(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと，
前記チャンバ内にプロセスガスを導入する導入部と，
前記チャンバ内に配置され，直接または間接に基板が載置され，交互に配置される第１、第２の電極素子群と、前記第１、第２の電極素子群の間に配置される第３の電極素子群と、を有する、基板電極と，
前記プロセスガスをイオン化し，プラズマを発生させるための，４０ＭＨｚ以上の高周波電圧を出力する第１の高周波電源と，
前記プラズマからのイオン引き込みのための，２０ＭＨｚ以下の低周波電圧を出力する低周波電源と，
前記低周波電圧を前記第１、第２の電極素子群に交互に印加する切替機構と、
前記第３の電極素子群に、前記プラズマを安定させるための，第２の高周波電圧を印加する第２の高周波電源と、
を具備するプラズマ処理装置。
【請求項２】
チャンバと，
前記チャンバ内にプロセスガスを導入する導入部と，
前記チャンバ内に配置され，直接または間接に基板が載置され，平板形状の誘電体部材と、前記誘電体部材上の導体層から構成され、交互に配置される第１、第２の電極素子群と、を有する、基板電極と，
前記プロセスガスをイオン化し，プラズマを発生させるための，４０ＭＨｚ以上の高周波電圧を出力する高周波電源と，
前記プラズマからのイオン引き込みのための，２０ＭＨｚ以下の低周波電圧を出力する低周波電源と，
前記低周波電圧を前記第１、第２の電極素子群に交互に印加する切替機構と、
を具備するプラズマ処理装置。
【請求項３】
チャンバと，
前記チャンバ内にプロセスガスを導入する導入部と，
前記チャンバ内に配置され，直接または間接に基板が載置され，交互に配置される導体層の第１、第２の電極素子群と、を有する、基板電極と，
前記プロセスガスをイオン化し，プラズマを発生させるための，４０ＭＨｚ以上の高周波電圧を出力する高周波電源と，
前記プラズマからのイオン引き込みのための，２０ＭＨｚ以下の低周波電圧を出力する低周波電源と，
前記第１の電極素子群と前記低周波電源の接続状態を切り替える第１のスイッチと、
前記第２の電極素子群と前記低周波電源の接続状態を切り替える第２のスイッチと、
前記第１、第２のスイッチを制御するスイッチ制御部と、を有し、かつ、
前記低周波電圧を前記第１、第２の電極素子群に交互に印加する切替機構と、を具備し、
前記第１、第２の電極素子群の一方が前記低周波電源と接続されているときに、前記第１、第２の電極素子群の他方がグランドに接続されているように、前記スイッチ制御部が、前記第１、第２のスイッチを制御する、
プラズマ処理装置。
【請求項４】
チャンバと，
前記チャンバ内にプロセスガスを導入する導入部と，
前記チャンバ内に配置され，直接または間接に基板が載置され，交互に配置される導体層の第１、第２の電極素子群と、を有する、基板電極と，
前記プロセスガスをイオン化し，プラズマを発生させるための，４０ＭＨｚ以上の高周波電圧を出力する高周波電源と，
前記プラズマからのイオン引き込みのための，２０ＭＨｚ以下の低周波電圧を出力する低周波電源と，
前記第１の電極素子群と前記低周波電源の接続状態を切り替える第１のスイッチと、
前記第２の電極素子群と前記低周波電源の接続状態を切り替える第２のスイッチと、
前記第１、第２のスイッチを制御するスイッチ制御部と、を有し、かつ、
前記低周波電圧を前記第１、第２の電極素子群に交互に印加する切替機構と、を具備し、
前記スイッチ制御部が、次の第１〜第４の状態を順に繰り返すように前記第１、第２のスイッチを制御する、
プラズマ処理装置。
前記第１の電極素子群が前記低周波電源に接続され、前記第２の電極素子群が前記低周波電源に接続されない第１の状態
前記第１、第２の電極素子群の双方が前記低周波電源に接続される第２の状態
前記第１の電極素子群が前記低周波電源に接続されず、前記第２の電極素子群が前記低周波電源に接続される第３の状態
前記第１、第２の電極素子群の双方が前記低周波電源に接続される第４の状態
【請求項５】
チャンバと，
前記チャンバ内にプロセスガスを導入する導入部と，
前記チャンバ内に配置され，直接または間接に基板が載置され，交互に配置される第１、第２の電極素子群を有する、基板電極と，
前記プロセスガスをイオン化し，プラズマを発生させるための，４０ＭＨｚ以上の高周波電圧を出力する高周波電源と，
前記プラズマからのイオン引き込みのための，２０ＭＨｚ以下の低周波電圧を出力する低周波電源と，
前記低周波電圧を前記第１、第２の電極素子群に交互または双方に印加し、かつ処理の進行に伴い、前記低周波電圧を前記第１、第２の電極素子群に交互に印加する状態と、前記低周波電圧を前記第１、第２の電極素子群の双方に印加する状態と、を切り替える切替機構と、
を具備するプラズマ処理装置。
【請求項６】
チャンバと，
前記チャンバ内にプロセスガスを導入する導入部と，
前記チャンバ内に配置され，直接または間接に基板が載置され，交互に配置される第１、第２の電極素子群を有する、基板電極と，
前記プロセスガスをイオン化し，プラズマを発生させるための，４０ＭＨｚ以上の高周波電圧を出力する高周波電源と，
前記プラズマからのイオン引き込みのための，２０ＭＨｚ以下の低周波電圧を出力する低周波電源と，
前記低周波電圧を前記第１、第２の電極素子群に交互に印加し、かつ処理の進行に伴い、前記交互に印加する周期を変更する切替機構と、
を具備するプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記切替機構が、前記低周波電圧および前記高周波電圧が重畳した電圧を前記第１、第２の電極素子群に交互に印加する
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記基板電極と対向して配置される対向電極をさらに具備し、
前記対向電極に前記高周波電圧が印加される
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記第１、第２の電極素子群を構成する電極素子の幅が１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
前記電極素子の間隔が１ｍｍ以上５ｍｍ以下である
請求項２乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記基板電極が、２方向に列をなして配置される複数の電極素子を有し、
前記複数の電極素子から前記第１、第２の電極素子群をそれぞれ構成する第１、第２の複数の電極素子を選択する選択機構をさらに具備する、
請求項２乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記選択機構が、前記第１、第２の電極素子群が配置される方向が回転するように、前記第１、第２の複数の電極素子を選択する
請求項１０記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記基板と前記基板電極を相対的に回転させる回転機構、
をさらに具備する請求項１乃至１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記第１、第２の電極素子群を交互に切り替える周期Ｔが、前記回転の周期Ｔｒの０．５ｎ倍（ｎ：整数）でない
請求項１２記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
チャンバ内に配置され，かつ交互に配置される第１、第２の電極素子群を有する，基板電極を備えるプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法であって、
前記基板電極に，基板を直接または間接に配置する工程と，
前記チャンバ内を減圧し，プロセスガスを導入する工程と，
前記チャンバ内のプロセスガスをイオン化させてプラズマを生成する工程と，
前記第１、第２の電極素子群に、前記プラズマからのイオン引き込みのための，２０ＭＨｚ以下の交流電圧を交互に印加する工程と、
処理の進行に伴い、前記交流電圧を前記第１、第２の電極素子群に交互に印加する状態を前記交流電圧を前記第１、第２の電極素子群の双方に印加する状態に切り替える工程と、
を具備するプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は，プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置は，プラズマを発生し，このプラズマ中のイオンを基板（例えば，半導体ウエハ）に入射させることで，基板を処理する。半導体デバイス製造プロセスにおいて，入射されたイオンが基板をエッチングすることで，トレンチ（溝），ビアホール，突出部等が形成される。
【０００３】
ここで，半導体デバイス製造プロセスでは，半導体デバイスの電気性能確保のために，加工形状の精密制御，特に，トレンチ側壁の垂直加工が重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３８１６０８１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，加工形状の精密制御は必ずしも容易ではなく，例えば，トレンチの側壁が垂直にならず，テーパーを有するのが通例である。
【０００６】
本発明は，加工形状の精密制御を容易とするプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態のプラズマ処理装置は，チャンバと，導入部と，基板電極と，高周波電源と，低周波電源と，切替機構と、を具備する。導入部は、チャンバ内にプロセスガスを導入する。基板電極は、チャンバ内に配置され，直接または間接に基板が載置され，交互に配置される第１、第２の電極素子群を有する。高周波電源は、プロセスガスをイオン化し，プラズマを発生させるための，４０ＭＨｚ以上の高周波電圧を出力する。低周波電源は、プラズマからのイオン引き込みのための，２０ＭＨｚ以下の低周波電圧を出力する。切替機構は、前記低周波電圧を前記第１、第２の電極素子群に交互に印加する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係るプラズマ処理装置１０の概略構成図である。
【図２】基板電極の構成の一例を表す斜視図である。
【図３】基板電極の構成の一例を表す斜視図である。
【図４】基板電極の構成の一例を表す斜視図である。
【図５】電極素子に印加される電圧波形の一例を表す図である。
【図６】ウエハに入射されるイオンの一例を表す模式図である。
【図７】比較例に係るプラズマ処理装置１０ｘの概略構成図である。
【図８】プラズマ処理装置で処理される前のウエハの一部を表す拡大断面図である。
【図９】ウエハをエッチングした後の状態を表す拡大断面図である。
【図１０】ウエハをエッチングした後の状態を表す拡大断面図である。
【図１１】ウエハをエッチングした後の状態を表す拡大断面図である。
【図１２】変形例１に係るプラズマ処理装置１０ａの概略構成図である。
【図１３】変形例２に係るプラズマ処理装置１０ｂの概略構成図である。
【図１４】誘導コイル２７を表す模式図である。
【図１５】第２の実施形態に係るプラズマ処理装置１０ｃの概略構成図である。
