CN107533970A - 清洁方法和等离子体处理方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种清洁方法，用于清洁对含有金属的膜进行蚀刻的基板处理装置，该清洁方法包括以下工序：第一清洁工序，利用从含有含氢气体的气体生成的等离子体来去除含碳堆积物；第二清洁工序，在所述第一清洁工序之后，利用从非活性气体生成的等离子体来去除含金属的堆积物；以及第三清洁工序，在所述第二清洁工序之后，利用从含有含氟气体和含氧气体的气体生成的等离子体来去除含硅堆积物。

Description

清洁方法和等离子体处理方法
技术领域
本发明涉及一种清洁方法和等离子体处理方法。
背景技术
提出了如下一种方法(例如参照专利文献1)：使用具有氧化性的反应气体对含有磁性材料的被加工体进行加工并去除具有氧化性的反应气体来制造磁特性良好的磁记录介质等。
专利文献1：日本特开2005-56547号公报
发明内容
发明要解决的问题
在对被加工体进行蚀刻的情况下，有时产生被加工体中所含有的含金属的堆积物、含碳堆积物以及作为金属膜的基底膜或处理容器内的部件等使用的含硅堆积物之类的不同种类的堆积物。然而，在专利文献1中，由于使用同一气体对多种不同的堆积物进行清洁，因此有时一部分堆积物去除不尽而残留在处理容器的内部。这些残留物引起蚀刻率的变动和微粒的产生，成为频繁地更换部件的主要原因。
针对上述问题，在一个侧面，本发明的目的在于提供一种有效地进行多种堆积物的去除的清洁方法。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，根据一个方式，提供一种清洁方法，用于清洁对含有金属的膜进行蚀刻的基板处理装置，该清洁方法包括以下工序：第一清洁工序，利用从含有含氢气体的气体生成的等离子体来去除含碳堆积物；第二清洁工序，在所述第一清洁工序之后，利用从非活性气体生成的等离子体来去除含金属的堆积物；以及第三清洁工序，在所述第二清洁工序之后，利用从含有含氟气体和含氧气体的气体生成的等离子体来去除含硅堆积物。
发明的效果
根据一个侧面，能够提供一种有效地进行多种堆积物的去除的清洁方法。
附图说明
图1是表示一个实施方式所涉及的蚀刻装置的纵截面的一例的图。
图2是表示一个实施方式所涉及的MRAM元件的一例的图。
图3是用于说明微粒产生的一例的图。
图4是表示一个实施方式所涉及的清洁处理的一例的流程图。
图5是用于说明一个实施方式所涉及的清洁和对于微粒产生的抑制的图。
图6是表示一个实施方式所涉及的第一清洁工序的终点检测结果的一例的图。
图7是表示一个实施方式所涉及的第二清洁工序的终点检测结果的一例的图。
图8是表示一个实施方式所涉及的第三清洁工序的终点检测结果的一例的图。
图9是表示通过一个实施方式所涉及的清洁而得到的防止蚀刻率的变动的结果的一例的图。
图10是表示一个实施方式所涉及的蚀刻和清洁时的发光强度的测量结果的一例的图。
图11是表示一个实施方式所涉及的蚀刻和清洁时的发光强度的测量结果的一例的图。
图12是表示一个实施方式所涉及的清洁时间的最优值的一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明用于实施本发明的方式。此外，在本说明书和附图中，关于实质相同的结构，附加相同的附图标记，由此省略重复的说明。
[蚀刻装置的整体结构]
首先，参照图1说明本发明的一个实施方式所涉及的蚀刻装置1。图1表示本实施方式所涉及的蚀刻装置1的纵截面的一例。本实施方式所涉及的蚀刻装置1是在处理容器10内将载置台20与气体喷头25相向配置而成的平行平板型的等离子体处理装置(电容耦合型等离子体处理装置)。载置台20具有保持半导体晶圆(以下仅称为“晶圆W”。)的功能，并且作为下部电极发挥功能。气体喷头25具有将气体以喷淋状供给到处理容器10内的功能，并且作为上部电极发挥功能。
