JP2003297804A - Substrate processing device and method - Google Patents
Substrate processing device and methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基板処理装置およ
び方法に関し、特に半導体ウエハ等の基板表面に設けた
配線用の微細な凹部に埋込んだ銅等の導電体(導電性材
料)の表面を平坦化して埋込み配線を形成するのに使用
される基板処理装置および方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate processing apparatus and method, and more particularly to the surface of a conductor (conductive material) such as copper embedded in fine wiring recesses provided on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer. The present invention relates to a substrate processing apparatus and method used for planarizing a substrate to form a buried wiring.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体ウエ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18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18(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1
aの上にSiO2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等からなるバリアメタ
ル(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. 18 shows a manufacturing example of a copper wiring board W of this type in the order of steps. First, as shown in FIG. 18A, a conductive layer on a semiconductor substrate 1 on which a semiconductor element is formed. 1
An insulating film 2 such as an oxide film made of SiO 2 or a Low-K material film is deposited on a, and a contact hole 3 and a wiring groove 4 are formed in the insulating film 2 by a lithographic etching technique. A barrier metal (barrier layer) 5 made of TaN or the like is further formed thereon, and a seed layer 7 is further formed thereon as a power feeding layer for electrolytic plating.
【0004】そして、図18(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及びバリアメタル5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18(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. 18B, by plating the surface of the substrate W with copper, the contact hole 3
Further, the trench 4 is filled with copper, and the copper film 6 is deposited on the insulating film 2. Then, the copper film 6 and the barrier metal 5 on the insulating film 2 are removed by chemical mechanical polishing (CMP), and the surface of the copper film 6 filled in the contact hole 3 and the wiring groove 4 and the insulating film 2 are removed. Be almost flush with the surface of. As a result, the wiring made of the copper film 6 is formed as shown in FIG.
【0005】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 progressed and the manufacturing of materials in the submicron 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.
【0006】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.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】前述のように、基板の
ほぼ全表面に成膜した銅の除去加工を化学機械的研磨
(CMP)単独で行うと、この化学機械的研磨には、一
般に研磨液が用いられているため、研磨後の研磨液で汚
染された半導体基板を十分に洗浄する必要があるばかり
でなく、研磨液自身や洗浄時に使用する薬品のコスト
や、これらの処理における環境への負荷等の問題があ
る。このため、CMPの負荷を軽減することが強く求め
られている。As described above, when the removal process of the copper film formed on almost the entire surface of the substrate is performed by chemical mechanical polishing (CMP) alone, this chemical mechanical polishing generally involves polishing. Since the liquid is used, it is not only necessary to thoroughly clean the semiconductor substrate contaminated with the polishing liquid after polishing, but also the cost of the polishing liquid itself and the chemicals used at the time of cleaning, and the environment for these treatments. There are problems such as the load. Therefore, there is a strong demand for reducing the CMP load.
【0008】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。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,NaNO3,HF,HC
l,HNO3,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。[0008] Incidentally, although a process of shaving by CMP while plating, such as chemical mechanical electropolishing, has been announced, by adding machining to the plating growth surface,
This also promoted abnormal growth of plating, causing a problem in film quality. In the electrolytic processing and electrolytic polishing described above, the work piece 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.
【0009】また、電解加工として、イオン交換体と純
水、好ましくは超純水を使用したものが開発されてい
る。めっき後の基板は、その表面(めっき面)に微小な
凹凸を有しており、この電解加工方法では、基板表面の
凹の部分にも純水が存在し、純水そのものはほとんど電
離されていないため、凹部の純水と接している部分では
基板の除去加工はほとんど進行しない。従って、イオン
が豊富に存在するイオン交換体と接する部分のみで除去
加工が進んでいき、通常の電解液を用いた電解加工方法
よりも平坦化性能に優れているという利点がある。しか
し、イオン交換体として弾性の低いもの、つまり柔らか
く変形しやすいものを使用すると、基板表面の凹凸にイ
オン交換体が倣ってしまい、基板の凸部を選択的に加工
して段差を解消することが困難となる。As the electrolytic processing, a method using an ion exchanger and pure water, preferably ultrapure water, has been developed. The substrate after plating has minute irregularities on its surface (plating surface), and in this electrolytic processing method, pure water also exists in the concave portion of the substrate surface, and the pure water itself is almost ionized. Therefore, the removal processing of the substrate hardly progresses in the portion of the recess that is in contact with the pure water. Therefore, there is an advantage that the removal processing proceeds only in the portion in contact with the ion exchanger where the ions are abundant, and the planarization performance is superior to the electrolytic processing method using a normal electrolytic solution. However, if an ion exchanger with low elasticity, that is, one that is soft and easy to deform is used, the ion exchanger will follow the irregularities on the substrate surface, and the convex portions of the substrate will be selectively processed to eliminate the step. Will be difficult.
【0010】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、化学機械的研磨(CMP)による基板処理工程の一
部または全部を、純水、好ましくは超純水等を用いた電
解加工に置き換えることにより、化学機械的研磨(CM
P)の負荷を軽減させ、更に高効率で平坦性の高い加工
を行うことができるようにした基板処理装置および方法
を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and a part or all of the substrate processing step by chemical mechanical polishing (CMP) is electrolytically processed using pure water, preferably ultrapure water. Chemical mechanical polishing (CM
It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus and method capable of reducing the load of P) and performing processing with high efficiency and high flatness.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、基板の表面を化学機械的研磨する化学機械的研磨部
と、給電電極と加工電極を有し、基板と加工電極もしく
は基板と給電電極との間の少なくとも一方にイオン交換
体を配置し前記給電電極と前記加工電極との間に電圧を
印加して、液体存在下で基板表面を電解加工する電解加
工部と、基板を着脱自在に保持し、前記化学機械的研磨
部と前記電解加工部との間を移動自在なトップリングを
有することを特徴とする基板処理装置である。According to a first aspect of the present invention, there is provided a chemical mechanical polishing section for chemically mechanically polishing a surface of a substrate, a feed electrode and a processing electrode, and the substrate and the processing electrode or the substrate. An ion exchanger is disposed on at least one of the power supply electrodes, a voltage is applied between the power supply electrodes and the processing electrodes, and an electrolytic processing section for electrolytically processing the surface of the substrate in the presence of a liquid is attached / detached to / from the substrate. The substrate processing apparatus is characterized by having a top ring that is freely held and is movable between the chemical mechanical polishing section and the electrolytic processing section.
【0012】これにより、基板をトップリングで保持し
たまま、化学機械的研磨部での化学機械的研磨(CM
P)と、電解加工部での電解加工(エッチング)の両処
理を連続して行って、研磨液を用いる化学機械的研磨の
負荷を軽減することができる。なお、化学機械的研磨部
で研磨する工程と、電解加工部で電解加工する工程は、
任意の順番で、任意の回数行うことができる。As a result, the chemical mechanical polishing (CM) in the chemical mechanical polishing section is performed while the substrate is held by the top ring.
Both P) and the electrolytic processing (etching) in the electrolytic processing section can be continuously performed to reduce the load of the chemical mechanical polishing using the polishing liquid. The process of polishing in the chemical mechanical polishing unit and the process of electrolytic processing in the electrolytic processing unit are
It can be performed in any order and any number of times.
【0013】請求項2に記載の発明は、基板の表面を化
学機械的研磨する化学機械的研磨部と、給電電極と加工
電極を有し、基板と加工電極もしくは基板と給電電極と
の間の少なくとも一方に純水、もしくは電気伝導度が5
00μS/cm以下の液体を供給し、前記給電電極と前
記加工電極との間に電圧を印加して基板の表面を電解加
工する電解加工部と、基板を着脱自在に保持し、前記化
学機械的研磨部と前記電解加工部との間を移動自在なト
ップリングを有することを特徴とする基板処理装置であ
る。According to a second aspect of the present invention, there is provided a chemical mechanical polishing section for chemically and mechanically polishing the surface of the substrate, a feeding electrode and a processing electrode, and a portion between the substrate and the processing electrode or between the substrate and the feeding electrode. At least one of them is pure water or has an electric conductivity of 5
An electrolytic processing unit that supplies a liquid of 00 μS / cm or less and applies a voltage between the power supply electrode and the processing electrode to perform electrolytic processing on the surface of the substrate; A substrate processing apparatus having a top ring movable between a polishing section and the electrolytic processing section.
【0014】純水は、電気伝導度(1atm,25℃換
算、以下同じ)が10μS/cm以下の水で、純水とし
て、電気伝導度が0.1μS/cm以下の超純水を使用
することが好ましい。このように、純水、好ましくは超
純水を用い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、電解加工後の洗
浄工程を簡素化することができる。ここで、純水、好ま
しくは超純水を使用した場合には、純水(超純水)中の
水分子をイオン交換体の触媒反応でOH−とH+に解離
し、例えば発生したOH−を電界と純水(超純水)の流
れによって加工電極側に移動させ、この加工電極近傍に
おいて、OH−イオンが電荷を渡すことで発生するOH
ラジカルを被加工物に供給することで除去加工等を行う
ことができる。Pure water is water whose electric conductivity (1 atm, 25 ° C. conversion, the same applies hereinafter) is 10 μS / cm or less, and ultrapure water whose electric conductivity is 0.1 μS / cm or less is used as pure water. It is preferable. Thus, by performing electrolytic processing using pure water, preferably ultrapure water, it is possible to perform clean processing that does not leave impurities on the processed surface, and simplify the cleaning process after electrolytic processing. it can. Here, when pure water, preferably ultrapure water, is used, water molecules in pure water (ultrapure water) are dissociated into OH − and H + by a catalytic reaction of an ion exchanger, and, for example, generated OH. - it is moved to the working electrode side by the flow of electric and pure water (ultrapure water), in the working electrode vicinity, OH - generated by ions passing charge OH
Removal processing or the like can be performed by supplying radicals to the workpiece.
【0015】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以下にした液体や電解液を使用し
てもよい。この電解液としては、例えば、NaClやN
a2SO4等の中性塩、HClやH2SO4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。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 may be used as the liquid or electrolytic solution. Examples of this electrolyte include NaCl and N
A neutral salt such as a 2 SO 4, an acid such as HCl or H 2 SO 4 , and an alkali such as ammonia can be used, and may be appropriately selected and used depending on the characteristics of the workpiece.
【0016】請求項3に記載の発明は、基板の表面を化
学機械的研磨する化学機械的研磨部と、給電電極と加工
電極を有し、基板と加工電極もしくは基板と給電電極と
の間の少なくとも一方にイオン交換体を配置し前記給電
電極と前記加工電極との間に電圧を印加して、液体存在
下で基板表面を電解加工する電解加工部と、基板を着脱
自在に保持する1つ以上のトップリングと、前記化学機
械的研磨部と前記電解加工部との間に配置され、前記化
学機械的研磨部と前記電解加工部との間で、前記トップ
リングに基板を受け渡し可能なプッシャを有することを
特徴とする基板処理装置である。これにより、プッシャ
を介して基板を受渡すことで、化学機械的研磨での化学
機械的研磨と、電解加工部での電解加工(エッチング)
の両処理を連続して行うことができる。According to a third aspect of the present invention, there is provided a chemical mechanical polishing section for chemically mechanically polishing the surface of the substrate, a feeding electrode and a processing electrode, and a portion between the substrate and the processing electrode or between the substrate and the feeding electrode. An electrolytic processing unit for arranging an ion exchanger on at least one side and applying a voltage between the power supply electrode and the processing electrode to electrolytically process the substrate surface in the presence of a liquid; and one for detachably holding the substrate A pusher that is arranged between the top ring and the chemical mechanical polishing section and the electrolytic processing section, and that can transfer the substrate to the top ring between the chemical mechanical polishing section and the electrolytic processing section. And a substrate processing apparatus. As a result, by transferring the substrate through the pusher, chemical mechanical polishing in chemical mechanical polishing and electrolytic processing (etching) in the electrolytic processing section
Both processes can be continuously performed.
【0017】請求項4に記載の発明は、基板の表面を化
学機械的研磨する化学機械的研磨部と、給電電極と加工
電極を有し、基板と加工電極もしくは基板と給電電極と
の間の少なくとも一方に純水、もしくは電気伝導度が5
00μS/cm以下の液体を供給し、前記給電電極と前
記加工電極との間に電圧を印加して基板の表面を電解加
工する電解加工部と、基板を着脱自在に保持する1つ以
上のトップリングと、前記化学機械的研磨部と前記電解
加工部との間に配置され、前記化学機械的研磨部と前記
電解加工部との間で、前記トップリングに基板を受け渡
し可能なプッシャを有することを特徴とする基板処理装
置である。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a chemical mechanical polishing section for chemically mechanically polishing the surface of the substrate, a feeding electrode and a processing electrode, and a portion between the substrate and the processing electrode or between the substrate and the feeding electrode. At least one of them is pure water or has an electric conductivity of 5
An electrolytic processing unit that supplies a liquid of 00 μS / cm or less and applies a voltage between the power supply electrode and the processing electrode to perform electrolytic processing on the surface of the substrate, and one or more tops that detachably hold the substrate. A ring and a pusher that is disposed between the chemical mechanical polishing portion and the electrolytic processing portion and that can transfer the substrate to the top ring between the chemical mechanical polishing portion and the electrolytic processing portion. Is a substrate processing apparatus.
【0018】請求項5に記載の発明は、前記化学機械的
研磨部は、固定砥粒を使用した化学機械的研磨を含むこ
とを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の基板
処理装置である。このように、固定砥粒を使用し、砥粒
を含まない純水または純水に界面活性剤等の添加剤を添
加した液体を使用して化学機械的研磨を行うことで、高
価で取扱いが面倒な研磨液の使用量を削減することがで
きる。The invention according to claim 5 is characterized in that the chemical mechanical polishing portion includes chemical mechanical polishing using fixed abrasive grains. It is a device. In this way, by using fixed abrasives and performing chemical mechanical polishing using pure water that does not contain abrasives or a liquid in which an additive such as a surfactant is added to pure water, it is expensive and easy to handle. The amount of troublesome polishing liquid used can be reduced.
【0019】請求項6に記載の発明は、前記電解加工部
において、液体に酸化防止剤が添加されていることを特
徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の基板処理装
置である。請求項7に記載の発明は、前記化学機械的研
磨部には、研磨テーブルが複数備えられていることを特
徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の基板処理装
置である。The invention according to claim 6 is the substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein an antioxidant is added to the liquid in the electrolytically processed portion. The invention according to claim 7 is the substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the chemical mechanical polishing section is provided with a plurality of polishing tables.
【0020】請求項8に記載の発明は、基板の表面を化
学機械的研磨で研磨する工程と、純水または電気伝導度
が500μS/cm以下の液体を用いた電解加工で除去
加工する工程とにより、3段以上のプロセスで基板を加
工することを特徴とする基板処理方法である。The invention according to claim 8 comprises the step of polishing the surface of the substrate by chemical mechanical polishing, and the step of removing by electrolytic processing using pure water or a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less. Thus, the substrate processing method is characterized in that the substrate is processed in a process of three or more steps.
【0021】電解加工では、給電電極と加工電極との間
に供給する電流値が大きいと、加工レートも大きくなる
(電流値が小さいと、加工レートも小さくなる)。一
方、給電電極と加工電極との間に供給する電圧にあって
は、この電圧を高くすると、給電電極と加工電極との間
を流れる電流値が大きくなり、この結果、加工レートも
大きくなる。そこで、加工電極と給電電極との間に供給
する電圧または電流の少なくとも一方を、任意(例えば
経時的)に変化させることで、加工の段階(状況)に合
わせて加工レートを最適に調整することができる。In electrolytic processing, the processing rate increases when the current value supplied between the power supply electrode and the processing electrode is large (the processing rate decreases when the current value is small). On the other hand, regarding the voltage supplied between the power supply electrode and the processing electrode, if this voltage is increased, the value of the current flowing between the power supply electrode and the processing electrode increases, and as a result, the processing rate also increases. Therefore, at least one of the voltage and the current supplied between the machining electrode and the power feeding electrode is arbitrarily (for example, changed over time) to optimally adjust the machining rate according to the machining stage (situation). You can
【0022】また、従来の化学機械的研磨(CMP)と
純水、電気伝導度が500μS/cm以下の液体または
電解液を用いた電解加工を併用することで、研磨液を用
いる化学機械的研磨の負荷を軽減することができる。な
お、この化学機械的研磨で研磨する工程と、電解加工で
エッチングする工程は、任意の順番で、任意の回数行う
ことができる。Further, by combining conventional chemical mechanical polishing (CMP) and electrolytic processing using pure water, a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less, or an electrolytic solution, chemical mechanical polishing using a polishing liquid is performed. The load of can be reduced. The step of polishing by chemical mechanical polishing and the step of etching by electrolytic processing can be performed in any order and any number of times.
【0023】請求項9に記載の発明は、基板の表面を化
学機械的研磨で研磨する工程と、基板と加工電極もしく
は基板と給電電極との間の少なくとも一方にイオン交換
体を配置し前記給電電極と前記加工電極との間に電圧を
印加して、純水、電気伝導度500μS/cm以下の液
体もしくは電解液の存在下で電解加工で除去加工する工
程とにより、3段以上のプロセスで基板を加工すること
を特徴とする基板処理方法である。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a step of polishing the surface of a substrate by chemical mechanical polishing, and an ion exchanger is arranged at least at one of the substrate and the processing electrode or between the substrate and the feeding electrode. By applying a voltage between the electrode and the processing electrode to perform removal processing by electrolytic processing in the presence of pure water, a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less, or an electrolytic solution, a process of three or more steps is performed. A substrate processing method is characterized in that a substrate is processed.
【0024】請求項10に記載の発明は、基板の表面を
固定砥粒を用いた化学機械的研磨で研磨する工程と、純
水または電気伝導度が500μS/cm以下の液体を用
いた電解加工で除去加工する工程とにより、基板を加工
することを特徴とする基板処理方法である。これによ
り、例えば基板の表面に成膜した銅層を化学機械的研磨
と電解加工を併用して除去し、例えばTaNからなるバ
リアメタル(バリア層)が露出した時に該バリアメタル
を化学機械的研磨で除去することができる。According to a tenth aspect of the present invention, a step of polishing the surface of the substrate by chemical mechanical polishing using fixed abrasive grains, and electrolytic processing using pure water or a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less. The substrate processing method is characterized in that the substrate is processed by the step of removing and processing. Thereby, for example, the copper layer formed on the surface of the substrate is removed by using both chemical mechanical polishing and electrolytic processing, and when the barrier metal (barrier layer) made of TaN is exposed, the barrier metal is chemically mechanically polished. Can be removed with.
