CN105280489A - 等离子体处理装置及等离子体处理方法 - Google Patents

等离子体处理装置及等离子体处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及等离子体处理装置和等离子处理方法，该等离子处理装置具备有：腔室、导入部、基板电极、高频电源、低频电源和切换机构。导入部向腔室内导入处理气体。基板电极配置在腔室内，直接或间接载置有基板，具有交互配置的第1、第2电极元件群。高频电源输出40MHz以上的高频电压，用于使处理气体离子化，产生等离子体。低频电源输出20MHz以下的低频电压，用于从等离子体中引入离子。切换机构向所述第1、第2电极元件群交互施加所述低频电压。

Description

等离子体处理装置及等离子体处理方法
本申请以2014年7月22日申请的日本国专利申请第2014-149241号作为主张优先权的基础，本说明书中通过引用包含其全部内容。
技术领域
本发明涉及等离子体处理装置及等离子体处理方法。
背景技术
等离子体处理装置，通过产生等离子体、使该等离子体中的离子入射基板(例如，半导体晶片)，由此处理基板。半导体设备制造过程中，通过入射离子蚀刻基板，形成沟道(trench)、通孔、突出部等。
在这里，半导体设备制造过程中，为了确保半导体设备的电气性能，加工形状的精密控制，特别是沟道侧壁的垂直加工很重要。
但是，加工形状的精密控制并不容易，例如，沟道的侧壁不垂直、有斜度是惯例。
附图说明
图1是第1实施方式涉及的等离子体处理装置10的概略构成图。
图2～图4是显示基板电极构成一例的立体图。
图5是显示施加到电极元件的电压波形一例的图。
图6是显示入射晶片的离子一例的模式图。
图7是比较例涉及的等离子体处理装置10x的概略构成图。
图8是显示等离子体处理装置处理前的晶片的部分放大截面图。
图9～图11是显示晶片蚀刻后状态的放大截面图。
图12是变形例1涉及的等离子体处理装置10a的概略构成图。
图13是变形例2涉及的等离子体处理装置10b的概略构成图。
图14是显示感应线圈27的模式图。
图15是第2实施方式涉及的等离子体处理装置10c的概略构成图。
图16是显示施加到电极元件的电压波形一例的图。
图17是变形例3涉及的等离子体处理装置10d的概略构成图。
图18是第3实施方式涉及的等离子体处理装置10e的概略构成图。
图19是显示沟道侧壁加工状态的图。
图20是显示通孔侧壁加工状态的图。
图21A～图21D是显示一边旋转晶片一边处理状态的模式图。
图22A～图22D是显示一边旋转晶片一边处理状态的模式图。
图23A～图23C是显示一边旋转晶片一边处理状态的模式图。
图24A～图24D是显示一边旋转晶片一边处理状态的模式图。
图25是变形例4涉及的等离子体处理装置10f的部分构成图。
图26是变形例5涉及的等离子体处理装置10g的部分构成图。
图27是变形例6涉及的等离子体处理装置10h的部分构成图。
图28、图29是显示静电卡盘42内部电极一例的平面图。
图30是第4实施方式涉及的等离子体处理装置10i的概略构成图。
图31是显示基板电极15c的构成一例的立体图。
图32是第5实施方式涉及的等离子体处理装置10j的概略构成图。
图33是显示从上方观察到的基板电极15d状态的平面图。
图34A～图34D是显示电极元件Exy分组(选择)状态的模式图。
图35是第6实施方式涉及的等离子体处理装置10k的部分构成图。
图36是显示具有显示装置的等离子体处理装置的工作顺序一例的处理过程图。
图37A、图37B是画面显示一例的图。
图38A～图38C是显示入射晶片Wf的离子II的角度分布的等离子体模拟结果的图表。
图39A～图39C是显示入射晶片Wf的离子II的角度分布的等离子体模拟结果的图表。
图40是显示计算区域整体电位分布的图。
图41是显示对于电极元件E的评价点P1～P5的图。
图42A～图42C是显示入射晶片Wf的离子II的角度分布的等离子体模拟结果的图表。
图43是显示对于电介质构件DM的评价点Q1～Q5的图。
图44是显示电极宽度W与峰角关系的图表。
图45是显示电极间隔D与峰角关系的图表。
具体实施方式
实施方式的等离子体处理装置具备有：腔室、导入部、基板电极、高频电源、低频电源和切换机构。导入部向腔室内导入处理气体。基板电极配置在腔室内，直接或间接载置有基板，具有交互配置的第1、第2电极元件群。高频电源输出40MHz以上的高频电压，用于使处理气体离子化，产生等离子体。低频电源输出20MHz以下的低频电压，用于从等离子体中引入离子。切换机构向所述第1、第2电极元件群交互施加所述低频电压。
以下参照附图详细说明实施方式。
(第1实施方式)
图1是第1实施方式涉及的等离子体处理装置10的概略构成图。该等离子体处理装置10是平行平板型的RIE(ReactiveIonEtching)装置。
等离子体处理装置10，通过将等离子体PL中的离子II入射晶片(Wafer)Wf，蚀刻晶片Wf，形成沟道(trench)、通孔、突出部等。晶片Wf是基板，例如，是半导体(Si、GaAs等)的基板。
等离子体处理装置10，在向晶片Wf入射离子II的方面，与注入离子的离子注入装置共通，但在以下方面是不同的。等离子体处理，较之于离子注入，入射的离子的能量较低(离子注入：10k～500keV左右，等离子体处理：0～2000eV左右)。等离子体处理，较之于离子注入，没有特别的加速装置，通过施加到基板电极15的偏压引入来自等离子体PL的离子II。因此，等离子体处理装置10，较之于离子注入，等离子体PL与基板电极15接近(离子注入：约10cm左右以上，等离子体处理：数cm左右以下)。
等离子体处理装置10具有：腔室11、排气口12、处理气体导入管13、基座14、基板电极15、对置电极16、RF高频电源21a、RF低频电源21b、匹配器22a、22b、滤波器23a、23b、切换机构24。
腔室11保持晶片Wf处理所必需的环境。
排气口12与未图示的压力调节阀、排气泵连接。腔室11内的气体从排气口12排出，腔室11内保持高真空。此外，从处理气体导入管13导入处理气体时，从处理气体导入管13流入的气体流量与从排气口12流出的气体流量平衡，腔室11的压力保持一定。
处理气体导入管13是将晶片Wf处理所必需的处理气体导入腔室11内的导入部。该处理气体用于形成等离子体PL。通过放电，处理气体离子化后成为等离子体PL，等离子体PL中的离子II用于晶片Wf的蚀刻。
作为处理气体，除了Ar、Kr、Xe、N2、O2、CO、H2等气体外，也可适当使用SF6或CF4、C2F6、C4F8、C5F8、C4F6、Cl2、HBr、SiH4、SiF4等。
在这里，处理气体可分为淀积(deposition)系、非淀积(depositionless)系。非淀积系气体，是在晶片Wf处理时仅具有蚀刻作用的气体。另一方面，淀积系气体，在晶片Wf处理时，除了蚀刻作用，还具有被膜(保护膜)形成作用。
作为处理气体，通过使用淀积系气体，可以提升蚀刻掩模与蚀刻对象(晶片Wf等)间的蚀刻选择比。即，淀积系气体的情况下，在蚀刻掩模上形成被膜的同时，进行蚀刻。其结果是，可以降低蚀刻掩模的蚀刻速率，提升选择比。
淀积系、非淀积系的区分并非绝对。稀有气体(Ar、Kr、Xe)几乎没有被膜形成作用，可认为是纯粹的非淀积系，但其他气体多多少少具有被膜形成作用。此外，根据蚀刻掩模、蚀刻对象的材质·形状、过程压力等的关系，蚀刻作用与被膜形成作用的大小关系会变化。
一般，作为非淀积系气体，可举出Ar、Kr、Xe、H2等。此外，作为淀积系气体，可举出C2F6、C4F6、C4F8、C5F8或SF6、Cl2、HBr。作为它们的中间气体，可举出N2、O2、CO、CF4。
