WO2015133071A1 - プラズマ処理装置のクリーニング方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

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WO2015133071A1
WO2015133071A1 PCT/JP2015/000713 JP2015000713W WO2015133071A1 WO 2015133071 A1 WO2015133071 A1 WO 2015133071A1 JP 2015000713 W JP2015000713 W JP 2015000713W WO 2015133071 A1 WO2015133071 A1 WO 2015133071A1
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cleaning
coils
frequency power
plasma
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PCT/JP2015/000713
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恭輔 林
真之 沢田石
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東京エレクトロン株式会社
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    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266—Magnetic control means
    • H01J37/32669—Particular magnets or magnet arrangements for controlling the discharge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
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    • H01J37/32853—Hygiene
    • H01J37/32862—In situ cleaning of vessels and/or internal parts

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus cleaning method and a plasma processing apparatus.
  • a plasma processing apparatus in which a gas is turned into plasma and applied to a substrate to be processed (for example, a semiconductor wafer) to perform an etching process on the substrate to be processed.
  • a plasma processing apparatus a so-called capacitively coupled plasma processing in which an upper electrode and a lower electrode are arranged in a processing chamber so as to face each other, and high frequency power is applied between these electrodes to generate plasma.
  • An apparatus is known, and further, a plasma processing apparatus having such a structure that controls a plasma density using a magnetic field is known (for example, see Patent Document 1).
  • the processing chamber is cleaned to remove deposits such as polymers.
  • deposits such as polymers.
  • miniaturization and high integration of semiconductor devices such as memories are approaching the limits, and three-dimensional NAND memories that increase the capacity by stacking have become mainstream.
  • the capacity can be increased by increasing the number of stacked layers.
  • the processing time of the plasma etching process increases as the number of stacked layers increases, a large amount of deposits are deposited in the processing chamber. . For this reason, the above-described cleaning has to be performed frequently, and development of a method for efficiently performing the cleaning in a short time has been demanded.
  • the thickness (amount) may be uneven.
  • the cleaning is continued after the deposit is removed in the portion where the deposit is thin, so that the upper electrode is etched and consumed. There is also the problem of doing.
  • the present invention has been made in response to the above-described circumstances, and can suppress the consumption of the upper electrode during cleaning, and can perform cleaning more efficiently and in a shorter time than in the past. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus cleaning method and a plasma processing apparatus capable of improving the above.
  • One aspect of a cleaning method for a plasma processing apparatus of the present invention includes a processing chamber that accommodates a substrate to be processed, a lower electrode that is disposed in the processing chamber and on which the substrate to be processed is placed, and the inside of the processing chamber An upper electrode facing the lower electrode, a high-frequency power source for applying a high-frequency power between the upper electrode and the lower electrode, and an annular electromagnet disposed on the upper portion of the processing chamber.
  • a plasma processing apparatus cleaning method for removing deposits deposited on the upper electrode of a plasma processing apparatus comprising: an electromagnet having a plurality of concentric annular coils; and the processing chamber A predetermined cleaning gas is introduced into the cleaning gas, and a high-frequency power is applied between the upper electrode and the lower electrode from the high-frequency power source to thereby generate the cleaning gas.
  • a plasma is generated and a plurality of coils are energized to generate a magnetic field, and the energization amounts of the plurality of coils are set according to the thickness distribution in the radial direction of deposits deposited on the upper electrode. It is characterized by adjusting every time.
  • One aspect of the plasma processing apparatus of the present invention is a plasma processing apparatus that performs processing by causing plasma to act on a substrate to be processed, the processing chamber containing the substrate to be processed, and being disposed in the processing chamber.
  • a lower electrode on which the substrate to be processed is placed, an upper electrode disposed in the processing chamber and facing the lower electrode, and a high frequency power source for applying high frequency power between the upper electrode and the lower electrode
  • an annular electromagnet disposed in the upper portion of the processing chamber, the electromagnet having a plurality of concentric annular coils, and cleaning for removing deposits deposited on the upper electrode,
  • a predetermined cleaning gas is introduced into the processing chamber, and a high-frequency power is applied between the upper electrode and the lower electrode from the high-frequency power source to thereby generate the cleaning gas.
  • a plasma is generated and a plurality of coils are energized to generate a magnetic field, and the energization amounts of the plurality of coils are set according to the thickness distribution in the radial direction of deposits deposited on the upper electrode.
  • a control unit that adjusts each time.
  • the present invention it is possible to suppress the consumption of the upper electrode during cleaning, and it is possible to perform cleaning more efficiently and in a shorter time than in the past, thereby improving the production efficiency.
  • the figure which shows typically the principal part schematic structure of the plasma etching apparatus of FIG. The figure which shows the example of the magnetic field generated by an electromagnet.
  • the graph which shows the relationship between the up-down direction position of a shield ring, and an etching rate The graph which shows the relationship between the up-down direction position of a shield ring, and an etching rate.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a schematic cross-sectional configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment.
  • a plasma processing apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a cylindrical processing chamber 12 configured to be hermetically sealed and containing a semiconductor wafer W having a diameter of, for example, 300 mm.
  • a disk-shaped mounting table 14 on which the semiconductor wafer W is mounted is disposed below the processing chamber 12.
  • the mounting table 14 includes a base 14a and an electrostatic chuck 14b.
  • the base 14a is made of a conductive member such as aluminum.
  • An annular focus ring 26 is provided in a peripheral region on the upper surface of the base 14a so as to surround the periphery of the semiconductor wafer W.
  • an electrostatic chuck 14b is provided in the central region of the upper surface of the base 14a.
  • the electrostatic chuck 14b has a disk shape and has an electrode film provided inside the insulating film.
  • a DC voltage is supplied from a DC power source (not shown) to the electrode film of the electrostatic chuck 14b to generate an electrostatic force to attract the semiconductor wafer W as a substrate to be processed.
  • the central axis Z passing through the center of the semiconductor wafer W in the vertical direction substantially coincides with the central axes of the base 14a and the electrostatic chuck 14b.
  • the base 14a constitutes a lower electrode.
  • a first high-frequency power source 18 that generates high-frequency power for generating plasma is connected to the base 14 a via a first matching unit 22.
  • the first high frequency power supply 18 generates high frequency power having a frequency of 100 MHz, for example.
  • the first matching unit 22 has a circuit for matching the output impedance of the first matching unit 22 with the input impedance on the load side (lower electrode side).
  • the first high frequency power supply 18 may be connected to the upper electrode 16.
  • the first high-frequency power source 18 can apply high-frequency power for plasma generation in a pulse shape at a desired frequency (for example, 90 kHz) and a desired duty ratio (for example, 50%). ing.
  • a plasma generation period and a plasma non-generation period are provided, and it is possible to reduce the occurrence of charge accumulation at specific sites on the semiconductor wafer W.
