JP2003080421A - Electrochemical machining device - Google Patents

Electrochemical machining device

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JP2003080421A
JP2003080421A JP2001275112A JP2001275112A JP2003080421A JP 2003080421 A JP2003080421 A JP 2003080421A JP 2001275112 A JP2001275112 A JP 2001275112A JP 2001275112 A JP2001275112 A JP 2001275112A JP 2003080421 A JP2003080421 A JP 2003080421A
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Japan
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electrode
processing
ion exchanger
substrate
electrolytic
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Application number
JP2001275112A
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Japanese (ja)
Inventor
Itsuki Obata
厳貴 小畠
Michihiko Shirakashi
充彦 白樫
Masayuki Kumegawa
正行 粂川
Takayuki Saito
孝行 斉藤
Yasushi Taima
康 當間
Tsukuru Suzuki
作 鈴木
Kaoru Yamada
かおる 山田
Yuji Makita
裕司 槙田
Hozumi Yasuda
穂積 安田
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To remove (clean) an electrically conductive material filmed over or stuck to a bevel part, etc., of a substrate and to machine an outer peripheral part of the substrate by applying electrochemical machining in place of, for example, conventional general etching by electrochemical action. SOLUTION: This electrochemical machining device is furnished with a plurality of electrodes 36 accumulated with an insulating material 34 between them and has an electrode part 32 having a holding part 38 to face against an outer peripheral part of a work W, an ion exchanger 48 arranged on the holding part 38 of the electrode part 32, a liquid supply part 50 to supply liquid to the holding part 38 of the electrode part 32 and an electric source 40 to apply voltage to the electrodes 36 of the electrode part 32 so that the electrodes 36 become different polarities from each other.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電解加工装置に関
し、特に半導体ウェハ等の基板の外周部(ベベル部乃至
エッジ部)に付着した導電性材料を加工したり、不純物
を除去したりするベベル加工装置として使用される電解
加工装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrolytic processing apparatus, and particularly to a bevel for processing a conductive material attached to the outer peripheral portion (bevel portion or edge portion) of a substrate such as a semiconductor wafer or removing impurities. The present invention relates to an electrolytic processing device used as a processing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体ウェハ等の基板上に回路を
形成するための配線材料として、アルミニウムまたはア
ルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロ
マイグレーション耐性が高い銅(Cu)を用いる動きが
顕著になっている。この種の銅配線は、基板の表面に設
けた微細凹みの内部に銅を埋込むことによって一般に形
成される。この銅配線を形成する方法としては、CV
D、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、
いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜して、化
学機械的研磨(CMP)により不要の銅を除去するよう
にしている。
2. Description of the Related Art In recent years, as a wiring material for forming a circuit on a substrate such as a semiconductor wafer, copper (Cu) having a low electric resistivity and a high electromigration resistance has been used in place of aluminum or an aluminum alloy. It has become noticeable. This kind of copper wiring is generally formed by embedding copper inside the fine recesses provided on the surface of the substrate. As a method of forming this copper wiring, CV
There are methods such as D, sputtering and plating,
In any case, a copper film is formed on almost the entire surface of the substrate, and unnecessary mechanical copper is removed by chemical mechanical polishing (CMP).

【0003】図6は、この種の銅配線基板Wの一製造例
を工程順に示すもので、先ず、図6(a)に示すよう
に、半導体素子を形成した半導体基材1上の導電層1a
の上にSiOからなる酸化膜やLow−K材膜等の絶
縁膜2を堆積し、この絶縁膜2の内部に、リソグラフィ
・エッチング技術によりコンタクトホール3と配線用の
溝4を形成し、その上にTaN等からなるバリア層5、
更にその上に電解めっきの給電層としてシード層7を形
成する。
FIG. 6 shows an example of manufacturing a copper wiring board W of this type in the order of steps. First, as shown in FIG. 6A, a conductive layer on a semiconductor substrate 1 on which a semiconductor element is formed. 1a
An insulating film 2 such as an oxide film made of SiO 2 or a Low-K material film is deposited on the above, and a contact hole 3 and a wiring groove 4 are formed inside the insulating film 2 by a lithographic etching technique. A barrier layer 5 made of TaN or the like,
Further, a seed layer 7 is formed thereon as a power feeding layer for electrolytic plating.

【0004】そして、図6(b)に示すように、基板W
の表面に銅めっきを施すことで、コンタクトホール3及
び溝4内に銅を充填するとともに、絶縁膜2上に銅膜6
を堆積する。その後、化学機械的研磨(CMP)によ
り、絶縁膜2上の銅膜6を除去して、コンタクトホール
3及び配線用の溝4に充填させた銅膜6の表面と絶縁膜
2の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図6
(c)に示すように銅膜6からなる配線が形成される。
Then, as shown in FIG. 6B, the substrate W
By plating the surface of the copper with copper in the contact hole 3 and the groove 4, the copper film 6 is formed on the insulating film 2.
Deposit. Then, the copper film 6 on the insulating film 2 is removed by chemical mechanical polishing (CMP), and the surface of the insulating film 2 and the surface of the copper film 6 filled in the contact hole 3 and the wiring groove 4 are removed. Make them almost the same plane. As a result, FIG.
As shown in (c), the wiring made of the copper film 6 is formed.

【0005】ここで、バリア層5は、絶縁膜2のほぼ全
面を覆うように形成され、シード層7は、バリア層5の
ほぼ全面を覆うように形成される。このため、基板Wの
ベベル(外周部)にシード層である銅膜が存在したり、
また、ベベルの内側のエッジ(外周部)に銅が成膜され
研磨されずに残ることがある。銅は、例えばアニール等
の半導体製造工程において、絶縁膜中に容易に拡散し、
その絶縁性を劣化させたり、その後の搬送や処理等の工
程でコンタミネーションの原因ともなり得るので、完全
に除去する必要がある。このため、ベベル部に成膜乃至
付着した銅等の導電性材料をエッチング加工等により除
去することが提案されている。
Here, the barrier layer 5 is formed so as to cover almost the entire surface of the insulating film 2, and the seed layer 7 is formed so as to cover almost the entire surface of the barrier layer 5. Therefore, the bevel (outer peripheral portion) of the substrate W has a copper film as a seed layer,
In addition, a copper film may be formed on the inner edge (outer peripheral portion) of the bevel and remain unpolished. Copper easily diffuses into an insulating film in a semiconductor manufacturing process such as annealing,
Since the insulating property may be deteriorated or contamination may occur in the subsequent steps such as transportation and treatment, it is necessary to completely remove it. Therefore, it has been proposed to remove the conductive material such as copper deposited or attached to the bevel portion by etching or the like.

【0006】また、最近ではあらゆる機器の構成要素に
おいて微細化かつ高精度化が進み、サブミクロン領域で
の物作りが一般的となるにつれて、加工法自体が材料の
特性に与える影響は益々大きくなっている。このような
状況下においては、従来の機械加工のように、工具が被
加工物を物理的に破壊しながら除去していく加工法で
は、加工によって被加工物に多くの欠陥を生み出してし
まうため、被加工物の特性が劣化する。従って、いかに
材料の特性を損なうことなく加工を行うことができるか
が問題となってくる。
Recently, as the miniaturization and precision of all the components of equipment have been advanced and the manufacturing of materials in the sub-micron region has become common, the influence of the processing method itself on the characteristics of the material becomes more and more significant. ing. Under such circumstances, a machining method in which a tool physically destroys a work piece and removes it, as in conventional machining, causes many defects in the work piece due to the machining. , The characteristics of the work piece deteriorate. Therefore, how to perform processing without deteriorating the characteristics of the material becomes a problem.

