WO2012101891A1 - 大気圧プラズマ処理装置および大気圧プラズマ処理方法 - Google Patents

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gas
atmospheric pressure
pressure plasma
reaction gas
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吉典 横山
出尾　晋一
吉田　幸久
村上　隆昭
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三菱電機株式会社
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    • H05H2240/00—Testing
    • H05H2240/10—Testing at atmospheric pressure

Definitions

  • the present invention relates to an atmospheric pressure plasma processing apparatus and an atmospheric pressure plasma processing method for performing plasma processing under atmospheric pressure.
  • an atmospheric pressure plasma processing apparatus for forming a film on a substrate surface under atmospheric pressure.
  • a reactive gas is supplied between opposed electrodes and a voltage is applied to the electrodes to generate plasma by excitation.
  • Plasma gas generated by plasma excitation is brought into contact with the surface of the substrate. Further, exhaust is performed at the outer peripheral portion of the contact portion between the plasma gas and the substrate.
  • an inert gas was supplied as a curtain gas around the plasma discharge area in a larger supply amount than the reactive gas, and the surrounding atmosphere was covered with a purge gas and blown toward the substrate.
  • a technique for sucking and discharging curtain gas and purge gas from an exhaust duct is disclosed in Patent Document 1, for example.
  • the plasma processing with the plasma processing head and the substrate being stationary is the velocity of each gas between the plasma processing head and the substrate.
  • the gas supply amount is increased in order to reduce the influence of the relative movement, there is a problem in that the manufacturing cost increases with an increase in the gas consumption amount.
  • the present invention has been made in view of the above, and is capable of achieving uniform discharge when the plasma processing head and the substrate are relatively moved while suppressing an increase in gas consumption.
  • An object is to obtain an atmospheric pressure plasma processing apparatus.
  • the present invention provides a first electrode to which AC power is applied, a grounded second electrode, and an object to be processed formed on the outer periphery of the first electrode.
  • Atmospheric pressure having a reaction gas passage through which a reaction gas supplied to the processing surface passes, an exhaust passage formed on the outer periphery of the reaction gas passage, and a curtain gas supply passage formed on the outer periphery of the exhaust passage.
  • the member to be processed is held facing the atmospheric pressure plasma processing head so that the surface to be processed is exposed to the plasma processing head and the reaction gas supplied from the reaction gas flow path.
  • a control unit that controls the gas supply unit and the exhaust unit, and the control unit generates an electric field between the first electrode and the second electrode by applying AC power.
  • the flow rate of the curtain gas supplied from the exhaust gas flow channel is larger than the flow rate of the reactive gas supplied from the reactive gas flow channel, and the curtain gas supplied from the curtain gas supply channel is higher than the flow rate exhausted from the exhaust flow channel.
  • the total flow rate of the reaction gas from the reaction gas flow path is larger than when the relative movement is not performed.
  • the total flow rate of the curtain gas from the curtain gas supply path substantially constant, the flow rate of the reaction gas and the curtain gas from the side opposite to the moving direction of the member to be processed relative to the atmospheric pressure plasma processing head The flow rate is increased, the flow rate of the reaction gas and the flow rate of the curtain gas in the direction of relative movement of the member to be processed is decreased, and the gas flow between the member to be processed and the atmospheric pressure plasma processing head
  • the exhaust gas flow rate is controlled such that the exhaust gas flow is directed to the outside of the atmospheric pressure plasma processing head at the portion and toward the exhaust flow channel at the recovery portion of the exhaust flow channel.
  • the plasma processing head and the substrate are relatively moved in the plasma processing in the air atmosphere while suppressing an increase in gas consumption. There is an effect that the discharge can be homogenized.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an atmospheric pressure plasma processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a top view of the atmospheric pressure plasma processing head.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the atmospheric pressure plasma processing apparatus showing the flow of gas between the substrate and the atmospheric pressure plasma processing head when the stage and the atmospheric pressure plasma processing head are stationary.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the atmospheric pressure plasma processing apparatus showing the state of gas flow between the substrate and the atmospheric pressure plasma processing head when the stage and the atmospheric pressure plasma processing head are moving relative to each other.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the speed V at which the stage moves and the speed of the first gas flow.
  • FIG. 6 is a sectional view showing a schematic configuration of an atmospheric pressure plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is sectional drawing which shows schematic structure of the atmospheric pressure plasma processing apparatus concerning Embodiment 3 of this invention.
  • FIG. 8 is sectional drawing which shows schematic structure of the atmospheric pressure plasma processing apparatus concerning Embodiment 4 of this invention.
  • FIG. 9 is sectional drawing which shows schematic structure of the atmospheric pressure plasma processing apparatus concerning Embodiment 5 of this invention.
  • FIG. 10 is sectional drawing which shows schematic structure of the atmospheric pressure plasma processing apparatus concerning Embodiment 6 of this invention.
  • FIG. 7 is sectional drawing which shows schematic structure of the atmospheric pressure plasma processing apparatus concerning Embodiment 3 of this invention.
  • FIG. 8 is sectional drawing which shows schematic structure of the atmospheric pressure plasma processing apparatus concerning Embodiment 4 of this invention.
  • FIG. 9 is sectional drawing which shows schematic structure of the atmospheric pressure plasma processing apparatus concerning Embodiment 5 of this invention.
  • FIG. 10 is sectional drawing which shows schematic structure
  • FIG. 11A is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the atmospheric pressure plasma processing apparatus according to the seventh embodiment of the present invention, and illustrates a state in which the stage is moving in the direction indicated by the arrow X.
  • FIG. 11-2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the atmospheric pressure plasma processing apparatus according to the seventh embodiment of the present invention, and shows a state where the stage is moving in the direction indicated by the arrow Y.
  • FIG. 12A is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the atmospheric pressure plasma processing apparatus according to the first modification of the seventh embodiment, and illustrates a state where the stage is moving in the direction indicated by the arrow X.
  • FIG. 12-2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the atmospheric pressure plasma processing apparatus according to Modification 1 of Embodiment 7, and illustrates a state in which the stage is moving in a direction indicated by an arrow Y.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a schematic procedure of an atmospheric pressure plasma processing method using an atmospheric pressure plasma processing apparatus.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an atmospheric pressure plasma processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the atmospheric pressure plasma processing head 1 has a function of supplying a reactive gas to the plasma generation region along the arrow 2 and a curtain gas made of an inert gas along the arrow 3 around the plasma generation region. The function to supply to.
  • the atmospheric pressure plasma processing head 1 includes an unreacted reaction gas, a gas decomposed by plasma, a reaction product gas generated by reacting with a substrate, and a curtain gas (hereinafter, these gases are collectively referred to as unreacted). (Which may be referred to as “reactive gas” or the like) is exhausted along the arrow 4.
  • FIG. 2 is a top view of the atmospheric pressure plasma processing head.
  • the atmospheric pressure plasma processing apparatus includes a high frequency electrode 11 (input side) equipped with a cooling mechanism 10 that can apply a high frequency power in contact with a flat solid source 14.
  • a high-frequency electrode 11a (first electrode)) an insulator 12 that prevents arcing, a flow path forming member 13 disposed on the outer periphery thereof, a solid source 14 to which high-frequency power is input, and high-frequency power applied to the high-frequency electrode 11.
  • a stage 20 that is grounded, holds the substrate 19 so that the surface to be processed of the substrate (member to be processed) 19 that is a member to be processed is substantially parallel to the reaction gas flow path.
  • the stage 20 also functions as the ground-side high-frequency electrode 11b (second electrode).
  • the solid source 14 is also referred to as a target when performing physical film formation, and is also referred to as an electrode when performing simple surface treatment. Moreover, when performing chemical film-forming, it calls the solid source 14.
  • An exhaust passage 18 for exhausting along the arrow 4 is formed.
  • the reaction gas channel 16, the curtain gas supply channel 17, and the exhaust channel 18 are formed so as to surround the periphery of the input-side high-frequency electrode 11a.
  • Each flow path 16, 17, 18 is divided into four sections as shown in FIG. 2 (reaction gas flow paths 16a to 16d, curtain gas supply paths 17a to 17d, exhaust flow paths 18a to 18d).
  • the exhaust passage 18 is formed on the outer periphery of the reaction gas passage 16, and the curtain gas supply passage 17 is formed on the outer periphery of the exhaust passage 18. That is, each flow path 16, 17, 18 is formed so as to be arranged in order of the reaction gas flow path 16, the exhaust flow path 18, and the curtain gas supply path 17 from the input-side high-frequency electrode 11 a to the outside.
  • the material of the high-frequency electrode 11 for example, copper, aluminum, stainless steel, brass, or the like can be used, and a cooling mechanism 10 is provided for cooling by introducing cooling water into the inside. Further, around the high-frequency electrode 11, including the substrate 19 side, an insulator 12 other than the solid source 14 is provided to prevent arcing.
  • the high-frequency electrode 11 is not limited to 13.56 MHz that is often used as a normal high-frequency electrode, but may be in a range from a low frequency of several KHz to a high frequency of several hundred MHz as long as a stable plasma discharge is possible. .
  • the insulator 12 for example, polyethylene terephthalate, aluminum oxide, titanium oxide or quartz can be used.