  • charge accumulation occurs in a portion where the electron density is high due to the non-uniformity of the electron density in the plasma, but by providing a non-plasma generation period, the charge accumulated during this period can be reduced. It can be dispersed to the surroundings and charge accumulation can be eliminated. This can prevent the insulation film from being broken.
  • a second high frequency power source 20 that generates a high frequency bias power for ion attraction is connected to the base 14 a via a second matching unit 24.
  • the second high frequency power supply 20 generates high frequency power having a frequency lower than that of the first high frequency power supply 18 (for example, a frequency of 3.2 MHz).
  • the second matching unit 24 has a circuit for matching the output impedance of the second matching unit 24 with the input impedance on the load side (lower electrode side).
  • the periphery of the mounting table 14 below the focus ring 26 is surrounded by a shield ring 28.
  • An upper electrode 16 is arranged above the mounting table (lower electrode) 14 so as to face the mounting table 14 with the processing space S interposed therebetween.
  • the upper electrode 16 has a disk shape and defines a processing space S from above.
  • the upper electrode 16 is arranged such that its central axis substantially coincides with the central axis of the mounting table 14.
  • the member which comprises the opposing surface with the mounting base 14 of the upper electrode 16 is made from quartz.
  • a cover ring (not shown) is disposed around the upper electrode 16 made of quartz.
  • the upper electrode 16 is not limited to quartz but may be made of silicon. Further, a sprayed film such as a fluorinated compound containing yttrium oxide Y 2 O 3 or YF 3 may be formed on the surface facing the processing space S. Further, when the upper electrode 16 is made of silicon, a configuration in which a DC voltage is applied to the upper electrode 16 may be employed.
  • the upper electrode 16 also functions as a shower head for introducing a predetermined processing gas into the processing space S in a shower shape.
  • the upper electrode 16 is formed with a buffer chamber 16a, a gas line 16b, and a plurality of gas holes 16c.
  • One end of a gas line 16b is connected to the buffer chamber 16a.
  • a plurality of gas holes 16 c are connected to the buffer chamber 16 a, and these gas holes 16 c extend downward and open toward the processing space S.
  • an exhaust mechanism such as TMP (Turbo Molecular Pump) and DP (Dry Pump) (not shown) is connected to the bottom of the processing chamber 12 so that the pressure in the processing chamber 12 can be maintained in a predetermined reduced pressure atmosphere. It has become.
  • the electromagnet 30 is disposed on the upper electrode 16.
  • the electromagnet 30 includes a core member 50 and coils 61 to 64.
  • the core member 50 has a structure in which a columnar portion 51, a plurality of cylindrical portions 52 to 55, and a base portion 56 are integrally formed, and is made of a magnetic material.
  • the base portion 56 has a substantially disc shape, and the central axis thereof is provided along the central axis Z. From the lower surface of the base portion 56, a columnar portion 51 and a plurality of cylindrical portions 52 to 55 are disposed so as to protrude downward.
  • the columnar portion 51 has a substantially cylindrical shape, and is provided such that its central axis is along the central axis Z.
  • a radius L1 (see FIG. 2) of the columnar portion 51 is, for example, 30 mm.
  • Each of the cylindrical portions 52 to 55 has a cylindrical shape extending in the axis Z direction. As shown in FIG. 2, the cylindrical portions 52 to 55 are provided along a plurality of concentric circles C2 to C5 centered on the central axis Z, respectively. Specifically, the cylindrical portion 52 is disposed along a concentric circle C2 having a radius L2 larger than the radius L1, and the cylindrical portion 53 is disposed along a concentric circle C3 having a radius L3 larger than the radius L2. The cylindrical portion 54 is disposed along a concentric circle C4 having a radius L4 larger than the radius L3, and the cylindrical portion 55 is disposed along a concentric circle C5 having a radius L5 larger than the radius L4. .
  • the radii L2, L3, L4, and L5 are 76 mm, 127 mm, 178 mm, and 229 mm, respectively.
  • L4 and L5 are larger than the radius 150 mm of the semiconductor wafer W. Therefore, the coil 64 is configured to be positioned above the focus ring 26 outside the semiconductor wafer W. Further, the positions of the centers of the coils 61, 62, 63 and 64 are approximately 50 mm, 100 mm, 150 mm and 200 mm from the central axis Z, respectively.
  • a groove is defined between the columnar part 51 and the cylindrical part 52. As shown in FIG. 1, a coil 61 wound around the outer peripheral surface of the columnar part 51 is accommodated in this groove. A groove is also defined between the cylindrical portion 52 and the cylindrical portion 53, and a coil 62 wound along the outer peripheral surface of the cylindrical portion 52 is accommodated in the groove. A groove is also defined between the cylindrical portion 53 and the cylindrical portion 54, and the coil 63 wound along the outer peripheral surface of the cylindrical portion 53 is accommodated in the groove. Further, a groove is also defined between the cylindrical portion 54 and the cylindrical portion 55, and a coil 64 wound along the outer peripheral surface of the cylindrical portion 54 is accommodated in the groove. Both ends of each of the coils 61 to 64 are connected to a power source (not shown). Supply and stop of current to each of the coils 61 to 64 and the value of the current are controlled by a control signal from the control unit Cnt.
  • the magnetic field B having the horizontal magnetic field component B H along the radial direction with respect to the central axis Z is processed by supplying current to one or more of the coils 61 to 64. It can be formed in the space S.
  • FIG. 3 shows an example of a magnetic field formed by the electromagnet 30.
  • FIG. 3A shows a cross section of the electromagnet 30 in the half plane with respect to the central axis Z and the magnetic field B when a current is supplied to the coil 62.
  • FIG. The intensity distribution of the horizontal magnetic field component B H when current is supplied to is shown.
  • FIG. 3C shows a cross section of the electromagnet 30 in the half plane with respect to the central axis Z and the magnetic field B when a current is supplied to the coil 64.
  • FIG. The intensity distribution of the horizontal magnetic field component B H when a current is supplied to the coil 64 is shown.
  • the horizontal axis indicates the radial position when the position of the central axis Z is 0 mm
  • the vertical axis indicates the intensity of the horizontal magnetic field component BH . (Magnetic flux density) is shown.
  • a magnetic field B as shown in FIG. That is, a magnetic field B is formed from the end of the columnar part 51 and the cylindrical part 52 on the processing space S side toward the end of the cylindrical parts 53 to 55 on the processing space S side.
  • Such a radial intensity distribution of the horizontal magnetic field component B H of the magnetic field B is an intensity distribution having a peak below the center of the coil 62 as shown in FIG.
  • the position of the center of the coil 62 is about 100 mm from the axis Z, and when a wafer W having a diameter of 300 mm is processed, it is an intermediate position between the center and the edge of the wafer W in the radial direction.
  • a magnetic field B as shown in FIG. That is, a magnetic field B is formed from the end of the columnar portion 51 and the cylindrical portions 52 to 54 on the processing space S side to the end of the cylindrical portion 55 on the processing space S side.