【0007】この問題を解決する手段として開発された
特殊加工法に、化学研磨や電解加工、電解研磨がある。
これらの加工法は、従来の物理的な加工とは対照的に、
化学的溶解反応を起こすことによって、除去加工等を行
うものである。従って、塑性変形による加工変質層や転
位等の欠陥は発生せず、前述の材料の特性を損なわずに
加工を行うといった課題が達成される。
As a special processing method developed as a means for solving this problem, there are chemical polishing, electrolytic processing, and electrolytic polishing.
These processing methods, in contrast to conventional physical processing,
The removal processing and the like are performed by causing a chemical dissolution reaction. Therefore, defects such as a work-affected layer and dislocations due to plastic deformation do not occur, and the problem that the above-described processing is performed without impairing the characteristics of the material can be achieved.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】例えば、ベベル部に成
膜乃至付着した銅等の導電性材料を従来の一般的なエッ
チング加工によって除去する際には、各種の薬液が使用
される。このため、後洗浄を十分に行う必要があるばか
りでなく、廃液処理のための負荷が大きい等の課題があ
る。また、今後、絶縁膜も誘電率の小さいLow−K材
に変わると予想され、Low−K材にあっては、強度が
弱くCMP等によるストレスに耐えられなくなるため、
基板にストレスを与えることなく、ベベル部等を加工で
きるようにしたプロセスが望まれている。
For example, various kinds of chemicals are used to remove the conductive material such as copper deposited or adhered to the bevel portion by the conventional general etching process. Therefore, there is a problem that not only the post-cleaning needs to be sufficiently performed, but also the load for treating the waste liquid is large. Further, in the future, it is expected that the insulating film will also be changed to a Low-K material having a small dielectric constant. In the Low-K material, the strength is weak and the stress due to CMP or the like cannot be endured.
A process that can process the bevel portion and the like without applying stress to the substrate is desired.

【0009】なお、化学機械的電解研磨のように、めっ
きをしながらCMPで削るというプロセスも発表されて
いるが、めっき成長面に機械加工が付加されることで、
めっきの異常成長を促すことにもなり、膜質に問題を起
こしていた。
[0009] A process of shaving by CMP while plating is being announced, such as chemical mechanical electropolishing, but by adding machining to the plating growth surface,
This also promoted abnormal growth of plating, causing a problem in film quality.

【0010】また、前述の電解加工や電解研磨では、被
加工物と電解液(NaCl,NaNO,HF,HC
l,HNO,NaOH等の水溶液)との電気化学的相
互作用によって加工が進行するとされている。従って、
このような電解質を含む電解液を使用する限り、その電
解液で被加工物が汚染されることは避けられない。
Further, in the above-described electrolytic processing and electrolytic polishing, the workpiece and the electrolytic solution (NaCl, NaNO 3 , HF, HC) are used.
It is said that processing proceeds by electrochemical interaction with (1, HNO 3 , aqueous solution of NaOH, etc.). Therefore,
As long as an electrolytic solution containing such an electrolyte is used, it is inevitable that the workpiece is contaminated with the electrolytic solution.

【0011】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、電気化学的作用によって、例えば従来の一般的なエ
ッチングに変わる電解加工を施して、基板のベベル部等
に成膜乃至付着した導電性材料を除去(洗浄)したり、
基板の外周部を加工できるようにした電解加工装置を提
供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and the electroconductivity that is applied to the bevel portion or the like of the substrate is subjected to electrolytic processing by electrochemical action, for example, to perform conventional electrolytic etching instead of general etching. To remove (clean) the material,
An object of the present invention is to provide an electrolytic processing apparatus capable of processing the outer peripheral portion of a substrate.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、絶縁体を挟んで積層した複数の電極を備え、被加工
物の外周部と対峙する保持部を有する電極部と、前記電
極部の保持部に配置したイオン交換体と、前記電極部の
保持部に液体を供給する液体供給部と、前記電極部の電
極に該電極が交互に異なる極性となるようにして電圧を
印加する電源とを有することを特徴とする電解加工装置
である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electrode portion comprising a plurality of electrodes laminated with an insulator sandwiched therebetween, the electrode portion having a holding portion facing the outer peripheral portion of the workpiece, and the electrode. A voltage is applied to the electrodes of the electrode part and the liquid supply part for supplying a liquid to the holding part of the electrode part, and the electrodes of the electrode part so that the electrodes have alternately different polarities. An electrolytic processing apparatus having a power supply.

【0013】図1は、この発明の加工原理を示す。これ
は、被加工物10の表面に、加工電極(例えば陰極)1
4に取付けたイオン交換体12aと、給電電極(例えば
陽極)16に取付けたイオン交換体12bとを接触乃至
近接させ、加工電極14と給電電極16との間に電源1
7を介して電圧を印加しつつ、加工電極14及び給電電
極16と被加工物10との間に液体供給部19から超純
水等の液体18を供給した状態を示している。
FIG. 1 shows the processing principle of the present invention. This is because the processing electrode (for example, cathode) 1 is formed on the surface of the workpiece 10.
4 and the ion exchanger 12b attached to the power feeding electrode (for example, the anode) 16 are brought into contact or close to each other, and the power source 1 is provided between the machining electrode 14 and the power feeding electrode 16.
7 shows a state in which a liquid 18 such as ultrapure water is supplied from the liquid supply unit 19 between the processing electrode 14 and the power supply electrode 16 and the workpiece 10 while applying a voltage via 7.

【0014】これにより、超純水等の液体18中の水分
子20をイオン交換体12a,12bで水酸化物イオン
22と水素イオン24に解離し、例えば生成された水酸
化物イオン22を、被加工物10と加工電極14との間
の電界と超純水等の液体18の流れによって、被加工物
10の加工電極14と対面する表面に供給して、ここで
の被加工物10近傍の水酸化物イオン22の濃度を高
め、被加工物10の原子10aと水酸化物イオン22を
反応させる。反応によって生成された反応物質26は、
超純水等の液体18中に溶解し、被加工物10の表面に
沿った超純水等の液体18の流れによって被加工物10
から除去される。これにより、被加工物10の表面層の
除去加工が行われる。
As a result, the water molecules 20 in the liquid 18 such as ultrapure water are dissociated into hydroxide ions 22 and hydrogen ions 24 by the ion exchangers 12a and 12b. For example, the generated hydroxide ions 22 are By the electric field between the workpiece 10 and the machining electrode 14 and the flow of the liquid 18 such as ultrapure water, the liquid is supplied to the surface of the workpiece 10 facing the machining electrode 14, and the vicinity of the workpiece 10 here. The concentration of the hydroxide ions 22 is increased, and the atoms 10a of the workpiece 10 are reacted with the hydroxide ions 22. The reaction substance 26 generated by the reaction is
The workpiece 10 is dissolved by the liquid 18 such as ultrapure water and flows along the surface of the workpiece 10 by the flow of the liquid 18 such as ultrapure water.
Removed from. As a result, the surface layer of the workpiece 10 is removed.

【0015】ここで、前記イオン交換体を、複数枚のイ
オン交換材料を積層して構成してもよい。このように、
イオン交換体をイオン交換繊維やイオン交換膜等のイオ
ン交換材料の多層構造とすることで、イオン交換体の持
つトータルのイオン交換容量を増加させ、例えば、銅の
除去(研磨)加工を行う際に、酸化物の発生を抑制し
て、酸化物が加工レートに影響することを防止し、更に
最表面層に多孔膜、織布といった軟らかい材質のイオン
交換材料を設置することで、例えば銅膜の加工後の抉れ
や剥がれといった異常加工が発生することを抑制するこ
とができる。
Here, the ion exchanger may be formed by laminating a plurality of ion exchange materials. in this way,
When the ion exchanger has a multilayer structure of ion exchange materials such as ion exchange fibers and ion exchange membranes, the total ion exchange capacity of the ion exchanger is increased, and for example, when copper removal (polishing) is performed. In addition, by suppressing the generation of oxides, to prevent the oxides from affecting the processing rate, and further by installing an ion exchange material of a soft material such as a porous film or a woven fabric on the outermost surface layer, for example, a copper film It is possible to suppress the occurrence of abnormal processing such as gouging and peeling after processing.