【0025】請求項11に記載の発明は、給電電極と加
工電極を有し、基板と加工電極もしくは基板と給電電極
との間の少なくとも一方に流体を供給し、前記給電電極
と前記加工電極との間に電圧を供給して基板表面を電解
加工する電解加工部を複数有し、前記複数の電解加工部
により基板を加工することを特徴とする基板処理装置で
ある。これにより、複数の電解加工部で、例えば性質や
種類等の特性の異なる任意のイオン交換体を使用した、
異なる加工特性を有する電解加工を施すことができる。The present invention according to claim 11 has a power supply electrode and a processing electrode, supplies a fluid to at least one of the substrate and the processing electrode or between the substrate and the power supply electrode, and supplies the power supply electrode and the processing electrode. And a plurality of electrolytic processing portions for electrolytically processing the surface of the substrate by supplying a voltage between the two, and the substrate processing apparatus is characterized by processing the substrate by the plurality of electrolytic processing portions. Thereby, in the plurality of electrolytic processing portion, using any ion exchanger having different characteristics such as properties and types,
Electrolytic machining with different processing characteristics can be applied.
【0026】請求項12に記載の発明は、前記複数の電
解加工部の少なくとも1つの、基板と加工電極もしくは
基板と給電電極との間の少なくとも一方にイオン交換体
を配置したことを特徴とする請求項11記載の基板処理
装置である。According to a twelfth aspect of the present invention, an ion exchanger is arranged in at least one of the plurality of electrolytically processed portions, between the substrate and the processing electrode or between the substrate and the feeding electrode. The substrate processing apparatus according to claim 11.
【0027】請求項13記載の発明は、前記複数の電解
加工部の全ての、基板と加工電極もしくは基板と給電電
極との間の少なくとも一方にイオン交換体を配置したこ
とを特徴とする請求項11記載の基板処理装置である。
請求項14に記載の発明は、前記イオン交換体を有する
電解加工部は複数備えられ、それぞれ異なる種類のイオ
ン交換体が備えられていることを特徴とする請求項12
または13記載の基板処理装置である。これにより、例
えばイオン交換体として弾性の高いものを使用した電解
加工部で、基板の表面の段差を解消する研磨を行い、そ
の後、イオン交換体として弾性の低いものを使用した電
解加工部で、段差解消が終了した後の所定の除去加工を
進めることができる。According to a thirteenth aspect of the present invention, an ion exchanger is arranged in at least one of the substrate and the processing electrode or between the substrate and the feeding electrode in all of the plurality of electrolytically processed portions. 11 is a substrate processing apparatus.
The invention according to claim 14 is characterized in that a plurality of electrolytically processed portions having the ion exchanger are provided, and different types of ion exchangers are provided respectively.
Alternatively, the substrate processing apparatus according to item 13. Thereby, for example, in the electrolytically processed portion using a highly elastic one as an ion exchanger, polishing is performed to eliminate the step difference on the surface of the substrate, and thereafter, in the electrolytically processed portion using a less elastic one as an ion exchanger, It is possible to proceed with a predetermined removal process after the step elimination is completed.
【0028】請求項15に記載の発明は、基板の表面を
化学機械的研磨する化学機械的研磨部を更に有すること
を特徴とする請求項11乃至14のいずれかに記載の基
板処理装置である。これにより、化学機械的研磨部で、
電解加工部とは加工条件の異なる、例えばバリアメタル
(バリア層)の除去加工を効率的に行うようにすること
ができる。バリアメタルは、研磨パッドとスラリーを用
いた化学的機械的研磨(CMP)で除去加工することが
できる。The invention according to claim 15 is the substrate processing apparatus according to any one of claims 11 to 14, further comprising a chemical mechanical polishing section for chemically mechanically polishing the surface of the substrate. . As a result, in the chemical mechanical polishing section,
For example, barrier metal (barrier layer) can be efficiently removed under different processing conditions from the electrolytically processed portion. The barrier metal can be removed by chemical mechanical polishing (CMP) using a polishing pad and a slurry.
【0029】請求項16に記載の発明は、イオン交換体
を保持するイオン交換体保持部材と、給電電極と加工電
極を有し、基板と加工電極もしくは基板と給電電極との
間の少なくとも一方に、前記イオン交換体保持部材で保
持したイオン交換体を配置し前記給電電極と前記加工電
極との間に電圧を印加して、液体存在下で基板表面を電
解加工する電解加工部と、前記電解加工部の前記イオン
交換体保持部材を他のイオン交換体保持部材に交換する
イオン交換体交換手段とを有することを特徴とする基板
処理装置である。これにより、イオン交換体を保持す
る、例えばカートリッジタイプのイオン交換体保持部材
を介して、電解加工部のイオン交換体を変更すること
で、単一の電解加工部で加工条件が異なる複数の電解加
工を行うことができる。According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided an ion exchanger holding member for holding an ion exchanger, a feeding electrode and a processing electrode, and at least one of the substrate and the processing electrode or between the substrate and the feeding electrode. An electrolytic processing unit for arranging an ion exchanger held by the ion exchanger holding member, applying a voltage between the power supply electrode and the processing electrode, and electrolytically processing the substrate surface in the presence of a liquid; A substrate processing apparatus comprising: an ion exchange member exchange means for exchanging the ion exchange member holding member of the processing unit with another ion exchanger holding member. Thereby, by changing the ion exchanger of the electrolytically processed portion via an ion exchanger holding member of, for example, a cartridge type that holds the ion exchanger, a single electrolytically processed portion can have a plurality of electrolytic conditions under different processing conditions. Processing can be performed.
【0030】請求項17に記載の発明は、前記イオン交
換体保持部材を複数備えたことを特徴とする請求項16
記載の基板処理装置である。請求項18に記載の発明
は、基板と加工電極もしくは基板と給電電極との間の少
なくとも一方にイオン交換体を配置し、前記加工電極と
前記給電電極との間に電圧を印加して、液体存在下で、
基板表面を多段階プロセスで電解加工する方法におい
て、高い弾性を有するイオン交換体を使用して基板を電
解加工する工程と、低い弾性を有するイオン交換体を使
用して基板を電解加工する工程を有することを特徴とす
る基板処理方法である。The invention according to claim 17 is characterized in that a plurality of the ion exchanger holding members are provided.
The described substrate processing apparatus. The invention according to claim 18 is characterized in that an ion exchanger is arranged on at least one of a substrate and a processing electrode or between a substrate and a power feeding electrode, and a voltage is applied between the processing electrode and the power feeding electrode to obtain a liquid. In the presence of
In a method of electrolytically processing a substrate surface in a multi-step process, a step of electrolytically processing a substrate using an ion exchanger having high elasticity and a step of electrolytically processing a substrate using an ion exchanger having low elasticity And a substrate processing method.
【0031】請求項19に記載の発明は、基板と加工電
極もしくは基板と給電電極との間の少なくとも一方にイ
オン交換体を配置し、前記加工電極と前記給電電極との
間に電圧を印加して、超純水、純水または電気伝導度が
500μS/cm以下の流体の存在下で、前記基板と前
記加工電極もしくは前記給電電極の少なくとも一方とを
相対運動させて電解加工を行う工程と、加工電極と給電
電極との間に電圧を印加し、電解液の存在下で前記基板
と前記加工電極もしくは前記給電電極の少なくとも一方
とを相対運動させて電解加工を行う工程と、化学機械的
研磨により研磨を行う工程のいずれかの工程を複数用い
て基板表面の除去加工を行うことを特徴とする基板処理
方法である。According to a nineteenth aspect of the present invention, an ion exchanger is arranged on at least one of the substrate and the processing electrode or between the substrate and the feeding electrode, and a voltage is applied between the processing electrode and the feeding electrode. And performing electrolytic processing by relatively moving the substrate and at least one of the processing electrode or the power feeding electrode in the presence of ultrapure water, pure water, or a fluid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less, A step of applying a voltage between the processing electrode and the power supply electrode to relatively move the substrate and at least one of the processing electrode and the power supply electrode in the presence of an electrolytic solution to perform electrolytic processing; and chemical mechanical polishing The substrate processing method is characterized in that the removal processing of the substrate surface is performed by using a plurality of any of the steps of polishing by.
【0032】請求項20に記載の発明は、イオン交換体
を用いた電解加工により基板表面の導電性材料の加工を
行った後、電解液を用いた電解加工もしくは化学機械的
研磨のいずれか一方により基板表面のバリア層の除去加
工を行うことを特徴とする請求項19記載の基板処理方
法である。請求項21に記載の発明は、イオン交換体を
用いた電解加工で基板表面の導電性材料の除去加工を行
った後、前記イオン交換体とは異なるイオン交換体を用
いた電解加工、電解液を用いた電解加工もしくは化学機
械的研磨の任意の組合せで基板表面のバリア層の除去加
工を行うことを特徴とする基板処理方法である。According to a twentieth aspect of the present invention, either one of electrolytic processing using an electrolytic solution or chemical mechanical polishing after processing the conductive material on the substrate surface by electrolytic processing using an ion exchanger is performed. 20. The substrate processing method according to claim 19, wherein the barrier layer on the surface of the substrate is removed by. According to a twenty-first aspect of the present invention, after the conductive material on the surface of the substrate is removed by electrolytic processing using an ion exchanger, electrolytic processing using an ion exchanger different from the ion exchanger, an electrolytic solution. The substrate processing method is characterized in that the barrier layer on the substrate surface is removed by any combination of electrolytic processing or chemical mechanical polishing using.
【0033】請求項22に記載の発明は、前記導電性材
料が銅であることを特徴とする請求項20または21記
載の基板処理方法である。請求項23に記載の発明は、
前記バリア層が、TaN,Ta,TiNまたはWNであ
ることを特徴とする請求項20乃至22のいずれかに記
載の基板処理方法である。The invention according to claim 22 is the method for processing a substrate according to claim 20 or 21, characterized in that the conductive material is copper. The invention according to claim 23,
23. The substrate processing method according to claim 20, wherein the barrier layer is TaN, Ta, TiN or WN.
【0034】[0034]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、この例では、図18(b)
に示す、絶縁膜2上に堆積した銅膜6及びバリアメタル
5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
平面することで、図18(c)に示すように、銅膜6か
らなる配線が形成するようにした例を示しているが、銅
膜以外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 below with reference to the drawings. In addition, in this example, FIG.
The copper film 6 and the barrier metal 5 deposited on the insulating film 2 are removed so that the surfaces of the copper film 6 filled in the contact holes 3 and the wiring grooves 4 and the surface of the insulating film 2 are substantially the same. 18C shows an example in which the wiring made of the copper film 6 is formed by planarizing, but it is needless to say that the invention can be applied to other than the copper film.
【0035】図1及び図2は、本発明の第1の実施の形
態の基板処理装置10を示し、図3は、この基板処理装
置10を備えた基板処理システムの全体構成を示す。図
3に示すように、この基板処理システムは、例えば、図
18(b)に示す、表面に導電体膜(被加工部)として
の銅膜6を有する基板Wを収納したカセットを搬出入す
る搬出入部としての一対のロード・アンロード部12、
基板Wを反転させる反転機14、基板受渡し用のプッシ
ャ16、洗浄装置18及び基板処理装置10を備えてい
る。そして、ロード・アンロード部12、反転機14、
プッシャ16及び洗浄装置18に囲まれた位置に、これ
らの間で基板Wを搬送して授受する搬送装置としての走
行型搬送ロボット20が配置されている。更に、基板処
理装置10による電解加工の際に、下記の加工電極44
と給電電極46との間に印加する電圧、またはこの間を
流れる電流を任意に制御する等の種々の制御を行う制御
部22が備えられている。FIGS. 1 and 2 show a substrate processing apparatus 10 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows an overall structure of a substrate processing system including the substrate processing apparatus 10. As shown in FIG. 3, this substrate processing system carries in / out a cassette, for example, shown in FIG. A pair of load / unload units 12 as loading / unloading units,
The reversing machine 14 for reversing the substrate W, the pusher 16 for delivering the substrate, the cleaning device 18, and the substrate processing device 10 are provided. Then, the load / unload unit 12, the reversing machine 14,
At a position surrounded by the pusher 16 and the cleaning device 18, a traveling-type transfer robot 20 is arranged as a transfer device that transfers and transfers the substrate W between them. Further, at the time of electrolytic processing by the substrate processing apparatus 10, the processing electrode 44 described below is used.
A control unit 22 is provided for performing various controls such as arbitrarily controlling the voltage applied between the power supply electrode 46 and the power supply electrode 46, or the current flowing between them.
【0036】図1及び図2に示すように、基板処理装置
10は、基板の表面を化学機械的研磨する化学機械的研
磨部24と、基板の表面を超純水または純水を用いた電
解加工でエッチングする電解加工部26と、基板を着脱
自在に保持して化学機械的研磨部24と電解加工部26
との間を搬送する搬送部28とから主に構成されてい
る。As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate processing apparatus 10 includes a chemical mechanical polishing section 24 for chemically mechanically polishing the surface of the substrate, and electrolysis using ultrapure water or pure water for the surface of the substrate. Electrolytically processed section 26 for etching by processing, and chemical mechanical polishing section 24 and electrolytically processed section 26 for detachably holding the substrate.
It is mainly configured by a transport unit 28 that transports between and.
【0037】化学機械的研磨部24は、回転(自転)自
在な研磨テーブル30と、この研磨テーブル30の上面
に貼着した研磨布32を有し、この研磨布32の上面が
研磨面32aとなるようになっており、研磨テーブル3
0の上方に、研磨布32に砥液(研磨液)34を供給す
る砥液ノズル36が配置されている。なお、市場で入手
できる研磨布32としては、例えば、ロデール社製のS
UBA800、IC−1000等が挙げられる。化学機
械的研磨では、砥粒を介して基板の平坦化が行われる。
研磨テーブル30と基板Wは、相対運動すればよく、研
磨テーブル30は、自転の他、スクロール運動(並進回
転運動)、往復直線運動するようにしてもよい。The chemical mechanical polishing section 24 has a rotatable (rotatable) polishing table 30 and a polishing cloth 32 attached to the upper surface of the polishing table 30, and the upper surface of the polishing cloth 32 serves as a polishing surface 32a. And the polishing table 3
A polishing liquid nozzle 36 for supplying a polishing liquid (polishing liquid) 34 to the polishing cloth 32 is arranged above 0. The polishing cloth 32 available on the market is, for example, S manufactured by Rodel Co.
UBA800, IC-1000, etc. are mentioned. In chemical mechanical polishing, the flattening of the substrate is performed through the abrasive grains.
The polishing table 30 and the substrate W only have to make a relative motion, and the polishing table 30 may perform a scroll motion (translational rotary motion) or a reciprocating linear motion in addition to the rotation.
【0038】電解加工部26は、中空モータ40に直結
され該中空モータ40の駆動に伴って、自転を行わない
公転運動、いわゆるスクロール運動(並進回転運動)を
行う加工テーブル42を有している。この加工テーブル
42は、絶縁体から構成されており、この加工テーブル
42の上面に、扇状の加工電極44と給電電極46とが
円周方向に沿って所定間隔離間して交互に埋設され、こ
の加工電極44と給電電極46の上面にイオン交換体4
8が配置されている。更に、中空モータ40の内部に
は、外部から延びる純水供給管(図示せず)が配置さ
れ、加工テーブル42の中心部には、この純水供給管と
連通して加工テーブル42の上面で開口する貫通孔が設
けられている。これによって、この純水供給管と連通孔
を通って、純水、好ましくは超純水が加工テーブル42
の上面のイオン交換体48に供給されるようになってい
る。The electrolytic processing section 26 has a processing table 42 that is directly connected to the hollow motor 40 and that performs a revolving motion that does not rotate, a so-called scroll motion (translational rotary motion), when the hollow motor 40 is driven. . The processing table 42 is made of an insulating material, and fan-shaped processing electrodes 44 and power supply electrodes 46 are alternately embedded in the upper surface of the processing table 42 at predetermined intervals along the circumferential direction. The ion exchanger 4 is formed on the upper surfaces of the processing electrode 44 and the power feeding electrode 46.
8 are arranged. Further, a pure water supply pipe (not shown) extending from the outside is arranged inside the hollow motor 40, and the central portion of the processing table 42 communicates with the pure water supply pipe and is on the upper surface of the processing table 42. A through hole that opens is provided. As a result, pure water, preferably ultrapure water, passes through the pure water supply pipe and the communication hole, and the processing table 42.
Are supplied to the ion exchanger 48 on the upper surface of the.
【0039】ここで、純水は、例えば電気伝導度が10
μS/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、好
ましくは超純水の代わりに、電気伝導度が500μS/
cm以下の液体や、任意の電解液を使用、または酸化防
止剤(例えばBTA;ベンゾトリアゾール)を添加して
もよい。加工中に電解液を供給、または酸化防止剤(例
えばBTA;ベンゾトリアゾール)を添加することによ
り、加工生成物、気体発生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。BTA
は、各種金属の表面に薄い皮膜を形成する。本発明によ
る電解加工では形成された皮膜をイオン交換体のスクラ
ブ効果により取除くことができ、露出した酸化膜の形成
されていない金属表面を加工電極もしくは加工電極の上
のイオン交換体と接触させることができる。Pure water has an electric conductivity of 10 for example.
The water is μS / cm or less, and the ultrapure water is water having an electric conductivity of 0.1 μS / cm or less, for example. Instead of pure water, preferably ultrapure water, the electric conductivity is 500 μS /
A liquid of cm or less, an arbitrary electrolytic solution may be used, or an antioxidant (for example, BTA; benzotriazole) may be added. By supplying an electrolytic solution or adding an antioxidant (for example, BTA; benzotriazole) during processing, processing instability due to processing products and gas generation can be removed, and uniform and reproducible processing can be obtained. To be BTA
Forms a thin film on the surface of various metals. In the electrolytic processing according to the present invention, the formed film can be removed by the scrubbing effect of the ion exchanger, and the exposed metal surface on which the oxide film is not formed is brought into contact with the processing electrode or the ion exchanger on the processing electrode. be able to.
【0040】この例では、加工テーブル42の上面に複
数の扇状の電極板50を円周方向に沿って配置し、この
電極板50に電源52の陰極と陽極とを交互に接続する
ことで、電源52の陰極と接続した電極板50が加工電
極44となり、陽極と接続した電極板50が給電電極4
6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52の陰極と接続し
た電極板50が加工電極44となり、陽極と接続した電
極板50が給電電極46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電極を加工
電極となし、陰極側を給電電極とすることができる。In this example, a plurality of fan-shaped electrode plates 50 are arranged on the upper surface of the processing table 42 along the circumferential direction, and the cathode and the anode of the power source 52 are alternately connected to the electrode plates 50, The electrode plate 50 connected to the cathode of the power source 52 becomes the processing electrode 44, and the electrode plate 50 connected to the anode is the power feeding electrode 4
It is set to 6. 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 plate 50 connected to the cathode of the power source 52 becomes the processing electrode 44 and the electrode plate connected to the anode. 50 is used as the power supply electrode 46. On the other hand, in the case of aluminum or silicon, for example, the electrolytic processing action occurs on the anode side, so that the electrode connected to the anode of the electrode can be used as the processing electrode and the cathode side can be used as the power feeding electrode.
【0041】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(第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), but may also carry 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). .