处理容器10例如由表面被进行了铝阳极化处理(阳极氧化处理)的铝形成，是圆筒形的。处理容器10被电接地。载置台20设置在处理容器10的底部，用于载置晶圆W。晶圆W是作为蚀刻对象的基板的一例，在晶圆W上形成有MRAM元件的金属层叠膜。
载置台20例如由铝(Al)、钛(Ti)、碳化硅(SiC)等形成。在载置台20的上表面设置有用于静电吸附基板的静电吸盘106。静电吸盘106形成为将吸盘电极106a夹在绝缘体106b之间而成的构造。
吸盘电极106a与直流电压源112连接，从直流电压源112向吸盘电极106a供给直流电流。由此，通过库仑力将晶圆W吸附于静电吸盘106。
在静电吸盘106上以包围晶圆W的周缘部的方式载置有圆环状的聚焦环103。聚焦环103由导电性构件、例如硅形成，在处理容器10的内部使等离子体朝向晶圆W的表面聚集，从而使蚀刻的效率提高。
载置台20被支承体104支承。在支承体104的内部形成有制冷剂流路104a。制冷剂流路104a与制冷剂入口配管104b及制冷剂出口配管104c连接。从冷机107输出的例如冷却水、载冷剂等冷却介质在制冷剂入口配管104b、制冷剂流路104a以及制冷剂出口配管104c中循环。由此，载置台20和静电吸盘106被冷却。
传热气体供给源85通过气体供给线130向静电吸盘106上的晶圆W的背面供给氦气(He)、氩气(Ar)等传热气体。根据上述结构，通过在制冷剂流路104a中循环的冷却介质以及向晶圆W的背面供给的传热气体来对静电吸盘106进行温度控制。其结果，能够将基板控制为规定的温度。
第一高频电源34经由匹配器35而与气体喷头25电连接。第一高频电源34例如对气体喷头25施加60MHz的等离子体激励用的高频电力HF。此外，在本实施方式中，高频电力HF被施加于气体喷头25，但也可以是施加于载置台20。第二高频电源32经由匹配器33而与载置台20电连接。第二高频电源32例如对载置台20施加13.56MHz的偏置用的高频电力LF。
匹配器35用于使负载阻抗与第一高频电源34的内部(或输出)阻抗相匹配。匹配器33用于使负载阻抗与第二高频电源32的内部(或输出)阻抗相匹配。匹配器35和匹配器33以如下方式发挥功能：在处理容器10内生成等离子体时，使得第一高频电源34及第二高频电源32的内部阻抗与负载阻抗在表观上相一致。
气体喷头25具有具备多个气体供给孔55的顶部电极板41以及将顶部电极板41以能够装卸的方式悬挂支承的冷却板42。气体喷头25借助覆盖气体喷头25的周缘部的屏蔽环40而以堵住处理容器10的顶部的开口的方式安装。在气体喷头25中形成有用于导入气体的气体导入口45。在气体喷头25的内部设置有从气体导入口45分支出的中央侧的扩散室50a和边缘侧的扩散室50b。从气体供给源15输出的气体经由气体导入口45被供给到扩散室50a、50b，在各个扩散室50a、50b中扩散并从多个气体供给孔55向载置台20被导入。
在处理容器10的底面形成有排气口60，通过与排气口60连接的排气装置65对处理容器10内进行排气。由此，能够将处理容器10内维持为规定的真空度。在处理容器10的侧壁设置有闸阀G。通过闸阀G的开闭来相对于处理容器10进行晶圆W的搬入和搬出。
在蚀刻装置1中安装有发光传感器108，该发光传感器108能够通过石英窗109来测定处理容器10内的等离子体中的各波长的光的强度。