【0016】また、前記イオン交換体を、吸水性を有す
るようにしてもよい。これにより、超純水等の液体が、
イオン交換体の内部を流れるようにすることができる。
Further, the ion exchanger may have water absorbency. As a result, liquids such as ultrapure water
It can be made to flow inside the ion exchanger.

【0017】請求項2に記載の発明は、前記イオン交換
体には、アニオン交換基またはカチオン交換基の一方ま
たは双方が付与されていることを特徴とする請求項1記
載の電解加工装置である。これにより、アニオン交換基
またはカチオン交換基の一方が付与されているイオン交
換体を使い分けたり、双方が付与されているイオン交換
体を使用したりすることで、被加工材料の範囲を広める
とともに、極性による不純物生成を抑制することを防止
することができる。
The invention according to claim 2 is the electrolytic processing apparatus according to claim 1, characterized in that one or both of an anion exchange group and a cation exchange group are provided to the ion exchanger. . With this, by selectively using an ion exchanger to which one of an anion exchange group or a cation exchange group is provided, or by using an ion exchanger to which both are provided, the range of materials to be processed is widened, It is possible to prevent the generation of impurities due to polarity.

【0018】請求項3に記載の発明は、前記液体は、純
水、電気伝導度が500μS/cm以下の液体または電
解液であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電
解加工装置である。ここで、純水は、例えば電気伝導度
が10μS/cm以下の水である。このように、純水を
使用して電解加工を行うことで、加工面に不純物を残さ
ない清浄な加工を行うことができ、これによって、電解
加工後の洗浄工程を簡素化することができる。具体的に
は、電解加工後の洗浄工程は1段若しくは2段でよい。
According to a third aspect of the present invention, the liquid is pure water, a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less, or an electrolytic solution, and the electrolytic processing apparatus according to the first or second aspect. Is. Here, the pure water is, for example, water having an electric conductivity of 10 μS / cm or less. By performing electrolytic processing using pure water in this way, it is possible to perform clean processing that does not leave impurities on the processed surface, and this makes it possible to simplify the cleaning process after electrolytic processing. Specifically, the cleaning step after electrolytic processing may be one step or two steps.

【0019】また、例えば、純水または超純水に界面活
性剤等の添加剤を添加して、電気伝導度が500μS/
cm以下、好ましくは、50μS/cm、より好ましく
は、0.1μS/cm以下にした液体を使用すること
で、基板とイオン交換体の界面にイオンの移動を防ぐ一
様な抑制作用を有する層を形成し、これによって、イオ
ン交換(金属の溶解)の集中を緩和して加工の均一性を
向上させることができる。
Further, for example, by adding an additive such as a surfactant to pure water or ultrapure water, the electric conductivity is 500 μS /
cm or less, preferably 50 μS / cm, and more preferably 0.1 μS / cm or less, which is a layer having a uniform suppressing action for preventing migration of ions at the interface between the substrate and the ion exchanger. By this, the concentration of ion exchange (melting of metal) can be relaxed and the processing uniformity can be improved.

【0020】この添加剤は、イオン(例えば水酸化物イ
オン(OHイオン))の局部的な集中を防ぐ役割を果
たす。つまり、均一な面を作る重要な要素の中に「加工
面全面の各点に於いて除去加工速度が均一である」とい
うものがあり、ある単一の電気化学的な除去反応が生じ
ている状況下に於いて、局部的な除去加工速度の差が生
じる原因としては、局部的な反応種の集中が考えられ、
その集中の原因としては、主に加工電極と給電電極間の
電解強度の偏りや反応種であるイオンの被加工物表面近
傍での分布の偏りが考えられる。そこで、被加工物とイ
オン交換体との間に、イオン(例えば水酸化物イオン)
の局部的な集中を防ぐ役割を果たす添加剤を存在させる
ことで、イオンの居所的な集中を抑えることができる。
This additive serves to prevent localized concentration of ions (for example, hydroxide ions (OH ions)). In other words, there is an important factor that creates a uniform surface, "the removal processing speed is uniform at each point on the entire processing surface", and a certain electrochemical removal reaction occurs. Under the circumstances, the cause of the difference in the local removal processing speed is considered to be the local concentration of reactive species,
The main cause of the concentration is considered to be a bias in the electrolytic strength between the machining electrode and the power feeding electrode and a bias in the distribution of ions, which are reactive species, near the surface of the workpiece. Therefore, ions (for example, hydroxide ions) are formed between the workpiece and the ion exchanger.
The local concentration of ions can be suppressed by the presence of an additive that prevents the local concentration of the ions.

【0021】電解液としては、例えば、NaClやNa
SO等の中性塩、HClやHSO等の酸、更に
は、アンモニア等のアルカリが使用でき、被加工物の特
性によって、適宜選択して使用すればよい。
Examples of the electrolytic solution include NaCl and Na
Neutral salts such as 2 SO 4, HCl or H 2 SO 4 acid such as, further, an alkali such as ammonia may be used, depending on the characteristics of the workpiece may be suitably selected and used.

【0022】請求項4に記載の発明は、前記純水は、超
純水であることを特徴とする請求項3記載の電解加工装
置である。ここで、超純水は、電気伝導度が0.1μS
/cm以下の水である。このように、超純水を使用する
ことで、加工面に不純物を残さない、より清浄な加工を
行うことができる。
The invention according to claim 4 is the electrolytic processing apparatus according to claim 3, wherein the pure water is ultrapure water. Here, ultrapure water has an electric conductivity of 0.1 μS.
/ Cm 2 or less of water. As described above, by using ultrapure water, it is possible to carry out a cleaner processing without leaving impurities on the processing surface.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、この例では、被加工
物として基板を使用し、基板の外周部(ベベル部乃至エ
ッジ部)に成膜乃至付着した銅を除去(研磨)するベベ
ルエッチング装置に適用した例を示しているが、基板以
外にも適用でき、更には、他の電解加工にも適用できる
ことは勿論である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In this example, a substrate is used as a workpiece, and the bevel etching device is used for removing (polishing) copper deposited or adhered to the outer peripheral portion (bevel portion or edge portion) of the substrate. However, it is needless to say that it can be applied not only to the substrate but also to other electrolytic processing.

【0024】図2乃至図4は、本発明の実施の形態のベ
ベルエッチング装置に適用した電解加工装置を示す。こ
のベベルエッチング装置(電解加工装置)は、基板Wを
上方から落し込んで垂直に保持する回転自在な一対のロ
ーラチャック30と、このローラチャック30の下方に
配置された電極部32とを有している。
2 to 4 show an electrolytic processing apparatus applied to the bevel etching apparatus according to the embodiment of the present invention. This bevel etching apparatus (electrolytic processing apparatus) has a pair of rotatable roller chucks 30 for dropping the substrate W from above and holding it vertically, and an electrode section 32 arranged below the roller chucks 30. ing.

【0025】このローラチャック30は、その外周端面
にV字状の溝を有し、この溝の中に基板Wの外周部を嵌
入させて基板Wを保持するとともに、モータに直結され
て、同一方向に同期して回転し、このローラチャック3
0の回転に伴って、基板Wを回転させるように構成され
ている。
The roller chuck 30 has a V-shaped groove on its outer peripheral end face, and the outer peripheral portion of the substrate W is fitted in the groove to hold the substrate W, and the roller chuck 30 is directly connected to the motor and is the same. This roller chuck 3 rotates in synchronization with the direction.
The substrate W is configured to rotate with the rotation of 0.