【0042】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 nonwoven 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 styrene sulfonate and chloromethyl styrene, and controlling the concentration of these monomers, the reaction temperature and the reaction time, it is possible to control the graft amount to be polymerized. 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.
【0043】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 similar to the above-mentioned method of imparting the strongly basic anion exchange ability, and a non-woven fabric made of polyolefin having a fiber diameter of 20 to 50 μm and a porosity of about 90% is provided with γ-rays. 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.
【0044】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、ネット、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, net, short fiber and the like.
【0045】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 radicals 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.
【0046】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44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 the non-woven fabric having the anion exchange ability or the cation exchange ability, so that the liquid such as pure water or ultrapure water and the electrolytic solution can freely move 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 44 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.
【0047】更に、図1に示すように、加工テーブル4
2の側方に位置して、イオン交換体48を再生する再生
部54が備えられている。この再生部54は、揺動自在
な揺動アーム56と、この揺動アーム56の自由端に保
持した再生ヘッド58とを有している。そして、電源5
2(図2参照)を介して、イオン交換体48に加工時と
は逆の電位を与え、イオン交換体48に付着した銅等の
付着物の溶解を促進させることで、加工中にイオン交換
体48を再生できるようになっている。この場合、再生
されたイオン交換体48は、加工テーブル42の上面に
供給される純水または超純水でリンスされる。Further, as shown in FIG.
A regeneration unit 54, which is located at the side of 2, regenerates the ion exchanger 48. The reproducing section 54 has a swingable swinging arm 56 and a reproducing head 58 held at the free end of the swinging arm 56. And power supply 5
2 (see FIG. 2), a potential opposite to that at the time of processing is applied to the ion exchanger 48 to promote dissolution of deposits such as copper adhered to the ion exchanger 48, thereby performing ion exchange during processing. The body 48 can be regenerated. In this case, the regenerated ion exchanger 48 is rinsed with pure water or ultrapure water supplied to the upper surface of the processing table 42.
【0048】搬送部28は、化学機械的研磨部24と電
解加工部26とに挟まれた位置に設置され、下端に取付
けた旋回モータ60の駆動に伴って旋回する旋回軸62
を有している。この旋回軸62には、上端に取付けた上
下動モータ64の駆動に伴って軸方向に沿って上下動す
る上下動板66が備えられ、この上下動板66に水平方
向に延びるトップリングヘッド68の基端部が固定され
ている。このトップリングヘッド68の自由端には、昇
降軸72が備えられ、この昇降軸72の下端に、基板W
を着脱自在に保持するトップリング74がボールジョイ
ント76を介して傾動自在に連結されている。The transport unit 28 is installed at a position sandwiched between the chemical mechanical polishing unit 24 and the electrolytic processing unit 26, and swivels along with a swivel motor 60 attached to the lower end of the swivel shaft 62.
have. The swivel shaft 62 is provided with a vertical moving plate 66 that moves up and down along the axial direction in accordance with the driving of a vertical moving motor 64 attached to the upper end, and a top ring head 68 that extends in the horizontal direction on the vertical moving plate 66. The base end of is fixed. An elevating shaft 72 is provided at a free end of the top ring head 68, and a substrate W is attached to a lower end of the elevating shaft 72.
A top ring 74 for removably holding is attached via a ball joint 76 so as to be tiltable.
【0049】昇降軸72と平行に、この昇降軸72を介
してトップリング74で保持した基板Wを所定の押圧力
で研磨テーブル30の研磨面32aに押圧するシリンダ
78が配置されている。更に、この昇降軸72に取付け
た従動プーリ80とトップリング回転用モータ82の駆
動軸に取付けた駆動プーリ84との間にタイミングベル
ト86が掛け渡され、これによって、このモータ82の
駆動に伴って、トップリング74が昇降軸72と一体に
回転するようになっている。A cylinder 78 is arranged parallel to the lifting shaft 72 to press the substrate W held by the top ring 74 via the lifting shaft 72 against the polishing surface 32a of the polishing table 30 with a predetermined pressing force. Further, a timing belt 86 is stretched between a driven pulley 80 attached to the elevating shaft 72 and a drive pulley 84 attached to the drive shaft of the top ring rotating motor 82. Thus, the top ring 74 rotates together with the lifting shaft 72.
【0050】これにより、トップリングヘッド68を揺
動させて、トップリング74を図3に示すプッシャ16
の直上方に移動させ、このプッシャ16を上昇させて、
プッシャ16から基板Wを受取る。そして、トップリン
グ74で基板Wを保持した状態で、トップリングヘッド
68を揺動させて、トップリング74を研磨テーブル3
0の上方に移動させる。しかる後、トップリング74を
下降させ、シリンダ78を介してトップリング74で保
持した基板Wを研磨テーブル30の研磨面32aに所定
の押圧力で押圧しつつ、研磨テーブル30とトップリン
グ74とを回転させ、同時に砥液ノズル36から研磨布
32に砥液を供給する。これによって、基板Wの表面
(下面)の化学機械的研磨を行う。As a result, the top ring head 68 is swung to move the top ring 74 to the pusher 16 shown in FIG.
, Just above the pusher 16,
The substrate W is received from the pusher 16. Then, while holding the substrate W by the top ring 74, the top ring head 68 is swung to move the top ring 74 to the polishing table 3
Move above 0. Thereafter, the top ring 74 is lowered, and the substrate W held by the top ring 74 is pressed against the polishing surface 32a of the polishing table 30 with a predetermined pressing force via the cylinder 78, and the polishing table 30 and the top ring 74 are pressed. At the same time, the abrasive liquid is supplied from the abrasive liquid nozzle 36 to the polishing cloth 32. Thereby, the chemical mechanical polishing of the surface (lower surface) of the substrate W is performed.
【0051】また、トップリング74で基板Wを保持し
た状態で、トップリングヘッド68を揺動させて、トッ
プリング74を加工テーブル42の上方に移動させる。
しかる後、トップリング74を下降させて、トップリン
グ74で保持した基板Wを加工テーブル42のイオン交
換体48に近接乃至接触させ、この状態で、加工テーブ
ル42とトップリング74とを回転させ、同時に純水、
好ましくは超純水を加工テーブル42の上面のイオン交
換体48に供給しながら、加工電極44と給電電極46
との間に電圧を印加する。これによって、基板の表面
(下面)の電解加工(エッチング)を行う。While the substrate W is held by the top ring 74, the top ring head 68 is swung to move the top ring 74 above the processing table 42.
Thereafter, the top ring 74 is lowered to bring the substrate W held by the top ring 74 close to or in contact with the ion exchanger 48 of the processing table 42. In this state, the processing table 42 and the top ring 74 are rotated, At the same time pure water,
Preferably, while supplying ultrapure water to the ion exchanger 48 on the upper surface of the processing table 42, the processing electrode 44 and the feeding electrode 46.
A voltage is applied between and. In this way, electrolytic processing (etching) of the surface (lower surface) of the substrate is performed.
【0052】次に、この基板処理システムによる基板処
理(電解加工)について説明する。なお、この例では、
トップリング74で保持した基板Wの表面を化学機械的
研磨で研磨し、次に、電解加工でエッチングした後、更
に化学機械的研磨で研磨することで、図18に示す、基
板Wの表面に成膜した銅膜6を化学機械的研磨と電解加
工を併用して除去し、例えばTaNからなるバリアメタ
ル(バリア層)5が露出した時に該バリアメタル5を化
学機械的研磨で除去するようにした例を示す。この化学
機械的研磨で研磨する工程と、電解加工でエッチングす
る工程は、任意の順番で、任意の回数行うことができる
ことは勿論である。Next, substrate processing (electrolytic processing) by this substrate processing system will be described. In this example,
By polishing the surface of the substrate W held by the top ring 74 by chemical mechanical polishing, etching by electrolytic processing, and further polishing by chemical mechanical polishing, the surface of the substrate W shown in FIG. The formed copper film 6 is removed by using both chemical mechanical polishing and electrolytic processing, and when the barrier metal (barrier layer) 5 made of TaN is exposed, the barrier metal 5 is removed by chemical mechanical polishing. Here is an example. It goes without saying that the step of polishing by chemical mechanical polishing and the step of etching by electrolytic processing can be performed in any order and any number of times.
【0053】先ず、例えば図18(b)に示す、表面に
導電体膜(被加工部)として銅膜(導電性材料)6を形
成した基板Wを収納してロード・アンロード部12にセ
ットしたカセットから、1枚の基板Wを搬送ロボット2
0で取出し、この基板Wを、必要に応じて反転機14に
搬送して反転させて、基板Wの銅膜6を形成した表面が
下を向くようにする。次に、この表面が下を向いた基板
Wを搬送ロボット20でプッシャ16まで搬送してプッ
シャ16上に載置する。そして、トップリングヘッド6
8を揺動させて、トップリング74をプッシャ16の直
上方に移動させ、プッシャ16を上昇させて、プッシャ
16上の基板Wをトップリング74で吸着保持する。First, for example, as shown in FIG. 18B, a substrate W having a copper film (conductive material) 6 formed on its surface as a conductor film (processed portion) is housed and set in the load / unload unit 12. The transfer robot 2 which transfers one substrate W from the cassette
The substrate W is taken out at 0, and the substrate W is conveyed to the reversing machine 14 and inverted when necessary, so that the surface of the substrate W on which the copper film 6 is formed faces downward. Next, the substrate W having its front surface facing down is transported to the pusher 16 by the transport robot 20 and placed on the pusher 16. And top ring head 6
8 is swung to move the top ring 74 directly above the pusher 16, and the pusher 16 is lifted so that the substrate W on the pusher 16 is adsorbed and held by the top ring 74.
【0054】次に、トップリング74で基板Wを保持し
た状態で、トップリングヘッド68を揺動させて、トッ
プリング74を研磨テーブル30の上方に移動させる。
しかる後、トップリング74を下降させ、シリンダ78
を介してトップリング74で保持した基板Wを研磨テー
ブル30の研磨面32aに所定の押圧力で押圧する。こ
の状態で、研磨テーブル30とトップリング74とを回
転させ、同時に砥液ノズル36から研磨布32に砥液を
供給して、基板Wの表面(下面)の化学機械的研磨を行
う。そして、基板W上に銅膜6の膜厚が所定の値に達し
たことを検知した時、トップリング74を上昇させ、研
磨テーブル30とトップリング74の回転を停止し、更
に砥液の供給を停止して化学機械的研磨を一旦終了す
る。Next, while holding the substrate W by the top ring 74, the top ring head 68 is swung to move the top ring 74 above the polishing table 30.
Then, the top ring 74 is lowered and the cylinder 78
The substrate W held by the top ring 74 is pressed against the polishing surface 32a of the polishing table 30 with a predetermined pressing force. In this state, the polishing table 30 and the top ring 74 are rotated, and at the same time, the polishing liquid is supplied from the polishing liquid nozzle 36 to the polishing cloth 32, and the chemical mechanical polishing of the surface (lower surface) of the substrate W is performed. Then, when it is detected that the film thickness of the copper film 6 on the substrate W reaches a predetermined value, the top ring 74 is raised, the rotations of the polishing table 30 and the top ring 74 are stopped, and further the supply of the abrasive liquid is performed. To stop the chemical mechanical polishing once.
【0055】次に、トップリング74で基板Wを保持し
たまま、トップリングヘッド68を揺動させて、トップ
リング74を加工テーブル42の上方に移動させる。し
かる後、トップリング74を下降させて、トップリング
74で保持した基板Wを加工テーブル42のイオン交換
体48に近接乃至接触させ、この状態で、加工テーブル
42とトップリング74とを回転させ、同時に純水、好
ましくは超純水を加工テーブル42の上面のイオン交換
体48に供給しながら、加工電極44と給電電極46と
の間に電圧を印加して、基板の表面(下面)の電解加工
(エッチング)を行う。Next, while holding the substrate W by the top ring 74, the top ring head 68 is swung to move the top ring 74 above the processing table 42. Thereafter, the top ring 74 is lowered to bring the substrate W held by the top ring 74 close to or in contact with the ion exchanger 48 of the processing table 42, and in this state, rotate the processing table 42 and the top ring 74, At the same time, while supplying pure water, preferably ultrapure water, to the ion exchanger 48 on the upper surface of the processing table 42, a voltage is applied between the processing electrode 44 and the feeding electrode 46 to electrolyze the surface (lower surface) of the substrate. Perform processing (etching).
【0056】つまり、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
設けられた銅膜6の電解加工を行うのであり、純水、好
ましく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。That is, the electrolytic processing of the copper film 6 provided on the substrate W is carried out by hydrogen ions or hydroxide ions generated by the ion exchanger 48, and pure water, preferably ultrapure water, is ion-exchanged. By causing the hydrogen ions or hydroxide ions to be generated in a large amount by flowing inside the body 48, and supplying the hydrogen ions or hydroxide ions to the surface of the substrate W, efficient electrolytic processing can be performed.
【0057】ここで、純水、好ましくは超純水がイオン
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、好ましくは超純水の流れは必要で、また
純水、好ましく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。Here, a functional group (a sulfonic acid group in a strongly acidic cation exchange material) that promotes the dissociation reaction of water by allowing pure water, preferably ultrapure water, to flow inside the ion exchanger 48. To supply sufficient water to increase the dissociation amount of water molecules, and remove the processing products (including gas) generated by the reaction with hydroxide ions (or OH radicals) by the flow of water, The efficiency can be increased.
Therefore, the flow of pure water, preferably ultrapure water, is necessary, and it is desirable that the flow of pure water, preferably ultrapure water, be uniform and uniform. The uniformity and uniformity of the supply of ions and the removal of processed products, and thus the uniformity and uniformity of processing efficiency can be achieved.
【0058】この時、加工電極44と給電電極46との
間に印加する電圧、またはこの間に供給する電流を制御
部22で任意に変化させて加工レートを最適に調整し、
例えばTaN等からなるバリアメタル5が露出したこと
検知した時に電解研磨を終了する。つまり、加工電極4
4と給電電極46との間に供給する電圧にあっては、こ
の電圧を高くすると、加工電極44と給電電極46との
間を流れる電流値が大きなり、この結果、加工レートも
大きくなる。そこで、このように、加工電極44と給電
電極46との間に供給する電圧または電流の少なくとも
一方を、任意(例えば経時的)に変化させることで、加
工の段階(状況)に合わせて加工レートを最適に調整す
ることができる。そして、電解加工完了後、電源52の
接続を切り、トップリング74を上昇させて、加工テー
ブル42とトップリング74の回転を停止させる。At this time, the control section 22 arbitrarily changes the voltage applied between the machining electrode 44 and the power supply electrode 46 or the current supplied during this to optimally adjust the machining rate.
For example, when it is detected that the barrier metal 5 made of TaN or the like is exposed, the electrolytic polishing is finished. That is, the processing electrode 4
In regard to the voltage supplied between the power supply electrode 4 and the power feeding electrode 46, if this voltage is increased, the value of the current flowing between the processing electrode 44 and the power feeding electrode 46 increases, and as a result, the processing rate also increases. Therefore, in this way, at least one of the voltage and the current supplied between the processing electrode 44 and the power supply electrode 46 is arbitrarily changed (for example, with time) to thereby change the processing rate according to the processing stage (situation). Can be adjusted optimally. Then, after the electrolytic processing is completed, the power supply 52 is disconnected and the top ring 74 is raised to stop the rotation of the processing table 42 and the top ring 74.
【0059】次に、トップリング74で基板Wを保持し
たまま、前述と同様にして、トップリングヘッド68を
揺動させて、トップリング74を研磨テーブル30の上
方に移動させ、トップリング74で保持した基板Wを研
磨テーブル30の研磨面32aに所定の押圧力で押圧し
つつ、研磨テーブル30とトップリング74とを回転さ
せ、同時に砥液ノズル36から研磨布32に砥液を供給
して、基板Wの表面(下面)の化学機械的研磨を行う。Next, while holding the substrate W by the top ring 74, the top ring head 68 is swung in the same manner as described above to move the top ring 74 above the polishing table 30, and the top ring 74 is used. While pressing the held substrate W against the polishing surface 32a of the polishing table 30 with a predetermined pressing force, the polishing table 30 and the top ring 74 are rotated, and at the same time, the polishing liquid is supplied from the polishing liquid nozzle 36 to the polishing cloth 32. , Chemical mechanical polishing of the surface (lower surface) of the substrate W is performed.
【0060】そして、図18(c)に示すように、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の表面とがほぼ同一平面となって、銅膜
6からなる配線が形成されされたことを検知した時、ト
ップリング74を上昇させ、研磨テーブル30とトップ
リング74の回転を停止し、更に砥液の供給を停止して
化学機械的研磨を終了する。Then, as shown in FIG. 18C, the surfaces of the copper film 6 filled in the contact holes 3 and the wiring grooves 4 and the surface of the insulating film 2 are substantially flush with each other, and the copper film is formed. When it is detected that the wiring consisting of 6 is formed, the top ring 74 is raised, the rotations of the polishing table 30 and the top ring 74 are stopped, and the supply of the polishing liquid is stopped to complete the chemical mechanical polishing. To do.
【0061】この研磨終了後、トップリングヘッド68
を揺動させて基板Wをプッシャ16に受渡す。搬送ロボ
ット20は、このプッシャ16から基板Wを受取り、必
要に応じて反転機14に搬送して反転させ、更に洗浄装
置18に搬送して洗浄・乾燥した後、基板Wをロード・
アンロード部12のカセットに戻す。After completion of this polishing, the top ring head 68
The substrate W is transferred to the pusher 16 by swinging. The transport robot 20 receives the substrate W from the pusher 16, transports it to the reversing machine 14 to invert it if necessary, further transports it to the cleaning device 18 for cleaning and drying, and then loads the substrate W on it.
Return it to the cassette in the unload section 12.
【0062】なお、この例では、電解加工部26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、好ましくは超純水を使用
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 electrolytically processed portion 26. By performing electrolytic processing using pure water containing no electrolyte, preferably ultrapure water, it is possible to prevent extra impurities such as electrolyte from adhering to or remaining on the surface of the substrate W. You can Furthermore, since the copper ions and the like dissolved by electrolysis are immediately captured by the ion exchanger 48 in the ion exchange reaction, the dissolved copper ions and the like are re-precipitated on other portions of the substrate W or oxidized to form fine particles. The surface of the substrate W is not contaminated.
【0063】ここで、超純水は、比抵抗が大きく電流が
流れ難いため、電極と被加工物との距離を極力短くした
り、電極と被加工物との間にイオン交換体を挟むことで
電気抵抗を低減したりしているが、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加工電極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。Here, since ultrapure water has a large specific resistance and it is difficult for current to flow, the distance between the electrode and the work piece should be as short as possible, or an ion exchanger should be sandwiched between the electrode and the work piece. Although the electric resistance is reduced by the method described above, the electric resistance can be further reduced and the power consumption can be reduced by further combining the electrolytic solution. In machining with an electrolytic solution, the part to be machined is slightly wider than the machining electrode, 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 and the ion exchanger of the workpiece are projected is processed.
