JP2002254248A

JP2002254248A - 電解加工装置

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Publication number: JP2002254248A
Application number: JP2001056027A
Authority: JP
Inventors: Shuzo Sato; 修三佐藤; Yoshiya Yasuda; 善哉安田; Shigeo Ishihara; 成郎石原; Suguru Otorii; 英大鳥居; Takeshi Nogami; 毅野上; Hisanori Komai; 尚紀駒井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2002-09-10
Also published as: US20020160698A1; US6846227B2; US20040188244A1; TW541609B; US20050082165A1

Abstract

(57)【要約】【課題】金属膜を平坦化する際に、初期凹凸を容易に緩
和あるいは平坦化でき、かつ余分な金属膜の除去効率に
優れ、金属膜へのダメージを抑制可能な電解加工装置を
提供する。【解決手段】被加工面に金属膜を有する被加工対象物Ｗ
を電解除去加工する電解加工装置であって、被加工対象
物Ｗを保持する被加工対象物保持手段４２と、被加工対
象物表面を払拭するワイパ２４と、被加工対象物表面上
に電解液ＥＬを供給する電解液供給手段と、被加工対象
物表面に対向する位置に配設された第１電極２３と、被
加工対象物表面の周辺部に配設された第２電極２７と、
被加工対象物表面の第２電極と第１電極間に電流を供給
する電源６１とを有する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解加工装置に関
し、特に金属膜形成に伴う凹凸面を緩和する際に使用す
る電解加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の高集積化、小型化に伴い、
配線の微細化、配線ピッチの縮小化および配線の多層化
が進んでおり、半導体装置の製造プロセスにおける多層
配線技術の重要性が増大している。一方、従来、多層配
線構造の半導体装置の配線材料としてアルミニウムが多
用されてきたが、近年の０．２５μｍルール以下のデザ
インルールにおいて、信号の伝搬遅延を抑制するため
に、配線材料をアルミニウムから銅に代えた配線プロセ
スの開発が盛んに行われている。銅を配線に使用する
と、低抵抗と高エレクトロマイグレーション耐性を両立
できるというメリットがある。

【０００３】この銅を配線に使用するプロセスでは、例
えばあらかじめ層間絶縁膜に形成した溝状の配線パター
ンに金属を埋め込み、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Po
lishing : 化学機械研磨) 法によって余分な金属膜を除
去して配線を形成する、ダマシン（damascen）法と呼ば
れる配線プロセスが有力となっている。このダマシン法
は、配線のエッチングが不要であり、さらに上層の層間
絶縁膜も自ずと平坦なものになるので、工程を簡略化で
きるという利点がある。さらに、層間絶縁膜に配線用溝
だけでなく、コンタクトホールも溝として開け、配線用
溝とコンタクトホールを同時に金属で埋め込むデュアル
ダマシン（dualdamascene）法では、さらに大幅な配線
工程の削減が可能となる。

【０００４】ここで、上記のデュアルダマシン法による
銅配線形成プロセスの一例について下記の図を参照し
て、説明する。まず、図２７（ａ）に示すように、例え
ば、不図示の不純物拡散領域が適宜形成されているシリ
コンなどの半導体基板３０１上に、例えば酸化シリコン
からなる層間絶縁膜３０２を、例えば減圧ＣＶＤ（Chem
ical Vapor Deposition ）法により形成する。

【０００５】次に、図２７（ｂ）に示すように、半導体
基板３０１の不純物拡散領域に通じるコンタクトホール
ＣＨ、および半導体基板３０１の不純物拡散領域と電気
的に接続される所定のパターンの配線が形成される溝Ｍ
を公知のフォトリソグラフィー技術およびエッチング技
術を用いて形成する。

【０００６】次に、図２７（ｃ）に示すように、バリヤ
膜３０５を層間絶縁膜３０２の表面、コンタクトホール
ＣＨおよび溝Ｍ内に形成する。このバリヤ膜３０５は、
例えば、Ｔａ、Ｔｉ、ＴａＮ、ＴｉＮなどの材料を公知
のスパッタ法により、形成する。バリヤ膜３０５は、配
線を構成する材料が銅で層間絶縁膜３０２が酸化シリコ
ンで構成されている場合には、銅は酸化シリコンへの拡
散係数が大きく、酸化されやすいため、これを防止する
ために設けられる。

【０００７】次に、図２８（ｄ）に示すように、バリヤ
膜３０５上に、銅を公知のスパッタ法により、所定の膜
厚で堆積させ、シード膜３０６を形成する。次に、図２
８（ｅ）に示すように、コンタクトホールＣＨおよび溝
Ｍを銅で埋め込むように、銅膜３０７を形成する。銅膜
３０７は、例えば、メッキ法、ＣＶＤ法、スパッタ法な
どにより形成する。

【０００８】次に、図２８（ｆ）に示すように、層間絶
縁膜３０２上の余分な銅膜３０７およびバリヤ膜３０５
をＣＭＰ法によって除去し、平坦化する。以上の工程に
より、銅配線３０８およびコンタクト３０９とが形成さ
れる。上記したプロセスを配線３０８上で繰り返し行う
ことにより、多層配線を形成することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
デュアルダマシン法を用いた銅配線形成プロセスでは、
余分な銅膜３０７をＣＭＰ法によって除去する工程にお
いて、従来のＣＭＰ法を用いた平坦化技術では、研磨工
具と銅膜との間に所定の圧力をかけ、研磨するため、半
導体基板へのダメージが大きく、特に層間絶縁膜に機械
的強度の低い低誘電率の有機系絶縁膜などを採用してい
く場合には、このダメージは、無視できないものとな
り、層間絶縁膜へのクラック（亀裂）の発生、半導体基
板からの層間絶縁膜の剥離などの問題がある。

【００１０】また、層間絶縁膜３０２と、銅膜３０７お
よびバリヤ膜３０５との除去性能が異なることから、配
線３０８にディッシング、エロージョン（シンニン
グ）、リセスなどが発生しやすいという問題が存在し
た。ディッシングは、図２９に示すように、例えば、
０．１８μｍルールのデザインルールにおいて、例え
ば、１００μｍ程度のような幅の広い配線３０８が存在
した場合に、当該配線の中央部が過剰に除去され、へこ
んでしまう現象であり、このディッシングが発生すると
配線３０８の断面積が不足するため、配線抵抗値不良な
どの原因となる。このディッシングは、配線材料に比較
的軟質の銅やアルミニウムを用いた場合に発生しやす
い。エロージョンは、図３０に示すように、例えば、３
０００μｍの範囲に１．０μｍの幅の配線が５０パーセ
ントの密度で形成されているようなパターン密度の高い
部分が過剰に除去されてしまう現象であり、エロージョ
ンが発生すると、配線の断面積が不足するため、配線抵
抗値不良などの原因となる。リセスは、図３１に示すよ
うに、層間絶縁膜３０２と配線３０８との境界で配線３
０８が低くなり段差ができてしまう現象であり、この場
合にも配線の断面積が不足するため、配線抵抗値の不良
などの原因となる。

【００１１】一方、余分な銅膜３０７をＣＭＰ法によっ
て、平坦化および除去する工程では、銅膜を効率的に除
去する必要があるため、単位時間当たりの除去量である
研磨レートは、例えば、５００ｎｍ／ｍｉｎ以上となる
ように要求されている。この研磨レートを稼ぐために
は、ウェーハに対する加工圧力を大きくする必要があ
り、加工圧力を大きくすると、図３２に示すように、配
線表面にスクラッチＳＣやケミカルダメージＣＤが発生
しやすくなり、特に、軟質の銅では発生しやすい。この
ため、配線のオープン、ショート、配線抵抗値不良など
の不具合の原因となり、また、加工圧力を大きくする
と、上記のスクラッチ、層間絶縁膜の剥離、ディッシン
グ、エロージョンおよびリセスの発生量も大きくなると
いう不利益が存在した。

【００１２】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、従って、本発明は、金属膜を平坦化する際
に、初期凹凸を容易に緩和あるいは平坦化でき、かつ余
分な金属膜の除去効率に優れ、金属膜へのダメージを抑
制可能な電解加工装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の電解加工装置は、被加工面に金属膜を有す
る被加工対象物を電解除去加工する電解加工装置であっ
て、前記被加工対象物を保持する被加工対象物保持手段
と、前記被加工対象物表面を払拭するワイパと、前記被
加工対象物表面上に電解液を供給する電解液供給手段
と、前記被加工対象物表面に対向する位置に配設された
第１電極と、前記被加工対象物表面の周辺部に配設され
た第２電極と、前記被加工対象物表面の第２電極と前記
第１電極間に電流を供給する電源とを有する。

【００１４】上記の本発明の電解加工装置によれば、例
えば被加工対象物の被加工面に金属膜が形成されている
場合に、電解液供給手段により、被加工対象物表面上に
電解液を供給し、電源により第１電極と第２電極が設け
られた被加工対象物表面と間に電流を供給することで、
被加工面の金属膜表層が陽極酸化し、イオン状態とし
て、あるいは、キレート剤との反応によりキレート化し
て脆弱な膜として、ワイパにより払拭することで、陽極
酸化された金属膜を除去することができ、低い押圧で効
率的に被加工対象物の金属膜表面の段差を緩和あるいは
平坦化するように、電解除去加工することができる。

【００１５】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記金属膜は、配線金属膜である。さらに好適に
は、前記金属膜は、少なくとも銅、アルミニウム、タン
グステン、金、銀のいずれか、または、それらの合金、
またはそれらの酸化物あるいは窒化物を含む。上記の金
属材料からなる金属膜を電解除去し、配線層として加工
することができる。

【００１６】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記被加工対象物保持手段は、前記被加工対象物を
所定の回転軸を中心に回転させる。さらに好適には、前
記被加工対象物保持手段は、前記被加工対象物を押圧す
るとともに、前記被加工対象物を所定の回転軸中心に回
転させる。また、好適には、前記被加工対象物保持手段
を前記ワイパのワイパ面に対して平行な面上に平行移動
させる平行移動手段をさらに有する。被加工対象物保持
手段により被加工対象物を移動させながら電解除去加工
することで、被加工面を均一に加工することができる。

【００１７】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記ワイパは弾塑性体材料で構成されている。ある
いは好適には、前記ワイパに通気孔が設けられている。
あるいは好適には、前記ワイパを支持するワイパ支持部
材に通気孔が設けられている。あるいは好適には、前記
ワイパは所定の回転軸を中心に回転可能となっている。
弾塑性体材料のワイパにより被加工面を傷つけないよう
に加工でき、ワイパやその支持部材に通気孔を設ける、
あるいはワイパを回転駆動することで、電解除去反応に
より発生するガスを被加工面から放出しやすくすること
ができる。

【００１８】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、好適には、前記電解液供給手段は電解質と添加剤を
含む電解液を供給する。さらに好適には、前記添加剤
は、銅イオンを含む。さらに好適には、前記添加剤は、
少なくとも光沢剤あるいはキレート剤のいずれかを含
む。さらに好適には、前記電解液は、研磨砥粒を含む。
陽極酸化によるイオン化やキレート化により脆弱な膜と
することなどにより、ワイパでの払拭による低い押圧で
効率的に被加工対象物の金属膜表面の段差を緩和あるい
は平坦化するように、電解除去加工することができる。

【００１９】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記電源は、前記被加工対象物表面と前記第１電極
間に周期性パルス電圧を印加することにより電流を供給
する。例えば、パルス幅を非常に短くすることで、１パ
ルス当たりの陽極酸化される量を非常に小さくして、表
面の凹凸に接触した場合など電極間距離の急変による放
電、気泡やパーティクルなどが介在した場合に起こる電
気抵抗の急変によるスパーク放電など、銅膜などの金属
膜の突発的かつ巨大な陽極酸化を防止し、できるだけ小
さなものの連続にするために有効なものとなる。さらに
好適には、前記電源は、前記被加工対象物表面と前記第
１電極間に矩形パルス、サイン波形、スロープ波形、Ｐ
ＡＭ波形の電圧を印加して電流を供給する。また、好適
には、前記電源は、前記被加工対象物表面と前記第１電
極間に流れる電流値を少なくとも電解加工初期と終点付
近で変更可能である。さらに好適には、前記電源は、前
記被加工対象物表面と前記第１電極間に流れる電流値を
電解加工初期において大きく、終点付近で小さく設定す
る。

【００２０】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記電解液供給手段により供給された電解液の温度
を調節する温度調整手段をさらに有する。さらに好適に
は、前記温度調整手段は、前記電解液の温度を８０℃以
下に調整する。例えば８０℃以下程度に調節することで
陽極酸化を促進でき、好ましい。

【００２１】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記被加工対象物の周囲を包含するように形成さ
れ、前記電解液供給手段により供給された電解液を溜め
る浴槽をさらに有する。あるいは好適には、前記電解液
供給手段は、前記被加工対象物表面上に前記電解液が液
盛りするように電解液を供給する。あるいは好適には、
前記電解液供給手段は、電解液が滲出する材料からなる
滲出部材を端部に有し、前記滲出部材を介して前記電解
液を前記被加工対象物表面上に供給する。上記各方法に
より電解液を供給することができる。

【００２２】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記第２電極は、前記被加工対象物表面の金属膜に
比して同等または貴なる金属材料を有する。これによ
り、陽極部材の電解液への溶出などを防止し、被加工対
象物表面の金属膜を積極的に陽極酸化させることができ
る。なお、本来、陰極は溶出しないため、貴卑を考慮す
る必要はない。

【００２３】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記第２電極が被加工対象物表面の周辺部に接触す
るように配設されている。さらに好適には、前記第２電
極は、先端部が櫛形に形成されており、当該櫛形部にお
いて前記被加工対象物表面の周辺部に接触するように配
設されている。また、さらに好適には、前記金属膜には
前記被加工対象物の側面へ張り出している張り出し部が
形成されており、前記第２電極は、前記張り出し部にお
いて前記被加工対象物表面の周辺部に接触するように配
設されている。上記各形態の第２電極により被加工対象
物表面の周辺部に接触して電圧を印加する電極とするこ
とができる。