在蚀刻装置1中设置有对装置整体的动作进行控制的控制部100。控制部100具有CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)105、ROM(Read Only Memory：只读存储器)110以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)115。CPU 105按照这些存储区域中保存的各种制程来执行蚀刻处理和除电处理等期望的处理。在制程中记载有针对处理条件的装置的控制信息即处理时间、压力(气体的排出)、高频电力或电压、各种气体流量、处理容器10内的温度(上部电极温度、处理容器的侧壁温度、静电吸盘温度等)、冷机107的温度等。此外，这些程序、表示处理条件的制程也可以存储于硬盘、半导体存储器。另外，也可以是，制程以被容纳于CD-ROM、DVD等便携性的可由计算机读取的存储介质中的状态被设置到存储区域的规定位置。
另外，控制部100根据发光传感器108检测出的检测值来测定各波长的发光光谱，进行后述的各清洁工序的终点检测。
在蚀刻处理时，控制闸阀G的开闭，将晶圆W搬入到处理容器10中并载置于载置台20。通过从直流电压源112向吸盘电极106a供给直流电流，来通过库仑力将晶圆W吸附并保持于静电吸盘106。
接着，向处理容器10内供给蚀刻用的气体、等离子体激励用的高频电力HF以及偏置用的高频电力LF，来生成等离子体。利用生成的等离子体来对晶圆W实施等离子体蚀刻处理。
在蚀刻处理后，从直流电压源112向吸盘电极106a施加与吸附晶圆W时的电压正负相反的直流电压HV来消除晶圆W的电荷，以使晶圆W与静电吸盘106分离。控制闸阀G的开闭，将晶圆W从处理容器10搬出。
[MRAM元件]
本实施方式所涉及的蚀刻装置1通过将对晶圆W上的MRAM元件进行蚀刻之后的清洁分成多个清洁工序并依次执行，来高效地去除在蚀刻时堆积在处理容器10的内部的含有金属、碳、硅的反应产物。
在说明本实施方式所涉及的清洁方法之前，参照图2简单地说明MRAM元件2的一例。MRAM元件由包含金属层叠膜的多层膜形成。作为金属层叠膜，例如可以含有钴(Co)、铁(Fe)、镍(Ni)、硼(B)、钯(Pd)、铂(Pt)、锰(Mn)、锆(Zr)、铱(Ir)、钌(Ru)、钽(Ta)、铬(Cr)、镁(Mg)、钛(Ti)、钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)等。另外，也可以包括含有上述任一种金属的氧化物或氮化物。
图2表示MRAM元件2的截面的一例。MRAM元件2配置在硅的晶圆W上，从下面起依次层叠有下部电极层3、钉扎层4、第二磁性层5、绝缘层6、第一磁性层7、上部电极层8以及掩模9。在MRAM元件2的第一磁性层7、上部电极层8以及掩模9的侧壁设置有保护膜11。以下，将第二磁性层5、绝缘层6以及第一磁性层7的层叠膜也称为金属层叠膜12。
下部电极层3是形成于基板上的具有导电性的电极构件。下部电极层3的厚度例如为约5nm。钉扎层4配置在下部电极层3与第二磁性层5之间。钉扎层4通过反铁磁性体的钉扎效应来使下部电极层3的磁化方向固定。作为钉扎层4，例如使用IrMn(铱锰合金)、PtMn(铂锰合金)等反铁磁性体材料，其厚度例如为约7nm。
第二磁性层5是配置在钉扎层4上的含有铁磁性体的层。第二磁性层5作为所谓的固定层发挥功能，通过钉扎层4的钉扎效应，第二磁性层5的磁化方向不受外部磁场的影响而保持固定。作为第二磁性层5，使用CoFeB，其厚度例如为约2.5nm。
绝缘层6被第二磁性层5和第一磁性层7夹持而构成磁隧道结(MTJ：MagneticTunnel junction)。在磁隧道结(MTJ)中，绝缘层6介于第二磁性层5与第一磁性层7之间，由此在第二磁性层5与第一磁性层7之间产生隧道磁阻效应(TMR：Tunnelmagnetoresistance)。即，在第二磁性层5与第一磁性层7之间产生同第二磁性层5的磁化方向与第一磁性层7的磁化方向的相对关系(平行或反向平行)相应的电阻。作为绝缘层6，使用Al2O3、MgO，其厚度例如为1.3nm。