【0026】電極部32は、絶縁体34を挟んで直列に
連結した複数の電極36を有している。そして、この電
極36に電源40の陰極と陽極とを交互に接続し、これ
によって、この例では、電源40の陰極に接続した電極
36が加工電極42となり、陽極に接続した電極が給電
電極44となるようにしている。これは、例えば銅にあ
っては、陰極側に電解加工作用が生じるからであり、被
加工材料によっては、陰極側が給電電極となり、陽極側
が加工電極となるようにしてもよい。つまり、被加工材
料が、例えば銅、モリブデンまたは鉄にあっては、陰極
側に電解加工作用が生じるため、電源40の陰極と接続
した電極36が加工電極42となり、陽極と接続した電
極36が給電電極44となるようにする。一方、例えば
アルミニウムやシリコンにあっては、陽極側で電解加工
作用が生じるため、電極の陽極に接続した方の電極を加
工電極となし、他方を給電電極とすることができる。
The electrode portion 32 has a plurality of electrodes 36 connected in series with an insulator 34 sandwiched therebetween. Then, the cathode and the anode of the power source 40 are alternately connected to the electrode 36, so that in this example, the electrode 36 connected to the cathode of the power source 40 becomes the processing electrode 42, and the electrode connected to the anode is the feeding electrode 44. I am trying to become. This is because, for example, in the case of copper, an electrolytic processing action occurs on the cathode side, and depending on the material to be processed, the cathode side may be the power feeding electrode and the anode side may be the processing electrode. That is, when the material to be processed is, for example, copper, molybdenum, or iron, an electrolytic processing action occurs on the cathode side, so the electrode 36 connected to the cathode of the power source 40 becomes the processing electrode 42, and the electrode 36 connected to the anode is It becomes the power feeding electrode 44. On the other hand, in the case of aluminum or silicon, for example, an electrolytic machining action occurs on the anode side, so that the electrode connected to the anode of the electrode can be the machining electrode and the other can be the power feeding electrode.

【0027】更に、この電極部32の上面には、電極部
32の長さ方向の全長に亘って直線状に延び、例えば、
基板Wの外周部の断面形状に沿った横断面U字状の保持
部としての溝38が設けられている。そして、この溝
(保持部)38の内表面は、この内表面に沿ってU字状
に屈曲させたイオン交換体48で一体に覆われている。
Further, on the upper surface of the electrode portion 32, the electrode portion 32 extends linearly over the entire length of the electrode portion 32 in the longitudinal direction.
A groove 38 having a U-shaped cross section along the cross-sectional shape of the outer peripheral portion of the substrate W is provided. The inner surface of the groove (holding portion) 38 is integrally covered with an ion exchanger 48 that is bent in a U shape along the inner surface.

【0028】ここで、電極部32は、ローラチャック3
0で基板Wを保持した時、この基板Wの最下端面が電極
部32の溝38の内部に配置したイオン交換体48の表
面に近接するか、或いは軽く接触する位置に配置されて
いる。溝38は、基板Wの外周縁が、積層された複数の
電極を横切る方向に配置されている。なお、この例で
は、電極部32に複数の絶縁体34及び電極36に跨っ
て直線状に延びる溝38を設けた例を示しているが、こ
の溝を基板Wの外周部の形状に沿った円弧状に形成し、
溝の内部に配置したイオン交換体が、その長さ方向の全
長に亘って、基板Wの外周端面に近接乃至軽く接触する
ようにしてもよい。また、ベベル部は通常、ウエハ端か
ら内側約数mmまでの部分であるため、この部分の導電
膜のエッチングを行う場合、「被加工部を覆う形」にす
る必要があるため、この例では電極部32に保持部とし
ての溝38を形成しているが、平板同士を対向させて溝
を形成してもよく、また電極部は平板でイオン交換材料
の弾性を利用して平板にウエハ端を押し当てるようにし
てもよい。
Here, the electrode portion 32 is the roller chuck 3
When the substrate W is held at 0, the lowermost end surface of the substrate W is arranged at a position close to or slightly in contact with the surface of the ion exchanger 48 arranged inside the groove 38 of the electrode portion 32. The groove 38 is arranged such that the outer peripheral edge of the substrate W crosses the plurality of stacked electrodes. In this example, the electrode portion 32 is provided with the groove 38 that linearly extends over the plurality of insulators 34 and the electrodes 36. However, this groove is formed along the shape of the outer peripheral portion of the substrate W. Formed in an arc shape,
The ion exchanger arranged inside the groove may be brought into close contact or light contact with the outer peripheral end surface of the substrate W over the entire length in the length direction. In addition, since the bevel portion is usually a portion within a few millimeters from the wafer edge to the inside, it is necessary to “form a portion to be processed” when etching the conductive film in this portion. Although the groove 38 as the holding portion is formed in the electrode portion 32, the groove may be formed by making the flat plates face each other, and the electrode portion is a flat plate and the flatness of the wafer end is formed by utilizing the elasticity of the ion exchange material. You may make it press.

【0029】このイオン交換体48は、例えば、アニオ
ン交換能またはカチオン交換能を付与した不織布で構成
されている。カチオン交換体は、好ましくは強酸性カチ
オン交換基(スルホン酸基)を担持したものであるが、
弱酸性カチオン交換基(カルボキシル基)を担持したも
のでもよい。また、アニオン交換体は、好ましくは強塩
基性アニオン交換基(4級アンモニウム基)を担持した
ものであるが、弱塩基性アニオン交換基(3級以下のア
ミノ基)を担持したものでもよい。
The ion exchanger 48 is made of, for example, a non-woven fabric having anion or cation exchange ability. The cation exchanger preferably carries a strongly acidic cation exchange group (sulfonic acid group),
It may be one carrying a weakly acidic cation exchange group (carboxyl group). The anion exchanger preferably has a strongly basic anion exchange group (quaternary ammonium group), but may have a weakly basic anion exchange group (tertiary or lower amino group).

【0030】ここで、例えば強塩基アニオン交換能を付
与した不織布は、繊維径20〜50μmで空隙率が約9
0%のポリオレフィン製の不織布に、γ線を照射した後
グラフト重合を行う所謂放射線グラフト重合法により、
グラフト鎖を導入し、次に導入したグラフト鎖をアミノ
化して第4級アンモニウム基を導入して作製される。導
入されるイオン交換基の容量は、導入するグラフト鎖の
量により決定される。グラフト重合を行うためには、例
えばアクリル酸、スチレン、メタクリル酸グリシジル、
更にはスチレンスルホン酸ナトリウム、クロロメチルス
チレン等のモノマーを用い、これらのモノマー濃度、反
応温度及び反応時間を制御することで、重合するグラフ
ト量を制御することができる。従って、グラフト重合前
の素材の重量に対し、グラフト重合後の重量の比をグラ
フト率と呼ぶが、このグラフト率は、最大で500%が
可能であり、グラフト重合後に導入されるイオン交換基
は、最大で5meq/gが可能である。
Here, for example, the non-woven fabric provided with the strong base anion exchange ability has a fiber diameter of 20 to 50 μm and a porosity of about 9
By a so-called radiation graft polymerization method in which 0% polyolefin non-woven fabric is subjected to graft polymerization after γ-ray irradiation,
It is prepared by introducing a graft chain and then aminating the introduced graft chain to introduce a quaternary ammonium group. The capacity of the ion-exchange groups introduced is determined by the amount of graft chains introduced. To carry out the graft polymerization, for example, acrylic acid, styrene, glycidyl methacrylate,
Furthermore, by using monomers such as sodium styrenesulfonate and chloromethylstyrene, and controlling the concentration of these monomers, the reaction temperature and the reaction time, the amount of grafts to be polymerized can be controlled. Therefore, the ratio of the weight after the graft polymerization to the weight of the material before the graft polymerization is called the graft ratio. This graft ratio can be up to 500%, and the ion exchange groups introduced after the graft polymerization are , A maximum of 5 meq / g is possible.

