ処理装置の回路構成を示すブロック図である。 図１に示すプラズマ処理装置によってプラズマ処理が行われるワークの一例を示す平面図である。 本発明のプラズマ処理装置の第２実施形態を模式的に示す縦断面図である。

以下、本発明のプラズマ処理装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態を模式的に示す縦断面図（一部ブロック図を含む）、図２は、図１に示すプラズマ処理装置の回路構成を示すブロック図、図３は、図１に示すプラズマ処理装置によってプラズマ処理が行われるワークの一例を示す平面図である。なお、以下の説明では、図１中の左右方向を「水平方向」または「ｘ軸方向」、図１の紙面前後方向を「水平方向」または「ｙ軸方向」、図１の上下方向を「垂直方向」または「ｚ軸方向」と言う。また、図１中の上方を「上」、下方を「下」という。
本発明のプラズマ処理装置は、ワークの上方からプラズマを供給して、このプラズマによりワークの被処理面に対して、例えば、プラズマＣＶＭ（Chemical Vaporization Machining）のようなエッチング処理およびアッシング処理や、親水処理、撥水処理および成膜処理等の各種プラズマ処理を施すことにより、被処理面に表面処理を行うものである。

以下では、このプラズマ処理装置１により、ワークＷの被処理面に対してプラズマ処理を施し、その被処理面を分解・除去するエッチング処理を一例に説明する。
図１に示すように、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理装置本体１００と、ワーク１０を載置するステージ２００とを備えている。
プラズマ処理装置本体１００は、ステージ２００の上側に設けられたヘッド３００と、ヘッド３００に電圧を印加する電源回路（電圧印加手段）７と、ヘッド３００にガスＧを供給するガス供給手段８とを有している。
また、プラズマ処理装置本体１００は、図１に示さない、プラズマ処理装置本体１００（ヘッド３００）をｚ軸方向に移動させる装置本体移動手段１８０を有している。

このようなプラズマ処理装置本体１００は、プラズマ噴出口５からワーク１０の被処理面１０１にむけて活性種を噴出する処理モードと、プラズマの発生を維持しつつ、プラズマ噴出口５からの活性種の噴出を停止する非処理モードとを有しており、後述する制御手段１７０により、ガス供給手段８の作動を制御して、処理モードと非処理モードとの切り替えを可能なように構成されている。そして、本実施形態では、被処理面１０１の処理領域１０２および非処理領域１０３のうちのいずれに対応する位置にプラズマ噴出口５が位置しているかに応じて、制御手段１７０により、ガス供給手段８の作動を制御して、非処理モードと処理モードとの切り替えが行われるようになっている。

以下、プラズマ処理装置本体１００の各部の構成について説明する。
ヘッド３００は、全体として下端部で収斂する円筒状をなしており、その上側で開口するガス導入口６と、下側で開口するプラズマ噴出口５と、ガス導入口６とプラズマ噴出口５との双方に連通するプラズマ生成空間３０とを備えている。
このヘッド３００は、ガスＧとしてキャリアガスと処理ガスとの混合ガスが供給されると、プラズマ生成空間３０においてプラズマＰが発生し、発生したプラズマ中では、電界により加速された電子がガス分子と衝突し、励起分子、ラジカル原子、正イオン、負イオン等の活性種を生成する。そして、この生成された活性種をプラズマ噴出口５からワーク１０の被処理面１０１に向けて放出する。

本実施形態のヘッド３００は、円柱状の第１の電極２と、円筒状をなし、その内部空間に第１の電極２が位置する第２の電極３と、第１の電極２および第２の電極３にそれぞれ設けられた誘電体部４１、４２とで構成されている。
第１の電極２は、全体形状が円柱状をなし、その軸方向（長手方向）がワーク１０に対してほぼ直交するように配置されている。

一方、第２の電極３は、全体形状が円筒状をなしており、その内周面で規定される内部空間の横断面積が上側から下側に向かって一定となっている。この第２の電極３の内部空間内に第１の電極２が、その軸方向（長手方向）がワーク１０に対してほぼ直交するように、挿入・固定されている。
ここで、後述する誘電体部４１で覆われた状態の第１の電極２の容積は、後述する誘電体部４２で覆われた状態の第２の電極３の内周面で規定される内部空間の容積より小さく設定されている。これにより、第１の電極２を第２の電極３の内部空間内に配置した状態（ヘッド３００の組立状態）において、第２の電極３の内周面と、第１の電極２の外周面との間には、これらによって規定される空間（間隙）、すなわち、プラズマ生成空間３０が画成されている。

このプラズマ生成空間３０は、その上側で開口（開放）しており、この開口部によりガス導入口６が形成される。
このような第１の電極２および第２の電極３の構成材料としては、それぞれ、例えば、銅、アルミニウム、鉄、銀のような金属単体、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウム合金のような各種合金、金属間化合物、各種炭素材料等の導電性が良好な導電性材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

また、第１の電極２の構成材料は、第２の電極３の構成材料と同一であっても、異なっていてもよい。
なお、第１の電極２および第２の電極３の形状は、上述したような円柱状および円筒状をなすものに限定されず、例えば、互いに対向する平板状のものであってもよい。
これらの第１の電極２および第２の電極３には、第１の電極２と第２の電極３とが対向する面、すなわち第１の電極２の外周面および第２の電極３の内周面を覆うように、それぞれ誘電体材料で構成される誘電体部４１、４２が形成されている。

さらに、第２の電極３の内周面に設けられた誘電体部４２は、第２の電極３の下端部より下方に延在して設けられ、この誘電体部４２の延在する部分が上側から下側に向かって収斂している。すなわち、誘電体部４２の延在する部分の横断面積が上側から下側に向かって漸減している。
さらに、この誘電体部４２が延在する部分の下端部で開口（開放）しており、この開口部によりプラズマ噴出口５が形成される。かかる構成の誘電体部４２の下端部にプラズマ噴出口５が開口する構成とすることにより、プラズマ噴出口５から噴出された活性種を、ワーク１０の被処理面１０１の目的とする領域に確実に供給することができる。

このように、第１の電極２と第２の電極３との対向面にそれぞれ誘電体部４１、４２が形成されていることにより、第１の電極２と第２の電極３との間において、電極である金属等が露出しないため、電極間に電界を均一に発生させることができる。また、インピーダンスの増大を防止することができ、比較的低電圧で所望の放電を生じさせ、プラズマを確実に発生させることができる。さらに、電圧印加時における絶縁破壊を防止して、アーク放電が生じるのを好適に防止し、グローライクな安定した放電を得ることもできる。