【図１６】電極素子に印加される電圧波形の一例を表す図である。
【図１７】変形例３に係るプラズマ処理装置１０ｄの概略構成図である。
【図１８】第３の実施形態に係るプラズマ処理装置１０ｅの概略構成図である。
【図１９】トレンチ側壁を加工している状態を表す図である。
【図２０】ビア側壁を加工している状態を表す図である。
【図２１Ａ】ウエハを回転しながら処理している状態を表す模式図である。
【図２１Ｂ】ウエハを回転しながら処理している状態を表す模式図である。
【図２１Ｃ】ウエハを回転しながら処理している状態を表す模式図である。
【図２１Ｄ】ウエハを回転しながら処理している状態を表す模式図である。
【図２２Ａ】ウエハを回転しながら処理している状態を表す模式図である。
【図２２Ｂ】ウエハを回転しながら処理している状態を表す模式図である。
【図２２Ｃ】ウエハを回転しながら処理している状態を表す模式図である。
【図２２Ｄ】ウエハを回転しながら処理している状態を表す模式図である。
【図２３Ａ】ウエハを回転しながら処理している状態を表す模式図である。
【図２３Ｂ】ウエハを回転しながら処理している状態を表す模式図である。
【図２３Ｃ】ウエハを回転しながら処理している状態を表す模式図である。
【図２４Ａ】ウエハを回転しながら処理している状態を表す模式図である。
【図２４Ｂ】ウエハを回転しながら処理している状態を表す模式図である。
【図２４Ｃ】ウエハを回転しながら処理している状態を表す模式図である。
【図２４Ｄ】ウエハを回転しながら処理している状態を表す模式図である。
【図２５】変形例４に係るプラズマ処理装置１０ｆの一部構成図である。
【図２６】変形例５に係るプラズマ処理装置１０ｇの一部構成図である。
【図２７】変形例６に係るプラズマ処理装置１０ｈの一部構成図である。
【図２８】静電チャック４２内部電極の一例を表す平面図である。
【図２９】静電チャック４２内部電極の一例を表す平面図である。
【図３０】第４の実施形態に係るプラズマ処理装置１０ｉの概略構成図である。
【図３１】基板電極１５ｃの構成の一例を表す斜視図である。
【図３２】第５の実施形態に係るプラズマ処理装置１０ｊの概略構成図である。
【図３３】基板電極１５ｄを上方から見た状態を表す平面図である。
【図３４Ａ】電極素子Ｅｘｙがグループに区分（選択）された状態を表す模式図である。
【図３４Ｂ】電極素子Ｅｘｙがグループに区分（選択）された状態を表す模式図である。
【図３４Ｃ】電極素子Ｅｘｙがグループに区分（選択）された状態を表す模式図である。
【図３４Ｄ】電極素子Ｅｘｙがグループに区分（選択）された状態を表す模式図である。
【図３５】第６の実施形態に係るプラズマ処理装置１０ｋの一部構成図である。
【図３６】表示装置を有するプラズマ処理装置の動作手順の一例を表すフロー図である。
【図３７Ａ】画面表示の一例を示す図である。
【図３７Ｂ】画面表示の一例を示す図である。
【図３８Ａ】ウエハＷｆに入射するイオンＩＩの角度分布のプラズマシミュレーション結果を表すグラフである。
【図３８Ｂ】ウエハＷｆに入射するイオンＩＩの角度分布のプラズマシミュレーション結果を表すグラフである。
【図３８Ｃ】ウエハＷｆに入射するイオンＩＩの角度分布のプラズマシミュレーション結果を表すグラフである。
【図３９Ａ】ウエハＷｆに入射するイオンＩＩの角度分布のプラズマシミュレーション結果を表すグラフである。
【図３９Ｂ】ウエハＷｆに入射するイオンＩＩの角度分布のプラズマシミュレーション結果を表すグラフである。
【図３９Ｃ】ウエハＷｆに入射するイオンＩＩの角度分布のプラズマシミュレーション結果を表すグラフである。
【図４０】計算領域全体の電位分布を表す図である。
【図４１】電極素子Ｅに対する、評価点Ｐ１〜Ｐ５を表す図である。
【図４２Ａ】ウエハＷｆに入射するイオンＩＩの角度分布のプラズマシミュレーション結果を表すグラフである。
【図４２Ｂ】ウエハＷｆに入射するイオンＩＩの角度分布のプラズマシミュレーション結果を表すグラフである。
【図４２Ｃ】ウエハＷｆに入射するイオンＩＩの角度分布のプラズマシミュレーション結果を表すグラフである。
【図４３】誘電体部材ＤＭに対する、評価点Ｑ１〜Ｑ５を表す図である。
【図４４】電極幅Ｗとピーク角度の関係を表すグラフである。
【図４５】電極間隔Ｄとピーク角度の関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下，図面を参照して，実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は，第１の実施形態に係るプラズマ処理装置１０の概略構成図である。このプラズマ処理装置１０は，平行平板型のＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置である。
【００１０】
プラズマ処理装置１０は，プラズマＰＬ中のイオンＩＩをウエハ（Wafer）Ｗｆに入射することで，ウエハＷｆをエッチングし，トレンチ（溝），ビアホール,突出部等を形成する。ウエハＷｆは，基板，例えば，半導体（Ｓｉ，ＧａＡｓ等）の基板である。
【００１１】
プラズマ処理装置１０は，ウエハＷｆにイオンＩＩを入射させる点で，イオンを打ち込むイオンインプランテーション装置と共通するが，次の点で異なる。プラズマ処理では，イオン打ち込みと比べて，入射するイオンのエネルギーが低い（イオン打ち込み：１０ｋ〜５００kｅＶ程度，プラズマ処理：０〜２０００ｅＶ程度）。プラズマ処理では，イオン打ち込みと比べて，特段の加速装置を有せず，プラズマＰＬからのイオンＩＩを基板電極１５に印加したバイアス電位により引き込む。このため，プラズマ処理装置１０は，イオン打ち込みと比べて，プラズマＰＬと基板電極１５が近接している（イオン打ち込み：約１０ｃｍ程度以上，プラズマ処理：数ｃｍ程度以下）。
【００１２】
プラズマ処理装置１０は，チャンバ１１，排気口１２，プロセスガス導入管１３，サセプタ１４，基板電極１５，対向電極１６，ＲＦ高周波電源２１ａ，ＲＦ低周波電源２１ｂ，整合器２２ａ，２２ｂ，フィルタ２３ａ，２３ｂ，切替機構２４を有する。
【００１３】
チャンバ１１は，ウエハＷｆの処理に必要な環境を保持する。
排気口１２は，図示しない圧力調整バルブ，排気ポンプに接続されている。チャンバ１１内の気体は，排気口１２から排気され，チャンバ１１内が高真空に保たれる。また，プロセスガス導入管１３からプロセスガスが導入される場合，プロセスガス導入管１３から流入するガスの流量と排気口１２から流出するガスの流量が釣り合い，チャンバ１１の圧力が一定に保たれる。
【００１４】
プロセスガス導入管１３は，ウエハＷｆの処理に必要なプロセスガスをチャンバ１１内に導入する導入部である。このプロセスガスは，プラズマＰＬの形成に用いられる。放電により，プロセスガスがイオン化してプラズマＰＬとなり，プラズマＰＬ中のイオンＩＩがウエハＷｆのエッチングに用いられる。
【００１５】
プロセスガスとして，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｎ２，Ｏ２，ＣＯ，Ｈ２などのガスの他，適宜ＳＦ６やＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，Ｃ４Ｆ８，Ｃ５Ｆ８，Ｃ４Ｆ６，Ｃｌ２，ＨＢｒ，ＳｉＨ４，ＳｉＦ４などを用いることができる。
【００１６】
ここで，プロセスガスをデポジション系，非デポジション（デポジションレス）系に区分できる。非デポジション系ガスは，ウエハＷｆの処理時に，エッチング作用のみを有するガスである。一方，デポジション系ガスは，ウエハＷｆの処理時に，エッチング作用に加えて，被膜（保護膜）形成作用を有する。
【００１７】
プロセスガスとして，デポジション系ガスを用いることで，エッチングマスクと，エッチング対象（ウエハＷｆ等）間のエッチングの選択比を向上できる。即ち，デポジション系ガスの場合，エッチングマスクに被膜を形成しながら，エッチングが進行する。この結果，エッチングマスクのエッチングレートが低減され，選択比を向上できる。
【００１８】
デポジション系，非デポジション系の区分は必ずしも絶対的なものでは無い。希ガス（Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ）は，被膜形成作用が殆ど無く，純粋な非デポジション系と考えられるが，他のガスは，多少なりとも被膜形成作用を有し得る。また，エッチングマスク，エッチング対象の材質・形状，プロセス圧力等の関係で，エッチング作用と被膜形成作用の大小関係が変化し得る。
【００１９】
一般的には，非デポジション系ガスとして，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ,Ｈ２などが挙げられる。
また，デポジション系ガスとして，Ｃ２Ｆ６，Ｃ４Ｆ６，Ｃ４Ｆ８，Ｃ５Ｆ８や, ＳＦ６,Ｃｌ２,ＨＢｒが挙げられる。
これらの中間のガスとして，Ｎ２，Ｏ２，ＣＯ,ＣＦ４が挙げられる。
【００２０】
サセプタ１４は，ウエハＷｆを保持する保持部であり，ウエハＷｆを保持するためのチャックを有する。チャックとして，力学的にウエハＷｆを保持するメカニカルチャック，または静電力によりウエハＷｆを保持する静電チャックを利用できる。なお，静電チャックの詳細は，後の変形例６で説明する。
【００２１】
基板電極１５は，サセプタ１４に配置され，ウエハＷｆの下面と近接または接触する上面を有する略平板状の電極である。即ち，基板電極１５上に間接（近接して）または直接（接触して）にウエハＷｆ（基板）が載置される。
【００２２】
図２は，基板電極１５の構成の一例を表す斜視図である。図２に示すように，基板電極１５は，複数に分割される分割電極であり，交互に配置される，２つのグループの電極素子Ｅ１，Ｅ２（第１，第２の電極素子群）から構成される。
【００２３】
ここでは，２つのグループの電極素子Ｅ１，Ｅ２は，軸方向Ａに沿う中心軸，および幅（電極素子Ｅ１，Ｅ２の幅、ここでは、直径）Ｗの略円柱形状を有し，間隔Ｄ（電極素子Ｅ１，Ｅ２間の空間距離）で，略平行に配置される。なお，電極素子Ｅ１，Ｅ２の形状は，略円柱形状に限らず，略角柱形状（例えば，略四角柱形状）を有しても良い。
【００２４】
このとき，電極間隔Ｄ、電極幅（ここでは、直径）Ｗはある程度小さいことが好ましい（例えば，電極間隔Ｄを５ｍｍ以下とする）。後述の実施例に示すように，イオンＩＩの入射量に位置依存性がある。電極素子Ｅ１，Ｅ２の周期的な配置を反映して，イオンＩＩの入射量は，間隔Ｄ、電極幅Ｗに対応する周期で，変動すると考えられる。このため，間隔Ｄ、電極幅Ｗをある程度小さくすることで，プラズマ処理の均一性が向上する（イオンＩＩの入射量の変動の空間周期が短くなる）。
【００２５】
図３は、基板電極の構成の他の例を表す斜視図である。基板電極１５ａは、電極素子Ｅ１，Ｅ２、誘電体部材ＤＭを有する。
電極素子Ｅ１，Ｅ２の間に誘電体部材ＤＭが配置される。誘電体部材ＤＭにより，電極素子Ｅ１，Ｅ２間及び基板電極１５とウエハＷｆ間での電圧降下が小さくなる。その結果，横方向の電位差を効率よくウエハＷｆに伝達し，電界の斜め成分を確保できる。電圧降下を抑える上で、誘電体部材ＤＭの誘電率は高いことが好ましい。例えば、誘電率を７．０以上（アルミナの７．７）とすることができる。