基座14是支撑晶片Wf的支撑部，具有用于支撑晶片Wf的卡盘。作为卡盘，可以利用力学支撑晶片Wf的机械卡盘，或者通过静电支撑晶片Wf的静电卡盘。另外，静电卡盘的详细情况在后面的变形例6中说明。
基板电极15配置于基座14，是具有与晶片Wf的下表面接近或接触的上表面的近平板状的电极。即，在基板电极15上间接(接近)或直接(接触)载置有晶片Wf(基板)。
图2是显示基板电极15的构成一例的立体图。如图2所示，基板电极15是被分割为多个的分割电极，被交互配置，由2组电极元件E1、E2(第1、第2电极元件群)构成。
在这里，2组电极元件E1、E2具有沿着轴方向A的中心轴、以及宽度(电极元件E1、E2的宽度，此处为直径)W的近圆柱形状，以间隔D(电极元件E1、E2间的空间距离)近平行配置。另外，电极元件E1、E2的形状不限于近圆柱形状，也可以是近棱柱形状(例如，近四棱柱形状)。
此时，优选电极间隔D、电极宽度(此处为直径)W在一定程度上较小(例如，电极间隔D在5mm以下)。如后述实施例所示，离子II的入射量存在位置依赖性。离子II的入射量会反映电极元件E1、E2的周期性配置，以间隔D、电极宽度W所对应的周期进行变动。因此，通过使间隔D、电极宽度W在一定程度上较小，等离子体处理的均匀性提升(离子II入射量变动的空间周期变短)。
图3是显示基板电极结构的其他例的立体图。基板电极15a具有电极元件E1、E2、电介质构件DM。
电介质构件DM配置在电极元件E1、E2之间。通过电介质构件DM，电极元件E1、E2之间以及基板电极15与晶片Wf之间的电压下降会变小。其结果是，横向的电位差可有效传达至晶片Wf，可确保电场的斜向成分。在抑制电压下降方面，优选电介质构件DM的介电常数较高。例如，可以使介电常数在7.0以上(氧化铝7.7)。
图4是显示基板电极结构的其他例的立体图。基板电极15b具有电介质构件DM1、导体层EL。导体层EL配置在平板形状的电介质构件DM1上。例如，可由印刷基板制作基板电极15b。
导体层EL具有线条图案L1、L2和连接部C1、C2。线条图案L1、L2分别作为电极元件E1、E2发挥功能。连接部C1、C2分别电气连接线条图案L1间或L2间。
此时，导体层EL的厚度在例如1mm左右以下即可。即使线条图案L1、L2较薄，也可与棒状的电极元件E1、E2相同，生成横向的电场，即电场的斜向成分。这是因为，有助于横向电场的，不是线条图案L1、L2厚度方向的电位，而是邻接的线条图案L1、L2间的电位差产生的电场。
对置电极16在腔室11内与基板电极15相对配置，其一端为地线电位(地电位)。该对置电极16与基板电极15构成平行平板电极。
RF高频电源21a生成施加给基板电极15的RF高频电压Va。RF高频电压Va是用于生成等离子体PL的比较高频的交流电压。RF高频电压Va的频率fh在40MHz以上、1000MHz以下，更优选40Hz以上、500MHz以下(例如，100MHz)。
RF低频电源21b生成施加给基板电极15的RF低频电压Vb。RF低频电压Vb是用于从等离子体PL引入离子II的比较低频的交流电压。RF低频电压Vb的频率fl在0.1MHz以上、20MHz以下，更优选0.5MHz以上、14MHz以下(例如，1MHz)。
匹配器22a、22b分别使RF高频电源21a及RF低频电源21b与等离子体PL等的阻抗匹配。
滤波器23a(HPF：HighPassFilter)防止来自RF低频电源21b的RF低频电压Vb输入RF高频电源21a。
滤波器23b(LPF：LowPassFilter)防止来自RF高频电源21a的RF高频电压Va输入RF低频电源21b。
切换机构24将来自RF高频电源21a、RF低频电源21b的叠加的电压(叠加电压)VS交互施加给电极元件E1、E2。如后所述，由于施加给邻接的电极元件E1、E2的电压存在差异，因此使得离子II从等离子体PL向晶片Wf的斜向入射成为可能。
切换机构24具有开关SW1、SW2、SW控制部25。
开关SW1、SW2是3路开关，选择将电极元件E1、E2与叠加电压VS或地线中的任意一个连接。开关SW1、SW2作为切换电极元件群E1、E2与RF低频电源21b的连接状态的第1、第2开关发挥作用。开关SW1、SW2可利用例如真空继电器。
SW控制部25是控制开关SW1、SW2动作的开关控制部。SW控制部25通过切换开关SW1、SW2，可以向电极元件E1、E2交互施加叠加电压VS。此外，也可向电极元件E1、E2两者同时施加叠加电压VS，或者同时接地。
电极元件E1被施加了叠加电压VS时，电极元件E2优选接地为地电位。这是因为可以保持电极元件E1、E2的电位差、确保电场的斜向成分。电极元件E1被施加了叠加电压VS时，电极元件E2不接地的话(电极元件E2未与叠加电压VS或地线中的任意一个连接的浮置状态)，电极元件E2的电位会受到邻接的电极元件E1的电位的影响，电场的斜向成分会变弱。但是，即使在此种情况下，由于产生电场的斜向成分，电极元件E1被施加了叠加电压VS时，也可使电极元件E2暂时为浮置状态。
以下说明开关SW1、SW2的切换动作。
图5显示的是电极元件E1、E2分别被施加的电压波形V1、V2的一例。在这里，每5周期的RF低频电压Vb，切换开关SW1、SW2。即，交互重复仅电压V1为叠加电压VS的期间(周期)T1、仅电压V2为叠加电压VS的期间(周期)T2。周期(切换周期)T1、T2几乎相同(T)。
也可使该切换周期T(＝T1、T2)加长，例如，为RF低频电压Vb的108周期。RF低频电压Vb的频率fl为10MHz时，切换周期T为10秒(＝108/(10*106))。
切换周期T与斜向入射处理过程时间Tp之比(T/Tp)优选为0.001～0.5左右。更优选比(T/Tp)为0.01～0.1左右(即，处理过程中切换10次～100次左右)。这是由于，斜向入射处理过程时间Tp设想为数十秒左右，例如30秒的话，切换周期T相当于0.1秒～3秒左右。
在这里，为了易于理解，使开关SW1、SW2切换时与RF低频电压Vb的位相为对应状态。实际上，开关SW1、SW2切换时也可不与RF低频电压Vb的位相对应。即，切换周期T也可以不是RF低频电压Vb的周期(＝1/fl)的整数倍。
在这里，虽然使切换周期T为一定，但切换周期T也可随时间变化。如后所述，也可根据处理过程的进行或与后述的基板Wf的旋转速度Vr(旋转周期Tr的倒数，Vr＝1/Tr)的关系而变更切换周期T。
图5中，为了易于理解，在周期T1、T2的界限时，瞬间切换ON、OFF。但是，切换也可并非严密的瞬间，可例如经过0.1秒左右的过渡时间ΔT。即，在期间T1、T2之间也可以有开关SW1、SW2两者ON的期间(过渡时间ΔT)。切换周期T1、T2的界限时也可切实维持等离子体，更可降低切换时异常放电的可能性。
此时，SW控制部25通过控制开关SW1、SW2，重复以下状态1)～4)。
1)电极元件群E1与RF低频电源21b连接，电极元件群E2未与RF低频电源21b连接的状态
2)电极元件群E1、E2两者与RF低频电源21b连接的状态
3)电极元件群E1未与RF低频电源21b连接，电极元件群E2与RF低频电源21b连接的状态
4)电极元件群E1、E2两者与RF低频电源21b连接的状态
如此，在切换周期T1、T2的界限也可存在同时向电极元件E1、E2施加电压的时间(过渡时间ΔT)。例如，考虑向电极元件E1以107周期(1秒)施加RF低频电压Vb后切换的情况。此时，切换前0.1秒(106周期)开始也对电极元件E2施加电压。并且，0.1秒是向电极元件E1、E2两者施加了电压的过渡状态。然后，停止向电极元件E1施加电压，仅向电极元件E2施加RF低频电压Vb。