第一磁性层7是配置在绝缘层6上的含有铁磁性体的层。第一磁性层7作为磁化方向追随作为磁信息的外部磁场的所谓的自由层发挥功能。作为第一磁性层7，使用CoFeB，其厚度例如为约2.5nm。
上部电极层8是形成于第一磁性层7上的具有导电性的电极构件。上部电极层8的厚度例如为约5nm。掩模9形成于上部电极层8上。掩模9形成为与MRAM元件2的平面形状相应的形状。作为掩模9，使用例如Ta、TiN、SiO2、W、Ti等，其厚度例如为50nm。
在对MRAM元件2进行蚀刻时，产生金属膜中含有的镁(Mg)等金属的堆积物、从作为MRAM元件2的蚀刻气体使用的含碳气体的反应产物等产生的碳(C)的堆积物、作为金属膜的基底的硅的晶圆W或含有硅的处理容器内部件等被蚀刻而产生的硅(Si)的堆积物之类的不同种类的堆积物。这些堆积物Dp如图3的“a”所示那样附着于气体喷头25的顶面。如图3的“b”所示，在堆积物Dp的厚度变为规定以上的厚度时等，堆积物Dp的一部分从顶面剥离，飞落并堆积于晶圆W上、聚焦环103上。由此，在气体喷头25的顶面产生仍附着有堆积物Dp的部分和堆积物Dp脱离了的部分，堆积物Dp脱离了的部分在进行清洁、蚀刻时被溅射而被削减，在顶部形成例如条纹状的凹凸。其结果，如图3的“c”所示，顶面A微掩模化，形成例如100微米左右的比通常的微粒大的微粒并落到晶圆W上。
如果用同一气体对含金属的堆积物、含碳堆积物、含硅堆积物进行清洁，则堆积物的一部分去除不尽而残留于处理容器的内部，成为蚀刻率变动、产生微粒的主要原因。
因此，本实施方式所涉及的清洁方法将含金属的堆积物、含碳堆积物、含硅堆积物在相分别的清洁工序中使用从各自适合的特定的气体生成的等离子体来去除。由此，能够将含金属的堆积物、含碳堆积物、含硅堆积物的成分分开去除，在长期运用时能够实现蚀刻率的稳定化，抑制微粒的产生，延长部件的寿命。
[清洁方法]
参照图4的流程图说明本实施方式所涉及的清洁方法。作为前提，在本清洁之前在步骤S10～S14中执行MRAM的蚀刻。具体地说，在步骤S10中搬入产品用的晶圆W，在步骤S12中利用含有烃的蚀刻气体对晶圆W执行等离子体蚀刻，在步骤S14中搬出蚀刻后的晶圆W。本实施方式所涉及的清洁方法用于在对一张或多张产品用的晶圆W执行蚀刻之后对蚀刻装置1进行清洁。
(第一清洁工序：含碳堆积物的去除)
在清洁工序中，首先，在步骤S16中搬入虚设晶圆。接着，在步骤S18中，向处理容器10内供给含有氮气(N2)和氢气(H2)的气体，生成以氮气和氢气为主的等离子体。能够主要通过所生成的等离子体中的氢自由基的作用，来去除含碳堆积物。此外，本工序是供给含有含氢气体的气体并通过从含有含氢气体的气体生成的等离子体来去除含碳堆积物的第一清洁工序的一例。
在第一清洁工序中，供给含有含氢气体和含氮气体的气体即可。例如，在第一清洁工序中，也可以供给氮气、氢气以及氩气(Ar)。此外，在第一清洁工序中，不供给含有氧气(O2)和氟气(F)的气体。这是为了防止在接下来的工序中要去除的含金属的堆积物被含有氧气和氟气的气体氧化以及氟化。
为了在第一清洁工序中完全地进行图5的“a”所示的“1.含碳堆积物的去除”，控制部100在根据发光传感器108的检测值测定387nm的CN(碳化氮)的发光强度而进行了第一终点检测之后，进入接下来的清洁工序。