誘電体部４１、４２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレートのようなプラスチック（樹脂材料）、石英ガラスのような各種ガラスおよび無機酸化物等が挙げられる。なお前記無機酸化物としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２等の金属酸化物、ＢａＴｉＯ_３（チタン酸バリウム）等の複合酸化物等が挙げられる。

誘電体部４１、４２の厚さは、特に限定されないが、０．０１〜４．０ｍｍ程度であるのが好ましく、１．０〜２．０ｍｍ程度であるのがより好ましい。誘電体部４１、４２の厚さが厚すぎると、プラズマ（所望の放電）を発生させるために高電圧を要することがあり、また、薄すぎると、電圧印加時に絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生するおそれがある。

ここで、誘電体部４１、４２の構成材料として、２５℃における比誘電率が１０以上である誘電体を用いれば、低電圧で高密度のプラズマを発生させることができ、プラズマ処理の処理効率がより向上するという利点がある。
また、使用可能な誘電体の比誘電率の上限は特に限定されないが、比誘電率が１０〜１００程度のものが好ましい。比誘電率が１０以上である誘電体には、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２等の金属酸化物、ＢａＴｉＯ_３等の複合酸化物が該当する。

なお、誘電体部４１、４２は、第１の電極２の外周面と第２の電極３の内周面を覆っていればよく、本実施形態のように、第２の電極３の外周面は覆われていなくてよい。かかる構成とすることによっても、プラズマ生成空間３０において、第１の電極２の表面が露出するのを確実に防止することができる。そのため、少ない量の誘電体材料で、アーク放電が生じるのを好適に防止することができる。
ヘッド３００には、図１に示すように、電源回路（電圧印加手段）７が接続されている。

電源回路７は、第１の電極２と第２の電極３との間に電圧を印加する高周波電源（電源）７２と、電源回路７内のインピーダンスの整合（マッチング）を自動的に行うマッチングボックス（整合器）７４と、マッチングボックス７４を介して高周波電源７２と第１の電極２とを導通（接続）する導線７１と、高周波電源７２と第２の電極３とを導通する導線７３とを備えている。また、電源回路７は、導線７３を介してアース（接地）されている。

かかる構成の電源回路７において、高周波電源７２を作動させて第１の電極２と第２の電極３との間に電圧を印加すると、その第１の電極２と第２の電極３との間には、電界が発生する。そして、この状態で、第１の電極と第２の電極との間の空間、すなわちプラズマ生成空間３０に、キャリアガスを供給すると、放電が生じて、プラズマが発生する。この状態で処理ガスを供給すると、発生したプラズマ中では、電界により加速された電子がガス分子と衝突し、励起分子、ラジカル原子、正イオン、負イオン等の活性種を生成する。
この高周波電源７２の周波数は、特に限定されないが、１ＫＨｚ〜１５０ＭＨｚであるのが好ましく、１０〜６０ＭＨｚであるのがより好ましい。

また、本実施形態では、電源回路７がマッチングボックス７４を備え、このマッチングボックス７４の作動を制御手段１７０により制御する構成となっている。
なお、電源回路７には、高周波電源７２およびマッチングボックス７４の他、高周波電源７２の周波数を変える周波数調整手段（回路）や、高周波電源７２の印加電圧の最大値（振幅）を変える電圧調整手段（回路）等が設置されていてもよい。これにより、ワーク１０の被処理面１０１に対するプラズマ処理の処理条件を適宜調整することができる。
ヘッド３００のプラズマ生成空間３０内には、ガス導入口６を介して、ガス供給手段によりガスＧが供給される。

なお、本発明では、ガスＧは、後述するガス混合器８３１に供給されるガスの種類に応じてその組成が切り替わるものであり、キャリアガス単独の場合と、キャリアガスと処理ガスとの混合ガスの場合とに切り替わるものである。
ここで、「キャリアガス」とは、放電開始と放電維持のために導入するガスのことを言い、このキャリアガスがプラズマ生成空間３０内に供給されると電極２、３間で放電が生じプラズマが発生（生成）し、放電が維持される間、プラズマの発生も維持される。

また、「処理ガス」とは、プラズマ中に、励起分子、ラジカル原子、正イオン、負イオン等の活性種を生成するために導入するガスのことを言う。すなわち、処理ガスは、プラズマ放電空間３０に導入されると、電界により加速された電子と衝突することにより活性化して、活性種を生成する。この活性種がプラズマ噴出口５から噴出され、ワーク１０の被処理面１０１と接触することにより、被処理面１０１がプラズマ処理される。

ガス供給手段８は、キャリアガスを供給するキャリアガス供給系８１と、処理ガスを供給する処理ガス供給系８２と、キャリアガスと処理ガスとを混合してプラズマ生成空間３０に供給するガス混合系８３とを有している。
キャリアガス供給系８１は、キャリアガス用ボンベ（キャリアガス供給源）８１１と、一端が後述するガス混合器８３１に接続し、他端がキャリアガス用ボンベ８１１に接続されたキャリアガス供給管（配管）８１２と、キャリアガス供給管８１２の途中に接続され、キャリアガス用ボンベ８１１から供給されるキャリアガスの流量を調整するマスフローコントローラ８１４、およびキャリアガス供給管８１２内の流路を開閉するバルブ８１３とを有している。なお、マスフローコントローラ８１４は、バルブ８１３よりガス混合器８３１（下流側）に配置されている。本実施形態では、このようなキャリアガス供給系８１において、マスフローコントローラ８１４およびバルブ８１３によりキャリアガスの流量を調整するガス流量調整手段が構成される。

また、処理ガス供給系８２は、処理ガス用ボンベ（処理ガス供給源）８２１と、一端がガス混合器８３１に接続し、他端が処理ガス用ボンベ８２１に接続された処理ガス供給管（配管）８２２と、処理ガス供給管８２２の途中に接続され、処理ガス用ボンベ８２１から供給される処理ガスの流量を調整するマスフローコントローラ８２５、および処理ガス供給管８２２内の流路を開閉する第１バルブ８２３および第２バルブ８２４とを有している。なお、第２バルブ８２４、マスフローコントローラ８２５および第１バルブ８２３は、ガス混合器８３１（下流側）からこの順で配置されている。本実施形態では、このような処理ガス供給系８２において、マスフローコントローラ８２５、第１バルブ８２３および第２バルブ８２４により処理ガスの流量を調整するガス流量調整手段が構成される。

ガス混合系８３は、キャリアガスと処理ガスとを混合するガス混合器８３１と、一端がガス混合器８３１に接続され、他端がガス導入口６に接続された混合ガス供給管８３２とを有する。
ここで、バルブ８１３が開いた状態では、キャリアガス用ボンベ８１１からキャリアガスが送出され、マスフローコントローラ８１４で流量を調節された後、ガス混合器８３１に供給される。