该过渡时间ΔT中，不产生电场的斜向成分。但是，较之于仅向电极元件E1、E2中的一方施加叠加电压VS的时间(期间T)，过渡时间ΔT足够少的话，有无过渡时间ΔT对等离子体处理的影响可忽略不计。
过渡时间ΔT的0.1秒相当于频率fl为10MHz的RF低频电压Vb的106周期(＝f*0.1＝10*106*0.1)。
在这里，过渡时间ΔT与切换周期T的比Rt(＝ΔT/T)优选为0.01～0.1左右。例如，每10秒切换RF低频电源时，过渡时间ΔT为0.1秒～1秒。
(等离子体处理装置10的动作)
向被抽真空的已达到规定压力(例如，0.01Pa以下)的腔室11内，通过未图示的运送机构运送晶片Wf。接着，通过卡盘，将晶片Wf支撑在基座14上。此时，基板电极15与晶片Wf接近或接触。
接着，从处理气体导入管13导入晶片Wf处理所必需的处理气体。此时，被导入腔室11内的处理气体，通过未图示的压力调节阀和排气泵，以规定速度从排气口12排出。其结果是，腔室11内的压力保持一定(例如，1.0～6.0Pa左右)。
接着，从RF高频电源21a、RF低频电源21b向基板电极15施加RF高频电压Va、RF低频电压Vb。对电极元件E1、E2交互施加RF高频电压Va、RF低频电压Vb叠加的叠加电压VS。
通过来自RF高频电源21a的RF高频电压Va，等离子体PL的密度得以控制。通过来自RF低频电源21b的RF低频电压Vb，入射晶片Wf的离子II的入射能量得以控制。通过具有晶片Wf蚀刻处理阈值以上能量的该离子II，蚀刻晶片Wf。
图6显示的是入射晶片Wf的离子II一例的模式图。
向电极元件E1、E2交互施加RF高频电压Va、RF低频电压Vb叠加的叠加电压VS。在这里，关于离子引入，RF高频电压Va的成分因频率关系而不会有大的影响。因此，也可向电极元件E1、E2(基板电极15)交互施加RF低频电压Vb。
通过向基板电极15、对置电极16间施加RF低频电压Vb，生成与基板电极15(晶片Wf)面垂直方向AP(参照图2)的电场(垂直电场)。其结果是，等离子体PL中的离子II被引入基板电极15(晶片Wf)。
在这里，由于RF低频电压Vb交互施加，相邻电极元件E1、E2的电位不同。因此，在垂直方向的电场外，产生与基板电极15(晶片Wf)的面平行、与电极元件E1、E2的轴方向A垂直相交方向Ah平行的方向的电场F(参照图2、图6)。其结果是，对应该电场F，离子II向着垂直方向、以入射角度θ(斜向)入射。通过离子II的斜向入射，使得晶片Wf的高精度蚀刻成为可能。另外，其详情后述。
该电场F根据RF低频电压Vb的周期而变动。其结果是，根据RF低频电压Vb的周期，离子II的入射角度θ产生周期性变动。
如此，通过RF低频电压的切换，对着晶片Wf，沿着轴方向A，入射角度θ为正方向、负方向的离子交互入射。即，本实施方式中，如下情况成为可能。
(1)离子II可以入射角度θ斜向入射晶片Wf。如后所述，使用斜向入射的离子II，沟道(trench)、突起部形成时的斜度下降，使得高精度加工成为可能。
特别是，形成沿着轴方向A的沟道(trench)、突起部时，入射沟道(trench)等的侧壁的离子II的量增加，可以降低斜度。即，优选使沟道(trench)、突起部的方向(晶片Wf上的加工线的方向)与电极元件E1、E2的轴方向A一致。
(2)离子II可以从沿着轴方向A的沟道(trench)、突起部的两侧斜向入射。其结果是，可以降低沟道(trench)的两侧壁两者的斜度。
(比较例)
图7是比较例涉及的等离子体处理装置10x的概略构成图。等离子体处理装置10x具有：腔室11、排气口12、处理气体导入管13、基座14x、基板电极15x、对置电极16、RF高频电源21a、RF低频电源21b、匹配器22a、22b、滤波器23a、23b。
基板电极15x与基板电极15不同，是没有电极元件(未被分割)的平板形状。来自RF高频电源21a、RF低频电源21b的RF高频电压Va、RF低频电压Vb叠加，施加给基板电极15x，产生等离子体PL、引入离子II。
等离子体处理装置10x，由于基板电极15x未被分割，因此不会生成与晶片Wf的面平行的电场F。因此，来自等离子体PL的离子II仅垂直入射晶片Wf的面，基本不存在斜向入射的离子II。其结果是，难以进行使用了斜向入射离子II的精密加工。
(实施方式与比较例的比较)
以下说明实施方式涉及的等离子体处理装置10与比较例涉及的等离子体处理装置10x的蚀刻结果的差异。
图8显示的是等离子体处理装置处理前的晶片Wf的部分放大截面图。在晶片Wf上，形成有层31、32、掩模(mask)33。层31、32的材质为不同材质，例如为SiO2、Si。掩模33的材质比层32难以蚀刻，例如为抗蚀剂或SiO2。
图9、图10显示的是此种晶片Wf经过等离子体处理装置10x蚀刻后状态的放大截面图。图9、图10分别显示将非淀积系气体、淀积系气体用作处理气体的情况。
如图9所示，处理气体使用非淀积系气体的话，掩模33与层32的选择比小，因此掩模33的蚀刻量多，层32的精密加工变得困难。
如图10所示，处理气体使用淀积系气体的话，掩模33与层32的选择比变大，掩模33的蚀刻量变少。但是，层32容易被斜向蚀刻(被蚀刻的侧面具有斜度)。这是由于侧面经淀积系气体形成保护膜，另一方面，难以受到垂直入射离子II的蚀刻作用。如此，特别是使用了淀积系气体时，虽然可以使选择比变大，但垂直加工(精密加工)困难。
此外，由于被蚀刻的侧面(沟道的侧壁)上的离子II少，因此容易堆积残渣和附着物，这也使得精密加工变得困难。
图11显示的是晶片Wf经过等离子体处理装置10蚀刻后状态的放大截面图。在这里，显示的是将淀积系气体用作处理气体的情况。通过处理气体使用淀积系气体，掩模33与层32的选择比变大，掩模33的蚀刻量变少。
此外，层32被垂直蚀刻(被蚀刻的侧面没有斜度)。由于离子II斜向入射被蚀刻侧面(沟道的侧壁)的两侧，因此侧面的斜度下降。
在这里，沟道的形成也无需全部使用斜向入射的离子II。可在沟道形成中，先垂直入射离子II，然后斜向入射。即，伴随等离子体处理处理过程的进行，也可变更低频电压Vb的切换周期T，或者停止切换，向电极元件E1、E2两者施加低频电压Vb。另外，其详细在第3、第4实施方式中说明。
如前所述，本实施方式中，离子II可以入射角度θ斜向入射晶片Wf。其结果是，侧壁垂直加工容易，侧壁难以有残渣残留，精密的蚀刻加工成为可能。
(变形例1)
图12是变形例1涉及的等离子体处理装置10a的概略构成图。该等离子体处理装置10a具有：腔室11、排气口12、处理气体导入管13a、基座14、基板电极15、对置电极16a、RF高频电源21a、RF低频电源21b、匹配器22a、22b、滤波器23a、23b、切换机构24。
对置电极16a是所谓的淋浴头，具有内部空间及多个开口。处理气体从处理气体导入管13a，经过对置电极16a的内部，从对置电极16a的多个开口导入腔室11内。即，对置电极16a在腔室11内作为导入处理气体的导入部发挥功能。
变形例1中，与第1实施方式不同，RF高频电源21a不与基板电极15，而是与对置电极16a电气连接。即，第1实施方式中，基板电极15承担了生成等离子体PL的作用，与此相对，变形例1中，对置电极16a承担了生成等离子体PL的作用。此外，腔室11的壁面接地。
在其他方面，变形例1与第1实施方式没有大的差异，因此省略其他说明。
(变形例2)
图13是变形例2涉及的等离子体处理装置10b的概略构成图。该等离子体处理装置10b具有：腔室11b、排气口12、处理气体导入管13、基座14、基板电极15、RF高频电源21a、RF低频电源21b、匹配器22a、22b、滤波器23a、23b、切换机构24、窗111、感应线圈27。图14显示的是从图13的上方看到的感应线圈27的状态。