  • the reaction gas passes through the reaction gas channel 16 in the direction indicated by the arrow 2 and is supplied between the substrate 19 and the solid source 14. Further, a gap region existing between the high-frequency electrodes 11, that is, between the input-side high-frequency electrode 11a and the ground-side high-frequency electrode 11b is a plasma generation region.
  • the input-side high-frequency electrode 11a is provided at a position farther from the stage 20 than the other part of the atmospheric pressure plasma processing head 1. As a result, the reactive gas easily flows into the plasma generation region, and the amount of reactive gas flowing into the exhaust passage 18 can be reduced.
  • a protrusion may be provided in a portion from the reaction gas channel 16 to the exhaust channel 18.
  • the reactive gas is more likely to flow into the plasma generation region because the reactive gas is less likely to flow to the exhaust flow path 18 side, and the amount of reactive gas flowing to the exhaust flow path 18 can be reduced.
  • the flow path forming member 13 is desirably made of a material that does not react with the unreacted gas to be used, and is preferably made of aluminum, stainless steel, aluminum oxide, or the like.
  • the reaction gas channel 16 is formed so as to surround the input-side high-frequency electrode 11a from the outside, and a reaction gas supply unit (gas supply unit) 31 is connected thereto. A reactive gas is supplied from the reactive gas supply unit 31.
  • exhaust flow path 18 is provided so as to surround the plasma generation region from the outside.
  • An exhaust fan (exhaust part) 33 is connected to the exhaust flow path 18, and by operating the exhaust fan 33, unreacted gas or the like is passed through the exhaust flow path 18 to an exhaust gas processing part (not shown). Can be discharged.
  • a curtain gas supply path 17 for supplying curtain gas along the arrow 3 is provided outside the exhaust flow path 18, and the substrate 19 side serves as a curtain gas ejection port.
  • a curtain gas supply section (gas supply section) 32 is connected to the curtain gas supply path 17.
  • Curtain gas is supplied from the curtain gas supply unit 32.
  • the inert gas ejected from the curtain gas supply channel 17 is sprayed onto the substrate 19, a part is sucked from the exhaust channel 18, and the rest is released into the external atmosphere.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the atmospheric pressure plasma processing apparatus showing the state of gas flow between the substrate 19 and the atmospheric pressure plasma processing head 1 when the stage 20 and the atmospheric pressure plasma processing head 1 are stationary. It is.
  • the necessary relationship among the flow rate of the reaction gas, the flow rate of the curtain gas, and the flow rate of the exhaust gas is as follows. It is necessary to satisfy the gas relationship.
  • the plasma generation region becomes a positive pressure, and the reaction gas and the unreacted gas are blocked by the flow of the curtain gas and are exhausted from the exhaust passage 18. Furthermore, the curtain gas is also released into the external atmosphere, and the external atmosphere does not flow into the plasma generation region.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the atmospheric pressure plasma processing apparatus showing the state of gas flow between the substrate 19 and the atmospheric pressure plasma processing head 1 when the stage 20 and the atmospheric pressure plasma processing head 1 are relatively moving. It is.
  • the stage 20 is moved by the moving means 38.
  • the moving means 38 is, for example, a motor.
  • the atmospheric pressure plasma processing head 1 may be configured to move.
  • the supply amount of the reaction gas and the curtain gas is increased as a whole and the exhaust gas flow rate is increased only by overcoming the moving speed of the stage 20, the reversal of the direction of the total flow velocity can be eliminated.
  • the amount of reaction gas and the consumption amount of curtain gas are also increased and the cost is increased.
  • the supply amount of the reaction gas and the curtain gas on the upstream side (the direction opposite to the relative movement direction of the stage 20 with respect to the atmospheric pressure plasma processing head 1).
  • the supply amount of the reaction gas and the supply amount of the curtain gas are decreased on the downstream side (in the direction of relative movement of the stage 20 with respect to the atmospheric pressure plasma processing head 1), and the supply amount of the curtain gas is reduced accordingly. Distribute appropriately.
  • the control unit 40 adjusts the supply amount of the reaction gas and the supply amount of the curtain gas. For example, the control unit 40 receives feedback of the moving speed of the stage 20 from the moving unit 38 and adjusts the opening degree of the valves provided in the reaction gas supply unit 31 and the curtain gas supply unit 32 to supply each gas. Adjust the amount.
  • the gas flow as shown in FIG. 3 is generated by controlling the curtain gas amount and the exhaust amount according to the direction of relative movement between the stage 20 and the atmospheric pressure plasma processing head 1,
  • the supply amount of the reaction gas can be suppressed, and the reaction gas or the like hardly flows out to the external atmosphere.
  • the power source 15 is connected to the high-frequency electrode 11 to prepare for supplying power to the input-side high-frequency electrode 11a side where the solid source 14 is located, and the stage 20 that also serves as the ground-side high-frequency electrode 11b is grounded.
  • the high frequency power is input after the gas and exhaust flow described below are stabilized.
  • the substrate 19 is placed on the stage 20 with the surface to be processed facing up so that the surface on which the silicon film is formed can be irradiated with plasma.
  • the solid source 14 is made of 99.99999% or more silicon plate.
  • reaction gas is flowed through the reaction gas flow path 16
  • curtain gas is flowed through the curtain gas supply path 17, and exhaust is performed through the exhaust flow path 18.
  • 400 sccm of hydrogen gas is allowed to flow through the reaction gas channel 16 as the reaction gas. More specifically, 100 sccm of hydrogen gas is allowed to flow through each of the reaction gas flow paths 16a, 16b, 16c, and 16d divided into four sections.
  • an inert gas (helium) of 5000 sccm is passed through the curtain gas supply passage 17 as the curtain gas. More specifically, 1250 sccm of inert gas is allowed to flow through each of the curtain gas supply paths 17a, 17b, 17c, and 17d divided into four sections.
  • the exhaust flow rate of the exhaust flow path 18 is 1000 sccm, and 250 sccm is exhausted from each of the exhaust flow paths 18 a, 18 b, 18 c and 18 d divided into four sections.
  • the flow rate relationship at this time satisfies the reaction gas ⁇ the displacement amount ⁇ the curtain gas amount.
  • the first gas flow 21 (21a, 21c), the second gas flow 22 (22a, 22c), the third gas flow 23 (23a, 23c), the fourth gas flow 26 (26a, 26c) flow in the direction indicated by the arrow, and the unreacted gas or the like does not flow out to the external atmosphere, and satisfies the condition that the external atmosphere does not flow into the plasma generation region.
  • the above flow rate may be used.
  • the flow direction of each gas flow 21, 22, 23, 26 is the same when supplying the same amount of gas as in the stationary state. In some cases, the direction is opposite to that in FIG.
  • the upstream third gas flow 23a and the downstream fourth gas flow 26c of the fourth gas flow 26 have the flow directions opposite to those in FIG.
  • the reactant gas supply amount, the curtain gas supply amount, and the exhaust amount are adjusted on the upstream side and the downstream side when the stage is moved.
  • hydrogen gas 250 sccm is supplied to the upstream reaction gas passage 16 a
  • hydrogen gas 50 sccm is supplied to the downstream reaction gas passage 16 c
  • Hydrogen gas 50 sccm is supplied to each of the reaction gas channels 16 b and d (see also FIG. 2).
  • 2000 sccm of helium is supplied to the upstream curtain gas supply passage 17a
  • 500 sccm of helium is supplied to the downstream curtain gas supply passage 17c
  • 500 sccm of helium is supplied to the side curtain gas supply passages 17b and 17d.
  • the upstream exhaust flow path 18a exhausts 1500 sccm
  • the downstream exhaust flow path 18c exhausts 500 sccm
  • the side exhaust flow paths 18b and 18d exhaust 500 sccm each.
  • each gas flow 21a, 22c, 23a becomes the same direction as the stationary state shown in FIG. 3, and unreacted gas or the like does not flow out to the external atmosphere, and the plasma generation region It satisfies the condition that the external atmosphere does not flow inside. Furthermore, since the flow of the reaction gas is stabilized, the discharge is also stabilized. That is, the direction of the gas flow between the substrate 19 and the atmospheric pressure plasma processing head 1 is important.
  • the relationship between the speed V at which the stage 20 moves and the speed of the first gas flow 21a is shown in FIG.
  • the direction indicated by the arrow X is the positive direction, and the opposite direction is the negative direction.
  • the flow velocity here is a value at the center of the distance between the substrate 19 and the atmospheric pressure plasma processing head 1.
  • the flow rate of the reaction gas channel 16a is 0.06 m / s
  • the flow rate of the curtain gas supply channel 17a is 0.08 m / s
  • the flow rate of the exhaust channel 18a At 0.02 m / s, the first gas flow 21a becomes ⁇ 0.05 m / s and flows in the direction shown in FIG.
  • the moving speed of the stage 20 is set to 0.01 m / s, as shown in FIG. 5, the speed of the first gas flow 21a is slightly reduced, and the unreacted gas flows out to the external atmosphere. Without satisfying the condition that the external atmosphere does not flow into the plasma generation region.