さらに、第１バルブ８２３および第２バルブ８２４の双方が開いた状態では、処理ガス用ボンベ８２１からは処理ガスが送出され、マスフローコントローラ８２５で流量を調節された後、ガス混合器８３１に供給される。
そして、ガス混合器８３１に供給されたキャリアガスおよび処理ガスは、ガス混合器８３１で混合された後、混合ガス供給管８３２を介してガス導入口６からプラズマ生成空間３０に供給される。このように、キャリアガスおよび処理ガスを混合した後、プラズマ生成空間３０に供給することにより、これらガスを、それぞれプラズマ生成空間３０に均一に供給することができる。

このようなガス供給手段８では、キャリアガス供給系８１を構成するバルブ８１３およびマスフローコントローラ８１４と、処理ガス供給系８２を構成する第１バルブ８２３、第２バルブ８２４およびマスフローコントローラ８２５との作動が後述する制御手段１７０により制御されている。
すなわち、制御手段１７０により、ガス供給手段８の作動を制御して、ワーク１０の被処理面１０１にプラズマ処理を施さない非処理モードと、被処理面１０１にプラズマ処理を施す処理モードとの切り替えを行え可能なように構成されている。

より詳述すると、非処理モードでは、制御手段１７０は、バルブ８１３を開き、第１バルブ８２３および第２バルブ８２４のうちの少なくとも一方を閉じる。これにより、ガス混合器８３１に対して、キャリアガス用ボンベ８１１からキャリアガスが送出（供給）され、処理ガス用ボンベ８２１からの処理ガスの送出（供給）は停止される。その結果、ガス混合器８３１からガス導入口６を介してプラズマ生成空間３０（電圧が印加された第１の電極２と第２の電極３との間）に供給されるガスＧは、キャリアガスの単独ガスとなる。そのため、プラズマ生成空間３０にはキャリアガスは存在しているが、処理ガスは供給されないため、電極２、３間の放電によりプラズマが生成し、このプラズマが維持されるが、活性種は発生しない。したがって、プラズマ噴出口５からの活性種の噴出は停止する。

一方、処理モードでは、制御手段１７０は、バルブ８１３を開き、さらに第１バルブ８２３および第２バルブ８２４のうちの少なくとも一方を開く。これにより、ガス混合器８３１に対して、キャリアガス用ボンベ８１１および処理ガス用ボンベ８２１からは、それぞれ、キャリアガスおよび処理ガスが送出され、ガス混合器８３１において混合される。その結果、ガス混合器８３１からプラズマ生成空間３０に供給されるガスＧは、キャリアガスと処理ガスとの混合ガスとなる。そのため、プラズマ生成空間３０にはキャリアガスと処理ガスとの双方が存在しているので、電極２、３間の放電によりプラズマが生成し、このプラズマにより処理ガスが活性化して活性種が生成する。そして、この活性種は、プラズマ噴出口５側に押し流され、その結果、プラズマ噴出口５からワーク１０の被処理面１０１（後述する処理領域１０２）に向かって噴出される。

ここで、本発明のプラズマ処理装置１では、非処理モードであるときにも、プラズマ生成空間３０にキャリアガスが存在することにより、電極２、３間の放電が維持され、その結果、電極２、３間の空間（プラズマ生成空間３０）におけるプラズマの生成も安定的に維持されている。
このように非処理モードにおいてもプラズマの生成が維持されていることから、非処理モードから処理モードに切り替えて活性種を生成させるには、プラズマが発生している状態から、このプラズマの存在により活性種が発生している状態に移行させるだけでよい。そのため、プラズマが発生していない状態から活性種を生成させる場合と比べて、速やかに安定な活性種を得ることができる。

また、かかる構成とすることは、前述したような、Ｉ）電極２、３間の放電をオフからオンに切り替えた後、放電が安定するまでの間、プラズマが不安定な状態（過渡状態）にあり、この状態でプラズマをワークに接触させると、ワークにダメージを与えてしまう、II）電極２、３間の放電をオフからオンに切り替えた後、放電が安定するまで、ワーク１０への活性種の供給を停止する方法も考えられるが、この場合、電極２、３間の放電をオンに切り替えた後、この放電が安定するまでに数秒〜１０秒程度かかることから、サイクルタイムが長くなる等の問題を解消し得ることから特に有効である。

また、本実施形態では、上述したような制御手段１７０によるガス供給手段８の非処理モードと処理モードとの切り替えは、図３に示すような、プラズマ処理を施す処理領域１０２と、処理領域１０２を除く非処理領域１０３とを有するワーク１０の被処理面１０１に対してプラズマ処理を行う場合、プラズマ噴出口５が処理領域１０２および非処理領域１０３のいずれの領域に対応する位置に存在するかに応じて行われる。

すなわち、ガス供給手段８は、プラズマ噴出口５（ヘッド３００）が非処理領域１０３に対応する位置にあるときには、非処理モードに設定される。また、プラズマ噴出口５（ヘッド３００）が処理領域１０２に対応する位置にあるときには、非処理モードから処理モードに設定され、処理領域１０２に向けて活性種を噴出する。さらに、プラズマ噴出口５が処理領域１０２から非処理領域１０３に対応する位置に移行するときには、処理モードから非処理モードに切り替わるように構成されている。

ここで、プラズマ噴出口５が被処理面１０１の非処理領域１０３に対応する位置にある状態とは、プラズマ噴出口５のＸ−Ｙ座標上での位置、すなわちプラズマ噴出口５の平面視での位置が、被処理面１０１の非処理領域１０３に全て重なっている状態、すなわち被処理面１０１の処理領域１０２に全く重なっていない状態を言う。また、プラズマ噴出口５がワーク１０の処理領域１０２に対応する位置にある状態とは、プラズマ噴出口５が被処理面１０１の非処理領域１０３に対応する位置にある状態と逆の状態を言う。
プラズマ噴出口５が非処理領域１０３に対応する位置にあるとき、非処理モードが継続されるように構成することにより、非処理領域１０３が活性種に晒されるのを防止することができる。

また、前述のように非処理モードから処理モードに切り替わったとき、速やかに活性種を生成することができるので、プラズマ噴出口５が処理領域１０２に対応する位置にあるときに、処理領域１０２が不安定な活性種に晒されるのを防止または低減することができ、処理領域１０２に対して安定なプラズマ処理を施すことができる。これにより、ワーク１０へのダメージを抑えつつ、プラズマ処理を精度よく、かつ迅速に行うことができる。また、プラズマ生成空間３０を形成する各部にかかる負荷を抑制することができ、プラズマ処理装置１の信頼性を確保することができる。

