JP2022146851A - プラズマ発生装置、基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より安価な構成でプラズマ源の温度を測定できる技術を提供する。【解決手段】プラズマ発生装置１はプラズマ源２とセンサ４と記憶部と制御部とを備える。プラズマ源２はプラズマを発生させる。センサ４はプラズマの発光強度を測定する。記憶部は、プラズマの発光強度とプラズマ源２の温度との対応関係を示す対応関係情報を記憶する。制御部は、センサ４によって測定されたプラズマの発光強度と、記憶部に記憶された対応関係情報とに基づいて、プラズマ源２の温度を求める。【選択図】図４

Description

本願は、プラズマ発生装置、基板処理装置および基板処理方法に関する。

従来から、大気圧下でプラズマを発生させるプラズマ源が提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１では、プラズマ源は複数の第１線状導体と複数の第２線状導体と板状の隔離部材とを含んでいる。複数の第１線状導体は隔離部材の一方側において互いに平行に設けられ、複数の第２線状導体は隔離部材の他方側において互いに平行に設けられる。各第１線状導体および各第２線状導体は隔離部材の厚み方向において互いに対向しておらず、厚み方向に沿って見て、第１線状導体および第２線状導体は交互に配列される。

このようなプラズマ源において、第１線状導体と第２線状導体との間に交流電圧が印加されることにより、プラズマ源の周囲にプラズマが生成される。

特開２０１９－６１７５９号公報

プラズマ源の周囲にプラズマが生成されるとプラズマ源が昇温する。このプラズマ源の温度を測定するために、サーモカメラを用いることが考えられる。しかしながら、サーモカメラは高価であるので、プラズマ発生装置の製造コストの増大を招く。

そこで、本願は、より安価な構成でプラズマ源の温度を測定できる技術を提供することを目的とする。

プラズマ発生装置の第１の態様は、プラズマを発生させるプラズマ源と、前記プラズマの発光強度を測定するセンサと、前記プラズマの発光強度と前記プラズマ源の温度との対応関係を示す対応関係情報を記憶する記憶部と、前記センサによって測定された前記プラズマの発光強度と、前記記憶部に記憶された前記対応関係情報とに基づいて、前記プラズマ源の温度を求める制御部とを備える。

プラズマ発生装置の第２の態様は、第１の態様にかかるプラズマ発生装置であって、前記プラズマ源は、平面型のプラズマ源であり、前記センサは、前記プラズマ源のプラズマ発生領域を含む撮像領域を撮像するカメラを含む。

プラズマ発生装置の第３の態様は、第１または第２の態様にかかるプラズマ発生装置であって、前記制御部は、前記センサによって測定された前記プラズマの発光強度に基づいて、前記プラズマが発生しているか否かを判断する。

プラズマ発生装置の第４の態様は、第１から第３のいずれか一つの態様にかかるプラズマ発生装置であって、前記センサは、互いに異なる色の光を受光して複数種類の色情報をそれぞれ出力する複数種類の受光素子を含む。

プラズマ発生装置の第５の態様は、第１から第４のいずれか一つの態様にかかるプラズマ発生装置であって、前記プラズマ源は、第１線状電極と、第２線状電極と、前記第１線状電極が挿入された第１穴、および、前記第２線状電極が挿入された第２穴を有する誘電体とを含む。

基板処理装置の態様は、第１から第５のいずれか一つの態様にかかるプラズマ発生装置と、基板を保持する基板保持部と、前記プラズマ源を、前記基板保持部によって保持された前記基板に対して相対的に移動させる移動機構とを備え、前記制御部は、前記プラズマ源が前記基板の主面から離れた第１位置に位置する状態において、前記プラズマ源に前記プラズマを発生させ、前記プラズマ源が前記プラズマを発生させた後に、前記プラズマ源への出力電力を低下させて前記プラズマ源の温度を低下させ、又は、前記プラズマ源への出力電力を上昇させて前記プラズマ源の温度を上昇させ、前記プラズマ源の温度を低下又は上昇させた後に、前記移動機構を制御して、前記プラズマ源を前記第１位置よりも前記基板の前記主面に近い第２位置に移動させる。

基板処理方法の態様は、基板保持部が基板を保持する保持工程と、プラズマ源が、前記基板保持部によって保持された前記基板の主面から離れた第１位置に位置する状態で、前記プラズマ源にプラズマを発生させ始めるプラズマ点灯工程と、前記プラズマが発生した後に、前記プラズマ源の温度を低下又は上昇させる温度調整工程と、前記温度調整工程の後に、前記プラズマ源を前記第１位置よりも前記基板に近い第２位置に移動させる移動工程とを備える。

プラズマ発生装置の第１および第５の態様によれば、赤外線を測定するサーモカメラを採用する場合に比べて、安価な構成でプラズマ源の温度を測定できる。

プラズマ発生装置の第２の態様によれば、平面型のプラズマ源ではプラズマ発生領域が広いものの、カメラによって容易にプラズマ発生領域を撮像できる。カメラはプラズマ発生領域における発光強度の空間分布を測定することができるので、発光強度の空間分布に基づいてプラズマ源の温度分布を得ることができる。

プラズマ発生装置の第３の態様によれば、サーモカメラと違って、センサはプラズマの発光強度を測定するので、プラズマが発生しているか否かをより高い精度で判断することができる。

プラズマ発生装置の第４の態様によれば、より高精度でプラズマ源の温度を求めることができる。また、より簡易な処理でプラズマの発生を検出することもできる。

基板処理装置の態様および基板処理方法の態様によれば、プラズマ源がプラズマを発生させた後に、プラズマ源の温度を低下させる場合、プラズマ源は、プラズマ処理時の温度に比べてより高い温度でプラズマを発生させるので、より短時間でプラズマを発生させることができる。しかも、プラズマ源は基板からより遠い第１位置に位置するので、基板に対する熱ダメージも抑制できる。

そして、プラズマ源の温度を低下させた後に、プラズマ源を基板に近い第２位置に移動させる場合、基板への熱ダメージを抑制しつつも、プラズマによる活性種を基板に作用させることができる。

また、プラズマ源がプラズマを発生させた後に、プラズマ源の温度を上昇させ、その後に、プラズマ源を基板に近い第２位置に移動させる場合には、プラズマ源の温度をプラズマが発生する温度よりも高くしてから、プラズマによる活性種を基板に作用させることができる。

基板処理システムの構成の一例を概略的に示す平面図である。 制御部の内部構成の一例を概略的に示すブロック図である。 処理ユニット（基板処理装置）の構成の一例を概略的に示す図である。 第１の実施の形態にかかるプラズマ発生装置の構成の一例を概略的に示す側断面図である。 第１の実施の形態にかかるプラズマ源の構成の一例を概略的に示す平面図である。 画像データの一例を模式的に示す図である。 プラズマの発光強度の分光分布の一例を示すグラフである。 制御部の機能的な内部構成の一例を概略的に示す機能ブロック図である。 処理ユニットの動作の一例を示すフローチャートである。 プラズマ点灯工程の動作の一例を示すフローチャートである。 液供給工程での処理ユニットの様子の一例を概略的に示す図である。 プラズマ工程での処理ユニットの様子の一例を概略的に示す図である。 第２の実施の形態にかかるプラズマ源の構成の一例を概略的に示す平面図である。 第２の実施の形態にかかるプラズマ源の構成の一例を概略的に示す側断面図である。 第２の実施の形態にかかるプラズマ源の構成の一例を概略的に示す側断面図である。

以下、添付の図面を参照しながら、実施の形態について説明する。なお、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本開示の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法または数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。

相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば「一方向に」「一方向に沿って」「平行」「直交」「中心」「同心」「同軸」など）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。等しい状態であることを示す表現（例えば「同一」「等しい」「均質」など）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。形状を示す表現（例えば、「四角形状」または「円筒形状」など）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲で、例えば凹凸または面取りなどを有する形状も表すものとする。一の構成要素を「備える」「具える」「具備する」「含む」または「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。「Ａ，ＢおよびＣの少なくともいずれか一つ」という表現は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ，ＢおよびＣのうち任意の２つ、ならびに、Ａ，ＢおよびＣの全てを含む。

＜第１の実施の形態＞
＜基板処理システムの全体構成＞
図１は、プラズマ発生装置が適用される基板処理システム１００の構成の一例を概略的に示す平面図である。基板処理システム１００は、処理対象である基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の処理装置である。

基板Ｗは例えば半導体基板であり、円板形状を有する。なお、基板Ｗには、半導体基板の他、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板および光磁気ディスク用基板などの各種基板を適用可能である。また基板の形状も円板形状に限らず、例えば矩形の板状形状など種々の形状を採用できる。