  • the flow rate of the downstream exhaust flow path 18c is increased to 0.05 m / s
  • the flow rate of the downstream curtain gas supply path 17c is decreased to 0.04 m / s
  • the downstream reaction gas flow path 16c Is decreased to 0.04 m / s
  • the flow rate of the upstream exhaust flow path 18a is increased to 0.1 m / s
  • the flow rate of the upstream curtain gas supply path 17a is increased to 0.1 m / s.
  • the velocity of the upstream reaction gas flow path 16a is increased to 0.08 m / s
  • the velocity of the first gas flow 21a with control shown in FIG. 5 is -0.04 m / s.
  • the orientation remains the same as when stationary. That is, the unreacted gas or the like does not flow out to the external atmosphere, and satisfies the condition that the external atmosphere does not flow into the plasma generation region.
  • the speed of the first gas flow 21a is sufficiently faster than the speed of movement of the stage 20, the above condition is satisfied without performing flow rate control, but the speed of movement of the stage 20 is higher than that of the first gas flow 21a. When the speed is exceeded, the above condition is not satisfied.
  • the first gas flow 21a has been described, but the same applies to other gas flows.
  • the direction of each gas flow 21, 22, 23 is controlled to the direction satisfying the above condition by taking a means for increasing the flow velocity of each gas flow 21a, 22c, 23a. can do.
  • stage 20 when the stage 20 is moved at high speed by taking measures such as reducing the distance between the substrate 19 and the atmospheric pressure plasma processing head 1, providing a squeeze at the outlet of each flow path, and increasing the flow velocity.
  • stable film formation is possible.
  • the height of the solid source 14 is set at a position farther from the substrate 19 than the flow path forming member 13, thereby allowing the reaction gas to enter the solid source 14. Has the effect of smoothing the supply.
  • the solid source 14 for example, silicon solid source
  • the cooling mechanism 10 the cooling mechanism 10
  • low temperature is maintained.
  • the substrate 19 is heated by a heater (not shown) incorporated in the stage 20 to maintain a high temperature.
  • This reaction rate is higher for etching on the surface of the solid source 14 on the low temperature side, and lower for deposition.
  • the deposition rate is high and the etching rate is low. Accordingly, by appropriately increasing the temperature difference between the two, the difference in etching and deposition rate increases, and relatively high-speed mass transfer from the low-temperature side solid source to the high-temperature side substrate occurs. Silicon is deposited on the substrate.
  • the temperature difference between the high temperature side and the low temperature side is preferably about 285 ° C. by setting the low temperature to 15 ° C., for example, and the high temperature to 300 ° C., for example. Therefore, if the low temperature side is ⁇ 35 ° C., the high temperature side is preferably about 250 ° C. However, if the temperature difference is 100 ° C. or more, the combination of temperatures can be changed as appropriate.
  • the distance between the substrate 19 and the atmospheric pressure plasma processing head 1 is preferably about 5 mm or less because silicon hydride must reach the substrate. If possible, since the flow velocity between the substrate 19 and the atmospheric pressure plasma processing head 1 increases when the distance is 1 mm or less, it is needless to say that the scanning speed can be increased even at the same flow rate.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a schematic procedure of the atmospheric pressure plasma processing method using the atmospheric pressure plasma processing apparatus described above.
  • the substrate 19 is held on the stage 20 (step S1).
  • the curtain gas and the reaction gas are supplied, and the exhaust from the exhaust passage is performed (step S2).
  • an AC voltage is applied to the input side high frequency electrode 11a (step S3).
  • step S4 When the stage 20 is moved and the atmospheric pressure plasma processing head 1 and the substrate 19 are relatively moved (step S4), the supply amount of the curtain gas and the reactive gas on the upstream side is increased, and the downstream side The supply amount of the curtain gas and the reactive gas is reduced (step S5).
  • the exhaust amount is increased. At this time, the exhaust amount is controlled to be larger on the upstream side than on the downstream side.
  • the film-forming example using the solid source 14 was given here, argon gas was used as the reaction gas, the target 14 was a metal such as Si, gold, silver, copper, titanium, or aluminum, or a ceramic such as alumina or zirconia. Needless to say, it becomes possible to form a film in the same manner as a normal sputtering apparatus.
  • the shape of the atmospheric pressure plasma processing head 1 is illustrated as a quadrangular prism shape, but is not limited thereto.
  • a cylindrical shape may be sufficient and another shape may be sufficient.
  • FIG. FIG. 6 is a sectional view showing a schematic configuration of an atmospheric pressure plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • symbol is attached
  • the second embodiment is characterized in that the electrode 14 is exposed on the surface without using the solid source 14 or the target 14 in the atmospheric pressure plasma processing head 1.
  • aluminum, stainless steel, copper, or the like can be used for the electrode 14, and other metals may be used as long as they function as electrodes.
  • reaction gas flow path 16 For example, monosilane gas, hydrogen gas, and helium gas are allowed to flow through the reaction gas flow path 16 as the reaction gas, argon is flowed into the curtain gas supply path 17 as the curtain gas, and exhaust is performed from the exhaust flow path 18.
  • the supply amount and the exhaust amount of each gas are adjusted so that the direction of the gas flow is the direction shown in FIG.
  • the high frequency electrode 11 is cooled by the cooling mechanism 10 to prevent heating by high frequency power, and arc transition due to generation of thermoelectrons due to heat generation of the high frequency electrode can be prevented.
  • the high-frequency electrode 11 is not limited to 13.56 MHz that is often used as a normal high-frequency electrode, but may be in a range from a low frequency of several KHz to a high frequency of several hundred MHz as long as a stable plasma discharge is possible. .
  • a good film can be obtained by mounting a heating mechanism on the stage 20 on which the substrate 19 is placed.
  • the substrate temperature be in the range of 200 ° C. to 400 ° C.
  • FIG. FIG. 7 is sectional drawing which shows schematic structure of the atmospheric pressure plasma processing apparatus concerning Embodiment 3 of this invention.
  • symbol is attached
  • the third embodiment is characterized in that a protrusion 30 is provided on the outer peripheral portion of the atmospheric pressure plasma processing head 1.
  • FIG. FIG. 8 is sectional drawing which shows schematic structure of the atmospheric pressure plasma processing apparatus concerning Embodiment 4 of this invention.
  • symbol is attached
  • the fourth embodiment is characterized in that the surface of the substrate 19 is subjected to surface treatment by flowing hydrogen or the like through the reaction gas channel 16 to generate hydrogen plasma.
  • hydrogen gas is allowed to flow as a reaction gas through the reaction gas channel 16
  • nitrogen as a curtain gas is allowed to flow into the curtain gas supply channel 17, and exhaust is performed from the exhaust channel 18.
  • the supply amount and the exhaust amount of each gas are adjusted so that the direction of the gas flow is the direction shown in FIG.
  • the high-frequency electrode 11 is cooled by the cooling mechanism 10 to prevent heating by high frequency power, and arc transition due to generation of thermoelectrons due to heat generation of the high frequency electrode can be prevented.
  • the high-frequency electrode 11 is not limited to 13.56 MHz that is often used as a normal high-frequency electrode, but may be in a range from a low frequency of several KHz to a high frequency of several hundred MHz as long as a stable plasma discharge is possible. .
  • the plasma can be irradiated.
  • the amount of reactive gas / curtain gas in upstream and downstream as described in the first embodiment By adjusting the amount of exhaust gas, the same gas flow direction as in FIG. 3 can be used, so that a safe, inexpensive and homogeneous surface treatment can be performed.
  • the substrate is discharged while maintaining a clean environment by discharging argon gas, oxygen gas, nitrogen gas, etc. alone or in combination as a reactive gas. Needless to say, it can be treated and used for surface modification.
  • FIG. FIG. 9 is sectional drawing which shows schematic structure of the atmospheric pressure plasma processing apparatus concerning Embodiment 5 of this invention.
  • symbol is attached
  • the fifth embodiment is characterized in that an air flow sensor (flow velocity measuring sensor) 25 for measuring a flow velocity is attached to the atmospheric pressure plasma processing head 1.
  • the air flow sensor 25 By providing the air flow sensor 25, it is possible to directly measure the flow velocity between the substrate 19 and the atmospheric pressure plasma processing head 1, so that the reaction gas amount, curtain gas amount, and exhaust amount can be adjusted upstream and downstream. Can be done. As a result, the unreacted gas or the like does not flow out to the external atmosphere at a smaller flow rate, and the conditions (the direction of gas flow shown in FIG. 3) that the external atmosphere does not flow into the plasma generation region can be satisfied. In addition, the flow rate is measured, and not only the gas flow rate but also the distance between the substrate 19 and the atmospheric pressure plasma processing head 1 is feedback controlled. By doing so, stable processing is possible even when the speed of the stage 20 is increased.
  • FIG. FIG. 10 is sectional drawing which shows schematic structure of the atmospheric pressure plasma processing apparatus concerning Embodiment 6 of this invention.
  • symbol is attached
  • the ground-side high-frequency electrode 11 b is provided separately from the stage 20.
  • the size of the ground-side high-frequency electrode 11b is approximately the same size as the input-side high-frequency electrode 11a.
  • the plasma density can be increased, which has the effect of increasing energy efficiency.
  • most non-metallic materials including a dielectric such as quartz and ceramic can be used.