通过使用安装于蚀刻装置1的发光传感器108测定等离子体中的各波长的光的强度，来进行终点检测(EPD：Endpoint detection)。控制部100根据测定出的处理容器10内的等离子体中的发光光谱，来检测由于含碳堆积物与等离子体中所含有的氮成分发生反应而产生的氮化碳(387nm)的发光强度。控制部100在该氮化碳的发光强度相对于时间的斜率为0时，判定为检测出第一终点。例如，图6示出了关于7张虚设晶圆的第一终点检测的结果。图6的曲线图的横轴表示时间，纵轴表示氮化碳(387nm)的发光强度。在氮化碳(387nm)的发光强度相对于时间的斜率大致为0时，能够判定为在处理容器10内几乎不存在含碳堆积物。
这样，本实施方式的控制部100通过将氮化碳的发光强度相对于时间的斜率大致为0时判定为检测出第一终点，能够使清洁时间最优化为实际上大致完全去除含碳堆积物的时间。由此，能够在大致完全去除含碳堆积物之后转移到接下来的第二清洁工序。
(第二清洁工序：含金属的堆积物的去除)
返回图4，在步骤S20中控制部100检测出第一终点的情况下，进入步骤S22，执行第二清洁工序。在第二清洁工序中向处理容器10内供给氩气，主要通过氩气的等离子体的离子的溅射作用来击出含金属的堆积物而将含金属的堆积物去除到处理容器10外。此外，本工序是在第一清洁工序之后供给非活性气体并利用从非活性气体生成的等离子体来去除含金属的堆积物的第二清洁工序的一例。
在本实施方式中，供给氩气来作为第二清洁工序的气体，但是在第二清洁工序中供给的气体不限于此，也可以是氦(He)、氪(Kr)、氙(Xe)等其它非活性气体。此外，在第二清洁工序中，不供给含有氧气和氟气的气体。这是为了防止含金属的堆积物被含有氧气和氟气的气体氧化以及氟化。
在第二清洁工序中，控制部100根据发光传感器108测定出的处理容器10内的等离子体中的发光光谱来检测利用氩气的等离子体进行了溅射的含金属的堆积物的发光强度。在测定对象的含金属的堆积物中也可以含有铂(Pt)、镁(Mg)、钽(Ta)、钴(Co)以及钌(Ru)。在测定对象的含金属的堆积物中也可以含有MRAM元件2中所含有的钴(Co)、铁(Fe)、硼(B)、钯(Pd)、铂(Pt)、锰(Mn)、铱(Ir)、钌(Ru)、镁(Mg)、钛(Ti)、钨(W)以及基底膜的钽(Ta)中的至少任一种。此外，例如在对MRAM元件2中所包含的由钽(Ta)形成的基底膜进行过蚀刻时，产生钽的堆积物。
控制部100在这些含金属的堆积物的发光强度相对于时间的斜率为0时，判定为检测出第二终点。图7示出了关于7张虚设晶圆的第二终点检测的结果。例如，图7的第二终点检测的对象为图7的“b-1”的266nm的铂(Pt)、“b-2”的285nm的镁(Mg)和钽(Ta)、“b-3”的345nm的钴(Co)以及“b-4”的373nm的钌(Ru)。在各金属的发光强度相对于时间的斜率大致为0时，能够判定为在处理容器10内几乎不存在含各金属的堆积物。
这样，本实施方式的控制部100通过将规定的金属的发光强度相对于时间的斜率大致为0时判定为检测出第二终点，能够使清洁时间最优化为实际上大致完全去除含金属的堆积物的时间。由此，能够在大致完全去除含金属的堆积物之后转移到接下来的第三清洁工序。
返回图4，在步骤S24中控制部100检测出第二终点的情况下，在步骤S26中搬出虚设晶圆，在步骤S28中搬入其它的虚设晶圆。由此，如图5的“b”所示那样，能够将特别是在第二清洁工序中通过溅射而从顶部落下并堆积在虚设晶圆上的碳、金属的反应产物迅速地排出到处理容器外。之后，开始图5的“c”所示的执行SiO2、SiC等含硅堆积物的去除的接下来的第三清洁工序。其中，能够省略步骤S26和S28的虚设晶圆的更换处理。另外，也可以在执行步骤S26的虚设晶圆的取出之后，省略在步骤S28中搬入新的虚设晶圆的处理。
(第三清洁工序：含硅堆积物的去除)
返回图4，进入步骤S30，执行第三清洁工序。在第三清洁工序中，向处理容器10内供给含有四氟化碳(CF4)气体和氧气的气体，生成以四氟化碳气体和氧气为主的等离子体。主要通过所生成的等离子体中的氟类自由基的作用来去除硅(包含硅氧化膜)的堆积物。此外，本工序是在第二清洁工序之后供给含有含氟气体和含氧气体的气体并利用从含有含氟气体和含氧气体的气体生成的等离子体来去除含硅堆积物的第三清洁工序的一例。