基板処理システム１００はロードポート１０１とインデクサロボット１１０と主搬送ロボット１２０と複数の処理ユニット１３０と制御部９０とを含む。

複数のロードポート１０１は水平な一方向に沿って並んで配置される。各ロードポート１０１は、基板Ｗを基板処理システム１００に搬出入するためのインターフェース部である。各ロードポート１０１には、基板Ｗを収容するキャリアＣが外部から搬入される。各ロードポート１０１は、搬入されたキャリアＣを保持する。キャリアＣとしては、基板Ｗを密閉空間に収納するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Inter Face）ポッド、または、基板Ｗを外気にさらすＯＣ（Open Cassette）が採用されてもよい。

インデクサロボット１１０は、各ロードポート１０１に保持されたキャリアＣと、主搬送ロボット１２０との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボットである。インデクサロボット１１０はロードポート１０１が並ぶ方向に沿って移動可能であり、各キャリアＣと対面する位置で停止可能である。インデクサロボット１１０は、各キャリアＣから基板Ｗを取り出す動作と、各キャリアＣに基板Ｗを受け渡す動作とを行うことができる。

主搬送ロボット１２０は、インデクサロボット１１０と各処理ユニット１３０との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボットである。主搬送ロボット１２０はインデクサロボット１１０から基板Ｗを受け取る動作と、インデクサロボット１１０に基板Ｗを受け渡す動作とを行うことができる。また、主搬送ロボット１２０は各処理ユニット１３０に基板Ｗを搬入する動作と、各処理ユニット１３０から基板Ｗを搬出する動作とを行うことができる。

基板処理システム１００には、例えば１２個の処理ユニット１３０が配置される。具体的には、鉛直方向に積層された３個の処理ユニット１３０を含むタワーの４つが、主搬送ロボット１２０の周囲を取り囲むようにして設けられる。図１では、３段に重ねられた処理ユニット１３０の１つが概略的に示されている。なお、基板処理システム１００における処理ユニット１３０の数は、１２個に限定されるものではなく、適宜変更されてもよい。

主搬送ロボット１２０は、４つのタワーによって囲まれるように設けられている。主搬送ロボット１２０は、インデクサロボット１１０から受け取る未処理の基板Ｗを各処理ユニット１３０内に搬入する。各処理ユニット１３０は基板Ｗを処理する。また、主搬送ロボット１２０は、各処理ユニット１３０から処理済みの基板Ｗを搬出してインデクサロボット１１０に渡す。

制御部９０は、基板処理システム１００の各構成要素の動作を制御する。図２は、制御部９０の内部構成の一例を概略的に示す機能ブロック図である。制御部９０は電子回路であって、例えばデータ処理部９１および記憶部９２を有している。図２の具体例では、データ処理部９１と記憶部９２とはバス９３を介して相互に接続されている。データ処理部９１は例えばＣＰＵ（Central Processor Unit）などの演算処理装置であってもよい。記憶部９２は非一時的な記憶部（例えばＲＯＭ（Read Only Memory）、書き換え可能なメモリ、またはハードディスク）９２１および一時的な記憶部（例えばＲＡＭ（Random Access Memory））９２２を有していてもよい。非一時的な記憶部９２１には、例えば制御部９０が実行する処理を規定するプログラムが記憶されていてもよい。データ処理部９１がこのプログラムを実行することにより、制御部９０が、プログラムに規定された処理を実行することができる。もちろん、制御部９０が実行する処理の一部または全部がハードウェアによって実行されてもよい。

なお、制御部９０は主制御部と複数のローカル制御部とを有していてもよい。主制御部は基板処理システム１００の全体を統括し、ローカル制御部は処理ユニット１３０ごとに設けられる。ローカル制御部は主制御部と通信可能に設けられ、主制御部からの指示に基づいて処理ユニット１３０を制御する。主制御部およびローカル制御部の各々は、例えば図２と同様に、データ処理部９１および記憶部９２を有している。

＜基板処理装置＞
図３は、処理ユニット（基板処理装置に相当）１３０の構成の一例を概略的に示す図である。なお、基板処理システム１００に属する全ての処理ユニット１３０が図３に示された構成を有している必要はなく、少なくとも一つの処理ユニット１３０が当該構成を有していればよい。

図３に例示される処理ユニット１３０は、プラズマを用いた処理を基板Ｗに対して行う装置である。プラズマを用いた処理は特に制限される必要がないものの、例えば、有機物除去処理を含む。有機物除去処理とは、基板Ｗの主面に形成された有機物を除去する処理である。有機物は例えばレジストである。有機物がレジストである場合、有機物除去処理はレジスト除去処理であるともいえる。以下では、一例としてレジスト除去処理を採用して説明する。基板Ｗは例えば半導体基板であり、円板形状を有する。基板Ｗのサイズは特に制限されないものの、その直径は例えば約３００ｍｍである。

図３の例では、処理ユニット１３０はプラズマ発生装置１と基板保持部１１とノズル１２とガード１３とを含んでいる。

基板保持部１１は基板Ｗを水平姿勢で保持する。ここでいう水平姿勢とは、基板Ｗの厚み方向が鉛直方向に沿う姿勢である。図３の例では、基板保持部１１はステージ１１１と複数のチャックピン１１２とを含んでいる。ステージ１１１は円板形状を有し、基板Ｗよりも鉛直下方に設けられている。ステージ１１１は、その厚み方向が鉛直方向に沿う姿勢で設けられる。複数のチャックピン１１２はステージ１１１の上面に立設されており、基板Ｗの周縁を把持する。なお、基板保持部１１は必ずしもチャックピン１１２を有する必要はない。例えば、基板保持部１１は基板Ｗの下面を吸引して基板Ｗを吸着してもよい。

図３の例では、基板保持部１１は回転機構１１３をさらに含んでおり、回転軸線Ｑ１のまわりで基板Ｗを回転させる。回転軸線Ｑ１は基板Ｗの中心部を通り、かつ、鉛直方向に沿う軸である。回転機構１１３は例えばシャフト１１４およびモータ１１５を含む。シャフト１１４の上端はステージ１１１の下面に連結され、ステージ１１１の下面から回転軸線Ｑ１に沿って延在する。モータ１１５はシャフト１１４を回転軸線Ｑ１のまわりで回転させて、ステージ１１１を回転させる。これにより、複数のチャックピン１１２によって保持された基板Ｗが回転軸線Ｑ１のまわりで回転する。このような基板保持部１１はスピンチャックとも呼ばれ得る。

ノズル１２は、基板Ｗへの処理液の供給に用いられる。ノズル１２は供給管１２１を介して処理液供給源１２４に接続される。つまり、供給管１２１の下流端がノズル１２に接続され、供給管１２１の上流端が処理液供給源１２４に接続される。処理液供給源１２４は、例えば、処理液を貯留するタンク（不図示）を含み、供給管１２１に処理液を供給する。処理液は例えば、塩酸、フッ酸、リン酸、硝酸、硫酸、硫酸塩、ペルオキソ硫酸、ペルオキソ硫酸塩、過酸化水素、水酸化テトラメチルアンモニウム、アンモニアと過酸化水素水との混合液（ＳＣ１）、塩酸と過酸化水素水との混合液（ＳＣ２）または脱イオン水（ＤＩＷ）などを含む液を用いることができる。本実施の形態においては、処理液として硫酸を用いる処理が説明される。

図３の例では、供給管１２１には、バルブ１２２および流量調整部１２３が介装されている。バルブ１２２が開くことにより、処理液供給源１２４からの処理液が供給管１２１を通じてノズル１２に供給され、ノズル１２の吐出口１２ａから吐出される。流量調整部１２３は、供給管１２１を流れる処理液の流量を調整する。流量調整部１２３は例えばマスフローコントローラである。

図３の例では、ノズル１２はノズル移動機構１５によって移動可能に設けられる。ノズル移動機構１５は、ノズル１２を第１処理位置と第１待機位置との間で移動させる。第１処理位置とは、ノズル１２が基板Ｗの主面（例えば上面）に向けて処理液を吐出する位置である。より具体的には、第１処理位置は、例えば、基板Ｗよりも鉛直上方であって、基板Ｗの中心部と鉛直方向において対向する位置である（後述の図１１も参照）。第１待機位置とは、ノズル１２が基板Ｗの主面に向けて処理液を吐出しない位置であり、第１処理位置よりも基板Ｗから離れた位置である。第１待機位置は、ノズル１２が主搬送ロボット１２０による基板Ｗの搬送経路と干渉しない位置でもある。具体的な一例として、第１待機位置は、基板Ｗの周縁よりも径方向外側の位置である。図３では、第１待機位置で停止するノズル１２が示されている。

ノズル移動機構１５は、例えば、ボールねじ機構またはアーム旋回機構を有する。アーム旋回機構は、いずれも不図示のアームと支持柱とモータとを含む。アームは水平に延在する棒状形状を有し、アームの先端にはノズル１２が連結され、アームの基端が支持柱に連結される。支持柱は鉛直方向に沿って延びており、その中心軸のまわりで回転可能に設けられる。モータが支持柱を回転させることにより、アームが旋回し、ノズル１２が中心軸のまわりで周方向に沿って移動する。このノズル１２の移動経路上に第１処理位置と第１待機位置とが位置するように、支持柱が設けられる。