  • the stage 20 when the stage 20 needs to be heated in a non-contact manner, the stage 20 having a low infrared transmittance needs to be used. When quartz or the like having a high infrared transmittance is used, it is necessary to perform surface coating or the like so as to increase the infrared absorption rate. Furthermore, although the example using the stage 20 is given here, the stage 20 may be omitted if the substrate (member to be processed) can be directly moved by the moving means 38.
  • the ground-side high-frequency electrode 11b is formed in a mesh shape and can be heated in a non-contact manner within the electrode. It is also possible to take With this configuration, if only necessary portions can be heated, there is an effect of increasing energy efficiency.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the atmospheric pressure plasma processing apparatus according to the seventh embodiment of the present invention, and illustrates a state in which the stage is moving in the direction indicated by the arrow X.
  • symbol is attached
  • the stage 20 moves in the direction indicated by the arrow X.
  • a reaction gas channel 16 c located downstream of the moving direction of the stage 20 is connected to the exhaust fan 33.
  • reaction gas channel 16a gas flows toward the substrate 19, and in the reaction gas channel 16c, exhaust is performed from the space between the substrate 19 and the atmospheric pressure plasma processing head 1.
  • a gas flow from the reaction gas channel 16 a toward the reaction gas channel 16 c is generated in the space between the substrate 19 and the atmospheric pressure plasma processing head 1, so that gas stagnation occurs between the high-frequency electrodes 11. It becomes difficult to do.
  • the reaction gas flow path 16a located downstream of the moving direction of the stage 20 is connected to the exhaust fan 33. do it.
  • reaction gas flow path 16c gas flows toward the substrate 19, and in the reaction gas flow path 16a, exhaust is performed from the space between the substrate 19 and the atmospheric pressure plasma processing head 1.
  • a gas flow from the reaction gas channel 16 c toward the reaction gas channel 16 a is generated in the space between the substrate 19 and the atmospheric pressure plasma processing head 1, so that gas stagnation occurs between the high-frequency electrodes 11. It becomes difficult to do.
  • FIG. 12-1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an atmospheric pressure plasma processing apparatus according to Modification 1 of Embodiment 7, and shows a state in which the stage is moved in the direction indicated by arrow X.
  • the stagnation of gas is prevented from occurring between the high-frequency electrodes 11 by adjusting the reaction gas flow rate between the reaction gas flow paths 16 (16a to 16d).
  • the stage 20 moves in the direction indicated by the arrow X. Then, the reaction gas flow rate in the reaction gas flow channel 16c located downstream with respect to the moving direction of the stage 20 is made weaker than the reaction gas flow rate in the reaction gas flow channel 16a located upstream. As a result, the gas flow between the high-frequency electrodes 11 is easily directed in one direction, and the occurrence of stagnation can be suppressed.
  • the reaction gas flow rate in the reaction gas flow path 16a located on the downstream side with respect to the movement direction of the stage 20 is It is weaker than the reaction gas flow rate of the reaction gas channel 16c located upstream.
  • the gas flow between the high-frequency electrodes 11 is easily directed in one direction, and stagnation can be suppressed.
  • the atmospheric pressure plasma processing apparatus is useful for film formation of a substrate, and is particularly suitable for film formation of a substrate performed by moving a stage.

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Abstract

　大気圧プラズマ処理装置は、大気圧プラズマ処理ヘッド１と、被処理部材１９を保持して大気圧プラズマ処理ヘッドと被処理部材とを相対的に移動させる移動手段３８と、反応ガスおよびカーテンガスを供給するガス供給部３１，３２と、排気部３３と、制御部４０と、を備え、制御部は、移動手段によって大気圧プラズマ処理ヘッドと被処理部材が相対移動される場合には、相対移動しない場合に比べて、大気圧プラズマ処理ヘッドに対する被処理部材の相対的な移動方向と反対方向側からの反応ガスの流量およびカーテンガスの流量を増加させ、被処理部材の相対的な移動方向側の反応ガスの流量およびカーテンガスの流量を減少させるように制御する。

Description

大気圧プラズマ処理装置および大気圧プラズマ処理方法
　本発明は、大気圧下においてプラズマ処理を行う大気圧プラズマ処理装置および大気圧プラズマ処理方法に関する。
　従来、大気圧下において、基板表面に成膜する大気圧プラズマ処理装置がある。大気圧プラズマ処理装置では、例えば対向する電極間に反応ガスを供給し、その電極に電圧を印加することでプラズマ励起して発生させる。プラズマ励起により発生したプラズマガスは基板の表面に接触される。また、プラズマガスと基板との接触部の外周部で排気を行う。
　このような大気圧プラズマ処理装置として、プラズマ放電エリアの周囲に、反応ガスよりも大きい供給量で不活性ガスをカーテンガスとして供給するとともに、周辺雰囲気をパージガスで覆い、基板に向けて吹き出されたカーテンガスおよびパージガスを排気ダクトから吸引して排出する技術が、例えば特許文献１に開示されている。