【0064】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 2SO4等の中性塩、HC
lやH2SO4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。電解液を用いる場合は、基板
Wとイオン交換体48との間に僅かの隙間を設けて非接
触とすることが好ましい。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. Substrate when using electrolyte
A small gap is provided between W and the ion exchanger 48 to prevent contact.
It is preferable to use touch.
【0065】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, more preferably May use a liquid of 0.1 μS / cm or less (specific resistance of 10 MΩ · cm or more). In this way, 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.
【0066】また、基板Wと加工電極44及び給電電極
46との間にイオン交換体48を挟むことで、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、超純水中の水酸化物イオンと被加工材
料との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水酸化物イオン濃度は、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、水酸化物イオンを増加させる必
要がある。そこで、水酸化物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。Further, by sandwiching the ion exchanger 48 between the substrate W and the processing electrode 44 and the power supply electrode 46, the processing speed is greatly improved. That is, the ultrapure water electrochemical processing is based on the chemical interaction between hydroxide ions in the ultrapure water and the material to be processed. However, the concentration of hydroxide ion, which is a reactive species contained in ultrapure water, is as small as 10 −7 mol / L at room temperature and atmospheric pressure,
It is conceivable that the removal processing efficiency may decrease due to reactions other than the removal processing reaction (such as oxide film formation). Therefore, in order to carry out the removal processing reaction with high efficiency, it is necessary to increase hydroxide ions. Therefore, as a method of increasing hydroxide ions, there is a method of accelerating a 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.
【0067】ここで、例えばイオン交換体48としてカ
チオン交換基を付与したものを使用して銅の電解加工を
行うと、加工終了後に銅がイオン交換体(カチオン交換
体)48のイオン交換基を飽和しており、次の加工を行
う時の加工効率が悪くなる。また、イオン交換体48と
してアニオン交換基を付与したものを使用して銅の電解
加工を行うと、イオン交換体(アニオン交換体)48の
表面に銅の酸化物の微粒子が生成されて付着し、次の処
理基板の表面を汚染するおそれがある。Here, for example, when electrolytic processing of copper is performed by using an ion exchanger 48 to which a cation exchange group is added, after the completion of the processing, the copper exchanges the ion exchange group of the ion exchanger (cation exchanger) 48. Since it is saturated, the processing efficiency at the time of the next processing becomes poor. When electrolytic processing of copper is performed using an ion exchanger 48 having an anion exchange group, fine particles of copper oxide are generated and attached to the surface of the ion exchanger (anion exchanger) 48. , There is a risk of contaminating the surface of the next processed substrate.
【0068】そこで、このような場合に、揺動アーム5
6の自由端に保持した再生ヘッド58を加工テーブル4
2のイオン交換体48に近接乃至接触させ、この状態
で、電源52を介してイオン交換体48に加工時とは逆
の電位を与え、イオン交換体48に付着した銅等の付着
物の溶解を促進させることで、加工中にイオン交換体4
8を再生する。この場合、再生されたイオン交換体48
は、加工テーブル42の上面に供給される純水または超
純水でリンスされる。Therefore, in such a case, the swing arm 5
The reproduction head 58 held at the free end of 6 is the processing table 4
The second ion exchanger 48 is brought close to or in contact with the second ion exchanger 48, and in this state, a potential opposite to that at the time of processing is applied to the ion exchanger 48 via the power source 52 to dissolve the deposits such as copper attached to the ion exchanger 48. Ion exchanger 4 during processing by promoting
Play 8. In this case, the regenerated ion exchanger 48
Is rinsed with pure water or ultrapure water supplied to the upper surface of the processing table 42.
【0069】図4は、本発明の第2の実施の形態の基板
処理装置10aを示す。この基板処理装置10aの前記
図1及び図2に示す基板処理装置10と異なる点は、化
学機械的研磨部24として、研磨テーブル30の表面
(上面)に固定砥粒からなる固定砥粒定盤90を貼着
し、この固定砥粒定盤90の表面を研磨面90aとなす
とともに、研磨テーブル30の上方に、砥粒を含まない
純水、または純水に界面活性剤等の添加剤を添加した液
体91を供給する液体ノズル92を配置した点である。FIG. 4 shows a substrate processing apparatus 10a according to the second embodiment of the present invention. The substrate processing apparatus 10a differs from the substrate processing apparatus 10 shown in FIGS. 1 and 2 in that the chemical mechanical polishing section 24 has a fixed abrasive surface plate made of fixed abrasive on the surface (upper surface) of the polishing table 30. 90 is adhered, and the surface of the fixed abrasive platen 90 is used as the polishing surface 90a, and pure water containing no abrasive particles or an additive such as a surfactant is added to the pure water above the polishing table 30. The point is that a liquid nozzle 92 for supplying the added liquid 91 is arranged.
【0070】ここに、固定砥粒は、例えばセリアやシリ
カ等の砥粒を、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、熱可塑
性樹脂、MBSやABS等のコアシェル型樹脂等のバイ
ンダ中に固定し、金型で板状に成形したものである。こ
の砥粒とバインダと空孔率の比率は、例えば、砥粒:バ
インダ:空孔率=10〜50%:30〜80%:0〜4
0%(境界値を含む)である。As the fixed abrasive, for example, an abrasive such as ceria or silica is fixed in a binder such as a thermosetting resin such as an epoxy resin, a thermoplastic resin, a core-shell type resin such as MBS or ABS, It is formed into a plate shape with a mold. The ratio of the abrasive grains to the binder to the porosity is, for example, abrasive grains: binder: porosity = 10 to 50%: 30 to 80%: 0 to 4
It is 0% (including the boundary value).
【0071】このような固定砥粒定盤90は、硬質の研
磨面90aを構成しており、傷(スクラッチ)の発生を
防止しつつ、安定した研磨速度が得られ、しかも砥粒を
含まない純水、または純水に界面活性剤等の添加剤を添
加した液体を供給して化学機械的研磨を行うことで、高
価で取扱いが面倒な研磨液の使用量を削減することがで
きる。The fixed-abrasive surface plate 90 thus constructed constitutes a hard polishing surface 90a, and a stable polishing speed can be obtained while preventing the generation of scratches (scratches), and it does not contain abrasive grains. By supplying pure water or a liquid in which an additive such as a surfactant is added to pure water to perform chemical mechanical polishing, it is possible to reduce the amount of polishing liquid used, which is expensive and cumbersome to handle.
【0072】図5は、本発明の第3の実施の形態の基板
処理装置10bを示す。この基板処理装置10bの前記
図1及び図2に示す基板処理装置10と異なる点は、研
磨テーブル30として、基板Wの直径よりやや大きな直
径を有し、中空モータ94の回転によって、自転を行わ
ない公転運動、いわゆる並進運動(スクロール運動)を
行うようにしたものを使用し、更に砥液供給ライン96
に介装したポンプ98の駆動に伴い、中空モータ94の
中空部、及び研磨テーブル30の内部に設けた砥液流路
30aを通過させて、砥液を研磨布32に供給するよう
にした点である。この例によれば、研磨テーブル30の
小型化を図るとともに、基板Wと研磨布32の研磨面3
2aとの摺動速度を基板Wの全面に亘って均一にするこ
とができる。FIG. 5 shows a substrate processing apparatus 10b according to the third embodiment of the present invention. This substrate processing apparatus 10b differs from the substrate processing apparatus 10 shown in FIGS. 1 and 2 in that the polishing table 30 has a diameter slightly larger than the diameter of the substrate W, and is rotated by the rotation of the hollow motor 94. A non-revolutionary movement, that is, a so-called translational movement (scrolling movement) is used.
Along with the driving of the pump 98 interposed in the polishing motor 32, the polishing liquid is supplied to the polishing cloth 32 by passing through the hollow portion of the hollow motor 94 and the polishing liquid passage 30a provided inside the polishing table 30. Is. According to this example, the polishing table 30 can be downsized, and the polishing surface 3 of the substrate W and the polishing cloth 32 can be reduced.
The sliding speed with 2a can be made uniform over the entire surface of the substrate W.
【0073】図6は、本発明の第4の実施の形態の基板
処理装置10cを示す。この基板処理装置10cの前記
図1及び図2に示す基板処理装置10と異なる点は、化
学機械的研磨部24として、モータの駆動に伴って回転
する駆動ローラ100と該駆動ローラ100と平行に配
置した従動ローラ102との間に、無端状の研磨布10
4を走行自在に掛け渡し、上方を走行する研磨布104
の下方に押圧台106を配置したものを使用し、更に、
電解加工部26の加工テーブル42の上面に配置される
イオン交換体48として、この例では、一対の強酸性カ
チオン交換繊維48a,48bと、この強酸性カチオン
交換繊維48a,48bに挟まれた強酸性カチオン交換
膜48cとの3層構造からなる積層体で構成したものを
使用した点である。ここで、砥液34を供給する砥液ノ
ズル36は、押圧台106の上流側に配置されている。
また、イオン交換体(積層体)48は、通水性が良く、
硬度が高いばかりでなく、基板Wと対向する露出表面
(上面)が良好な平滑性を有するようになっている。FIG. 6 shows a substrate processing apparatus 10c according to the fourth embodiment of the present invention. The substrate processing apparatus 10c differs from the substrate processing apparatus 10 shown in FIGS. 1 and 2 in that the chemical mechanical polishing section 24 is provided with a driving roller 100 that rotates in association with driving of a motor An endless polishing cloth 10 is provided between the driven roller 102 and the driven roller 102.
The polishing cloth 104 that runs over 4 and travels above
The one in which the pressing base 106 is arranged below the
As the ion exchanger 48 arranged on the upper surface of the processing table 42 of the electrolytic processing section 26, in this example, a pair of strong acid cation exchange fibers 48a and 48b and a strong acid sandwiched between the strong acid cation exchange fibers 48a and 48b. This is the point of using a laminate having a three-layer structure with the cationic cation exchange membrane 48c. Here, the abrasive liquid nozzle 36 for supplying the abrasive liquid 34 is arranged on the upstream side of the pressing table 106.
Further, the ion exchanger (laminated body) 48 has good water permeability,
Not only is the hardness high, but the exposed surface (upper surface) facing the substrate W has good smoothness.
【0074】この例によれば、シリンダ78を介してト
ップリング74で保持した基板Wを研磨布104の研磨
面に所定の押圧力で押圧し、トップリング74を回転さ
せつつ、研磨布104を走行させ、同時に砥液ノズル3
6から研磨布104に砥液34を供給して、基板Wの表
面(下面)の化学機械的研磨を行う。According to this example, the substrate W held by the top ring 74 is pressed against the polishing surface of the polishing cloth 104 by a predetermined pressing force through the cylinder 78, and the polishing cloth 104 is rotated while rotating the top ring 74. Run and at the same time polishing liquid nozzle 3
The polishing liquid 104 is supplied to the polishing cloth 104 from 6 to perform chemical mechanical polishing of the surface (lower surface) of the substrate W.
【0075】ここに、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48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48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。Here, the ion exchanger 48 has a multi-layer structure in which a plurality of ion exchange materials such as non-woven fabric, woven fabric, and porous membrane are stacked, thereby increasing the total ion exchange capacity of the ion exchanger 48. For example, when copper is removed (polished), the generation of oxides can be suppressed to prevent the oxides from affecting the processing rate. That is,
When the total ion exchange capacity of the ion exchanger 48 is smaller than the amount of copper ions taken in at the removal processing stage, oxides are produced on the surface or inside of the ion exchanger, which affects the processing rate. Exert. It is considered that the cause of this is that the amount of ion-exchange groups in the ion-exchanger has an effect, and that copper ions having a capacity over the above amount become oxides. Therefore, the ion exchanger 48 has a multi-layer structure in which a plurality of ion exchange materials are stacked, and the total ion exchange capacity is increased, so that the generation of oxides can be suppressed.
【0076】図7は、本発明の第5の実施の形態の基板
処理装置10dを示す。この基板処理装置10dは、前
記図1及び図2に示す基板処理装置10と同様な構成の
化学機械的研磨部24と電解加工部26とを備えてお
り、この化学機械的研磨部24と電解加工部26との間
に、ロード・アンロード機構を備えたプッシャ108が
配置されている。FIG. 7 shows a substrate processing apparatus 10d according to the fifth embodiment of the present invention. The substrate processing apparatus 10d includes a chemical mechanical polishing section 24 and an electrolytic processing section 26 having the same configurations as those of the substrate processing apparatus 10 shown in FIGS. A pusher 108 having a loading / unloading mechanism is arranged between the processing unit 26 and the processing unit 26.
【0077】更に、化学機械的研磨部24の側方に位置
して、旋回自在な第1旋回軸110が配置され、この第
1旋回軸110に該旋回軸110の旋回に伴って揺動す
る第1トップリングヘッド112が上下動自在に備えら
れている。この第1トップリングヘッド112の自由端
に第1昇降軸114が回転自在に支承され、この第1昇
降軸114の下端に、基板Wを着脱自在に保持する第1
トップリング116が取付けられている。更に、この第
1トップリング116で保持した基板Wを所定の押圧力
で研磨テーブル30の研磨面32aに押圧するシリンダ
118と、第1トップリング116を回転させる第1ト
ップリング回転用モータ120が備えられている。Further, a swivelable first swivel shaft 110 is arranged on the side of the chemical mechanical polishing section 24, and swings with the swivel of the swivel shaft 110. A first top ring head 112 is provided so as to be vertically movable. A first lifting shaft 114 is rotatably supported at a free end of the first top ring head 112, and a first holding shaft 112 is detachably held at a lower end of the first lifting shaft 114.
A top ring 116 is attached. Further, a cylinder 118 that presses the substrate W held by the first top ring 116 against the polishing surface 32a of the polishing table 30 with a predetermined pressing force, and a first top ring rotation motor 120 that rotates the first top ring 116. It is equipped.
【0078】これにより、プッシャ108上に置かれた
基板Wを、第1旋回軸110を旋回させてプッシャ10
8の直上方に移動させた第1トップリング116で吸着
保持し、この第1トップリング116で保持した基板W
を、第1旋回軸110を旋回させて研磨テーブル30の
上方に移動させ、この位置で基板Wの表面に化学機械的
研磨を行い、この研磨後の基板Wを、第1旋回軸110
を旋回させてプッシャ108の直上方に移動させてプッ
シャ108に戻すことができるようになっている。As a result, the substrate W placed on the pusher 108 is swung by the first swivel shaft 110 to push the pusher 10.
The substrate W held by the first top ring 116 that is sucked and held by the first top ring 116 that is moved directly above
Is rotated above the polishing table 30 by swiveling the first swivel shaft 110, the surface of the substrate W is subjected to chemical mechanical polishing at this position, and the substrate W after the polishing is moved to the first swivel shaft 110.
Can be swung to move directly above the pusher 108 and then returned to the pusher 108.
【0079】一方、電解加工部26の側方に位置して、
旋回自在な第2旋回軸130が配置され、この第2旋回
軸130に該旋回軸130の旋回に伴って揺動する第2
トップリングヘッド132が上下動自在に備えられてい
る。この第2トップリングヘッド132の自由端に第2
昇降軸134が回転自在に支承され、この第2昇降軸1
34の下端に、基板Wを着脱自在に保持する第2トップ
リング136が取付けられている。更に、第2トップリ
ング136を回転させる第2トップリング回転用モータ
140が備えられている。On the other hand, located on the side of the electrolytically processed portion 26,
A second swivel shaft 130 that is swivelable is arranged, and a second swivel shaft 130 is swung with the swivel of the swivel shaft 130.
A top ring head 132 is provided so as to be vertically movable. The second top ring head 132 has a second end at the free end.
The lifting shaft 134 is rotatably supported, and the second lifting shaft 1
A second top ring 136 that detachably holds the substrate W is attached to the lower end of 34. Further, a second top ring rotation motor 140 that rotates the second top ring 136 is provided.
【0080】これにより、プッシャ108上に置かれた
基板Wを、第2旋回軸130を旋回させてプッシャ10
8の直上方に移動させた第2トップリング136で吸着
保持し、この第2トップリング136で保持した基板W
を、第2旋回軸130を旋回させて加工テーブル42の
上方に移動させ、この位置で基板Wの表面に電解加工
(エッチング)を行い、この電解加工後の基板Wを、第
2旋回軸130を旋回させてプッシャ108の直上方に
移動させてプッシャ108に戻すことができるようにな
っている。As a result, the substrate W placed on the pusher 108 is swung by the second swivel shaft 130 to push the pusher 10.
Substrate W, which is sucked and held by the second top ring 136 that has been moved directly above 8 and held by this second top ring 136.
Is moved above the processing table 42 by swiveling the second swivel shaft 130, the surface of the substrate W is subjected to electrolytic processing (etching) at this position, and the substrate W after this electrolytic processing is moved to the second swivel shaft 130. Can be swung to move directly above the pusher 108 and then returned to the pusher 108.
【0081】この例によれば、例えば化学機械的研磨部
24で研磨を行った基板をプッシャ108上に置き、こ
の研磨後のプッシャ108上に置かれた基板を電解加工
部26で電解加工して、プッシャ108に戻すことがで
き、これによって、プッシャ108を介して基板Wを受
渡すことで、化学機械的研磨部24での化学機械的研磨
と、電解加工部26での電解加工(エッチング)の両処
理を連続して行うことができる。According to this example, for example, the substrate polished by the chemical mechanical polishing section 24 is placed on the pusher 108, and the substrate placed on the polished pusher 108 is electrolytically processed by the electrolytic processing section 26. The substrate W through the pusher 108, so that the chemical mechanical polishing in the chemical mechanical polishing section 24 and the electrolytic processing (etching in the electrolytic processing section 26) can be performed. Both processes can be continuously performed.
【0082】図8及び図9は、本発明の第6の実施の形
態の基板処理装置10eを示す。この基板処理装置10
eは、前記図1及び図2に示す基板処理装置10と同様
な構成の2つの化学機械的研磨部24a,24bと、1
つの電解加工部26とを備えている。そして、これらの
化学機械的研磨部24a,24b及び電解加工部26
は、直列に沿った位置に配置されており、これらの側方
に、基板Wを保持して走行する基板搬送装置150が配
置されている。8 and 9 show a substrate processing apparatus 10e according to the sixth embodiment of the present invention. This substrate processing apparatus 10
e is two chemical mechanical polishing sections 24a and 24b having the same configuration as the substrate processing apparatus 10 shown in FIGS.
And two electrolytic processing parts 26. Then, the chemical mechanical polishing portions 24a and 24b and the electrolytic processing portion 26
Are arranged at positions along the series, and a substrate transfer device 150 that holds and travels the substrate W is arranged beside them.
【0083】この基板搬送装置150は、ベース152
と、前記図1及び図2に示す基板処理装置10の搬送部
28とほぼ同様な構成で、ベース152に設けた走行用
モータ154の駆動に伴って、該ベース152に沿って
走行する走行部156とを有している。この走行部15
6は、支柱158を有し、この支柱158には、上端に
取付けた上下動モータ160の駆動に伴って軸方向に沿
って上下動する上下動板162が備えられ、この上下動
板162に水平方向に延びるトップリングヘッド164
の基端部が固定されている。このトップリングヘッド1
64の自由端には、昇降軸166が備えられ、この昇降
軸166の下端に、基板Wを着脱自在に保持するトップ
リング168がボールジョイント170を介して傾動自
在に連結されている。The substrate transfer device 150 includes a base 152.