  • Such a radial intensity distribution of the horizontal magnetic field component B H of the magnetic field B is an intensity distribution having a peak below the center of the coil 64 as shown in FIG.
  • the position of the center of the coil 64 is approximately 200 mm from the axis Z, and when a wafer W having a diameter of 300 mm (radius 150 mm) is processed, the outside of the edge of the wafer W in the radial direction, that is, This is the position of the focus ring 26.
  • the processing gas from the gas supply system is supplied to the processing space S from the upper electrode 16 constituting the shower head, and the high frequency power from the first high frequency power supply 18 is applied to the mounting table 14 as the lower electrode.
  • a high frequency electric field is generated between the upper electrode 16 and the mounting table 14.
  • plasma of the processing gas is generated in the processing space S.
  • the semiconductor wafer W can be processed by the active species of molecules or atoms constituting the processing gas dissociated in the plasma.
  • the high frequency bias power applied from the second high frequency power supply 20 to the mounting table 14 as the lower electrode the degree of ion attraction can be adjusted.
  • the plasma processing apparatus 10 includes a control unit Cnt.
  • the control unit Cnt is configured by a programmable computer device or the like.
  • the high-frequency power generated by the first high-frequency power source 18, the high-frequency power generated by the second high-frequency power source 20, the exhaust amount of the exhaust device, the gas supplied from the gas supply system, the flow rate of the gas, and the coil 61 of the electromagnet 30 Controls the value and direction of the current supplied to .about.64.
  • the control unit Cnt is configured in each of the first high-frequency power source 18, the second high-frequency power source 20, the exhaust device, and the gas supply system in accordance with a recipe stored in the memory or input by the input device.
  • a control signal is sent to the current source connected to the element, the electromagnet 30.
  • control unit Cnt introduces a predetermined cleaning gas into the processing chamber 12 at the time of cleaning to remove the deposits deposited on the upper electrode 16, and the first high-frequency power source 18 and the second if necessary.
  • a high-frequency power is applied from the high-frequency power source 20 to the mounting table 14 as the lower electrode to generate plasma of the cleaning gas, and the coils 61 to 64 of the electromagnet 30 are energized to generate a magnetic field.
  • the energization amount of the coils 61 to 64 is adjusted for each coil in accordance with the thickness distribution in the radial direction of the deposited deposit.
  • the focus ring 26 is disposed around the semiconductor wafer W so that the plasma state at the outer peripheral portion of the semiconductor wafer W is the same as that at the upper portion of the semiconductor wafer W.
  • the uniformity of the processing within the surface of the semiconductor wafer W is improved by suppressing the variation of the etching state in the portion.
  • deposits are deposited on the inner wall of the processing chamber 12, the upper electrode 16 made of quartz, or the like. For this reason, cleaning is performed at a predetermined timing, for example, at a timing when the semiconductor wafer W is processed for a predetermined time.
  • a predetermined cleaning gas for example, CF 4 + O 2
  • the cleaning gas is turned into plasma, and deposits are removed by the action of the plasma.
  • deposits are deposited on the surface of the quartz upper electrode 16 facing the mounting table 14, and the thickness (amount) of the deposits varies depending on the radial position of the upper electrode 16.
  • the vertical axis is the thickness of the deposit, and the distance from the center of the upper electrode 16 is 0 mm (upper electrode central part), 120 mm (upper electrode middle part), 180 mm (upper electrode peripheral part), 240 mm.
  • the example which measured the thickness of the deposit in the position of (covering) is shown.
  • the distance from the center of the upper electrode 16 is 2555 nm, 2865 nm at the 120 mm position, 2227 nm at the 180 mm position, and 1600 nm at the 240 mm position.
  • the distance from the center of the upper electrode 16 is 824 nm at the position of 0 mm, 815 nm at the position of 120 mm, 661 nm at the position of 180 mm, and 506 nm at the position of 240 mm.
  • the thickness of the deposit deposited on the upper electrode 16 is not constant, and the thickness varies depending on the radial position. Also, the tendency of the thickness of the deposit to change varies depending on the type of treatment. In the example shown in FIG. 4, the distance from the center of the upper electrode 16 is the thickest at the position of 120 mm, which is shown in FIG. In the example, the distance from the center of the upper electrode 16 is the thickest at a position of 0 mm.
  • FIG. 4 shows a case where plasma etching is performed using a gas system composed of C 4 F 8 / HBr / SF 6 .
  • FIG. 5 shows a case where plasma etching is performed using a gas system composed of CH 2 F 2 / HBr / NF 3 .
  • the upper electrode 16 is first formed at a portion where the deposit is thin. Is exposed, and the cleaning is continued in this state, whereby the deposit in the portion where the deposit is thick is removed. As a result, the upper electrode 16 is etched and consumed in the portion where the upper electrode 16 is exposed first.
  • cleaning is performed in a state where a current is passed through each of the coils 61 to 64 of the electromagnet 30 to form a magnetic field. Further, the cleaning speed is adjusted by the difference in the thickness of the deposit at the radial position of the upper electrode 16, and the cleaning speed is relatively high in the portion where the deposit is thick, and the portion where the deposit is thin Then, the state of the magnetic field is controlled so that the cleaning speed becomes relatively slow.
  • the results of measuring the etching rate (cleaning speed) at the radial position of the upper electrode 16 when cleaning is performed under the condition of the high-frequency power of 150 W are shown.
  • the black diamond marks are plotted when a 1 G magnetic field is generated in each of the coils 61 to 64 of the electromagnet 30 (Low), and the white square marks are plotted on the electromagnet 30.
  • a case where a magnetic field of 18/26/27/28 G is generated in each of the coils 61 to 64 (High) is shown.
  • FIG. 6 shows the result of measuring the etching rate of the photoresist assuming organic deposits
  • FIG. 7 shows the result of measuring the etching rate of the silicon oxide film assuming silicon deposits. Is shown.
  • a strip-shaped wafer chip formed with a photoresist film having a predetermined thickness and a strip-shaped wafer chip formed with a silicon oxide film having a predetermined thickness are attached to each part of the upper electrode 16 to perform cleaning. After that, the remaining film amount of these strip-shaped wafer chips was measured, and the etching rate was calculated.
  • the etching rate (cleaning speed) near the center tends to be higher than when a weak magnetic field is formed.
  • the etching rate (cleaning speed) at the peripheral edge tends to be the same as or lower than when a weak magnetic field is formed. In this way, the etching rate (cleaning speed) at the radial position of the upper electrode 16 can be adjusted depending on the strength of the magnetic field generated by the coils 61 to 64 of the electromagnet 30.
  • the results of measuring the etching rate (cleaning speed) at the radial position of the upper electrode 16 when cleaning is performed under the condition of the high-frequency power of 0 W are shown.