ノズル１２が第１処理位置に位置する状態で、基板保持部１１が基板Ｗを回転させながら、バルブ１２２が開くと、ノズル１２から回転中の基板Ｗの上面に向かって処理液が吐出される。処理液は基板Ｗの上面に着液し、基板Ｗの回転に伴って基板Ｗの上面を広がって、基板Ｗの周縁から外側に飛散する。これにより、基板Ｗの上面には処理液の液膜Ｆが形成される。

ガード１３は、基板保持部１１によって保持された基板Ｗを取り囲む筒状の形状を有している。基板Ｗの周縁から飛散した処理液はガード１３の内周面にあたり、内周面に沿って鉛直下方に流れる。後述するプラズマを照射する前の基板Ｗの周縁から飛散した処理液は、例えば、不図示の回収配管を流れて処理液供給源１２４のタンクに回収される。これによれば、処理液を再利用することができる。

プラズマ発生装置１はプラズマ源２とセンサ４とを含む。プラズマ源２はプラズマを発生させる装置であり、プラズマリアクタとも呼ばれ得る。プラズマ源２は、基板保持部１１によって保持された基板Ｗの主面（例えば上面）と鉛直方向において対向する位置に設けられる。図３の例では、プラズマ源２は基板Ｗの上面よりも鉛直上方に設けられる。プラズマ源２は電源８に接続されており、電源８からの電力を受けて周囲のガスをプラズマ化させる。なおここでは一例として、プラズマ源２は大気圧下でプラズマを発生させる。ここでいう大気圧とは、例えば、標準気圧の８０％以上、かつ、標準気圧の１２０％以下である。プラズマ源２の具体的な構成の一例は後に詳述する。

図３に例示するように、プラズマ移動機構１４が設けられてもよい。プラズマ移動機構１４は、プラズマ源２を、基板保持部１１によって保持された基板Ｗに対して相対的に移動させる。具体的には、プラズマ移動機構１４はプラズマ源２を第２処理位置と第２待機位置との間で往復移動させる。第２処理位置とは、プラズマ源２によるプラズマを用いて基板Ｗを処理するときの位置である（後述する図１２も参照）。第２処理位置において、プラズマ源２と基板Ｗの上面との間の距離は例えば数ｍｍ程度である。

第２待機位置とは、プラズマを用いた処理を基板Ｗに対して行わないときの位置であり、第２処理位置よりも基板Ｗから離れた位置である。第２待機位置は、プラズマ源２が主搬送ロボット１２０による基板Ｗの搬送経路と干渉しない位置でもある。具体的な一例として、第２待機位置は第２処理位置よりも鉛直上方の位置である。この場合、プラズマ移動機構１４はプラズマ源２を鉛直方向に沿って昇降させる。図３では、第２待機位置で停止するプラズマ源２が示されている。プラズマ移動機構１４は、例えば、ボールねじ機構またはエアシリンダなどの移動機構を有する。

プラズマ源２は、例えば、ノズル１２が第１待機位置に退避した状態で、第２待機位置から第２処理位置へと移動することができる。例えば、第１処理位置でのノズル１２からの処理液の吐出によって基板Ｗの上面に処理液の液膜Ｆが形成されると、バルブ１２２が閉じたうえで、ノズル移動機構１５がノズル１２を第１処理位置から第１待機位置に移動させる。一方、例えば、プラズマ源２は、第２待機位置に位置する状態で、電源８がプラズマ源２に電圧を出力する。これにより、第２処理位置よりも基板Ｗから離れた位置でプラズマ源２がプラズマを発生させる。このとき、ノズル１２が第１処理位置で基板Ｗの上面に処理液の液膜Ｆを供給するのと並行して、プラズマ源２がプラズマを発生させることで、プラズマが発生するまでの待ち時間を削減することができる。その後、プラズマ移動機構１４がプラズマ源２を第２待機位置から第２処理位置へと移動させる。これによれば、基板Ｗの直上にはノズル１２が存在しないので、プラズマ源２を基板Ｗの上面により近づけることができる。言い換えれば、第２処理位置をより基板Ｗの近くに設定することができる。

また、これにより、基板Ｗの上面の近傍の位置でプラズマ源２が基板Ｗの上面の処理液に向かってプラズマを発生させる。このプラズマの発生に伴って種々の活性種が生じる。例えば、空気がプラズマ化することにより、酸素ラジカル、ヒドロキシルラジカルおよびオゾンガス等の種々の活性種が生じ得る。これらの活性種は基板Ｗの上面に作用する。具体的な一例として、活性種は基板Ｗの上面の処理液（ここでは硫酸）の液膜Ｆに作用する。これにより、処理液の処理性能が高まる。具体的には、活性種と硫酸との反応により、処理性能（ここでは酸化力）の高いカロ酸が生成される。カロ酸はペルオキソ一硫酸とも呼ばれる。当該カロ酸が基板Ｗのレジストに作用することで、レジストを酸化除去することができる。

以上のように、活性種が基板Ｗの主面上の処理液に作用することにより、処理液の処理性能を向上させることができる。よって、基板Ｗに対する処理を速やかに行うことができる。

ところで、プラズマ源２が電力を受けてプラズマを発生させると、プラズマ源２の温度が上昇する。プラズマ源２の温度が必要以上に上昇すると、種々の不具合が生じ得る。例えば、耐熱性向上に伴うプラズマ源２の製造コストの増大、処理対象である基板Ｗへの熱ダメージ、あるいは、基板Ｗの主面上の処理液の沸騰による周辺部材への汚染、等の不具合が生じ得る。

そこで、本実施の形態では、温度を監視するためのセンサ４が設けられている。センサ４は、プラズマ源２が発生させたプラズマの発光強度を測定し、その測定結果を示す電気信号を制御部９０に出力する。制御部９０は、後に詳述するように、センサ４の測定結果に基づいてプラズマ源２の温度を求める。

＜プラズマ発生装置＞
次に、プラズマ発生装置１の各構成のより詳細な一例について述べる。

＜プラズマ源＞
図４は、プラズマ発生装置１の構成の一例を概略的に示す側断面図であり、図５は、プラズマ源２の構成の一例を概略的に示す平面図である。図４は、図５のＡ－Ａ断面を示している。図４および図５の例では、プラズマ源２は平面型のプラズマ源であって、第１電極部２１と第２電極部２２とを含む。

図４および図５の例では、第１電極部２１は複数の第１線状電極２１１と第１集合電極２１２とを含み、第２電極部２２は複数の第２線状電極２２１と第２集合電極２２２とを含む。

第１線状電極２１１は金属材料（例えばタングステン）等の導電性材料によって形成され、長手方向Ｄ１に沿って延在する棒状形状（例えば円柱形状）を有する。複数の第１線状電極２１１は、長手方向Ｄ１に直交する配列方向Ｄ２において並んで設けられており、理想的には互いに平行に設けられる。

第１集合電極２１２は金属材料（例えばアルミニウム）等の導電性材料によって形成され、複数の第１線状電極２１１の長手方向Ｄ１の一方側の端部（基端）どうしを連結する。図５の例では、第１集合電極２１２は、長手方向Ｄ１の一方側に膨らむ円弧状の平板形状を有している。複数の第１線状電極２１１は第１集合電極２１２から長手方向Ｄ１の他方側に向かって延在する。

第２線状電極２２１は金属材料（例えばタングステン）等の導電性材料によって形成され、長手方向Ｄ１に沿って延在する棒状形状（例えば円柱形状）を有する。複数の第２線状電極２２１は配列方向Ｄ２において並んで設けられており、理想的には互いに平行に設けられる。第２線状電極２２１の各々は、平面視において（つまり、長手方向Ｄ１および配列方向Ｄ２に直交する方向Ｄ３に沿って見て）、複数の第１線状電極２１１のうち互いに隣り合う二者の間に設けられている。図５の例では、平面視において、第１線状電極２１１および第２線状電極２２１は配列方向Ｄ２において交互に配列される。第１線状電極２１１の各々は第２線状電極２２１と方向Ｄ３において対向していない。

第２集合電極２２２は金属材料（例えばアルミニウム）等の導電性材料によって形成され、複数の第２線状電極２２１の長手方向Ｄ１の他方側の端部（基端）どうしを連結する。図５の例では、第２集合電極２２２は、第１集合電極２１２とは反対側に膨らみ、かつ、第１集合電極２１２と略同径の円弧状の平板形状を有している。複数の第２線状電極２２１は第２集合電極２２２から長手方向Ｄ１の一方側に向かって延在する。