在第三清洁工序中，作为含氟气体的其它例子，也可以供给氟气(F2)、三氟化氮气体(NF3)以及六氟化硫气体(SF6)。另外，也可以与含氟气体及含氧气体一起导入非活性气体。
控制部100测定硅的发光强度来进行第三终点检测，以在第三清洁工序中大致完全地进行图5的“c”的“3.含硅堆积物的去除”。例如，在图8中示出了关于7张虚设晶圆的第三终点检测的结果的一例。控制部100在硅的发光强度相对于时间的斜率为0时，判定为检测出第三终点。通过在每个第三清洁工序中执行第三终点检测，能够使清洁时间最优化为实际能够完全去除含硅堆积物的时间。由此，能够完全去除含硅堆积物。
(调节(日语：シーズニング)工序：调整处理容器内的环境)
返回图4，在步骤S32中控制部100检测出第三终点的情况下，进入步骤S34，供给含有氮气和氢气的气体，将在第三清洁工序中产生的含氟气体和含氧气体去除到处理容器外(调节工序)。由此，调整处理容器内的环境，结束本处理。
在调节工序中，供给含有含氢气体的气体即可。例如，在调节工序中也可以供给氮气、氢气以及氩气(Ar)。另外，只要在供给的气体中含有含氢气体即可，也可以不含有含氮气体。此外，本工序是在第三清洁工序之后供给含有含氢气体的气体并利用从该含有含氢气体的气体生成的等离子体来去除含氟气体和含氧气体的第四清洁工序的一例。
在图9中表示在使用本实施方式所涉及的清洁的方法进行清洁和调节之后的蚀刻装置1中执行MRAM元件2的蚀刻的结果的一例。在图9中示出了在对MRAM元件2进行蚀刻时铂(Pt：266nm)的等离子体中的发光光谱的随时间经过的变化。在图9中示出了在7张产品晶圆的蚀刻中发光光谱的波峰、即在7张产品晶圆中对MRAM元件2的铂层(Pt)进行蚀刻的时间不存在偏差的情形。由此可知，通过本实施方式所涉及的清洁的方法能够防止蚀刻率的变动。
此外，在图9中，关注于铂层(Pt)的蚀刻，但是能够容易地预测即使测定MRAM元件2的其它金属层的发光光谱也同样是进行蚀刻的时间不存在偏差。图10表示在对MRAM元件2进行蚀刻时测定出的发光光谱的一例。图11表示在对MRAM元件2进行清洁时测定出的发光光谱的一例。由此，在开始蚀刻后发光光谱产生波峰的顺序如图10所示那样依次为钌(Ru)→镁(Mg)和钽(Ta)→钴(Co)→铂(Pt)。
与此相对地，开始清洁后发光光谱产生波峰的顺序与蚀刻相反，如图11所示那样依次为铂(Pt)→钴(Co)→镁(Mg)和钽(Ta)→钌(Ru)。因此可知，从在蚀刻时最新堆积的堆积物起依次通过清洁而被去除。
以上，根据本实施方式所涉及的清洁的方法，在每个清洁工序中供给特定的气体来利用特定的等离子体进行清洁。另外，在每个清洁工序中执行基于发光光谱的终点检测。由此，能够按顺序去除在进行蚀刻时产生的多种不同的层叠膜。
此外，所述的终点检测也可以使用质量气体分析仪、二次离子质谱(SIMS)仪，还可以使用与这些测量器利用相同的离子检测原理的分析仪。
如以上说明的那样，根据本实施方式所涉及的清洁的方法，能够高效地去除对MRAM元件的金属膜进行蚀刻后的处理容器10内的含碳堆积物、含金属的堆积物、含硅堆积物。由此，能够消除由于金属成分和碳成分残留在处理容器内的部件上而产生的微掩模，能够使部件表面的粗糙度稳定以及有效地抑制微粒的产生，从而能够延长部件的寿命。另外，根据本实施方式所涉及的清洁的方法，通过设置在对一张或多张产品晶圆进行蚀刻后利用相分别的清洁气体对碳、金属、硅的成分分别进行清洁的工序，能够高效地进行去除。因此，能够使蚀刻率不变动，从而在长期运用中保持稳定的蚀刻条件。