【0031】強酸性カチオン交換能を付与した不織布
は、前記強塩基性アニオン交換能を付与する方法と同様
に、繊維径20〜50μmで空隙率が約90%のポリオ
レフィン製の不織布に、γ線を照射した後グラフト重合
を行う所謂放射線グラフト重合法により、グラフト鎖を
導入し、次に導入したグラフト鎖を、例えば加熱した硫
酸で処理してスルホン酸基を導入して作製される。ま
た、加熱したリン酸で処理すればリン酸基が導入でき
る。ここでグラフト率は、最大で500%が可能であ
り、グラフト重合後に導入されるイオン交換基は、最大
で5meq/gが可能である。
The non-woven fabric provided with the strong acid cation exchange ability is prepared by the same method as the above-mentioned method of imparting the strongly basic anion exchange ability to a non-woven fabric made of polyolefin having a fiber diameter of 20 to 50 μm and a porosity of about 90%. It is produced by introducing a graft chain by a so-called radiation graft polymerization method of irradiating with and then performing a graft polymerization, and then treating the introduced graft chain with, for example, heated sulfuric acid to introduce a sulfonic acid group. Further, a phosphate group can be introduced by treating with heated phosphoric acid. Here, the graft ratio can be up to 500%, and the ion exchange groups introduced after the graft polymerization can be up to 5 meq / g.

【0032】なお、イオン交換体48の素材の材質とし
ては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィ
ン系高分子、またはその他有機高分子が挙げられる。ま
た素材形態としては、不織布の他に、織布、シート、多
孔質材、短繊維等が挙げられる。
Examples of the material of the ion exchanger 48 include polyolefin polymers such as polyethylene and polypropylene, and other organic polymers. In addition to the non-woven fabric, examples of the material form include woven fabric, sheet, porous material, short fiber and the like.

【0033】ここで、ポリエチレンやポリプロピレン
は、放射線(γ線と電子線)を先に素材に照射する(前
照射)ことで、素材にラジカルを発生させ、次にモノマ
ーと反応させてグラフト重合することができる。これに
より、均一性が高く、不純物が少ないグラフト鎖ができ
る。一方、その他の有機高分子は、モノマーを含浸さ
せ、そこに放射線(γ線、電子線、紫外線)を照射(同
時照射)することで、ラジカル重合することができる。
この場合、均一性に欠けるが、ほとんどの素材に適用で
きる。
Here, polyethylene or polypropylene generates a radical in the material by irradiating the material with radiation (γ ray and electron beam) first (pre-irradiation), and then reacts with the monomer to perform graft polymerization. be able to. As a result, a graft chain having high uniformity and less impurities can be formed. On the other hand, other organic polymers can be radically polymerized by impregnating a monomer and irradiating (simultaneous irradiation) with radiation (γ ray, electron beam, ultraviolet ray).
In this case, it lacks uniformity but can be applied to most materials.

【0034】このように、イオン交換体48をアニオン
交換能またはカチオン交換能を付与した不織布で構成す
ることで、純水または超純水や電解液等の液体が不織布
の内部を自由に移動して、不織布内部の水分解触媒作用
を有する活性点に容易に到達することが可能となって、
多くの水分子が水素イオンと水酸化物イオンに解離され
る。さらに、解離によって生成した水酸化物イオンが純
水または超純水や電解液等の液体の移動に伴って効率良
く加工電極42の表面に運ばれるため、低い印加電圧で
も高電流が得られる。
As described above, the ion exchanger 48 is made of a non-woven fabric having anion exchange ability or cation exchange ability, so that liquids such as pure water or ultrapure water and electrolytic solution move freely inside the non-woven fabric. Therefore, it becomes possible to easily reach an active site having a water splitting catalytic action inside the nonwoven fabric,
Many water molecules are dissociated into hydrogen ions and hydroxide ions. Furthermore, since the hydroxide ions generated by dissociation are efficiently carried to the surface of the processing electrode 42 as the liquid such as pure water or ultrapure water or the electrolyte moves, a high current can be obtained even with a low applied voltage.

【0035】ここで、イオン交換体48をアニオン交換
能またはカチオン交換能の一方を付与したもので構成す
ると、電解加工できる被加工材料が制限されるばかりで
なく、極性により不純物が生成しやすくなる。そこで、
イオン交換体48を、アニオン交換能を有するアニオン
交換体とカチオン交換能を有するカチオン交換体とを交
互に配置して一体構成としてもよい。また、アニオン交
換能を有するアニオン交換体とカチオン交換能を有する
カチオン交換体とを重ね合わせてもよい。更に、イオン
交換体48自体にアニオン交換能とカチオン交換能の双
方の交換基を付与することで、このような問題を解決す
ることができる。このようなイオン交換体としては、陰
イオン交換基と陽イオン交換基を任意に分布させて存在
させた両性イオン交換体、陽イオン交換基と陰イオン交
換基を層状に存在させたバイポーラーイオン交換体、更
には陽イオン交換基が存在する部分と陰イオン交換基が
存在する部分とを厚さ方向に並列に存在させたモザイク
イオン交換体が挙げられる。なお、アニオン交換能また
はカチオン交換能の一方を付与したイオン交換体48
を、被加工材料に合わせて使い分けてもよいことは勿論
である。
If the ion exchanger 48 is made of one having anion exchange ability or cation exchange ability, not only the material to be electroprocessed can be limited, but also the polarity easily causes impurities. . Therefore,
The ion exchanger 48 may be integrally configured by alternately arranging anion exchangers having anion exchange ability and cation exchangers having cation exchange ability. Further, an anion exchanger having anion exchange ability and a cation exchanger having cation exchange ability may be superposed. Further, such a problem can be solved by providing the ion exchanger 48 with exchange groups having both anion exchange ability and cation exchange ability. Examples of such an ion exchanger include an amphoteric ion exchanger in which an anion exchange group and a cation exchange group are present in an arbitrary distribution, and a bipolar ion in which a cation exchange group and an anion exchange group are present in layers. Examples of the exchanger include a mosaic ion exchanger in which a portion having a cation exchange group and a portion having an anion exchange group are arranged in parallel in the thickness direction. An ion exchanger 48 having either anion exchange ability or cation exchange ability is provided.
Needless to say, it may be used properly according to the material to be processed.

【0036】更に、イオン交換体48を不織布、織布、
多孔膜等のイオン交換材料を複数枚重ねた多層構造とす
ることで、イオン交換体48の持つトータルのイオン交
換容量を増加させ、例えば、銅の除去(研磨)加工を行
う際に、酸化物の発生を抑制して、酸化物が加工レート
に影響することを防止することができる。つまり、イオ
ン交換体のトータルのイオン交換容量が除去加工の段階
で取り込まれる銅イオンの量よりも小さい場合には、酸
化物がイオン交換体の表面もしくは内部に生成されてし
まい、加工レートに影響を及ぼす。この原因としては、
イオン交換体のイオン交換基の量が影響し、容量以上の
銅イオンは酸化物となると考えられる。このため、イオ
ン交換体を、イオン交換材料を複数枚重ねた多層構造と
して、トータルのイオン交換容量を高めることで、酸化
物の発生を抑制することができる。なお、上記のいずれ
の場合でも、イオン交換体内に蓄積した加工生成物を排
出するためのイオン交換体再生機構によりイオン交換体
を再生して、イオン交換体内への銅イオン等の蓄積を抑
えることによっても、酸化物の発生を抑制し、かつ加工
レートの安定性を得ることができる。
Further, the ion exchanger 48 is made of non-woven fabric, woven fabric,
By forming a multilayer structure in which a plurality of ion-exchange materials such as a porous membrane are stacked, the total ion-exchange capacity of the ion-exchanger 48 is increased, and for example, when removing (polishing) copper, an oxide is used. It is possible to suppress the generation of the oxide and prevent the oxide from affecting the processing rate. In other words, if the total ion exchange capacity of the ion exchanger is smaller than the amount of copper ions taken in during the removal process, oxides will be generated on the surface or inside the ion exchanger, affecting the processing rate. Exert. The cause of this is
It is considered that the amount of ion-exchange groups of the ion-exchanger influences and copper ions having a capacity over the capacity become oxides. Therefore, it is possible to suppress the generation of oxides by increasing the total ion exchange capacity of the ion exchanger having a multilayer structure in which a plurality of ion exchange materials are stacked. In any of the above cases, the ion exchanger is regenerated by the ion exchanger regeneration mechanism for discharging the processed products accumulated in the ion exchanger to suppress the accumulation of copper ions and the like in the ion exchanger. Also, the generation of oxides can be suppressed and the processing rate can be stabilized.