【００２６】
図４は、基板電極の構成の他の例を表す斜視図である。基板電極１５ｂは、誘電体部材ＤＭ１、導体層ＥＬを有する。平板形状の誘電体部材ＤＭ１上に導体層ＥＬが配置されている。例えば、プリント基板から、基板電極１５ｂを作成できる。
【００２７】
導体層ＥＬは、ラインパターンＬ１，Ｌ２と接続部Ｃ１，Ｃ２を有する。ラインパターンＬ１，Ｌ２はそれぞれ、電極素子Ｅ１，Ｅ２として機能する。接続部Ｃ１，Ｃ２はそれぞれ、ラインパターンＬ１間またはＬ２間を電気的に接続する。
【００２８】
このとき、導体層ＥＬの厚さは、例えば、１ｍｍ程度以下で足りる。ラインパターンＬ１，Ｌ２が薄くても，棒状の電極素子Ｅ１，Ｅ２と同様、横方向の電界，すなわち電界の斜め成分を生成できる。横方向の電界に寄与するのは、ラインパターンＬ１，Ｌ２の厚み方向の電位ではなく、隣接するラインパターンＬ１，Ｌ２間の電位差による電界だからである。
【００２９】
対向電極１６は，チャンバ１１内に基板電極１５と対向して配置され，その一端がグランド電位（接地電位）とされている。この対向電極１６と基板電極１５は，平行平板電極を構成する。
【００３０】
ＲＦ高周波電源２１ａは，基板電極１５へ印加するＲＦ高周波電圧Ｖａを発生する。ＲＦ高周波電圧Ｖａは，プラズマＰＬの発生に用いられる比較的高周波の交流電圧である。ＲＦ高周波電圧Ｖａの周波数ｆｈは，４０ＭＨｚ以上，１０００ＭＨｚ以下，より好ましくは，４０Ｈｚ以上，５００ＭＨｚ以下（例えば，１００ＭＨｚ）である。
【００３１】
ＲＦ低周波電源２１ｂは，基板電極１５へ印加するＲＦ低周波電圧Ｖｂを発生する。ＲＦ低周波電圧Ｖｂは，プラズマＰＬからのイオンＩＩの引き込みに用いられる比較的低周波の交流電圧である。ＲＦ低周波電圧Ｖｂの周波数ｆｌは０．１ＭＨｚ以上，２０ＭＨｚ以下，より好ましくは，０．５ＭＨｚ以上，１４ＭＨｚ以下（例えば，１ＭＨｚ）である。
【００３２】
整合器２２ａ，２２ｂはそれぞれ，ＲＦ高周波電源２１ａ，およびＲＦ低周波電源２１ｂとプラズマＰＬ等とのインピーダンスを整合させる。
【００３３】
フィルタ２３ａ（ＨＰＦ：High Pass Filter）は，ＲＦ低周波電源２１ｂからのＲＦ低周波電圧ＶｂがＲＦ高周波電源２１ａに入力するのを防止する。
フィルタ２３ｂ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）は，ＲＦ高周波電源２１ａからのＲＦ高周波電圧ＶａがＲＦ低周波電源２１ｂに入力するのを防止する。
【００３４】
切替機構２４は，ＲＦ高周波電源２１ａ，ＲＦ低周波電源２１ｂからの重畳した電圧（重畳電圧）ＶＳを電極素子Ｅ１，Ｅ２に交互に印加する。後述のように，隣接する電極素子Ｅ１，Ｅ２に印加される電圧に差があることで，プラズマＰＬからのウエハＷｆへのイオンＩＩの斜入射が可能になる。
【００３５】
切替機構２４は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ制御部２５を有する。
スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、３路スイッチであり、電極素子Ｅ１，Ｅ２を重畳電圧ＶＳ、グランドのいずれに接続するかを選択する。スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、電極素子群Ｅ１，Ｅ２とＲＦ低周波電源２１ｂの接続状態を切り替える第１、第２のスイッチとして機能する。スイッチＳＷ１、ＳＷ２には、例えば、真空リレーを利用できる。
【００３６】
ＳＷ制御部２５は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の動作を制御するスイッチ制御部である。ＳＷ制御部２５が、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を切り替えることにより、電極素子Ｅ１，Ｅ２に重畳電圧ＶＳを交互に印加できる。また、電極素子Ｅ１，Ｅ２の双方に重畳電圧ＶＳを同時に印加したり、同時に接地したりすることもできる。
【００３７】
電極素子Ｅ１に重畳電圧ＶＳが印加されたとき、電極素子Ｅ２はグラウンド電位に接地されることが好ましい。電極素子Ｅ１、Ｅ２の電位差を保ち、電界の斜め成分を確保するためである。電極素子Ｅ１に重畳電圧ＶＳが印加されたときに、電極素子Ｅ２が接地されないと（電極素子Ｅ２が重畳電圧ＶＳ、グランドのいずれにも接続されないフローティング状態）、電極素子Ｅ２の電位は隣接する電極素子Ｅ１の電位の影響を受け、電界の斜め成分が弱くなる。ただし、この場合でも、電界の斜め成分は生じることから、電極素子Ｅ１に重畳電圧ＶＳが印加されたときに、電極素子Ｅ２を一時的にフローティング状態とすることも考えられる。
【００３８】
以下、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替え動作について説明する。
図５は，電極素子Ｅ１，Ｅ２それぞれに印加される電圧波形Ｖ１、Ｖ２の一例を表す。ここでは、ＲＦ低周波電圧Ｖｂの５周期毎にスイッチＳＷ１，ＳＷ２を切り替えている。即ち、電圧Ｖ１のみが重畳電圧ＶＳとなる期間（周期）Ｔ１、電圧Ｖ２のみが重畳電圧ＶＳとなる期間（周期）Ｔ２が交互に繰り返される。周期（切替周期）Ｔ１，Ｔ２は略同一（Ｔ）である。
【００３９】
この切替周期Ｔ（＝Ｔ１，Ｔ２）を長くし、例えば、ＲＦ低周波電圧Ｖｂの１０８周期としてもよい。ＲＦ低周波電圧Ｖｂの周波数ｆｌが１０ＭＨｚの場合，切替周期Ｔは１０秒（＝１０８／（１０＊１０６））となる。
【００４０】
切替周期Ｔと斜入射プロセス時間Ｔｐの比（Ｔ／Ｔｐ）は、０．００１〜０．５程度であることが好ましい。比（Ｔ／Ｔｐ）が０．０１〜０．１程度（即ち、プロセス中に１０回〜１００回程度切り替える）であることがより好ましい。これは、斜入射プロセス時間Ｔｐを数十秒程度、例えば、３０秒と想定すると、切替周期Ｔが０．１秒〜３秒程度であることに相当する。
【００４１】
ここでは、判り易さのために、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替時とＲＦ低周波電圧Ｖｂの位相が対応した状態としている。実際には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替時とＲＦ低周波電圧Ｖｂの位相を対応させなくても良い。即ち、切替周期ＴをＲＦ低周波電圧Ｖｂの周期（＝１／ｆｌ）の整数倍としなくても良い。
【００４２】
ここでは、切替周期Ｔを一定としているが、切替周期Ｔを時間的に変化することも可能である。後述のように、プロセスの進行や，後述する基板Ｗｆの回転速度Ｖｒ（回転周期Ｔｒの逆数、Ｖｒ＝１／Ｔｒ）との関係で、切替周期Ｔを変更しても良い。
【００４３】
図５では、判り易さのために、周期Ｔ１，Ｔ２の境界において、ＯＮ，ＯＦＦの切替が瞬時に行われることとしている。但し、切り替えは、厳密には瞬間的ではなく、例えば、０．１秒程度の過渡時間ΔＴを経由してもよい。即ち、期間Ｔ１，Ｔ２の間にスイッチＳＷ１，ＳＷ２の双方がＯＮの期間（過渡時間ΔＴ）を有することができる。切替周期Ｔ１，Ｔ２の境界でプラズマが確実に維持され、更に切り替え時の異常放電の可能性も低減する。
【００４４】
このとき、ＳＷ制御部２５が、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御することで、次の状態１）〜４）が繰り返されることになる。
１）電極素子群Ｅ１がＲＦ低周波電源２１ｂに接続され、電極素子群Ｅ２がＲＦ低周波電源２１ｂに接続されない状態
２）電極素子群Ｅ１、Ｅ２の双方がＲＦ低周波電源２１ｂに接続される状態
３）電極素子群Ｅ１がＲＦ低周波電源２１ｂに接続されず、電極素子群Ｅ２がＲＦ低周波電源２１ｂに接続される状態
４）電極素子群Ｅ１、Ｅ２の双方がＲＦ低周波電源２１ｂに接続される状態
【００４５】
このように、切替周期Ｔ１，Ｔ２の境界に電極素子Ｅ１，Ｅ２に同時に電圧が印加されている時間（過渡時間ΔＴ）があってもよい。例えば、電極素子Ｅ１にＲＦ低周波電圧Ｖｂを１０７周期（１秒）印加した後に切り替える場合を考える。このとき、切り替えの０．１秒（１０６周期）前から電極素子Ｅ２にも電圧を印加し始める。そして、０．１秒間は電極素子Ｅ１，Ｅ２の両方に電圧を印加した過渡状態とする。その後、電極素子Ｅ１への電圧の印加を停止し、電極素子Ｅ２だけにＲＦ低周波電圧Ｖｂを印加する。
【００４６】
この過渡時間ΔＴ中、電界の斜め成分は生じない。しかし、電極素子Ｅ１，Ｅ２の一方のみに重畳電圧ＶＳを印加している時間（期間Ｔ）と比べて、過渡時間ΔＴが十分小さければ、過渡時間ΔＴの有無がプラズマ処理の影響に与える影響は無視できる。
【００４７】
過渡時間ΔＴの０．１秒は、周波数ｆｌが１０ＭＨｚのＲＦ低周波電圧Ｖｂの１０６周期（＝ｆ＊０．１＝１０＊１０６＊０．１）に相当する。
ここで、過渡時間ΔＴと切替周期Ｔの比Ｒｔ（＝ΔＴ／Ｔ）が０．０１〜０．１程度であることが好ましい。例えば、１０秒ごとにＲＦ低周波電源を切り替える場合、過渡時間ΔＴは０．１秒〜１秒となる。
【００４８】
（プラズマ処理装置１０の動作）
真空引きされ所定の圧力（例えば，０．０１Ｐａ以下）に達したチャンバ１１内に，図示しない搬送機構によりウエハＷｆが搬送される。次に，チャックにより，サセプタ１４にウエハＷｆが保持される。このとき，基板電極１５はウエハＷｆに近接または接触する。
【００４９】
次に，プロセスガス導入管１３からウエハＷｆの処理に必要なプロセスガスが導入される。このとき，チャンバ１１内に導入されたプロセスガスは，図示しない圧力調整バルブと排気ポンプにより排気口１２から所定の速度で排気される。この結果，チャンバ１１内の圧力は一定（例えば，１．０〜６．０Ｐａ程度）に保たれる。
【００５０】
次に，ＲＦ高周波電源２１ａ，ＲＦ低周波電源２１ｂからＲＦ高周波電圧Ｖａ，ＲＦ低周波電圧Ｖｂが基板電極１５へ印加される。電極素子Ｅ１，Ｅ２に対して交互に，ＲＦ高周波電圧Ｖａ，ＲＦ低周波電圧Ｖｂが重畳された重畳電圧ＶＳが印加される。
【００５１】
ＲＦ高周波電源２１ａからのＲＦ高周波電圧Ｖａにより，プラズマＰＬの密度が制御される。ＲＦ低周波電源２１ｂからのＲＦ低周波電圧Ｖｂにより，ウエハＷｆへ入射するイオンＩＩの入射エネルギーが制御される。この，ウエハＷｆのエッチング処理のしきい値以上のエネルギーを持ったイオンＩＩにより，ウエハＷｆがエッチングされる。
【００５２】
図６は，ウエハＷｆに入射されるイオンＩＩの一例を表す模式図である。
電極素子Ｅ１，Ｅ２に、ＲＦ高周波電圧Ｖａ，ＲＦ低周波電圧Ｖｂが重畳された重畳電圧ＶＳが交互に印加される。ここで、イオンの引き込みに関しては、ＲＦ高周波電圧Ｖａの成分は周波数の関係で大きな影響を与えない。このため、ＲＦ低周波電圧Ｖｂが電極素子Ｅ１，Ｅ２（基板電極１５）に交互に印加されるとして良い。
【００５３】
ＲＦ低周波電圧Ｖｂが，基板電極１５，対向電極１６間に印加されることで，基板電極１５（ウエハＷｆ）の面に垂直な方向ＡＰ（図２参照）の電界（垂直電界）が生成される。この結果，プラズマＰＬ中のイオンＩＩが基板電極１５（ウエハＷｆ）に引き込まれる。
【００５４】