并且，通过控制部100执行基于发光光谱的终点检测，能够根据发光传感器108的检测值来计算清洁时间的最优值。由此，能够根据第一终点检测～第三终点检测的时间来进行清洁时间的自动控制。
使用图12简单地说明清洁时间的最优化。在图12中，示出了硅(Si：252nm)、铂(Pt：266nm)、镁(Mg：285nm)、钴(Co：345nm)、钌(Ru：373nm)的发光光谱的一例。在本例中，控制部100计算出硅和上述的所有金属的发光强度相对于时间的倾斜大致变为0的800秒来作为清洁时间的最优值，将第二清洁工序和第三清洁工序中的清洁时间控制为800秒。由此，能够进行清洁时间的自动控制。
以上，通过上述实施方式说明了清洁方法和包含该清洁方法的进行等离子体处理的等离子体处理方法，但是本发明所涉及的清洁方法和等离子体处理方法不限定于上述实施方式，在本发明的范围内能够进行各种变形和改进。能够将上述多个实施方式所记载的事项在不相矛盾的范围内进行组合。
例如，在上述实施方式中，说明了对以由第一磁性层和第二磁性层夹持绝缘层的方式进行层叠而得到的含有金属的膜的MRAM进行了蚀刻的蚀刻装置1的处理容器的内部进行清洁的方法。然而，蚀刻对象膜不限于MRAM，只要是含有金属的膜或包含金属膜的多层膜材料即可。
另外，在上述实施方式所涉及的清洁方法中，执行了第一清洁工序～第四清洁工序(包含调节工序)。然而，本发明所涉及的清洁方法不限于此，也可以执行第一清洁工序和第二清洁工序而不执行第三清洁工序和第四清洁工序。
在该情况下，执行具有第一清洁工序和第二清洁工序的清洁方法，在该第一清洁工序中，利用从含有含氢气体的气体生成的等离子体来清洁含碳堆积物，在该第二清洁工序中，在第一清洁工序之后，供给非活性气体，利用从该非活性气体生成的等离子体来清洁含金属的堆积物。在第一清洁工序中，主要通过等离子体中的氢自由基的化学作用来去除含碳堆积物。接着，在第二清洁工序中，主要通过等离子体中的氩离子的溅射来物理性地击出含金属的堆积物并将该含金属的堆积物排出到处理容器10外。通过这样，能够依次大致完全地去除不同种类的堆积物，由此，能够防止蚀刻率的变动、微粒的产生。能够延长部件的寿命。
本实施方式所涉及的蚀刻装置是本发明所涉及的基板处理装置的一例。在本发明所涉及的基板处理装置中，不仅能够应用电容耦合型等离子体(CCP：CapacitivelyCoupled Plasma)装置，还能够应用其它的基板处理装置。作为其它的基板处理装置，能够列举出感应耦合型等离子体(ICP：Inductively Coupled Plasma)装置、使用径向线缝隙天线的等离子体处理装置、螺旋波激励型等离子体(HWP：Helicon Wave Plasma)装置、电子回旋共振等离子体(ECR：Electron Cyclotron Resonance Plasma)装置等。
另外，通过本发明所涉及的基板处理装置进行处理的基板不限于晶圆，例如也可以是平板显示器(Flat Panel Display)用的大型基板、EL元件或太阳能电池用的基板。
此外，在作为MRAM元件2的蚀刻气体来使用的含碳气体的例子中有甲烷(CH4)、乙烯(C2H4)、四氟化碳(CF4)、碳酰氟(COF2)、一氧化碳(CO)、甲醇(CH3OH)、乙醇(C2H5OH)、乙酰丙酮(C5H8O2)、六氟乙酰丙酮(C5H2F6O2)、醋酸(CH3COOH)、吡啶(C5H5N)、和/或甲酸(HCOOH)等，但是不限定于此。
本国际申请基于2015年5月14日申请的日本专利申请2015-098867号主张优先权，在本国际申请中引用其全部内容。
附图标记说明