【００２４】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記第２電極が被加工対象物表面の周辺部に接触し
ない位置に配設され、前記第２電極と前記被加工対象物
表面とが前記電解液を介して通電する。第２電極が被加
工対象物表面の周辺部に接触しない場合には、電解液を
介して通電させる構成とすることができる。また、好適
には、前記第２電極が、着脱可能なカートリッジ型に構
成されている。また、好適には、前記第１電極に負電圧
を印加し、前記第２電極に正電圧を印加する。

【００２５】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記ワイパは、前記第１電極と当該第１電極を支持
する絶縁性支持部を被覆して前記絶縁性支持部の端部に
固定されている。さらに好適には、前記ワイパは、ゴム
バンドあるいはＯ−リングにより前記絶縁性支持部の端
部に固定されている。ゴムバンドあるいはＯ−リングな
どにより第１電極を被覆するようにワイパを固定するこ
とができる。

【００２６】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記被加工対象物表面と前記第１電極との間の距離
を可変とする手段が設けられている。第１電極および第
２電極、即ち、被加工対象物表面に印加する電圧が所定
の値のとき、所定の電解電流を得ようとすると、第１電
極および被加工対象物表面の間の抵抗値を調整する必要
が生じる。抵抗は第１電極および被加工対象物表面の間
に存在する物質の抵抗率と第１電極および被加工対象物
表面の距離に依存するので、被加工対象物表面と前記第
１電極との間の距離を可変とすることで、所定の電解電
流を得るように調整することが可能となる。

【００２７】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記ワイパに圧力を印加するワイパ押圧手段と、前
記第１電極を支持する絶縁性支持部とワイパ押圧手段と
の間に圧力を伝達する弾性部材とをさらに有する。ワイ
パ押圧手段による圧力を弾性部材によりお伝達してワイ
パに圧力を印加することができる。

【００２８】また、上記の目的を達成するため、上記の
本発明の電解加工装置は、被加工面に金属膜を有する被
加工対象物を電解除去加工する電解加工装置であって、
前記被加工対象物を保持する被加工対象物保持手段と、
前記被加工対象物表面を払拭するワイパと、前記被加工
対象物表面と前記ワイパを相対移動させる移動手段と、
前記被加工対象物表面上に電解液を供給する電解液供給
手段と、前記被加工対象物表面に対向する位置に移動可
能に配設された電極と、前記被加工対象物表面と前記電
極間に電流を供給する電源とを有する。

【００２９】上記の本発明の電解加工装置は、例えば被
加工対象物の被加工面に金属膜が形成されている場合
に、電解液供給手段により、被加工対象物表面上に電解
液を供給し、電源により被加工対象物表面と電極間に電
流を供給することで、被加工面の金属膜表層が陽極酸化
し、イオン状態として、あるいは、キレート剤との反応
によりキレート化して脆弱な膜として、被加工対象物表
面とワイパを相対移動させることでワイパにより払拭
し、陽極酸化された金属膜を除去することができ、低い
押圧で効率的に被加工対象物の金属膜表面の段差を緩和
あるいは平坦化するように、電解除去加工することがで
きる。

【００３０】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記電極が、陽極と陰極とを有する。さらに好適に
は、前記陽極と陰極とが、それぞれリング形状である。
リング形状などの陽極と陰極とが被加工対象物表面に対
向する位置に移動可能に配設された構成とすることで、
被加工対象物表面と陽極と陰極との電極の間に電流を供
給し、電解除去反応を生じさせることができる。

【００３１】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記移動可能に配設された電極が陰極であり、さら
に陽極となる電極が前記被加工対象物表面の周辺部に接
触するように配設されている。陽極となる電極が前記被
加工対象物表面の周辺部に接触することで、安定して被
加工対象物表面に通電することができる。

【００３２】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記電極が円形状であり、回転駆動可能となってい
る。円形上の電極を回転駆動することで、電解除去反応
を電極面内における均一化を実現できる。

【００３３】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記電極が、前記被加工対象物表面と非接触であ
る。陽極と陰極などの電極が被加工対象物表面に非接触
である状態で、被加工対象物表面と電極の間に電流を供
給し、電解除去反応を生じさせることができる。

【００３４】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記電極が略三日月状であり、少なくとも前記被加
工対象物表面の外周の一部を被覆するように配設され
る。さらに好適には、前記略三日月状の電極が陰極であ
る。さらに好適には、前記略三日月状の電極の輪郭の凹
部が、円形のワイパの外周に適合する形状であり、前記
凹部に前記ワイパの一部が嵌込される配置となってい
る。電極が略三日月状などの形状としてワイパの形状と
適合するように配置することができる。

【００３５】また、上記の目的を達成するため、本発明
の電解加工装置は、被加工面に金属膜を有する被加工対
象物を電解除去加工する電解加工装置であって、前記被
加工対象物を保持する被加工対象物保持手段と、前記被
加工対象物表面を払拭するワイパと、前記被加工対象物
表面と前記ワイパを相対移動させる移動手段と、前記被
加工対象物表面上に電解液を供給する電解液供給手段
と、前記被加工対象物表面に対向する位置に移動可能に
配設された電極と、前記被加工対象物表面と前記電極間
に電流を供給する電源と、前記被加工対象物表面が底面
に臨むように、前記被加工対象物の外周部表面に接触す
るように設けられ、前記電解液供給手段により供給され
た電解液を溜める浴槽とを有する。

【００３６】上記の本発明の電解加工装置は、例えば被
加工対象物の被加工面に金属膜が形成されている場合
に、被加工対象物表面が底面に臨むように、被加工対象
物の外周部表面に接触するように設けられた浴槽内に、
電解液供給手段により供給された電解液を溜めて、電源
により被加工対象物表面と電極間に電流を供給すること
で、被加工面の金属膜表層が陽極酸化し、イオン状態と
して、あるいは、キレート剤との反応によりキレート化
して脆弱な膜として、被加工対象物表面とワイパを相対
移動させることでワイパにより払拭し、陽極酸化された
金属膜を除去することができ、低い押圧で効率的に被加
工対象物の金属膜表面の段差を緩和あるいは平坦化する
ように、電解除去加工することができる。

【００３７】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記浴槽の前記被加工対象物の外周部表面に接触す
る部分に接触電極が設けられている。さらに好適には、
前記接触電極が陽極である。浴槽に設けられた陽極など
の接触電極により、被加工対象物表面に通電して電解除
去反応を生じさせることができる。

【００３８】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記被加工対象物が固定されており、前記ワイパが
自転回転するとともに、前記被加工対象物表面上を公転
回転する。ワイパと被加工対象物表面とを相対的に移動
させて、電解除去効率を面内で均一化することができ
る。

【００３９】また、上記の目的を達成するため、本発明
の電解加工装置は、被加工面に金属膜を有する被加工対
象物を電解除去加工する電解加工装置であって、前記被
加工対象物を保持する被加工対象物保持手段と、前記被
加工対象物表面上に電解液を供給する電解液供給手段
と、前記被加工対象物表面に対向する位置に配設された
第１電極と、前記被加工対象物表面に接触して配設され
た第２電極と、前記被加工対象物表面の第２電極と前記
第１電極間に電流を供給する電源とを有する。

【００４０】上記の本発明の電解加工装置は、例えば被
加工対象物の被加工面に金属膜が形成されている場合
に、被加工対象物表面に対向する位置に配設された第１
電極と、被加工対象物表面に接触して配設された第２電
極間に電流を供給することで、被加工面の金属膜表層が
陽極酸化し、イオン状態として、陽極酸化された金属膜
を除去することができ、ワイパで払拭することもなく、
効率的に被加工対象物の金属膜表面の段差を緩和あるい
は平坦化するように、電解除去加工することができる。

【００４１】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記被加工対象物表面から前記金属膜が電解除去さ
れるように、前記電源により前記第１電極と前記第２電
極に電圧を印加する。電解メッキの逆反応により、効率
的に被加工対象物の金属膜表面の段差を緩和あるいは平
坦化するように、電解除去加工することができる。

【００４２】上記の目的を達成するため、本発明の電解
加工装置は、被加工面に金属膜を有する被加工対象物を
電解除去加工する電解加工装置であって、前記被加工対
象物を保持する被加工対象物保持手段と、前記被加工対
象物表面を払拭するワイパと、前記被加工対象物表面と
前記ワイパを相対移動させる移動手段と、前記被加工対
象物表面上に電解液を供給する電解液供給手段と、前記
ワイパに被覆され、メッシュ状に構成された電極と、前
記被加工対象物表面と前記電極間に電流を供給する電源
とを有し、前記被加工対象物を前記ワイパで被覆された
前記電極上において移動させて、電解除去加工を行う。

【００４３】上記の本発明の電解加工装置は、例えば被
加工対象物の被加工面に金属膜が形成されている場合
に、電解液供給手段により、被加工対象物表面上に電解
液を供給し、電源により、ワイパに被覆されてメッシュ
状に構成された電極と被加工対象物表面との間に電流を
供給することで、被加工面の金属膜表層が陽極酸化し、
イオン状態として、あるいは、キレート剤との反応によ
りキレート化して脆弱な膜として、被加工対象物表面と
ワイパを相対移動させることでワイパにより払拭し、陽
極酸化された金属膜を除去することができ、低い押圧で
効率的に被加工対象物の金属膜表面の段差を緩和あるい
は平坦化するように、電解除去加工することができる。

【００４４】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記被加工対象物保持手段は、前記被加工対象物を
所定の回転軸を中心に回転させる。また、好適には、前
記電極が、陽極と陰極とを有する。また、好適には、前
記ワイパがワイパ支持部材上に設けられており、前記ワ
イパ支持部材の内部に前記メッシュ状に構成された電極
が設けられており、前記ワイパ支持部材の厚さにより前
記電極と前記被加工対象物表面との距離を可変としてい
る。

【００４５】また、上記の目的を達成するため、本発明
の電解加工装置は、被加工面に金属膜を有する被加工対
象物を電解除去加工する電解加工装置であって、前記被
加工対象物を保持する被加工対象物保持手段と、前記被
加工対象物表面を払拭するワイパと、前記被加工対象物
表面に対して前記ワイパを一方向に移動させる移動手段
と、前記被加工対象物表面上に電解液を供給する電解液
供給手段と、前記被加工対象物表面に対向する位置に配
設された電極と、前記被加工対象物表面と前記電極間に
電流を供給する電源とを有する。

【００４６】上記の本発明の電解加工装置は、例えば被
加工対象物の被加工面に金属膜が形成されている場合
に、電解液供給手段により、被加工対象物表面上に電解
液を供給し、電源により被加工対象物表面と被加工対象
物表面に対向する位置に配設された電極との間に電流を
供給することで、被加工面の金属膜表層が陽極酸化し、
イオン状態として、あるいは、キレート剤との反応によ
りキレート化して脆弱な膜として、被加工対象物表面に
対してワイパを一方向に移動させることでワイパにより
払拭し、陽極酸化された金属膜を除去することができ、
低い押圧で効率的に被加工対象物の金属膜表面の段差を
緩和あるいは平坦化するように、電解除去加工すること
ができる。

【００４７】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記ワイパがシート状である。さらに好適には、前
記ワイパが前記シート状のワイパを巻き取ったロール形
状である。また、さらに好適には、前記ワイパが、一方
向に延伸されたシート形状の端部同士を接続した環状と
なっている。シートを巻き取ったロール形状あるいはシ
ート形状の端部同士を接続した環状のワイパを一方向に
移動させて被加工対象物表面を払拭することができる。

【００４８】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記被加工対象物表面に接触する接触電極が設けら
れている。被加工対象物表面に接触する陽極などの接触
電極により、被加工対象物表面に通電して電解除去反応
を生じさせることができる。

【００４９】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記シート状のワイパ上において、前記被加工対象
物表面が揺動するように移動される。ワイパを一方向に
移動させることに加えて、被加工対象物表面が揺動する
ように移動させることで、被加工対象物表面を面内均一
性を向上して電解除去加工することができる。

【００５０】上記の本発明の電解加工装置は、好適に
は、前記シート状のワイパを一方向に移動させる移動手
段が複数個のローラであり、前記ローラの一部が前記被
加工対象物表面と一定の距離をもって離間して対向する
ように配設されている。さらに好適には、前記被加工対
象物表面と一定の距離をもって離間して対向するローラ
が電極となっている。被加工対象物表面と一定の距離を
もって離間して対向するように配設されたローラを陰極
などの電極として用いることができる。また、好適に
は、前記シート状のワイパを一方向に移動させる移動手
段が複数個のローラであり、前記ローラの一部が、前記
被加工対象物表面に前記シート状のワイパを押圧するよ
うに弾性部材を備えて配設されている。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下に、半導体装置の製造工程な
どに用いられる本発明の電解加工装置の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。

【００５２】第１実施形態本発明の電解加工装置の実施形態について、一例として
半導体装置の製造工程におけるデュアルダマシン法によ
る金属配線形成プロセスに適用する場合について説明す
る。

【００５３】以下に、本実施形態の電解加工装置を適用
する半導体装置の製造プロセスについて説明する。ま
ず、図１（ａ）に示すように、例えば不図示の不純物拡
散領域が適宜形成されている、例えばシリコンなどの半
導体基板１０１上に、例えばシリコン酸化膜からなる層
間絶縁膜１０２を、例えば反応源としてＴＥＯＳ（tetr
aethylorthosilicate ）などを用いて減圧ＣＶＤ（Chem
ical Vapor Deposition)法により形成する。なお、層間
絶縁膜１０２としては、ＣＶＤ法により形成されるＴＥ
ＯＳ（tetraethylorthosilicate ）膜やシリコン窒化膜
の他、いわゆるＬｏｗ−ｋ（低誘電率膜）材料などを用
いることができる。ここで、低誘電率絶縁膜としては、
ＳｉＦ、ＳｉＯＣＨ、ポリアリールエーテル、ポーラス
シリカ、ポリイミドなどがある。

【００５４】次に、図１（ｂ）に示すように、半導体基
板１０１の不純物拡散領域に通じるコンタクトホールＣ
Ｈおよび配線用溝Ｍを、例えば公知のフォトリソグラフ
ィー技術およびエッチング技術を用いて形成する。な
お、配線用溝Ｍの深さは、例えば、８００ｎｍ程度であ
る。