ここで，ＲＦ低周波電圧Ｖｂが交互に印加されることから、隣り合った電極素子Ｅ１，Ｅ２の電位が異なる。このため、垂直方向の電界に加えて，基板電極１５（ウエハＷｆ）の面に平行で，電極素子Ｅ１，Ｅ２の軸方向Ａに直交する方向Ａｈに平行な方向の，電界Ｆが発生する（図２，図６参照）。この結果，この電界Ｆに対応して，イオンＩＩが垂直方向に対して入射角度θを有するように（斜めに）入射する。イオンＩＩが斜入射することで，ウエハＷｆの高精度でのエッチングが可能となる。なお，この詳細は後述する。
【００５５】
この電界Ｆは，ＲＦ低周波電圧Ｖｂの周期に応じて変動する。この結果，ＲＦ低周波電圧Ｖｂの周期に応じて，イオンＩＩの入射角度θが周期的に変動する。
【００５６】
このように，ＲＦ低周波電圧の切り替えにより，ウエハＷｆに，軸方向Ａに沿って，入射角度θが正方向，負方向のイオンが交互に入射する。即ち，本実施形態では，次のようなことが可能となる。
【００５７】
（１）ウエハＷｆに対して，イオンＩＩを入射角度θで斜入射できる。後述のように，斜入射するイオンＩＩを用いて，トレンチ（溝），突起部の形成時にテーパーを低減し，高精度での加工が可能となる。
【００５８】
特に，軸方向Ａに沿うトレンチ（溝），突起部を形成するときに，トレンチ（溝）等の側壁に入射するイオンＩＩの量が増加し，テーパーを低減できる。即ち，トレンチ（溝），突起部の方向（ウエハＷｆ上の加工ラインの方向）と電極素子Ｅ１，Ｅ２の軸方向Ａとを一致させることが好ましい。
【００５９】
（２）軸方向Ａに沿うトレンチ（溝），突起部の両側からイオンＩＩを斜入射できる。この結果，トレンチ（溝）の両側壁の双方でテーパーを低減できる。
【００６０】
（比較例）
図７は，比較例に係るプラズマ処理装置１０ｘの概略構成図である。プラズマ処理装置１０ｘは，チャンバ１１，排気口１２，プロセスガス導入管１３，サセプタ１４ｘ，基板電極１５ｘ，対向電極１６，ＲＦ高周波電源２１ａ，ＲＦ低周波電源２１ｂ、整合器２２ａ，２２ｂ、フィルタ２３ａ，２３ｂを有する。
【００６１】
基板電極１５ｘは，基板電極１５と異なり，電極素子を有しない（分割されていない）平板形状である。ＲＦ高周波電源２１ａ，ＲＦ低周波電源２１ｂからのＲＦ高周波電圧Ｖａ，ＲＦ低周波電圧Ｖｂが重畳して，基板電極１５ｘに印加され，プラズマＰＬの発生，イオンＩＩの引き込みが行われる。
【００６２】
プラズマ処理装置１０ｘは，基板電極１５ｘが分割されていないことから，ウエハＷｆの面に平行な電界Ｆは発生しない。このため，プラズマＰＬからウエハＷｆの面に垂直な方向にのみイオンＩＩが入射し，斜入射するイオンＩＩは基本的には存在しない。この結果，斜入射のイオンＩＩを用いた精密加工は困難である。
【００６３】
（実施形態と比較例の比較）
以下，実施形態に係るプラズマ処理装置１０と比較例に係るプラズマ処理装置１０ｘでのエッチング結果の相違につき説明する。
図８は，プラズマ処理装置で処理される前のウエハＷｆの一部を表す拡大断面図である。ウエハＷｆ上に，層３１，３２，マスク３３が形成されている。層３１，３２の材質は，異なる材質，例えば，ＳｉＯ２，Ｓｉである。マスク３３の材質は，層３２よりエッチングされにくい，例えば，レジストやＳｉＯ２である。
【００６４】
図９，図１０は，このようなウエハＷｆをプラズマ処理装置１０ｘでエッチングした後の状態を表す拡大断面図である。図９，図１０はそれぞれ，非デポジション系ガス，デポジション系ガスをプロセスガスとして用いた場合を示す。
【００６５】
図９に示すように，プロセスガスに非デポジション系ガスを用いると，マスク３３と層３２の選択比が小さいことから，マスク３３のエッチング量が多く，層３２の精密加工が困難となる。
【００６６】
図１０に示すように，プロセスガスにデポジション系ガスを用いると，マスク３３と層３２の選択比が大きくなり，マスク３３のエッチング量が少なくなる。しかしながら，層３２が斜めにエッチングされ易くなる（エッチングされた側面がテーパーを有する）。側面はデポジション系ガスにより保護膜が形成される一方，垂直入射するイオンＩＩによるエッチング作用を受けにくいためである。このように，特に，デポジション系ガスを用いた場合，選択比を大きくすることが可能であるが，垂直加工（精密加工）は困難である。
【００６７】
また，エッチングされた側面（トレンチの側壁）に当たるイオンＩＩが少ないことから，残渣や付着物が堆積し易くなり，このことも精密加工を困難とする。
【００６８】
図１１は，ウエハＷｆをプラズマ処理装置１０でエッチングした後の状態を表す拡大断面図である。ここでは，デポジション系ガスをプロセスガスとして用いた場合を示す。プロセスガスにデポジション系ガスを用いることで，マスク３３と層３２の選択比が大きくなり，マスク３３のエッチング量が少なくなっている。
【００６９】
また，層３２が垂直にエッチングされる（エッチングされた側面がテーパーを有しない）。エッチングされた側面（トレンチの側壁）の両側にイオンＩＩが斜入射することで，側面のテーパーが低減される。
【００７０】
ここで，トレンチの形成の全てで斜入射のイオンＩＩを用いなくても良い。トレンチの形成の途中までイオンＩＩを垂直入射させ，その後に斜入射させても良い。即ち，プラズマ処理プロセスの進行に伴って，低周波電圧Ｖｂの切替周期Ｔを変更したり、切り替えを停止して電極素子Ｅ１，Ｅ２の双方に低周波電圧Ｖｂを印加したりしてもよい。なお，この詳細は，第３，第４の実施形態で説明する。
【００７１】
前述のように，本実施形態では，ウエハＷｆに対して，イオンＩＩを入射角度θで斜入射できる。この結果，側壁垂直加工が容易で，側壁に残渣が残り難く，精密なエッチング加工が可能となる。
【００７２】
（変形例１）
図１２は，変形例１に係るプラズマ処理装置１０ａの概略構成図である。このプラズマ処理装置１０ａは，チャンバ１１，排気口１２，プロセスガス導入管１３ａ，サセプタ１４，基板電極１５，対向電極１６ａ，ＲＦ高周波電源２１ａ，ＲＦ低周波電源２１ｂ，整合器２２ａ，２２ｂ，フィルタ２３ａ，２３ｂ，切替機構２４を有する。
【００７３】
対向電極１６ａは，いわゆるシャワーヘッドであり，内部空間および複数の開口を有する。プロセスガスは，プロセスガス導入管１３ａから対向電極１６ａの内部を経由して，対向電極１６ａの複数の開口からチャンバ１１内に導入される。即ち，対向電極１６ａは，チャンバ１１内にプロセスガスを導入する導入部として機能する。
【００７４】
変形例１では，第１の実施形態と異なり，ＲＦ高周波電源２１ａは，基板電極１５ではなく，対向電極１６ａと電気的に接続される。即ち，第１の実施形態では，基板電極１５がプラズマＰＬを発生させる役割を担っていたのに対して，変形例１では，対向電極１６ａがプラズマＰＬを発生させる役割を担っている。また、チャンバ１１の壁面は、接地されている。
【００７５】
その他の点では，変形例１は第１の実施形態と大きく変わる訳ではないので，他の説明を省略する。
【００７６】
（変形例２）
図１３は，変形例２に係るプラズマ処理装置１０ｂの概略構成図である。このプラズマ処理装置１０ｂは，チャンバ１１ｂ，排気口１２，プロセスガス導入管１３，サセプタ１４，基板電極１５，ＲＦ高周波電源２１ａ，ＲＦ低周波電源２１ｂ，整合器２２ａ，２２ｂ，フィルタ２３ａ，２３ｂ，切替機構２４，窓１１１，誘導コイル２７を有する。図１４に誘導コイル２７を図１３の上方から見た状態を示す。
【００７７】
プラズマ処理装置１０ｂは，プラズマ処理装置１０と異なり，対向電極１６を有せず，窓１１１，誘導コイル２７を有する。
窓１１１は，チャンバ１１ｂ内を大気から遮断し，かつ誘導コイル２７からの磁界を通過させる。窓１１１には，例えば，石英等の非磁性体の板が用いられる。誘導コイル２７は，チャンバ１１ｂの外に配置される。誘導コイル２７にＲＦ高周波電源２１ａからの高周波電圧が印加されることで，変動する磁界が発生し，チャンバ１１ｂ内のプロセスガスがイオン化し，プラズマＰＬが発生する。なお、チャンバ１１ｂの壁面は、接地されている。
【００７８】
その他の点では，変形例２は第１の実施形態と大きく変わる訳ではないので，他の説明を省略する。
【００７９】
第１の実施形態，変形例１，２いずれにおいても，４０ＭＨｚ以上の，ＲＦ高周波電圧Ｖａによって，プロセスガスをイオン化し，プラズマを発生させることができる。即ち，変形例１，２に示されるように，基板電極１５にＲＦ高周波電圧Ｖａを印加せずに，プラズマＰＬを発生させた場合でも，基板電極１５を用いて，イオンＩＩの入射角度θを制御できる。また、変形例１，２の場合には、電極が異なるため、１０ＭＨｚ以上のＲＦ高周波を使用することも可能である。
【００８０】
（第２の実施形態）
図１５は，第２の実施形態に係るプラズマ処理装置１０ｃの概略構成図である。このプラズマ処理装置１０ｃは，チャンバ１１，排気口１２，プロセスガス導入管１３，サセプタ１４，基板電極１５，対向電極１６，ＲＦ高周波電源２１ａ，ＲＦ低周波電源２１ｂ，整合器２２ａ，２２ｂ，フィルタ２３ａ，２３ｂ，切替機構２４を有する。
【００８１】
プラズマ処理装置１０では、高周波電圧Ｖａ，低周波電圧Ｖｂの両方をオンオフ切替えしていた。
プラズマ処理装置１０ｃでは，高周波電圧Ｖａは電極素子Ｅ１，Ｅ２に常時印加される一方、低周波電圧Ｖｂは電極素子Ｅ１，Ｅ２に交互に印加される。
【００８２】
高周波電圧Ｖａを印加し続けることで、プラズマＰＬの密度を高く保つことができ、プラズマ処理装置１０に比べて、基板（ウエハＷｆ）への入射イオンＩＩの量を高く保つことができる。既述のように、高周波電圧Ｖａはイオンの引き込みに事実上寄与しないので、オンオフ切替えしなくて良い。
【００８３】
切替機構２４は、ＲＦ低周波電源２１ｂからのＲＦ低周波（ＬＦ）電圧Ｖｂを電極素子Ｅ１，Ｅ２に交互に切り替えて印加する。例えば，１０秒ごとに電極素子Ｅ１，Ｅ２，Ｅ１，Ｅ２の順にＲＦ低周波電圧Ｖｂを印加する。
【００８４】
図１６は，電極素子Ｅ１，Ｅ２に印加される電圧波形Ｖ１、Ｖ２の一例を表す図である。電圧波形Ｖ１、Ｖ２はそれぞれ，ＲＦ低周波電圧Ｖｂをオンオフ切り替えた波形である。
図１６では、判り易さのために、周期Ｔ１，Ｔ２の境界において、ＯＮ，ＯＦＦの切替が瞬時に行われることとしている。但し、既述のように、期間Ｔ１，Ｔ２の間に過渡時間ΔＴを設けても良い。
【００８５】
（変形例３）
図１７は，変形例３に係るプラズマ処理装置１０ｄの概略構成図である。このプラズマ処理装置１０ｄは，チャンバ１１，排気口１２，プロセスガス導入管１３，サセプタ１４，基板電極１５ａ，対向電極１６，ＲＦ高周波電源２１ａ，ＲＦ低周波電源２１ｂ，ＲＦ高周波電源２１ｃ，整合器２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、フィルタ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ、切替機構２４を有する。
【００８６】
基板電極１５ａは、電極素子Ｅ１，Ｅ２、Ｅ３を有する。電極素子Ｅ１，Ｅ２の間に，電極素子Ｅ３が配置されている。即ち、電極素子Ｅ１，Ｅ３、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ１，Ｅ３、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ１、・・・が順に配置される。
