(57)【要約】【課題】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する。【解決手段】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、上部電極と前記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前記コイル毎に変更する。【選択図】図１
2015170611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。）。
【０００３】
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。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４９７２２号公報
【特許文献２】特開２００９−９９８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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２】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。
【図３】電磁石によって発生する磁界の例を示す図。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】ＥＰＤにおける微分波形の例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【符号の説明】
【００５１】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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