等离子体处理装置10b与等离子体处理装置10不同，没有对置电极16，具有窗111、感应线圈27。
窗111将腔室11b内与大气隔断，并且使感应线圈27的磁场通过。窗111可使用例如，石英等非磁性体的板。感应线圈27配置在腔室11b外。感应线圈27通过被施加来自RF高频电源21a的高频电压，生成变动的磁场，腔室11b内的处理气体离子化，产生等离子体PL。另外，腔室11b的壁面接地。
在其他方面，变形例2与第1实施方式没有大的差异，因此省略其他说明。
第1实施方式、变形例1、2均可以通过40MHz以上的RF高频电压Va，使处理气体离子化，产生等离子体。即，如变形例1、2所示，即使不向基板电极15施加RF高频电压Va、产生等离子体PL，也可使用基板电极15，控制离子II的入射角度θ。此外，变形例1、2的情况下，由于电极不同，10MHz以上的RF高频的使用也成为可能。
(第2实施方式)
图15是第2实施方式涉及的等离子体处理装置10c的概略构成图。该等离子体处理装置10c具有：腔室11、排气口12、处理气体导入管13、基座14、基板电极15、对置电极16、RF高频电源21a、RF低频电源21b、匹配器22a、22b、滤波器23a、23b、切换机构24。
等离子体处理装置10中，ON、OFF切换高频电压Va、低频电压Vb两者。
等离子体处理装置10c中，随时向电极元件E1、E2施加高频电压Va，另一方面，向电极元件E1、E2交互施加低频电压Vb。
通过持续施加高频电压Va，可以保持等离子体PL的高密度，较之于等离子体处理装置10，可以保持入射基板(晶片Wf)的的离子II的量较高。如之前所述，由于高频电压Va实际上无助于离子的引入，因此也可不进行ON、OFF切换。
切换机构24向电极元件E1、E2交互切换施加来自RF低频电源21b的RF低频(LF)电压Vb。例如，每10秒按电极元件E1、E2、E1、E2的顺序施加RF低频电压Vb。
图16显示的是施加给电极元件E1、E2的电压波形V1、V2的一例的图。电压波形V1、V2分别是RF低频电压Vb的ON、OFF切换波形。
图16中，为了易于理解，在周期T1、T2的界限，瞬间进行ON、OFF的切换。但是，如之前所述，期间T1、T2之间也可设置过渡时间ΔT。
(变形例3)
图17是变形例3涉及的等离子体处理装置10d的概略构成图。该等离子体处理装置10d具有：腔室11、排气口12、处理气体导入管13、基座14、基板电极15a、对置电极16、RF高频电源21a、RF低频电源21b、RF高频电源21c、匹配器22a、22b、22c、滤波器23a、23b、23c、切换机构24。
基板电极15a具有电极元件E1、E2、E3。电极元件E1、E2之间，配置有电极元件E3。即，按电极元件E1、E3、E2、E3、E1、E3、E2、E3、E1、···的顺序配置。
RF高频电源21c、匹配器22c、滤波器23c分别具有对应RF高频电源21a、匹配器22a、滤波器23a的功能。
RF高频电源21c生成施加给电极元件E3的RF高频电压Vc。即，电极元件E3仅被施加用于生成等离子体PL的高频电压Vc。
RF高频电压Vc是用于生成等离子体PL的比较高频的交流电压。RF高频电压Vc的频率fh在40MHz以上、1000MHz以下，更优选40Hz以上、500MHz以下(例如，100MHz)。
来自RF高频电源21c的RF高频电压Vc的频率，与来自RF高频电源21a的RF高频电压Va的频率可以为相同频率。但是，RF高频电压Vc、Va的频率也可不同。
匹配器22c使RF高频电源21c与等离子体PL等的阻抗匹配。
滤波器23c(HPF：HighPassFilter)防止来自RF低频电源21b的RF低频电压Vb输入RF高频电源21c。
变形例2中，向电极元件E1、E2两者持续施加高频电压Va，向电极元件E1、E2仅切换施加低频电压Vb。
与此相对，本变形例中，在电极元件E1、E2之间还配置有仅施加用于生成等离子体PL的高频电压Vc的电极元件E3。通过随时施加给电极元件E3的高频电压Vc，可保持等离子体PL的高密度，维持处理率。
如此，通过相邻的电极元件(基板电极)E1、E2、E3间的电压差，可形成横向电场F，使离子II的斜向入射成为可能。
(第3实施方式)
图18是第3实施方式涉及的等离子体处理装置10e的概略构成图。该等离子体处理装置10e具有：腔室11、排气口12、处理气体导入管13、基座14b、基板电极15、对置电极16、晶片旋转机构18、终端检测器19、RF高频电源21a、RF低频电源21b、匹配器22a、22b、滤波器23a、23b、切换机构24、旋转控制部26。
在这里，与等离子体处理装置10相同，向基板电极15(电极元件E1、E2)交互施加电压Va、Vb叠加的叠加电压VS。与此相对，也可如第2实施方式或变形例1～3所示，适当变更施加给基板电极15及对置电极16的电压Va、Vb、Vc的组合。
等离子体处理装置10e，与等离子体处理装置10比较，增加了晶片旋转机构18、终端检测器19、旋转控制部26。
晶片旋转机构18，使得晶片Wf对着基板电极15相对旋转，使得晶片Wf对于基板电极15的电极元件E1、E2的轴方向A的朝向变化。该旋转可任意为暂时的或连续的，可伴随处理过程的进行而变更。
此外，伴随处理过程的进行，切换机构24也可变更对于电极元件群E1、E2的电压交互施加周期(切换周期T)，或者停止交互施加、向两者施加。例如，在1分钟的垂直入射加工后，作为用于调整形状的精加工，可进行10秒钟的斜向入射加工。离子垂直入射时，向电极元件E1、E2全部施加叠加电压VS。离子斜向入射时，向电极元件E1、E2切换施加叠加电压VS。
此时，处理过程的进行状态可通过终端检测器19等的检测器掌握。此外，也可以不使用此种检测器，通过时间管理处理过程的进行状态。这一点在其他实施方式中也相同。
此外，切换周期T与旋转速度Vr的组合可以各种各样。例如，旋转速度Vr可以是1秒钟旋转10次。此时的旋转速度Vr为600rpm。也可更快或更慢旋转。RF低频电压的切换可以例如1秒钟切换1次。可以更快或更慢。
终端检测器19通过例如，等离子体PL的发光光谱的变化，检测蚀刻的终结。层32、31的构成材料不同的话，由于这些构成材料的差异，等离子体PL的发光光谱变化，可以检测层32的蚀刻终结(露出了层31)。
旋转控制部26，根据处理过程的推进(终端检测器19的检测结果或时间的推移)，控制晶片旋转机构18、切换机构24。
(1)旋转控制部26可如下a)、b)控制晶片旋转机构18。
a)旋转晶片Wf，使沟道的方向与图2所示电极元件E1、E2的轴方向A一致(近平行)。然后通过等离子体处理，可以提升沟道的加工精度。
b)等离子体处理中，使晶片Wf连续旋转。如此，可不依赖于沟道的方向而提升加工精度。即，可实现通孔侧壁的精密加工、垂直加工。
图19、图20分别显示沟道侧壁、通孔侧壁的加工状态。晶片Wf上，形成有层32、掩模33。图19中，掩模33具有沿着轴Ay的多个长方形状的开口331。图20中，掩模33具有多个圆形的开口331。
通过使离子II从晶片Wf的上方入射，图19中形成沟道Tr，但图20中形成通孔Bh。基本上，由于形成在掩模33的开口331形状的差异，因此图19中形成沟道Tr，但图20中形成通孔Bh。
在这里，图19中，与第1、第2实施方式对应，晶片Wf不旋转。另一方面，图20中，与第3实施方式对应，晶片Wf旋转。另外，图19中，轴Ay与图2、图16所示电极元件E的轴一致。