さらに、非処理モードから処理モードに切り替えた後の、プラズマが安定するまでの待機時間を短縮もしくは不要とすることができるので、処理領域１０２が不連続に点在するワークに対するプラズマ処理を高速で行うことができる。
処理モードにおいて、プラズマ生成空間３０に供給するガスＧ（キャリアガスおよび処理ガスの混合ガス）の流量は、ガスの種類、処理の目的、処理の程度等に応じて適宜決定される。通常は、ガスＧの流量は、３０ＳＣＣＭ〜２ＳＬＭ程度であるのが好ましい。これにより、効率的にプラズマ生成空間３０で活性種が生成するため、微細な加工をすることができる。

また、処理モードにおいて、ガスＧに含まれるキャリアガスと処理ガスとの比率は、ガスＧの流量と同様に、ガスの種類、処理の目的、処理の程度等に応じて適宜決定されるが、通常、１０：１〜１００：１程度であるのが好ましい。これにより、プラズマ生成空間３０に安定的にプラズマを発生することができるとともに、このプラズマにより活性種を生成することができる。

一方、非処理モードにおいて、プラズマ生成空間３０に供給するガスＧの流量は、処理モードにおける流量とほぼ同量であってもよいが、プラズマの生成を維持するための必要最小量に設定されているのが好ましい。これにより、キャリアガスの使用量の削減、プラズマ処理装置１の長寿命化を図ることができる。具体的には、キャリアガスの流量は、１０〜１ＳＬＭ程度であるのが好ましい。

また、制御手段１７０は、ガス供給手段８を非処理モードから処理モードに切り替えると、プラズマ生成空間３０に供給する処理ガスの流量を０から所定の流量（設定流量）となるまで増加させる。この流量の増加は、徐々に行うのが好ましい。プラズマ生成空間３０に供給する処理ガスの流量が急激に増加すると、ガスＧ中に含まれるキャリアガスの割合が急激に減少することにより、電極２、３間の放電が停止するおそれがある。このように電極２、３間の放電が停止すると、プラズマ生成空間３０内のプラズマが消失することとなり、その結果、活性種の安定的な生成ができなくなるおそれがある。
具体的には、ガスＧ中における処理ガスの増加率は、５〜５０ｗｔ％／秒であるのが好ましい。これにより、プラズマ生成空間３０で十分なプラズマ密度を得るのに要する時間を長時間化させることなく、電極２、３間のインピーダンス変化を緩和でき、マッチングボックス７４のマッチング追従を円滑に行うことができる。

なお、本実施形態では、プラズマ生成空間３０に供給するガスＧ（キャリアガスおよび処理ガス）の流量の制御は、制御手段１７０によりガス流量調整手段の作動を制御すること、すなわち、マスフローコントローラ８１４、８２５により、各ボンベ８１１、８２１から供給されるガスの流量を制御することによって行うことができる。かかる構成とすることにより、ガス供給手段８の非処理モードと処理モードとの切り替えを容易に行うことができる。

このようなプラズマ処理に用いる処理ガスには、処理目的により種々のガスを用いることができる。本実施形態のようにエッチング処理やダイシング処理を目的とする場合には、例えば、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８、ＣＣｌＦ_３、ＳＦ_６等のフッ素原子含有化合物ガスやＣｌ_２、ＢＣｌ_３、ＣＣｌ_４等の塩素原子含有化合物ガス等の各種ハロゲン系ガスが用いられる。

また、その他の処理目的の場合には、目的別に以下示すような処理ガスを用いることができる。
（ａ）ワーク１０の被処理面１０１を加熱することを目的とする場合、例えば、Ｎ_２、Ｏ_２等が用いられる。
（ｂ）ワーク１０の被処理面１０１を撥水（撥液）化することを目的とする場合、例えば、前記フッ素原子含有化合物ガスが用いられる。

（ｃ）ワーク１０の被処理面１０１を親水（親液）化することを目的とする場合、例えば、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ、空気等の酸素原子含有化合物、Ｎ_２、ＮＨ_３等の窒素原子含有化合物、ＳＯ_２、ＳＯ_３等の硫黄原子含有化合物が用いられる。これにより、ワーク１０の被処理面１０１にカルボニル基、水酸基、アミノ基等の親水性官能基を形成させて表面エネルギーを高くし、親水性表面を得ることができる。また、アクリル酸、メタクリル酸等の親水基を有する重合性モノマーを用いて親水性重合膜を堆積（形成）することもできる。

（ｄ）ワーク１０の被処理面１０１に電気的、光学的機能を付加することを目的とする場合、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２等の金属酸化物薄膜をワーク１０の被処理面１０１に形成するために、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎ等の金属の金属−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコキシド（有機金属化合物）等が用いられる。
（ｅ）レジスト処理や有機物汚染の除去を目的とする場合は、例えば酸素系ガスが用いられる。
キャリアガスとしては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ等の希ガスを用いることができる。これらは、単独でも２種以上を混合した形態でも用いることができる。

上述したようなプラズマ処理装置本体１００（ヘッド３００）は、第１の電極２と第２の電極３とが対向する領域すなわちプラズマ生成空間３０の下端が、ワーク１０の被処理面１０１から所定距離（図１中、ｈ_１で示す大きさ）だけ離れた位置に配置される。かかる離間距離ｈ_１は、電源回路７の出力や、ワーク１０に施すプラズマ処理の種類等を考慮して適宜設定されるが、大気圧下でプラズマ処理を施す場合、２００ｍｍ以下であるのが好ましく、１〜５０ｍｍ程度であるのがより好ましい。離間距離ｈ_１をかかる範囲内に設定することにより、プラズマ生成空間３０からワーク１０の被処理面１０１までの距離が最適な距離に設定されるので、発生した活性種が消失することなく、被処理面１０１に到達することができる。

ところで、本実施形態では、プラズマ処理装置本体１００は、プラズマ生成空間３０の下端からワーク１０の被処理面１０１までの距離を任意の大きさに設定し得るように、プラズマ処理装置本体１００は、このプラズマ処理装置本体１００（ヘッド３００）をｚ軸方向（ワーク１０の被処理面１０１に対してほぼ直交する方向）に移動する装置本体移動手段１８０を有している。

また、装置本体移動手段１８０は、非処理モードと処理モードとの切り替えに連動して、制御手段１７０により作動するよう構成されている。
すなわち、制御手段１７０は、ガス供給手段８を非処理モードから処理モードに切り替えると、装置本体移動手段１８０を作動させて、処理モードにおいて、プラズマ生成空間３０の下端からワーク１０の被処理面１０１までの距離が、プラズマ噴出口５から噴出される活性種を消失することなく、ワーク１０の被処理面１０１に到達させることができるような離間距離ｈ_１となるように、プラズマ処理装置本体１００（ヘッド３００）を下降させる。これにより、ワーク１０の被処理面１０１を効率よくプラズマ処理することができる。