【００５５】次に、図１（ｃ）に示すように、バリヤ膜
１０３を層間絶縁膜１０２の表面、コンタクトホールＣ
Ｈおよび配線用溝Ｍ内に形成する。このバリヤ膜１０３
は、例えば、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｎｉ、およ
びそれらの金属とリンあるいは窒素からなるＴａＮ、Ｔ
ｉＮ、ＷＮ、ＣｏＷ、ＣｏＷＰ、ＴｉＳｉＮ、ＮｉＷＰ
などの合金、およびそれらの積層膜で構成される。これ
らの材料からなるバリア膜は、既知のスパッタリング装
置、真空蒸着装置などをもちいたＰＶＤ（Physical Vap
or Deposition ）法あるいはＣＶＤ法により、例えば２
５ｎｍ程度の膜厚で形成する。バリヤ膜１０３は、配線
を構成する材料が層間絶縁膜１０２中に拡散するのを防
止するため、および、層間絶縁膜１０２との密着性を上
げるために設けられる。例えば、配線材料が銅で層間絶
縁膜１０２が酸化シリコンのような場合には、銅は酸化
シリコンへの拡散係数が大きく酸化されやすいため、こ
れを防止する必要がある。

【００５６】次に、図２（ｄ）に示すように、バリヤ膜
１０３上に、配線形成材料と同じ材料からなるシード膜
１０４を公知のスパッタ法により、例えば１５０ｎｍ程
度の膜厚で形成する。シード膜１０４は、後に電解メッ
キを行うために形成するものであり、例えば金属膜を配
線用溝ＭおよびコンタクトホールＣＨ内に埋め込んだ際
に、金属膜の成長を促すために形成する。

【００５７】次に、図２（ｅ）に示すように、コンタク
トホールＣＨおよび配線用溝Ｍを埋め込むように、バリ
ヤ膜１０３上にＡｌ、Ｗ、ＷＮ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなど
あるいはそれらの合金膜からなる配線用層１０５を、例
えば１６００ｎｍ程度の膜厚で形成する。配線用層１０
５は、好ましくは、電解メッキ法または無電解メッキ法
によって形成するが、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、スパッタ法
などによって形成してもよい。なお、シード膜１０４は
配線用層１０５と一体化する。配線用層１０５の表面に
は、コンタクトホールＣＨおよび配線用溝Ｍの埋め込み
によって生じた、例えば、８００ｎｍ程度の高さの凹凸
が形成されている。なお、以下では、例えば配線用層と
して銅を積層させた場合について説明する。

【００５８】以上のプロセスは、従来と同様のプロセス
で行われるが、本発明の電解除去加工方法では、層間絶
縁膜１０２上に存在する余分な配線用層１０５の除去を
化学機械研磨でなく、電解作用を用いた電解除去加工に
よって行う。具体的には、電解作用により銅膜を陽極酸
化し、イオン状態として、あるいは表層部を脆弱なキレ
ート膜としてワイパで払拭し、除去する。

【００５９】キレート膜の形成方法は、図３（ｆ）に示
すように、陰極部材１２０を銅膜１０５に平行に配置
し、電解質、および添加剤として例えば銅をキレート化
するキレート剤を含む電解液ＥＬを陰極部材１２０と銅
膜１０５との間に介在させる。なお、図４以降は、陰極
部材１２０および電解液ＥＬの図中への記載を省略して
ある。また、電解液ＥＬには、上記の他、添加剤とし
て、光沢剤、Ｃｕイオンなどを含めることができる。そ
して、この電解液を温度コントロールして、金属膜表面
の酸化、キレート形成割合、払拭割合などを最適化す
る。ここで、キレート剤としては、例えば、化学構造式
（１）のキナルジン酸、化学構造式（２）のグリシン、
化学構造式（３）のクエン酸、化学構造式（４）のシュ
ウ酸、化学構造式（５）のプロピオン酸などを用いる。
次に、陰極部材１２０を陰極として、銅膜１０５および
バリヤ膜１０３を陽極として、電圧を印加する。

【００６０】

【化１】

【００６１】

【化２】ＮＨ₂ ＣＨ₂ ＣＯＯＨ（２）

【００６２】

【化３】

【００６３】

【化４】（ＣＯＯＨ）₂ （４）

【００６４】

【化５】Ｃ₂ Ｈ₅ ＣＯＯＨ（５）

【００６５】陽極である銅膜１０５は、陽極酸化される
ことにより、ＣｕＯを形成する。ここで、銅膜１０５表
面の凸部と陰極部材１２０との距離ｄ１は、銅膜１０５
表面の凹部と陰極部材１２０との距離ｄ２に比して、短
いことから、陰極部材１２０と銅膜１０５の電位差が一
定の場合には、凸部における電流密度の方が凹部に比し
て大きくなるため、陽極酸化が促進される。

【００６６】図３（ｇ）に示すように、陽極酸化された
銅膜（ＣｕＯ）１０５の表面は、電解溶液中のキレート
剤により、キレート化される。キレート剤にキナルジン
酸を用いた場合には、化学構造式（６）のキレート化合
物からなる膜となり、グリシンを用いた場合には、化学
構造式（７）のキレート化合物からなる膜となる。これ
らのキレート膜１０６は、電気抵抗が銅に比して高く、
機械的強度は非常に小さい。従って、銅膜１０５の表面
にキレート膜１０６が形成された後は、銅膜１０５から
電解液ＥＬを通じて陰極部材１２０へ流れる電流値は低
下する。陽極酸化されない前は、銅のキレート化は抑制
された状態にある。

【００６７】

【化６】

【００６８】

【化７】

【００６９】次に、図４（ｈ）に示すように、銅膜１０
５の表面に形成されたキレート膜１０６の凸部を、ワイ
ピング、機械研磨などによって選択的に除去する。な
お、機械研磨によって、キレート膜１０６の凸部を除去
する場合に、あらかじめ、電解液ＥＬに不図示のスラリ
ーを含ませていても良い。また、当該キレート膜の機械
的強度は非常に小さいため、基板１０１に振動を与えた
り、電解液ＥＬに噴流を与えたりすることによってもキ
レート膜１０６を容易に除去することができる。このと
き、電気抵抗の低い銅膜１０５の凸部が電解液中に露出
するため、銅膜１０５から電解液ＥＬを通じて陰極部材
１２０へ流れる電流値は増加する。

【００７０】次に、図４（ｉ）に示すように、電解液中
に露出した銅膜１０５の凸部は、電気抵抗が低いこと、
および陰極部材１２０との距離が短いことから集中的に
陽極酸化され、陽極酸化された銅は、キレート化され
る。このとき、銅膜１０５から電解液ＥＬを通じて陰極
部材１２０へ流れる電流値は再び低下する。その後、キ
レート膜１０６の凸部を上述したワイピングなどによ
り、選択的に除去し、露出した銅膜１０５が集中的に陽
極酸化、キレート化され、当該キレート膜１０６の凸部
を選択的に除去する工程を繰り返す。このとき、銅膜１
０５から電解液ＥＬを通じて陰極部材１２０へ流れる電
流値は、キレート膜１０６の除去と同時に増加し、キレ
ート膜１０６の形成と同時に低下するという状態を繰り
返す。

【００７１】次に、図５（ｊ）に示すように、上記の工
程の後、銅膜１０５が平坦化される。平坦化された当該
銅膜１０５をワイピングなどによって全面に除去するこ
とにより、銅膜１０５から電解液ＥＬを通じて陰極部材
１２０へ流れる電流値は、１度最大値をとる。

【００７２】次に、図５（ｋ）に示すように、平坦化さ
れた銅膜１０５の全面について、陽極酸化による生成キ
レート膜の除去工程を、バリヤ膜１０３上の余分な銅膜
１０５がなくなるまで続ける。

【００７３】次に、図５（ｌ）に示すように、当該銅膜
１０５の全面を例えば上述したワイピングなどにより除
去し、バリヤ膜１０３の表面を露出させる。このとき、
銅膜１０５より電気抵抗の高いバリヤ膜１０３が露出す
るため、キレート膜１０６除去後の電流値の値が低下し
始める。当該電流値が低下し始めた時点（終点付近）
で、印加電圧を小さくし、その後、電圧を印加するのを
停止し、陽極酸化によるキレート化の進行を止める。以
上のプロセスによって、銅膜１０５の初期凹凸の平坦化
は達成される。その後、配線用溝の外部に堆積されたバ
リヤ膜１０３を除去することにより、銅配線が形成され
る。

【００７４】本実施形態の電解加工装置を適用する電解
加工方法によれば、電気化学的に電解除去する除去加工
であるため、通常の化学機械研磨に比して、低い加工圧
力で電解除去加工を行うことができる。このことは、単
純な機械研磨と比較してもスクラッチの低減、段差緩和
性能、ディッシングやエロージョンの低減などの面で非
常に有利である。また、低い加工圧力で電解除去加工を
行うことができるため、機械強度が弱く通常の化学機械
研磨では破壊されてしまい易い、有機系の低誘電率膜や
多孔質低誘電率絶縁膜を層間絶縁膜１０２に用いる場合
に非常に有用である。

【００７５】通常の化学機械研磨で、アルミナ粒子など
を含むスラリーを使用した場合には、ＣＭＰ加工に寄与
したのち磨滅せずに残留したり、銅表面に埋没して後に
パーティクルの原因となることがあるが、本発明の電解
加工方法では、キレート剤などを含む電解液を用いるこ
とで、表面に形成されたキレート膜は機械的強度が非常
に小さいため、研磨砥粒を含まない電解液を用いてワイ
ピングなどにより十分に除去することが可能である。ま
た、電解電流をモニタリングすることで、電解加工プロ
セスの管理を行うことができ、電解加工プロセスの進行
状態を正確に把握することが可能となる。

【００７６】本発明の電解加工装置を適用する電解加工
方法は、上記の実施の形態に限定されない。銅以外に
も、上述したように、例えば、Ａｌ、Ｗ、ＷＮ、Ｃｕ、
Ａｕ、Ａｇなどあるいはそれらの合金膜からなる配線層
に適用することができ、上述した材料などからなるバリ
ア膜の電解加工にも適用することができる。また、配線
など以外に使用される種々の金属膜の電解加工に適用す
ることができる。また、キレート剤の種類や、陰極部材
の種類など、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変
更が可能である。また、本発明の電解加工装置を適用す
る半導体装置の製造方法は上記の実施の形態に限定され
ない。例えば、金属膜の電解加工方法以外に係る方法は
何ら限定はなく、本実施形態においては、デュアルダマ
シン法を例に説明したが、シングルダマシン法にも適用
でき、その他、コンタクトホールもしくは配線用溝の形
成方法や銅膜の形成方法、バリヤ膜の形成方法などは、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であ
る。

【００７７】次に、本実施形態に係る電解加工装置の構
成について説明する。図６は、本発明の実施形態に係る
電解加工装置の構成を示す模式図である。図６に示す電
解加工装置は、加工ヘッド部Ｈと、電解電源６１と、電
解加工装置全体を制御する機能を有するコントローラー
５５と、電解液供給装置８１とを備えており、必要に応
じて、さらにスラリー供給装置７１を備えている。な
お、図示しないが、本実施形態の電解加工装置は、クリ
ーンルーム内に設置され、当該クリーンルーム内には、
被電解加工対象物のウェーハを収納したウェーハカセッ
トを搬出入する搬出入ポートが設けられている。さら
に、この搬出入ポートを通じてクリーンルーム内に搬入
されたウェーハカセットと電解加工装置との間でウェー
ハの受け渡しを行うウェーハ搬送ロボットが搬出入ポー
トと電解加工装置の間に設置される。

【００７８】加工ヘッド部Ｈは、電解加工工具１１を必
要に応じて回転させながら保持する電解加工工具保持部
１０と、電解加工工具保持部１０をＺ軸方向の目標位置
に位置決めするＺ軸位置決め機構部（移動位置決め手
段）３０と、被電解加工対象物のウェーハＷを保持し回
転させＸ軸方向に移動するＸ軸移動機構部（回転保持手
段および相対移動手段）４０とから構成されている。

【００７９】Ｚ軸位置決め機構部３０は、不図示のコラ
ムに固定されたＺ軸サーボモータ３１と、Ｚ軸サーボモ
ータ３１に接続されたボールネジ軸３１ａと、保持装置
１３および主軸モータ１４に連結され、ボールネジ軸３
１ａに螺合するネジ部を有するＺ軸スライダ３２と、Ｚ
軸スライダ３２をＺ軸方向に移動自在に保持する不図示
のコラムに設置されたガイドレール３３とを有する。

【００８０】Ｚ軸サーボモータ３１は、Ｚ軸サーボモー
タ３１に接続されたＺ軸ドライバ５１から駆動電流が供
給されて回転駆動される。ボールネジ軸３１ａは、Ｚ軸
方向に沿って設けられ、一端がＺ軸サーボモータ３１に
接続され、他端は、上記の不図示のコラムに設けられた
保持部材によって、回転自在に保持され、その間に、Ｚ
軸スライダ３２のネジ部と螺合されている。上記の構成
により、Ｚ軸サーボモータ３１の駆動により、ボールネ
ジ軸３１ａが回転され、Ｚ軸スライダ３２を介して、電
解加工工具保持部１０に保持された電解加工工具１１が
Ｚ軸方向の任意の位置に移動位置決めされる。Ｚ軸位置
決め機構部３０の位置決め精度は、例えば分解能０．１
μｍ程度としている。

【００８１】Ｘ軸移動機構部４０は、ウェーハＷをチャ
ッキングするウェーハテーブル４２とウェーハテーブル
４２を回転駆動させる駆動力を供給する駆動モータ４４
と、駆動モータ４４と保持装置４５の回転軸とを連結す
るベルト４６と、保持装置４５に設けられた電解液浴槽
４７と、駆動モータ４４および保持装置４５が設置され
たＸ軸スライダ４８と、不図示の架台に設置されたＸ軸
サーボモータ４９と、Ｘ軸サーボモータ４９に接続され
たボールネジ軸４９ａと、Ｘ軸スライダ４８に連結され
ボールネジ軸４９ａに螺合するネジ部が形成された可動
部材４９ｂとから構成されている。