【0037】また、イオン交換体48を多層構造とし、
最表面層に多孔膜、織布といった軟らかい材質のイオン
交換体(イオン交換材料)を設置したり、イオン交換体
48の表面を通水性を有するパッドで覆うようにしても
よい。これにより、イオン交換体48が直接被加工材料
と接触しないようにして、イオン交換体48が被加工材
料と摺動することによって繊維屑を発生することを抑制
し、かつイオン交換体48自身の機械的な寿命も向上さ
せることができる。
Further, the ion exchanger 48 has a multilayer structure,
An ion exchanger (ion exchange material) made of a soft material such as a porous film or a woven cloth may be installed on the outermost surface layer, or the surface of the ion exchanger 48 may be covered with a water-permeable pad. This prevents the ion exchanger 48 from coming into direct contact with the material to be processed, suppresses the generation of fiber scraps due to the sliding of the ion exchanger 48 with the material to be processed, and prevents the ion exchanger 48 itself. The mechanical life can also be improved.

【0038】更に、電極部32の上方には、溝38の長
さ方向のほぼ中央部に向かって延び、純水または超純水
を供給する純水供給部としての純水ノズル50が配置さ
れている。これによって、電極部32の溝38の内部に
純水または超純水が供給され、この溝38の内部が純水
または超純水で満たされて、順次排出されるようになっ
ている。ここで、純水は、例えば電気伝導度が10μS
/cm以下の水であり、超純水は、例えば電気伝導度が
0.1μS/cm以下の水である。なお、純水の代わり
に電気伝導度500μS/cm以下の液体や、任意の電
解液を使用してもよい。加工中に加工液を供給すること
により、加工生成物、気体溶解等による加工不安定性を
除去でき、均一な、再現性のよい加工が得られる。
Further, above the electrode portion 32, there is arranged a pure water nozzle 50 as a pure water supply portion which extends toward the substantially central portion of the groove 38 in the longitudinal direction and supplies pure water or ultrapure water. ing. As a result, pure water or ultrapure water is supplied to the inside of the groove 38 of the electrode portion 32, the inside of the groove 38 is filled with pure water or ultrapure water, and is sequentially discharged. Here, pure water has, for example, an electric conductivity of 10 μS.
/ Cm or less, and ultrapure water is, for example, water having an electric conductivity of 0.1 μS / cm or less. A liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less or an arbitrary electrolytic solution may be used instead of pure water. By supplying a processing liquid during processing, processing instability due to processing products, gas dissolution, etc. can be removed, and uniform and reproducible processing can be obtained.

【0039】ここで、加工電極42及び給電電極44
は、電解反応により、酸化または溶出が一般に問題とな
る。このため、この給電電極44の素材として、電極に
広く使用されている金属や金属化合物よりも、炭素、比
較的不活性な貴金属、導電性酸化物または導電性セラミ
ックスを使用することが好ましい。この貴金属を素材と
した電極としては、例えば、下地の電極素材にチタンを
用い、その表面にめっきやコーティングで白金またはイ
リジウムを付着させ、高温で焼結して安定化と強度を保
つ処理を行ったものが挙げられる。電極が酸化すると電
極の電気抵抗値が増加し、印加電圧の上昇を招くが、こ
のように、白金などの酸化しにくい材料やイリジウムな
どの導電性酸化物で電極表面を保護することで、電極素
材の酸化による導電性の低下を防止することができる。
Here, the processing electrode 42 and the feeding electrode 44
Oxidation or elution is generally a problem due to the electrolytic reaction. For this reason, it is preferable to use carbon, a relatively inert noble metal, a conductive oxide, or a conductive ceramic as the material of the power feeding electrode 44, rather than the metal or metal compound widely used for the electrode. As an electrode using this precious metal as a material, for example, titanium is used as the base electrode material, and platinum or iridium is attached to the surface by plating or coating, and it is sintered at a high temperature and treated to maintain stability and strength. There are some. When the electrode oxidizes, the electrical resistance of the electrode increases and the applied voltage rises.However, by protecting the electrode surface with a material that is difficult to oxidize such as platinum or a conductive oxide such as iridium, It is possible to prevent a decrease in conductivity due to the oxidation of the material.

【0040】次に、この電解加工装置(ベベルエッチン
グ装置)による加工例を説明する。先ず、例えば、表面
に導電体膜(被加工部)として銅膜6(図6参照)を形
成した基板Wを一対のローラチャック30,30間に落
し込んで垂直に保持する。この時、この基板Wの最下端
面は、電極部32の溝38の内部に配置したイオン交換
体48の表面に近接或いは軽く接触する。
Next, a processing example by this electrolytic processing apparatus (bevel etching apparatus) will be described. First, for example, a substrate W having a copper film 6 (see FIG. 6) formed on its surface as a conductor film (processed portion) is dropped between a pair of roller chucks 30 and held vertically. At this time, the lowermost end surface of the substrate W comes close to or lightly contacts the surface of the ion exchanger 48 arranged inside the groove 38 of the electrode portion 32.

【0041】この状態で、電源40の陽極と陰極とを複
数の電極36に交互に接続して、陰極に接続した加工電
極42と陽極に接続した給電電極44との間に所定の電
圧を印加するとともに、基板Wを回転させる。同時に、
純水ノズル50から溝38の内部に純水または超純水を
供給し、溝38の内部を純水または超純水で満たす。こ
れによって、イオン交換体48により生成された水素イ
オンまたは水酸化物イオンによって、基板Wに設けられ
た導電体膜(銅膜6)の電解加工を行う。ここに、純水
または超純水がイオン交換体48の内部を流れるように
することで、水素イオンまたは水酸化物イオンを多量に
生成し、これを基板Wの表面に供給することで、効率の
よい電解加工を行うことができる。
In this state, the anode and cathode of the power source 40 are alternately connected to the plurality of electrodes 36, and a predetermined voltage is applied between the processing electrode 42 connected to the cathode and the power feeding electrode 44 connected to the anode. At the same time, the substrate W is rotated. at the same time,
Pure water or ultrapure water is supplied from the pure water nozzle 50 to the inside of the groove 38 to fill the inside of the groove 38 with pure water or ultrapure water. As a result, the electrolytic processing of the conductor film (copper film 6) provided on the substrate W is performed by the hydrogen ions or hydroxide ions generated by the ion exchanger 48. By causing pure water or ultrapure water to flow inside the ion exchanger 48, a large amount of hydrogen ions or hydroxide ions are generated and supplied to the surface of the substrate W, thereby improving efficiency. Good electrolytic processing can be performed.