【００８７】
ＲＦ高周波電源２１ｃ、整合器２２ｃ、フィルタ２３ｃはそれぞれ，ＲＦ高周波電源２１ａ，整合器２２ａ，フィルタ２３ａと対応する機能を有する。
【００８８】
ＲＦ高周波電源２１ｃは，電極素子Ｅ３へ印加するＲＦ高周波電圧Ｖｃを発生する。即ち、電極素子Ｅ３には、プラズマＰＬを発生するための高周波電圧Ｖｃのみが印加される。
【００８９】
ＲＦ高周波電圧Ｖｃは，プラズマＰＬの発生に用いられる比較的高周波の交流電圧である。ＲＦ高周波電圧Ｖｃの周波数ｆｈは，４０ＭＨｚ以上，１０００ＭＨｚ以下，より好ましくは，４０Ｈｚ以上，５００ＭＨｚ以下（例えば，１００ＭＨｚ）である。
【００９０】
ＲＦ高周波電源２１ｃからのＲＦ高周波電圧Ｖｃの周波数は、ＲＦ高周波電源２１ａからのＲＦ高周波電圧Ｖａの周波数と同一の周波数とすることができる。但し、ＲＦ高周波電圧Ｖｃ、Ｖａの周波数が異なっていても良い。
【００９１】
整合器２２ｃは，ＲＦ高周波電源２１ｃとプラズマＰＬ等とのインピーダンスを整合させる。
フィルタ２３ｃ（ＨＰＦ：High Pass Filter）は，ＲＦ低周波電源２１ｂからのＲＦ低周波電圧ＶｂがＲＦ高周波電源２１ｃに入力するのを防止する。
【００９２】
変形例２では，電極素子Ｅ１，Ｅ２の両方に高周波電圧Ｖａを印加し続け、低周波電圧Ｖｂのみを電極素子Ｅ１，Ｅ２に切り替えて印加している。
【００９３】
これに対して、本変形例では，電極素子Ｅ１，Ｅ２の間に，プラズマＰＬを発生するための高周波電圧Ｖｃだけを印加する電極素子Ｅ３を更に配置している。電極素子Ｅ３に常時印加される高周波電圧Ｖｃにより、プラズマＰＬは高密度に保持され，プロセスレートが維持される。
【００９４】
このようにしても，隣り合う電極素子（基板電極）Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３間の電圧差により横方向電界Ｆは形成され，イオンＩＩの斜入射が可能である。
【００９５】
（第３の実施形態）
図１８は，第３の実施形態に係るプラズマ処理装置１０ｅの概略構成図である。このプラズマ処理装置１０ｅは，チャンバ１１，排気口１２，プロセスガス導入管１３，サセプタ１４ｂ，基板電極１５，対向電極１６，ウエハ回転機構１８，終端検出器１９，ＲＦ高周波電源２１ａ，ＲＦ低周波電源２１ｂ，整合器２２ａ，２２ｂ，フィルタ２３ａ，２３ｂ，切替機構２４，回転制御部２６を有する。
【００９６】
ここでは、プラズマ処理装置１０と同様、基板電極１５（電極素子Ｅ１，Ｅ２）に電圧Ｖａ，Ｖｂを重畳した重畳電圧ＶＳを交互に印加している。これに対して，第２の実施形態や変形例１〜３に示すように，基板電極１５および対向電極１６に印加する電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの組み合わせを適宜に変更しても良い。
【００９７】
プラズマ処理装置１０ｅは，プラズマ処理装置１０と比較して，ウエハ回転機構１８，終端検出器１９，回転制御部２６が追加されている。
【００９８】
ウエハ回転機構１８は，基板電極１５に対して、ウエハＷｆを相対的に回転させ，基板電極１５の電極素子Ｅ１，Ｅ２の軸方向Ａに対するウエハＷｆの向きを変化させる。この回転は一時的，連続的のいずれでも良く，プロセスの進行に伴い変更できる。
【００９９】
また、プロセスの進行に伴い、切替機構２４が電極素子群Ｅ１，Ｅ２に電圧を交互に印加する周期（切替周期Ｔ）を変更するか、または交互印加を停止し双方に印加しても良い。例えば、１分間の垂直入射による加工の後に、形を整えるための仕上げ加工として、１０秒間の斜め入射による加工を行うことができる。イオンの垂直入射時には、電極素子Ｅ１，Ｅ２すべてに重畳電圧ＶＳを印加する。イオンの斜め入射時には、電極素子Ｅ１，Ｅ２を切り替えて重畳電圧ＶＳを印加する。
【０１００】
このとき、プロセスの進行状態は、終端検出器１９等の検出器で把握することができる。また、このような検出器を用いず、プロセスの進行状態を時間で管理しても良い。これは、他の実施形態でも同様である。
【０１０１】
また，切替周期Ｔと回転速度Ｖｒの組み合わせは、様々なパターンとできる。例えば、回転速度Ｖｒを１秒間で１０回転とすることができる。この場合の回転速度Ｖｒは６００ｒｐｍである。より速くまたは遅く回転してよい。ＲＦ低周波電圧の切り替えは、例えば１秒間に１回切り替えできる。より速くても遅くても良い。
【０１０２】
終端検出器１９は，例えば，プラズマＰＬの発光スペクトルの変化により，エッチングの終了を検出する。層３２，３１の構成材料が異なると，これらの構成材料の相違によりプラズマＰＬの発光スペクトルが変化し，層３２のエッチングが終了した（層３１が露出された）ことを検出できる。
【０１０３】
回転制御部２６は，プロセスの推移（終端検出器１９での検出結果あるいは時間的推移）に応じて，ウエハ回転機構１８，切替機構２４を制御する。
【０１０４】
（１）回転制御部２６は，ウエハ回転機構１８を次のａ），ｂ）のように制御できる。
ａ）トレンチの方向と，図２に示す電極素子Ｅ１，Ｅ２の軸方向Ａと，が一致する（略平行）ように，ウエハＷｆを回転させる。その後にプラズマ処理することで，トレンチの加工精度を向上できる。
ｂ）プラズマ処理中に，ウエハＷｆを連続的に回転させる。このようにすることで，トレンチの方向に依らず，加工精度を向上できる。すなわち，ビアホール側壁の精密加工，垂直加工が実現される。
【０１０５】
図１９，図２０はそれぞれ，トレンチ側壁，ビア側壁を加工している状態を表す。ウエハＷｆ上に，層３２，マスク３３が形成されている。図１９では，マスク３３が軸Ａｙに沿う複数の長方形状の開口３３１を有する。図２０では，マスク３３が複数の円形の開口３３１を有する。
【０１０６】
イオンＩＩをウエハＷｆの上方から入射させることで，図１９ではトレンチＴｒが，図２０ではビアホールＢｈが形成される。基本的には，マスク３３に形成される開口３３１の形状の相違に起因して，図１９ではトレンチＴｒが，図２０ではビアホールＢｈが形成される。
【０１０７】
ここで，図１９では，第１，第２の実施形態に対応し，ウエハＷｆが回転しないとする。一方，図２０では，第３の実施形態に対応し，ウエハＷｆが回転するとする。さらに，図１９では，軸Ａｙが，図２，図１６に示す電極素子Ｅの軸と一致しているとする。
【０１０８】
このとき，図１９では，軸Ａｙを回転軸としてイオンＩＩの入射角度θが変化する。この結果，トレンチＴｒの側壁に，効率的にイオンＩＩが入射する。このように，トレンチＴｒを効率的に形成するためには，トレンチＴｒの開口３３１の軸と電極素子Ｅの軸を一致させ，ウエハＷｆを回転しないことが，好ましい。
【０１０９】
これに対して，図２０では，ウエハＷｆが回転され，イオンＩＩの入射角度が軸Ａｘと軸Ａｙとで対称となる（全方位からイオンＩＩが斜入射する）。この結果，ウエハＷｆの垂直軸Ａｚに対して対称なビアホールＢｈを容易に形成できる。このように，良好な形状のビアホールＢｈを形成するためには，ウエハＷｆを回転することが，好ましい。
【０１１０】
なお，後述の第５の実施形態で示すように，ウエハＷｆと基板電極１５間の相対的な角度を変化させること無く，電界を回転することで，同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
（２）回転制御部２６は，切替機構２４を次のように制御できる。
トレンチの形成の途中まで，ＲＦ低周波電源２１ｂからのＲＦ低周波電圧Ｖｂを基板電極１５の各電極素子に切り替えずに印加し，垂直入射とする。その後，ＲＦ低周波電圧Ｖｂを切り替えて印加する。即ち，プラズマ処理プロセスの進行に伴って，切替機構２４が制御され，イオンＩＩの入射方向を垂直入射から斜入射に切り替える。
【０１１２】
このようにすることで，垂直入射時の深さ方向でのエッチングレートの確保，および斜入射時でのテーパーの低減の双方が可能となる。斜入射時のエッチングレートは，垂直入射時と比較して，小さい。斜入射時は，垂直入射時と比較して，イオンが入射するウエハＷｆ上の面積が大きくなり，単位面積当たりでの入射イオン数が減少するからである。
【０１１３】
なお，垂直入射と斜入射の切り替えには，終端検出器１９による層３２のエッチングの終了の検出，または所定の処理時間の経過、切替周期Ｔとのタイミング調整を利用できる。
【０１１４】
以下、ウエハＷｆの回転とＲＦ切り替えを用いた穴Ｈの加工プロセスの例を示す。
まず、ウエハＷｆを回転させた場合における、ウエハＷｆ上の穴Ｈの加工の進行について説明する。このとき、ＲＦ切り替えは行わないものとする。
【０１１５】
図２１Ａ〜図２１Ｄに示すように、最初の切替周期Ｔ１では、電極素子Ｅ１に電圧が印加され、矢印の方向（図右向き）の斜め成分のイオンＩＩの照射が生じるとする。ウエハＷｆと共に、ウエハＷｆ上の穴Ｈも回転し、穴Ｈの側壁（エッチング領域Ａ１〜Ａ４）が円周方向に順に均一にエッチングされる（図２１Ａ〜図２１Ｄ）。この右斜め状態を整数回転（例えば、１００回転）繰り返す。ここで、回転周期Ｔｒを０．１秒とすると、切替周期Ｔ１は１０秒間となる。
【０１１６】
次に、電圧切り替え前の過渡状態として、電極素子Ｅ１，Ｅ２の両方に電圧を印加し、垂直入射状態で数回転（例えば、１０回転）する。なお、電極素子Ｅ１，Ｅ２のいずれにも電圧を印加せず、エッチングを行わない状態を過渡状態としてもよい。回転周期Ｔｒが０．１秒の場合、過渡時間ΔＴは１秒間となる。
【０１１７】
次の切替周期Ｔ２では、電極素子Ｅ２に電圧が印加され、矢印の逆向き（図左向き）の斜め成分のイオンが生じるとする。このときも同様に、回転中に円周方向のプロセス均一性は維持される（図示せず）。そして、切替周期Ｔ２の間（例えば、切替周期Ｔ１と同じ整数回転および時間）、左向き矢印の方向（図示せず）の斜め成分のイオンＩＩを照射する。
【０１１８】
その後、プロセスに応じて、過渡時間ΔＴ，切替周期Ｔ１，過渡時間ΔＴ，切替周期Ｔ２（例えば、１秒、１０秒、１秒、１０秒）、…を繰り返すことにより、ウエハ上の穴Ｈは円周方向に均一にエッチングされる。
【０１１９】
切替周期Ｔ１，Ｔ２，過渡時間ΔＴは、プロセスの途中で変更してもよい。切替周期Ｔ１，Ｔ２は必ずしも同じである必要はないが、基本的には同程度の時間を想定する。
【０１２０】
このように、切替周期Ｔ１，Ｔ２，過渡時間ΔＴをウエハＷｆの整数回転分と設定することにより、回転速度Ｖｒと切替周期Ｔ１，Ｔ２の関係を簡素化できる。
【０１２１】
なお、切替周期Ｔ１，Ｔ２は、必ずしも整数回転に対応しなくともよい。即ち、ウエハＷｆの一回転の途中で右斜め（Ｔ１）、左斜め（Ｔ２）と状態を変更することも可能である。ただし、この場合には、回転速度Ｖｒと切り替えのタイミングを調整する必要がある。これらの関係によっては、円周方向のプロセス均一性が必ずしも達成されない。
【０１２２】
以下ａ）〜ｃ）にいくつかの例を示す。
【０１２３】
ａ）切替周期Ｔ（Ｔ１，Ｔ２）が回転周期Ｔｒの０．５ｎ倍の場合（図２２Ａ〜図２２Ｄ参照）
切替周期Ｔが回転周期Ｔｒの０．５ｎ（ｎ＝１、３、５、…奇数）倍である場合を考える。ここでは、具体的に１／２回転ごとに右斜めと左斜めを切り替えた場合を考える。
【０１２４】