【００８２】ウェーハテーブル４２は、例えば、真空吸
着手段によってウェーハＷを吸着する。駆動モータ４４
は、テーブルドライバ５３に接続されており、当該テー
ブルドライバ５３から駆動電流が供給されることによっ
て駆動され、この駆動電流を制御することでウェーハテ
ーブル４２を所定の回転数で回転させることができる。
Ｘ軸サーボモータ４９は、Ｘ軸ドライバ５４に接続され
ており、当該Ｘ軸ドライバ５４から供給される駆動電流
によって回転駆動し、Ｘ軸スライダ４８がボールネジ軸
４９ａおよび可動部材４９ｂを介してＸ軸方向に駆動す
る。このとき、Ｘ軸サーボモータ４９に供給する駆動電
流を制御することによって、ウェーハテーブル４２のＸ
軸方向の速度制御が可能となる。

【００８３】電解液供給装置８１は、電解質と添加剤を
含む電解液ＥＬを不図示の供給ノズルを介して、ウェー
ハＷ上に供給する。電解液は、陽極酸化を促進するた
め、温度を８０℃以下程度に調節することが好ましい。
電解液浴槽４７は、電解液ＥＬを溜めて、ウェーハの被
電解加工面に電解液を供給するために設けられている。
また、ウェーハの被電解加工面上に表面張力により電解
液ＥＬを液盛りして供給し、所定時間が経過したらウェ
ーハテーブル４２を回転駆動してウェーハ上の電解液を
振り切る方法とすることもでできる。また、後述のワイ
パなどを電解液が滲出する材料から構成し、滲出部材を
介して電解液をウェーハ上に供給する方法も用いられ
る。電解質は、有機溶媒あるいは水溶液をベースとした
ものを用いることができる。電解質は、酸として、例え
ば、硫酸銅、硫酸アンモニウム、リン酸などがあり、ア
ルカリの例としては、エチルジアミン、ＮａＯＨ、ＫＯ
Ｈなどがある。また、電解質として、メタノール、エタ
ノール、グリセリン、エチレングリコールなどの有機溶
媒希釈混合液を用いることもできる。添加剤としては、
Ｃｕイオン、光沢剤またはキレート剤を含む。光沢剤と
しては、例えば、イオウ系、水酸化銅やリン酸銅などの
銅イオン系、塩酸などの塩素イオン系、ベンゾトリアゾ
ール（ＢＴＡ）、ポリエチレングリコールなどを用いる
ことができる。キレート剤としては、例えば、上述した
キナルジン酸、グリシン、クエン酸、シュウ酸、プロピ
オン酸などの他、キノリン、アントラニル酸などを用い
る。

【００８４】スラリー供給装置７１は、スラリーを不図
示の供給ノズルを介して、ウェーハＷ上に供給する。ス
ラリーとしては、例えば、過酸化水素、硝酸鉄、ヨウ素
酸カリウムなどをベースとした酸化力のある水溶液に酸
化アルミニウム（アルミナ）、酸化セリウム、シリカ、
酸化ゲルマニウムなどを研磨砥粒として含有させたもの
を使用する。なお、スラリーは必要に応じて供給すれば
よい。

【００８５】図７は、本実施形態に係る電解加工装置の
電解加工工具保持部１０部分の構成を示す模式図であ
る。電解加工工具保持部１０は、電解加工工具１１を保
持しながら押圧可能な機構を有する保持部材１２と、保
持部材１２を主軸１３ａを介して回転自在に保持する保
持装置１３と、保持装置１３に保持された主軸１３ａを
回転させる主軸モータ１４と、主軸モータ１４上に設け
られたシリンダ装置１５から構成されている。

【００８６】主軸モータ１４は、例えば、ダイレクトド
ライブモータからなり、このダイレクトドライブモータ
の不図示のロータは、主軸１３ａに連結されている。ま
た、主軸モータ１４は、中心部にシリンダ装置１５のピ
ストンロッド１５ｂが挿入される貫通孔を有している。
主軸モータ１４は、主軸ドライバ５２から供給される駆
動電流によって駆動される。

【００８７】保持装置１３は、例えば、エアベアリング
を備えており、このエアベアリングで主軸１３ａを回転
自在に保持している。保持装置１３の主軸１３ａも中心
部にピストンロッド１５ｂが挿入される貫通孔を有して
いる。

【００８８】保持部材１２は、連結部材保持部１２ａ、
連結部材１２ｂ、弾性部材１２ｃ、およびＰＯＭなどか
らなる絶縁板１２ｄから構成される。絶縁板１２ｄは、
複数の棒状の連結部材１２ｂによって連結部材保持部１
２ａに連結されている。連結部材１２ｂは、絶縁板１２
ｄの中心軸から所定の半径位置になど間隔に配置されて
おり、連結部材保持部１２ａに対して移動自在に保持さ
れている。このため、絶縁板１２ｄは連結部材保持部１
２ａの軸方向に移動可能である。また、絶縁板１２ｄと
連結部材保持部１２ａとの間には、各連結部材２６に対
応して、例えば１ｋｇ重のバネ力（付勢力）を有するコ
イルスプリングからなる弾性部材１２ｃで接続されてい
る。

【００８９】また、絶縁板１２ｄの下面には、電解加工
工具１１として、陰極となる電極板２３が装着されてお
り、電極板２３および絶縁板１２ｄを被覆するように、
ワイパ２４がＯ−リング２４ａにより固定されている。

【００９０】ワイパ２４は、ウェーハテーブル４２上に
固定されたウェーハＷに接触してウェーハＷを払拭する
面を有しており、例えば、弾塑性体材料、柔らかいブラ
シ状の材料、スポンジ状の材料、多孔質状の材料などか
ら形成される。例えばポリビニルアセタール（ＰＶ
Ａ）、発砲ウレタン、テフロン発砲体、テフロン繊維不
織布、メラミン樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂からなる
多孔質体などで構成されている。これらの電気的特性と
して、電気またはイオンを導通しない絶縁体である必要
があり、そのために繊維状に構成されている。したがっ
て、繊維状であることから、その気孔部を介して電解液
が浸透し電極２２およびウェーハＷ間を電解液で充満す
ることができる。また、ウェーハＷ表面にスクラッチな
どを発生させないように払拭可能である。

【００９１】電解加工工具１１を保持している保持部材
１２は、保持装置１３の主軸１３ａに連結されているた
め、主軸１３ａの回転によって電解加工工具１１も回転
することが可能となっている。

【００９２】シリンダ装置１５は、主軸モータ１４のケ
ース上に固定されており、ピストン１５ａを内蔵してお
り、ピストン１５ａは、例えば、シリンダ装置１５内に
供給される空気圧によって矢印Ａ１およびＡ２のいずれ
かの向きに駆動される。このピストン１５ａには、ピス
トンロッド１５ｂが連結されており、ピストンロッド１
５ｂは、主軸モータ１４および保持装置１３の中心を通
って配置されている。ピストンロッド１５ｂの先端に
は、絶縁板１２ｄとの間隙に、例えば押圧部材１５ｃが
連結されており、この押圧部材１５ｃはピストンロッド
１５ｂに対して所定の範囲で姿勢変更が可能な連結機構
によって連結されている。押圧部材１５ｃは、対向する
位置に配置された絶縁板１２ｄの開口部の周縁部に接触
可能となっており、ピストンロッド１５ｂの矢印Ａ２方
向への駆動によって絶縁板１２ｄを押圧する。

【００９３】上記のように、絶縁板１２ｄは連結部材保
持部１２ａに対して移動自在に保持されており、絶縁板
１２ｄと連結部材保持部１２ａとを弾性部材１２ｃで連
結する構成となっているので、シリンダ装置１５に高圧
エアを供給してピストンロッド１５ｂを矢印Ａ２の向き
に下降させると、押圧部材１５ｃが弾性部材１２ｃの復
元力に逆らって絶縁板１２ｄを下方に押し下げ、これと
ともにワイパ２４も下降する。このときの復元力は、弾
性部材１２ｃのバネ力や個数を調整することで所定値に
設定可能である。この状態からシリンダ装置１５への高
圧エアの供給を停止すると、弾性部材１２ｃの復元力に
よって、絶縁板１２ｄは上昇し、これとともにワイパ２
４も上昇する。

【００９４】シリンダ装置１５のピストンロッド１５ｂ
の中心部には、貫通孔が形成されており、貫通孔内に通
電軸２０が挿入され、ピストンロッド１５ｂに対して固
定されている。通電軸２０は、導電性材料から形成され
ており、上端側はシリンダ装置１５のピストン１５ａを
貫通してシリンダ装置１５上に設けられたロータリジョ
イント１６まで伸びており、下端側は主軸１３ａから突
き出して、配線２０ａにより電極板２３に接続されてい
る。

【００９５】電極板２３は、導電性材料から構成され、
通電軸２０を介して電解電源６１のマイナス極と電気的
に接続されており、陰極となる。このため、材料の貴卑
については特に限定はない。なお、電極板２３は、例え
ば、ウェーハＷ表面の金属膜の電解作用による被電解加
工表面から発生したガスを抜くための通気孔Ｈを設ける
ことが好ましい。この通気孔Ｈは、ガスによる電極板２
３とウェーハＷとの間の電解作用の不均一などの不利益
を防止するために設けられる。例えば、外径が１５０ｍ
ｍの厚さ１ｍｍの銅からなる電極板で、直径３．２ｍｍ
の通気孔を１６個設ける。また、電極板２３は回転駆動
可能となっていて、電極板２３を回転させて、ウェーハ
Ｗと電極板２３の間から電解作用による被電解加工表面
から発生したガスを抜く構成としてもよい。

【００９６】一方、ウェーハＷの外周部における被加工
面上において通電ブラシ２７が固定されて配置されてお
り、通電ブラシ２７がウェーハＷの被加工面に接触して
いる。通電ブラシ２７は、例えば電解電源６１のプラス
極と電気的に接続されており、陽極となるため、例えば
ウェーハＷに形成される銅膜と同等または銅膜より貴な
る金属で形成されていることが好ましい。

【００９７】通電軸２０の中心部に貫通孔が形成され、
この貫通孔からキレート剤を含む電解液ＥＬをウェーハ
Ｗ上に供給する構成とすることもできる。あるいは、電
解液浴槽に電解液を溜めておくなど、その他の供給手段
により供給可能である。また、通電軸２０の貫通孔か
ら、化学研磨剤（スラリー）ＳＬを供給することも可能
である。また、通電軸２０は、ロータリジョイント１６
と、電極板２３とを電気的に接続する役割を果たしてい
る。ロータリジョイント１６は、例えば電解電源６１の
マイナス極と電気的に接続されており、通電軸２０が回
転しても通電軸２０への通電を維持する。

【００９８】電解電源（電流供給手段）６１は、上記の
ロータリジョイント１６と通電ブラシ２７との間に所定
の電圧を印加する。ロータリジョイント１６と通電ブラ
シ２７との間に電圧を印加することによって、被電解加
工対象物であるウェーハＷ１１の表面に形成された銅膜
とワイパ２４を介した電極板２３との間には電位差が発
生する。電解電源６１には、常に一定の電圧を出力する
定電圧電源ではなく、好ましくは、電圧を一定周期でパ
ルス状に出力する、例えば、スイッチング・レギュレー
タ回路を内蔵した電源を使用する。具体的には、パルス
状の電圧を一定周期で出力し、パルス幅を適宜変更可能
な電源を使用する。一例としては、出力電圧がＤＣ５
Ｖ、最大出力電流が２〜３Ａ、パルス幅が１，２，５，
１０，２０，５０ｍｓｅｃのいずれかに変更可能なもの
を使用する。

【００９９】上記のような幅が短いパルス状の電圧出力
とするのは、１パルス当たりの陽極酸化量を非常に小さ
くするためである。すなわち、ウェーハＷの表面に形成
された銅膜の凹凸に接触した場合などにみられる極間距
離の急変による放電、気泡やパーティクルなどが介在し
た場合におこる電気抵抗の急変によるスパーク放電な
ど、銅膜の突発的かつ巨大な陽極酸化を防止し、できる
限り小さなものの連続にするために有効である。また、
出力電流に比して出力電圧が比較的高いため、極間距離
の設定にある程度のマージンを設定することができる。
すなわち、極間距離が多少変わっても出力電圧が高いた
め電流値変化は小さい。なお、印加するパルスとして
は、上記に限られるものでなく、周期性パルスとして矩
形パルス、サイン波形、スロープ波形、三角波形、ＰＡ
Ｍ波形を印加してもよい。

【０１００】例えば、周期的な正ＤＣパルスで、パルス
幅が約５〜１０ｍ秒、または、ＯＮ期間が２０〜５０ｍ
秒、逆極性期間が５〜１０ｍ秒とすることができる。こ
の電圧レベルは０．８〜１．２ＶのＤＣパルス、また
は、０．８〜１．２Ｖの正電圧、−０．８〜−１．２Ｖ
の逆電圧とすることができる。電流密度は、例えば、１
０ｍＡ／ｃｍ² 程度の正流パルスまたは正流１０ｍＡ／
ｃｍ² かつ逆流２ｍＡ／ｃｍ² の周期的パルスとするこ
とができる。

【０１０１】上記のように、被電解加工面上に電解液を
供給し、電解電源により電極板２３と被電解加工面に電
圧を印加と、上述の機構により、被電解加工面が電解加
工され、例えば、表面に凹凸を有する銅膜を加工する
と、凹凸の段差が緩和され、あるいは平坦化される。

【０１０２】上記の電解電流の値は、電解加工の品質に
影響を及ぼし、印加電圧と、電極板２３と被電解加工面
の間の抵抗値に依存して決定される。従って、電極板２
３と被電解加工面の間の距離ｄは、例えば数ｍｍ〜数１
０ｍｍの範囲で調節可能となっていることが好ましい。
本実施形態においては、実質的にワイパ２４の厚さで決
まる。

【０１０３】電解電源６１には、本発明の電流検出手段
としての電流計６２を備えていてもよく、この電流計
は、電解電源６１に流れる電解電流をモニタすることが
可能で、モニタした電流値信号６２ｓをコントーラ５５
に出力する。また、電解電源６１は、電流検出手段に変
わって抵抗値検出手段としての抵抗計を備えていてもよ
く、その役割は電流検出手段と同様である。