図４および図５の例では、各第１線状電極２１１は第１誘電体３１によって覆われる。複数の第１誘電体３１は石英またはセラミックス等の誘電体材料によって形成される。例えば、各第１誘電体３１は長手方向Ｄ１に沿って延在する筒状形状を有しており、第１線状電極２１１が長手方向Ｄ１に沿って第１誘電体３１に挿入される。第１誘電体３１が第１線状電極２１１を覆うことにより、第１線状電極２１１がプラズマにスパッタされることに起因して基板Ｗが汚染されることを防ぐことができる。

図４および図５の例では、各第２線状電極２２１は第２誘電体３２によって覆われる。複数の第２誘電体３２は石英またはセラミックス等の誘電体材料によって形成される。例えば、各第２誘電体３２は長手方向Ｄ１に沿って延在する筒状形状を有しており、第２線状電極２２１が長手方向Ｄ１に沿って第２誘電体３２に挿入される。第２誘電体３２が第２線状電極２２１を覆うことにより、第２線状電極２２１がプラズマにスパッタされることに起因して基板Ｗが汚染されることを防ぐことができる。

図４および図５の例では、プラズマ源２には誘電体３３が設けられている。誘電体３３は石英またはセラミックス等の誘電体材料によって形成される。図示の例では、誘電体３３は板状形状を有している。誘電体３３はその厚み方向が方向Ｄ３に沿う姿勢で設けられる。図５の例では、誘電体３３の主面３３ａおよび主面３３ｂは平面視において円形状を有している。誘電体３３の厚み（主面３３ａと主面３３ｂとの間の距離）は例えば数百μｍ（例えば５００μｍ）程度に設定される。

第１電極部２１および第１誘電体３１は誘電体３３の主面３３ａ側に設けられており、第２電極部２２および第２誘電体３２は誘電体３３の主面３３ｂ側に設けられている。具体的には、第１誘電体３１は誘電体３３の主面３３ａ下に設けられており、第２誘電体３２は誘電体３３の主面３３ｂ上に設けられている。

プラズマ源２は処理ユニット１３０において、主面３３ａが処理対象（ここでは基板Ｗ）を向く姿勢で設けられる。具体的には、プラズマ源２は、方向Ｄ３が鉛直方向に沿い、かつ、主面３３ａが基板Ｗの上面を向く姿勢で設けられる。このプラズマ源２は基板Ｗと鉛直方向において対向する。

図４に例示されるように、プラズマ源２には保持部材３４が設けられてもよい。なお図５では、図面の煩雑を避けるために、保持部材３４を省略している。保持部材３４は例えばフッ素系樹脂等の絶縁材料によって形成され、第１電極部２１、第２電極部２２、第１誘電体３１、第２誘電体３２および誘電体３３を一体に保持する。例えば、保持部材３４はリング部材３４１と上部材３４２とを有する。リング部材３４１は平面視において第１集合電極２１２および第２集合電極２２２と略同径のリング形状を有しており、第１集合電極２１２および第２集合電極２２２を方向Ｄ３で挟持する。上部材３４２はリング部材３４１の上面に連結されており、プラズマ源２と方向Ｄ３において向かい合うように配置される。

図４の例では、第１誘電体３１の先端部が保持部材３４によって保持される。具体的には、第１誘電体３１の先端部が保持部材３４（具体的にはリング部材３４１）に埋設される。よって、第１線状電極２１１および第１誘電体３１からなる部分の両端が保持部材３４によって保持される。これにより、当該部分を両端保持することができる。図４の例では、第２誘電体３２の先端部も保持部材３４によって保持される。よって、保持部材３４は第２線状電極２２１および第２誘電体３２からなる部分も両端保持することができる。

第１電極部２１および第２電極部２２はプラズマ用の電源８に電気的に接続される。より具体的には、第１電極部２１の第１集合電極２１２が配線８１を介して電源８の第１出力端８ａに電気的に接続され、第２電極部２２の第２集合電極２２２が配線８２を介して電源８の第２出力端８ｂに電気的に接続される。電源８は例えばインバータ回路等のスイッチング電源回路を有しており、第１電極部２１と第２電極部２２との間にプラズマ用の電圧を出力する。より具体的な一例として、電源８はプラズマ用の電圧として高周波電圧を第１電極部２１と第２電極部２２との間に出力する。また、電源８は例えばパルス電源であり、複数の周期の各々におけるオン期間にて高周波電圧を第１電極部２１と第２電極部２２との間に出力してもよい。これにより、主としてオン期間においてプラズマが点灯する。この電源８の出力は制御部９０によって制御される。よって、プラズマ源２は制御部９０によって制御されるといえる。

電源８が第１電極部２１と第２電極部２２との間に電圧を出力することにより、第１線状電極２１１と第２線状電極２２１との間にプラズマ用の電界が生じる。当該電界に応じて、第１線状電極２１１および第２線状電極２２１の周囲のガスがプラズマ化する。逆に言えば、当該ガスがプラズマ化する程度の電圧が電源８によって第１電極部２１と第２電極部２２との間に印加される。電源８がパルス電源である場合、当該電圧は、例えば、十数ｋＶかつ数十ｋＨｚ程度の高周波電圧である。ここでいう周波数は、例えば、上記周期の逆数であり、以下ではパルス周波数と呼ぶ。

上述の平面型のプラズマ源２によれば、水平な長手方向Ｄ１に沿って延在する第１線状電極２１１および第２線状電極２２１が水平な配列方向Ｄ２において交互に配列される。したがって、プラズマ源２は平面視において広い範囲でプラズマを発生させることができる。

＜センサ＞
センサ４は、プラズマ源２が発生させたプラズマの発光強度を測定し、その測定結果を示す電気信号を制御部９０に出力する。センサ４は、可視光を受光する可視光センサであり、例えば可視光カメラを含む。カメラは例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラであり、複数の受光素子（画素に相当）が２次元に配置されたイメージセンサと、イメージセンサに像を結像させる光学系とを含んでいる。可視光カメラによって受光可能な波長には、例えば３５０ｎｍ程度以上８００ｎｍ程度以下の波長が含まれる。

センサ４がカメラである場合、センサ４はその撮像範囲内にプラズマ源２が含まれるように設けられる。図３の例では、センサ４は、第２待機位置で停止したプラズマ源２よりも鉛直下方かつ基板保持部１１よりも径方向外側に設けられている。よって、図３の例では、センサ４は斜め下方向からプラズマ源２を撮像する。センサ４は、プラズマ源２を撮像して得られた画像データＩＭ１を制御部９０に出力する。

図６は、画像データＩＭ１の一例を模式的に示す図である。図６の例では、画像データＩＭ１には、プラズマ発生領域Ｐ１の全体が含まれている。プラズマ発生領域Ｐ１とは、プラズマ源２によってプラズマが発生する領域であり、プラズマの発光領域であるともいえる。画像データＩＭ１においてプラズマ発生領域Ｐ１に含まれる各画素の画素値は、各画素に対応する位置でのプラズマの発光強度を示す。このセンサ４はプラズマ発生領域Ｐ１を含む撮像領域を撮像することにより、プラズマ発生領域Ｐ１内のプラズマの発光強度の空間分布を測定しているといえる。

＜プラズマの発光強度とプラズマ源２の温度との関係＞
次に、プラズマの発光強度とプラズマ源２の温度との関係の一例について述べる。図７は、プラズマ源２の発光強度の分光分布の一例を示すグラフである。図７は、大気をプラズマ化させたときに得られた分光分布を示している。図７には、複数のグラフＧ１～Ｇ３が示されている。グラフＧ１は、プラズマ源２の温度が２１８度であるときの発光強度の分光分布を示し、グラフＧ２は、プラズマ源２の温度が４０７度であるときの発光強度の分光分布を示し、グラフＧ３は、プラズマ源２の温度が５２７度であるときの発光強度の分光分布を示している。なお、温度には、サーモカメラで測定したプラズマ源２の各位置の温度のうち最も大きい値を採用した。

図７から理解できるように、プラズマ源２の温度が高いほどプラズマの発光強度は高くなる。つまり、プラズマ源２の温度はプラズマの発光強度に対して正の相関関係を有している。

＜温度算出＞
そこで、プラズマ源２の温度とプラズマの発光強度との対応関係を示す対応関係情報ＲＤ１を予め記憶部９２（例えば記憶部９２１）に記憶しておく。この対応関係は、例えば実験またはシミュレーションにより得ることができる。対応関係情報ＲＤ１はルックアップテーブルを含んでいてもよく、あるいは、関数式を含んでいてもよい。

図８は、制御部９０の機能的な内部構成の一例を示す機能ブロック図である。図８に示されるように、制御部９０は温度算出部９０１を含んでいる。温度算出部９０１には、センサ４からの測定結果（ここでは画像データＩＭ１）と、記憶部９２からの対応関係情報ＲＤ１とが入力される。