With a configuration substantially similar to that of the transfer unit 28 of the substrate processing apparatus 10 shown in FIGS. 1 and 2, a traveling unit that travels along the base 152 when the traveling motor 154 provided on the base 152 is driven. 156 and. This running part 15
6 has a column 158, and this column 158 is provided with a vertical moving plate 162 that moves up and down along the axial direction in accordance with the driving of the vertical moving motor 160 attached to the upper end. Top ring head 164 extending horizontally
The base end of is fixed. This top ring head 1
An elevating shaft 166 is provided at the free end of 64, and a top ring 168 that detachably holds the substrate W is tiltably connected to the lower end of the elevating shaft 166 via a ball joint 170.
【0084】昇降軸166と平行に、この昇降軸166
を介してトップリング168で保持した基板Wを所定の
押圧力で研磨テーブル30の研磨面32aに押圧するシ
リンダ172が配置されている。更に、この昇降軸16
6に取付けた従動プーリ174とトップリング回転用モ
ータ176の駆動軸に取付けた駆動プーリ178との間
にタイミングベルト180が掛け渡され、これによっ
て、このモータ176の駆動に伴って、トップリング1
68が昇降軸166と一体に回転するようになってい
る。In parallel with the lifting shaft 166, the lifting shaft 166 is
A cylinder 172 is arranged to press the substrate W held by the top ring 168 via the wafer against the polishing surface 32a of the polishing table 30 with a predetermined pressing force. Furthermore, this lifting shaft 16
6, the timing belt 180 is stretched between the driven pulley 174 mounted on the drive shaft 6 and the drive pulley 178 mounted on the drive shaft of the top ring rotation motor 176.
68 is adapted to rotate integrally with the lifting shaft 166.
【0085】これにより、例えば、一方の化学機械的研
磨部24aでの化学機械的研磨、電解加工部26での電
解加工、他方の化学機械的研磨部24bでの化学機械的
研磨を順に行う場合には、トップリング168で基板W
を保持した状態で、走行部156を走行させて、トップ
リング168を化学機械的研磨部24aの研磨テーブル
30の上方に移動させる。しかる後、トップリング16
8を下降させ、シリンダ172を介してトップリング1
68で保持した基板Wを研磨テーブル30の研磨面32
aに所定の押圧力で押圧しつつ、研磨テーブル30とト
ップリング168とを回転させ、同時に砥液ノズル36
から研磨布32に砥液を供給する。これによって、基板
の表面(下面)の化学機械的研磨を行う。Thus, for example, in the case where the chemical mechanical polishing at one chemical mechanical polishing portion 24a, the electrolytic processing at the electrolytic processing portion 26, and the chemical mechanical polishing at the other chemical mechanical polishing portion 24b are performed in order. On the substrate W with the top ring 168
With the above held, the running part 156 is run to move the top ring 168 above the polishing table 30 of the chemical mechanical polishing part 24a. Then, top ring 16
8 and lowers the top ring 1 through the cylinder 172.
The substrate W held by 68 is used as the polishing surface 32 of the polishing table 30.
The polishing table 30 and the top ring 168 are rotated while being pressed against a by a predetermined pressing force, and at the same time, the polishing liquid nozzle 36
The polishing liquid is supplied to the polishing cloth 32 from. Thereby, the chemical mechanical polishing of the surface (lower surface) of the substrate is performed.
【0086】次に、トップリング168で基板Wを保持
したまま、トップリング168を上昇させ、走行部15
6を走行させて、トップリング168を電解加工部26
の加工テーブル42の上方に移動させる。しかる後、上
下動モータ160の駆動により、トップリング168で
保持した基板Wを加工テーブル42のイオン交換体48
に近接乃至接触させ、この状態で、加工テーブル42と
トップリング168とを回転させ、同時に純水、好まし
くは超純水を加工テーブル42の上面のイオン交換体4
8に供給しながら、加工電極44と給電電極46との間
に電圧を印加する。これによって、基板の表面(下面)
の電解加工(エッチング)を行う。Next, while holding the substrate W by the top ring 168, the top ring 168 is raised to move the traveling portion 15
6 and run the top ring 168 on the electrolytically processed portion 26.
Is moved above the processing table 42. Then, the vertical movement motor 160 is driven to move the substrate W held by the top ring 168 to the ion exchanger 48 of the processing table 42.
In this state, the processing table 42 and the top ring 168 are rotated, and at the same time, pure water, preferably ultrapure water, is added to the ion exchanger 4 on the upper surface of the processing table 42.
While supplying the voltage to No. 8, a voltage is applied between the processing electrode 44 and the feeding electrode 46. This allows the surface of the board (bottom surface)
The electrolytic processing (etching) is performed.
【0087】そして、トップリング168で基板Wを保
持したまま、トップリング168を上昇させ、走行部1
56を走行させて、トップリング168を化学機械的研
磨部24bの研磨テーブル30の上方に移動させる。し
かる後、前述と同様に、シリンダ172を介してトップ
リング168で保持した基板Wを研磨テーブル30の研
磨面32aに所定の押圧力で押圧しつつ、研磨テーブル
30とトップリング168とを回転させ、同時に砥液ノ
ズル36から研磨布32に砥液を供給して、基板の表面
(下面)の化学機械的研磨を行う。Then, the top ring 168 is raised while the substrate W is held by the top ring 168, and the traveling unit 1
56 is moved to move the top ring 168 above the polishing table 30 of the chemical mechanical polishing section 24b. Thereafter, as described above, the polishing table 30 and the top ring 168 are rotated while pressing the substrate W held by the top ring 168 via the cylinder 172 against the polishing surface 32a of the polishing table 30 with a predetermined pressing force. At the same time, the abrasive liquid is supplied from the abrasive liquid nozzle 36 to the polishing cloth 32 to perform chemical mechanical polishing of the surface (lower surface) of the substrate.
【0088】ここで、各化学機械的研磨部24a,24
bでは、プロセスステップを変えた化学機械的研磨を行
う。このプロセスステップを変えるとは、加工工具、基
板と研磨面との相対速度、加工液、基板の押圧力等の少
なくとも1つを変えることを意味する。なお、同一の化
学機械的研磨部で、プロセスステップを変えた化学機械
的研磨を行うようにしてもよい。Here, the chemical mechanical polishing parts 24a, 24
In b, chemical mechanical polishing with different process steps is performed. Changing this process step means changing at least one of the processing tool, the relative speed between the substrate and the polishing surface, the processing liquid, the pressing force of the substrate, and the like. The same chemical mechanical polishing section may perform chemical mechanical polishing with different process steps.
【0089】図10は、本発明の第7の実施の形態の基
板処理装置10fを示す。この基板処理装置10fは、
前記図1及び図2に示す基板処理装置10と同様な構成
の2つの化学機械的研磨部24a,24bと、1つの電
解加工部26とを備えており、この一方の化学機械的研
磨部24aと電解加工部26との間、及び2つの化学機
械的研磨部24a,24bの間に、図7に示す基板処理
装置10dに備えられているものと同様な構成の、ロー
ド・アンロード機構を備えたプッシャ108a,108
bがそれぞれ配置されている。FIG. 10 shows a substrate processing apparatus 10f according to the seventh embodiment of the present invention. This substrate processing apparatus 10f is
The substrate processing apparatus 10 shown in FIGS. 1 and 2 is provided with two chemical mechanical polishing sections 24a and 24b having the same configuration and one electrolytic processing section 26. One of the chemical mechanical polishing sections 24a is provided. A load / unload mechanism having the same structure as that of the substrate processing apparatus 10d shown in FIG. Provided pushers 108a, 108
b are arranged respectively.
【0090】更に、各化学機械的研磨部24a,24b
の側方には、図7に示す基板処理装置10dに備えられ
ているものとほぼ同様な構成を備えた旋回自在な第1旋
回軸110が配置され、プッシャ108aまたは108
b上に置かれた基板Wを、第1旋回軸110を旋回させ
てプッシャ108aまたは108bの直上方に移動させ
た第1トップリング116で吸着保持し、この第1トッ
プリング116で保持した基板Wを、第1旋回軸110
を旋回させて研磨テーブル30の上方に移動させ、この
位置で基板Wの表面に化学機械的研磨を行い、この研磨
後の基板Wを、第1旋回軸110を旋回させてプッシャ
108aまたは108bの直上方に移動させてプッシャ
108aまたは108bに戻すことができるようになっ
ている。Further, each chemical mechanical polishing section 24a, 24b.
A laterally rotatable first swivel shaft 110 having a configuration substantially similar to that provided in the substrate processing apparatus 10d shown in FIG. 7 is disposed on the side of the pusher 108a or 108a.
The substrate W placed on the substrate b is sucked and held by the first top ring 116 which is moved right above the pusher 108a or 108b by rotating the first turning shaft 110, and the substrate is held by the first top ring 116. W is the first turning axis 110
Is rotated to move above the polishing table 30, and the surface of the substrate W is subjected to chemical mechanical polishing at this position, and the substrate W after polishing is rotated by the first rotating shaft 110 to push the pusher 108a or 108b. It can be moved right above and returned to the pusher 108a or 108b.
【0091】一方、電解加工部26の側方には、図7に
示す基板処理装置10dに備えられているものとほぼ同
様な構成を備えた第2旋回軸130が配置され、プッシ
ャ108a上に置かれた基板Wを、第2旋回軸130を
旋回させてプッシャ108aの直上方に移動させた第2
トップリング136で吸着保持し、この第2トップリン
グ136で保持した基板Wを、第2旋回軸130を旋回
させて加工テーブル42の上方に移動させ、この位置で
基板Wの表面に電解加工(エッチング)を行い、この電
解加工後の基板Wを、第2旋回軸130を旋回させてプ
ッシャ108aの直上方に移動させてプッシャ108a
に戻すことができるようになっている。On the other hand, on the side of the electrolytic processing section 26, a second turning shaft 130 having a structure substantially similar to that provided in the substrate processing apparatus 10d shown in FIG. 7 is arranged, and is placed on the pusher 108a. The second substrate W placed on the substrate is moved right above the pusher 108a by rotating the second rotating shaft 130.
The substrate W sucked and held by the top ring 136 and held by the second top ring 136 is moved above the processing table 42 by turning the second turning shaft 130, and the surface of the substrate W is electrolytically processed at this position ( (Etching) is performed, and the substrate W after the electrolytic processing is swung around the second swivel shaft 130 to move to a position directly above the pusher 108a to move the pusher 108a.
It can be returned to.
【0092】この例によれば、例えば電解加工部26で
電解加工を行った基板をプッシャ108a上に置き、こ
の電解加工後のプッシャ108a上に置かれた基板を化
学機械的研磨部24aで研磨して、この研磨後の基板を
プッシャ108b上に置き、この研磨後のプッシャ10
8b上に置かれた基板を化学機械的研磨部24bで研磨
してプッシャ108bに戻すことができ、これによっ
て、プッシャ108a,108bを介して基板Wを受渡
すことで、化学機械的研磨部24a,24bでの化学機
械的研磨と、電解加工部26での電解加工(エッチン
グ)の両処理を連続して行うことができる。According to this example, for example, the substrate electrolytically processed by the electrolytic processing section 26 is placed on the pusher 108a, and the substrate placed on the pusher 108a after this electrolytic processing is polished by the chemical mechanical polishing section 24a. Then, the substrate after polishing is placed on the pusher 108b, and the pusher 10 after polishing is placed.
The substrate placed on the surface 8b can be polished by the chemical mechanical polishing section 24b and returned to the pusher 108b, whereby the substrate W is transferred via the pushers 108a and 108b. , 24b, and electrolytic processing (etching) in the electrolytic processing section 26 can be continuously performed.
【0093】なお、この例では、ロード・アンロード機
構を備えた2つのプッシャ108a,108bを備えた
例を示しているが、例えば化学機械的研磨部24aと電
解加工部26との間のみにロード・アンロード機構を備
えたプッシャを配置し、2つの化学機械的研磨部の間
は、共通のトップリングを使用するようにしてもよい。Although this example shows an example in which two pushers 108a and 108b having a load / unload mechanism are provided, for example, only between the chemical mechanical polishing section 24a and the electrolytic processing section 26. A pusher having a loading / unloading mechanism may be arranged so that a common top ring is used between the two chemical mechanical polishing sections.
【0094】図11及び図12は、本発明の第8の実施
の形態の基板処理装置10gを示し、図13は、この基
板処理装置10gを備えた基板処理システムの全体構成
を示す。図13に示すように、この基板処理システム
は、例えば、図18(b)に示す、表面に導電体膜(被
加工部)としての銅膜6を有する基板Wを収納したカセ
ットを搬出入する搬出入部としての一対のロード・アン
ロード部12、基板Wを反転させる反転機14、基板受
渡し用のプッシャ16、洗浄装置18及び基板処理装置
10gを備えている。そして、ロード・アンロード部1
2、反転機14、プッシャ16及び洗浄装置18に囲ま
れた位置に、これらの間で基板Wを搬送して授受する搬
送装置としての走行型搬送ロボット20が配置されてい
る。更に、基板処理装置10gによる電解加工の際に、
下記の加工電極44と給電電極46との間に印加する電
圧、またはこの間を流れる電流を任意に制御する等の種
々の制御を行う制御部22が備えられている。11 and 12 show a substrate processing apparatus 10g according to the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 13 shows the overall structure of a substrate processing system including the substrate processing apparatus 10g. As shown in FIG. 13, this substrate processing system carries in and out a cassette, for example, as shown in FIG. 18B, in which a substrate W having a copper film 6 as a conductor film (processed portion) on its surface is stored. It is provided with a pair of loading / unloading sections 12 as loading / unloading sections, a reversing machine 14 for reversing the substrate W, a pusher 16 for delivering the substrate, a cleaning apparatus 18, and a substrate processing apparatus 10g. And load / unload section 1
2. At a position surrounded by the reversing machine 14, the pusher 16, and the cleaning device 18, a traveling-type transfer robot 20 is arranged as a transfer device that transfers and transfers the substrate W among them. Furthermore, during electrolytic processing by the substrate processing apparatus 10g,
A control unit 22 is provided which performs various controls such as a voltage applied between a processing electrode 44 and a power supply electrode 46 described below, or a current flowing between them, as desired.
【0095】基板処理装置10gには、複数の電解加工
部が備えられている。例えば、図11及び図12に示す
例では、基板の表面を超純水または純水を用いた電解加
工でエッチングする第1の電解加工部26aと第2の電
解加工部26bの2個の電解加工部が備えられ、これら
電解加工部26a,26bの間に、基板Wを着脱自在に
保持して第1の電解加工部26aと第2の電解加工部2
6bとの間を搬送する搬送部28が配置されている。The substrate processing apparatus 10g is provided with a plurality of electrolytic processing parts. For example, in the example shown in FIGS. 11 and 12, two electrolytic treatments, a first electrolytically processed portion 26a and a second electrolytically processed portion 26b, which etch the surface of the substrate by electrolytic processing using ultrapure water or pure water are used. A processing unit is provided, and the substrate W is detachably held between the electrolytic processing units 26a and 26b, and the first electrolytic processing unit 26a and the second electrolytic processing unit 2 are provided.
A transport unit 28 that transports between 6b and 6b is arranged.
【0096】第1の電解加工部26a及び第2の電解加
工部26bは、共に中空モータ40に直結され該中空モ
ータ40の駆動に伴って、自転を行わない公転運動、い
わゆるスクロール運動(並進回転運動)を行う加工テー
ブル42を有している。この加工テーブル42は、絶縁
体から構成されており、この加工テーブル42の上面
に、扇状の加工電極44と給電電極46とが円周方向に
沿って所定間隔離間して交互に埋設されている。そし
て、第1の電解加工部26aの加工電極44と給電電極
46の上面には、第1のイオン交換体48dが、第2の
電解加工部26bの加工電極44と給電電極46の上面
には、第2のイオン交換体48eがそれぞれ配置されて
いる。The first electrolytically machined portion 26a and the second electrolytically machined portion 26b are both directly connected to the hollow motor 40, and are driven by the hollow motor 40. It has a processing table 42 for performing exercise. The processing table 42 is made of an insulator, and fan-shaped processing electrodes 44 and power supply electrodes 46 are alternately embedded in the upper surface of the processing table 42 at predetermined intervals along the circumferential direction. . Then, the first ion exchanger 48d is provided on the upper surfaces of the processing electrode 44 and the feeding electrode 46 of the first electrolytic processing portion 26a, and the first ion exchanger 48d is provided on the upper surfaces of the processing electrode 44 and the feeding electrode 46 of the second electrolytic processing portion 26b. , And second ion exchangers 48e are respectively arranged.
【0097】ここで、第1の電解加工部26aにあって
は、その第1のイオン交換体48dとして弾性が高く変
形しにくいものが、第2の電解加工部26bにあって
は、その第2のイオン交換体48eとして弾性の低い
(前記第1のイオン交換体48dより弾性率が小さく変
形しやすい)ものがそれぞれ使用されている。ここで、
弾性の高いイオン交換体48dとしては、例えば Nafio
n117 (Dupont社製)等が挙げられる。また、弾性の低い
イオン交換体48eとしては、織布や不織布にグラフト
重合を施してイオン交換能力を付加したものなどが挙げ
られる。このイオン交換体48d,48eとしては、前
述の図6に示す基板処理装置10cに使用されている3
層構造のものの他、任意の形状や構造を有するものが使
用できることは勿論である。Here, in the first electrolytically processed portion 26a, the first ion exchanger 48d having a high elasticity and being hard to be deformed is used in the second electrolytically processed portion 26b. As the second ion exchanger 48e, one having a low elasticity (having a smaller elastic modulus than the first ion exchanger 48d and easily deformed) is used. here,
As the ion exchanger 48d having high elasticity, for example, Nafio
n117 (manufactured by Dupont) and the like. As the ion exchanger 48e having a low elasticity, a woven fabric or a non-woven fabric which has been graft-polymerized to have an ion exchange capability can be used. The ion exchangers 48d and 48e used in the substrate processing apparatus 10c shown in FIG.
Of course, other than the layer structure, those having an arbitrary shape and structure can be used.
【0098】なお、第1の電解加工部26aと第2の電
解加工部26bは、使用されているイオン交換体の種類
(弾性の高低)が異なるだけで、その他の構成は全て同
じである。そこで、第1の電解加工部26aのイオン交
換体48dと第2の電解加工部26bのイオン交換体4
8eを共にイオン交換体48として以下説明する。The first electrolytically processed portion 26a and the second electrolytically processed portion 26b are different only in the type (high or low elasticity) of the ion exchanger used, and other configurations are the same. Therefore, the ion exchanger 48d of the first electrolytic processed portion 26a and the ion exchanger 4 of the second electrolytic processed portion 26b.