【０１０４】コントローラ５５は、電解加工装置の全体
を制御する機能を有し、具体的には、主軸ドライバ５２
に対して制御信号５２ｓを出力して電解加工工具１１の
回転数を制御し、Ｚ軸ドライバ５１に対して制御信号５
１ｓを出力して電解加工工具１１のＺ軸方向の位置決め
制御を行い、テーブルドライバ５３に対して制御信号５
３ｓを出力してウェーハＷの回転数を制御し、Ｘ軸ドラ
イバ５４に対して制御信号５４ｓを出力して、ウェーハ
ＷのＸ軸方向の速度制御を行う。また、コントローラ５
５は、電解液供給装置８１およびスラリー供給装置７１
の動作を制御し、加工ヘッド部への電解液ＥＬおよびス
ラリーＳＬの供給動作を制御する。

【０１０５】また、コントローラ５５は、電解電源６１
の出力電圧、出力パルスの周波数、出力パルスの幅など
を制御可能となっている。また、コントローラ５５に
は、電解電源６１の電流計６２からの電流値信号６２ｓ
が入力される。コントローラ５５は、これら電流値信号
６２ｓに基づいて、電解加工装置の動作を制御可能とな
っている。具体的には、電流値信号６２ｓから得られる
電解電流が一定となるように、電流値信号６２ｓをフィ
ードバック信号としてＺ軸サーボモータ３１を制御した
り、電流値信号６２ｓで特定される電流値に基づいて、
電解加工を停止させるように電解加工装置の動作を制御
する。

【０１０６】陰極部材と金属膜を流れる電流がステップ
状に変化するように設定された周期性パルスを印加する
ことが可能である。例えば金属膜除去の初期において
は、陰極部材と金属膜を流れる電流が徐々に増加するよ
うに設定された周期性パルスを印加する。これにより、
電圧印加開始時などにおいて瞬間的に高電圧が印加され
てしまい、除去される金属膜の表面状態が劣化するのを
防止することができる。また、金属膜除去の終点付近で
は、電流値信号６２ｓが小さくなることから、所定のし
きい値と比較して、当該しきい値よりも電流値信号６２
ｓが小さくなった場合には、終点付近であるとして出力
パルスを小さくするように制御し、その後、パルスの出
力を止めるように電解電源６１へ制御信号を出力する。

【０１０７】コントローラ５５に接続されたコントロー
ルパネル５６は、オペレータが各種のデータを入力した
り、例えば、モニタリングした電流値信号６２ｓを表示
したりする。

【０１０８】次に、電解加工工具とウェーハおよび通電
ブラシなどのレイアウトについて説明する。図８は電解
加工工具とウェーハおよび通電ブラシなどのレイアウト
を模式的に示す上面図である。ウェーハテーブル４２上
に、ウェーハＷは被電解加工面を上面にして固定され、
回転駆動されている。ウェーハＷの被電解加工面に、押
圧されて接触するように、電極板２３およびワイパ２４
からなる電解加工工具１１が、例えば１００ｒｐｍ（ｒ
ｏｔａｔｉｏｎｐｅｒｍｉｎｕｔｅ）で回転し、か
つ、例えば３０ｍ／秒の速度で一方向に往復運動するよ
うに配置して構成されている。ウェーハＷの被電解加工
面の外周部端部に接触するように、電解電源のプラス極
に通電された１個あるいは複数個の通電ブラシ２７が、
例えば、支持部２８ａ，２８ｂ，２８ｃなどから構成さ
れる着脱可能なカートリッジとして、電解液浴槽４７の
壁面に固定されて配設されている。上記カートリッジ
は、不図示のアーム部などにより移動可能となってお
り、また、ウェーハの外周部に対する位置を調整するこ
とが可能な構成となっている。

【０１０９】図９（ａ）は通電ブラシの上面図、図９
（ｂ）は装置に取り付けられた状態での側面図である。
通電ブラシ２７は、平板状の基体２７ａと、曲線を描い
て撓んでいる接点部２７ｂとから構成されている。基体
２７ａと接点部２７ｂの境界は、接点部２７ｂの曲がる
方向と逆方向に折り曲げられており、いわゆる板バネ形
状となっている。通電ブラシ２７は、電解液に不溶の材
料かならり、例えば、銅やニッケルなどからなり、接点
部２７ｂ部分がプラチナでメッキされている。あるい
は、全体をプラチナで構成してもよい。

【０１１０】上記の本実施形態に係る電解加工装置によ
れば、被加工対象物の被加工面に銅膜などの金属膜が形
成されている場合に、電解液供給手段により、被加工対
象物表面上に電解液を供給し、電源により電極板２３と
被加工対象物表面と間に電流を供給することで、被加工
面の金属膜表層が陽極酸化し、イオン状態として、ある
いは、キレート剤との反応によりキレート化して脆弱な
膜として、ワイパにより払拭することで、陽極酸化され
た金属膜を除去することができ、低い押圧で効率的に被
加工対象物の金属膜表面の段差を緩和あるいは平坦化す
るように、電解除去加工することができる。単純な機械
研磨と比較して、スクラッチの低減、段差緩和性能、デ
ィッシングやエロージョンの低減などの面で非常に有利
であり、有機系の低誘電率膜や多孔質低誘電率絶縁膜を
層間絶縁膜に用いている被加工対象物を加工する場合に
非常に有用である。

【０１１１】第２実施形態図１０（ａ）は、本実施形態に係る電解加工装置の要部
構成を示す模式図である。実質的に第１実施形態に係る
電解加工装置と同様の構成であり、陰極となる電極板２
３の加工面側にスペーサ２５が配設されていることが異
なる。図１０（ｂ）は、スペーサ２５の斜視図である。
円柱状の基体に、電解液を通すための貫通孔２５ａが設
けられている。本実施形態に係る電解加工装置では、ス
ペーサ２５の厚さを変更することで、ウェーハＷの被電
解加工面と電極板２３との間の距離を可変とすることが
でき、例えば数ｍｍ〜数１０ｍｍの範囲で調節可能で、
電解加工の品質を向上させるように、電解電流の値を調
整することができる。その他、第１実施形態と同様な効
果を享受可能である。

【０１１２】第３実施形態図１１（ａ）は、本実施形態に係る電解加工装置の要部
であるウェーハおよび陰極となる電極板およびワイパの
レイアウトを模式的に示す上面図であり、図１１（ｂ）
は対応する模式図である。本実施形態に係る電解加工装
置では、第１実施形態および第２実施形態の電解加工装
置と異なり、電極板およびワイパが分離された形態とな
っている。即ち、回転駆動可能なウェーハテーブル４２
上に、ウェーハＷは被電解加工面を上面にして固定さ
れ、回転駆動されており、ウェーハＷの被電解加工面に
対向するように、電極支持部３４に支持された陰極とな
る電極板２３と、ワイパ支持部３５に支持されたワイパ
２４がそれぞれ配設されている。

【０１１３】電極支持部３４は、電極板２３を回転駆動
して保持し、さらに支軸ＡＸを回転軸として回動可能と
なっている。退避位置にあるときからウェーハＷ対向位
置に移動するときには、ウェーハＷに接触しないよう
に、ウェーハＷに上面から所定の距離を有して回動する
ようになっており、電極板２３がウェーハＷの上方に配
置されたときに、例えば支軸ＡＸとなる部分が上下方向
に伸縮して電極板２３が下降し、電極２３はウェーハＷ
から所定の距離をもって非接触に保持される。支軸ＡＸ
となる部分の伸縮の調整により、ウェーハＷの被電解加
工面と電極板２３との距離を調整することが可能であ
る。電極板２３は、必ずしもを回転駆動可能な構成とな
っていなくてもよい。

【０１１４】一方、ワイパ支持部３５は、ワイパ２４を
回転駆動して支持し、被電解加工面に所定の圧力を印加
しながら、一方向に往復運動するように構成されてい
る。ワイパ支持部３５は、電極板が無いことを除いて、
実質的に第１実施形態における電解加工工具保持部と同
様の構成とすることができる。ワイパ２４の往復運動
は、電極板２３の回動運動と同期しており、電極板２３
が退避位置にあるときに、ワイパ２４が図面上右の方向
のウェーハＷの中心方向に移動し、ワイパ２４が図面上
左の方向のウェーハＷからはずれる方向に位置するとき
に、電極板２３はウェーハＷと最も重なる面積が大きく
なるように回動するように運動する。

【０１１５】また、ウェーハＷの被電解加工面の外周部
端部に接触するように、電解電源のプラス極に通電され
た１個あるいは複数個の通電ブラシ２７が固定されて配
設されている。

【０１１６】上記の電解加工装置においては、ウェーハ
Ｗの被電解加工面上に電解液が供給され、電源により所
定の電圧が電極板２３とウェーハＷの被電解加工面に印
加されると、電極板２３と対向する部分の被電解加工面
で電解反応が発生する。ウェーハＷは回転駆動されてい
るので、ウェーハＷの電解反応が生じた部分は、回転し
て所定時間の後に、ワイパ２４と対向する領域に進入
し、被電解加工表面がワイパ２４により払拭される。上
記の方法により、ウェーハＷの被電解加工面が電解加工
される。

【０１１７】本実施形態に係る電解加工装置によれば、
陰極となる電極板とワイパとを分離して配置しており、
電極板とワイパの好ましい条件を満たすように、それぞ
れの位置、圧力または被電解加工面までの距離、回転速
度などを設定可能である。従って、電解加工の品質が向
上するように、電極板とワイパの設定を行うことができ
る。また、電解反応の後、所定時間を経過させてから払
拭した方が好ましい場合に有利となり、例えば、ウェー
ハの回転数を調整することで、電解除去の速度を調節す
ることができる。その他、第１実施形態と同様な効果を
享受可能である。

【０１１８】第４実施形態図１２（ａ）は、本実施形態に係る電解加工装置の要部
であるウェーハおよび陰極となる電極板およびワイパの
レイアウトを模式的に示す上面図であり、図１２（ｂ）
は対応する模式図である。実質的に第３実施形態に係る
電解加工装置と同様の構成であるが、陰極となる電極板
２３およびワイパ２４がそれぞれ楕円形状となってお
り、それぞれの長軸方向がぶつからないように、互い違
いに逆方向に回転する構成となっていることが異なる。
本実施形態では、電極板２３の退避およびワイパ２４の
往復運動などは不要で、ウェーハＷの全面を電解加工す
ることができる。

【０１１９】第５実施形態図１３（ａ）は、本実施形態に係る電解加工装置の要部
であるウェーハおよび陰極となる電極板およびワイパの
レイアウトを模式的に示す上面図であり、図１３（ｂ）
は対応する模式図である。本実施形態に係る電解加工装
置では、第３実施形態同様に陰極となる電極板およびワ
イパが分離された形態となっており、陰極は、回転駆動
しないで固定さて用いられる。上記の電極板２３は、略
三日月状（略半円形状で、弦の一部に凹部が設けられて
いる形状）となっており、被加工対象物表面の外周の一
部を覆うように配置されて固定される。但し、図１３
（ｂ）に示すように図面上上下に移動する調節は可能
で、被電解加工面との距離を調整することができる。さ
らに、例えば略三日月状の電極板２３の輪郭の凹部が円
形のワイパ２４の外周に適合する形状である。本実施形
態では、電極板２３の移動およびワイパ２４の移動など
は不要で、ウェーハＷの全面を電解加工することができ
る。また、ウェーハＷの被電解加工面の外周部端部に接
触する通電ブラシ２７などのその他の構成は、第３実施
形態と同様とすることができる。

【０１２０】本実施形態に係る電解加工装置では、陰極
となる電極板２３は固定されて用いられるので、その直
径はウェーハＷの直径よりも大きく設定される。これ
は、小さい場合には、電極板２３の外側に位置するウェ
ーハＷの外周領域は電極板２３と対向しない部分が存在
し、電解加工されないで残ってしまうのを防止するため
である。

【０１２１】ワイパ２４およびワイパ支持部３５は、第
３実施形態と同様の構成とすることができる。陰極とな
る電極板２３、陽極となる通電ブラシ２７、およびワイ
パ２４はそれぞれ電解液浴槽４７に溜められた電解液Ｅ
Ｌに漬浸された状態に保たれ、通電ブラシ２７から、ウ
ェーハＷ、電解液ＥＬを介して陰極となる電極板２３へ
の電流が流れる。陰極となる電極は、固定されている
が、ワイパ２４およびワイパ支持部３５とウェーハＷは
それぞれ独立に回転し、ウェーハＷの被電解加工面が電
解加工される。

【０１２２】本実施形態に係る電解加工装置によれば、
陰極となる電極板とワイパとを分離して配置しており、
電極板とワイパの好ましい条件を満たすように、それぞ
れの位置、圧力または被電解加工面までの距離、回転速
度などを設定可能である。従って、電解加工の品質が向
上するように、電極板とワイパの設定を行うことができ
る。また、電解反応の後、所定時間を経過させてから払
拭した方が好ましい場合に有利となり、例えば、ウェー
ハの回転数を調整することで、電解除去の速度を調節す
ることができる。その他、第１実施形態と同様な効果を
享受可能である。

【０１２３】第６実施形態図１４（ａ）は、本実施形態に係る電解加工装置の要部
であるウェーハおよび陰極および陽極となる電極および
ワイパのレイアウトを模式的に示す上面図であり、図１
４（ｂ）は対応する模式図である。実質的に第３実施形
態に係る電解加工装置と類似した構成であるが、ウェー
ハＷの被電解加工面に対向する位置に配置された電極が
同心円のリング状に２分割され、例えば径の大きい外側
の電極２３ａが陽極となり、径の小さい内側の電極が陰
極となり、通電ブラシなどの接触電極は設けられず、陽
極となる電極２３ａおよび陰極となる電極２３ｂはとも
に被電解加工面に非接触に配置される。上記以外は、第
３実施形態に係る電解加工装置と同様の構成である。

【０１２４】上記の陽極となる電極２３ａおよび陰極と
なる電極２３ｂは、ともに被電解加工面に非接触に配置
された場合の通電の構成について説明する。図１５は、
ウェーハＷと２つの電極（２３ａ，２３ｂ）の配置を示
す模式図である。電極（２３ａ、２３ｂ）は絶縁性支持
部３４ａに固定されており、電極（２３ａ，２３ｂ）周
辺において絶縁性支持部３４ａとウェーハＷの間隙は電
解液ＥＬで満たされている。