温度算出部９０１はセンサ４の測定結果と対応関係情報ＲＤ１とに基づいて、プラズマ源２の温度を求め、当該温度を示す温度情報ＴＤ１を出力する。

センサ４がカメラである場合には、既述のように、センサ４はプラズマ発生領域Ｐ１の発光強度の空間分布を測定する。よって、温度算出部９０１はセンサ４の測定結果に基づいてプラズマ源２の温度の空間分布を求めてもよい。具体的な一例として、まず、温度算出部９０１は画像データＩＭ１からプラズマ発生領域Ｐ１内の画素を抽出する。画像データＩＭ１内のプラズマ発生領域Ｐ１の位置および大きさは例えば予め設定されていてもよい。

次に、温度算出部９０１はプラズマ発生領域Ｐ１内の各画素の画素値に基づいて、各画素の輝度値を算出する。センサ４がグレースケール用のカメラである場合、画素値は輝度値を示すので、温度算出部９０１は画素値をそのまま輝度値として用いる。センサ４がカラー用のカメラである場合、センサ４は、互いに異なる色の光を受光して複数種類の色情報をそれぞれ出力する複数種類の受光素子を含む。この場合、画像データＩＭ１内の各画素の画素値は、複数種類の色に対応した色情報を含む。複数種類の色情報としては、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の色情報が採用される。温度算出部９０１はＲＧＢ色空間からＹＵＶ色空間への変換式を用いて、複数種類の色情報に基づいて輝度値（Ｙ）を画素ごとに算出する。

次に、温度算出部９０１は輝度値と対応関係情報ＲＤ１とに基づいて、プラズマ源２の温度を画素ごとに求める。この場合、記憶部９２には、発光強度の輝度値とプラズマ源２の温度との対応関係を示す対応関係情報ＲＤ１が予め記憶される。対応関係情報ＲＤ１がルックアップテーブルである場合には、制御部９０は補間処理（例えば線形補間処理）を行って温度を求めることができる。対応関係情報ＲＤ１が関数式である場合には、温度算出部９０１は当該関数式に輝度値を代入して温度を求めることができる。

以上のように、温度算出部９０１はプラズマ源２の温度をプラズマ発生領域Ｐ１内の画素ごとに求めることができる。つまり、温度算出部９０１はプラズマ源２の温度の空間分布を求めることができる。

なお、温度算出部９０１はプラズマ発生領域Ｐ１内の全ての位置（画素）で温度を求める必要はなく、プラズマ発生領域Ｐ１内の一部の領域の画素からプラズマ源２の温度を求めてもよい。例えば、プラズマ源２の周縁部は、中央部と比較して、極端に温度が低いことがあるので、プラズマ発生領域Ｐ１の中央部の輝度値から算出した温度をプラズマ源２の温度の代表値とすることが好ましい。また、温度算出部９０１はプラズマ源２の温度の代表的な値として温度の統計値（例えば平均値あるいは最大値）を求めてもよい。

以上のように、プラズマ発生装置１によれば、可視光のセンサ４を用いて、プラズマ源２の温度を測定することができる。可視光のセンサ４は、温度を測定するサーモカメラに比べて安価であるので、より安価な構成でプラズマ源２の温度を測定することができる。

また上述の例では、センサ４はカメラであり、そのプラズマ発生領域Ｐ１の全体が撮像領域に含まれるように設けられる。これによれば、プラズマ源２が平面型のプラズマ源であっても、センサ４はプラズマ発生領域Ｐ１の全体の発光強度を容易に測定することができる。ひいては、プラズマ発生領域Ｐ１の全体の温度を容易に測定することができる。

＜色情報＞
上述の例では、センサ４がカラー用のカメラである場合には、温度算出部９０１は全種類の色情報に基づいて輝度値を算出し、当該輝度値に基づいて温度を求めた。このため、センサ４がグレースケール用のカメラである場合と比較して、より多くの情報から輝度値を算出することができ、求める温度の精度を高めることができる。しかしながら、必ずしもこれに限らない。温度算出部９０１は複数種類の色情報の少なくとも一つを用いればよい。１種類の色情報を用いる場合、当該１種類の色情報とプラズマ源２の温度との対応関係を示す対応関係情報ＲＤ１が記憶部９２に予め記憶される。温度算出部９０１は、センサ４によって取得された各画素の当該１種類の色情報と、記憶部９２に記憶された対応関係情報ＲＤ１とに基づいて、プラズマ源２の温度を求める。これによれば、複数種類の色情報を用いる場合に比して、より簡易な処理でプラズマ源２の温度を求めることができる。

＜温度制御＞
制御部９０は、センサ４を用いて求めたプラズマ源２の温度に基づいて、プラズマ源２の温度を制御してもよい。図８の例では、制御部９０は温度制御部９０２をさらに含んでいる。温度制御部９０２には、温度算出部９０１から温度情報ＴＤ１が入力される。ここでは、温度算出部９０１はプラズマ源２の温度の代表値として温度の統計値（例えば平均値あるいは最大値など）を算出し、その算出温度を示す温度情報ＴＤ１を温度制御部９０２に出力する。

温度制御部９０２は温度情報ＴＤ１に基づいてプラズマ源２の温度を制御する。プラズマ源２の温度は例えば電源８の出力電力により制御される。電源８の出力電力が大きくなると、プラズマ源２が発生させるプラズマの密度（例えば電子密度）が大きくなるので、プラズマの発光強度が高くなり、プラズマ源２の温度が高くなる。逆に、電源８の出力電力が小さくなると、プラズマの発光強度が低くなり、プラズマ源２の温度も低くなる。

電源８の出力電力は例えば電源８の出力電圧の大きさ（振幅）によって制御される。例えば温度制御部９０２が電源８の出力電圧を制御して、電源８の出力電力を大きくすることができる。具体的な一例として、制御部９０は出力電圧の大きさ（振幅）についての指令値（設定値）を設定し、当該指令値に基づいて電源８を制御することにより、電源８の出力電圧の大きさを制御する。

また、電源８がパルス電源である場合には、温度制御部９０２はデューティ比を制御することにより、出力電力を制御してもよい。ここでいうデューティ比とは、周期（＝パルス周波数の逆数）に対するオン期間の比である。デューティ比が高いほど、プラズマ源２に供給される電力の時間平均は大きくなる。オン期間およびパルス周波数の少なくともいずれか一方を制御することにより、デューティ比を制御することができる。例えば温度制御部９０２は、オン期間を一定としてパルス周波数を高くすることにより、デューティ比を高くすることができ、電源８の出力電力を大きくすることができる。より具体的な一例として、温度制御部９０２はパルス周波数についての指令値（設定値）を設定し、当該指令値に基づいて電源８を制御することにより、電源８のパルス周波数を制御する。

次に、プラズマ源２の温度制御の例についてより具体的に述べる。なお、以下では上述の指令値をまとめて電圧指令値とも呼び、温度算出部９０１が求めた温度を算出温度とも呼ぶ。

例えば温度制御部９０２は、プラズマ源２の算出温度が予め設定された許容値を超えないように、電源８を制御してもよい。より具体的な一例として、温度制御部９０２は算出温度と許容値との差が予め設定された許容基準値以下となると、電圧指令値をより小さい値に設定する。これにより、算出温度が許容値に近づくと、電源８の出力電力を低下させることができる。よって、プラズマ源２の温度を低下させることができ、プラズマ源２の温度が許容値を超えることを抑制または回避することができる。

あるいは、温度制御部９０２はプラズマ源２の算出温度が目標温度に近づくように電源８を制御してもよい。より具体的な一例として、温度制御部９０２は、算出温度が、目標温度を含む温度範囲の上限値よりも高いときに電圧指令値をより小さい値に設定し、算出温度が温度範囲の下限値よりも低いときに電圧指令値をより大きい値に設定してもよい。あるいは、温度制御部９０２は算出温度と目標温度との偏差に基づいて、いわゆる比例制御、積分制御および微分制御等のフィードバック制御を行って電源８を制御してもよい。これにより、プラズマ源２の温度を目標温度に近づけることができる。

以上のように、制御部９０はセンサ４の測定結果から求めたプラズマ源２の算出温度に基づいて、プラズマ源２の温度を制御することができる。これにより、より高い精度でプラズマ源２の温度を制御することができる。

＜点灯判断＞
ところで、電源８がプラズマ源２に電力を供給し始めると、その初期においては、局所的にプラズマが発生し得る。つまり、プラズマ発生領域Ｐ１の全体ではなく、一部のみでプラズマが発生する。これは、第１線状電極２１１と第２線状電極２２１との間のピッチのばらつき等の組立誤差、あるいは電極棒や集合電極の個体差等の諸要因に起因すると考えられる。

そして、時間の経過とともに、プラズマ源２の温度が上昇しつつ、プラズマが周囲に広がる。つまり、温度が高くなるとガスがプラズマ化しやすくなるので、プラズマ源２の温度上昇に伴ってプラズマがより広い領域で発生しやすくなる。そして、いずれ、プラズマ発生領域Ｐ１の全体でプラズマが発生する。