此时，图19中，以轴Ay作为旋转轴，离子II的入射角度θ变化。其结果是，离子II高效入射沟道Tr的侧壁。如此，为了高效形成沟道Tr，优选使沟道Tr的开口331的轴与电极元件E的轴一致、不旋转晶片Wf。
与此相对，图20中，晶片Wf旋转，离子II的入射角度与轴Ax和轴Ay对称(离子II从全方位斜向入射)。其结果是，可容易的形成对于晶片Wf的垂直轴Az对称的通孔Bh。如此，为了形成良好形状的通孔Bh，优选旋转晶片Wf。
另外，如后述的第5实施方式所示，通过使晶片Wf与基板电极15间的相对角度不变化、旋转电场，可以得到同样的效果。
(2)旋转控制部26可如下控制切换机构24。
截至沟道形成中，不进行切换地向基板电极15的各电极元件施加来自RF低频电源21b的RF低频电压Vb，垂直入射。之后，切换施加RF低频电压Vb。即，伴随等离子体处理处理过程的进行，控制切换机构24，将离子II的入射方向从垂直入射切换为斜向入射。
如此，可以同时确保垂直入射时的深度方向的蚀刻速率、以及斜向入射时降低斜度。斜向入射时的蚀刻速率比垂直入射时小。这是因为，斜向入射时，较之于垂直入射时，离子入射晶片Wf上的面积变大，单位面积的入射离子数减少。
另外，垂直入射与斜向入射的切换，可以使用终端检测器19对层32的蚀刻终结的检测、或者经过规定的处理时间、与切换周期T的时间调整。
以下显示的是使用了晶片Wf旋转和RF切换的孔H的加工处理过程例。
首先，说明旋转晶片Wf时，晶片Wf上的孔H的加工进行情况。此时，不进行RF切换。
如图21A～图21D所示，最初的切换周期T1中，向电极元件E1施加电压，产生箭头方向(向图右)的斜向成分的离子II照射。晶片Wf上的孔H也与晶片Wf共同旋转，使孔H的侧壁(蚀刻区域A1～A4)在圆周方向依次均匀蚀刻(图21A～图21D)。重复整数转(例如，100转)的该右斜向状态。在这里，旋转周期Tr为0.1秒的话，切换周期T1为10秒钟。
接着，作为电压切换前的过渡状态，向电极元件E1、E2两者施加电压，以垂直入射状态旋转数转(例如，10转)。另外，过渡状态也可以是不向电极元件E1、E2施加电压、不进行蚀刻的状态。旋转周期Tr为0.1秒时，过渡时间ΔT为1秒钟。
接下来的切换周期T2中，向电极元件E2施加电压，产生箭头反向(向图左)的斜向成分的离子。此时也同样，维持了旋转中圆周方向的处理过程均匀性(未图示)。并且，在切换周期T2期间(例如，与切换周期T1相同的整数转及时间)，照射向左箭头的方向(未图示)的斜向成分的离子II。
然后，根据处理过程，重复过渡时间ΔT、切换周期T1、过渡时间ΔT、切换周期T2(例如，1秒、10秒、1秒、10秒)、…，晶片上的孔H得以在圆周方向均匀蚀刻。
切换周期T1、T2、过渡时间ΔT也可在处理过程中途变更。切换周期T1、T2并不必须相同，但基本上设想为相同程度的时间。
如此，通过将切换周期T1、T2、过渡时间ΔT设定为晶片Wf的整数转，可以使旋转速度Vr与切换周期T1、T2的关系变得简单。
另外，切换周期T1、T2也并不一定要与整数转对应。即，也可在晶片Wf的一转中途变更为右斜(T1)、左斜(T2)的状态。但是，此时，必须调整旋转速度Vr和切换的时间。通过这些关系，圆周方向的处理过程均匀性并非一定达成。
以下显示a)～c)几个例子。
a)切换周期T(T1、T2)为旋转周期Tr的0.5n倍时(参照图22A～图22D)
考虑切换周期T为旋转周期Tr的0.5n(n＝1、3、5、…奇数)倍的情况。在这里，具体考虑的是每1/2转切换为右斜和左斜的情况。
图22A～图22D分别显示的是晶片Wf旋转0、0.5、1.0、1.5转的状态。从图22D的晶片Wf旋转1.5转的状态变化为图22A对应的晶片Wf旋转2.0转的状态。图22A～图22B、图22B～图22C、图22C～图22D分别与切换周期T1、T2、T1对应。即，在图22A～图22D所示瞬间，离子II的朝向切换为从左向右、或从右向左。
切换周期T1、T2、T1中，区域A1、A2、A3分别被蚀刻。
切换周期T1(向右的离子照射时)中晶片Wf旋转一半，然后，切换周期T2(向左的离子照射)开始。此时，前一半、后一半的旋转时两者在孔H的相同一侧(区域A1、A2)切削。这会导致不均匀的蚀刻，不理想。
另外，图22A～图22D中，假设切换瞬间进行，但实际上如上所述，需要过渡时间ΔT，通过过渡时间ΔT的设定，圆周方向的处理过程均匀性发生变化。例如，过渡时间ΔT为整数转的话，圆周方向的均匀性与没有过渡时间ΔT时相同。过渡时间ΔT短于切换周期T1、T2时，切换位置偏离过渡时间ΔT的程度(未图示)。
b)切换周期T为旋转周期Tr的1/3倍时(参照图23A～图23C)
考虑切换周期T1、T2为旋转周期Tr的1/3倍的情况。
图23A～图23C分别显示的是晶片Wf旋转0、1/3、2/3转的状态。从图23C的晶片Wf旋转2/3转的状态变化为图23A对应的晶片Wf旋转1转的状态。图23A～图23B、图23B～图23C分别对应切换周期T1、T2。即，在图23A～图23C所示瞬间，离子II的朝向切换为从左向右，或从右向左。
切换周期T1、T2中，区域A1、A2分别被蚀刻。
如图23A～图23C所示，圆周上的蚀刻位置A1、A2的一部分重叠。但是，该重叠会在旋转、切换重复的同时偏离。数十～数百转时，结果是圆周方向的处理均匀性得以保持。
另外，考虑过渡时间ΔT时，根据过渡时间ΔT的长短，圆周方向的均匀性会受到影响，必须另行调整。
c)切换周期T为旋转周期Tr的1/4倍时(参照图24A～图24D)
考虑切换周期T为旋转周期Tr的1/4倍的情况。
图24A～图24D分别显示的是晶片Wf旋转0、1/4、2/4、3/4转的状态。从图24D的晶片Wf旋转3/4转的状态变化为图24A对应的晶片Wf旋转1转的状态。图24A～图24B、图24B～图24C、图24C～图24D分别对应切换周期T1、T2、T1。即，在图24A～图24D所示瞬间，离子II的朝向切换为从左向右、或从右向左。
切换周期T1、T2、T1中，区域A1、A2、A3被蚀刻。
此时，由于晶片Wf旋转1转的话，晶片Wf的整面被切削，因此可以确保蚀刻方向的均匀性。
考虑过渡时间ΔT时，根据过渡时间ΔT的长短，圆周方向的均匀性会受到影响。
以上显示的是如a～c般的切换周期T1、T2与旋转周期Tr的相关具体例子，但也可考虑其他情况。如具体例所示，在旋转中途切换离子II的入射方向时，存在不理想的切换周期T、旋转周期Tr、过渡时间ΔT的关系。实用上优选切换T1、T2、过渡时间ΔT是旋转周期Tr的整数倍。
旋转周期Tr设想为0.01秒至100秒左右的范围。过渡时间ΔT设想为旋转周期Tr的数倍～数十倍左右。优选过渡时间ΔT对于切换周期T1、T2尽量小，可以确保更多的斜向入射实效时间。这是由于过渡时间ΔT期间不进行垂直入射或蚀刻。
另外，由于施加电压为正弦波，严密来说高频或低频1周期期间电压会变化，随之斜向成分也会变动。但是，由于同旋转时间的差异至少在105以上，因此可忽略该低频周期内的斜向成分变动的影响。
(变形例4～6)
以下说明第3实施方式的变形例(变形例4～6)。变形例4～6用于详细说明使晶片Wf和基板电极15间相对旋转的机构。因此，显示为省略了旋转机构以外部分的部分构成图。
(1)变形例4
图25是变形例4涉及的等离子体处理装置10f的部分构成图。该等离子体处理装置10f，作为等离子体处理装置10e的基座14、晶片旋转机构18的替代，具有基座141、基板电极块142、马达41。
马达41使基座141旋转，具有旋转轴411、转子412、定子413、侧板414、底板415。