【０１２５】上記の状態で、陽極となる電極２３ａおよ
び陰極となる電極２３ｂに電圧を印加する場合を考え
る。絶縁性支持部３４ａの抵抗Ｒ０は非常に大きく、し
たがって、陽極となる電極２３ａからから絶縁性支持部
３４ａを介して陰極となる電極２３ｂに流れる電流ｉ₀
はほぼ零である。このため、陽極となる電極２３ａから
陰極となる電極２３ｂに流れる電流は、直接電解液ＥＬ
中の抵抗Ｒ１を経由して流れる電流ｉ₁ と、電解液ＥＬ
中からウェーハＷの表層部を経由して再度電解液ＥＬ中
を通って流れる電流ｉ₂ に分岐する。

【０１２６】ここで、電解液ＥＬ中の抵抗Ｒ１は、陽極
となる電極２３ａおよび陰極となる電極２３ｂとの極間
距離Ｄに比例して大きくなる。一方、ウェーハＷの表層
部を経由して流れる経路の抵抗Ｒ２は、ウェーハＷと電
極（２３ａ，２３ｂ）との距離ｄに比例する。従って、
極間距離ＤをウェーハＷと電極（２３ａ，２３ｂ）との
距離ｄよりも十分に大きくしておくことで、直接電解液
ＥＬ中の抵抗Ｒ１を経由して流れる電流ｉ₁ は非常に小
さくなり、電流ｉ₂ が大きくなって、電解電流のほとん
どはウェーハＷの表層部を経由することになる。

【０１２７】このように電流がウェーハＷの表層部を経
由すると、ウェーハＷの表層部の銅膜などの金属膜が電
解液ＥＬの電解作用によって陽極酸化されることにな
り、上述のようにして、イオン状態として、あるいは電
解液中のキレート剤により、キレート化されて、ワイパ
により容易に払拭されて除去される。

【０１２８】ウェーハＷの被電解加工面に対向する位置
に配置された電極を分割するレイアウトは、上記の同心
円のリング状の他、例えば図１６の平面図に示すよう
に、複数個に分割された扇状の電極（２３ｃ，２３ｄ）
とし、各電極間が溝２３ｅで分割されている構成とする
ことができる。また、扇状の電極（２３ｃ，２３ｄ）で
陽極（２３ｃ）と陰極（２３ｄ）とを交互に配置するこ
とができる。この他、ウェーハＷの被電解加工面に対向
する位置に、被電解加工面に接触しないようにされてい
れば、複数個の電極を陽極および陰極として用いること
ができる。さらに、分割された複数個の電極を全て陰極
として用いることも可能であり、この場合には、接触電
極で陽極を設ける。

【０１２９】本実施形態に係る電解加工装置によれば、
電極とワイパとを分離して配置しており、電極とワイパ
の好ましい条件を満たすように、それぞれの位置、圧力
または被電解加工面までの距離、回転速度などを設定可
能である。従って、電解加工の品質が向上するように、
電極板とワイパの設定を行うことができる。また、電解
反応の後、所定時間を経過させてから払拭した方が好ま
しい場合に有利となり、例えば、ウェーハの回転数を調
整することで、電解除去の速度を調節することができ
る。その他、第１実施形態と同様な効果を享受可能であ
る。

【０１３０】第７実施形態図１７（ａ）は、本実施形態に係る電解加工装置の要部
であるウェーハおよび陰極となる電極板およびワイパの
レイアウトを模式的に示す上面図であり、図１７（ｂ）
は対応する模式図である。実質的に第１実施形態に係る
電解加工装置と同様であるが、ウェーハテーブル４２上
にウェーハＷが被電解加工面を上面にして固定され、そ
の被電解加工面上に電解加工工具保持部１０に保持され
た、電極板２３とそれを被覆するワイパ２４とを備える
電解加工工具１１が設けられている。但し、ウェーハＷ
の外周部に着脱可能な円筒状のチャンバー部材４１が配
設されて、ウェーハＷの被電解加工面とチャンバー部材
４１とから構成される電解液チャンバーの内側をウェー
ハＷの被電解加工面が臨む配置となっていることが異な
る。上記の構成の電解液チャンバーに電解液ＥＬが溜め
られている。

【０１３１】図１７（ｃ）は、ウェーハＷの被電解加工
面とチャンバー部材４１の接触部分の拡大図である。円
筒状のチャンバー部材４１のウェーハＷの被電解加工面
に接触する部分は、ウェーハＷの被電解加工面に通電す
る電極４１ａと、シール部材４１ｂとを有している。チ
ャンバー部材４１の電極４１ａは、電解電源６１のプラ
ス極と電気的に接続されており、陽極となる。また、シ
ール部材が被電解加工面に密着して、電解液ＥＬがチャ
ンバーから漏れるのを防止している。

【０１３２】上記の構成において、チャンバー部材４１
の電極４１ａを陽極とし、電解加工工具１１の電極板２
３を陰極として、電源により電圧が印加される。また、
電解加工工具１１は、電解加工工具保持部１０により所
定の圧力で被電解加工面に押圧され、かつ、電解加工工
具保持部１０の主軸回転による自転回転しながら、電解
加工工具１１の中心がウェーハＷの中心を軸とする軌跡
ＴＲに沿うように被電解加工面上を公転回転する。電解
加工工具１１の自転および公転速度は外部コントローラ
によって任意に設定可能で、電解加工速度や電解加工状
態に応じて調整できる。

【０１３３】上記の本実施形態に係る電解加工装置は、
陽極となる電極がウェーハの外周部に全周に渡って設け
られているので、安定して均一な電圧印加が可能で、電
解加工を均一化できる。また、本実施形態においても、
第２実施形態のように電解加工工具１１内にスペーサを
組み込むことで、陰極となる電極板とウェーハの被電解
加工面との距離を任意に調節することができ、良好な電
解加工を行うことができる。その他、第１実施形態と同
様な効果を享受可能である。

【０１３４】第８実施形態図１８は、本実施形態に係る電解加工装置の構成示す模
式図である。従来の電解メッキ装置において、印加する
電圧の極性を逆に設定することにより、電解除去加工を
行う装置である。電解除去チャンバーＣＢ内に、被電解
除去加工されるウェーハＷが固定される。電解液を供給
する電解液供給口Ｔ１と、この下部に網目状に均一化さ
れた陰極となる電極２３が設けられている。一方、供給
された電解液を排出するために電解液排出口Ｔ２が設け
られている。電解液供給口Ｔ１と一体となっている陰極
となる電極２３は、図面上、上下方向に移動する機構を
備え、これと対向した位置に配置されるウェーハＷの被
電解加工面との距離が調節される。

【０１３５】一方、ウェーハステージ４２が回転駆動す
ることでウェーハＷは回転して保持され、さらにウェー
ハ表面にプラス電極が接続される。電解液を介して数１
０ｍｍの離れている陰極となる電極と、ウェーハＷ間に
電流を流すことで、ウェーハＷの被電解加工面が電解加
工される。本実施形態の電解加工装置は、被電解加工面
を払拭するワイパを必要とせず、ウェーハ全面を同時に
電解加工できる。

【０１３６】第９実施形態図１９（ａ）は、本実施形態に係る電解加工装置の要部
であるウェーハおよび陰極となる電極板およびワイパの
レイアウトを模式的に示す上面図であり、図１９（ｂ）
は対応する模式図である。電解液ＥＬが溜められた電解
液浴槽４７の底部に、被電解加工対象物であるウェーハ
Ｗよりも径が大きい陰極となる電極板２３’とワイパ２
４とが備えられている。電極板２３’は表面がメッシュ
状となっている。電解除去加工を行うには、被電解加工
面と電極板２３’に所定の電圧を印加した状態で、ウェ
ーハＷをウェーハ支持部３６に備えられたチャックＣに
固定し、被電解加工面をワイパ２４側に向けて押圧し、
ウェーハ支持部３６の回転により自転回転をさせる一方
で、電解液浴槽４７を支持する浴槽保持部４７ａの回転
によりワイパ２４上を公転回転させる。陰極となる電極
板２３’は固定されていてもよいが、回転させてもよ
い。陰極となる電極板２３’はウェーハＷに対して相対
的に移動する構成とする。上記の構成では、ウェーハＷ
の被電解加工面は全面にワイパ２４側に向けて押圧され
ているため、被電解加工面に陽極を接続するには、図１
９（ｃ）の断面図に示すように、ウェーハＷ表層に配線
用層１０５などの被加工層を形成するときに、予めウェ
ーハの側面に張り出すように形成しておき、この張出部
を介して陽極を接続する。

【０１３７】図２０は、上記の本実施形態に係る電解加
工装置を用いて電解加工するときの、電解電流を電解加
工処理時間に対してプロットした図である。電解加工処
理の開始とともに電解電流は立ち上がり、被電解加工面
において銅膜などの金属層が除去され、下層のバリアメ
タル層や絶縁層が露出してくると、電解電流は急激に低
下する。従って、例えば電解電流の値が所定値以下にて
一定となったところで電解加工処理の終点Ｅとし、処理
を終了する。

【０１３８】上記の本実施形態に係る電解加工装置によ
れば、第１実施形態と同様に、被加工面の金属膜表層を
陽極酸化し、ワイパにより払拭することで陽極酸化され
た金属膜を除去することができ、低い押圧で効率的に被
加工対象物の金属膜表面の段差を緩和あるいは平坦化す
るように、電解除去加工することができる。

【０１３９】第１０実施形態図２１は、本実施形態に係る電解加工装置の要部の模式
図である。実質的に第９実施形態に電解加工装置と同様
の構成であるが、電解液ＥＬが溜められた電解液浴槽４
７の底部に、陰極となる電極板２３が設けられ、電極板
２３を円筒状に上方から被覆するように配置されたワイ
パ支持台２６を設け、この上層にワイパ２４が設けられ
ていることが異なる。ワイパ支持台２６には、電解液の
通路となる複数個の貫通孔２６ａが設けられている。電
解除去加工を行うには、第９実施形態同様に、被電解加
工面と電極板２３に所定の電圧を印加した状態で、ウェ
ーハＷをウェーハ支持部３６に備えられたチャックＣに
固定し、被電解加工面をワイパ２４側に向けて押圧し、
ウェーハ支持部３６の回転により自転回転をさせる一方
で、電解液浴槽４７を支持する浴槽保持部４７ａの回転
によりワイパ２４上を公転回転させる。

【０１４０】上記の本実施形態に係る電解加工装置によ
れば、ワイパ支持台２６の高さにより、ウェーハＷの被
電解加工面と電極板２３との間の距離を可変とすること
ができ、例えば数ｍｍ〜数１０ｍｍの範囲で調節可能
で、電解加工の品質を向上させるように、電解電流の値
を調整することができる。その他、第１実施形態と同様
な効果を享受可能である。

【０１４１】第１１実施形態図２２（ａ）は本実施形態に係る電解加工装置の要部で
あるウェーハおよび陰極となる電極板およびワイパのレ
イアウトを模式的に示す上面図であり、図２２（ｂ）は
対応する模式図である。本実施形態においては、ワイパ
が帯状に長く形成されており、ローラによる送り機構が
設けられていることが上記の第１〜１０実施形態と異な
る。即ち、電解液ＥＬが溜められた電解液浴槽４７の底
部に、回転駆動可能なウェーハ支持部３６とチャックＣ
が設けられ、ウェーハが被電解加工面を上面にして固定
されている。ウェーハＷの被電解加工面に接触するよう
に帯状ワイパ２４ｂが配置され、ローラＲにより一方向
に送られる機構となっている。上記のローラＲは、それ
ぞれ各支持軸を中心に回転可能となっている。帯状ワイ
パ２４ｂを介して、被電解加工面に対向するように、回
転駆動可能な電極支持部３４に装着され、被電解加工面
よりも径の大きい陰極となる電極板２３が配置される。
さらに、帯状ワイパ２４ｂの幅をウェーハＷの被電解加
工面の径よりも短く設定し、帯状ワイパ２４ｂで覆われ
ていない被電解加工面の端部において陽極となる通電ブ
ラシ２７が接触して設けられている。

【０１４２】電解除去加工を行うには、被電解加工面と
電極板２３に所定の電圧を印加した状態で、ウェーハＷ
を回転駆動する一方で、帯状ワイパ２４ｂを介して被電
解加工面に押圧しながら電極板２３を回転駆動し、さら
に帯状ワイパ２４ｂをローラＲによって送り、一方向に
移動させる。電極板２３は、必ずしも回転駆動する必要
はなく、例えば帯状ワイパ２４ｂを介して被電解加工面
に対向する位置で往復運動をする構成としてもよい。帯
状ワイパ２４ｂは、予めロール状に形成しておき、電解
液浴槽４７の近傍で引き出してウェーハＷの被電解加工
面上に導き、電解液浴槽４７の外部で巻き取って用いる
ことや、帯状ワイパ２４ｂの端部同士を予め繋げて環状
に形成しておくことで電解加工装置内でエンドレスに用
いることができる。

【０１４３】上記の本実施形態に係る電解加工装置によ
れば、第１実施形態と同様に、被加工面の金属膜表層を
陽極酸化し、ワイパにより払拭することで陽極酸化され
た金属膜を除去することができ、低い押圧で効率的に被
加工対象物の金属膜表面の段差を緩和あるいは平坦化す
るように、電解除去加工することができる。

【０１４４】第１２実施形態図２３（ａ）は本実施形態に係る電解加工装置の要部で
あるウェーハおよび陰極となる電極板およびワイパのレ
イアウトを模式的に示す上面図であり、図２３（ｂ）は
対応する模式図である。本実施形態は第１１実施形態の
電解加工装置に類似しており、ワイパが帯状に長く形成
されており、ローラによる送り機構が設けられているこ
とが共通となっているが、電解液ＥＬが溜められた電解
液浴槽４７の底部に、回転駆動可能な電極支持部３４が
設けられて、陰極となる電極板２３が固定されており、
電極板２３上に帯状ワイパ２４ｂが配置され、ローラＲ
により一方向に送られる機構となっており、帯状ワイパ
２４ｂを介して、回転駆動可能なウェーハ支持部３６の
チャックＣに固定されたウェーハＷの被電解加工面を帯
状ワイパ２４ｂ側に向けて配置した構成となっている。