1：蚀刻装置；2：MRAM元件；3：下部电极层；4：钉扎层；5：第二磁性层；6：绝缘层；7：第一磁性层；8：上部电极层；9：掩模；10：处理容器；12：金属层叠膜；15：气体供给源；20：载置台；25：气体喷头；32：第二高频电源；34：第一高频电源；100：控制部；103：聚焦环；106：静电吸盘；108：发光传感器；Dp：堆积物；W：硅基板。

Claims (10)

1.一种清洁方法，用于清洁对含有金属的膜进行蚀刻的基板处理装置，该清洁方法具有以下工序：
第一清洁工序，供给含有含氢气体的气体，利用从该含有含氢气体的气体生成的等离子体来去除含碳堆积物；
第二清洁工序，在所述第一清洁工序之后，供给非活性气体，利用从该非活性气体生成的等离子体来去除含金属的堆积物；以及
第三清洁工序，在所述第二清洁工序之后，供给含有含氟气体和含氧气体的气体，利用从该含有含氟气体和含氧气体的气体生成的等离子体来去除含硅堆积物。
2.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，
还具有第四清洁工序，该第四清洁工序在所述第三清洁工序之后，供给含有含氢气体的气体，利用从该含有含氢气体的气体生成的等离子体来去除含氟气体和含氧气体。
3.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，
在所述第一清洁工序中根据氮化碳的发光强度进行了第一终点检测之后，开始所述第二清洁工序。
4.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，
在所述第二清洁工序中根据Pt、Mg、Ta、Co以及Ru中的至少任一个的发光强度进行了第二终点检测之后，开始所述第三清洁工序。
5.根据权利要求2所述的清洁方法，其特征在于，
在所述第三清洁工序中根据Si的发光强度进行了第三终点检测之后，开始所述第四清洁工序。
6.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，
根据在所述第一清洁工序中基于氮化碳的发光强度进行的第一终点检测的时间、在所述第二清洁工序中基于Pt、Mg、Ta、Co及Ru中的至少任一个的发光强度进行的第二终点检测的时间以及在所述第三清洁工序中基于Si的发光强度进行的第三终点检测的时间，来进行清洁时间的自动控制。
7.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，
在所述第一清洁工序之前搬入虚设晶圆，
在所述第二清洁工序之后搬出该虚设晶圆并搬入新的虚设晶圆。
8.一种清洁方法，用于清洁对含有金属的膜进行蚀刻的基板处理装置，该清洁方法包括以下工序：
第一清洁工序，供给含有含氢气体的气体，利用从该含有含氢气体的气体生成的等离子体来清洁含碳堆积物；以及
第二清洁工序，在所述第一清洁工序之后，供给非活性气体，利用从该非活性气体生成的等离子体来清洁含金属的堆积物。
9.根据权利要求8所述的清洁方法，其特征在于，
在所述第一清洁工序中根据氮化碳的发光强度进行了第一终点检测之后，开始所述第二清洁工序。
10.一种等离子体处理方法，包括以下工序：
在基板处理装置内，利用蚀刻气体对含有金属的膜进行蚀刻；
第一清洁工序，向所述基板处理装置内供给含有含氢气体的气体，利用从该含有含氢气体的气体生成的等离子体来去除含碳堆积物；
第二清洁工序，在所述第一清洁工序之后，向所述基板处理装置内供给非活性气体，利用从该非活性气体生成的等离子体来去除含金属的堆积物；以及
第三清洁工序，在所述第二清洁工序之后，向所述基板处理装置内供给含有含氟气体和含氧气体的气体，利用从该含有含氟气体和含氧气体的气体生成的等离子体来去除含硅堆积物。
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