また、制御手段１７０は、ガス供給手段８を処理モードから非処理モードに切り替えると、装置本体移動手段１８０を作動させて、非処理モードにおいて、プラズマ生成空間３０の下端からワーク１０の被処理面１０１までの距離を、プラズマ噴出口５から噴出される活性種がほぼ消失して、ワーク１０の被処理面１０１との接触が緩和されるように、プラズマ処理装置本体１００を上昇させて、その大きさを離間距離ｈ_２に設定する。

装置本体移動手段１８０が制御手段１７０により、上述したような作動することにより、次のような効果が得られる。
このプラズマ処理装置１では、ガス供給手段８が非処理モードであるとき、処理ガス供給系８２からの処理ガスの供給を停止する。しかしながら、たとえ処理ガスの供給を停止したとしても、プラズマ生成空間３０や、それよりも下流側の空間等に残存する活性種、または、プラズマ生成空間３０よりも上流側の空間に残存する処理ガスがプラズマ生成空間３０で活性化することによって発生した活性種が存在するおそれがある。そのため、この活性種がプラズマ噴出口５から噴出されて被処理面１０１に接触することが懸念される。

これに対して、本実施形態では、非処理モードにおいて、プラズマ生成空間３０への処理ガスの供給を停止するとともに、これと連動して、プラズマ生成空間３０の下端からワーク１０の被処理面１０１までの距離を前述のような離間距離ｈ_２となるように、プラズマ処理装置本体１００（ヘッド３００）を移動させる。かかる構成とすることにより、たとえ装置内に活性種が残存し、これが噴出されたとしても、被処理面１０１には接触しないか、仮に接触したとしても、活性種が有する活性度が緩和された状態で接触することとなる。したがって、ワーク１０の被処理面１０１が不本意にプラズマ処理されるのを好適に防止または抑制することができる。

非処理モードにおいて、プラズマ生成空間３０の下端からワーク１０の被処理面１０１までの距離（離間距離ｈ_２）は、その大きさが、少なくとも処理モードにおける大きさよりも大きく設定されるが、具体的には１００ｍｍ以上であるのが好ましく、２００〜１０００ｍｍ程度であるのがより好ましい。これにより、プラズマ噴出口５から噴出される活性種が、ワーク１０の被処理面１０１に接触するのを好適に防止または抑制することができる。

このような装置本体移動手段１８０は、公知のいずれの構成のものを用いてもよく、例えば、コンベア（ベルト駆動、チェーン駆動等）、スクリュー軸を備えた送り機構、ローラ送り機構等が挙げられる。
ステージ２００は、図１に示すようにワーク１０を載置するワーク保持部２０１と、ワーク保持部２０１を移動するワーク保持部移動手段１９０（図示せず）とを有している。

ワーク保持部２０１は、ワーク保持部移動手段１９０の作動により、ワークＷをｘ軸方向およびｙ軸方向に移動することができる。これにより、ヘッド３００のプラズマ噴出口５を、ワーク１０の被処理面１０１に対して相対的に移動させることができる。
ワーク保持部２０１は、その上面が平坦なワーク保持面で構成され、該ワーク保持面が、第１の電極２および第２の電極３の中心軸と直交するように配設されている。

本実施形態では、ワーク保持部２０１は、ワーク１０の被処理面１０１を包含する領域を、プラズマ噴出口５が走査し得るように、ワーク保持部移動手段１９０によって移動操作される。そのため、ワーク保持部移動手段１９０によりワーク保持部２０１を移動させることにより、ワーク１０の目的とする処理領域１０２を処理することができる。
すなわち、ワーク保持部２０１を図１および図３中のｘ方向およびｙ方向に走査することにより、例えば、ワーク１０の被処理面１０１の全体にわたって点在する処理領域１０２に対して処理することができる。

なお、ワーク保持部移動手段１９０は、移動速度（プラズマ噴出口５とワーク１０の被処理面１０１との相対移動速度）を調節可能とするのが好ましい。これにより、処理の程度（密度）を調整したり、全体処理時間を調整したりすることができ、ワーク１０の処理領域１０２に対する各種処理の最適化を図ることができる。
このようなワーク保持部移動手段１９０の作動は、制御手段１７０により制御し得るよう構成されている。

ワーク保持部の構成材料としては、特に限定されないが、それぞれ、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック、石英ガラス等の各種ガラス、前記金属酸化物、複合酸化物等の各種無機酸化物（セラミックス）、各種金属材料等が挙げられる。
このようなワーク保持部移動手段１９０は、前述した装置本体移動手段１８０と同様の構成のものを用いることができる。

ワーク保持部２０１に載置され、プラズマ処理が施されるワーク１０としては、特に限定されないが、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス等の各種ガラス、シリコン、ガリウム−ヒ素、ＩＴＯ等の各種半導体材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、液晶ポリマー、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等各種プラスチック（樹脂材料）のような誘電体材料で構成されたものが挙げられる。

また、ワーク１０としては、図示のような板状（基板）のものの他、例えば、層状、フィルム状、レンズ状等のものであってもよい。
なお、図示のような平板状のワーク１０としては、例えば、水晶振動子等に用いられるガラスチップおよび水晶基板、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等に用いられるディスプレイパネル、半導体ウェハー、シリコンウェハー、セラミックスチップ等が挙げられる。
また、ワーク１０の形状（平面視での形状）は、四角形のものに限らず、例えば、円形（楕円形）等のものであってもよい。

また、上記記載の基材上に、半導体素子や配線、無機材料膜等等が形成された状態の基板であっても処理が可能である。特に、プラズマ処理装置１は、非処理モードから処理モードに切り替わった後、速やかに安定なプラズマが得られるので、非処理モードと処理モードとの切り替えが繰り返されるようにワーク１０、すなわち、不連続な処理領域を多数備えるワーク１０に対するプラズマ処理に好適に用いることができる。
さらに、ワーク１０の形状としては、平坦な板状に限らず、凹凸を有する形状や球面状等であってもよい。
このようなワーク１０の厚さは、特に限定されないが、通常は、０．０３〜１．２ｍｍ程度であるのが好ましく、０．０５〜０．７ｍｍ程度であるのがより好ましい。

次に、プラズマ処理装置１によりワーク１０の被処理面１０１にプラズマ処理を施す際の動作を、図１および図２に示すブロック図を用いてさらに詳細に説明する。なお、ここでは、図３に示すように、ワーク１０の被処理面１０１が３箇所の処理領域１０２（処理領域Ａ、処理領域Ｂ、処理領域Ｃ）を有し、この被処理面１０１の処理領域１０２をエッチング処理する場合を一例に説明する。