特開２００６－５００７号公報
　しかしながら、プラズマ処理ヘッドと基板とを相対的に移動させる必要が生じた場合、プラズマ処理ヘッドと基板を静止した状態でのプラズマ処理とは、プラズマ処理ヘッドと基板との間での各ガスの速度や向きが異なってしまうため、放電の均質化が難しいという問題があった。また、相対的な移動の影響を軽減するために、ガス供給量を増加させれば、ガスの消費量の増大に伴う製造コストの増大を招いてしまうという問題があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ガスの消費量の増大を抑えつつ、プラズマ処理ヘッドと基板とを相対的に移動させた場合の放電の均質化を図ることのできる大気圧プラズマ処理装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、交流電力が印加される第１電極と、接地された第２電極と、第１電極の外周に形成され被処理部材の被処理面に供給される反応ガスが通過する反応ガス流路と、反応ガス流路の外周に形成された排気流路と、排気流路の外周に形成されたカーテンガス供給路とを有する大気圧プラズマ処理ヘッドと、反応ガス流路から供給される反応ガスに、被処理面が曝されるように大気圧プラズマ処理ヘッドに対向して被処理部材を保持し、大気圧プラズマ処理ヘッドと被処理部材とを相対的に移動させる移動手段と、反応ガス流路に反応ガスを通過させ、カーテンガス供給路にカーテンガスを通過させるガス供給部と、排気流路から大気圧プラズマ処理ヘッドと被処理面との間のガスを排気させる排気部と、ガス供給部と排気部とを制御する制御部と、を備え、制御部は、交流電力の印加によって第１電極と第２電極との間に電界を発生させた状態の大気雰囲気中において、反応ガス流路から供給される反応ガスの流量よりも排気流路から排気される流量が多く、排気流路から排気される流量よりもカーテンガス供給路から供給されるカーテンガスの流量が多くなるように制御し、移動手段によって大気圧プラズマ処理ヘッドと被処理部材が相対移動される場合には、相対移動しない場合に比べて、反応ガス流路からの反応ガスの総流量とカーテンガス供給路からのカーテンガスの総流量を略一定としつつ、大気圧プラズマ処理ヘッドに対する被処理部材の相対的な移動方向と反対方向側からの反応ガスの流量およびカーテンガスの流量を増加させ、被処理部材の相対的な移動方向側の反応ガスの流量およびカーテンガスの流量を減少させ、被処理部材と大気圧プラズマ処理ヘッド間のガス流が、カーテンガス供給路の外周部で大気圧プラズマ処理ヘッド外部に向かい、排気流路の回収部で排気流路に向かうように排気流量を制御することを特徴とする。
　本発明によれば、ガスおよび排気の流量を制御することで、大気雰囲気中におけるプラズマ処理において、ガスの消費量の増大を抑えつつ、プラズマ処理ヘッドと基板とを相対的に移動させた場合の放電の均質化を図ることができるという効果がある。
図１は、本発明の実施の形態１にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。 図２は、大気圧プラズマ処理ヘッドの上面図である。 図３は、ステージと大気圧プラズマ処理ヘッドが互いに静止しているときの、基板と大気圧プラズマ処理ヘッドとの間のガスの流れの様子を示す大気圧プラズマ処理装置の断面図である。 図４は、ステージと大気圧プラズマ処理ヘッドが相対移動しているときの、基板と大気圧プラズマ処理ヘッドとの間のガスの流れの様子を示す大気圧プラズマ処理装置の断面図である。 図５は、ステージの移動する速度Ｖと第１のガス流の速度との関係を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態２にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。 図７は、本発明の実施の形態３にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。 図８は、本発明の実施の形態４にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。 図９は、本発明の実施の形態５にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。 図１０は、本発明の実施の形態６にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。 図１１－１は、本発明の実施の形態７にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図であり、ステージが矢印Ｘに示す方向に移動している状態を示す図である。 図１１－２は、本発明の実施の形態７にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図であり、ステージが矢印Ｙに示す方向に移動している状態を示す図である。 図１２－１は、実施の形態７の変形例１にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図であり、ステージが矢印Ｘに示す方向に移動している状態を示す図である。 図１２－２は、実施の形態７の変形例１にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図であり、ステージが矢印Ｙに示す方向に移動している状態を示す図である。 図１３は、大気圧プラズマ処理装置による大気圧プラズマ処理方法の概略的な手順を示したフローチャートである。
　以下に、本発明の実施の形態にかかる大気圧プラズマ処理装置および大気圧プラズマ処理方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、大気圧プラズマ処理ヘッド１は、反応ガスを矢印２に沿ってプラズマ発生領域に供給する機能と、不活性ガスからなるカーテンガスを矢印３に沿ってプラズマ発生領域の周囲に供給する機能を有する。
　また、大気圧プラズマ処理ヘッド１は、未反応状態の反応ガス、プラズマで分解されたガス、基板と反応して生成された反応生成ガス、およびカーテンガス（以下、これらのガスを総称して未反応ガス等と呼ぶ場合がある）を矢印４に沿って排気する機能を有している。
　図２は、大気圧プラズマ処理ヘッドの上面図である。本実施の形態１にかかる大気圧プラズマ処理装置は、図１、２に示すように、平板形状の固体ソース１４と接触して高周波電力を印加できる冷却機構１０を搭載した高周波電極１１（入力側高周波電極１１ａ（第１電極））とアーク発生を防止する絶縁体１２、その外周部に配置される流路形成部材１３と高周波電力を投入される固体ソース１４、高周波電極１１に高周波電力を印加する電源１５、および被処理部材である基板（被処理部材）１９の被処理面が反応ガス流路と略平行となるように基板１９を保持し、接地されたステージ２０を備える。なお、ステージ２０は、接地側高周波電極１１ｂ（第２電極）としても機能する。また、固体ソース１４については、以下の説明において、物理的な成膜を行う場合にはターゲットとも呼び、単なる表面処理を行う場合には電極とも呼ぶ。また、化学的な成膜を行う場合に固体ソース１４と呼ぶ。
　流路形成部材１３によって、反応ガスを矢印２に沿って供給する反応ガス流路１６、不活性ガスからなるカーテンガスを矢印３に沿って供給するカーテンガス供給路１７、および未反応ガス等を矢印４に沿って排気する排気流路１８が形成される。反応ガス流路１６、カーテンガス供給路１７、排気流路１８は、入力側高周波電極１１ａの周囲を囲むように形成されている。
　なお、各流路１６，１７，１８は、図２に示すように４つの区画に分割されている（反応ガス流路１６ａ～１６ｄ，カーテンガス供給路１７ａ～１７ｄ，排気流路１８ａ～１８ｄ）。また、排気流路１８は反応ガス流路１６の外周に形成され、カーテンガス供給路１７は排気流路１８の外周に形成される。すなわち、各流路１６，１７，１８は、入力側高周波電極１１ａから外側に向けて、反応ガス流路１６、排気流路１８、カーテンガス供給路１７の順に並ぶように形成されている。
　高周波電極１１の材料としては、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス、真鍮などを使用可能であり、内部に冷却水を導入して冷却を図る冷却機構１０が備わっている。また、高周波電極１１の周囲は、基板１９側も含めて、固体ソース１４以外は絶縁体１２が備えられてアーク発生を防止している。高周波電極１１としては、通常高周波電極としてよく用いられている１３．５６ＭＨｚだけでなく、安定したプラズマ放電が可能な周波数なら、低周波の数ＫＨｚから高周波の数百ＭＨｚの範囲であってもよい。
　絶縁体１２としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、酸化アルミニウム、酸化チタンや石英などが使用できる。反応ガスは反応ガス流路１６を矢印２が示す方向に通過し、基板１９と固体ソース１４間に供給される。また、高周波電極１１間、すなわち入力側高周波電極１１ａと接地側高周波電極１１ｂとの間に存在する隙間領域がプラズマ発生領域となる。
　なお、入力側高周波電極１１ａは、大気圧プラズマ処理ヘッド１の他の部分よりもステージ２０から離れた位置に設けられる。これにより、プラズマ発生領域に反応ガスが流入しやすくなり、排気流路１８へと流れる反応ガス量を減少させることが可能となる。
　なお、反応ガス流路１６から排気流路１８に至る部分に突起を設けてもよい。この場合にも、排気流路１８側に反応ガスが流れにくくなる分、プラズマ発生領域に反応ガスが流入しやすくなり、排気流路１８へと流れる反応ガス量を減少させることが可能となる。
　流路形成部材１３は、使用する未反応ガス等と反応しない材料により構成されることが望ましく、アルミ、ステンレスや酸化アルミニウムなどで構成されることが好ましい。反応ガス流路１６は、入力側高周波電極１１ａを外側から囲むように形成されており、反応ガス供給部（ガス供給部）３１が接続されている。この反応ガス供給部３１から反応ガスが供給される。
　また、排気流路１８は、プラズマ発生領域を外側から囲うように設けられている。排気流路１８には、排気ファン（排気部）３３が接続されており、排気ファン３３を運転させることで排気流路１８を通して、未反応ガス等を排気ガス処理部（図示せず）へと排出することができる。