旋转轴411、转子412、定子413构成旋转机构。旋转轴411与基座141连接。旋转轴411成筒状，其内部配置有基板电极块142的轴。转子412是配置在旋转轴411侧面的磁铁。定子413是配置在侧板414外部的电磁铁，隔着侧板414与转子412接近。通过使定子413磁场的N极、S极周期性变化而产生的磁力，转子412相对于定子413旋转。其结果是，腔室11内(真空侧)的旋转轴411、转子412和腔室11外(大气侧)的定子413间被分割。
另外，在这里，转子412、定子413使用的是永久磁铁、电磁铁，但也可以相反、或两者为电磁铁。这一点在以下的变形例5、6中也相同。
基座141的上面保持着晶片Wf，在此状态下与旋转轴411连接，通过旋转机构旋转。其结果是，晶片Wf通过旋转机构而旋转。
基座141具有支保持板电极块142的内部空间。
基板电极块142配置在基座141的内部，固定在底板415上，不旋转。
从腔室11外的RF高频电源21a、RF低频电源21b，向腔室11内的基板电极15供给电压波形V1、V2(RF高频电压Va、RF低频电压Vb叠加的电压波形)。
通过使晶片Wf旋转，斜向离子从全方位入射晶片Wf。
(2)变形例5
图26是变形例5涉及的等离子体处理装置10g的部分构成图。该等离子体处理装置10g，作为等离子体处理装置10e的基座14b、晶片旋转机构18的替代，具有基座141a、基板电极块142a、马达41a。
马达41a使基板电极块142a旋转，具有旋转轴411a、转子412、定子413、侧板414、底板415、环形电极416、刷状电极417。
旋转轴411a、转子412、定子413构成旋转机构。旋转轴411a与基板电极块142a连接。转子412是配置在旋转轴411侧面的磁铁。定子413是配置在侧板414外部的电磁铁，隔着侧板414与转子412接近。通过使定子413磁场的N极、S极周期性变化产生的磁力，转子412对着定子413旋转。其结果是，腔室11内(真空侧)的旋转轴411a、转子412和腔室11外(大气侧)的定子413间被分割。
环形电极416、刷状电极417通过以互相滑动的状态接触，在旋转轴411a旋转中，确保对基板电极15的电气连接。环形电极416是固定配置在旋转轴411a外周的环形的电极。刷状电极417是在旋转轴411a旋转中，与环形电极416滑动接触的刷形的电极。
来自切换机构24的电压波形V1、V2，通过刷状电极417、环形电极416，从腔室11外的RF高频电源21a、RF低频电源21b供给给腔室11内的基板电极15。
基座141a具有支撑基板电极块142的内部空间。基座141a被固定在腔室11，不旋转。
基板电极块142a配置在基座141a的内部。基板电极块142a与旋转轴411a连接，通过旋转机构旋转。其结果是，基板电极15通过旋转机构旋转。
通过使基板电极15旋转，晶片Wf上生成的电场分布旋转，斜向离子从全方位入射晶片Wf。
另外，等离子体处理装置10g也可具有静电卡盘。DC电压通过刷压电流导入电极连接旋转部，供给给DC电极。
(3)变形例6
图27是变形例6涉及的等离子体处理装置10h的部分构成图。该等离子体处理装置10h，作为等离子体处理装置10e的基座14、晶片旋转机构18的替代，具有基座141b、基板电极块142b、马达41b、静电卡盘42、DC电源43、制冷剂供给部44。
马达41b使基板电极块142b旋转，具有旋转轴411、转子412、定子413、侧板414、底板415、环形电极416a、刷状电极417a、开口418。
旋转轴411、转子412、定子413构成旋转机构。旋转机构的构成、动作等与变形例4实质上相同，因此省略详细说明。
通过环形电极416a、刷状电极417a以互相滑动的状态接触，在旋转轴411旋转中，确保静电卡盘42与内部电极的电气连接。环形电极416a是固定配置在旋转轴411外周的环形的电极。刷状电极417a是在旋转轴411旋转中，与环形电极416滑动接触的刷形的电极。
静电卡盘42静电吸引晶片Wf，具有多个开口421。静电卡盘42内部电极是一种网状电极，作为具有多个开口的吸附电极发挥功能。
图28、图29显示的是静电卡盘42内部电极一例的平面图。图28中，方形形状的开口(空隙)421在纵横2个方向配置成列(一种网状电极)。图29中，长方形形状(线条形状)的开口(空隙)421并列配置(一种线状电极)。图28、图29中，矩形的开口向2个方向、1个方向配置。
为了在基座支撑基板而使用静电卡盘42时，等离子体处理装置10x中，向基板电极15x叠加施加离子引入用低频电压和静电吸附用DC电压。即基板电极15x与静电卡盘内部电极相同。
第1～第3实施方式中，使用未图示的一个DC电源叠加施加DC电压时，必须要有例如通过电容或电感的滤波器机构(与叠加高频电压时的HPF(高通滤波器)相同)，以使得通过连接的DC电源，不同电极群间不会有来自各自低频电源的低频电压流入。
另外，如变形例4、5所示，具有使晶片Wf和基板电极15间相对旋转的机构时，由于晶片Wf与基板电极15分离，因此难以使用同一电极进行吸附。此时，需要如变形例6所说明，在晶片Wf附近另行设置静电吸附用电极。
图29所示的线条形状的开口421，适宜第1、第2实施方式所示的不旋转基座14、基板电极15等的情况。此时，优选开口421的轴与沟道Tr的开口331的轴Ay和电极元件E的轴一致(参照图2、图7及图19)。
在这里，开口421的形状为矩形，但作为矩形的替代，也可使用圆形、楕圆形等的开口。
如图28、图29所示，开口421具有宽度D(与图2的电极间隔D对应)。如后所述，该宽度D优选为2～5mm。
DC电源43向静电卡盘42内部电极供给DC电压，静电吸附晶片Wf。来自DC电源43的DC电压，通过刷状电极417a、环形电极416a，供给到基座141b内的静电卡盘42内部电极。
制冷剂供给部44供给用于冷却晶片Wf的制冷剂C。基于惰性、导热性等的观点，作为制冷剂C，优选例如He。
基座141b具有用于导入制冷剂C的开口143。底板415具有用于向基座141b内导入制冷剂C的开口418。从制冷剂供给部44供给的制冷剂C，通过开口418、基座141b内，从开口143供给至晶片Wf的背面，将晶片Wf冷却。冷却了晶片Wf的制冷剂C，被放出到腔室11内，从排气口12排出至外部。
(第4实施方式)
图30是第4实施方式涉及的等离子体处理装置10i的概略构成图。该等离子体处理装置10i具有：腔室11、排气口12、处理气体导入管13、基座14c、基板电极15c、对置电极16、终端检测器19、RF高频电源21a、RF低频电源21b、匹配器22a、22b、滤波器23a、23b、切换机构24、控制部26c、开关SW3、SW4。另外，为了容易观察，省略了容量的图示。
等离子体处理装置10i，较之于等离子体处理装置10e，没有晶片旋转机构18，作为基板电极15的替代，使用的是基板电极15c。
图31显示的是基板电极15c的构成一例的立体图。基板电极15c由上下配置的电极元件E11、E12、电极元件E21、E22构成。在这里，可认为电极元件E11、E12、电极元件E21、E22分别构成第1、第2电极元件群。即，基板电极15c具有这些第1、第2电极元件群。
电极元件E11、E12，与第1实施方式的电极元件E1、E2对应，沿轴方向A1交互配置。
电极元件E21、E22在电极元件E11、E12的下方，沿轴方向A2交互配置。这些轴方向A1、A2互不相同(例如，垂直相交)。
通过切换机构24以及控制部26c，分别ON、OFF切换电极元件E11、E12、电极元件E21、E22，可分别得到斜向成分。此外，可向E11、E12两者、或E21、E22两者施加，在晶片整面垂直入射。
如此，开关SW3、SW4切换电极元件E11、E12、电极元件E21、E22，施加RF高频电压Va和多个RF低频电压Vba、Vbb。