センサ４は既述のようにプラズマの発光強度を測定する。そこで、図８に例示するように、制御部９０は点灯判断部９０３を含んでいてもよい。点灯判断部９０３には、センサ４から測定結果（ここでは画像データＩＭ１）が入力される。点灯判断部９０３はセンサ４の測定結果に基づいて、プラズマ源２がプラズマ発生領域Ｐ１の全体においてプラズマを発生させているか否かを判断する。

より具体的な一例として、まず、点灯判断部９０３は、画像データＩＭ１のプラズマ発生領域Ｐ１内の各画素の輝度値が輝度基準値以上であるか否かを、画素ごとに判断する。輝度基準値は、各画素においてプラズマが発生しているか否かを判断するための基準値であり、例えば予め設定される。点灯判断部９０３は、輝度値が輝度基準値以上であるときに、当該画素に対応する位置においてプラズマが発生していると判断し、輝度値が輝度基準値未満であるときに、当該画素に対応する位置においてプラズマが発生していないと判断する。

次に、点灯判断部９０３は、プラズマが発生していると判断された画素の数と画素数基準値とを比較する。画素数基準値は、プラズマ発生領域Ｐ１の全体でプラズマが発生しているか否かを判断するための基準値であり、例えば予め設定される。画素数基準値は当然にプラズマ発生領域Ｐ１内の画素の総数以下に設定される。点灯判断部９０３は、画素数が画素数基準値以上であるときに、プラズマ発生領域Ｐ１の全体でプラズマが発生していると判断し、画素数が画素数基準値未満であるときに、未だプラズマ発生領域Ｐ１の全体ではプラズマが発生していないと判断する。

以上のように、制御部９０は、プラズマの発光強度を測定するセンサ４の測定結果に基づいて、プラズマが発生しているか否かを判断する。したがって、より高い精度でプラズマの発生を検出することができる。

比較のために、センサ４の替わりにサーモカメラが用いられる場合を考察する。このサーモカメラはプラズマ源２の熱放射（赤外線）を測定して、画像データ（つまり、サーモグラフィーデータ）を出力する。よって、プラズマが発生していなくてもプラズマ源２の温度が高くなると、サーモグラフィーデータ内の画素値は高くなる。よって、サーモカメラを用いてプラズマの発生を検出すると、その検出精度が低くなる。

これに対して、センサ４はプラズマの発光強度を測定するので、より高い精度でプラズマの発生を検出することができる。

＜色情報＞
なお上述の例では、センサ４がカラー用のカメラである場合には、温度算出部９０１は全種類の色情報に基づいて輝度値を算出し、当該輝度値に基づいてプラズマの発生を検出している。このため、センサ４がグレースケール用のカメラである場合と比較して、より多くの情報から輝度値を算出することができ、プラズマの発生をより高い精度で検出することができる。また、上述の例では、点灯判断部９０３はプラズマの輝度値を用いてプラズマの発生を検出しているものの、必ずしも輝度値を用いる必要はない。点灯判断部９０３は、センサ４によって測定された複数種類の色情報の少なくともいずれか一つを用いればよい。例えば、具体的には、点灯判断部９０３は当該種類の色情報が予め設定された色基準値よりも大きいときに、その画素に対応する位置においてプラズマが発生していると判断すればよい。これによれば、より簡易な処理でプラズマの発生を検出することができる。

＜処理ユニットの動作例＞
次に、処理ユニット１３０の動作の一例について説明する。図９は、処理ユニット１３０の動作の一例を示すフローチャートである。まず、基板保持部１１が基板Ｗを保持する（ステップＳ１：保持工程）。具体的には、主搬送ロボット１２０が未処理の基板Ｗを処理ユニット１３０に搬入し、基板保持部１１は、搬入された基板Ｗを保持する。ここでは、基板Ｗの上面にレジストが形成されている。

次に、制御部９０は、プラズマ源２が基板Ｗから離れた第２待機位置（第１位置に相当）に位置する状態において、プラズマ源２への出力電力を供給してプラズマ源２にプラズマを発生させ始める（ステップＳ２：プラズマ点灯工程）。

図１０は、プラズマ点灯工程の具体的な一例を示すフローチャートである。なお以下では、温度算出部９０１、温度制御部９０２および点灯判断部９０３の動作の主体を、制御部９０として説明する。

まず、制御部９０は電源８にプラズマ用の電圧を出力させ始める（ステップＳ２１：電力開始工程）。このステップＳ２１では、制御部９０は高い電力がプラズマ源２に供給されるように、電源８を制御する。例えば制御部９０は電圧指令値をより高い値に設定する。制御部９０が当該電圧指令値に基づいて電源８を制御することにより、電源８はより大きな電力をプラズマ源２に供給する。

電力が大きいと、プラズマ源２の温度上昇幅が大きくなり、プラズマ源２の温度は例えば４００度程度以上となる。ガスは温度が高いほどプラズマ化しやすいので、プラズマ源２の高温により、プラズマをより短時間でプラズマ発生領域Ｐ１の全体に発生させることができる。

その一方で、プラズマ源２の温度が上昇しすぎて許容値（例えば６００度程度）を超えることは望ましくない。なぜなら、プラズマ源２または保持部材３４の熱劣化等の不具合を招き得るからである。そこで、プラズマ点灯工程において、温度監視が行われる。

具体的には、まず、センサ４はプラズマの発光強度を測定する（ステップＳ２２：強度測定工程）。センサ４がカメラである場合、センサ４はプラズマ源２を撮像し、当該撮像により取得された画像データＩＭ１を測定結果として制御部９０に出力する。

次に、制御部９０は、センサ４によって取得された画像データＩＭ１と、記憶部９２に記憶された対応関係情報ＲＤ１とに基づいて、上述のようにプラズマ源２の算出温度を求める（ステップＳ２３：温度算出工程）。ここでは一例として、制御部９０は、プラズマ源２の中央部の温度の平均値をプラズマ源２の算出温度として求める。

次に、制御部９０は算出温度が許容値を超えないように電源８の出力電力を制御する（ステップＳ２４：温度制限工程）。言い換えれば、制御部９０はプラズマ源２の温度を許容値以下に制限する。例えば、制御部９０はプラズマ源２の算出温度と許容値との差が許容基準値以下であるときに、電圧指令値をより小さい値に設定する。これにより、プラズマ源２の温度が許容値を超えることを抑制または回避できる。

次に、制御部９０はプラズマ源２がプラズマ発生領域Ｐ１の全体においてプラズマを発生させているか否かを、画像データＩＭ１に基づいて判断する（ステップＳ２５：点灯判断工程）。具体的な一例として、制御部９０は、プラズマ発生領域Ｐ１において、輝度基準値以上の輝度値を有する画素の数が画素数基準値以上であるときに、プラズマ発生領域Ｐ１の全体でプラズマが発生していると判断する。

未だプラズマ発生領域Ｐ１の全体にプラズマが発生していないときには、再びステップＳ２２が行われる。プラズマ発生領域Ｐ１の全体にプラズマが発生しているときには、プラズマ点灯工程が完了する。

プラズマ源２がプラズマ発生領域Ｐ１の全体にプラズマを発生させた後に、制御部９０はプラズマ源２の温度を低下又は上昇させる（ステップＳ３：温度調整工程）。より具体的な一例として、制御部９０は電圧指令値をより小さい値又は大きい値に設定して電源８の出力電力を低下又は上昇させる。これにより、プラズマ源２の温度を低下又は上昇させる。

この温度調整工程においても、温度監視が行われる。例えば、制御部９０はプラズマ源２の算出温度が、後述のプラズマ工程（ステップＳ６）に適した温度（目標温度）となるように、電源８を制御する。目標温度は例えば４００度程度未満の値に設定される。この制御により、プラズマ源２の温度が時間の経過とともに低下又は上昇し、目標温度を含む温度範囲内に収束する。以後、制御部９０は、プラズマ源２の温度が当該温度範囲内となる電圧指令値で、電源８を制御する。

次に、基板Ｗの上面に処理液（例えば硫酸）を供給する（ステップＳ４：液供給工程）。図１１は、液供給工程における処理ユニット１３０の様子の一例を概略的に示す図である。

液供給工程において、まず、ノズル移動機構１５がノズル１２を第１待機位置から第１処理位置に移動させる。ここでは、第１処理位置は基板Ｗの中央部と鉛直方向において対向する位置である。そして、基板保持部１１が基板Ｗを回転軸線Ｑ１まわりで回転させ、バルブ１２２が開く。バルブ１２２が開くと、ノズル１２から処理液が基板Ｗの上面の中心部に向けて吐出される。処理液は基板Ｗの上面の中央部に着液し、基板Ｗの回転に伴う遠心力を受けて基板Ｗの上面を広がり、基板Ｗの周縁から外側に飛散する。これにより、基板Ｗの上面に処理液の液膜Ｆが形成される。