Both 8e will be described below as the ion exchanger 48.
【0099】中空モータ40の内部には、外部から延び
る純水供給管(図示せず)が配置され、加工テーブル4
2の中心部には、この純水供給管と連通して加工テーブ
ル42の上面で開口する貫通孔が設けられている。これ
によって、この純水供給管と連通孔を通って、純水、好
ましくは超純水が加工テーブル42の上面のイオン交換
体48に供給されるようになっている。A pure water supply pipe (not shown) extending from the outside is disposed inside the hollow motor 40, and the processing table 4 is provided.
At the center of 2, there is provided a through hole communicating with the pure water supply pipe and opening on the upper surface of the processing table 42. As a result, pure water, preferably ultrapure water, is supplied to the ion exchanger 48 on the upper surface of the processing table 42 through the pure water supply pipe and the communication hole.
【0100】更に、図11に示すように、加工テーブル
42の側方に位置して、イオン交換体48を再生する再
生部54が備えられている。この再生部54は、揺動自
在な揺動アーム56と、この揺動アーム56の自由端に
保持した再生ヘッド58とを有している。そして、電源
52(図12参照)を介して、イオン交換体48に加工
時とは逆の電位を与え、イオン交換体48に付着した銅
等の付着物の溶解を促進させることで、加工中にイオン
交換体48を再生できるようになっている。この場合、
再生されたイオン交換体48は、加工テーブル42の上
面に供給される純水または超純水でリンスされる。Further, as shown in FIG. 11, there is provided a regeneration unit 54 located on the side of the processing table 42 for regenerating the ion exchanger 48. The reproducing section 54 has a swingable swinging arm 56 and a reproducing head 58 held at the free end of the swinging arm 56. Then, a potential opposite to that at the time of processing is applied to the ion exchanger 48 via the power source 52 (see FIG. 12) to accelerate the dissolution of the deposits such as copper adhered to the ion exchanger 48 during the processing. The ion exchanger 48 can be regenerated. in this case,
The regenerated ion exchanger 48 is rinsed with pure water or ultrapure water supplied to the upper surface of the processing table 42.
【0101】搬送部28は、第1の電解加工部26aと
第2の電解加工部26bとに挟まれた位置に設置され、
下端に取付けた旋回モータ60の駆動に伴って旋回する
旋回軸62を有している。この旋回軸62には、上端に
取付けた上下動モータ64の駆動に伴って軸方向に沿っ
て上下動する上下動板66が備えられ、この上下動板6
6に水平方向に延びるトップリングヘッド68の基端部
が固定されている。このトップリングヘッド68の自由
端には、昇降軸72が備えられ、この昇降軸72の下端
に、基板Wを着脱自在に保持するトップリング74がボ
ールジョイント76を介して傾動自在に連結されてい
る。The carrying section 28 is installed at a position sandwiched between the first electrolytic processing section 26a and the second electrolytic processing section 26b,
It has a turning shaft 62 that turns along with the driving of the turning motor 60 attached to the lower end. The turning shaft 62 is provided with a vertical moving plate 66 that moves up and down along the axial direction in accordance with the driving of a vertical moving motor 64 attached to the upper end.
A top end of a top ring head 68 extending in the horizontal direction is fixed to the base plate 6. An elevating shaft 72 is provided at a free end of the top ring head 68, and a top ring 74 that detachably holds the substrate W is tiltably connected to a lower end of the elevating shaft 72 via a ball joint 76. There is.
【0102】昇降軸72と平行に、この昇降軸72を昇
降させるシリンダ78が配置されている。更に、この昇
降軸72に取付けた従動プーリ80とトップリング回転
用モータ82の駆動軸に取付けた駆動プーリ84との間
にタイミングベルト86が掛け渡され、これによって、
このモータ82の駆動に伴って、トップリング74が昇
降軸72と一体に回転するようになっている。A cylinder 78 for raising and lowering the elevating shaft 72 is arranged in parallel with the elevating shaft 72. Further, a timing belt 86 is stretched between a driven pulley 80 attached to the elevating shaft 72 and a drive pulley 84 attached to the drive shaft of the top ring rotation motor 82.
As the motor 82 is driven, the top ring 74 rotates together with the lifting shaft 72.
【0103】これにより、トップリングヘッド68を揺
動させて、トップリング74を図13に示すプッシャ1
6の直上方に移動させ、このプッシャ16を上昇させ
て、プッシャ16から基板Wを受取る。そして、トップ
リング74で基板Wを保持した状態で、トップリングヘ
ッド68を揺動させて、トップリング74を、第1の電
解加工部26aまたは第2の電解加工部26bの一方の
加工テーブル42の上方に移動させる。しかる後、トッ
プリング74を下降させて、トップリング74で保持し
た基板Wを加工テーブル42のイオン交換体48に近接
乃至接触させ、この状態で、加工テーブル42とトップ
リング74とを回転させ、同時に純水、好ましくは超純
水を加工テーブル42の上面のイオン交換体48に供給
しながら、加工電極44と給電電極46との間に電圧を
印加する。これによって、基板の表面(下面)の電解加
工(エッチング)を行う。As a result, the top ring head 68 is swung to move the top ring 74 to the pusher 1 shown in FIG.
6, the pusher 16 is lifted to receive the substrate W from the pusher 16. Then, while holding the substrate W by the top ring 74, the top ring head 68 is swung to move the top ring 74 to the processing table 42 of one of the first electrolytic processing portion 26a and the second electrolytic processing portion 26b. Move above. Thereafter, the top ring 74 is lowered to bring the substrate W held by the top ring 74 close to or in contact with the ion exchanger 48 of the processing table 42. In this state, the processing table 42 and the top ring 74 are rotated, At the same time, while supplying pure water, preferably ultrapure water, to the ion exchanger 48 on the upper surface of the processing table 42, a voltage is applied between the processing electrode 44 and the feeding electrode 46. In this way, electrolytic processing (etching) of the surface (lower surface) of the substrate is performed.
【0104】次に、この基板処理システムによる基板処
理(電解加工)について説明する。先ず、例えば図18
(b)に示す、表面に導電体膜(被加工部)として銅膜
6を形成した基板Wを収納してロード・アンロード部1
2にセットしたカセットから、1枚の基板Wを搬送ロボ
ット20で取出し、この基板Wを、必要に応じて反転機
14に搬送して反転させて、基板Wの銅膜6を形成した
表面が下を向くようにする。次に、この表面が下を向い
た基板Wを搬送ロボット20でプッシャ16まで搬送し
てプッシャ16上に載置する。そして、トップリングヘ
ッド68を揺動させて、トップリング74をプッシャ1
6の直上方に移動させ、プッシャ16を上昇させて、プ
ッシャ61上の基板Wをトップリング74で吸着保持す
る。Next, substrate processing (electrolytic processing) by this substrate processing system will be described. First, for example, in FIG.
A loading / unloading section 1 for accommodating a substrate W having a copper film 6 formed on its surface as a conductor film (processed portion) as shown in FIG.
From the cassette set to 2, one substrate W is taken out by the transfer robot 20, and this substrate W is transferred to the reversing machine 14 and inverted when necessary, so that the surface of the substrate W on which the copper film 6 is formed is changed. Try to face down. Next, the substrate W having its front surface facing down is transported to the pusher 16 by the transport robot 20 and placed on the pusher 16. Then, the top ring head 68 is swung to move the top ring 74 to the pusher 1
6, the pusher 16 is raised, and the substrate W on the pusher 61 is suction-held by the top ring 74.
【0105】次に、トップリング74で基板Wを保持し
た状態で、トップリングヘッド68を揺動させて、トッ
プリング74を、第1の電解加工部26aの加工テーブ
ル42の上方に移動させる。しかる後、トップリング7
4を下降させて、トップリング74で保持した基板Wを
加工テーブル42のイオン交換体48dに近接乃至接触
させ、この状態で、加工テーブル42とトップリング7
4とを回転させ、同時に純水、好ましくは超純水を加工
テーブル42の上面のイオン交換体48eに供給しなが
ら、加工電極44と給電電極46との間に電圧を印加し
て、基板の表面(下面)の電解加工を行う。Next, while holding the substrate W by the top ring 74, the top ring head 68 is swung to move the top ring 74 above the processing table 42 of the first electrolytic processing section 26a. After that, top ring 7
4 is lowered to bring the substrate W held by the top ring 74 close to or in contact with the ion exchanger 48d of the processing table 42, and in this state, the processing table 42 and the top ring 7
4, while simultaneously supplying pure water, preferably ultrapure water, to the ion exchanger 48e on the upper surface of the processing table 42, a voltage is applied between the processing electrode 44 and the power supply electrode 46 to remove the substrate. Electrolytic machining of the surface (lower surface) is performed.
【0106】この第1の電解加工部26aでは、表面が
平滑で高弾性のイオン交換体48dを使用して、基板W
に積層した銅膜6の表面に生じている段差を解消するこ
とを目的とした研磨を行う。つまり、イオン交換体が柔
らかく変形しやすいと、銅膜6の表面の凹凸にイオン交
換体が倣ってしまい、銅膜6の凸部を選択的に段差解消
することが困難であるが、表面が平滑で高弾性(変形し
にくい)のイオン交換体を用いることで、銅膜6と接す
る部分のみで加工が進み、段差解消が達成される。In the first electrolytically processed portion 26a, the substrate W is formed by using an ion exchanger 48d having a smooth surface and high elasticity.
Polishing is carried out for the purpose of eliminating the step generated on the surface of the copper film 6 laminated on the. That is, when the ion exchanger is soft and easily deformed, the ion exchanger follows the irregularities on the surface of the copper film 6, and it is difficult to selectively eliminate the step in the convex portion of the copper film 6, but By using a smooth and highly elastic (hardly deformable) ion exchanger, the processing proceeds only at the portion in contact with the copper film 6, and the step can be eliminated.
【0107】そして、基板W上に銅膜6の研磨が進み、
この表面の段差が解消されたことを検知した時、電源5
2の接続を切り、トップリング74を上昇させて、加工
テーブル42とトップリング74の回転を停止させる。Then, the polishing of the copper film 6 on the substrate W proceeds,
When it is detected that this step on the surface has been eliminated, the power supply 5
The connection of 2 is cut off, the top ring 74 is raised, and the rotations of the processing table 42 and the top ring 74 are stopped.
【0108】次に、トップリング74で基板Wを保持し
たまま、トップリングヘッド68を揺動させて、トップ
リング74を、第2の電解加工部26bの加工テーブル
42の上方に移動させる。しかる後、トップリング74
を下降させて、トップリング74で保持した基板Wを加
工テーブル42のイオン交換体48eに近接乃至接触さ
せ、この状態で、加工テーブル42とトップリング74
とを回転させ、同時に純水、好ましくは超純水を加工テ
ーブル42の上面のイオン交換体48eに供給しなが
ら、加工電極44と給電電極46との間に電圧を印加し
て、基板の表面(下面)の電解加工を行う。Next, while holding the substrate W by the top ring 74, the top ring head 68 is swung to move the top ring 74 above the processing table 42 of the second electrolytic processing section 26b. Then, the top ring 74
Is lowered to bring the substrate W held by the top ring 74 close to or in contact with the ion exchanger 48e of the processing table 42. In this state, the processing table 42 and the top ring 74
While simultaneously supplying pure water, preferably ultrapure water, to the ion exchanger 48e on the upper surface of the processing table 42, a voltage is applied between the processing electrode 44 and the power feeding electrode 46 to rotate the surface of the substrate. Electrolytic machining of (lower surface) is performed.
【0109】この第2の電解加工部26bでは、表面が
平滑で低弾性のイオン交換体48eを使用して銅膜6の
研磨を進める。つまり、段差解消が終了した後も所定の
膜厚まで銅膜6の除去加工を進める必要があり、その場
合には、銅膜6は平坦になっているので、イオン交換体
が高弾性である必要はない。そこで、この様に段差解消
が終了した銅膜6の加工には、低弾性のイオン交換体を
用いることができる。In the second electrolytically processed portion 26b, the copper film 6 is polished by using an ion exchanger 48e having a smooth surface and low elasticity. That is, it is necessary to proceed with the removal processing of the copper film 6 to a predetermined thickness even after the elimination of the step difference. In that case, since the copper film 6 is flat, the ion exchanger has high elasticity. No need. Therefore, a low elasticity ion exchanger can be used for processing the copper film 6 whose step elimination has been completed in this way.
【0110】そして、基板W上に銅膜6の研磨が進み、
例えばTaN等からなるバリアメタル(バリア層)5が
露出したことを検知した時に、電源52の接続を切り、
トップリング74を上昇させて、加工テーブル42とト
ップリング74の回転を停止させる。Then, the polishing of the copper film 6 on the substrate W proceeds,
For example, when it is detected that the barrier metal (barrier layer) 5 made of TaN or the like is exposed, the power supply 52 is disconnected,
The top ring 74 is raised to stop the rotation of the processing table 42 and the top ring 74.
【0111】ここで、第1の電解加工部26aと第2の
電解加工部26bでの加工に際し、相対速度などは特に
変える必要はない。しかし、電流密度を低くした方が、
段差解消能力が高い。従って、第1の電解加工部26a
での平坦化加工時は電流密度を比較的小さくし、平坦化
終了後の第2の電解加工部26bでの加工では電流密度
を高め、基板全面を高速で除去することが好ましい。ま
た、第1の電解加工部26aでの加工では、平坦度を得
るために供給する液体として超純水を用いることが望ま
しいが、第2の電解加工部26bでの加工では、既に平
坦度は得られているため、電解質を含む液体を加工液と
して用いて高速度で加工を進めるようにしてもよい。そ
の場合は、第2の電解加工部26bにイオン交換体を配
置しなくてもよい。また、段差に比べて膜厚が大きい場
合などに於いては、第2の電解加工部26bで電解液に
よる加工を行い、その後第1の電解加工部26aで超純
水による加工を行ってもよい。Here, it is not necessary to change the relative speed or the like in the processing in the first electrolytic processing portion 26a and the second electrolytic processing portion 26b. However, lowering the current density
High ability to eliminate steps. Therefore, the first electrolytic processing portion 26a
It is preferable to relatively reduce the current density during the planarization processing in step 1) and increase the current density in the processing in the second electrolytic processing portion 26b after completion of the planarization to remove the entire surface of the substrate at high speed. Further, it is desirable to use ultrapure water as the liquid to be supplied in order to obtain the flatness in the processing in the first electrolytic processing section 26a, but the flatness in the processing in the second electrolytic processing section 26b is already high. Since it has been obtained, a liquid containing an electrolyte may be used as a processing liquid to proceed with the processing at a high speed. In that case, the ion exchanger does not have to be arranged in the second electrolytically processed portion 26b. Further, in the case where the film thickness is larger than the step, the second electrolytic processing section 26b may perform processing with an electrolytic solution, and then the first electrolytic processing section 26a may perform processing with ultrapure water. Good.
【0112】この研磨終了後、トップリングヘッド68
を揺動させて基板Wをプッシャ16に受渡す。搬送ロボ
ット20は、このプッシャ16から基板Wを受取り、必
要に応じて反転機14に搬送して反転させ、更に洗浄装
置18に搬送して洗浄した後、洗浄後の基板Wをロード
・アンロード部12のカセットに戻す。After completion of this polishing, the top ring head 68
The substrate W is transferred to the pusher 16 by swinging. The transfer robot 20 receives the substrate W from the pusher 16, transfers it to the reversing machine 14 to invert it if necessary, further transfers it to the cleaning device 18 for cleaning, and then loads / unloads the cleaned substrate W. Return to the cassette of part 12.
【0113】図14は、本発明の第9の実施の形態の基
板処理装置10hを示す。この基板処理装置10hは、
前記図11及び図12に示す基板処理装置10gに備え
られているものと同様な構成の第1の電解加工部26a
及び第2の電解加工部26bの他に、第3の電解加工部
26cを備えており、この第1の電解加工部26aと第
2の電解加工部26bの間、及び第2の電解加工部26
bと第3の電解加工部26cの間に、ロード・アンロー
ド機構を備えたプッシャ208a,208bがそれぞれ
配置されている。この第3の電解加工部26cは、その
第3のイオン交換体48fとして、図18に示す、バリ
アメタル(バリア層)5を研磨除去するのに最適なもの
を使用したもので、その他の構成は、第1の電解加工部
26a及び第2の電解加工部26bと同様である。FIG. 14 shows a substrate processing apparatus 10h according to the ninth embodiment of the present invention. This substrate processing apparatus 10h is
A first electrolytic processing section 26a having the same configuration as that provided in the substrate processing apparatus 10g shown in FIGS. 11 and 12.
In addition to the second electrolytic processed portion 26b, a third electrolytic processed portion 26c is provided, and between the first electrolytic processed portion 26a and the second electrolytic processed portion 26b, and the second electrolytic processed portion. 26
Pushers 208a and 208b having a loading / unloading mechanism are arranged between b and the third electrolytic processing portion 26c. The third electrolytically processed portion 26c uses, as the third ion exchanger 48f, an optimal one for polishing and removing the barrier metal (barrier layer) 5 shown in FIG. 18, and other configurations. Is the same as the first electrolytically processed portion 26a and the second electrolytically processed portion 26b.
【0114】そして、第1の電解加工部26a、第2の
電解加工部26b及び第3の電解加工部26cの側方に
は、旋回自在な旋回軸210が配置され、プッシャ20
8aまたは208b上に置かれた基板Wを、旋回軸21
0を介して旋回アーム212を旋回させてプッシャ20
8aまたは208bの直上方に移動させたトップリング
216で吸着保持し、このトップリング216で保持し
た基板Wを、旋回軸210を旋回させて、加工テーブル
42の上方に移動させ、この位置で基板Wの表面に電解
加工(エッチング)を行い、この電解加工後の基板W
を、旋回軸210を旋回させてプッシャ208aまたは
208bの直上方に移動させてプッシャ208aまたは
208bに戻すことができるようになっている。Then, a swivel shaft 210 which can freely swivel is arranged beside the first electrolytically processed portion 26a, the second electrolytically processed portion 26b and the third electrolytically processed portion 26c.
The substrate W placed on 8a or 208b is rotated by the rotary shaft 21.
The swivel arm 212 is swung via 0 to pusher 20.
8a or 208b is sucked and held by the top ring 216 moved immediately above, and the substrate W held by this top ring 216 is moved above the processing table 42 by turning the turning shaft 210, and the substrate is held at this position. The surface of W is subjected to electrolytic processing (etching), and the substrate W after this electrolytic processing
Can be returned to the pusher 208a or 208b by swiveling the swivel shaft 210 to move it immediately above the pusher 208a or 208b.