図２に示すように、このプラズマ処理装置１は、入力等の各操作を行う操作部（入力手段）１５０と、被処理面１０１の処理領域１０２および非処理領域１０３の位置情報等を記憶する記憶部（記憶手段）１６０と、キャリアガス供給系８１、処理ガス供給系８２、装置本体移動手段１８０、ワーク保持部移動手段１９０およびマッチングボックス７４の作動を制御する制御手段１７０とを備えている。
操作部１５０としては、例えば、キーボード、液晶表示パネル、ＥＬ表示パネル等を備えたタッチパネル等を用いることができ、この場合は、操作部１５０は、各種の情報を表示（報知）する表示手段（報知手段）も兼ねる。

また、記憶部１６０は、被処理面１０１の処理領域１０２および／または非処理領域１０３の位置情報等の各種の情報、データ、演算式、テーブル、プログラム等が記憶（記録とも言う）される記憶媒体（記録媒体とも言う）を有しており、この記憶媒体は、例えば、ＲＡＭ等の揮発性メモリー、ＲＯＭ等の不揮発性メモリー、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリー等の書き換え可能（消去、書き換え可能）な不揮発性メモリー等、各種半導体メモリー、ＩＣメモリー、磁気記録媒体、光記録媒体、光磁気記録媒体等で構成される。この記憶手段１６０における書き込み（記憶）、書き換え、消去、読み出し等の制御は、制御手段１７０によりなされる。

また、制御手段１７０は、例えば、演算部やメモリー等を内蔵するマイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ等のコンピュータで構成されており、制御手段１７０には、操作部１５０や記憶部１６０からの信号（入力）が、随時入力される。そして、制御手段１７０は、操作部１５０や記憶部１６０からの信号等に基づき、予め設定されたプログラムに従って、プラズマ処理装置１の各部の作動（駆動）、例えば、キャリアガス供給系８１、処理ガス供給系８２、装置本体移動手段１８０、ワーク保持部移動手段１９０およびマッチングボックス７４等の作動をそれぞれ制御する。

このようなプラズマ処理装置１は、制御手段１７０が、操作部１５０に入力された被処理面１０１の処理領域１０２および非処理領域１０３の位置情報等に応じて、被処理面１０１の処理を実行するように、キャリアガス供給系８１、処理ガス供給系８２、装置本体移動手段１８０、ワーク保持部移動手段１９０およびマッチングボックス７４の作動をそれぞれ制御するよう構成されている。

なお、操作部１５０に入力する位置情報は、処理領域１０２および非処理領域１０３の双方の位置情報であってもよいし、いずれか一方の位置情報であっても、処理領域１０２に対して選択的にプラズマ処理を施すことができる。ここでは、処理領域１０２の位置情報を操作部１５０に入力し、これに応じて各部の作動を制御する場合を一例に説明する。
＜１＞ 被処理面１０１のエッチングに際しては、まず、ワーク１０を搬送アーム等の搬送手段を用いて、ワーク保持部２０１にセットする。

＜２＞ 次に、操作者は、このワーク１０の被処理面１０１における処理領域１０２の位置情報を、操作部１５０から入力し、記憶部１６０に記憶させておく。
この位置情報としては、例えば、各処理領域１０２の中心座標、半径（平均または近似値）等が挙げられる。図３に示すワーク１０の場合、図３において紙面左右方向をｘ軸方向、紙面上下方向をｙ軸方向としたときに、表１に示すような位置情報を記憶部１６０に記憶させる。

なお、被処理面１０１における処理領域１０２の位置情報は、このように操作者が操作部１５０から入力する場合の他、例えば、次のようにして記憶部１６０に記憶させることができる。
すなわち、ワーク１０の被処理面１０１にランダムに凸部が形成されており、この凸部をエッチング処理する場合、ヘッド３００に板状体の表面の状態（凹凸の状態）を測定し得る測定手段を設けておく。そして、ワーク１０の被処理面１０１をヘッド３００で走査して、測定手段によりワーク１０の被処理面１０１に形成された凸部の位置を検出することにより、この凸部の位置を処理領域１０２の位置情報として記憶部１６０に記憶させることができる。
また、このような測定手段としては、例えば、例えば、接触式の探査計、光学系による各種干渉計、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、顕微干渉系等が挙げられる。

＜３＞ 次に、高周波電源７２を作動させる。これにより、第１の電極２と第２の電極３との間に高周波電圧が印加され、これらの間に電界が発生する。
また、このとき、制御手段１７０は、ガス供給手段８（キャリアガス供給系８１）の作動を制御することにより、バルブ８１３を開き、マスフローコントローラ８１４によりキャリアガスの流量を調整して、キャリアガス用ボンベ８１１からキャリアガスを送出（供給）する。ここで、キャリアガスの流量は、マスフローコントローラ８１４により、放電開始および放電維持して、プラズマの生成を維持するために必要な最小量程度に調整される。

一方、制御手段１７０は、ガス供給手段８（処理ガス供給系８２）の作動を制御することにより、第１バルブ８２３および第２バルブ８２４を閉じて、処理ガス用ボンベ８２１からの処理ガスの送出を停止しておく。
これにより、キャリアガス用ボンベ８１１から送出されたキャリアガスは、キャリアガス供給系８１およびガス混合系８３の各部を通過し、ガス導入口６からプラズマ生成空間３０（第１の電極２と第２の電極３の間）にガスＧとして導入（供給）される。

そして、プラズマ生成空間３０中には、高周波電源７２の作動により電界が発生しているため、キャリアガスの導入により放電して、プラズマが発生する。このとき、プラズマ生成空間３０には、処理ガスが供給されていないので、活性種は発生しない。したがって、ワーク１０の被処理面１０１（非処理領域１０３）に対するプラズマ処理はオフ状態（非処理モード）となる。

＜４＞ 次に、制御手段１７０は、記憶部１６０に記憶されている位置情報に基づいてワーク保持部移動手段１９０の作動を制御して、プラズマ噴出口５を、被処理面１０１の非処理領域１０３に対応する位置から処理領域Ａ（処理領域１０２）に対応する位置に移動させる。
なお、この時、プラズマ生成空間３０の下端からワーク１０の被処理面１０１までの距離を前述したような離間距離ｈ_２の大きさに保たれている。
また、この離間距離ｈ_２は、プラズマ噴出口５から活性種を噴出させたときに、ワーク１０の被処理面１０１に活性種がほぼ接触しない（到達しない）距離であり、予め実験的に求めておくことができる。

＜５＞ 次に、プラズマ噴出口５が処理領域Ａに位置すると、制御手段１７０は、装置本体移動手段１８０を作動させることにより、プラズマ生成空間３０の下端からワーク１０の被処理面１０１までの距離を離間距離ｈ_１にまで接近させる。
なお、この離間距離ｈ_１は、プラズマ噴出口５から活性種を噴出させたときに、ワーク１０の被処理面１０１に、活性種が消失することなく到達し得る離間距離であり、予め実験的に求めておくことができる。