図２２Ａ〜図２２Ｄはそれぞれ、ウェハＷｆが０，０．５，１．０，１．５回転した状態を表す。図２２ＤのウェハＷｆが１．５回転した状態から図２２Ａに対応するウェハＷｆが２．０回転した状態に移行する。図２２Ａ〜図２２Ｂ、図２２Ｂ〜図２２Ｃ、図２２Ｃ〜図２２Ｄがそれぞれ、切替周期Ｔ１、Ｔ２，Ｔ１に対応する。即ち、図２２Ａ〜図２２Ｄに示される瞬間に、イオンＩＩの向きが左から右、あるいは右から左に切り替えられる。
切替周期Ｔ１、Ｔ２，Ｔ１において、領域Ａ１、Ａ２，Ａ３がそれぞれエッチングされる。
【０１２５】
切替周期Ｔ１（右向きのイオンの照射時）においてウエハＷｆは半回転し、その後、切替周期Ｔ２（左向きのイオンの照射）が開始される。この場合、前半、後半の回転時双方で穴Ｈの同じ側（領域Ａ１，Ａ２）が削られることになる。これは、不均一なエッチングを招き好ましくない。
【０１２６】
なお、図２２Ａ〜図２２Ｄでは、切り替えが瞬時に行われることを仮定しているが、実際には既述のように過渡時間ΔＴを要し、過渡時間ΔＴの設定によって円周方向のプロセス均一性は変化する。例えば、過渡時間ΔＴを整数回転分とすれば、円周方向の均一性は過渡時間ΔＴがない場合と同じとなる。過渡時間ΔＴが切り替え周期Ｔ１，Ｔ２に比べて短い場合には、過渡時間ΔＴ分だけ切り替え位置がずれていくことになる（図示しない）。
【０１２７】
ｂ）切替周期Ｔが回転周期Ｔｒの１／３倍の場合（図２３Ａ〜図２３Ｃ参照）
切替周期Ｔ１，Ｔ２が回転周期Ｔｒの１／３倍の場合を考える。
【０１２８】
図２３Ａ〜図２３Ｃはそれぞれ、ウェハＷｆが０，１／３，２／３回転した状態を表す。図２３ＣのウェハＷｆが２／３回転した状態から図２３Ａに対応するウェハＷｆが１回転した状態に移行する。図２３Ａ〜図２３Ｂ、図２３Ｂ〜図２３Ｃがそれぞれ、切替周期Ｔ１、Ｔ２に対応する。即ち、図２３Ａ〜図２３Ｃに示される瞬間に、イオンＩＩの向きが左から右、あるいは右から左に切り替えられる。
切替周期Ｔ１、Ｔ２において、領域Ａ１、Ａ２がそれぞれエッチングされる。
【０１２９】
図２３Ａ〜図２３Ｃに示すように、円周上のエッチング位置Ａ１，Ａ２の一部が重なる。しかし、この重なりは回転、切り替えを繰り返すとともにずれていく。数十〜数百回転する場合には、結果として円周方向のプロセス均一性は保たれる。
【０１３０】
なお、過渡時間ΔＴを考慮した場合には、過渡時間ΔＴの大きさによって円周方向の均一性は影響を受け、別途調整が必要になる。
【０１３１】
ｃ）切替周期Ｔが回転周期Ｔｒの１／４倍の場合（図２４Ａ〜図２４Ｄ参照）
切替周期Ｔが回転周期Ｔｒの１／４倍の場合を考える。
【０１３２】
図２４Ａ〜図２４Ｄはそれぞれ、ウェハＷｆが０，１／４，２／４，３／４回転した状態を表す。図２４ＤのウェハＷｆが３／４回転した状態から図２４Ａに対応するウェハＷｆが１回転した状態に移行する。図２４Ａ〜図２４Ｂ、図２４Ｂ〜図２４Ｃ、図２４Ｃ〜図２４Ｄがそれぞれ、切替周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ１に対応する。即ち、図２４Ａ〜図２４Ｄに示される瞬間に、イオンＩＩの向きが左から右、あるいは右から左に切り替えられる。
切替周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ１において、領域Ａ１、Ａ２、Ａ３がエッチングされる。
【０１３３】
この場合、ウエハＷｆが１回転するとウエハＷｆの全面が削られるため、エッチング方向の均一性を確保できる。
過渡時間ΔＴを考慮した場合、過渡時間ΔＴの大きさによって円周方向の均一性は影響を受ける。
【０１３４】
以上、場合ａ〜ｃのように、切替周期Ｔ１，Ｔ２と回転周期Ｔｒに関して具体例を示したが、この他の場合も考えられる。具体例を示したように、回転の途中でイオンＩＩの入射方向を切り替える場合、好ましくない切り替え周期Ｔ、回転周期Ｔｒ、過渡時間ΔＴの関係がある。切り替えＴ１，Ｔ２、過渡時間ΔＴは回転周期Ｔｒの整数倍が実用的には好ましい。
【０１３５】
回転周期Ｔｒは、０．０１秒から１００秒程度の範囲を想定する。過渡時間ΔＴは、回転周期Ｔｒの数倍〜数十倍程度を想定する。過渡時間ΔＴが切替周期Ｔ１，Ｔ２に対してなるべく小さい方が、斜入射の実効的な時間を多く確保でき好ましい。過渡時間ΔＴの間は、垂直入射あるいはエッチングが行われないからである。
【０１３６】
なお、印加電圧はサイン波であるから、厳密には高周波あるいは低周波１周期の間で電圧が変化し、それに伴い斜め成分も変動する。しかし、回転の時間スケールとは少なくとも１０５以上異なるため、この低周波周期内の斜め成分変動の影響は無視できる。
【０１３７】
（変形例４〜６）
以下，第３の実施形態の変形例（変形例４〜６）を説明する。変形例４〜６は，ウエハＷｆと基板電極１５間を相対的に回転させる機構を詳細に説明するためのものである。このため，回転機構以外の部分について省略した一部構成図で表す。
【０１３８】
（１）変形例４
図２５は，変形例４に係るプラズマ処理装置１０ｆの一部構成図である。このプラズマ処理装置１０ｆは，プラズマ処理装置１０ｅのサセプタ１４，ウエハ回転機構１８に替えて，サセプタ１４１，基板電極ブロック１４２，モータ４１を有する。
モータ４１は，サセプタ１４１を回転させるものであり，回転軸４１１，回転子４１２，固定子４１３，側板４１４，底板４１５を有する。
【０１３９】
回転軸４１１，回転子４１２，固定子４１３は，回転機構を構成する。回転軸４１１は，サセプタ１４１に接続される。回転軸４１１は，筒形状をなし，その内部に基板電極ブロック１４２の軸が配置される。回転子４１２は，回転軸４１１の側面に配置される磁石である。固定子４１３は，側板４１４を隔てて回転子４１２と近接するように，側板４１４の外部に配置される電磁石である。固定子４１３の磁界のＮ極，Ｓ極を周期的に変化させて生じた磁気力により，固定子４１３に対して，回転子４１２が回転する。この結果，チャンバ１１内（真空側）の回転軸４１１，回転子４１２と，チャンバ１１外（大気側）の固定子４１３間が切り離される。
【０１４０】
なお，ここでは，回転子４１２，固定子４１３に永久磁石，電磁石を用いているが，その逆，あるいは双方を電磁石とすることも可能である。これは，次の変形例５，６でも同様である。
【０１４１】
サセプタ１４１は，その上面にウエハＷｆを保持した状態で，回転軸４１１と接続され，回転機構によって回転される。この結果，ウエハＷｆが回転機構によって回転される。
サセプタ１４１は，基板電極ブロック１４２を保持する内部空間を有する。
【０１４２】
基板電極ブロック１４２は，サセプタ１４１の内部に配置され，底板４１５に固定されて回転しない。
【０１４３】
電圧波形Ｖ１，Ｖ２（ＲＦ高周波電圧Ｖａ，ＲＦ低周波電圧Ｖｂが重畳された電圧波形）は，チャンバ１１外のＲＦ高周波電源２１ａ，ＲＦ低周波電源２１ｂからチャンバ１１内の基板電極１５に供給される。
【０１４４】
ウエハＷｆを回転させることにより，ウエハＷｆに斜めイオンが全方位から入射される。
【０１４５】
（２）変形例５
図２６は，変形例５に係るプラズマ処理装置１０ｇの一部構成図である。このプラズマ処理装置１０ｇは，プラズマ処理装置１０ｅのサセプタ１４ｂ，ウエハ回転機構１８に替えて，サセプタ１４１ａ，基板電極ブロック１４２ａ，モータ４１ａを有する。
【０１４６】
モータ４１ａは，基板電極ブロック１４２ａを回転させるものであり，回転軸４１１ａ，回転子４１２，固定子４１３，側板４１４，底板４１５，リング電極４１６，ブラシ電極４１７を有する。
【０１４７】
回転軸４１１ａ，回転子４１２，固定子４１３は，回転機構を構成する。回転軸４１１ａは，基板電極ブロック１４２ａに接続される。回転子４１２は，回転軸４１１の側面に配置される磁石である。固定子４１３は，側板４１４を隔てて回転子４１２と近接するように，側板４１４の外部に配置される電磁石である。固定子４１３の磁界のＮ極，Ｓ極を周期的に変化させて生じた磁気力により，固定子４１３に対して，回転子４１２が回転する。この結果，チャンバ１１内（真空側）の回転軸４１１ａ，回転子４１２と，チャンバ１１外（大気側）の固定子４１３間が切り離される。
【０１４８】
リング電極４１６，ブラシ電極４１７は，互いに摺動した状態で接触することで，回転軸４１１ａの回転中に，基板電極１５への電気接続を確保するためのものである。リング電極４１６は，回転軸４１１ａの外周に固定して配置されるリング形状の電極である。ブラシ電極４１７は，回転軸４１１ａの回転中に，リング電極４１６と摺動しながら接触するブラシ形状の電極である。
【０１４９】
切替機構２４からの電圧波形Ｖ１、Ｖ２は，ブラシ電極４１７，リング電極４１６を介して，チャンバ１１外のＲＦ高周波電源２１ａ，ＲＦ低周波電源２１ｂからチャンバ１１内の基板電極１５に供給される。
【０１５０】
サセプタ１４１ａは，基板電極ブロック１４２を保持する内部空間を有する。サセプタ１４１ａは，チャンバ１１に固定され回転しない。
【０１５１】
基板電極ブロック１４２ａは，サセプタ１４１ａの内部に配置される。基板電極ブロック１４２ａは，回転軸４１１ａと接続され，回転機構によって回転される。この結果，基板電極１５が回転機構によって回転される。
【０１５２】
基板電極１５を回転させることにより，ウエハＷｆ上に生成する電界分布が回転し，ウエハＷｆに斜めイオンが全方位から入射される。
なお，プラズマ処理装置１０ｇは静電チャックを有しても良い。ＤＣ電圧はブラシ電流導入電極を通して回転部に接続され，ＤＣ電極に供給される。
【０１５３】
（３）変形例６
図２７は，変形例６に係るプラズマ処理装置１０ｈの一部構成図である。このプラズマ処理装置１０ｈは，プラズマ処理装置１０ｅのサセプタ１４，ウエハ回転機構１８に替えて，サセプタ１４１ｂ，基板電極ブロック１４２ｂ，モータ４１ｂ，静電チャック４２，ＤＣ電源４３，冷媒供給部４４を有する。
【０１５４】
モータ４１ｂは，基板電極ブロック１４２ｂを回転させるものであり，回転軸４１１，回転子４１２，固定子４１３，側板４１４，底板４１５，リング電極４１６ａ，ブラシ電極４１７ａ，開口４１８を有する。
【０１５５】
回転軸４１１，回転子４１２，固定子４１３は，回転機構を構成する。回転機構の構成，動作等は，変形例４と実質的に同様なので，詳細な説明を省略する。
【０１５６】
リング電極４１６ａ，ブラシ電極４１７ａは，互いに摺動した状態で接触することで，回転軸４１１の回転中に，静電チャック４２の内部電極への電気接続を確保するためのものである。リング電極４１６ａは，回転軸４１１の外周に固定して配置されるリング形状の電極である。ブラシ電極４１７ａは，回転軸４１１の回転中に，リング電極４１６と摺動しながら接触するブラシ形状の電極である。
【０１５７】
静電チャック４２は，ウエハＷｆを静電的に吸引するものであり，複数の開口４２１を有する。静電チャック４２内部電極は，一種のメッシュ状電極であり，複数の開口を有する吸着電極として機能する。
【０１５８】
図２８，図２９は，静電チャック４２内部電極の一例を表す平面図である。図２８では，方形形状の開口（空隙）４２１が縦横２方向に列をなして配置される（一種のメッシュ状電極）。図２９では，長方形形状（ライン形状）の開口（空隙）４２１が並んで配置される（一種のライン状電極）。図２８，図２９では，矩形の開口が２方向，１方向に配置される。