  • the cleaning gas was changed to O 2 / He, the same tendency as in the case of using the CF 4 / O 2 gas system shown in FIG. 6 was observed.
  • the amount of deposit deposited on the upper electrode 16 is large (deposition of the deposit).
  • the etching rate is high (the cleaning speed is fast), and for the part where the amount of deposit is small (the deposit is thin), the etching rate is low (the cleaning speed is slow).
  • the etching rate (cleaning speed) can be controlled so that As a result, the surface of the upper electrode 16 is exposed at an early stage before the entire cleaning is completed in a portion where the amount of deposition is small (thickness of the deposit is thin), and the upper electrode 16 is etched and consumed. Can be suppressed.
  • the results of measuring the etching rate (cleaning speed) at the position in the vertical direction of the shield ring 28 when cleaning is performed under the condition of the high-frequency power of 150 W are shown.
  • FIG. 9 shows the result of measuring the etching rate of a photoresist assuming an organic deposit
  • FIG. 10 shows the result of measuring the etching rate of a silicon oxide film assuming a silicon deposit. ing.
  • the shield ring is a member disposed on the side of the mounting table 14 shown in FIG.
  • the etching rate (cleaning speed) up to a position of 100 mm in the upward direction. was measured.
  • the etching rate (cleaning speed) at the site of the shield ring 28 can be improved. Further, the distribution of the etching rate (cleaning speed) in the portion of the shield ring 28 hardly changes depending on the change in the strength of the magnetic field.
  • FIG. 11 shows a result of measuring a differential waveform of a wavelength of 440 nm (CO) in cleaning after processing a blanket wafer on which a photoresist was formed under carbon-based deposition conditions using an EPD (end point detection device).
  • the axis represents time (seconds), and the vertical axis represents emission intensity.
  • the solid line in the figure indicates the case where a 1 G magnetic field is generated in each of the coils 61 to 64 of the electromagnet 30 (Low), and the dotted line indicates.
  • a case where a magnetic field of 18/26/27/28 G is generated in each of the coils 61 to 64 of the electromagnet 30 (High) is shown.
  • FIG. 11 it can be seen that when a strong magnetic field is generated, the differential waveform converges faster than when a weak magnetic field is generated, and the etching rate (cleaning speed) is high.
  • the cleaning gas is not limited to CF 4 / O 2 and O 2 / He, and various gas systems such as NF 3 / O 2 can be used.
  • the plasma processing apparatus cleaning method and plasma processing apparatus of the present invention can be used in the field of manufacturing semiconductor devices. Therefore, it has industrial applicability.
  • SYMBOLS 10 Plasma etching apparatus, 12 ... Processing chamber, 14 ... Mounting stand, 16 ... Upper electrode, 18 ... 1st high frequency power supply, 20 ... 2nd high frequency power supply, 22 ... 1st matching 24 ... second matching unit 26 ... focus ring 30 ... electromagnet 61-64 ... coil, Cnt ... control unit, S ... processing space, W ... semiconductor wafer.

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Abstract

　処理チャンバーの上部に配設された環状の電磁石であって、同心状に配設された複数の環状のコイルを有する電磁石を具備したプラズマ処理装置の上部電極に堆積した堆積物を除去するプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、処理チャンバー内に所定のクリーニングガスを導入し、上部電極と下部電極との間に高周波電力を印加してクリーニングガスのプラズマを発生させると共に、複数のコイルに通電して磁界を発生させ、かつ、上部電極に堆積した堆積物の径方向における堆積厚の分布に応じて複数のコイルに通電する通電量をコイル毎に変更する。