＜６＞ 次に、制御手段１７０は、ガス供給手段８（処理ガス供給系８２）の作動を制御することにより、第１バルブ８２３および第２バルブ８２４を開き、マスフローコントローラ８２５によりガスの流量を調整し、処理ガス用ボンベ８２１から処理ガスを送出する。ここで、処理ガスの流量は、制御手段１７０によりマスフローコントローラ８２５の作動を制御することにより、所定の流量まで徐々に増加するよう調整されている。

なお、この時、バルブ８１３は開いておき、キャリアガス用ボンベ８１１からのキャリアガスの送出は継続させておく。なお、キャリアガスの流量は、制御手段１７０によりマスフローコントローラ８１４の作動を制御することにより、所定の流量まで増加するよう調整されている。
ここでの、処理ガスおよびキャリアガスの流量は、プラズマ生成空間３０に十分な活性種を発生させる流量であり、予め実験的に求めておくことができる。

そして、キャリアガス用ボンベ８１１から送出されたキャリアガス、および処理ガス用ボンベ８２１から送出された処理ガスは、ガス混合器８３１に供給される。ガス混合器８３１に供給されたキャリアガスおよび処理ガスは、ガス混合器８３１で混合され、これらが混合したガスＧとして、プラズマ生成空間３０（第１の電極２と第２の電極３の間）に導入（供給）される。
プラズマ生成空間３０に、プラズマが発生した状態で、キャリアガスおよび処理ガスの混合ガスであるガスＧが導入すると、このプラズマが消失（失火）することなく、処理ガスが活性化して活性種が生成される。

そして、この活性種がプラズマ噴出口５からワーク１０の被処理面１０１（処理領域Ａ）に向かって噴出する。すなわち、ワーク１０の被処理面１０１（処理領域Ａ）に対するプラズマ処理がオン状態（処理モード）となる。これにより、被処理面１０１の処理領域Ａ（処理領域１０２）がプラズマ処理される。
また、本実施形態では、プラズマ生成空間３０に、キャリアガスおよび処理ガスを含むガスＧが供給されたとき、制御手段１７０は、マッチングボックス７４を作動させるよう構成されている。

＜７＞ 次に、処理領域Ａ（処理領域１０２）に対応するプラズマ処理が完了すると、制御手段１７０は、記憶部１６０に記憶された被処理面１０１の処理領域１０２の位置情報に基づいて、ワーク保持部移動手段１９０を作動させ、プラズマ噴出口５を、被処理面１０１の処理領域Ａに対応する位置から処理領域Ｂに対応する位置に移動させる。
この処理領域Ａから処理領域Ｂに対応する位置までプラズマ噴出口５を移動させる際に、プラズマ噴出口５は、非処理領域１０３に対応する位置を通過することとなる。

この時、制御手段１７０は、ガス供給手段８を作動することにより、第１バルブ８２３および第２バルブ８２４のうちの少なくとも一方を閉じ、処理ガス用ボンベ８２１からの処理ガスの送出を停止する。また、バルブ８１３は開いておき、キャリアガス用ボンベ８１１からのキャリアガスの送出は継続させておく。これにより、プラズマ生成空間３０には、処理ガスが供給されないので、プラズマの生成を維持しつつ、活性種の生成を停止することができる。したがって、ワーク１０の被処理面１０１（非処理領域１０３）に対するプラズマ処理はオフ状態（非処理モード）となる。
なお、キャリアガスの流量は、制御手段１７０によりマスフローコントローラ８１４の作動を制御することにより、プラズマの生成が維持するために必要な最小量程度に調整される。

＜８＞ また、制御手段１７０は、プラズマ噴出口５を非処理領域１０３に対応する位置を通過させる際に、装置本体移動手段１８０を作動させることにより、プラズマ生成空間３０の下端からワーク１０の被処理面１０１までの距離を前述したような離間距離ｈ_２の大きさに保たれるように、プラズマ処理装置本体１００（ヘッド３００）を移動させる。

＜９＞ 次に、制御手段１７０は、ワーク保持部移動手段１９０の作動により、プラズマ噴出口５を被処理領域Ｂに対応して位置させると、前記工程＜５＞、＜６＞と同様にして、処理領域Ｂにプラズマ処理を行う。
＜１０＞ 次に、制御手段１７０は、処理領域Ｂ（処理領域１０２）に対応するプラズマ処理が完了すると、プラズマ噴出口５を、被処理面１０１の処理領域Ｂに対応する位置から処理領域Ｃに対応する位置に移動させる。
この時、プラズマ噴出口５は、非処理領域１０３に対応する位置を通過することから、制御手段１７０は、前記工程＜７＞、＜８＞と同様にして、ガス供給手段８を処理モードから非処理モードに切り替える。

＜１１＞ 次に、制御手段１７０は、ワーク保持部移動手段１９０の作動により、プラズマ噴出口５を被処理領域Ｃに対応して位置させると、前記工程＜５＞、＜６＞と同様にして、処理領域Ｃにプラズマ処理を行う。
＜１２＞ 次に、ワーク１０をワーク保持部６から取り外して、移送する。
以上のような工程を経ることにより、ワーク１０の処理領域Ａ〜処理領域Ｃにプラズマ処理を施すことができる。

このように本実施形態のプラズマ処理装置１によれば、非処理モードから処理モードに切り替えた際に、速やかに活性種を生成し得るので、前記工程＜６＞＜９＞＜１１＞において、各処理領域１０２（処理領域Ａ、Ｂ、Ｃ）に対して速やかに安定な活性種を供給することができる。これにより、ワーク１０へのダメージを抑えつつ、プラズマ処理の程度を精度よく制御することができる。また、プラズマ生成空間３０を形成する各部にかかる負荷を抑えることができ、プラズマ処理の信頼性を確保することができる。
また、ガス供給手段８を非処理モードから処理モードに切り替えた後、活性種が安定して生成するまでの待機時間を短縮もしくは不要とすることができるので、処理領域１０２が不連続に点在するワークに対するプラズマ処理を高速で行うことができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明のプラズマ処理装置の第２実施形態について説明する。
図４は、本発明のプラズマ処理装置の第２実施形態を模式的に示す縦断面図である。
以下、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。

第２実施形態では、プラズマ処理装置本体１００（ヘッド３００）の構成が異なり、それ以外は、前記第１実施形態と同様である。
図４に示すように、本実施形態のヘッド３００は、その下端部に第２の電極３および誘電体部４２を取り囲むように設けられた誘電体部４３有している。この誘電体部４３は、その上側および下側の双方で開放し、下側に向かって収斂する中空状の筒体で構成されている。