【０１５９】
基板をサセプタに保持させるために静電チャック４２を用いる場合、プラズマ処理装置１０ｘでは、基板電極１５ｘにイオン引き込み用低周波電圧と静電吸着用ＤＣ電圧を重畳印加する。すなわち基板電極１５ｘと静電チャック内部電極は同一となる。
【０１６０】
第１〜第３の実施形態において、図示しないひとつのＤＣ電源をもちいてＤＣ電圧を重畳印加する場合、接続するＤＣ電源を介して、異なる電極群間で互いの低周波電源からの低周波電圧が流れ込まないように、例えばキャパシタンスやインダクタンスによるフィルタ機構が必要となる（高周波電圧を重畳する場合のＨＰＦ（ハイパスフィルタ）と同様）。
【０１６１】
さらに、変形例４、５に示すように、ウエハＷｆと基板電極１５間を相対的に回転させる機構がある場合、ウエハＷｆと基板電極１５が離れるために、同一電極を用いて吸着することが困難となる。この場合は、変形例６に説明する、静電吸着用電極を別途ウエハＷｆ近傍に設けることが必要となる。
【０１６２】
図２９に示すライン形状の開口４２１は，第１，第２の実施形態に示した，サセプタ１４，基板電極１５等を回転させない場合に適する。この場合，開口４２１の軸は，トレンチＴｒの開口３３１の軸Ａｙと電極素子Ｅの軸と一致させることが好ましい（図２，図７および図１９参照）。
【０１６３】
ここでは，開口４２１の形状を矩形としているが，矩形に替えて，円形，楕円形等の開口を用いても良い。
【０１６４】
図２８，図２９に示すように，開口４２１は，幅Ｄ（図２での電極間隔Ｄに対応）を有する。後述のように，この幅Ｄは，２〜５ｍｍであることが好ましい。
【０１６５】
ＤＣ電源４３は，静電チャック４２内部電極にＤＣ電圧を供給し，ウエハＷｆを静電吸着させる。ＤＣ電源４３からのＤＣ電圧は，ブラシ電極４１７ａ，リング電極４１６ａを介して，サセプタ１４１ｂ内の静電チャック４２内部電極に供給される。
【０１６６】
冷媒供給部４４は，ウエハＷｆを冷却するための冷媒Ｃを供給する。不活性であること，熱伝導性等の観点から，冷媒Ｃとして，例えば，Ｈｅが好ましい。
【０１６７】
サセプタ１４１ｂは，冷媒Ｃを導入するための開口１４３を有する。底板４１５は，サセプタ１４１ｂ内に冷媒Ｃを導入するための開口４１８を有する。冷媒供給部４４から供給される冷媒Ｃは，開口４１８，サセプタ１４１ｂ内を通過し，開口１４３からウエハＷｆの裏面に供給され，ウエハＷｆを冷却する。ウエハＷｆを冷却した冷媒Ｃは，チャンバ１１内に放出され，排気口１２から外部に排出される。
【０１６８】
（第４の実施形態）
図３０は，第４の実施形態に係るプラズマ処理装置１０ｉの概略構成図である。このプラズマ処理装置１０ｉは，チャンバ１１，排気口１２，プロセスガス導入管１３，サセプタ１４ｃ，基板電極１５ｃ，対向電極１６，終端検出器１９，ＲＦ高周波電源２１ａ，ＲＦ低周波電源２１ｂ，整合器２２ａ，２２ｂ，フィルタ２３ａ，２３ｂ，切替機構２４，制御部２６ｃ，スイッチＳＷ３，ＳＷ４を有する。なお，見易さのために，容量の図示を省略している。
【０１６９】
プラズマ処理装置１０ｉは，プラズマ処理装置１０ｅと比較して，ウエハ回転機構１８を有さず，基板電極１５に替えて，基板電極１５ｃが用いられている。
【０１７０】
図３１は，基板電極１５ｃの構成の一例を表す斜視図である。基板電極１５ｃは，上下に配置される，電極素子Ｅ１１，Ｅ１２，電極素子Ｅ２１，Ｅ２２から構成される。ここで，電極素子Ｅ１１，Ｅ１２，電極素子Ｅ２１，Ｅ２２がそれぞれ，第１，第２の電極素子群を構成すると考えることができる。即ち，基板電極１５ｃは，これら第１，第２の電極素子群を有する。
【０１７１】
電極素子Ｅ１１，Ｅ１２は，第１の実施形態の電極素子Ｅ１，Ｅ２に対応し，軸方向Ａ１に沿って交互に配置される。
【０１７２】
電極素子Ｅ２１，Ｅ２２は，電極素子Ｅ１１，Ｅ１２の下方に，軸方向Ａ２に沿って交互に配置される。これら軸方向Ａ１，Ａ２は互いに異なる（例えば，直交する）。
【０１７３】
切替機構２４及び，制御部２６ｃにより，電極素子Ｅ１１、Ｅ１２，電極素子Ｅ２１、Ｅ２２でそれぞれオンオフのいずれかを切り替え、それぞれ斜め成分が得られる。また、Ｅ１１、Ｅ１２の両方、またはＥ２１、Ｅ２２の両方に印加し、ウエハ全面において垂直入射とすることができる。
【０１７４】
このように，スイッチＳＷ３，ＳＷ４は，電極素子Ｅ１１，Ｅ１２，電極素子Ｅ２１，Ｅ２２を切り替えて，ＲＦ高周波電圧Ｖａと複数のＲＦ低周波電圧Ｖｂａ，Ｖｂｂを印加する。
【０１７５】
電極素子Ｅ２１，Ｅ２２の軸方向Ａ１は，電極素子Ｅ１１，Ｅ１２の軸方向Ａ２と異なることから，２方向の斜め成分を同時、あるいは独立に実現することができ、多方向のトレンチ（溝）をもつ形状の加工に対応可能である。
【０１７６】
（第５の実施形態）
図３２は，第５の実施形態に係るプラズマ処理装置１０ｊの概略構成図である。
このプラズマ処理装置１０ｊは，チャンバ１１，排気口１２，プロセスガス導入管１３，サセプタ１４ｄ，基板電極１５ｄ，対向電極１６，シフトレジスタ５１，制御部５２，ＲＦ高周波電源２１ａ，ＲＦ低周波電源２１ｂ，整合器２２ａ，２２ｂ，フィルタ２３ａ，２３ｂ，切替機構２４を有する。
【０１７７】
図３３は，基板電極１５ｄを上方から見た状態を表す平面図である。基板電極１５ｄは，縦横２方向に列をなす電極素子Ｅｘｙを有する。ここで，電極素子Ｅｘｙを互いに直交する縦横２方向に配置しているが，この方向は必ずしも直交する必要は無い。電極素子Ｅｘｙを互いに異なる第１，第２の方向に列をなして配置すれば足りる。
ここでは，電極素子Ｅｘｙは，上方から見て，矩形（正方形）を有しているが，円形とすることもできる。
【０１７８】
シフトレジスタ５１は，電極素子ＥｘｙをスイッチＳＷ１、ＳＷ２のいずれかに接続するかを選択する。シフトレジスタ５１は，複数の電極素子から，ひとつの方向に沿う前記複数の電極素子群を選択する選択部として機能する。シフトレジスタ５１は，例えば、互いに平行な（略同一方向θに並ぶ）２つのオンオフグループ（ライン状グループ）に区分されるように，電極素子Ｅｘｙを選択する。
【０１７９】
図３４Ａ〜図３４Ｄは，方向θがそれぞれ０°，４５°，９０°，１３５°に対応するグループＧ１１、Ｇ１２，グループＧ２１、Ｇ２２，グループＧ３１、Ｇ３２，グループＧ４１、Ｇ４２に電極素子Ｅｘｙが区分（選択）された場合を表す。
【０１８０】
この場合，シフトレジスタ５１は，第１の方向（０°方向），第２の方向（９０°方向），第１，第２の方向の中間の第３の方向（方向４５°），前記第２，第１の方向の中間の第４の方向（１３５°方向）それぞれに沿う第１、第２の電極素子群（グループＧ１１、Ｇ１２，グループＧ２１、Ｇ２２，グループＧ３１、Ｇ３２，グループＧ４１、Ｇ４２）のいずれかを選択している。
【０１８１】
ここで，第３の方向は，第１，第２の方向を２等分する方向としているが，第１，第２の方向の中間の任意の方向を設定しても良い。また，第４の方向も第２，第１の方向の中間の任意の方向を設定できる。さらに，第１，第２の方向の中間に複数の方向を設定しても良い。
【０１８２】
制御部５２は，シフトレジスタ５１を制御して，方向θが順次に回転するように，電極素子Ｅｘｙのグループ分けを変更する。例えば，図３４Ａ〜図３４ＤのグループＧ１１、Ｇ１２，グループＧ２１、Ｇ２２，グループＧ３１、Ｇ３２，Ｇ４１、Ｇ４２を周期的に繰り返す。これは，電極素子Ｅｘｙがグループ分けされた方向θが回転することを意味する。グループＧ１１、Ｇ１２は，θ＝０°，１８０°の双方に対応することから，グループＧ４１、Ｇ４２の後にグループＧ１１、Ｇ１２に戻ると，基板電極１５ｄからの電界が回転したことになる。
【０１８３】
ライン状グループを回転させることにより，ウエハＷｆ上に生成する電界分布が回転し，ウエハＷｆに斜めイオンが全方位から入射される。即ち，ウエハＷｆが回転したと同様の効果を得ることが可能となる。
【０１８４】
このように制御部５２は、切替機構２４を制御し、電極素子ＥｘｙとスイッチＳＷ１、ＳＷ２の接続関係を時系列的に変化させる。即ち、選択された電極素子Ｅｘｙの配列方向θを時間的に変化させる。
【０１８５】
（第６の実施形態）
図３５は，第６の実施形態に係るプラズマ処理装置１０ｋの概略構成図である。このプラズマ処理装置１０ｋは，チャンバ１１，排気口１２，プロセスガス導入管１３，サセプタ１４ｂ，基板電極１５，対向電極１６，ウエハ回転機構１８，終端検出器１９，ＲＦ高周波電源２１ａ，ＲＦ低周波電源２１ｂ，整合器２２ａ，２２ｂ，フィルタ２３ａ，２３ｂ，回転制御部２６を有する。
【０１８６】
ここでは、基板電極１５の一方（電極素子Ｅ１またはＥ２）に電圧Ｖａ，Ｖｂを重畳した重畳電圧ＶＳを印加し、他方の電極群は設置されている。これにより、片側方向のみの斜入射プロセスとなる。なお、第２の実施形態のように、高周波電圧Ｖａは、両方の電極群に常に印加してもよい。
【０１８７】
既に図２１に示したように、回転機構を導入する場合には、印加電圧の切替機構は必ずしも必要としない。本実施形態のように、常に片側の斜入射のみを行うことにより、回転周期によらず、円周方向のプロセス均一性は達成される。
【０１８８】
（第７の実施形態）
図３６は、第７の実施形態に係るプラズマ処理装置１０ｌを表す図である。プラズマ処理装置１０ｌは、表示・入力部２７，表示制御部２８を有する。
【０１８９】
表示・入力部２７は、情報の表示および入力の双方を可能とするタッチディスプレイ、例えば、液晶表示装置である。表示・入力部２７は、イオンの垂直入射、斜入射を区別して表示できる。
表示制御部２８は、表示・入力部２７での表示および入力を制御する。
【０１９０】
表示・入力部２７を用いて、プロセス条件がプラズマ処理装置１０ｌに入力され、プロセスが開始される。
図３７Ａ、図３７Ｂはそれぞれ、表示・入力部２７に表示されるイオンの垂直入射、斜入射を表す。このようにすると、プラズマ処理装置１０での処理が垂直入射、斜入射のいずれに対応するかを判り易く表すことができて、プラズマ処理装置１０のユーザにとって便宜である。
【０１９１】
また、表示・入力部２７に、イオンの直入射、斜入射のタイミングを表示しても良い。例えば、これらの切替時に、表示・入力部２７上に、赤マークと緑マークを交互に点滅する。
【０１９２】
また、プロセス条件の設定時に、表示・入力部２７上にイオンの入射方向を矢印で表しても良い。このとき、イオンの入射方向に対応させて矢印の角度を変えると、ユーザの便宜となる。
また、この矢印をアイコンとして表示し、このアイコンをタッチすると、入射角度を数値で表示するようにしても良い。さらに、表示された数値をアイコンとして、この数値をタッチすると数値を変更可能としても良い。
【実施例】
【０１９３】
以下、実施例を説明する。
【０１９４】
図３８Ａ〜図３８Ｃ，図３９Ａ〜図３９Ｃは，プラズマ処理装置１０でのウエハＷｆに入射するイオンＩＩの角度分布のプラズマシミュレーション結果を表すグラフである。上述したシミュレーションは，市販のソフトウェア（VizGlow）を使用して，プラズマ処理装置１０の中心から半分の領域について実施した。ＲＦ低周波電圧の１周期にわたるイオンＩＩの入射量を積算して基板入射イオンの角度分布を算出している。
【０１９５】
図４０は，計算領域全体の電位分布である。配列した電極素子Ｅに対する電界を矢印で表している。また、ウエハＷｆの中心Ｏ，および後述の評価点Ｐ３を示している。