Description

プラズマ処理装置のクリーニング方法及びプラズマ処理装置
　本発明は、プラズマ処理装置のクリーニング方法及びプラズマ処理装置に関する。
　従来から、半導体装置の製造工程等では、ガスをプラズマ化して被処理基板（例えば、半導体ウエハ）に作用させ、被処理基板にエッチング処理等を施すプラズマ処理装置が用いられている。また、このようなプラズマ処理装置としては、処理チャンバー内に上部電極と下部電極が対向するように配置され、これらの電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させる所謂容量結合型のプラズマ処理装置が知られており、さらに、このような構造のプラズマ処理装置において磁界を用いてプラズマ密度を制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　上記のプラズマ処理装置では、プラズマエッチング等のプラズマ処理を繰り返して行うとポリマー等の堆積物（所謂デポ）が処理チャンバー内に堆積し、プラズマ処理に悪影響を与える可能性がある。このため、定期的に処理チャンバー内に堆積した堆積物を除去するクリーニングを行っている。このようなクリーニング方法としては、処理チャンバー内にクリーニングガスのプラズマを発生させてプラズマによって堆積物をエッチングし、除去する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０１３－１４９７２２号公報 特開２００９－９９８５８号公報
　上記のように従来のプラズマ処理装置では、ポリマー等の堆積物を除去するため、処理チャンバー内のクリーニングが行われている。ここで、近年メモリ等の半導体デバイスの微細化、高集積化は限界に近くなっており、積層によって容量を増やす３次元ＮＡＮＤメモリ等が主流になっている。このような３次元ＮＡＮＤメモリは、積層数を増やすことによって容量を増やすことができるが、積層数が増える分、プラズマエッチング工程の処理時間も延びるため、処理チャンバー内に大量の堆積物が堆積する。このため、上記したクリーニングを頻繁に行わなければならず、クリーニングを効率的に短時間で行う方法の開発が求められていた。
　また、例えば上部電極と下部電極とが対向するように処理チャンバー内に配設された容量結合型のプラズマ処理装置では、プラズマ処理におけるプラズマ密度の分布の状態等により上部電極に堆積する堆積物の厚さ（量）が、不均一になる場合がある。このような場合、厚く堆積した部分の堆積物を除去しようとすると、堆積物の厚さが薄い部分では、堆積物が除去された後もクリーニングが継続されるため、上部電極がエッチングされ、消耗してしまうという問題もある。
　本発明は、上記の事情に対処してなされたもので、クリーニング時における上部電極の消耗を抑制することができるとともに、従来に比べてクリーニングを効率的に短時間で行うことができ、生産効率の向上を図ることのできるプラズマ処理装置のクリーニング方法及びプラズマ処理装置を提供しようとするものである。
　本発明のプラズマ処理装置のクリーニング方法の一態様は、被処理基板を収容する処理チャンバーと、前記処理チャンバー内に配設され、前記被処理基板が載置される下部電極と、前記処理チャンバー内に配設され、前記下部電極と対向する上部電極と、前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を印加する高周波電源と、前記処理チャンバーの上部に配設された環状の電磁石であって、同心状に配設された複数の環状のコイルを有する電磁石と、を具備したプラズマ処理装置の前記上部電極に堆積した堆積物を除去するプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、前記処理チャンバー内に所定のクリーニングガスを導入し、前記高周波電源から前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を印加して前記クリーニングガスのプラズマを発生させると共に、複数の前記コイルに通電して磁界を発生させ、かつ、前記上部電極に堆積した堆積物の径方向における厚さの分布に応じて複数の前記コイルの通電量を前記コイル毎に調整することを特徴とする。
　本発明のプラズマ処理装置の一態様は、被処理基板にプラズマを作用させて処理を行うプラズマ処理装置であって、前記被処理基板を収容する処理チャンバーと、前記処理チャンバー内に配設され、前記被処理基板が載置される下部電極と、前記処理チャンバー内に配設され、前記下部電極と対向する上部電極と、前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を印加する高周波電源と、前記処理チャンバーの上部に配設された環状の電磁石であって、同心状に配設された複数の環状のコイルを有する電磁石と、前記上部電極に堆積した堆積物を除去するクリーニング時に、前記処理チャンバー内に所定のクリーニングガスを導入し、前記高周波電源から前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を印加して前記クリーニングガスのプラズマを発生させると共に、複数の前記コイルに通電して磁界を発生させ、かつ、前記上部電極に堆積した堆積物の径方向における厚さの分布に応じて複数の前記コイルの通電量を前記コイル毎に調整する制御部と、を具備したことを特徴とする。
　本発明によれば、クリーニング時における上部電極の消耗を抑制することができるとともに、従来に比べてクリーニングを効率的に短時間で行うことができ、生産効率の向上を図ることができる。
本発明の実施形態に係るプラズマエッチング装置の概略構成を模式的に示す図。 図１のプラズマエッチング装置の要部概略構成を模式的に示す図。 電磁石によって発生する磁界の例を示す図。 上部電極及びカバーリングに対する堆積物の厚さの分布の例を示すグラフ。 上部電極及びカバーリングに対する堆積物の厚さの分布の例を示すグラフ。 上部電極の径方向位置とエッチングレートとの関係を示すグラフ。 上部電極の径方向位置とエッチングレートとの関係を示すグラフ。 上部電極の径方向位置とエッチングレートとの関係を示すグラフ。 シールドリングの上下方向位置とエッチングレートとの関係を示すグラフ。 シールドリングの上下方向位置とエッチングレートとの関係を示すグラフ。 ＥＰＤにおける微分波形の例を示すグラフ。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の概略断面構成を模式的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１０は、気密に構成され、直径が例えば３００ｍｍの半導体ウエハＷを収容する円筒状の処理チャンバー１２を具備している。
　処理チャンバー１２内の下方には半導体ウエハＷを載置する円板形状の載置台１４が配設されている。載置台１４は、基台１４ａ及び静電チャック１４ｂを含んでいる。基台１４ａは、アルミニウム等の導電性の部材から構成されている。
　基台１４ａの上面の周縁の領域には、半導体ウエハＷの周囲を囲むように、環状のフォーカスリング２６が設けられている。また、基台１４ａの上面の中央の領域には、静電チャック１４ｂが設けられている。静電チャック１４ｂは、円板形状とされており、絶縁膜の内側に設けられた電極膜を有している。静電チャック１４ｂの電極膜には、直流電源（図示せず。）から直流電圧が供給され、静電力を発生して、被処理基板としての半導体ウエハＷを吸着する。