　排気流路１８よりも外側には、カーテンガスを矢印３に沿って供給するカーテンガス供給路１７が設けられており、基板１９側がカーテンガスの噴出口となる。カーテンガス供給路１７には、カーテンガス供給部（ガス供給部）３２が接続されている。このカーテンガス供給部３２からカーテンガスが供給される。カーテンガス供給路１７から噴出された不活性ガスは、基板１９に対して噴きつけられ、一部は排気流路１８から吸引され、残りは外部雰囲気中に放出される。
　図３は、ステージ２０と大気圧プラズマ処理ヘッド１が互いに静止しているときの、基板１９と大気圧プラズマ処理ヘッド１との間のガスの流れの様子を示す大気圧プラズマ処理装置の断面図である。ステージ２０と大気圧プラズマ処理ヘッド１が静止しているときは、図３に示すように、反応ガスの流量とカーテンガスの流量と排気の流量との必要な関係は、反応ガス＜排気＜カーテンガスの関係を満たす必要がある。
　このような関係を満たすことで、プラズマ発生領域が正圧となり、反応ガスや未反応ガス等は、カーテンガスの流れによりブロックされすべて排気流路１８から排気される。さらに、カーテンガスは、外部雰囲気中にも放出され、外部雰囲気がプラズマ発生領域に流入しない。
　図４は、ステージ２０と大気圧プラズマ処理ヘッド１が相対移動しているときの、基板１９と大気圧プラズマ処理ヘッド１との間のガスの流れの様子を示す大気圧プラズマ処理装置の断面図である。ステージ２０は、移動手段３８によって移動される。移動手段３８は例えばモータである。なお、大気圧プラズマ処理ヘッド１が移動するように構成してもかまわない。
　ステージ２０と大気圧プラズマ処理ヘッド１が相対移動して基板１９の全面を処理する場合、例えば大気圧プラズマ処理ヘッド１が静止して、ステージ２０が矢印Ｘに示す向きに移動する場合には、総流速の向きが静止状態に対して逆転する箇所ができてしまう。
　ここで、ステージ２０の移動速度に打ち勝つだけ、反応ガスおよびカーテンガスの供給量を全体的に増加させ、排気流量も増加させれば、総流速の向きの逆転を解消することができる。しかしながら、移動速度の上昇に応じてガス量を増加させる手法では、反応ガス量およびカーテンガスの消費量も増加してしまいコストが増加してしまう。
　そこで、反応ガスの供給量およびカーテンガスの供給量を抑えるために、上流側（大気圧プラズマ処理ヘッド１に対するステージ２０の相対的な移動方向と反対方向側）では反応ガスの供給量およびカーテンガスの供給量を増大させ、下流側（大気圧プラズマ処理ヘッド１に対するステージ２０の相対的な移動方向側）では反応ガスの供給量およびカーテンガスの供給量を減少させるとともに、排気量をそれに応じて適切に配分する。
　なお、反応ガスの供給量およびカーテンガスの供給量の調節は、制御部４０によって行われる。制御部４０は、例えば、移動手段３８からステージ２０の移動する速度のフィードバックを受けて、反応ガス供給部３１やカーテンガス供給部３２に設けられたバルブの開度を調節して各ガスの供給量を調節する。
　このように、ステージ２０と大気圧プラズマ処理ヘッド１の相対移動の方向に応じて、カーテンガス量、排気量をコントロールして、図３に示すようなガスの流れが生じるようにすれば、ガスの供給量を抑えることができ、反応ガスなどが外部雰囲気に流出しにくくなる。また、プラズマ発生領域内に外部雰囲気が流入しにくくなり、均質な放電が可能な大気圧プラズマ処理装置を構成することができる。
　このような構成を有する大気圧プラズマ処理装置での処理例をシリコン膜の成膜を例に挙げて説明する。まず、高周波電極１１に電源１５をつなぎ、固体ソース１４のある入力側高周波電極１１ａ側に電力を投入する準備をし、接地側高周波電極１１ｂを兼ねるステージ２０を接地する。高周波電力は以下で述べるガスや排気流量が安定した後に投入する。
　基板１９はシリコンを成膜する面にプラズマが照射できるように、被処理面を上に向けてステージ２０上に配置される。固体ソース１４は、99.99999％以上のシリコン板で構成されている。
　次に、反応ガス流路１６に反応ガスを流し、カーテンガス供給路１７にカーテンガスを流し、排気流路１８を通して排気を行う。ここで、反応ガス流路１６には、反応ガスとして４００ｓｃｃｍの水素ガスを流す。より具体的には、４つの区画に分割された各反応ガス流路１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに、各々１００ｓｃｃｍの水素ガスを流す。
　また、カーテンガス供給路１７には、カーテンガスとして５０００ｓｃｃｍの不活性ガス（ヘリウム）を流す。より具他的には、４つの区画に分割された各カーテンガス供給路１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄに、各々１２５０ｓｃｃｍの不活性ガスを流す。
　また、排気流路１８の排気流量は１０００ｓｃｃｍで、４つの区画に分割された各排気流路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄから各々２５０ｓｃｃｍずつ排気する。このときの流量関係は、反応ガス＜排気量＜カーテンガス量を満たしている。そして、図３に示すように第１のガス流２１（２１ａ，２１ｃ）、第２のガス流２２（２２ａ，２２ｃ）、第３のガス流２３（２３ａ，２３ｃ）、第４のガス流２６（２６ａ，２６ｃ）が、矢印に示す向きに流れており、未反応ガス等は外部雰囲気へ流出せず、プラズマ発生領域内に外部雰囲気が流入しない条件を満たしている。
　基板１９と大気圧プラズマ処理ヘッド１が静止している場合は上記の流量でよいが、大型基板などに成膜する際には、ヘッドと基板を相対移動させる必要がある。例えば、図４に示すように、ステージ２０が矢印Ｘに示す方向に速度Ｖで移動した場合、静止状態と同じガス量の供給では、各ガス流２１，２２，２３，２６の流れの向きが図３とは逆向きになる場合がある。
　図４に示す例では、第１のガス流２１のうち上流側の第１のガス流２１ａと、第２のガス流２２のうち下流側の第２のガス流２２ｃと、第３のガス流２３のうち上流側の第３のガス流２３ａと、第４のガス流２６のうち下流側の第４のガス流２６ｃが、流れの向きが図３とは逆向きになっている。
　すなわち、ステージ２０の移動する速度Ｖが、各ガス流２１，２２，２３，２６の速度と同程度以上になった場合は、流れの向きが逆向きとなり、未反応ガス等は外部雰囲気へ流出せず、プラズマ発生領域内に外部雰囲気が流入しない条件を満たさなくなる。
　これを回避するためには、ステージ２０の移動する速度Ｖに打ち勝つ速度になるように、反応ガス、カーテンガス、排気量を増加させる必要がある。しかしながら、カーテンガスや反応ガス量を増加させると、コスト増につながってしまう。そこで本実施の形態１では、反応ガス供給量、カーテンガス供給量、排気量をステージ移動時の上流側、下流側で調節する。
　例えば、ステージ２０が図４の矢印Ｘに示す方向に移動している場合、上流側の反応ガス流路１６ａに水素ガス２５０ｓｃｃｍを、下流側の反応ガス流路１６ｃに水素ガス５０ｓｃｃｍを、側面の反応ガス流路１６ｂ、ｄ（図２も参照）には各々水素ガス５０ｓｃｃｍを供給する。さらに、上流側のカーテンガス供給路１７ａにヘリウム２０００ｓｃｃｍを、下流側のカーテンガス供給路１７ｃにヘリウム５００ｓｃｃｍを、側面のカーテンガス供給路１７ｂ、ｄには各々ヘリウム５００ｓｃｃｍを供給する。また、上流側の排気流路１８ａは１５００ｓｃｃｍ、下流側の排気流路１８ｃは５００ｓｃｃｍ、側面の排気流路１８ｂ、ｄは各々５００ｓｃｃｍの排気を行う。
　このようにガス量の調整を行うことで、各ガス流２１ａ，２２ｃ，２３ａの向きが図３に示す静止状態と同様の向きとなり、未反応ガス等は外部雰囲気へ流出せず、プラズマ発生領域内に外部雰囲気が流入しない条件を満たす。さらに、反応ガスの流れが安定するので、放電も安定する。つまり、基板１９と大気圧プラズマ処理ヘッド１との間のガス流の流れの方向が大事である。
　次に、ステージ２０の移動する速度Ｖと第１のガス流２１ａの速度との関係を図５に示す。なお、図４で矢印Ｘの示す方向を正の方向とし、その反対方向を負の方向としている。また、ここでの流速は、基板１９と大気圧プラズマ処理ヘッド１との間隔の中央での値とする。
　静止状態（ステージ２０の移動する速度が０ｍ／ｓ）での反応ガス流路１６ａの流速０．０６ｍ／ｓとカーテンガス供給路１７ａでの流速０．０８ｍ／ｓ、排気流路１８ａでの流速０．０２ｍ／ｓのときに、第１のガス流２１ａは－０．０５ｍ／ｓとなり、図３に示す向きに流れる。
　ここで、ステージ２０の移動する速度を０．０１ｍ／ｓにしたときは、図５に示すように第１のガス流２１ａの速度が若干低下するだけで、未反応ガス等は外部雰囲気へ流出せず、プラズマ発生領域内に外部雰囲気が流入しない条件を満たす。
　次に、ステージ２０の移動する速度を０．１ｍ／ｓに増加させたときは、図５に示すように第１のガス流２１ａの速度は０．０３ｍ／ｓとなる。したがって、図４で示したように、流速の向きが反対となり、未反応ガス等は外部雰囲気へ流出せず、プラズマ発生領域内に外部雰囲気が流入しない条件を満たさなくなっている。
　このとき、下流側の排気流路１８ｃの流速を０．０５ｍ／ｓに増加させ、下流側のカーテンガス供給路１７ｃの流速を０．０４ｍ／ｓに減少させ、下流側の反応ガス流路１６ｃの流速を０．０４ｍ／ｓに減少させ、上流側の排気流路１８ａの流速を０．１ｍ／ｓに増加させ、上流側のカーテンガス供給路１７ａの流速を０．１ｍ／ｓに増加させ、上流側の反応ガス流路１６ａの流速を０．０８ｍ／ｓに増加させると、図５に示す上流下流の制御ありの第１のガス流２１ａの速度－０．０４ｍ／ｓとなり、流速の向きが静止時と同じ向きに維持される。すなわち、未反応ガス等は外部雰囲気へ流出せず、プラズマ発生領域内に外部雰囲気が流入しない条件を満たしている。
　つまり、第１のガス流２１ａの速度がステージ２０の移動する速度より十分に早ければ、流量制御を行わなくとも上記の条件を満たすが、ステージ２０の移動する速度が第１のガス流２１ａの速度を超えると、上記の条件を満たさなくなる。ここでは、第１のガス流２１ａを挙げて説明したが、他のガス流でも同様である。
　したがって、高速でステージ２０を移動させる場合には、各ガス流２１ａ，２２ｃ，２３ａの流速を上げる手段を講じることで、各ガス流２１，２２，２３の向きを上記の条件を満たす向きに制御することができる。
　例えば、基板１９と大気圧プラズマ処理ヘッド１との距離を小さくする、各流路の出口にしぼりを設け、流速を高速にするなどの手段を講じることで、高速でステージ２０を移動させる場合にも安定した成膜が可能となる。
　また、固体ソース１４への反応ガスの流入を容易にするために、固体ソース１４の高さを流路形成部材１３よりも基板１９から離れた位置にすることで、固体ソース１４への反応ガスの供給をスムーズにする効果がある。