【0115】この例によれば、例えば前述のようにし
て、例えばTaN等からなるバリアメタル5が露出する
まで研磨が進んだ基板Wをプッシャ208b上に置き、
この基板Wを第3の電解加工部26cに搬送し、この第
3の電解加工部26cでバリアメタル5を研磨除去す
る。そして、図18(c)に示すように、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の表面とがほぼ同一平面となって、銅膜6からな
る配線が形成されたことを検知した時、研磨を終了す
る。そして、この研磨を終了した基板Wを、プッシャ2
08a,208b等を介して、前述と同様にして、ロー
ド・アンロード部12のカセットに戻す。これにより、
第1のイオン交換体48d及び第2のイオン交換体48
eとは別の第3のイオン交換体48fを使用した第3の
電解加工部26cで、加工条件の異なる、例えばバリア
メタル5の除去加工を効率的に行うことができる。According to this example, the substrate W polished as described above until the barrier metal 5 made of TaN or the like is exposed is placed on the pusher 208b.
The substrate W is conveyed to the third electrolytic processing section 26c, and the barrier metal 5 is polished and removed by the third electrolytic processing section 26c. Then, as shown in FIG. 18C, the surface of the copper film 6 filled in the contact hole 3 and the wiring groove 4 and the surface of the insulating film 2 are substantially flush with each other and are formed of the copper film 6. When it is detected that the wiring is formed, the polishing is finished. Then, the substrate W, which has been polished, is pushed by the pusher 2
It is returned to the cassette of the load / unload unit 12 via 08a, 208b and the like in the same manner as described above. This allows
First ion exchanger 48d and second ion exchanger 48
In the third electrolytic processing portion 26c using the third ion exchanger 48f different from e, it is possible to efficiently perform the removal processing of, for example, the barrier metal 5 under different processing conditions.
【0116】なお、この例では、バリアメタル5を第3
の電解加工部26cで研磨除去するようにしているが、
この第3の電解加工部26cの代わりに、基板を化学機
械的研磨する化学的機械的研磨部を備え、この化学的機
械的研磨部の、例えば研磨パッドとスラリーを用いた化
学的機械的研磨(CMP)でバリアメタルを除去加工す
るようにしてもよい。In this example, the barrier metal 5 is set to the third
The electrolytically processed portion 26c is used for polishing removal.
Instead of the third electrolytically processed portion 26c, a chemical mechanical polishing portion for chemically mechanically polishing the substrate is provided, and the chemical mechanical polishing portion is chemically polished by using, for example, a polishing pad and a slurry. The barrier metal may be removed by (CMP).
【0117】図15は、本発明の第10の実施の形態の
基板処理装置10iの電解加工部300を、図16は、
同じく、イオン交換体302を保持したイオン交換体保
持部304を電解加工部300の電極部318に装着す
る時の状態を、図17は、この基板処理装置10iを備
えた基板処理システムの全体構成をそれぞれ示す。この
基板処理装置10iは、図17に示すように、電解加工
部300と、膜状のイオン交換体302を保持した、例
えばカートリッジタイプの複数のイオン交換体保持部材
304a,304bを収納するストッカ306a,30
6bと、電解加工部300に備えられたイオン交換体保
持部材304a,304bをストッカ306a,306
b内に収納されたイオン交換体保持部材304a,30
4bに取換えるイオン交換体保持部交換手段としての交
換用ロボット308,309とから主に構成されてい
る。なお、この基板処理システムの他の構成は、図13
に示すものと同様であるので、ここでは図13に示す部
材と同一または相当部材には同一符号を付してその説明
を省略する。ロボット308,309はそれぞれ軸30
8b,309bを中心に回動し、アーム308a,30
9aによりイオン交換体保持部材304a,304bを
ストッカ306a,306bと電解加工部300の間を
移動させる。FIG. 15 shows the electrolytic processing section 300 of the substrate processing apparatus 10i according to the tenth embodiment of the present invention, and FIG.
Similarly, FIG. 17 shows a state when the ion exchanger holding unit 304 holding the ion exchanger 302 is attached to the electrode unit 318 of the electrolytic processing unit 300. FIG. 17 shows the overall configuration of the substrate processing system including the substrate processing apparatus 10i. Are shown respectively. As shown in FIG. 17, this substrate processing apparatus 10i includes a stocker 306a that stores a plurality of, for example, cartridge type ion exchanger holding members 304a and 304b that hold an electrolytically processed portion 300 and a membrane-like ion exchanger 302. , 30
6b and the ion exchanger holding members 304a, 304b provided in the electrolytic processing section 300 are connected to the stockers 306a, 306.
Ion exchanger holding members 304a, 30 housed in b
4b is mainly composed of exchange robots 308 and 309 as an ion exchanger holding unit exchange means. Note that another configuration of this substrate processing system is shown in FIG.
Since it is the same as that shown in FIG. 13, the same or corresponding members as those shown in FIG. The robots 308 and 309 have axes 30 respectively.
8b, 309b as the center of rotation, and arms 308a, 30
The ion exchanger holding members 304a and 304b are moved between the stockers 306a and 306b and the electrolytic processing section 300 by 9a.
【0118】この電解加工部300は、図15に示すよ
うに、水平方向に揺動自在な揺動アーム310の自由端
に垂設されて基板Wをその表面を下向き(フェイスダウ
ン)にして吸着保持する基板保持部312と、円板状で
絶縁体からなり、扇状の加工電極314と給電電極31
6とを該加工電極314と給電電極316の表面(上
面)が同一面となるように露出させて交互に埋設した電
極部318とを上下に備えている。電極部318の上部
には、イオン交換体302を保持するイオン交換体保持
部304が着脱自在に設けられ、このイオン交換体保持
部304を電極部318の上部に装着した時に、イオン
交換体302が加工電極314と給電電極316の表面
を一体に覆うように構成されている。As shown in FIG. 15, the electrolytic processing section 300 is vertically attached to the free end of a swing arm 310 which is swingable in the horizontal direction, and sucks the substrate W with its surface facing downward (face down). A substrate holding portion 312 to hold, a disk-shaped insulator made of an insulating material, and a fan-shaped processing electrode 314 and a feeding electrode 31.
6 and 6 are vertically provided with electrode portions 318 that are exposed and alternately embedded so that the surface (upper surface) of the processing electrode 314 and the surface (top surface) of the power feeding electrode 316 are flush with each other. An ion exchanger holding unit 304 holding the ion exchanger 302 is detachably provided on the electrode unit 318. When the ion exchanger holding unit 304 is mounted on the electrode unit 318, the ion exchanger 302 is detached. Are configured to integrally cover the surfaces of the processing electrode 314 and the feeding electrode 316.
【0119】この例では、加工電極314と給電電極3
16とを有する電極部318として、基板保持部312
で保持する基板Wの直径よりやや大きな直径を有するも
のを使用し、電極部318を相対運動(ここではスクロ
ール運動)させて、基板Wの表面全域を同時に電解加工
するようにしている。In this example, the processing electrode 314 and the feeding electrode 3
Substrate holding section 312 as electrode section 318 having
A substrate having a diameter slightly larger than the diameter of the substrate W held at is used, and the electrode portion 318 is relatively moved (scrolling here) so that the entire surface of the substrate W is electrolytically processed at the same time.
【0120】基板保持部312を揺動させる揺動アーム
310は、上下動用モータ320の駆動に伴ってボール
ねじ322を介して上下動し、揺動用モータ324の駆
動に伴って回転する揺動軸326の上端に連結されてい
る。また、基板保持部312は、揺動アーム310の自
由端に取付けた自転用モータ328に接続され、この自
転用モータ328の駆動に伴って回転(自転)するよう
になっている。The swing arm 310 for swinging the substrate holding portion 312 moves up and down via the ball screw 322 in accordance with the drive of the vertical movement motor 320, and rotates in accordance with the drive of the swing motor 324. It is connected to the upper end of 326. The substrate holder 312 is connected to a rotation motor 328 attached to the free end of the swing arm 310, and rotates (rotates) as the rotation motor 328 is driven.
【0121】電極部318は、中空モータ330に直結
され、この中空モータ330の駆動に伴って、スクロー
ル運転(並進回転運動)するようになっている。電極部
318の中央部には、純水、より好ましくは超純水を供
給する純水供給部としての貫通孔318aが設けられて
いる。そして、この貫通孔318aは、スクロール運転
を行わせるために中空モータ330の駆動軸に直結した
クランク軸332に設けた貫通孔332aを介して、中
空モータ330の中空部の内部を延びる純水供給管33
4に接続されている。純水または超純水は、この貫通孔
332aを通して供給された後、吸水性を有するイオン
交換体302を通じて加工面全域に供給される。The electrode portion 318 is directly connected to the hollow motor 330, and is driven by the hollow motor 330 to perform a scroll operation (translational rotational movement). A through hole 318a as a pure water supply unit for supplying pure water, more preferably ultrapure water, is provided at the center of the electrode portion 318. The through hole 318a extends through the through hole 332a provided in the crankshaft 332 directly connected to the drive shaft of the hollow motor 330 to perform the scroll operation, and supplies pure water that extends inside the hollow portion of the hollow motor 330. Tube 33
4 is connected. Pure water or ultrapure water is supplied through the through hole 332a and then is supplied to the entire processed surface through the water-absorbing ion exchanger 302.
【0122】イオン交換体302は、中空円板状の絶縁
体からなる一対の分割治具340a,340bを有する
イオン交換体保持部304で保持され、一律に伸張した
状態で(一定のテンションをもって)加工電極314及
び給電電極316の露出表面に密着して固定されるよう
になっている。すなわち、図16に詳細に示すように、
電極部318は、大径のベース部318bと該ベース部
318bの上部に一体に連接した小径の円柱状の電極支
持部318cを有している。一方、イオン交換体302
は、一対の分割治具340a,340bで周縁部を挟持
しボルト等で仮止めして、イオン交換体保持部304に
保持されている。そして、この状態で、図16(b)に
示すように、イオン交換体302を保持したイオン交換
体保持部304を電極部318の電極支持部318cに
押込み嵌合させて該イオン交換体保持部304を電極支
持部318cに固定することで、イオン交換体302が
固定されるようになっている。The ion exchanger 302 is held by the ion exchanger holder 304 having a pair of split jigs 340a and 340b made of a hollow disk-shaped insulator and uniformly stretched (with a constant tension). The processing electrode 314 and the power feeding electrode 316 are closely fixed to the exposed surfaces. That is, as shown in detail in FIG.
The electrode portion 318 has a large-diameter base portion 318b and a small-diameter cylindrical electrode support portion 318c integrally connected to the upper portion of the base portion 318b. On the other hand, the ion exchanger 302
Is held by the ion exchanger holding portion 304 by sandwiching the peripheral edge portion with a pair of dividing jigs 340a and 340b and temporarily fixing it with bolts or the like. Then, in this state, as shown in FIG. 16 (b), the ion exchanger holding part 304 holding the ion exchanger 302 is pushed into the electrode supporting part 318 c of the electrode part 318 to be fitted to the ion exchanger holding part. By fixing 304 to the electrode support 318c, the ion exchanger 302 is fixed.
【0123】これにより、このイオン交換体保持部30
4の押込みの際に、イオン交換体302とイオン交換体
保持部304との間に滑りが発生することを防止しつ
つ、イオン交換体302に常に一定のテンションが掛か
るようにして、イオン交換体保持部304を介してイオ
ン交換体302を固定することができる。As a result, this ion exchanger holder 30
4 is pushed in, while preventing the occurrence of slippage between the ion exchanger 302 and the ion exchanger holding part 304, the ion exchanger 302 is always applied with a constant tension, The ion exchanger 302 can be fixed via the holding part 304.
【0124】この例において、交換用ロボット308
は、開閉自在な一対のアーム308aを有しており、こ
のアーム308aでイオン交換体302を保持したイオ
ン交換体保持部304を挟持して保持し、これによっ
て、電極部318に装着したイオン交換体保持部304
とストッカ306内に収納したイオン交換体保持部30
4とを交換できるようになっている。つまり、交換用ロ
ボット308をそのアーム308aが電極部318に装
着したイオン交換体保持部304の周囲を包囲する位置
に移動させ、この状態でアーム308aを閉じてイオン
交換体保持部304を左右から挟持して保持する。そし
て、アーム308aを上昇させることで、イオン交換体
保持部304を電極部318の電極支持部318cから
引抜いて取外し、このイオン交換体保持部304をスト
ッカ306内に搬送し、アーム308aを開くことで、
このイオン交換体保持部304をストッカ306内に収
納する。In this example, the replacement robot 308
Has a pair of arms 308a that can be opened and closed, and the arms 308a sandwich and hold an ion exchanger holder 304 that holds the ion exchanger 302, whereby the ion exchanger mounted on the electrode portion 318 is exchanged. Body holding unit 304
And the ion exchanger holder 30 housed in the stocker 306
4 can be exchanged. That is, the exchange robot 308 is moved to a position where the arm 308a surrounds the ion exchanger holder 304 mounted on the electrode portion 318, and in this state, the arm 308a is closed to move the ion exchanger holder 304 from the left and right. Hold by holding. Then, by raising the arm 308a, the ion exchanger holder 304 is pulled out from the electrode supporting portion 318c of the electrode portion 318 and removed, the ion exchanger holder 304 is conveyed into the stocker 306, and the arm 308a is opened. so,
The ion exchanger holder 304 is housed in the stocker 306.
【0125】次に、交換用ロボット308のアーム30
8aをストッカ306内に収納した交換すべきイオン交
換体保持部304の周囲を包囲する位置に位置させ、こ
の状態でアーム308aを閉じて、ストッカ306内の
イオン交換体保持部304を左右から挟持して保持す
る。そして、このイオン交換体保持部304を電極部3
18の電極支持部318cの上方に搬送し、アーム30
8aを下降させることで、イオン交換体保持部304を
電極部318の電極支持部318cに押込み嵌合させて
該イオン交換体保持部304を電極支持部318cに固
定して、イオン交換体302を固定する。そして、アー
ム308aを開いて、イオン交換体保持部304の保持
を解いた後、交換用ロボット308を元の位置に戻す。Next, the arm 30 of the exchange robot 308.
8a is located at a position surrounding the ion exchanger holder 304 to be exchanged stored in the stocker 306, and in this state, the arm 308a is closed to hold the ion exchanger holder 304 in the stocker 306 from the left and right. And hold. Then, the ion exchanger holding portion 304 is connected to the electrode portion 3
18 above the electrode support portion 318c, and the arm 30
By lowering 8a, the ion exchanger holder 304 is pushed into and fitted into the electrode support 318c of the electrode portion 318, and the ion exchanger holder 304 is fixed to the electrode support 318c. Fix it. Then, after opening the arm 308a to release the holding of the ion exchanger holder 304, the exchange robot 308 is returned to the original position.
【0126】この例によれば、イオン交換体302を保
持する、例えばカートリッジタイプのイオン交換体保持
部304を介して、電解加工部300での加工に使用す
るイオン交換体302を変更することで、単一の電解加
工部300で加工条件が異なる、即ち異なる特性を有す
るイオン交換体302による複数の電解加工を行うこと
ができる。According to this example, by changing the ion exchanger 302 used for processing in the electrolytic processing unit 300 via the ion exchanger holding unit 304 of the cartridge type which holds the ion exchanger 302, for example. A single electrolytic processing unit 300 can perform a plurality of electrolytic processing under different processing conditions, that is, using the ion exchanger 302 having different characteristics.
【0127】ここではイオン交換体をロボットにより交
換する例を示したが、人が交換してもよい。その場合
は、イオン交換体保持部材304a,304bを電極部
318に着脱可能に固定させる機構がイオン交換体交換
手段となる。Although an example in which the ion exchanger is replaced by a robot is shown here, it may be replaced by a person. In that case, a mechanism for detachably fixing the ion exchanger holding members 304a and 304b to the electrode portion 318 serves as the ion exchanger exchanging means.
【0128】この例にあっては、前述の各例とほぼ同様
に、電解加工部300の基板保持部312で基板Wを吸
着保持し、揺動アーム310を揺動させて基板保持部3
12を電極部318の直上方の加工位置まで移動させ
る。次に、上下動用モータ320を駆動して基板保持部
312を下降させ、この基板保持部312で保持した基
板Wを、電極部318の上面にイオン交換体保持部30
4を介して配置したイオン交換体302の表面に接触さ
せるか、または近接させる。この状態で、貫通孔318
aを通じて、電極部318の下側から該電極部318の
上面に純水または超純水を供給しつつ、加工電極314
と給電電極316との間に電源336から所定の電圧を
印加し、同時に、基板保持部312を回転(自転)さ
せ、電極部318をスクロール運動させて電解加工を行
う。In this example, the substrate W is sucked and held by the substrate holding part 312 of the electrolytic processing part 300 and the swing arm 310 is swung to swing the substrate holding part 3 in the same manner as the above-mentioned examples.
12 is moved to the processing position immediately above the electrode portion 318. Next, the vertical movement motor 320 is driven to lower the substrate holding unit 312, and the substrate W held by the substrate holding unit 312 is placed on the upper surface of the electrode unit 318 and the ion exchanger holding unit 30.
4 is brought into contact with the surface of the ion exchanger 302 arranged via 4 or is brought close thereto. In this state, the through hole 318
Through a, while supplying pure water or ultrapure water from the lower side of the electrode portion 318 to the upper surface of the electrode portion 318,
A predetermined voltage is applied from the power supply 336 between the power supply electrode 316 and the power supply electrode 316, and at the same time, the substrate holding unit 312 is rotated (rotated) and the electrode unit 318 is scrolled to perform electrolytic processing.
【0129】この時、この電解加工に適するイオン交換
体302を保持したイオン交換体保持部304を選択し
て、このイオン交換体保持部304を電極部318に装
着し、これによって、任意のイオン交換体を使用した電
解加工を行う。そして、電解加工の加工条件に合わせ
て、イオン交換体保持部304を介してイオン交換体3
02を変更して使用するのであり、これによって、単一
の電解加工部で、加工条件の異なる複数の電解加工を、
各加工条件に適したイオン交換体を選択的に使用して行
うことができる。At this time, the ion exchanger holding portion 304 holding the ion exchanger 302 suitable for this electrolytic processing is selected, and this ion exchanger holding portion 304 is attached to the electrode portion 318. Perform electrolytic processing using an exchange body. Then, in accordance with the processing conditions of the electrolytic processing, the ion exchanger 3 is inserted through the ion exchanger holder 304.
02 is used by changing it, whereby a single electrolytic processing section can perform a plurality of electrolytic processing under different processing conditions.
It can be carried out by selectively using an ion exchanger suitable for each processing condition.
【0130】[0130]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
純水、好ましくは超純水等を用いた電解加工を従来の化
学的機械研磨(CMP)と併用することにより、例えば
銅配線やコンタクト形成において、化学的機械研磨(C
MP)が持つ研磨液による半導体基板の汚染や、研磨液
自身や洗浄時に使用する薬品のコスト、さらにはこれら
の処理における環境への負荷といった問題点を軽減させ
ることができる。As described above, according to the present invention,
Electrochemical machining using pure water, preferably ultrapure water, etc., in combination with conventional chemical mechanical polishing (CMP) allows chemical mechanical polishing (C
It is possible to reduce problems such as contamination of the semiconductor substrate by the polishing liquid of MP), costs of the polishing liquid itself and chemicals used during cleaning, and environmental load in these treatments.