【0042】すなわち、純水または超純水がイオン交換
体48の内部を流れるようにすることで、水の解離反応
を促進させる官能基(強酸性陽イオン交換材料ではスル
ホン酸基)に充分な水を供給して水分子の解離量を増加
させ、水酸化物イオン(もしくはOHラジカル)との反
応により発生した加工生成物(ガスも含む)を水の流れ
により除去して、加工効率を高めることができる。従っ
て、純水または超純水の流れは必要で、また純水または
超純水の流れとしては、一様かつ均一であることが望ま
しく、一様かつ均一な流れとすることで、イオンの供給
及び加工生成物の除去の一様性及び均一性、ひいては加
工効率の一様性及び均一性を図ることができる。
That is, by allowing pure water or ultrapure water to flow inside the ion exchanger 48, sufficient functional groups (a sulfonic acid group in a strongly acidic cation exchange material) that promote the dissociation reaction of water are provided. Water is supplied to increase the dissociation amount of water molecules, and the processing products (including gas) generated by the reaction with hydroxide ions (or OH radicals) are removed by the flow of water to improve processing efficiency. be able to. Therefore, the flow of pure water or ultrapure water is necessary, and it is desirable that the flow of pure water or ultrapure water be uniform and uniform. Further, it is possible to achieve the uniformity and uniformity of removal of the processed product, and thus the uniformity and uniformity of the processing efficiency.

【0043】そして、電解加工完了後、電源40の接続
を切り、純水または超純水の供給を止め、更に、基板W
の回転を停止させる。しかる後、処理後の基板Wを搬送
ロボット等で受取り、次工程に搬送する。
After the electrolytic processing is completed, the power source 40 is disconnected, the supply of pure water or ultrapure water is stopped, and the substrate W
To stop the rotation of. Thereafter, the processed substrate W is received by a transfer robot or the like and transferred to the next step.

【0044】なお、この例では、イオン交換体48に純
水、好ましくは超純水を供給した例を示している。この
ように電解質を含まない純水または超純水を使用して電
解加工を行うことで、基板Wの表面に電解質等の余分な
不純物が付着したり、残留したりすることをなくすこと
ができる。更に、電解によって溶解した銅イオン等が、
イオン交換体48にイオン交換反応で即座に捕捉される
ため、溶解した銅イオン等が基板Wの他の部分に再度析
出したり、酸化されて微粒子となり基板Wの表面を汚染
したりすることがない。
In this example, pure water, preferably ultrapure water, is supplied to the ion exchanger 48. By performing electrolytic processing using pure water or ultrapure water that does not contain an electrolyte, it is possible to prevent excess impurities such as electrolyte from adhering to or remaining on the surface of the substrate W. . Furthermore, copper ions dissolved by electrolysis,
Immediately captured by the ion exchanger 48 in the ion exchange reaction, dissolved copper ions or the like may be deposited again on other portions of the substrate W or may be oxidized and become fine particles to contaminate the surface of the substrate W. Absent.

【0045】超純水は、比抵抗が大きく電流が流れ難い
ため、イオン交換体48を介して電気抵抗を低減してい
るが、さらに電解液を組み合わせることで、更に電気抵
抗を低減して消費電力を削減することができる。なお、
電解液による加工では、被加工物の加工される部分が電
極部よりやや広い範囲に及ぶが、超純水とイオン交換体
の組合せでは、超純水にほとんど電流が流れないため、
被加工物の加工電極とイオン交換体が投影された範囲内
のみが加工されることになる。
Since ultrapure water has a large specific resistance and it is difficult for current to flow, the electrical resistance is reduced through the ion exchanger 48. However, by combining it with an electrolytic solution, the electrical resistance is further reduced and consumed. Electric power can be reduced. In addition,
In processing with an electrolytic solution, the processed part of the work piece covers a slightly wider range than the electrode part, but with the combination of ultrapure water and an ion exchanger, almost no current flows in ultrapure water,
Only the area where the processing electrode of the workpiece and the ion exchanger are projected is processed.

【0046】また、純水または超純水の代わりに、純水
または超純水に電解質を添加した電解液を使用してもよ
い。電解液を使用することで、さらに電気抵抗を低減し
て消費電力を削減することができる。この電解液として
は、例えば、NaClやNa SO等の中性塩、HC
lやHSO等の酸、更には、アンモニア等のアルカ
リなどの溶液が使用でき、被加工物の特性によって適宜
選択して使用すればよい。
Further, instead of pure water or ultrapure water, pure water is used.
Alternatively, you may use an electrolyte solution in which an electrolyte is added to ultrapure water.
Yes. By using an electrolytic solution, the electrical resistance is further reduced.
Power consumption can be reduced. As this electrolyte
Is, for example, NaCl or Na TwoSOFourNeutral salts such as HC
l and HTwoSOFourAcid such as ammonia, and an alkali such as ammonia.
A solution such as liquid can be used.
You can select and use it.

【0047】更に、純水または超純水の代わりに、純水
または超純水に界面活性剤等を添加して、電気伝導度が
500μS/cm以下、好ましくは、50μS/cm以
下、更に好ましくは、0.1μS/cm以下(比抵抗で
10MΩ・cm以上)にした液体を使用してもよい。こ
のように、純水または超純水に界面活性剤を添加するこ
とで、基板Wとイオン交換体48の界面にイオンの移動
を防ぐ一様な抑制作用を有する層を形成し、これによっ
て、イオン交換(金属の溶解)の集中を緩和して加工面
の平坦性を向上させることができる。ここで、界面活性
剤濃度は、100ppm以下が望ましい。なお、電気伝
導度の値があまり高いと電流効率が下がり、加工速度が
遅くなるが、500μS/cm以下、好ましくは、50
μS/cm以下、更に好ましくは、0.1μS/cm以
下の電気伝導度を有する液体を使用することで、所望の
加工速度を得ることができる。
Further, instead of pure water or ultrapure water, a surfactant or the like is added to pure water or ultrapure water so that the electric conductivity is 500 μS / cm or less, preferably 50 μS / cm or less, and more preferably May use a liquid of 0.1 μS / cm or less (specific resistance of 10 MΩ · cm or more). As described above, by adding the surfactant to pure water or ultrapure water, a layer having a uniform suppressing action for preventing the movement of ions is formed at the interface between the substrate W and the ion exchanger 48. It is possible to reduce the concentration of ion exchange (melting of metal) and improve the flatness of the processed surface. Here, the surfactant concentration is preferably 100 ppm or less. If the value of electric conductivity is too high, the current efficiency is lowered and the processing speed is slowed, but it is 500 μS / cm or less, preferably 50
A desired processing speed can be obtained by using a liquid having an electric conductivity of μS / cm or less, and more preferably 0.1 μS / cm or less.

【0048】また、イオン交換体48を備えることで、
加工速度を大幅に向上させるようにしている。つまり、
超純水電気化学的加工は、超純水中のOHラジカルと被
加工材料との電気化学的相互作用によるものである。し
かし、超純水中に含まれる反応種であるOHイオン濃
度は、常温・常圧状態で10−7mol/Lと微量であ
るため、除去加工反応以外の反応(酸化膜形成等)によ
る除去加工効率の低下が考えられる。このため、除去加
工反応を高効率で行うためには、OHイオンを増加さ
せる必要がある。そこで、OHイオンを増加させる方
法として、触媒材料により超純水の解離反応を促進させ
る方法があり、その有力な触媒材料としてイオン交換体
が挙げられる。具体的には、イオン交換体中の官能基と
水分子との相互作用により水分子の解離反応に関する活
性化エネルギを低下させる。これによって、水の解離を
促進させて、加工速度を向上させることができる。
By providing the ion exchanger 48,
We are trying to greatly improve the processing speed. That is,
The ultrapure water electrochemical processing is based on an electrochemical interaction between OH radicals in ultrapure water and a material to be processed. However, the concentration of OH ions, which is a reactive species contained in ultrapure water, is as small as 10 −7 mol / L at room temperature and atmospheric pressure, so that it is caused by reactions other than the removal processing reaction (such as oxide film formation). The removal processing efficiency may decrease. Therefore, in order to carry out the removal processing reaction with high efficiency, it is necessary to increase OH ions. Therefore, as a method of increasing OH ions, there is a method of accelerating the dissociation reaction of ultrapure water with a catalyst material, and an effective catalyst material thereof is an ion exchanger. Specifically, the activation energy associated with the dissociation reaction of water molecules is reduced by the interaction between the water molecules and the functional groups in the ion exchanger. Thereby, dissociation of water can be promoted and the processing speed can be improved.