由于电极元件E21、E22的轴方向A1与电极元件E11、E12的轴方向A2不同，因此可以同时或独立实现2个方向的斜向成分，使得具有多方向的沟道(trench)的形状加工成为可能。
(第5实施方式)
图32是第5实施方式涉及的等离子体处理装置10j的概略构成图。
该等离子体处理装置10j具有：腔室11、排气口12、处理气体导入管13、基座14d、基板电极15d、对置电极16、移位寄存器51、控制部52、RF高频电源21a、RF低频电源21b、匹配器22a、22b、滤波器23a、23b、切换机构24。
图33显示的是从上方看到的基板电极15d状态的平面图。基板电极15d具有纵横2个方向成列的电极元件Exy。在这里，将电极元件Exy配置在互相垂直的纵横2个方向，但该方向无需必须垂直。将电极元件Exy成列配置为互不相同的第1、第2个方向即可。
在这里，电极元件Exy从上方观察具有矩形(正方形)，但也可以为圆形。
移位寄存器51选择将电极元件Exy与开关SW1、SW2中的哪一个连接。移位寄存器51，作为从多个电极元件中，选择沿一个方向的所述多个电极元件群的选择部发挥功能。移位寄存器51选择电极元件Exy，区分为例如互相平行的(几乎相同方向θ排列的)2个ON、OFF组(线状组)。
图34A～图34D显示的是电极元件Exy区分(选择)为方向θ分别对应于0°、45°、90°、135°的组G11、G12、组G21、G22、组G31、G32、组G41、G42的情况。
此时，移位寄存器51选择分别沿着第1方向(0°方向)、第2方向(90°方向)、在第1、第2方向中间的第3方向(方向45°)、在所述第2、第1方向中间的第4方向(135°方向)的第1、第2电极元件群(组G11、G12、组G21、G22、组G31、G32、组G41、G42)中的任意一个。
在这里，第3方向是将第1、第2方向的2等分的方向，但也可设定为第1、第2方向中间的任意方向。此外，第4方向也可设定为第2、第1方向中间的任意方向。另外，在第1、第2方向中间也可设定多个方向。
控制部52控制移位寄存器51，变更电极元件Exy的分组，使方向θ依次旋转。例如，周期性重复图34A～图34D的组G11、G12、组G21、G22、组G31、G32、G41、G42。这表示电极元件Exy的分组方向θ旋转。组G11、G12与θ＝0°、180°双方对应，因此组G41、G42之后回到组G11、G12的话，来自基板电极15d的电场已旋转。
通过使线状组旋转，生成在晶片Wf上的电场分布旋转，斜向离子从全方位入射晶片Wf。即，可得到与晶片Wf旋转同样的效果。
控制部52如此控制切换机构24，使电极元件Exy与开关SW1、SW2的连接关系按时间变化。即，使被选择的电极元件Exy的排列方向θ按时间变化。
(第6实施方式)
图35是第6实施方式涉及的等离子体处理装置10k的概略构成图。该等离子体处理装置10k具有：腔室11、排气口12、处理气体导入管13、基座14b、基板电极15、对置电极16、晶片旋转机构18、终端检测器19、RF高频电源21a、RF低频电源21b、匹配器22a、22b、滤波器23a、23b、旋转控制部26。
在这里，向基板电极15的一方(电极元件E1或E2)施加电压Va、Vb叠加的叠加电压VS，设置有另一方的电极群。由此，仅单侧方向为斜向入射的处理过程。另外，也可如第2实施方式，始终向两方电极群施加高频电压Va。
已经如图21所示，导入旋转机构时，无需必须具有施加电压的切换机构。如本实施方式，通过始终仅进行单侧的斜向入射，可以实现圆周方向的处理过程均匀性，而无需依赖旋转周期。
(第7实施方式)
图36显示的是第7实施方式涉及的等离子体处理装置10l的图。等离子体处理装置10具有：显示·输入部27、显示控制部28。
显示·输入部27是可以显示及输入信息的触摸显示器，例如，是液晶显示装置。显示·输入部27可区别显示出离子的垂直入射、斜向入射。
显示控制部28控制显示·输入部27的显示及输入。
使用显示·输入部27，向等离子体处理装置10l输入处理过程条件，处理过程开始。
图37A、图37B分别显示的是显示·输入部27显示出的离子的垂直入射、斜向入射。如此，可以明白的显示出等离子体处理装置10的处理对应于垂直入射、斜向入射中的哪一个，对等离子体处理装置10的用户而言很方便。
此外，显示·输入部27也可显示离子的垂直入射、斜向入射的时间。例如，它们切换时，显示·输入部27上交互闪烁红色标识和绿色标识。
此外，设定处理过程条件时，也可在显示·输入部27上用箭头表示离子的入射方向。此时，与离子的入射方向对应而改变箭头的角度的话，对用户而言很方便。
此外，也可使该箭头显示为图标，触摸该图标的话，入射角度以数值表示。另外，也可将显示的数值作为图标，触摸该数值的话，可变更数值。
(实施例)
以下说明实施例。
图38A～图38C、图39A～图39C显示的是等离子体处理装置10中入射晶片Wf的离子II的角度分布的等离子体模拟结果图表。上述模拟使用市售的软件(VizGlow)，在等离子体处理装置10的中心起一半区域实施。累积RF低频电压的1周期内的离子II的入射量，算出基板入射离子的角度分布。
图40是计算区域整体的电位分布。箭头表示对于排列的电极元件E的电场。此外，显示了晶片Wf的中心O及后述的评价点P3。
图41显示的是对于电极元件E的评价点P1～P5。评价入射评价点P1～P5上方的晶片Wf上的离子。即，对于电极元件E1，评价其两侧的电场。
另外，在电极元件E的端部附近，存在因边缘效果而较强的电场，会影响斜向成分的评价，因此评价的是晶片Wf中央(center)附近的电场。
图38A～图38C的图表G1～G5与评价点P1～P5对应。
图38A显示的是电极宽度W为2mm、电极间隔D为4mm、仅RF低频电压Vb进行ON、OFF的结果。评价点P1与P5、评价点P2与P4是对着电极中心(评价点3)分别左右对称的位置。可知，对于一个电极，对称位置的角度分布大致对称(符号相反，角度峰值位置大致相同)。因此，可以得到晶片Wf整面良好的处理过程均匀性。
并非完全的左右对称是因为，由于本模拟中等离子体密度存在分布，因此产生了对该分布对应的斜向成分的偏向。等离子体密度在晶片Wf整面为均匀时，成对称的角度分布。
图38B显示的是电极宽度W为3mm、电极间隔D为3mm的结果。确认了0～5度的峰值的斜向离子入射。由于此时的左右分布也接近对称，因此晶片整面的均匀性良好。
图38C显示的是电极宽度W为1mm、电极间隔D为1mm的结果。可知斜向成分的峰角为1-2度左右，接近垂直入射。即，电极宽度W、电极间隔D较小时，产生的斜向成分变弱。
说明电介质的介电常数。
图39A～图39C显示的是使电极间隔D配置的电介质构件的介电常数变化的结果。在这里，电极宽度W为2mm，电极间隔D为4mm，使介电常数变化为1、7.7、14等3种情况。
如图39A所示，介电常数为1时，几乎没有产生斜向成分。在介电常数小的介质中，电位下降大。因此，相邻电极元件E间的电位差在到达晶片Wf时变小。
如图39B、图39C所示，介电常数为7.7、14时，相邻电极间的电位差维持至晶片Wf，入射斜向离子。分别得到了±5度左右有峰值、近乎左右对称的优选分布。
如上可知，虽然也根据电极宽度W、电极间隔D，但较好的是介电常数在一定程度上较大。
说明电极宽度W、电极间隔D的有效范围。
斜向离子有效入射时，孔深的纵横比在20以上，角度截至5度左右时可改善孔H的底部形状。纵横比小于此的以往范围的孔·沟道加工时，仅使用以往的垂直加工方式也可应对。
图42A～图42C显示的是等离子体处理装置10中入射晶片Wf的离子II的角度分布的等离子体模拟结果的图表。