ここで、誘電体部４３の内周面で規定される内部空間の容積は、第２の電極３および誘電体部４２で構成される部材の外周面で規定される空間の容積よりも大きく設定されている。これにより、第２の電極３および誘電体部４２で構成される部材を誘電体部４３の内部空間に配置した状態において、誘電体部４３の内周面と、この部材の外周面との間には、これらによって規定される空間、すなわち、排気ガス流路９３が画成されている。

この排気ガス流路９３は、その上側および下側の双方で開口（開放）しており、下側の開口部により排気ガス吸入口９１（排気吸込口）が構成され、上側の開口部により排気ガス排出口９２が構成されている。なお、排気ガス吸入口９１は、プラズマ噴出口５の周囲を取り囲むように設けられており、排気ガス排出口９２は、第２の電極３の外周面を取り囲むように設けられている。

また、排気ガス排出口９２には、ポンプ９５と、排気ガス排出口９２とポンプ９５とを連通するガス排出管９６と、ガス排出管９６の途中に設けられたバルブ９４とで構成される排気手段９が設けられている。
かかる構成のプラズマ処理装置本体１００において、ポンプ９５を作動し、この状態でバルブ９４を開くと、ガス排出管９６内、さらには排気ガス排出口９２を介して排気ガス流路９３内が負圧となる。これにより、プラズマ噴出口５から被処理面１０１に向かって放出された活性種を排気ガス吸入口９１から吸入することができる。その結果、プラズマ噴出口５から放出された活性種を、ヘッド３００とワーク１０との間の空間に長時間滞在させることなく、この空間から迅速に排出することができる。そのため、被処理面１０１の処理領域１０２に隣接する非処理領域１０３が活性種に晒されるのを防止して、プラズマ処理の処理精度の向上を図ることができる。

以上、本発明のプラズマ処理装置を、図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。
また、各前記各実施形態では、プラズマ処理装置は、大気圧下において、ワークの表面（被処理面）に処理（プラズマ処理）を施すことを想定しているが、本発明では、減圧または真空状態においてワークの表面に処理を施してもよい。
また、第１の電極と第２のとの間に印加される電圧は、高周波によるものに限られず、例えば、パルス波やマイクロ波によるものであってもよい。

１……プラズマ処理装置 ２……第１の電極 ３……第２の電極 ４１、４２、４３……誘電体部 ５……プラズマ噴出口 ６……ガス導入口 ７……電源回路 ７１、７３……導線 ７２……高周波電源（電源） ７４……マッチングボックス ８……ガス供給手段 ８１……キャリアガス供給系 ８１１……キャリアガス用ボンベ ８１２……キャリアガス供給管 ８１３……バルブ ８１４……マスフローコントローラ ８２……処理ガス供給系 ８２１……処理ガス用ボンベ ８２２……処理ガス供給管 ８２３……第１バルブ ８２４……第２バルブ ８２５……マスフローコントローラ ８３……ガス混合系 ８３１……ガス混合器（ガス混合手段） ８３２……混合ガス供給管 ９……排気手段 ９１……排気ガス吸入口 ９２……排気ガス排出口 ９３……排気ガス流路 ９４……バルブ ９５……ポンプ ９６……ガス排出管 １０……ワーク ３０……プラズマ生成空間 ３００……ヘッド １００……プラズマ処理装置本体 １０１……被処理面 １０２……処理領域 １０３……非処理領域 １５０……操作部 １６０……記憶部 １７０……制御手段 １８０……装置本体移動手段（移動手段） １９０……ワーク保持部移動手段（移動手段） ２００……ステージ ２０１……ワーク保持部

Claims (5)

1. ワークの被処理面に対して相対的に移動可能な１対の電極と、
   前記１対の電極間に画成されるプラズマ生成空間に電圧を印加する電源を備えた電源回路と、
   前記プラズマ生成空間に、プラズマを生成および維持するためのキャリアガスを供給するキャリアガス供給系と、前記ワークの被処理面をプラズマ処理する活性種を生成するための処理ガスを供給する処理ガス供給系とを備えるガス供給手段と、
   前記プラズマ生成空間に連通し、前記ワークの被処理面に向けて前記活性種を噴出するプラズマ噴出口と、
   前記プラズマ噴出口を、前記ワークの被処理面に対して略直交する方向に移動させる移動手段と、
   前記ガス供給手段と、前記移動手段との作動を制御する機能を有する制御手段とを備え、
   前記制御手段により、前記ガス供給手段を、前記プラズマ生成空間に前記キャリアガスを供給した状態で、前記処理ガスの供給を停止することにより、前記プラズマを生成し、該プラズマを維持する非処理モードと、
   前記プラズマ生成空間に前記キャリアガスと前記処理ガスとの混合ガスを供給することにより、前記処理ガスを活性化して前記活性種を生成し、該活性種を前記プラズマ噴射口から噴出して前記ワークの被処理面をプラズマ処理する処理モードとに切り替え可能なように構成され、
   前記制御手段は、前記移動手段を作動させることにより、前記プラズマ噴出口と前記ワークの被処理面との離間距離を接近させたのち、前記ガス供給手段を、前記非処理モードから前記処理モードに切り替えると、前記プラズマ生成空間に供給する前記処理ガスの流量を、設定流量まで徐々に増加させ、さらに、前記ガス供給手段を前記処理モードから前記非処理モードに切り替えると、前記処理ガスの前記プラズマ生成空間への供給を停止するとともに、前記移動手段を作動させることにより、前記プラズマ噴出口と前記ワークの被処理面との離間距離がより大きくなるように、前記プラズマ噴出口を移動させるよう構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記制御手段は、前記非処理モードにおいて、前記プラズマ生成空間に供給するキャリアガスの流量を、前記プラズマの生成を維持するための必要最小量に設定する請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記ガス供給手段において、前記キャリアガス供給系および前記処理ガス供給系は、それぞれ、前記キャリアガスおよび前記処理ガスの流量を調整するガス流量調整手段を有し、
   前記制御手段は、当該ガス流量調整手段の作動を制御することにより、前記非処理モードと前記処理モードとの切り替えを行う請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記ガス供給手段は、前記キャリアガス供給系および前記処理ガス供給系に接続されたガス混合系を有し、前記キャリアガス供給系および前記処理ガス供給系により供給された前記キャリアガスおよび前記処理ガスを、前記ガス混合系により混合した後、前記プラズマ生成空間に供給する請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
5. 前記プラズマ噴出口の周囲に、該プラズマ噴出口から噴出されたガスを吸気する排気吸込口を備える請求項１ないし４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。

Images