【0049】図5は、本発明の他の実施の形態のベベル
エッチング装置に適用した電解加工装置を示す。この実
施の形態のベベルエッチング装置(電解加工装置)は、
複数の電極36を有する電極部32として、基板Wの外
周より十分に長いものを使用するとともに、この電極部
32を、水平面に対して、例えば角度θだけ傾斜させて
配置し、この電極部32に設けた溝38の内部に設置し
たイオン交換体48の上を基板Wが転がりながら電極部
32に沿って移動するようにしたものである。その他の
構成は、前述の例と同様である。この例によれば、基板
Wは、その自重により自然に回転するため、基板を保持
して回転させるための機構を省略して、構成の簡素化を
図ることができる。
FIG. 5 shows an electrolytic processing apparatus applied to a bevel etching apparatus according to another embodiment of the present invention. The bevel etching apparatus (electrolytic processing apparatus) of this embodiment is
As the electrode portion 32 having a plurality of electrodes 36, one sufficiently longer than the outer circumference of the substrate W is used, and the electrode portion 32 is arranged so as to be inclined, for example, by an angle θ with respect to the horizontal plane. The substrate W is configured to move along the electrode portion 32 while rolling on the ion exchanger 48 provided inside the groove 38 provided in the. Other configurations are the same as the above-mentioned example. According to this example, since the substrate W naturally rotates due to its own weight, the mechanism for holding and rotating the substrate can be omitted, and the configuration can be simplified.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板等の被加工物に物理的な欠陥を与えて被加工物の特
性を損なうことを防止しつつ、電気化学的作用によっ
て、例えば従来の一般的なエッチング加工に代わる電解
加工等を施して、基板のベベル部等に成膜乃至付着した
導電性材料を除去(洗浄)したり、基板の外周部を加工
したりすることできる。しかも、純水または超純水のみ
を使用しても基板を加工することができ、これによっ
て、基板の表面に電解質等の余分な不純物の付着した
り、残留したりすることをなくして、加工除去加工後の
洗浄工程を簡略化できるばかりでなく、廃液処理の負荷
を極めて小さくすることができる。
As described above, according to the present invention,
While preventing physical damage to the work piece such as the substrate and impairing the characteristics of the work piece, by electrochemical action, for example, electrolytic processing in place of conventional general etching processing is performed, It is possible to remove (clean) the conductive material deposited or adhered to the bevel portion of the substrate or to process the outer peripheral portion of the substrate. Moreover, the substrate can be processed by using only pure water or ultrapure water, which eliminates the deposition of extra impurities such as electrolyte on the surface of the substrate and the residual impurities. Not only can the cleaning process after the removal process be simplified, but the load of waste liquid treatment can be made extremely small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の電解加工の原理の説明に付する図であ
る。
FIG. 1 is a diagram attached to an explanation of the principle of electrolytic processing of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態の電解加工装置(ベベルエ
ッチング装置)の概要を示す概要図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an outline of an electrolytic processing apparatus (bevel etching apparatus) according to an embodiment of the present invention.

【図3】電極部を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an electrode portion.

【図4】電極部の電極の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of an electrode of an electrode section.

【図5】本発明の実施の形態の電解加工装置(ベベルエ
ッチング装置)の概要を示す概要図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an outline of an electrolytic processing apparatus (bevel etching apparatus) according to an embodiment of the present invention.

【図6】銅配線を形成する例を工程順に示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of forming a copper wiring in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30 ローラチャック 32 電極部 34 絶縁体 36 電極 38 溝 40 電源 42 加工電極 44 給電電極 48 イオン交換体 50 純水ノズル 30 roller chuck 32 electrodes 34 Insulator 36 electrodes 38 grooves 40 power 42 Processing electrode 44 feeding electrode 48 ion exchanger 50 Pure water nozzle

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/3213 H01L 21/306 L (72)発明者 粂川 正行 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 斉藤 孝行 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 當間 康 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 鈴木 作 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 山田 かおる 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 槙田 裕司 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 安田 穂積 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 Fターム(参考) 3C059 AA02 AB01 EA02 EA10 EB08 4M104 BB01 BB02 BB04 BB16 DD64 HH14 HH20 5F033 HH04 HH05 HH06 HH07 HH08 HH11 HH20 QQ08 QQ19 XX03 XX21 5F043 EE07 EE14 EE35 GG10 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme code (reference) H01L 21/3213 H01L 21/306 L (72) Inventor Masayuki Kasukawa 11-1 Haneda-Asahicho, Ota-ku, Tokyo Ebara Co., Ltd. (72) Inventor Takayuki Saito 4-2-1 Motofujisawa, Fujisawa-shi, Kanagawa Stock company Ebara Research Institute (72) Inventor Yasushi Toma 4-2-1 Motofujisawa, Fujisawa-shi, Kanagawa Stock company EBARA Research Institute (72) Inventor Saku Suzuki 4-2-1 Honfujisawa, Fujisawa-shi, Kanagawa Stock company EBARA Research Institute (72) Inventor Kaoru Yamada 4-2-1 Honfujisawa, Kanagawa Formula company EBARA Research Institute (72) Inventor Yuji Makida 4-2-1 Motofujisawa, Fujisawa City, Kanagawa Stock Company EBARA Research Institute (72) Inventor Hozumi Yasuda 11-11 Haneda-Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo F term in EBARA CORPORATION (reference) 3C059 AA02 AB01 EA02 EA10 EB08 4M104 BB01 BB02 BB04 BB16 DD64 HH14 HH20 5F033 HH04 HH05 HH06 HH07 HH08 HH11 HH20 QQ08 QQ19 XX03 XX21 5F043 EE07 EE14 EE35 GG10

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁体を挟んで積層した複数の電極を備
え、被加工物の外周部と対峙する保持部を有する電極部
と、 前記電極部の保持部に配置したイオン交換体と、 前記電極部の保持部に液体を供給する液体供給部と、 前記電極部の電極に該電極が交互に異なる極性となるよ
うにして電圧を印加する電源とを有することを特徴とす
る電解加工装置。
1. An electrode part comprising a plurality of electrodes laminated with an insulator sandwiched between them, the electrode part having a holding part facing the outer peripheral part of the workpiece, an ion exchanger arranged in the holding part of the electrode part, An electrolytic processing apparatus comprising: a liquid supply unit that supplies a liquid to the holding unit of the electrode unit; and a power supply that applies a voltage to the electrodes of the electrode unit so that the electrodes have alternating polarities.
【請求項2】 前記イオン交換体には、アニオン交換基
またはカチオン交換基の一方または双方が付与されてい
ることを特徴とする請求項1記載の電解加工装置。
2. The electrolytic processing apparatus according to claim 1, wherein one or both of an anion exchange group and a cation exchange group are provided to the ion exchanger.
【請求項3】 前記液体は、純水、電気伝導度が500
μS/cm以下の液体または電解液であることを特徴と
する請求項1又は2に記載の電解加工装置。
3. The liquid is pure water and has an electric conductivity of 500.
The electrolytic processing apparatus according to claim 1, wherein the electrolytic processing apparatus is a liquid or an electrolytic solution having a μS / cm or less.
【請求項4】 前記純水は、超純水であることを特徴と
する請求項3記載の電解加工装置。
4. The electrolytic processing apparatus according to claim 3, wherein the pure water is ultrapure water.
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