　静電チャック１４ｂ上に半導体ウエハＷが載置された状態では、半導体ウエハＷの中心を上下方向に通過する中心軸線Ｚは、基台１４ａ及び静電チャック１４ｂの中心軸線に略一致する。
　基台１４ａは、下部電極を構成している。この基台１４ａには、プラズマ生成用の高周波電力を発生する第１の高周波電源１８が、第１の整合器２２を介して接続されている。第１の高周波電源１８は、例えば、周波数１００ＭＨｚの高周波電力を発生する。また、第１の整合器２２は、当該第１の整合器２２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、第１の高周波電源１８を、上部電極１６に接続した構成とすることもできる。
　本実施形態では、第１の高周波電源１８は、所望の周波数（例えば９０ｋＨｚ）及び所望のデューティー比（例えば、５０％）でプラズマ生成用の高周波電力をパルス状に印加することができるようになっている。これによって、プラズマ生成期間と、プラズマ非生成期間とを設け、半導体ウエハＷ上の特定の部位に電荷の蓄積が生じることを軽減できるようになっている。すなわち、プラズマ生成期間中は、プラズマ中の電子密度の不均一さによって電子密度の高い部分に電荷の蓄積が生じてしまうが、プラズマ非生成期間を設けることによって、この期間中に蓄積した電荷を周囲へ分散させることができ、電荷の蓄積を解消することができる。これによって絶縁膜の破壊等が生じることを防止することができる。
　また、基台１４ａには、イオン引き込み用の高周波バイアス電力を発生する第２の高周波電源２０が、第２の整合器２４を介して接続されている。第２の高周波電源２０は、第１の高周波電源１８よりも周波数の低い（例えば、周波数３．２ＭＨｚ）高周波電力を発生する。また、第２の整合器２４は、当該第２の整合器２４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、フォーカスリング２６の下方の載置台１４の周囲は、シールドリング２８によって囲まれている。
　載置台（下部電極）１４の上方には、処理空間Ｓを介して載置台１４と対向するように、上部電極１６が配設されている。上部電極１６は、円板状とされており、処理空間Ｓをその上方から画成している。上部電極１６は、その中心軸線が、載置台１４の中心軸線と略一致するように配置されている。本実施形態において、上部電極１６の載置台１４との対向面を構成する部材は、クォーツ製とされている。このクォーツ製の上部電極１６の周囲には図示しないカバーリングが配設されている。なお、上部電極１６は、クォーツ製のものに限らずシリコン製のものであってもよい。また、処理空間Ｓに面した表面に、たとえば酸化イットリウムＹ２Ｏ３や、ＹＦ３を含有するフッ化化合物などの溶射膜が形成されていてもよい。また、上部電極１６がシリコン製のものの場合、上部電極１６に直流電圧を印加する構成であってもよい。
　上部電極１６は、所定の処理ガスをシャワー状に処理空間Ｓに導入するシャワーヘッドの機能を兼ねている。本実施形態においては、上部電極１６には、バッファ室１６ａ、ガスライン１６ｂ、及び、複数のガス孔１６ｃが形成されている。バッファ室１６ａには、ガスライン１６ｂの一端が接続している。また、バッファ室１６ａには複数のガス孔１６ｃが接続しており、これらガス孔１６ｃは下方に延びて、処理空間Ｓに向けて開口している。一方、処理チャンバー１２の底部には、図示しないＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）及びＤＰ（Dry Pump）等の排気機構が接続されており、処理チャンバー１２内の圧力を所定の減圧雰囲気に維持できるようになっている。
　上部電極１６の上部には、電磁石３０が配設されている。電磁石３０は、コア部材５０、及び、コイル６１～６４を備えている。コア部材５０は、柱状部５１、複数の円筒部５２～５５、及びベース部５６が一体形成された構造を有しており、磁性材料から構成されている。ベース部５６は、略円板形状を有しており、その中心軸線は中心軸線Ｚに沿うように設けられている。ベース部５６の下面からは、柱状部５１、複数の円筒部５２～５５が下方に突出するように配設されている。柱状部５１は、略円柱形状を有しており、その中心軸線が中心軸線Ｚに沿うように設けられている。この柱状部５１の半径Ｌ１（図２参照。）は、例えば、３０ｍｍである。
　円筒部５２～５５の各々は、軸線Ｚ方向に延びる円筒形状を有している。図２に示すように、円筒部５２～５５はそれぞれ、中心軸線Ｚを中心とする複数の同心円Ｃ２～Ｃ５に沿って設けられている。具体的には、円筒部５２は、半径Ｌ１よりも大きい半径Ｌ２の同心円Ｃ２に沿って配設されており、円筒部５３は、半径Ｌ２よりも大きい半径Ｌ３の同心円Ｃ３に沿って配設されており、円筒部５４は、半径Ｌ３よりも大きい半径Ｌ４の同心円Ｃ４に沿って配設されており、円筒部５５は、半径Ｌ４よりも大きい半径Ｌ５の同心円Ｃ５に沿って配設されている。
　一例においては、半径Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５はそれぞれ、７６ｍｍ、１２７ｍｍ、１７８ｍｍ、２２９ｍｍである。この場合、Ｌ４，Ｌ５は半導体ウエハＷの半径１５０ｍｍよりも大きい。したがって、コイル６４は、半導体ウエハＷより外側のフォーカスリング２６の上方に位置した構成となっている。また、コイル６１，６２，６３，６４の中心の位置は、夫々中心軸線Ｚから略５０ｍｍ，１００ｍｍ，１５０ｍｍ，２００ｍｍとなっている。
　柱状部５１と円筒部５２の間には、溝が画成されている。図１に示すように、この溝には、柱状部５１の外周面に沿って巻回されたコイル６１が収容されている。円筒部５２と円筒部５３の間にも溝が画成されており、当該溝には、円筒部５２の外周面に沿って巻回されたコイル６２が収容されている。また、円筒部５３と円筒部５４の間にも溝が画成されており、当該溝には、円筒部５３の外周面に沿って巻回されたコイル６３が収容されている。さらに、円筒部５４と円筒部５５の間にも溝が画成されており、当該溝には、円筒部５４の外周面に沿って巻回されたコイル６４が収容されている。これらコイル６１～６４の各々の両端は、図示しない電源に接続されている。コイル６１～６４のそれぞれに対する電流の供給及び供給停止、並びに、電流の値は、制御部Ｃｎｔからの制御信号によって制御される。
　上記構成の電磁石３０によれば、コイル６１～６４のうち１つ以上のコイルに電流を供給することにより、中心軸線Ｚに対して径方向に沿った水平磁界成分ＢＨを有する磁界Ｂを処理空間Ｓにおいて形成することができる。図３に電磁石３０によって形成される磁界の例を示す。
　図３（ａ）には、中心軸線Ｚに対して半平面内における電磁石３０の断面及びコイル６２に電流が供給されたときの磁界Ｂが示されおり、図３（ｂ）には、コイル６２に電流が供給されたときの水平磁界成分ＢＨの強度分布が示されている。
　また、図３（ｃ）には、中心軸線Ｚに対して半平面内における電磁石３０の断面及びコイル６４に電流が供給されたときの磁界Ｂが示されおり、図３（ｄ）には、コイル６４に電流が供給されたときの水平磁界成分ＢＨの強度分布が示されている。図３（ｂ）及び図３（ｄ）に示すグラフにおいては、横軸は中心軸線Ｚの位置を０ｍｍとしたときの径方向の位置を示しており、縦軸は水平磁界成分ＢＨの強度（磁束密度）を示している。
　電磁石３０のコイル６２に電流を供給すると、図３（ａ）に示すような磁界Ｂが形成される。すなわち、柱状部５１及び円筒部５２の処理空間Ｓ側の端部から円筒部５３～５５の処理空間Ｓ側の端部に向かう磁界Ｂが形成される。このような磁界Ｂの水平磁界成分ＢＨの径方向の強度分布は、図３（ｂ）に示すように、コイル６２の中心の下方においてピークを有する強度分布となる。一例においては、コイル６２の中心の位置は、軸線Ｚから約１００ｍｍの位置であり、直径３００ｍｍのウエハＷが処理される場合には、径方向においてウエハＷの中心とエッジの中間位置である。