【０１４５】上記の本実施形態に係る電解加工装置で
は、ウェーハＷの被電解加工面は全面にワイパ２４側に
向けて押圧されているため、図１９（ｃ）の断面図に示
すように、ウェーハＷ表層に配線用層１０５などの被加
工層を形成するときに、予めウェーハの側面に張り出す
ように形成しておき、この張出部を介して陽極を接続す
る。

【０１４６】上記の本実施形態に係る電解加工装置で
は、電解加工を行うときに、ウェーハ支持部により所定
の圧力で被電解加工面を押圧し、かつ、ウェーハ支持部
３４の回転による自転回転をしながら、ウェーハＷの中
心が所定の円状の軌跡ＴＲに沿うように帯状ワイパ２４
ｂ上を公転回転するように、ウェーハＷを移動させるこ
とができる。

【０１４７】（変形例１）図２４（ａ）は、第１１実施
形態において、帯状ワイパ２４ｂの端部同士を予め繋げ
て環状に形成しておくことで電解加工装置内をエンドレ
スに移動可能な構成とした電解加工装置の模式図であ
る。電解液は、第１１実施形態に示すように、電解液浴
槽に溜めても、ディスペンサなどの不図示の供給手段に
より電解加工面に供給する構成としてもよい。

【０１４８】（変形例２）図２４（ｂ）は、第１２実施
形態において、帯状ワイパ２４ｂの端部同士を予め繋げ
て環状に形成しておくことで電解加工装置内をエンドレ
スに移動可能な構成とした電解加工装置の模式図であ
る。電解液は、第１１実施形態に示すように、電解液浴
槽に溜めても、ディスペンサなどの不図示の供給手段に
より電解加工面に供給する構成としてもよい。

【０１４９】（変形例３）図２４（ｃ）は、第１２実施
形態において、電解液浴槽４７の近傍に配置されたロー
ルＲａから帯状ワイパ２４ｂを引き出してウェーハＷの
被電解加工面上に導き、電解液浴槽４７の外部でロール
Ｒｂに巻き取って用いる構成とした電解加工装置の模式
図である。

【０１５０】（変形例４）図２５（ａ）は、変形例２に
おいて、ウェーハＷの被電解加工面を垂直に配置し、帯
状ワイパ２４ｂの移動方向を上下方向とした電解加工装
置の模式図である。電解液は、帯状ワイパ２４ｂが電解
液浴槽４７ａを通過するときにワイパ中に電解液がしみ
込み、ウェーハＷの被電解加工面に供給される構成であ
る。

【０１５１】（変形例５）図２５（ｂ）は、変形例２に
おいて、ウェーハＷの被電解加工面を垂直に配置し、帯
状ワイパ２４ｂの移動方向を左右方向とした電解加工装
置の模式図である。電解液は、ディスペンサなどの不図
示の供給手段により電解加工面に供給することができ
る。

【０１５２】第１３実施形態図２６（ａ）は本実施形態に係る電解加工装置の要部で
あるウェーハおよび陰極となる電極板およびワイパのレ
イアウトを模式的に示す上面図であり、図２６（ｂ）は
対応する模式図である。本実施形態においては、第１１
および１２実施形態と同様に、ワイパが帯状に長く形成
されている。電解液ＥＬが溜められた電解液浴槽４７の
底部に、回転駆動可能なウェーハ支持部３６とチャック
Ｃが設けられ、ウェーハが被電解加工面を上面にして固
定されている。帯状ワイパ２４ｂは、電解液浴槽４７中
に沈められた３つのローラＲと液面近傍に配置された２
つのローラＲ’に引き回され、電解液浴槽４７中に導か
れている。上記のローラ（Ｒ，Ｒ’）は、それぞれ各支
持軸を中心に回転可能となっている。ここで、帯状ワイ
パ２４ｂは、電解液浴槽４７中に沈められた３つローラ
により、ウェーハＷの被電解加工面に当接し、ローラに
より送られて帯状ワイパ２４ｂが一方向に移動すること
で、ウェーハＷの被電解加工面を払拭するように構成さ
れている。

【０１５３】本実施形態に係る電解加工装置では、液面
近傍において、被電解加工面に対向するように配置され
た２つのローラＲ’が陰極となる電極２３を兼ねて構成
される。さらに、帯状ワイパ２４ｂが接触していない部
分で、例えば２個の陽極となる通電ブラシ２７が接触し
て設けられている。

【０１５４】電解除去加工を行うには、被電解加工面と
ローラＲ’（電極２３）に所定の電圧を印加した状態
で、ウェーハＷを回転駆動する一方で、帯状ワイパ２４
ｂをローラＲによって送り、一方向に移動させる。帯状
ワイパ２４ｂは、電解液浴槽４７の近傍に配置されたロ
ールＲａから引き出され、電解液浴槽４７の外部でロー
ルＲｂに巻き取られる構成とすることができる。また、
帯状ワイパ２４ｂの端部同士を予め繋げて環状に形成し
ておくことで電解加工装置内でエンドレスに用いてもよ
い。

【０１５５】上記の本実施形態に係る電解加工装置によ
れば、被電解加工面とローラＲ’（電極２３）に所定の
電圧を印加したときに、被電解加工面とローラＲ’の間
隙には電解液があるのみで、ワイパを介しての通電では
なく、電流効率が高い利点がある。また、帯状ワイパと
電極が干渉しないという利点も有している。さらに、ロ
ーラＲ’（電極２３）の位置を変更することで、ウェー
ハＷの被電解加工面と電極２３との間の距離を可変とす
ることができ、例えば数ｍｍ〜数１０ｍｍの範囲で調節
可能で、電解加工の品質を向上させるように、電解電流
の値を調整することができる。その他、第１実施形態と
同様に、被加工面の金属膜表層を陽極酸化し、ワイパに
より払拭することで陽極酸化された金属膜を除去するこ
とができ、低い押圧で効率的に被加工対象物の金属膜表
面の段差を緩和あるいは平坦化するように、電解除去加
工することができる。

【０１５６】本実施形態に係る電解加工装置は、ウェー
ハが被電解加工面を上面にして固定されている構成であ
るが、ローラの構成や帯状ワイパとウェーハの配置を変
更することで、ウェーハが被電解加工面を下面にして固
定されている構成にも対応することができる。

【０１５７】以上、本発明を１３実施形態により説明し
たが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、
電解液の組成は、上記の説明に限定されず、種々の添加
剤や、例示以外の光沢剤またはキレート剤などを用いる
ことも可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々の変更が可能である。

【０１５８】

【発明の効果】本発明の電解加工装置によれば、被加工
対象物の被加工面に銅膜などの金属膜が形成されている
場合に、電解液供給手段により、被加工対象物表面上に
電解液を供給し、電源により電極板と被加工対象物表面
と間に電流を供給することで、被加工面の金属膜表層が
陽極酸化し、イオン状態として、あるいは、キレート剤
との反応によりキレート化して脆弱な膜として、ワイパ
により払拭することで、陽極酸化された金属膜を除去す
ることができ、低い押圧で効率的に被加工対象物の金属
膜表面の段差を緩和あるいは平坦化するように、電解除
去加工することができる。単純な機械研磨と比較して、
スクラッチの低減、段差緩和性能、ディッシングやエロ
ージョンの低減などの面で非常に有利であり、有機系の
低誘電率膜や多孔質低誘電率絶縁膜を層間絶縁膜に用い
ている被加工対象物を加工する場合に非常に有用であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の半導体装置の製造方法の製造
工程を示す断面図であり、（ａ）は半導体基板への絶縁
膜形成工程まで、（ｂ）はコンタクトホールおよび配線
用溝の形成工程まで、（ｃ）はバリヤ膜の形成工程まで
を示す。

【図２】図２は、図１の続きの工程を示し、（ｄ）はシ
ード膜としての銅膜の形成工程まで、（ｅ）は銅膜の形
成工程までを示す。

【図３】図３は、図２の続きの工程を示し、（ｆ）は銅
膜の陽極酸化の工程まで、（ｇ）はキレート膜の形成工
程までを示す。

【図４】図４は、図３の続きの工程を示し、（ｈ）は凸
部のキレート膜の除去工程まで、（ｉ）はキレート膜の
再形成工程までを示す。

【図５】図５は、図４の続きの工程を示し、（ｊ）は銅
膜の平坦化工程まで、（ｋ）は余分な銅膜の除去工程ま
で、（ｌ）はバリヤ膜の露出工程までを示す。

【図６】図６は、第１実施形態に係る電解加工装置の構
成を示す模式図である。

【図７】図７は、第１実施形態に係る電解加工装置の電
解加工工具保持部部分の構成を示す模式図である。

【図８】図８は電解加工工具とウェーハおよび通電ブラ
シなどのレイアウトを模式的に示す上面図である。

【図９】図９（ａ）は通電ブラシの上面図、図９（ｂ）
は装置に取り付けられた状態での側面図である。

【図１０】図１０（ａ）は、第２実施形態に係る電解加
工装置の要部構成を示す模式図であり、図１０（ｂ）
は、スペーサ２５の斜視図である。

【図１１】図１１（ａ）は、第３実施形態に係る電解加
工装置の要部レイアウトを模式的に示す上面図であり、
図１１（ｂ）は対応する模式図である。

【図１２】図１２（ａ）は、第４実施形態に係る電解加
工装置の要部レイアウトを模式的に示す上面図であり、
図１２（ｂ）は対応する模式図である。

【図１３】図１３（ａ）は、第５実施形態に係る電解加
工装置の要部レイアウトを模式的に示す上面図であり、
図１３（ｂ）は対応する模式図である。

【図１４】図１４（ａ）は、第６実施形態に係る電解加
工装置の要部レイアウトを模式的に示す上面図であり、
図１４（ｂ）は対応する模式図である。

【図１５】図１５は、第６実施形態に係る電解加工装置
でのウェーハと電極の配置を示す模式図である。

【図１６】図１６は、電極間が溝で分割されている複数
個の扇状の電極を配置した電極の平面図である。

【図１７】図１７（ａ）は、第７実施形態に係る電解加
工装置の要部レイアウトを模式的に示す上面図であり、
図１７（ｂ）は対応する模式図であり、図１７（ｃ）
は、ウェーハの被電解加工面とチャンバー部材の接触部
分の拡大図である。

【図１８】図１８は、第８実施形態に係る電解加工装置
の構成示す模式図である。

【図１９】図１９（ａ）は、第９実施形態に係る電解加
工装置の要部レイアウトを模式的に示す上面図であり、
図１９（ｂ）は対応する模式図であり、図１９（ｃ）は
ウェーハへの通電方法を示す模式的断面図である。

【図２０】図２０は、上記の第９実施形態に係る電解加
工装置を用いて電解加工するときの、電解電流を電解加
工処理時間に対してプロットした図である。

【図２１】図２１は、第１０実施形態に係る電解加工装
置の要部の模式図である。

【図２２】図２２（ａ）は第１１実施形態に係る電解加
工装置の要部レイアウトを模式的に示す上面図であり、
図２２（ｂ）は対応する模式図である。

【図２３】図２３（ａ）は第１２実施形態に係る電解加
工装置の要部レイアウトを模式的に示す上面図であり、
図２３（ｂ）は対応する模式図である。

【図２４】図２４（ａ）は変形例１に係る電解加工装置
の模式図、図２４（ｂ）は変形例２に係る電解加工装置
の模式図、図２４（ｃ）は変形例３に係る電解加工装置
の模式図である。

【図２５】図２５（ａ）は変形例４に係る電解加工装置
の模式図、図２５（ｂ）は変形例５に係る電解加工装置
の模式図である。

【図２６】図２６（ａ）第１３本実施形態に係る電解加
工装置の要部レイアウトを模式的に示す上面図であり、
図２６（ｂ）は対応する模式図である。

【図２７】図２７は、従来例に係るデュアルダマシン法
による銅配線の形成方法の製造工程を示す断面図であ
り、（ａ）は層間絶縁膜の形成工程まで、（ｂ）は配線
用溝およびコンタクトホールの形成工程まで、（ｃ）は
バリヤ膜の形成工程までを示す。

【図２８】図２８は、図２７の続きの工程を示し、
（ｄ）はシード膜の形成工程まで、（ｅ）は配線用層の
形成工程まで、（ｆ）は配線形成工程までを示す。

【図２９】図２９は、ＣＭＰ法による銅膜電解加工工程
において発生するディッシングを説明するための断面図
である。

【図３０】図３０は、ＣＭＰ法による銅膜電解加工工程
において発生するエロージョンを説明するための断面図
である。

【図３１】図３１は、ＣＭＰ法による銅膜電解加工工程
において発生するリセスを説明するための断面図であ
る。

【図３２】図３２は、ＣＭＰ法による銅膜電解加工工程
において発生するスクラッチおよびケミカルダメージを
説明するための断面図である。

【符号の説明】

１０…電解加工工具保持部、１１…電解加工工具、１２
…保持部材、１２ａ…連結部材保持部、１２ｂ…連結部
材、１２ｃ…弾性部材、１２ｄ…絶縁板、１３…保持装
置、１３ａ…主軸、１４…主軸モータ、１５…シリンダ
装置、１５ａ…ピストン、１５ｂ…ピストンロッド、１
５ｃ…押圧部材、１６…ロータリジョイント、２０…通
電軸、２０ａ…配線、２３，２３’…電極（板）、２３
ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ…電極、２３ｅ…溝、２４
…ワイパ、２４ａ…Ｏ−リング、２４ｂ…帯状ワイパ、
２５…スペーサ、２５ａ…貫通孔、２７…通電ブラシ、
２７ａ…基体、２７ｂ…接点部、２８ａ，２８ｂ，２８
ｃ…支持部、３０…Ｚ軸位置決め機構部、３１…Ｚ軸サ
ーボモータ、３１ａ…ボールネジ軸、３２…Ｚ軸スライ
ダ、３３…ガイドレール、３４…電極支持部、３５…ワ
イパ支持部、３６…ウェーハ支持部、４０…Ｘ軸移動機
構部、４２…ウェーハテーブル、４４…駆動モータ、４
５…保持装置、４６…ベルト、４７，４７ａ…電解液浴
槽、４８…Ｘ軸スライダ、４９…Ｘ軸サーボモータ、４
９ａ…ボールネジ軸、４９ｂ…可動部材、５１…Ｚ軸ド
ライバ、５２…主軸ドライバ、５３…テーブルドライ
バ、５４…Ｘ軸ドライバ、５５…コントローラ、５６…
コントロールパネル、６１…電解電源、６２…電流計、
７１…スラリー供給装置、８１…電解液供給装置、１０
１，３０１…半導体基板、１０２，３０２…層間絶縁
膜、１０３，３０５…バリヤ膜、１０４，３０６…シー
ド膜、１０５，３０７…銅膜、１０６…キレート膜、１
２０…陰極部材、３０８…銅配線、ＡＸ…支軸、Ｃ…チ
ャック、ＣＤ…ケミカルダメージ、ＣＨ…コンタクトホ
ール、ＥＬ…電解液、Ｈ…通気孔、Ｍ…溝、Ｒ，Ｒ’…
ローラ、Ｒａ，Ｒｂ…ロール、ＳＣ…スクラッチ、ＳＬ
…スラリー、ＴＲ…軌跡、Ｗ…ウェーハ。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年３月１３日（２００１．３．１
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１１】