基板Ｗ上に液膜Ｆが形成されると、バルブ１２２が閉じて、処理液の供給が停止する。そして、ノズル移動機構１５がノズル１２を第１処理位置から第１待機位置へと移動させる。液膜Ｆの形成後には、基板保持部１１は基板Ｗの回転を停止させてもよく、あるいは、基板Ｗの回転を継続してもよい。基板Ｗの回転を継続する場合、基板保持部１１は液供給工程における回転速度より低い回転速度で基板Ｗを回転させるとよい。これにより、基板Ｗの周縁から流れ落ちる処理液の量を低減させることができ、液膜Ｆをより確実に維持することができる。言い換えれば、基板保持部１１は液膜Ｆを維持できる程度の回転速度で基板Ｗを回転させればよい。より具体的な一例として、基板保持部１１は基板Ｗの周縁から処理液が流れ落ちない程度の回転速度で基板Ｗを回転させる。このように処理液の供給を停止しつつ基板Ｗの上面に液膜Ｆを維持する処理は、パドル処理とも呼ばれる。

なお、液供給工程（ステップＳ４）は、プラズマ点灯工程（ステップＳ２）および温度調整工程（ステップＳ３）の少なくともいずれか一方と並行して実行されてもよい。これにより、処理のスループットを向上させることができる。

プラズマ点灯工程、温度調整工程および液供給工程の実行後に、制御部９０はプラズマ移動機構１４を制御して、プラズマ源２を基板Ｗにより近い第２処理位置（第２位置に相当）に移動させる（ステップＳ５：移動工程）。

プラズマ源２が第２処理位置に位置する状態においては、プラズマ源２の直下で発生した活性種は基板Ｗの上面の液膜Ｆに供給される（ステップＳ６：プラズマ工程）。図１２は、プラズマ工程における処理ユニット１３０の様子の一例を概略的に示す図である。

プラズマ源２が第２処理位置に位置する状態でプラズマ源２が周囲のガスをプラズマ化させることにより、活性種が基板Ｗの上面の液膜Ｆに作用する。具体的には、プラズマ源６と基板Ｗとの間で生じた活性種が液膜Ｆに作用する。これにより、処理液の処理性能が高まる。具体的な一例として、活性種と硫酸との反応により、処理性能（ここでは酸化力）の高いカロ酸が生成される。当該カロ酸が基板Ｗのレジストに作用することで、レジストを速やかに酸化除去することができる。

上述の例では、プラズマ源２は平面視において広い範囲でプラズマを発生させることができるので、基板Ｗの上面に対して広い範囲で活性種を供給することができる。したがって、基板Ｗの上面のレジストをより均一に除去することができる。プラズマ源２は平面視において、基板Ｗの上面と同程度、もしくは、基板Ｗの上面よりも広い範囲でプラズマを発生させる程度のサイズを有しているとよい。

基板Ｗの上面のレジストが十分に除去されると、プラズマ移動機構１４はプラズマ源２を第２処理位置から第２待機位置に移動させ、また、電源８がプラズマ源２への電力供給を停止する。

次に、処理ユニット１３０は基板Ｗの上面に対するリンス処理を行う（ステップＳ７：リンス工程）。具体的には、処理ユニット１３０はリンス液を基板Ｗの上面に供給し、基板Ｗの上面の処理液をリンス液に置換する。

次に、処理ユニット１３０は基板Ｗに対する乾燥処理を行う（ステップＳ８：乾燥工程）。例えば基板保持部１１が液供給工程よりも高い回転速度で基板Ｗを回転させることにより、基板Ｗを乾燥させる（いわゆるスピンドライ）。次に、主搬送ロボット１２０が処理済みの基板Ｗを処理ユニット１３０から搬出する。

＜処理ユニットの効果＞
以上のように、処理ユニット１３０によれば、プラズマ点灯工程（ステップＳ２）および温度調整工程（ステップＳ３）において、可視光のセンサ４を用いた温度監視が行われる。これにより、両工程において、プラズマ源２の温度を適切に制御することができる。

また上述の例では、プラズマ点灯工程において、プラズマ源２が基板Ｗからより遠い第２待機位置（第１位置に相当）に位置した状態で、プラズマ源２の温度をより高く制御する。これにより、より短時間でプラズマ発生領域Ｐ１の全体にプラズマを発生させることができる。また、プラズマ源２から基板Ｗへの熱伝達を抑制でき、基板Ｗへの熱ダメージおよび処理液の沸騰による周辺部材への汚染を抑制することもできる。

また上述の例では、温度調整工程（ステップＳ３）および移動工程（ステップＳ５）の後にプラズマ工程（ステップＳ６）が行われる。例えば、温度調整工程によってプラズマ源２の温度が低くなると、プラズマ工程において、プラズマ源２が基板Ｗに近い第２処理位置（第２位置に相当）に位置していても、基板Ｗへの熱ダメージおよび処理液の沸騰による周辺部材への汚染を抑制することができる。また、例えば、温度調整工程によって、基板Ｗを処理するときのプロセス温度に適した温度までプラズマ源２の温度が高くすることもでき、よって、プラズマ工程において、より適切に基板Ｗに対する処理を行うことができる。

また上述の例では、制御部９０はプラズマ点灯工程においてプラズマが発生したか否かの判断を、プラズマの発光強度を測定するセンサ４の測定結果を用いて行っている。これによれば、より確実にプラズマの発生を検出することができる。よって、プラズマ点灯工程を適切なタイミングで終了させることができる。

＜異常検出＞
制御部９０は、センサ４によって取得された画像データＩＭ１に基づいて、各種の状態を検出してもよい。例えば、制御部９０は、プラズマ発生領域Ｐ１における発光強度の不均一を検出することができる。具体的には、例えば、プラズマ源２の接点不良または線状電極を覆う誘電体の破損によって発生したアーキングに起因する局所的な異常発熱を検出することができる。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態にかかるプラズマ発生装置１は、プラズマ源２の構成という点で、第１の実施の形態にかかるプラズマ発生装置１と相違する。以下では、第２の実施の形態にかかるプラズマ源２をプラズマ源２Ａと呼ぶ。

図１３は、プラズマ源２Ａの構成の一例を概略的に示す平面図であり、図１４および図１５は、プラズマ源２Ａの構成の一例を概略的に示す断面図である。図１４は、図１３のＣ－Ｃ断面を示しており、図１５は、図１３のＤ－Ｄ断面を示している。図１３から図１５に示されるように、プラズマ源２Ａは第１電極部２１と第２電極部２２と誘電体３５とを含む。

誘電体３５は、プラズマ源２の誘電体３３と同様に冷却空間と処理空間とを仕切るものの、誘電体３３とは異なって、各第１線状電極２１１および各第２線状電極２２１の両方を覆っている。言い換えれば、第１線状電極２１１および第２線状電極２２１の大部分は誘電体３５の内部に配置されている。

誘電体３５は例えば石英およびセラミックス等の誘電体材料によって形成される。図示の例では、誘電体３５は板状形状を有しており、その厚み方向が方向Ｄ３に沿う姿勢で配置される。誘電体３５は第１主面３５ａ、第２主面３５ｂおよび側面３５ｃを有する。第１主面３５ａおよび第２主面３５ｂは、方向Ｄ３において互いに向かい合う面であり、例えば、方向Ｄ３に直交する平坦面である。側面３５ｃは第１主面３５ａの周縁および第２主面３５ｂの周縁を繋ぐ面である。図１３の例では、誘電体３５は円板形状を有しているので、第１主面３５ａおよび第２主面３５ｂは円状の平面であり、側面３５ｃは円筒面である。誘電体３５の厚みは例えば５ｍｍ程度である。

誘電体３５には複数の第１穴３６および複数の第２穴３７が形成される。各第１穴３６は長手方向Ｄ１に沿って延在しており、その一方側の端が誘電体３５の側面３５ｃにおいて開口する。各第１線状電極２１１は長手方向Ｄ１に沿って第１穴３６に挿入される。このように誘電体３５が各第１線状電極２１１を覆うので、各第１線状電極２１１がプラズマにスパッタされることに起因して基板Ｗが汚染されることを防ぐことができる。

各第２穴３７は長手方向Ｄ１に沿って延在しており、その他方側の端が誘電体３５の側面３５ｃにおいて開口する。各第２線状電極２２１は長手方向Ｄ１に沿って第２穴３７に挿入される。このように誘電体３５が各第２線状電極２２１を覆うので、各第２線状電極２２１がプラズマにスパッタされることに起因して基板Ｗが汚染されることを防ぐことができる。

図１２の例では、複数の第１線状電極２１１および複数の第２線状電極２２１は同一平面上に設けられている。よって、複数の第１穴３６および複数の第２穴３７も同一平面上に形成されている。

プラズマ発生装置１は、第１主面３５ａが処理対象（ここでは基板Ｗ）を向く姿勢で配置される。第１主面３５ａ近傍のガスは後述のようにプラズマ発生装置１によってプラズマ化し、該プラズマによる活性種が処理対象に作用する。