【図1】本発明の第1の実施の形態の基板処理装置の平
面図である。FIG. 1 is a plan view of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施の形態の基板処理装置の正
面図である。FIG. 2 is a front view of the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図3】図1及び図2に示す基板処理装置を備えた基板
処理システムの全体構成を示す配置図である。FIG. 3 is a layout diagram showing an overall configuration of a substrate processing system including the substrate processing apparatus shown in FIGS. 1 and 2.
【図4】本発明の第2の実施の形態の基板処理装置の正
面図である。FIG. 4 is a front view of the substrate processing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第3の実施の形態の基板処理装置の正
面図である。FIG. 5 is a front view of a substrate processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第4の実施の形態の基板処理装置の正
面図である。FIG. 6 is a front view of a substrate processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第5の実施の形態の基板処理装置の平
面図である。FIG. 7 is a plan view of a substrate processing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第6の実施の形態の基板処理装置の平
面図である。FIG. 8 is a plan view of a substrate processing apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
【図9】図9の正面図である。9 is a front view of FIG. 9. FIG.
【図10】本発明の第7の実施の形態の基板処理装置の
平面図である。FIG. 10 is a plan view of a substrate processing apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第8の実施の形態の基板処理装置の
平面図である。FIG. 11 is a plan view of a substrate processing apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第8の実施の形態の基板処理装置の
正面図である。FIG. 12 is a front view of a substrate processing apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
【図13】図11及び図12に示す基板処理装置を備え
た基板処理システムの全体構成を示す配置図である。13 is a layout diagram showing an overall configuration of a substrate processing system including the substrate processing apparatus shown in FIGS. 11 and 12. FIG.
【図14】本発明の第9の実施の形態の基板処理装置の
平面図である。FIG. 14 is a plan view of a substrate processing apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.
【図15】本発明の第10の実施の形態の基板処理装置
の電解加工部を示す一部切断の正面図である。FIG. 15 is a partially cut front view showing an electrolytic processing part of a substrate processing apparatus according to a tenth embodiment of the present invention.
【図16】本発明の第10の実施の形態の基板処理装置
の電極部にイオン交換体保持部を装着する時の状態を示
す図である。FIG. 16 is a view showing a state when an ion exchanger holding part is attached to an electrode part of the substrate processing apparatus according to the tenth embodiment of the present invention.
【図17】図15及び図16に示す基板処理装置を備え
た基板処理システムの全体構成を示す配置図である。17 is a layout diagram showing an overall configuration of a substrate processing system including the substrate processing apparatus shown in FIGS. 15 and 16. FIG.
【図18】銅配線を形成する例を工程順に示す図であ
る。FIG. 18 is a diagram showing an example of forming a copper wiring in the order of steps.
5 バリアメタル(バリア層) 6 銅膜 7 シード層 10,10a〜10i 基板処理装置 12 ロード・アンロード部 22 制御部 24,24a,24b 化学機械的研磨部 26,26a,26b,26c,300 電解加工部 28 搬送部 30 研磨テーブル 32,104 研磨布 32a,90a 研磨面 36 砥液ノズル 42 加工テーブル 44,314 加工電極 46,316 給電電極 48,302 イオン交換体 50 電極板 52 電源 54 再生部 58 再生ヘッド 68,112,132,164 トップリングヘッド 74,116,136,168 トップリング 76,170 ボールジョイント 90 固定砥粒定盤 92 液体ノズル 106 押圧台 108,108a,108b プッシャ 150 基板搬送装置 154 走行部 304 イオン交換体保持部 304a,304b イオン交換体保持部材 340a,340b 分割治具 5 Barrier metal (barrier layer) 6 Copper film 7 Seed layer 10, 10a to 10i substrate processing apparatus 12 Load / unload section 22 Control unit 24, 24a, 24b Chemical mechanical polishing section 26, 26a, 26b, 26c, 300 Electrolytically processed part 28 Transport section 30 polishing table 32,104 polishing cloth 32a, 90a Polished surface 36 Abrasive nozzle 42 Processing table 44,314 Processing electrode 46,316 Feeding electrode 48,302 Ion exchanger 50 electrode plate 52 power supply 54 Playback section 58 Playhead 68,112,132,164 Top ring head 74,116,136,168 Top Ring 76,170 ball joint 90 Fixed Abrasive Surface Plate 92 Liquid nozzle 106 pressure table 108, 108a, 108b Pusher 150 substrate transfer device 154 Running section 304 Ion exchanger holder 304a, 304b Ion exchanger holding member 340a, 340b Dividing jig
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 21/304 621 H01L 21/306 M 21/3205 21/88 K 21/306 K (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 (72)発明者 小畠 厳貴 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 野路 郁太郎 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 吉田 香里 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) 3C058 AA07 AA18 CA01 CB01 DA12 5F033 HH11 HH21 HH32 HH33 HH34 JJ11 JJ21 JJ32 JJ33 JJ34 MM02 QQ48 RR04 5F043 AA23 BB18 BB30 DD14 DD16 EE08 EE14 EE35 EE36 FF07 GG03 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 21/304 621 H01L 21/306 M 21/3205 21/88 K 21/306 K (72) Inventor Hozumi Yasuda Tokyo 11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Ebara Corporation (72) Inventor Ikki Kobata 11-11 Haneda-Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo (72) Inventor, Ibara Noro Ikutaro Haneda, Ota-ku, Tokyo 11-1 Asahimachi Ebara Co., Ltd. (72) Inventor Kaori Yoshida 11-1 Haneda Asahi-cho Ota-ku, Tokyo F-term in Ebara Corporation (reference) 3C058 AA07 AA18 CA01 CB01 DA12 5F033 HH11 HH21 HH32 HH33 HH34 JJ11 JJ21 JJ32 JJ33 JJ34 MM02 QQ48 RR04 5F043 AA23 BB18 BB30 DD14 DD16 EE08 EE14 EE35 EE36 FF07 GG03
Claims (23)
械的研磨部と、 給電電極と加工電極を有し、基板と加工電極もしくは基
板と給電電極との間の少なくとも一方にイオン交換体を
配置し前記給電電極と前記加工電極との間に電圧を印加
して、液体存在下で基板表面を電解加工する電解加工部
と、 基板を着脱自在に保持し、前記化学機械的研磨部と前記
電解加工部との間を移動自在なトップリングを有するこ
とを特徴とする基板処理装置。1. A chemical mechanical polishing unit for chemically mechanically polishing the surface of a substrate, a power feeding electrode and a processing electrode, and an ion exchanger on at least one of the substrate and the processing electrode or between the substrate and the power feeding electrode. An electrolytic processing part which is disposed and applies a voltage between the power supply electrode and the processing electrode to electrolytically process the surface of the substrate in the presence of a liquid; A substrate processing apparatus having a top ring which is movable between an electrolytic processing section and the electrolytic processing section.
械的研磨部と、 給電電極と加工電極を有し、基板と加工電極もしくは基
板と給電電極との間の少なくとも一方に純水、もしくは
電気伝導度が500μS/cm以下の液体を供給し、前
記給電電極と前記加工電極との間に電圧を印加して基板
の表面を電解加工する電解加工部と、 基板を着脱自在に保持し、前記化学機械的研磨部と前記
電解加工部との間を移動自在なトップリングを有するこ
とを特徴とする基板処理装置。2. A chemical mechanical polishing section for chemically mechanically polishing the surface of a substrate, a power feeding electrode and a processing electrode, and at least one of the substrate and the processing electrode or between the substrate and the power feeding electrode is pure water or An electrolytic processing unit that supplies a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less and applies a voltage between the power supply electrode and the processing electrode to perform electrolytic processing on the surface of the substrate, and detachably holds the substrate, A substrate processing apparatus having a top ring that is movable between the chemical mechanical polishing section and the electrolytic processing section.
械的研磨部と、 給電電極と加工電極を有し、基板と加工電極もしくは基
板と給電電極との間の少なくとも一方にイオン交換体を
配置し前記給電電極と前記加工電極との間に電圧を印加
して、液体存在下で基板表面を電解加工する電解加工部
と、 基板を着脱自在に保持する1つ以上のトップリングと、 前記化学機械的研磨部と前記電解加工部との間に配置さ
れ、前記化学機械的研磨部と前記電解加工部との間で、
前記トップリングに基板を受け渡し可能なプッシャを有
することを特徴とする基板処理装置。3. A chemical mechanical polishing section for chemically mechanically polishing the surface of a substrate, a power feeding electrode and a processing electrode, and an ion exchanger on at least one of the substrate and the processing electrode or between the substrate and the power feeding electrode. An electrolytic processing part which is disposed and applies a voltage between the power supply electrode and the processing electrode to perform electrolytic processing on the surface of the substrate in the presence of a liquid; and one or more top rings for detachably holding the substrate, Located between the chemical mechanical polishing unit and the electrolytic processing unit, between the chemical mechanical polishing unit and the electrolytic processing unit,
A substrate processing apparatus having a pusher capable of transferring a substrate to the top ring.
械的研磨部と、 給電電極と加工電極を有し、基板と加工電極もしくは基
板と給電電極との間の少なくとも一方に純水、もしくは
電気伝導度が500μS/cm以下の液体を供給し、前
記給電電極と前記加工電極との間に電圧を印加して基板
の表面を電解加工する電解加工部と、 基板を着脱自在に保持する1つ以上のトップリングと、 前記化学機械的研磨部と前記電解加工部との間に配置さ
れ、前記化学機械的研磨部と前記電解加工部との間で、
前記トップリングに基板を受け渡し可能なプッシャを有
することを特徴とする基板処理装置。4. A chemical mechanical polishing unit for chemically mechanically polishing the surface of a substrate, a power supply electrode and a processing electrode, and at least one of the substrate and the processing electrode or between the substrate and the power supply electrode is pure water or An electrolytic processing unit that supplies a liquid having an electrical conductivity of 500 μS / cm or less and applies a voltage between the power supply electrode and the processing electrode to electrolytically process the surface of the substrate, and detachably holds the substrate 1 One or more top rings, arranged between the chemical mechanical polishing portion and the electrolytic processing portion, between the chemical mechanical polishing portion and the electrolytic processing portion,
A substrate processing apparatus having a pusher capable of transferring a substrate to the top ring.
用した化学機械的研磨を含むことを特徴とする請求項1
乃至4のいずれかに記載の基板処理装置。5. The chemical mechanical polishing unit includes chemical mechanical polishing using fixed abrasive grains.
5. The substrate processing apparatus according to any one of 4 to 4.
止剤が添加されていることを特徴とする請求項1乃至4
のいずれかに記載の基板処理装置。6. The antioxidant is added to the liquid in the electrolytically processed portion.
The substrate processing apparatus according to any one of 1.
ルが複数備えられていることを特徴とする請求項1乃至
6のいずれかに記載の基板処理装置。7. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the chemical mechanical polishing section is provided with a plurality of polishing tables.
工程と、純水または電気伝導度が500μS/cm以下
の液体を用いた電解加工で除去加工する工程とにより、
3段以上のプロセスで基板を加工することを特徴とする
基板処理方法。8. The step of polishing the surface of the substrate by chemical mechanical polishing and the step of removing by electrolytic processing using pure water or a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less,
A substrate processing method characterized in that a substrate is processed by a process of three or more steps.
工程と、基板と加工電極もしくは基板と給電電極との間
の少なくとも一方にイオン交換体を配置し前記給電電極
と前記加工電極との間に電圧を印加して、純水、電気伝
導度500μS/cm以下の液体もしくは電解液の存在
下で電解加工で除去加工する工程とにより、3段以上の
プロセスで基板を加工することを特徴とする基板処理方
法。9. A step of polishing the surface of a substrate by chemical mechanical polishing, and an ion exchanger is disposed on at least one of the substrate and the processing electrode, or between the substrate and the power supply electrode, and the power supply electrode and the processing electrode are combined. It is characterized in that the substrate is processed in three or more steps by applying a voltage between the electrodes and removing it by electrolytic processing in the presence of pure water, a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less, or an electrolytic solution. Substrate processing method.
械的研磨で研磨する工程と、純水または電気伝導度が5
00μS/cm以下の液体を用いた電解加工で除去加工
する工程とにより、基板を加工することを特徴とする基
板処理方法。10. A step of polishing the surface of a substrate by chemical mechanical polishing using fixed abrasive grains, and pure water or electric conductivity of 5 or less.
A substrate processing method, characterized in that a substrate is processed by a step of removing and processing by electrolytic processing using a liquid of 00 μS / cm or less.
工電極もしくは基板と給電電極との間の少なくとも一方
に流体を供給し、前記給電電極と前記加工電極との間に
電圧を供給して基板表面を電解加工する電解加工部を複
数有し、前記複数の電解加工部により基板を加工するこ
とを特徴とする基板処理装置。11. A power supply electrode and a processing electrode, wherein a fluid is supplied to at least one of the substrate and the processing electrode or between the substrate and the power supply electrode, and a voltage is supplied between the power supply electrode and the processing electrode. A substrate processing apparatus, comprising: a plurality of electrolytic processing portions for electrolytically processing the surface of a substrate, and processing the substrate by the plurality of electrolytic processing portions.
つの、基板と加工電極もしくは基板と給電電極との間の
少なくとも一方にイオン交換体を配置したことを特徴と
する請求項11記載の基板処理装置。12. At least one of the plurality of electrolytically processed portions.
The substrate processing apparatus according to claim 11, wherein an ion exchanger is disposed on at least one of the substrate and the processing electrode or between the substrate and the feeding electrode.
と加工電極もしくは基板と給電電極との間の少なくとも
一方にイオン交換体を配置したことを特徴とする請求項
11記載の基板処理装置。13. The substrate processing apparatus according to claim 11, wherein an ion exchanger is arranged on at least one of the substrate and the processing electrode or between the substrate and the feeding electrode in all of the plurality of electrolytic processing portions. .
は複数備えられ、それぞれ異なる種類のイオン交換体が
備えられていることを特徴とする請求項12または13
記載の基板処理装置。14. The electrolytic processing section having a plurality of the ion exchangers is provided, and different types of ion exchangers are provided respectively.
The substrate processing apparatus described.
機械的研磨部を更に有することを特徴とする請求項11
乃至14のいずれかに記載の基板処理装置。15. The method according to claim 11, further comprising a chemical mechanical polishing section for chemically mechanically polishing the surface of the substrate.
15. The substrate processing apparatus according to any one of 14 to 14.
保持部材と、 給電電極と加工電極を有し、基板と加工電極もしくは基
板と給電電極との間の少なくとも一方に、前記イオン交
換体保持部材で保持したイオン交換体を配置し前記給電
電極と前記加工電極との間に電圧を印加して、液体存在
下で基板表面を電解加工する電解加工部と、 前記電解加工部の前記イオン交換体保持部材を他のイオ
ン交換体保持部材に交換するイオン交換体交換手段とを
有することを特徴とする基板処理装置。16. An ion exchanger holding member for holding an ion exchanger, a feeding electrode and a working electrode, and the ion exchanger holding member at least on one of a substrate and a working electrode or between the substrate and the feeding electrode. An electrolytic processing unit for arranging the ion exchanger held by, and applying a voltage between the power supply electrode and the processing electrode to electrolytically process the substrate surface in the presence of a liquid; and the ion exchanger of the electrolytic processing unit. An ion exchanger exchanging means for exchanging a holding member with another ion exchanger holding member.
たことを特徴とする請求項16記載の基板処理装置。17. The substrate processing apparatus according to claim 16, further comprising a plurality of the ion exchanger holding members.
極との間の少なくとも一方にイオン交換体を配置し、前
記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加して、液
体存在下で、基板表面を多段階プロセスで電解加工する
方法において、高い弾性を有するイオン交換体を使用し
て基板を電解加工する工程と、低い弾性を有するイオン
交換体を使用して基板を電解加工する工程を有すること
を特徴とする基板処理方法。18. An ion exchanger is arranged on at least one of a substrate and a processing electrode or between a substrate and a power feeding electrode, a voltage is applied between the processing electrode and the power feeding electrode, and in the presence of a liquid, In a method of electrolytically processing a substrate surface in a multi-step process, a step of electrolytically processing a substrate using an ion exchanger having high elasticity and a step of electrolytically processing a substrate using an ion exchanger having low elasticity A method for treating a substrate, comprising:
極との間の少なくとも一方にイオン交換体を配置し、前
記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加して、超
純水、純水または電気伝導度が500μS/cm以下の
流体の存在下で、前記基板と前記加工電極もしくは前記
給電電極の少なくとも一方とを相対運動させて電解加工
を行う工程と、 加工電極と給電電極との間に電圧を印加し、電解液の存
在下で前記基板と前記加工電極もしくは前記給電電極の
少なくとも一方とを相対運動させて電解加工を行う工程
と、 化学機械的研磨により研磨を行う工程のいずれかの工程
を複数用いて基板表面の除去加工を行うことを特徴とす
る基板処理方法。19. An ion exchanger is disposed on at least one of a substrate and a processing electrode or between a substrate and a power feeding electrode, and a voltage is applied between the processing electrode and the power feeding electrode to obtain ultrapure water, pure water. A step of performing relative electrolytic movement between the substrate and at least one of the machining electrode or the power feeding electrode in the presence of water or a fluid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less; Any one of a step of applying a voltage between them and performing relative motion between the substrate and at least one of the processing electrode or the power supply electrode in the presence of an electrolytic solution to perform electrolytic processing, and a step of polishing by chemical mechanical polishing. A substrate processing method, characterized in that the substrate surface is removed by a plurality of steps.
基板表面の導電性材料の加工を行った後、電解液を用い
た電解加工もしくは化学機械的研磨のいずれか一方によ
り基板表面のバリア層の除去加工を行うことを特徴とす
る請求項19記載の基板処理方法。20. After processing a conductive material on the surface of a substrate by electrolytic processing using an ion exchanger, the barrier layer on the surface of the substrate is formed by either electrolytic processing using an electrolytic solution or chemical mechanical polishing. The substrate processing method according to claim 19, wherein removal processing is performed.
表面の導電性材料の除去加工を行った後、前記イオン交
換体とは異なるイオン交換体を用いた電解加工、電解液
を用いた電解加工もしくは化学機械的研磨の任意の組合
せで基板表面のバリア層の除去加工を行うことを特徴と
する基板処理方法。21. After removing a conductive material from the surface of a substrate by electrolytic processing using an ion exchanger, electrolytic processing using an ion exchanger different from the ion exchanger, and electrolytic processing using an electrolytic solution. A substrate processing method, characterized in that the barrier layer on the surface of the substrate is removed by an arbitrary combination of processing or chemical mechanical polishing.
とする請求項20または21記載の基板処理方法。22. The substrate processing method according to claim 20, wherein the conductive material is copper.
NまたはWNであることを特徴とする請求項20乃至2
2のいずれかに記載の基板処理方法。23. The barrier layer comprises TaN, Ta, Ti
N or WN, characterized in that:
2. The substrate processing method according to any one of 2 above.
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