【０１９６】
図４１は、電極素子Ｅに対する、評価点Ｐ１〜Ｐ５を表す。評価点Ｐ１〜Ｐ５の直上のウエハＷｆ上に入射するイオンを評価した。即ち、電極素子Ｅ１に対して、その両側での電界を評価した。
なお、電極素子Ｅの端部付近では、エッジ効果による強い電界があり、斜め成分の評価に影響を及ぼすため、ウエハＷｆのセンター（中央）付近での電界を評価した。
【０１９７】
図３８Ａ〜図３８ＣのグラフＧ１〜Ｇ５は評価点Ｐ１〜Ｐ５に対応する。
【０１９８】
図３８Ａは、電極幅Ｗが２ｍｍ、電極間隔Ｄが４ｍｍで、ＲＦ低周波電圧Ｖｂのみオンオフした場合の結果を表す。評価点Ｐ１とＰ５，評価点Ｐ２とＰ４が、電極中心（評価点３）に対し、それぞれ左右対称の位置である。ひとつの電極に対して、対称な位置で角度分布がほぼ対称（符号が逆で、角度ピーク位置ほぼ同じ）になっていることがわかる。したがって、ウエハＷｆ全面で良好なプロセス均一性が得られる。
【０１９９】
完全な左右対称でないのは、本シミュレーションではプラズマ密度に分布があるため、この分布に応じた斜め成分の偏りが生じたためである。プラズマ密度がウエハＷｆ全面で均一な場合には対称な角度分布となる。
【０２００】
図３８Ｂは、電極幅Ｗが３ｍｍ、電極間隔Ｄが３ｍｍでの結果を表す。０〜５度のピークの斜めイオンの入射が確認された。この場合にも、左右の分布が対称に近いため、ウエハ全面での均一性は良好である。
【０２０１】
図３８Ｃは、電極幅Ｗが１ｍｍ、電極間隔Ｄが１ｍｍでの結果を表す。斜め成分のピーク角度は１−２度程度であり、垂直入射に近いことが判る。即ち、電極幅Ｗ、電極間隔Ｄが小さい場合には、生じる斜め成分が弱くなる。
【０２０２】
誘電体の誘電率に関して説明する。
図３９Ａ〜図３９Ｃは、電極間隔Ｄに配置される誘電体部材の誘電率を変化させた結果を表す。ここでは、電極幅Ｗが２ｍｍ、電極間隔Ｄが４ｍｍで、比誘電率を１、７．７、１４の３通りに変化させた。
【０２０３】
図３９Ａに示すように、比誘電率１では、斜め成分がほとんど生じていない。誘電率が小さい媒質中では、電位の降下が大きい。したがって、隣接する電極素子Ｅ間の電位差が、ウエハＷｆに達するまでに小さくなる。
図３９Ｂ、図３９Ｃに示すように、比誘電率７．７、１４の場合には、隣り合う電極間の電位差はウエハＷｆまで維持され、斜めイオンが入射する。それぞれ、±５度程度にピークをもち、左右対称に近い好ましい分布が得られた。
【０２０４】
以上から、電極幅Ｗ、電極間隔Ｄにもよるが、誘電率はある程度大きい方がよいことがわかる。
【０２０５】
電極幅Ｗ、電極間隔Ｄに関する有効範囲につき説明する。
斜めイオンが有効に入射するのは、穴深さのアスペクト比が２０以上になるときであり、角度５度程度までが穴Ｈの底部の形状改善に寄与する。これよりもアスペクト比が小さい、従来の範囲の穴・トレンチ加工であれば、従来の垂直加工方式のみでも対応できる。
【０２０６】
図４２Ａ〜図４２Ｃは，プラズマ処理装置１０でのウエハＷｆに入射するイオンＩＩの角度分布のプラズマシミュレーション結果を表すグラフである。
図４３は、誘電体部材ＤＭに対する、評価点Ｑ１〜Ｑ５を表す。評価点Ｑ１〜Ｑ５の直上のウエハＷｆ上に入射するイオンを評価した。即ち、ひとつの誘電体部材ＤＭの両側の電界を評価した。
【０２０７】
図４２Ａ〜図４２Ｃは、ＲＦ高周波電圧Ｖａ，ＲＦ低周波電圧Ｖｂの両方をオンオフ印加した場合の角度分布である。電極間隔Ｄを一定（２ｍｍ）とし、電極幅Ｗを１，４，７ｍｍと変化させている。
【０２０８】
図４２Ａ〜図４２ＣのグラフＧ１〜Ｇ５は評価点Ｑ１〜Ｑ５に対応する。
【０２０９】
電極幅Ｗが１ｍｍの場合には、ほとんど斜め成分をもたず、垂直入射に近くなっていることが分かる。電極幅Ｗが４ｍｍの場合には、明確なピークをもった分布となり、電極幅Ｗが７ｍｍの場合、角度分布に明確なピークが消え、更にエッチングレートが下がっていることが分かる。このように、電極幅Ｗには、適切な範囲が存在する。
【０２１０】
図４４，図４５は、電極幅Ｗ、電極間隔Ｄとピーク角度の関係を表す。
電極幅Ｗ、電極間隔Ｄの増大に伴い、ピーク角度の絶対値が大きくなっている。電極幅Ｗ、電極間隔Ｄともに１−５ｍｍ程度（より好ましくは２〜５ｍｍ程度）がよいことが判る。
これは、次のように、斜め成分が生じる理由から説明できる。即ち、電位分布の曲がりに対応して、ウエハＷｆ上のプラズマＰＬのシースが曲がる。曲がったシースに対して垂直にイオンが入射することにより、イオンがウエハＷｆに斜めに入射する。
【０２１１】
例えば、電極間隔３ｃｍの容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）プロセスの場合、典型的には、シース厚は１−５ｍｍ程度である。
電極幅Ｗ、電極間隔Ｄが１ｍｍ程度より小さい場合、シースの空間的な変形スケールがシース厚に比べて小さくなり、シースの変形が打ち消される。即ち、斜め成分が生じなくなるか、あるいは弱くなる。
また、電極幅Ｗ、電極間隔Ｄが５ｍｍ程度より大きさいことも好ましくない。
まず、電極幅が大きい場合には、電極上では常に電界はウエハＷｆに垂直向きであり、イオンは常に垂直入射となってしまう。電極間隔Ｄが大きい場合、全体的に電界が弱くなり、プラズマ密度が低減し、プロセスレートが下がる。
したがって、斜め入射プロセスに適した条件は、電極幅Ｗが２−５ｍｍで、電極間隔Ｄが２−５ｍｍ程度となる。
【０２１２】
図示はしないが，シミュレーションによれば，ウエハＷｆを回転した場合も，ウエハＷｆを回転しない場合（図３８Ａ〜図３８Ｃ，図３９Ａ〜図３９Ｃ，図４２Ａ〜図４２Ｃ）とほぼ同様の結果であった。
【０２１３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが，これらの実施形態は，例として提示したものであり，発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は，その他の様々な形態で実施されることが可能であり，発明の要旨を逸脱しない範囲で，種々の省略，置き換え，変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は，発明の範囲や要旨に含まれるとともに，特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０２１４】
１０   プラズマ処理装置
１１   チャンバ
１２   排気口
１３   プロセスガス導入管
１４   サセプタ
１５   基板電極
Ｅ１〜Ｅ３     電極素子
ＤＭ、ＤＭ１  誘電体部材
１６   対向電極
１８   ウエハ回転機構
１９   終端検出器
２１ａ、２１ｃ       高周波電源
２１ｂ 低周波電源
２２ａ〜２２ｃ       整合器
２３ａ〜２３ｃ       フィルタ
２４   切替機構
２５   ＳＷ制御部
２６   回転制御部
２６ｃ 制御部
２７   誘導コイル
４１   モータ
４２   静電チャック
４３   電源
４４   冷媒供給部
５１   シフトレジスタ
５２   制御部
１１１ 窓
１４１ サセプタ
１４２ 基板電極ブロック
１４３ 開口
３３１ 開口
４１１ 回転軸
４１２ 回転子
４１３ 固定子
４１４ 側板
４１５ 底板
４１６ リング電極
４１７ ブラシ電極
４１８ 開口
４２１ 開口
【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】
0006356516.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0006356516.tif 000013
【図１３】
0006356516.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0006356516.tif 000017
【図１７】
0006356516.tif 000018
【図１８】
0006356516.tif 000019
【図１９】
0006356516.tif 000020
【図２０】
0006356516.tif 000021
【図２１Ａ】
0006356516.tif 000022
【図２１Ｂ】
0006356516.tif 000023
【図２１Ｃ】
0006356516.tif 000024
【図２１Ｄ】
0006356516.tif 000025
【図２２Ａ】
0006356516.tif 000026
【図２２Ｂ】
0006356516.tif 000027
【図２２Ｃ】
0006356516.tif 000028
【図２２Ｄ】
0006356516.tif 000029
【図２３Ａ】
0006356516.tif 000030
【図２３Ｂ】
0006356516.tif 000031
【図２３Ｃ】
0006356516.tif 000032
【図２４Ａ】
0006356516.tif 000033
【図２４Ｂ】
0006356516.tif 000034
【図２４Ｃ】
0006356516.tif 000035
【図２４Ｄ】
0006356516.tif 000036
【図２５】
0006356516.tif 000037
【図２６】
0006356516.tif 000038
【図２７】
0006356516.tif 000039
【図２８】
0006356516.tif 000040
【図２９】
0006356516.tif 000041
【図３０】
0006356516.tif 000042
【図３１】
0006356516.tif 000043
【図３２】
0006356516.tif 000044
【図３３】
0006356516.tif 000045
【図３４Ａ】
0006356516.tif 000046
【図３４Ｂ】
0006356516.tif 000047
【図３４Ｃ】
0006356516.tif 000048
【図３４Ｄ】
0006356516.tif 000049
【図３５】
0006356516.tif 000050
【図３６】
0006356516.tif 000051
【図３７Ａ】
0006356516.tif 000052
【図３７Ｂ】
0006356516.tif 000053
【図３８Ａ】
0006356516.tif 000054
【図３８Ｂ】
0006356516.tif 000055
【図３８Ｃ】
0006356516.tif 000056
【図３９Ａ】
0006356516.tif 000057
【図３９Ｂ】
0006356516.tif 000058
【図３９Ｃ】
0006356516.tif 000059
【図４０】
0006356516.tif 000060
【図４１】
0006356516.tif 000061
【図４２Ａ】
0006356516.tif 000062
【図４２Ｂ】
0006356516.tif 000063
【図４２Ｃ】
0006356516.tif 000064
【図４３】
0006356516.tif 000065
【図４４】
0006356516.tif 000066
【図４５】
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