図１３の例では、第１集合電極２１２および第２集合電極２２２は誘電体３５よりも外側に設けられている。よって、第１線状電極２１１の基端部は誘電体３５の側面３５ｃから外側に突出して第１集合電極２１２に接続され、第２線状電極２２１の基端部は誘電体３５の側面３５ｃから外側に突出して第２集合電極２２２に接続される。つまり、図示の例では、誘電体３５は各第１線状電極２１１のうち基端部以外の部分および各第２線状電極２２１のうち基端部以外の部分を覆う。

第１集合電極２１２および第２集合電極２２２はプラズマ用の電源８に接続されており、この電源８の電圧出力により、第１線状電極２１１と第２線状電極２２１との間にプラズマ用の電界が生じる。上述の例では、第１線状電極２１１と第１主面３５ａとの間隔および第２線状電極２２１と第１主面３５ａとの間隔は狭いので、電界は第１主面３５ａ近傍のガスに作用しやすく、該ガスを容易にプラズマ化させることができる。

一方で、上述の例では、第１線状電極２１１と第２主面３５ｂとの間隔および第２線状電極２２１と第２主面３５ｂとの間隔は広いので、電界は第２主面３５ｂ近傍のガスには作用しにくい。よって、基板Ｗの処理に寄与しない不要なプラズマの発生も抑制することができる。しかも、誘電体３５の第２主面３５ｂと第１主面３５ａとの間の厚みを大きくすることもできるので、誘電体３５の強度および剛性を向上させることができる。

また上述の例では、単一の誘電体３５が第１線状電極２１１および第２線状電極２２１の両方を覆う。よって、プラズマ源２Ａの構造は、第１線状電極２１１および第２線状電極２２１をそれぞれ覆う第１誘電体３１および第２誘電体３２を含むプラズマ源２に比して簡易である。特に上述の例では、誘電体３５の第１主面３５ａは平坦であるので、第１誘電体３１と誘電体３３とで段差形状を形成するプラズマ源２に比して、その形状がより簡易である。よって、処理対象である基板Ｗ上の処理液が揮発してプラズマ源２Ａ（例えば第１主面３５ａ）に付着しても、プラズマ源２Ａを洗浄して該処理液を除去することが容易である。

このようなプラズマ源２Ａの温度も、プラズマの発光強度に対して正の相関関係を有する。そこで、第２の実施の形態においても、プラズマ源２Ａの温度とプラズマの発光強度との対応関係を示す対応関係情報を予め記憶部９２（例えば記憶部９２１）に記憶しておく。この対応関係は、例えば実験またはシミュレーションにより得ることができる。

第２の実施の形態にかかるセンサ４および制御部９０は、第１の実施の形態と同様である。例えば制御部９０は、安価な可視光のセンサ４によって測定されたプラズマの発光強度と、記憶部９２の対応関係情報とに基づいて、プラズマ源２の温度を算出する。

以上のように、プラズマ発生装置１、処理ユニット（基板処理装置）１３０および基板処理方法は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、このプラズマ発生装置１、処理ユニット１３０および基板処理方法がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。

例えばセンサ４はカメラに限らず、ラインセンサ等の可視光センサであってもよい。

また上述の例では、プラズマ点灯工程（ステップＳ２）においてプラズマ源２は第２待機位置に位置している。しかしながら、プラズマ点灯工程において、プラズマ源２は第２処理位置と第２待機位置との間の位置（第１位置に相当）に位置していてもよい。

また上述の例では、プラズマ工程（ステップＳ６）において温度監視を行っていないが、必ずしもこれに限らない。センサ４がプラズマ工程においてもプラズマの発光強度を測定可能であれば、プラズマ工程でも温度監視を行ってもよい。例えば、センサ４がプラズマ源２よりも鉛直上方に設けられ、かつ、保持部材３４の上部材３４２が透光性を有している場合には、プラズマ工程においても、センサ４がプラズマ源２によるプラズマの発光強度を測定することができる。

また上述の例ではセンサ４は可視光センサである。しかしながら、次に説明する技術において、センサ４はサーモカメラまたは放射温度計であってもよい。すなわち、プラズマ源２が基板Ｗからより遠い第１位置に位置するプラズマ点灯工程において、プラズマ源２の温度をより高く制御し、かつ、プラズマ源２が第１位置よりも基板Ｗに近い第２位置に位置するプラズマ工程において、プラズマ源２の温度をより低く制御する技術において、センサ４はサーモカメラまたは放射温度計であってもよい。この技術では、プラズマ点灯工程に要する時間を短縮できるとともに基板Ｗへの熱ダメージおよび処理液の沸騰による周辺部材への汚染を抑制できるという効果を招来するところ、この効果はセンサ４がサーモカメラまたは放射温度計であっても招来することができるからである。

また上述の例では、プラズマ源２には誘電体３３が設けられているものの、誘電体３３は設けられていなくてもよく、また第１電極部２１および第２電極部２２は同一平面に設けられてもよい。さらに、第１電極部２１および第２電極部２２の少なくとも一方が、誘電体３３の内部に設けられてもよい。

また、例えば、プラズマ源２Ａにおいて、第１電極部２１および第２電極部２２は方向Ｄ３において互いに異なる位置に設けられてもよい。具体的には、第１線状電極２１１および第２線状電極２２１は方向Ｄ３において互いに異なる位置に設けられてもよい。

また、基板Ｗに対する処理は必ずしもレジスト除去処理に限らない。例えば、金属膜の除去等、活性種により処理液の処理能力を向上させることができる全ての処理に適用可能である。

また、必ずしも基板Ｗに処理液を供給する必要もない。例えば、プラズマを用いた処理として、基板Ｗの上面に対して直接にプラズマもしくは活性種を作用させてもよい。このような処理の一例として、基板Ｗの表面改質処理を挙げることができる。

また、プラズマ発生装置１は必ずしも基板Ｗの処理に用いられる必要はなく、他の処理対象に用いられてもよい。

１ プラズマ発生装置
２，２Ａ プラズマ源
２１１ 第１線状電極
２２１ 第２線状電極
３５ 誘電体
３６ 第１穴
３７ 第２穴
４ センサ
９０ 制御部
９２ 記憶部
Ｓ１ 保持工程（ステップ）
Ｓ２ プラズマ点灯工程（ステップ）
Ｓ３ 温度調整工程（ステップ）
Ｓ５ 移動工程（ステップ）

Claims (7)

1. プラズマを発生させるプラズマ源と、
   前記プラズマの発光強度を測定するセンサと、
   前記プラズマの発光強度と前記プラズマ源の温度との対応関係を示す対応関係情報を記憶する記憶部と、
   前記センサによって測定された前記プラズマの発光強度と、前記記憶部に記憶された前記対応関係情報とに基づいて、前記プラズマ源の温度を求める制御部と
   を備える、プラズマ発生装置。
2. 請求項１に記載のプラズマ発生装置であって、
   前記プラズマ源は、平面型のプラズマ源であり、
   前記センサは、前記プラズマ源のプラズマ発生領域を含む撮像領域を撮像するカメラを含む、プラズマ発生装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のプラズマ発生装置であって、
   前記制御部は、前記センサによって測定された前記プラズマの発光強度に基づいて、前記プラズマが発生しているか否かを判断する、プラズマ発生装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のプラズマ発生装置であって、
   前記センサは、互いに異なる色の光を受光して複数種類の色情報をそれぞれ出力する複数種類の受光素子を含む、プラズマ発生装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のプラズマ発生装置であって、
   前記プラズマ源は、
   第１線状電極と、
   第２線状電極と、
   前記第１線状電極が挿入された第１穴、および、前記第２線状電極が挿入された第２穴を有する誘電体と
   を含む、プラズマ発生装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のプラズマ発生装置と、
   基板を保持する基板保持部と、
   前記プラズマ源を、前記基板保持部によって保持された前記基板に対して相対的に移動させる移動機構と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記プラズマ源が前記基板の主面から離れた第１位置に位置する状態において、前記プラズマ源に前記プラズマを発生させ、
   前記プラズマ源が前記プラズマを発生させた後に、前記プラズマ源への出力電力を低下させて前記プラズマ源の温度を低下させ、又は、前記プラズマ源への出力電力を上昇させて前記プラズマ源の温度を上昇させ、
   前記プラズマ源の温度を低下又は上昇させた後に、前記移動機構を制御して、前記プラズマ源を前記第１位置よりも前記基板の前記主面に近い第２位置に移動させる、基板処理装置。
7. 基板保持部が基板を保持する保持工程と、
   プラズマ源が、前記基板保持部によって保持された前記基板の主面から離れた第１位置に位置する状態で、前記プラズマ源にプラズマを発生させ始めるプラズマ点灯工程と、
   前記プラズマが発生した後に、前記プラズマ源の温度を低下又は上昇させる温度調整工程と、
   前記温度調整工程の後に、前記プラズマ源を前記第１位置よりも前記基板に近い第２位置に移動させる移動工程と
   を備える、基板処理方法。

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