图43显示的是对于电介质构件DM的评价点Q1～Q5。评价的是入射评价点Q1～Q5上方的晶片Wf上的离子。即，评价一个电介质构件DM的两侧的电场。
图42A～图42C是对RF高频电压Va、RF低频电压Vb两者进行ON、OFF施加时的角度分布。使电极间隔D一定(2mm)，电极宽度W变化为1、4、7mm。
图42A～图42C的图表G1～G5与评价点Q1～Q5对应。
电极宽度W为1mm时，可知基本没有斜向成分，近乎垂直入射。电极宽度W为4mm时，分布具有明确峰值，电极宽度W为7mm时，角度分布失去明确的峰值，此外蚀刻速率下降。如此，电极宽度W存在恰当的范围。
图44、图45显示的是电极宽度W、电极间隔D与峰角的关系。
伴随电极宽度W、电极间隔D的增大，峰角的绝对值变大。可知电极宽度W、电极间隔D均可以为1-5mm左右(更优选2～5mm左右)。
可如下通过斜向成分产生的原因进行说明。即，与电位分布的曲线对应，晶片Wf上的等离子体PL的壳层会弯曲。通过对着弯曲的壳层垂直入射离子，离子斜向入射晶片Wf。
例如，电极间隔3cm的电容耦合等离子体(CCP)处理过程中，典型的是壳层厚度为1-5mm左右。
电极宽度W、电极间隔D小于1mm左右时，壳层的空间变形尺度小于壳层厚度，壳层的变形被消除。即，斜向成分难以产生或变弱。
此外，电极宽度W、电极间隔D也不优选大于5mm左右。首先，电极宽度较大时，电极上电场始终垂直朝向晶片Wf，离子始终垂直入射。电极间隔D较大时，整体电场变弱，等离子体密度下降，过程速率下降。因此，斜向入射处理过程的适合条件是电极宽度W为2-5mm、电极间隔D为2-5mm左右。
虽未图示，但根据模拟，旋转晶片Wf与不旋转晶片Wf(图38A～图38C、图39A～图39C、图42A～图42C)的结果大致相同。
所述实施例仅是例示，本发明不限定于这些实施例。事实上，本实施例可表现为各种形式，另外，可在不脱离本发明主旨的范围内进行各种省略、替换和变更。涵盖这些形式和变更的权利要求及等同描述也包含于本发明的范围和主旨内。

Claims (18)

1.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
腔室，
向所述腔室内导入处理气体的导入部，
配置在所述腔室内，直接或间接载置有基板，具有交互配置的第1、第2电极元件群的基板电极，
用于使所述处理气体离子化、产生等离子体的、输出40MHz以上的高频电压的高频电源，
用于从所述等离子体中引入离子的、输出20MHz以下的低频电压的低频电源，
向所述第1、第2电极元件群交互施加所述低频电压的切换机构。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，其中，所述切换机构向所述第1、第2电极元件群交互施加所述低频电压及所述高频电压的叠加电压。
3.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，其中，还具备有与所述基板电极相向配置的对置电极，
所述对置电极被施加所述高频电压。
4.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，其中，所述基板电极还具有配置在所述第1、第2电极元件群之间的第3电极元件群，
还具备有向所述第3电极元件群施加第2高频电压、用于稳定所述等离子体的第2高频电源。
5.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，其中，所述基板电极具有至少配置在所述第1、第2电极元件群之间的电介质构件。
6.根据权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于，其中，所述电介质构件的介电常数在7以上。
7.根据权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于，其中，所述电介质构件具有平板形状，
所述第1、第2电极元件群由配置在所述电介质构件上的导体层构成。
8.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，其中，构成所述第1、第2电极元件群的电极元件的宽度在1mm以上、5mm以下，
所述电极元件的间隔在1mm以上、5mm以下。
9.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，其中，所述切换机构具有：
切换所述第1电极元件群与所述低频电源的连接状态的第1开关，
切换所述第2电极元件群与所述低频电源的连接状态的第2开关，
控制所述第1、第2开关的开关控制部。
10.根据权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于，其中，所述开关控制部控制所述第1、第2开关，使得所述第1、第2电极元件群中的一方与所述低频电源连接时，所述第1、第2电极元件群中的另一方接地。
11.根据权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于，其中，所述开关控制部控制所述第1、第2开关以依次重复以下第1～第4状态：
所述第1电极元件群与所述低频电源连接，所述第2电极元件群未与所述低频电源连接的第1状态，
所述第1、第2电极元件群两者与所述低频电源连接的第2状态，
所述第1电极元件群未与所述低频电源连接，所述第2电极元件群与所述低频电源连接的第3状态，
所述第1、第2电极元件群两者与所述低频电源连接的第4状态。
12.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，其中，所述基板电极具有向2个方向成列配置的多个电极元件，
还具备有从所述多个电极元件选择分别构成所述第1、第2电极元件群的第1、第2多个电极元件的选择机构。
13.根据权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于，其中，所述选择机构选择所述第1、第2多个电极元件，使所述第1、第2电极元件群的配置方向旋转。
14.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，其中，伴随处理的进行，所述切换机构切换向所述第1、第2电极元件群交互施加所述低频电压的状态、和向所述第1、第2电极元件群两者施加所述低频电压的状态。
15.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，其中，伴随处理的进行，所述切换机构变更向所述第1、第2电极元件群交互施加所述低频电压的周期。
16.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，其中，还具备有使所述基板与所述基板电极相对旋转的旋转机构。
17.根据权利要求16所述的等离子体处理装置，其特征在于，其中，所述第1、第2电极元件群的交互切换周期T不是所述旋转周期Tr的0.5n倍，其中，n为整数。
18.一种等离子体处理方法，是通过具备有配置在腔室内、且具有交互配置的第1、第2电极元件群的基板电极的等离子体处理装置进行的等离子体处理方法，其特征在于，包括：
向所述基板电极直接或间接配置基板的工序，
对所述腔室内减压，导入处理气体的工序，
使所述腔室内的处理气体离子化，生成等离子体的工序，
为了从所述等离子体中引入离子，向所述第1、第2电极元件群交互施加20MHz以下的交流电压的工序。
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