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１２】

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１３】

【手続補正９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１４】

【手続補正１０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１５】

【手続補正１１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１６】

【手続補正１２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１７】

【手続補正１３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１８】

【手続補正１４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１９】

【手続補正１５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２０】

【手続補正１６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２１】

【手続補正１７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２２】

【手続補正１８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２３】

【手続補正１９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２４】

【手続補正２０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２５】

【手続補正２１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石原成郎東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者大鳥居英東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者野上毅東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者駒井尚紀東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 3C059 AA02 AB01 AB07 HA03 5F033 HH07 HH08 HH11 HH13 HH14 HH18 HH19 HH21 HH32 HH33 HH34 JJ01 JJ07 JJ08 JJ11 JJ13 JJ14 JJ18 JJ19 JJ21 JJ32 JJ33 JJ34 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 PP06 PP15 PP19 PP27 PP28 QQ09 QQ37 QQ46 RR04 RR06 RR11 RR22 RR29 SS04 SS13 WW03 XX01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工面に金属膜を有する被加工対象物を
電解除去加工する電解加工装置であって、前記被加工対象物を保持する被加工対象物保持手段と、前記被加工対象物表面を払拭するワイパと、前記被加工対象物表面上に電解液を供給する電解液供給
手段と、前記被加工対象物表面に対向する位置に配設された第１
電極と、前記被加工対象物表面の周辺部に配設された第２電極
と、前記被加工対象物表面の第２電極と前記第１電極間に電
流を供給する電源とを有する電解加工装置。
【請求項２】前記金属膜は、配線金属膜である請求項１
記載の電解加工装置。
【請求項３】前記配線金属膜は、少なくとも銅、アルミ
ニウム、タングステン、金、銀のいずれか、または、そ
れらの合金、またはそれらの酸化物あるいは窒化物を含
む請求項２記載の電解加工装置。
【請求項４】前記被加工対象物保持手段は、前記被加工
対象物を所定の回転軸を中心に回転させる請求項１記載
の電解加工装置。
【請求項５】前記被加工対象物保持手段は、前記被加工
対象物を押圧するとともに、前記被加工対象物を所定の
回転軸中心に回転させる請求項４記載の電解加工装置。
【請求項６】前記被加工対象物保持手段を前記ワイパの
ワイパ面に対して平行な面上に平行移動させる平行移動
手段をさらに有する請求項１記載の電解加工装置。
【請求項７】前記ワイパは弾塑性体材料で構成されてい
る請求項１記載の電解加工装置。
【請求項８】前記ワイパに通気孔が設けられている請求
項１記載の電解加工装置。
【請求項９】前記ワイパを支持するワイパ支持部材に通
気孔が設けられている請求項１記載の電解加工装置。
【請求項１０】前記ワイパは所定の回転軸を中心に回転
可能となっている請求項１記載の電解加工装置。
【請求項１１】前記電解液供給手段は電解質と添加剤を
含む電解液を供給する請求項１記載の電解加工装置。
【請求項１２】前記添加剤は、銅イオンを含む請求項１
１記載の電解加工装置。
【請求項１３】前記添加剤は、少なくとも光沢剤あるい
はキレート剤のいずれかを含む請求項１１記載の電解加
工装置。
【請求項１４】前記電解液は、研磨砥粒を含む請求項１
１記載の電解加工装置。
【請求項１５】前記電源は、前記被加工対象物表面と前
記第１電極間に周期性パルス電圧を印加することにより
電流を供給する請求項１記載の電解加工装置。
【請求項１６】前記電源は、前記被加工対象物表面と前
記第１電極間に矩形パルス、サイン波形、スロープ波
形、ＰＡＭ波形の電圧を印加して電流を供給する請求項
１５記載の電解加工装置。
【請求項１７】前記電源は、前記被加工対象物表面と前
記第１電極間に流れる電流値を少なくとも電解加工初期
と終点付近で変更可能である請求項１記載の電解加工装
置。
【請求項１８】前記電源は、前記被加工対象物表面と前
記第１電極間に流れる電流値を電解加工初期において大
きく、終点付近で小さく設定する請求項１７記載の電解
加工装置。
【請求項１９】前記電解液供給手段により供給された電
解液の温度を調節する温度調整手段をさらに有する請求
項１記載の電解加工装置。
【請求項２０】前記温度調整手段は、前記電解液の温度
を８０℃以下に調整する請求項１９記載の電解加工装
置。
【請求項２１】前記被加工対象物の周囲を包含するよう
に形成され、前記電解液供給手段により供給された電解
液を溜める浴槽をさらに有する請求項１記載の電解加工
装置。
【請求項２２】前記電解液供給手段は、前記被加工対象
物表面上に前記電解液が液盛りするように電解液を供給
する請求項１記載の電解加工装置。
【請求項２３】前記電解液供給手段は、電解液が滲出す
る材料からなる滲出部材を端部に有し、前記滲出部材を
介して前記電解液を前記被加工対象物表面上に供給する
請求項１記載の電解加工装置。
【請求項２４】前記第２電極は、前記被加工対象物表面
の金属膜に比して同等または貴なる金属材料を有する請
求項１記載の電解加工装置。
【請求項２５】前記第２電極が被加工対象物表面の周辺
部に接触するように配設されている請求項１記載の電解
加工装置。
【請求項２６】前記第２電極は、先端部が櫛形に形成さ
れており、当該櫛形部において前記被加工対象物表面の
周辺部に接触するように配設されている請求項２５記載
の電解加工装置。
【請求項２７】前記金属膜には前記被加工対象物の側面
へ張り出している張り出し部が形成されており、前記第
２電極は、前記張り出し部において前記被加工対象物表
面の周辺部に接触するように配設されている請求項２５
記載の電解加工装置。
【請求項２８】前記第２電極が被加工対象物表面の周辺
部に接触しない位置に配設され、前記第２電極と前記被
加工対象物表面とが前記電解液を介して通電する請求項
１記載の電解加工装置。
【請求項２９】前記第２電極が、着脱可能なカートリッ
ジ型に構成されている請求項１記載の電解加工装置。
【請求項３０】前記第１電極に負電圧を印加し、前記第
２電極に正電圧を印加する請求項１に記載の電解加工装
置。
【請求項３１】前記ワイパは、前記第１電極と当該第１
電極を支持する絶縁性支持部を被覆して前記絶縁性支持
部の端部に固定されている請求項１に記載の電解加工装
置。
【請求項３２】前記ワイパは、ゴムバンドあるいはＯ−
リングにより前記絶縁性支持部の端部に固定されている
請求項３１に記載の電解加工装置。
【請求項３３】前記被加工対象物表面と前記第１電極と
の間の距離を可変とする手段が設けられている請求項１
に記載の電解加工装置。
【請求項３４】前記ワイパに圧力を印加するワイパ押圧
手段と、前記第１電極を支持する絶縁性支持部とワイパ
押圧手段との間に圧力を伝達する弾性部材とをさらに有
する請求項１に記載の電解加工装置。
【請求項３５】被加工面に金属膜を有する被加工対象物
を電解除去加工する電解加工装置であって、前記被加工対象物を保持する被加工対象物保持手段と、前記被加工対象物表面を払拭するワイパと、前記被加工対象物表面と前記ワイパを相対移動させる移
動手段と、前記被加工対象物表面上に電解液を供給する電解液供給
手段と、前記被加工対象物表面に対向する位置に移動可能に配設
された電極と、前記被加工対象物表面と前記電極間に電流を供給する電
源とを有する電解加工装置。
【請求項３６】前記電極が、陽極と陰極とを有する請求
項３５に記載の電解加工装置。
【請求項３７】前記陽極と陰極とが、それぞれリング形
状である請求項３６に記載の電解加工装置。
【請求項３８】前記移動可能に配設された電極が陰極で
あり、さらに陽極となる電極が前記被加工対象物表面の周辺部
に接触するように配設されている請求項３５に記載の電
解加工装置。
【請求項３９】前記電極が円形状であり、回転駆動可能となっている請求項３５に記載の電解加工
装置。
【請求項４０】前記電極が、前記被加工対象物表面と非
接触である請求項３５に記載の電解加工装置。
【請求項４１】前記電極が略三日月状であり、少なくと
も前記被加工対象物表面の外周の一部を被覆するように
配設される請求項３５に記載の電解加工装置。
【請求項４２】前記略三日月状の電極が陰極である請求
項４１に記載の電解加工装置。
【請求項４３】前記略三日月状の電極の輪郭の凹部が、
円形のワイパの外周に適合する形状であり、前記凹部に
前記ワイパの一部が嵌込される配置となっている請求項
４１に記載の電解加工装置。
【請求項４４】被加工面に金属膜を有する被加工対象物
を電解除去加工する電解加工装置であって、前記被加工対象物を保持する被加工対象物保持手段と、前記被加工対象物表面を払拭するワイパと、前記被加工対象物表面と前記ワイパを相対移動させる移
動手段と、前記被加工対象物表面上に電解液を供給する電解液供給
手段と、前記被加工対象物表面に対向する位置に移動可能に配設
された電極と、前記被加工対象物表面と前記電極間に電流を供給する電
源と、前記被加工対象物表面が底面に臨むように、前記被加工
対象物の外周部表面に接触するように設けられ、前記電
解液供給手段により供給された電解液を溜める浴槽とを
有する電解加工装置。
【請求項４５】前記浴槽の前記被加工対象物の外周部表
面に接触する部分に接触電極が設けられている請求項４
４に記載の電解加工装置。
【請求項４６】前記接触電極が陽極である請求項４５に
記載の電解加工装置。
【請求項４７】前記被加工対象物が固定されており、前
記ワイパが自転回転するとともに、前記被加工対象物表
面上を公転回転する請求項４４に記載の電解加工装置。
【請求項４８】被加工面に金属膜を有する被加工対象物
を電解除去加工する電解加工装置であって、前記被加工対象物を保持する被加工対象物保持手段と、前記被加工対象物表面上に電解液を供給する電解液供給
手段と、前記被加工対象物表面に対向する位置に配設された第１
電極と、前記被加工対象物表面に接触して配設された第２電極
と、前記被加工対象物表面の第２電極と前記第１電極間に電
流を供給する電源とを有する電解加工装置。
【請求項４９】前記被加工対象物表面から前記金属膜が
電解除去されるように、前記電源により前記第１電極と
前記第２電極に電圧を印加する請求項４８に記載の電解
加工装置。
【請求項５０】被加工面に金属膜を有する被加工対象物
を電解除去加工する電解加工装置であって、前記被加工対象物を保持する被加工対象物保持手段と、前記被加工対象物表面を払拭するワイパと、前記被加工対象物表面と前記ワイパを相対移動させる移
動手段と、前記被加工対象物表面上に電解液を供給する電解液供給
手段と、前記ワイパに被覆され、メッシュ状に構成された電極
と、前記被加工対象物表面と前記電極間に電流を供給する電
源とを有し、前記被加工対象物を前記ワイパで被覆された前記電極上
において移動させて、電解除去加工を行う電解加工装
置。
【請求項５１】前記被加工対象物保持手段は、前記被加
工対象物を所定の回転軸を中心に回転させる請求項５０
記載の電解加工装置。
【請求項５２】前記電極が、陽極と陰極とを有する請求
項５０に記載の電解加工装置。
【請求項５３】前記ワイパがワイパ支持部材上に設けら
れており、前記ワイパ支持部材の内部に前記メッシュ状に構成され
た電極が設けられており、前記ワイパ支持部材の厚さにより前記電極と前記被加工
対象物表面との距離を可変としている請求項５０に記載
の電解加工装置。
【請求項５４】被加工面に金属膜を有する被加工対象物
を電解除去加工する電解加工装置であって、前記被加工対象物を保持する被加工対象物保持手段と、前記被加工対象物表面を払拭するワイパと、前記被加工対象物表面に対して前記ワイパを一方向に移
動させる移動手段と、前記被加工対象物表面上に電解液を供給する電解液供給
手段と、前記被加工対象物表面に対向する位置に配設された電極
と、前記被加工対象物表面と前記電極間に電流を供給する電
源とを有する電解加工装置。
【請求項５５】前記ワイパがシート状である請求項５４
に記載の電解加工装置。
【請求項５６】前記ワイパが前記シート状のワイパを巻
き取ったロール形状である請求項５５に記載の電解加工
装置。
【請求項５７】前記ワイパが、一方向に延伸されたシー
ト形状の端部同士を接続した環状となっている請求項５
５に記載の電解加工装置。
【請求項５８】前記被加工対象物表面に接触する接触電
極が設けられている請求項５４に記載の電解加工装置。
【請求項５９】前記シート状のワイパ上において、前記
被加工対象物表面が揺動するように移動される請求項５
４に記載の電解加工装置。
【請求項６０】前記シート状のワイパを一方向に移動さ
せる移動手段が複数個のローラであり、前記ローラの一部が前記被加工対象物表面と一定の距離
をもって離間して対向するように配設されている請求項
５４に記載の電解加工装置。
【請求項６１】前記被加工対象物表面と一定の距離をも
って離間して対向するローラが電極となっている請求項
６０に記載の電解加工装置。
【請求項６２】前記シート状のワイパを一方向に移動さ
せる移動手段が複数個のローラであり、前記ローラの一部が、前記被加工対象物表面に前記シー
ト状のワイパを押圧するように弾性部材を備えて配設さ
れている請求項５４に記載の電解加工装置。