　このようにして、プラズマ発生領域内に酸素がほとんど存在しない清浄な環境を作り出す。そして、固体ソース１４（例えば、シリコン固体ソース）を冷却機構１０で冷却し、低温を維持する。ここで、基板１９は、ステージ２０内に組み込まれたヒータ（図示せず）で加熱されて高温を維持している。
　水素化物が揮発性であるシリコン固体ソース１４に電源１５から高周波電極１１に高周波電界を印加すると、反応ガス流路１６から流れてくる反応ガス、例えば水素ガス流により、固体ソース１４と基板１９との間で、水素プラズマによる励起した原子状水素との化学反応による固体ソース１４のシリコンの水素化物（ＳｉＨｘ）（ｘ＝１，２…）の生成、揮発によるエッチング、および、エッチングにより生成された水素化物がプラズマ中で再分解されることによる固体ソース物質の堆積の両工程が同時に起こる。
　この反応速度は、低温側の固体ソース１４の表面ではエッチングの方が大きく、堆積の方が小さい。一方、高温側の基板１９の表面では、堆積の速度が大きく、エッチングの速度が小さい。したがって、両者の温度差を適度に大きくしておくことにより、エッチングおよび堆積の速度差が大きくなり、低温側の固体ソースから高温側の基板への比較的高速の物質移動が生じ、基板１９上にシリコンが堆積される。
　このような密閉空間の減圧下で行われていない物質移動は、大気圧プラズマ化学輸送法と呼ばれている。低温の温度として例えば１５℃、高温の温度として例えば３００℃などとすることで、高温側と低温側の温度差を２８５℃程度とすることが好ましい。したがって、低温側を－３５℃とすると、高温側は２５０℃程度とすることが好ましいが、温度差が１００℃以上であれば、温度の組み合わせは適宜変更可能である。
　また、基板１９と大気圧プラズマ処理ヘッド１との間隔は、シリコンの水素化物が基板まで到達しなければならないため、５ｍｍ程度以下とするのが好ましい。可能であれば、１ｍｍ以下の方が、基板１９と大気圧プラズマ処理ヘッド１との間での流速が高まるため、同じ流量でもスキャン速度を速くすることが可能となるのはいうまでもない。
　このようにすることで、周囲雰囲気をパージガスで覆う必要がなく、簡便な構成かつ低コストで大気圧プラズマ処理が可能な大気圧プラズマ処理装置が実現される。
　図１３は、上述した大気圧プラズマ処理装置による大気圧プラズマ処理方法の概略的な手順を示したフローチャートである。まず、基板１９がステージ２０上に保持される（ステップＳ１）。そして、カーテンガスおよび反応ガスが供給され、排気流路からの排気が行われる（ステップＳ２）。そして、入力側高周波電極１１ａに交流電圧が印加される（ステップＳ３）。そして、ステージ２０が移動されて、大気圧プラズマ処理ヘッド１と基板１９とが相対的に移動されると（ステップＳ４）、上流側でのカーテンガスおよび反応ガスの供給量が増加され、下流側でのカーテンガスおよび反応ガスの供給量が減少される（ステップＳ５）。なお、ステップＳ５において、排気量が増加されるが、その際、下流側よりも上流側での増加量が大きくなるように制御される。
　なお、ここでは固体ソース１４を使用した成膜例を挙げたが、反応ガスにアルゴンガス、ターゲット１４として、Ｓｉや金、銀、銅、チタン、アルミなどの金属や、アルミナ、ジルコニアなどのセラミックを使用することで、通常のスパッタリング装置と同様に成膜することが可能となるのは、いうまでもない。
　また、大気圧プラズマ処理ヘッド１の形状を、四角柱形状として図示しているがこれに限られない。例えば、円筒形状であってもよいし、他の形状であってもよい。
実施の形態２．
　図６は、本発明の実施の形態２にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態２では、大気圧プラズマ処理ヘッド１に固体ソース１４やターゲット１４を使用せずに、電極１４が表面に露出している点を特徴とする。電極１４には、例えばアルミニウム、ステンレス、銅などを用いることができ、電極として機能するものであれば他の金属であってももちろん構わない。
　例えば、反応ガスとして、モノシランガス、水素ガス、ヘリウムガスを反応ガス流路１６に流し、カーテンガスとしてアルゴンをカーテンガス供給路１７に流し、排気流路１８から排気を行う。ガス流の向きが図３に示す向きとなるように、上記実施の形態１と同様に各ガスの供給量や排気量を調節する。
　次に、高周波電極１１に高周波電力を印加すると、高周波電極１１間にプラズマが発生し、基板１９上にシリコン膜を成膜することができる。高周波電極１１は冷却機構１０で冷却することで、高周波電力による加熱を防ぐことができ、高周波電極の発熱に起因した熱電子発生によるアーク転移を防止することができる。高周波電極１１としては、通常高周波電極としてよく用いられている１３．５６ＭＨｚだけでなく、安定したプラズマ放電が可能な周波数なら、低周波の数ＫＨｚから高周波の数百ＭＨｚの範囲であってもよい。
　また、成膜する膜材質にもよるが、基板１９を載せるステージ２０に加熱機構を搭載することで、良好な膜を得ることができる。たとえば、シリコン成膜では、基板温度を２００℃から４００℃の範囲とすることが望ましい。基板１９と大気圧プラズマ処理ヘッド１を相対的に移動して、大面積に成膜する際には、実施の形態１で説明した、上流と下流で、カーテンガス量や排気量を調節することで、図３と同様なガス流の向きにすることで、安全で安価に成膜することができる。
実施の形態３．
　図７は、本発明の実施の形態３にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態３では、大気圧プラズマ処理ヘッド１の外周部に突起３０を設ける点を特徴とする。このようにすることで、カーテンガス供給路１７から外部雰囲気へ流出するガス流２３ａ，２３ｃの速度を増大させて、より少ないガス量で、外部雰囲気の流入を抑える効果がある。したがって、安全で安価に成膜することができる。
実施の形態４．
　図８は、本発明の実施の形態４にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態４では、反応ガス流路１６に水素などを流し、水素プラズマを発生させ、基板１９の表面処理を行う点を特徴とする。
　例えば、反応ガスとして、水素ガスを反応ガス流路１６に流し、カーテンガスとして窒素をカーテンガス供給路１７に流し、排気流路１８から排気を行う。ガス流の向きが図３に示す向きとなるように、上記実施の形態１と同様に各ガスの供給量や排気量を調節する。
　次に、高周波電極１１に高周波電力を印加すると、高周波電極１１間や基板１９との間に水素プラズマが発生し、基板１９上に水素プラズマを照射することができる。高周波電極１１は冷却機構１０で冷却することで、高周波電力による加熱を防ぐことができ、高周波電極の発熱に起因した熱電子発生によるアーク転移を防止することができる。高周波電極１１としては、通常高周波電極としてよく用いられている１３．５６ＭＨｚだけでなく、安定したプラズマ放電が可能な周波数なら、低周波の数ＫＨｚから高周波の数百ＭＨｚの範囲であってもよい。
　また、同様に反応ガスとして、アルゴンなどを供給しても、そのプラズマを照射することが可能となる。また、照射するプラズマの種類にもよるが、基板１９を移動して、大面積に成膜する際には、実施の形態１で説明した、上流と下流で、反応ガス量・カーテンガス量や排気量を調節することで、図３と同様なガス流の向きにすることで、安全で安価になおかつ均質な表面処理を行うことができる。
　ここでは、水素ガスの例を挙げたが、反応ガスとして、アルゴンガス、酸素ガス、窒素ガスなどを単体や複数の組み合わせで放電させることで、周囲を清浄な環境を保ったまま、基板を放電処理し、表面改質などに使用できることは言うまでもない。
実施の形態５．
　図９は、本発明の実施の形態５にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態５では、流速を測定するエアフローセンサ（流速測定センサ）２５を大気圧プラズマ処理ヘッド１に取り付けた点を特徴とする。
　エアフローセンサ２５を設けることで、基板１９と大気圧プラズマ処理ヘッド１との間での流速を直接測定することができるため、上流と下流での反応ガス量・カーテンガス量や排気量の調節を行うことが可能となる。これにより、より少ない流量で、未反応ガス等は外部雰囲気へ流出せず、プラズマ発生領域内に外部雰囲気が流入しない条件（図３に示すガス流の向き）を満たすことが可能となる。また、流速を測定して、ガス流量だけではなく、基板１９と大気圧プラズマ処理ヘッド１との間隔もフィードバック制御を行う。こうすることで、ステージ２０の速度を高速にした際も、安定した処理が可能となる。
実施の形態６．
　図１０は、本発明の実施の形態６にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態６では、接地側高周波電極１１ｂをステージ２０と別個に設けている。また、接地側高周波電極１１ｂのサイズを、入力側高周波電極１１ａと同程度のサイズとしている。また、基板１９の加熱が必要な際には、非接触の加熱機構２７で、ステージ２０を加熱する。
　この構成により、非接触の加熱機構２７で、プラズマ放電エリア近傍のみを加熱することができる。したがって、必要な個所のみを加熱することができ、エネルギー効率の向上を図ることができる。
　また、入力側高周波電極１１ａと接地側高周波電極１１ｂのサイズが同程度であるので、プラズマ密度を高めることができるため、エネルギー効率が高くなる効果がある。さらに、ステージ２０は、高周波電極１１間に位置するので、石英、セラミックなどの誘電体をはじめ、ほとんどの非金属材料を用いることが可能となる。
　ただし、ステージ２０を非接触加熱する必要がある際には、赤外線の透過率が低いステージ２０にする必要がある。赤外線の透過率が高い石英などを利用した際には、赤外線吸収率が高くなるように、表面のコーティングなどを行う必要がある。さらに、ここでは、ステージ２０を使用した例を挙げているが、基板（被処理部材）を移動手段３８で直接移動できるようにすれば、ステージ２０はなくてもよい。
　また、固体ソース（ターゲットや電極）１４のサイズが大きく、基板温度の昇温が不十分となるような場合には、接地側高周波電極１１ｂをメッシュ形状とし、電極内でも非接触で加熱できる構成をとることも可能である。この構成により、必要な個所のみを加熱することができれば、エネルギー効率が高くなる効果がある。
実施の形態７．
　図１１－１は、本発明の実施の形態７にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図であり、ステージが矢印Ｘに示す方向に移動している状態を示す図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