　また、電磁石３０のコイル６４に電流を供給すると、図３（ｃ）に示すような磁界Ｂが形成される。すなわち、柱状部５１及び円筒部５２～５４の処理空間Ｓ側の端部から円筒部５５の処理空間Ｓ側の端部に向かう磁界Ｂが形成される。このような磁界Ｂの水平磁界成分ＢＨの径方向の強度分布は、図３（ｄ）に示すように、コイル６４の中心の下方においてピークを有する強度分布となる。一例においては、コイル６４の中心の位置は、軸線Ｚから約２００ｍｍの位置であり、直径３００ｍｍ（半径１５０ｍｍ）のウエハＷが処理される場合には、径方向においてウエハＷのエッジの外側、つまりフォーカスリング２６の位置である。
　プラズマ処理装置１０では、ガス供給系からの処理ガスを、シャワーヘッドを構成する上部電極１６から処理空間Ｓに供給し、第１の高周波電源１８からの高周波電力を下部電極としての載置台１４に与えて上部電極１６と載置台１４との間に高周波電界を発生させる。これにより、処理空間Ｓにおいて処理ガスのプラズマが生成される。そして、プラズマ中で解離した処理ガスを構成する分子又は原子の活性種により、半導体ウエハＷを処理することができる。また、第２の高周波電源２０から下部電極としての載置台１４に与える高周波バイアス電力を調整することにより、イオンの引き込みの程度を調整することが可能である。
　また、プラズマ処理装置１０は、制御部Ｃｎｔを有する。制御部Ｃｎｔは、プログラム可能なコンピュータ装置等から構成されている。第１の高周波電源１８が発生する高周波電力、第２の高周波電源２０が発生する高周波電力、排気装置の排気量、ガス供給系から供給するガス及び当該ガスの流量、並びに、電磁石３０のコイル６１～６４に供給する電流の値及び電流の方向を制御する。そのために、制御部Ｃｎｔは、そのメモリに格納されるか、又は、入力装置によって入力されるレシピに従って、第１の高周波電源１８、第２の高周波電源２０、排気装置、ガス供給系の各構成要素、電磁石３０に接続された電流源に対して制御信号を送出する。
　本実施形態において、制御部Ｃｎｔは、上部電極１６に堆積した堆積物を除去するクリーニング時に、処理チャンバー１２内に所定のクリーニングガスを導入し、第１の高周波電源１８及び必要に応じて第２の高周波電源２０から下部電極としての載置台１４に高周波電力を印加してクリーニングガスのプラズマを発生させると共に、電磁石３０のコイル６１～６４に通電して磁界を発生させ、かつ、上部電極１６に堆積した堆積物の径方向における厚さの分布に応じてコイル６１～６４の通電量をコイル毎に調整する。
　上記構成のプラズマ処理装置１０では、半導体ウエハＷの周囲にフォーカスリング２６を配置することにより、半導体ウエハＷの外周部におけるプラズマの状態を、半導体ウエハＷの上部と同様にし、半導体ウエハＷの周縁部におけるエッチング状態の変動を抑制して半導体ウエハＷの面内における処理の均一性を向上させている。
　プラズマ処理装置１０によって、半導体ウエハＷのプラズマエッチングを行うと、処理チャンバー１２の内壁や、クォーツ製の上部電極１６等に堆積物（所謂デポ）が堆積する。このため、所定のタイミング、例えば所定時間半導体ウエハＷの処理を行ったタイミングでクリーニングを実施する。
　このクリーニングは、処理チャンバー１２内に上部電極１６を介して所定のクリーニングガス（例えば、ＣＦ４＋Ｏ２）を導入し、第１の高周波電源１８及び必要に応じて第２の高周波電源２０から、下部電極として載置台１４に高周波電力を印加することによって、クリーニングガスをプラズマ化し、プラズマの作用によって、堆積物を除去する。ここで、クォーツ製の上部電極１６の載置台１４との対向面には、堆積物が堆積しているが、この堆積物の厚さ（量）が上部電極１６の径方向の位置によって異なる場合がある。
　図４、５は、縦軸を堆積物の厚さとして、上部電極１６の中心からの距離が０ｍｍ（上部電極中心部）、１２０ｍｍ（上部電極中間部）、１８０ｍｍ（上部電極周縁部）、２４０ｍｍ（カバーリング）の位置における堆積物の厚さを測定した例を示している。図４に示す堆積物の厚さの例では、上部電極１６の中心からの距離が０ｍｍの位置では２５５５ｎｍ、１２０ｍｍの位置では２８６５ｎｍ、１８０ｍｍの位置では２２２７ｎｍ、２４０ｍｍの位置では１６００ｎｍとなっている。
　図５に示す堆積物の厚さの例では、上部電極１６の中心からの距離が０ｍｍの位置では８２４ｎｍ、１２０ｍｍの位置では８１５ｎｍ、１８０ｍｍの位置では６６１ｎｍ、２４０ｍｍの位置では５０６ｎｍとなっている。
　図４，５に示すように、上部電極１６に堆積する堆積物の厚さは一定ではなく、径方向位置によってその厚さが相違している。また、処理の種類によっても、堆積物の厚さの変化する傾向が相違しており、図４に示す例では、上部電極１６の中心からの距離が１２０ｍｍの位置で最も厚く、図５に示す例では、上部電極１６の中心からの距離が０ｍｍの位置で最も厚くなっている。
　なお、図４は、Ｃ４Ｆ８／ＨＢｒ／ＳＦ６からなるガス系を用いてプラズマエッチングを実施した場合を示している。また、図５は、ＣＨ２Ｆ２／ＨＢｒ／ＮＦ３からなるガス系を用いてプラズマエッチングを実施した場合を示している。
　上記のように、上部電極１６の径方向位置によって堆積物の厚さが異なっている場合、各部において均一なクリーニング速度でクリーニングを行うと、堆積物の厚さが薄い部分で先に上部電極１６が露出し、この状態でクリーニングが継続されることによって、堆積物の厚さが厚い部分の堆積物が除去される。これによって、先に上部電極１６が露出した部分において、上部電極１６がエッチングされ、消耗してしまうことになる。
　そこで、本実施形態では、電磁石３０の各コイル６１～６４に電流を流し磁界を形成した状態でクリーニングを行う。また、上部電極１６の径方向位置における堆積物の厚さの相違によってクリーニング速度を調整し、堆積物の厚さが厚い部分では相対的にクリーニング速度が速くなり、堆積物の厚さが薄い部分では相対的にクリーニング速度が遅くなるように磁界の状態を制御する。
　図６、７は、クリーニングガスとしてＣＦ４／Ｏ２＝２００／２００ｓｃｃｍのガス系を使用し、圧力２６．６Ｐａ（２００ｍＴｏｒｒ）、第１の高周波電源１８の高周波電力２０００Ｗ、第２の高周波電源２０の高周波電力１５０Ｗの条件でクリーニングを行った場合の上部電極１６の径方向位置におけるエッチングレート（クリーニング速度）を測定した結果を示している。図６、７において、黒塗りの菱形のマークのプロットは、電磁石３０の各コイル６１～６４に１Ｇの磁界を発生させた場合（Ｌｏｗ）、白抜きの正方形のマークのプロットは、電磁石３０の各コイル６１～６４に１８／２６／２７／２８Ｇの磁界を発生させた場合（Ｈｉｇｈ）を示している。
　また、図６は有機系の堆積物を想定してフォトレジストのエッチングレートを測定した結果を示しており、図７はシリコン系の堆積物を想定してシリコン酸化膜のエッチングレートを測定した結果を示している。実際の測定においては、所定膜厚のフォトレジスト膜を形成した短冊状のウエハチップ、及び所定膜厚のシリコン酸化膜を形成した短冊状のウエハチップを上部電極１６の各部に貼り付け、クリーニングを実施し、この後これらの短冊状のウエハチップの残膜量を測定してエッチングレートを算出した。
　図６、７に示されるとおり、フォトレジストについてもシリコン酸化膜についても、電磁石３０の各コイル６１～６４によって、より強い磁界を形成した状態でクリーニングを実施すると、全体としてエッチングレート（クリーニング速度）が上昇した。これによって、クリーニングに要する時間を従来に比べて短縮することができ、生産性の向上を図ることができる。なお、磁界を形成した場合、電子の滞在時間が長くなりプラズマ密度が高くなるためエッチングレート（クリーニング速度）が上昇すると考えられる。
　また、電磁石３０の各コイル６１～６４によってより強い磁界を形成した場合、弱い磁界を形成した場合に比べて中心付近のエッチングレート（クリーニング速度）が上昇する傾向がある。一方、周縁部におけるエッチングレート（クリーニング速度）は、弱い磁界を形成した場合と同等或いは低くなる傾向がある。このように、電磁石３０の各コイル６１～６４によりどのような強度の磁界を形成するかによって、上部電極１６の径方向位置におけるエッチングレート（クリーニング速度）を調整することができる。