　本実施の形態７では、一部の反応ガス流路を排気ファン３３に接続することで、高周波電極１１間にガスのよどみが生じないようにする。図１１－１では、ステージ２０が矢印Ｘに示す方向に移動する。そして、ステージ２０の移動方向に対して下流側に位置する反応ガス流路１６ｃが排気ファン３３に接続されている。
　反応ガス流路１６ａでは基板１９側に向けてガスが流れ、反応ガス流路１６ｃでは、基板１９と大気圧プラズマ処理ヘッド１との間の空間から排気が行われる。これにより、基板１９と大気圧プラズマ処理ヘッド１との間の空間で反応ガス流路１６ａから反応ガス流路１６ｃに向かうガスの流れが生成されるため、高周波電極１１間にガスのよどみが発生しにくくなる。
　なお、図１１－２に示すように、ステージ２０が矢印Ｙに示す方向に移動する場合には、ステージ２０の移動方向に対して下流側に位置する反応ガス流路１６ａを排気ファン３３に接続すればよい。
　反応ガス流路１６ｃでは基板１９側に向けてガスが流れ、反応ガス流路１６ａでは、基板１９と大気圧プラズマ処理ヘッド１との間の空間から排気が行われる。これにより、基板１９と大気圧プラズマ処理ヘッド１との間の空間で反応ガス流路１６ｃから反応ガス流路１６ａに向かうガスの流れが生成されるため、高周波電極１１間にガスのよどみが発生しにくくなる。
　なお、ステージ２０が静止している状態であっても、図１１－１や図１１－２に示すように、反応ガス流路の一部を排気ファン３３に接続すれば、高周波電極１１間でガスの流れが一方向に向かうため、よどみが生じるのを抑えることができる。
　図１２－１は、実施の形態７の変形例１にかかる大気圧プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図であり、ステージが矢印Ｘに示す方向に移動している状態を示す図である。本変形例１では、反応ガス流路１６（１６ａ～１６ｄ）の間で、反応ガス流量を調節することで、高周波電極１１間にガスのよどみが生じないようにする。
　図１２－１では、ステージ２０が矢印Ｘに示す方向に移動する。そして、ステージ２０の移動方向に対して下流側に位置する反応ガス流路１６ｃの反応ガス流量を、上流に位置する反応ガス流路１６ａの反応ガス流量よりも弱くする。これにより、高周波電極１１間でガスの流れが一方向に向きやすくなり、よどみが生じるのを抑えることができる。
　なお、図１２－２に示すように、ステージ２０が矢印Ｙに示す方向に移動する場合には、ステージ２０の移動方向に対して下流側に位置する反応ガス流路１６ａの反応ガス流量を、上流に位置する反応ガス流路１６ｃの反応ガス流量よりも弱くする。これにより、高周波電極１１間でガスの流れが一方向に向きやすくなり、よどみが生じるのを抑えることができる。
　なお、ステージ２０が静止している状態であっても、図１２－１や図１２－２に示すように反応ガス流量を調整すれば、高周波電極１１間でガスの流れが一方向に向きやすくなっているため、よどみが生じるのを抑えることができる。
　以上のように、本発明にかかる大気圧プラズマ処理装置は、基板の成膜に有用であり、特に、ステージが移動させて行う基板の成膜に適している。
　１　大気圧プラズマ処理ヘッド
　２，３，４　矢印
　１０　冷却機構
　１１　高周波電極
　１１ａ　入力側高周波電極（第１電極）
　１１ｂ　接地側高周波電極（第２電極）
　１２　絶縁体
　１３　流路形成部材
　１４　固体ソース（ターゲット、電極）
　１５　電源
　１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ　反応ガス流路
　１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ　カーテンガス供給路
　１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ　排気流路
　１９　基板（被処理部材）
　２０　ステージ
　２１，２１ａ，２１ｃ　第１のガス流
　２２，２２ａ，２２ｃ　第２のガス流
　２３，２３ａ，２３ｃ　第３のガス流
　２５　エアフローセンサ（流速測定センサ）
　２６，２６ａ，２６ｃ　第４のガス流
　２７　加熱機構
　３０　突起
　３１　反応ガス供給部（ガス供給部）
　３２　カーテンガス供給部（ガス供給部）
　３３　排気ファン（排気部）
　３８　移動手段
　４０　制御部
　Ｘ，Ｙ　矢印

Claims (10)

  1. 　交流電力が印加される第１電極と、接地された第２電極と、前記第１電極の外周に形成され被処理部材の被処理面に供給される反応ガスが通過する反応ガス流路と、前記反応ガス流路の外周に形成された排気流路と、前記排気流路の外周に形成されたカーテンガス供給路とを有する大気圧プラズマ処理ヘッドと、
    　前記反応ガス流路から供給される反応ガスに、前記被処理面が曝されるように前記大気圧プラズマ処理ヘッドに対向して前記被処理部材を保持し、前記大気圧プラズマ処理ヘッドと前記被処理部材とを相対的に移動させる移動手段と、
    　前記反応ガス流路に前記反応ガスを通過させ、前記カーテンガス供給路にカーテンガスを通過させるガス供給部と、
    　前記排気流路から前記大気圧プラズマ処理ヘッドと前記被処理面との間のガスを排気させる排気部と、
    　前記ガス供給部と前記排気部とを制御する制御部と、を備え、
    　前記制御部は、交流電力の印加によって前記第１電極と前記第２電極との間に電界を発生させた状態の大気雰囲気中において、前記反応ガス流路から供給される前記反応ガスの流量よりも前記排気流路から排気される流量が多く、前記排気流路から排気される流量よりもカーテンガス供給路から供給されるカーテンガスの流量が多くなるように制御し、前記移動手段によって前記大気圧プラズマ処理ヘッドと前記被処理部材が相対移動される場合には、相対移動しない場合に比べて、前記反応ガス流路からの反応ガスの総流量と前記カーテンガス供給路からのカーテンガスの総流量を略一定としつつ、前記大気圧プラズマ処理ヘッドに対する前記被処理部材の相対的な移動方向と反対方向側からの前記反応ガスの流量および前記カーテンガスの流量を増加させ、前記被処理部材の相対的な移動方向側の前記反応ガスの流量および前記カーテンガスの流量を減少させ、前記被処理部材と前記大気圧プラズマ処理ヘッド間のガス流が、前記カーテンガス供給路の外周部で前記大気圧プラズマ処理ヘッド外部に向かい、前記排気流路の回収部で前記排気流路に向かうように排気流量を制御することを特徴とする大気圧プラズマ処理装置。
  2. 　前記第１電極にシリコンターゲットを配置したことを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマ処理装置。
  3. 　前記第１電極が、前記排気流路の出口および前記カーテンガス供給路の出口よりも前記被処理部材から離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマ処理装置。
  4. 　前記反応ガス流路から前記排気流路に至る部分に突起を設けたことを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマ処理装置。
  5. 　前記大気圧プラズマ処理ヘッドの外周部であって、前記被処理部材と対向する位置に突起を設けたことを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマ処理装置。
  6. 　前記大気圧プラズマ処理ヘッドと前記被処理部材との間に流速測定センサを設けたことを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマ処理装置。
  7. 　前記大気圧プラズマ処理ヘッドと前記被処理部材との間のプラズマ放電エリア近傍で前記被処理部材を加熱する加熱部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマ処理装置。
  8. 　前記加熱部は、非接触式の加熱装置であることを特徴とする請求項７に記載の大気圧プラズマ処理装置。
  9. 　前記移動手段は、誘電体で構成されて前記被処理部材を保持するステージを備えることを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマ処理装置。
  10. 　交流電力が印加される第１電極と、接地された第２電極と、前記第１電極の外周に形成され被処理部材の被処理面に供給される反応ガスが通過する反応ガス流路と、前記反応ガス流路の外周に形成された排気流路と、前記排気流路の外周に形成されたカーテンガス供給路とを有する大気圧プラズマ処理ヘッドを用いた大気圧プラズマ処理方法であって、
    　大気雰囲気中において、第１電極に交流電圧を印加して、前記第１電極と前記第２電極との間に電界を発生させるステップと、
    　前記反応ガス流路に前記反応ガスを通過させ、前記カーテンガス供給路にカーテンガスを通過させ、前記排気流路から前記大気圧プラズマ処理ヘッドと前記被処理面との間のガスを排気させるステップと、
    　前記反応ガス流路から供給される反応ガスに、前記被処理面が曝されるように前記大気圧プラズマ処理ヘッドに前記被処理部材を対向させるとともに、前記大気圧プラズマ処理ヘッドと前記被処理部材とを相対的に移動させるステップと、
    を備え、
    　前記反応ガス流路から供給される前記反応ガスの流量よりも前記排気流路から排気される流量が多く、前記排気流路から排気される流量よりもカーテンガス供給路から供給されるカーテンガスの流量が多く設定され、
    前記大気圧プラズマ処理ヘッドと前記被処理部材が相対移動されるステップにおいて、相対移動しない場合に比べて、前記反応ガス流路からの反応ガスの総流量と前記カーテンガス供給路からのカーテンガスの総流量を略一定としつつ、前記大気圧プラズマ処理ヘッドに対する前記被処理部材の相対的な移動方向と反対方向側からの前記反応ガスの流量および前記カーテンガスの流量を増加させ、前記被処理部材の相対的な移動方向側の前記反応ガスの流量および前記カーテンガスの流量を減少させ、前記被処理部材と前記大気圧プラズマ処理ヘッド間のガス流が、前記カーテンガス供給路の外周部で前記大気圧プラズマ処理ヘッド外部に向かい、前記排気流路の回収部で前記排気流路に向かうように排気流量が制御されることを特徴とする大気圧プラズマ処理方法。
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