　図８は、クリーニングガスを変更し、Ｏ２／Ｈｅ＝９５０／９００ｓｃｃｍのガス系を使用し、圧力１０６．４Ｐａ（８００ｍＴｏｒｒ）、第１の高周波電源１８の高周波電力２０００Ｗ、第２の高周波電源２０の高周波電力０Ｗの条件でクリーニングを行った場合の上部電極１６の径方向位置におけるエッチングレート（クリーニング速度）をフォトレジストについて測定した結果を示している。図８に示されるように、クリーニングガスをＯ２／Ｈｅ変更した場合においても、図６に示したＣＦ４／Ｏ２のガス系を使用した場合と同様な傾向が見られた。
　したがって、電磁石３０の各コイル６１～６４に通電する電流の量を調整して電磁石３０によって形成される磁界の状態を変更することにより、上部電極１６に対する堆積物の堆積量が多い（堆積物の厚さが厚い）部分については、エッチングレートが高く（クリーニング速度が速く）なり、堆積物の堆積量が少ない（堆積物の厚さが薄い）部分については、エッチングレートが低く（クリーニング速度が遅く）なるようにエッチングレート（クリーニング速度）を制御することができる。これにより、堆積量が少ない（堆積物の厚さが薄い）部分において、全体のクリーニングが終了する以前に早期に上部電極１６の表面が露出し、上部電極１６がエッチングされて消耗してしまうことを抑制することができる。
　図９、１０は、クリーニングガスとしてＣＦ４／Ｏ２＝２００／２００ｓｃｃｍのガス系を使用し、圧力２６．６Ｐａ（２００ｍＴｏｒｒ）、第１の高周波電源１８の高周波電力２０００Ｗ、第２の高周波電源２０の高周波電力１５０Ｗの条件でクリーニングを行った場合のシールドリング２８の上下方向位置におけるエッチングレート（クリーニング速度）を測定した結果を示している。図９は有機系の堆積物を想定してフォトレジストのエッチングレートを測定した結果を示しており、図１０はシリコン系の堆積物を想定してシリコン酸化膜のエッチングレートを測定した結果を示している。なお、前述したとおり、シールドリングは、図１に示した載置台１４の側方に配設された部材であり、その下端部を０ｍｍとし、上方向１００ｍｍの位置までのエッチングレート（クリーニング速度）を測定した。これらの図９、１０に示される通り、より強い磁界を形成することによって、シールドリング２８の部位におけるエッチングレート（クリーニング速度）を向上させることができる。また、磁界の強度の変化によっては、シールドリング２８の部位におけるエッチングレート（クリーニング速度）の分布の変化はほとんど生じていない。
　図１１は、ＥＰＤ（終点検出装置）によって、カーボン系のデポ条件でフォトレジストを形成したブランケットウエハを処理した後、クリーニングにおける波長４４０ｎｍ（ＣＯ）の微分波形を測定した結果を示すもので、横軸は時間（秒）、縦軸は発光強度を表す。図中の実線は、電磁石３０の各コイル６１～６４に１Ｇの磁界を発生させた場合（Ｌｏｗ）、点線は。電磁石３０の各コイル６１～６４に１８／２６／２７／２８Ｇの磁界を発生させた場合（Ｈｉｇｈ）を示している。図１１に示されるとおり、強い磁界を発生させた場合、弱い磁界を発生させた場合よりも微分波形が速く収束しており、エッチングレート（クリーニング速度）が速いことが分かる。
　なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能であることは、勿論である。例えば、クリーニングガスは、ＣＦ４／Ｏ２、Ｏ２／Ｈｅに限らず、例えば、ＮＦ３／Ｏ２等の各種のガス系を使用することができる。
　本発明のプラズマ処理装置のクリーニング方法及びプラズマ処理装置は、半導体装置の製造分野等で利用することができる。したがって、産業上の利用可能性を有する。
　１０……プラズマエッチング装置、１２……処理チャンバー、１４……載置台、１６……上部電極、１８……第１の高周波電源、２０……第２の高周波電源、２２……第１の整合器、２４……第２の整合器、２６……フォーカスリング、３０……電磁石、６１～６４……コイル、Ｃｎｔ……制御部、Ｓ……処理空間、Ｗ……半導体ウエハ。

Claims (5)

  1. 　被処理基板を収容する処理チャンバーと、
    　前記処理チャンバー内に配設され、前記被処理基板が載置される下部電極と、
    　前記処理チャンバー内に配設され、前記下部電極と対向する上部電極と、
    　前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を印加する高周波電源と、
    　前記処理チャンバーの上部に配設された環状の電磁石であって、同心状に配設された複数の環状のコイルを有する電磁石と、
    を具備したプラズマ処理装置の前記上部電極に堆積した堆積物を除去するプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、
    　前記処理チャンバー内に所定のクリーニングガスを導入し、前記高周波電源から前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を印加して前記クリーニングガスのプラズマを発生させると共に、
    　複数の前記コイルに通電して磁界を発生させ、かつ、前記上部電極に堆積した堆積物の径方向における厚さの分布に応じて複数の前記コイルの通電量を前記コイル毎に調整する
    ことを特徴とするプラズマ処理装置のクリーニング方法。
  2. 　請求項１記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、
    　前記電磁石は、前記コイルを４つ具備し、４つの前記コイルの通電量を前記コイル毎に調整することを特徴とするプラズマ処理装置のクリーニング方法。
  3. 　請求項１又は２記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、
    　前記上部電極に堆積した堆積物の厚さが相対的に厚い部分でクリーニング速度が速く、前記上部電極に堆積した堆積物の厚さが相対的に薄い部分でクリーニング速度が遅くなるように複数の前記コイルの通電量を前記コイル毎に調整することを特徴とするプラズマ処理装置のクリーニング方法。
  4. 　被処理基板にプラズマを作用させて処理を行うプラズマ処理装置であって、
    　前記被処理基板を収容する処理チャンバーと、
    　前記処理チャンバー内に配設され、前記被処理基板が載置される下部電極と、
    　前記処理チャンバー内に配設され、前記下部電極と対向する上部電極と、
    　前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を印加する高周波電源と、
    　前記処理チャンバーの上部に配設された環状の電磁石であって、同心状に配設された複数の環状のコイルを有する電磁石と、
    　前記上部電極に堆積した堆積物を除去するクリーニング時に、前記処理チャンバー内に所定のクリーニングガスを導入し、前記高周波電源から前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を印加して前記クリーニングガスのプラズマを発生させると共に、複数の前記コイルに通電して磁界を発生させ、かつ、前記上部電極に堆積した堆積物の径方向における厚さの分布に応じて複数の前記コイルの通電量を前記コイル毎に調整する制御部と、
    を具備したことを特徴とするプラズマ処理装置。
  5. 　請求項４記載のプラズマ処理装置であって、
    　前記電磁石は、前記コイルを４つ具備し、前記制御部は、４つの前記コイルの通電量を前記コイル毎に調整することを特徴とするプラズマ処理装置。
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