JP2004255479A

JP2004255479A - 電解加工方法及び電解加工装置

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Publication number: JP2004255479A
Application number: JP2003046491A
Authority: JP
Inventors: Hozumi Yasuda; 穂積安田; Takeshi Iiizumi; 健飯泉; Itsuki Obata; 厳貴小畠; Takayuki Saito; 孝行斎藤; Michihiko Shirakashi; 充彦白樫; Masayuki Kumegawa; 正行粂川
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】加工後の加工表面の残留物や付着物を極力少なくできるようにした電解加工方法及び電解加工装置を提供する。
【解決手段】加工電極８６ａと、被加工物Ｗに給電する給電電極８６ｂとを配置し、加工電極と給電電極との間に電圧を印加し、加工電極と被加工物との間に液体と接触部材９０，９６を介在させ、被加工物Ｗを加工電極８２に接触又は近接させ、被加工物と加工電極とを相対運動させて被加工物の表面を電解加工し、被加工物表面の電解加工が所定量加工した後に、加工電極及び給電電極の間の電圧の印加を停止し、加工電極８２と被加工物Ｗとの間の相対運動を一定時間行った後に、被加工物Ｗを加工電極８２から離間させる。
【選択図】図１１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解加工方法及び電解加工装置に係り、特に半導体ウェハ等の被加工物を加工電極に近接又は接触させて電解加工を行う電解加工方法及び電解加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体ウェハ等の基板上に回路を形成するための配線材料として、アルミニウム又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め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、化学気相成長法（ＣＶＤ：ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、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：ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）により不要の銅を除去するようにしている。
【０００３】
図１（ａ）乃至図１（ｃ）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ある。図１（ａ）に示すように、半導体素子が形成された半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ_２からなる酸化膜やＬｏｗ−ｋ材膜などの絶縁膜２が堆積され、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が形成されている。これらの上にＴａＮ等からなるバリア膜５、更にその上に電解めっきの給電層としてスパッタリングやＣＶＤ等によりシード層７が形成されている。
【０００４】
そして、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、図１（ｂ）に示すように、半導体基材１のコンタクトホール３及び溝４内に銅を充填するとともに、絶縁膜２上に銅膜６を堆積する。その後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅膜６を除去して、コンタクトホール３及び配線用の溝４に充填させた銅膜６の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１（ｃ）に示すように銅膜６からなる配線が形成される。
【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方法では、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してしまう。したがって、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。
【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。これらの加工方法は、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。したがって、塑性変形による加工変質層や転位等の欠陥は発生せず、上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（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００７】
例えば、ＣＭＰ工程は、一般にかなり複雑な操作が必要で、制御も複雑となり、加工時間もかなり長い。更に、ＣＭＰ工程は、研磨後の基板の後洗浄を十分に行う必要があるばかりでなく、スラリーや洗浄液の廃液処理のための負荷が大きい等の課題がある。また、今後、絶縁膜も誘電率の小さいＬｏｗ−ｋ材に変わると予想され、このＬｏｗ−ｋ材は強度が弱く従来のＣＭＰによるストレスに耐えられなくなる。したがって、基板にストレスを与えることなく、平坦化できるようにしたプロセスが望まれている。
【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、膜質に問題を起こす可能性がある。
【０００９】
また、半導体装置の製造プロセスにおいて、Ｌｏｗ−ｋ材などの脆弱な材料を加工する場合には、素材の座屈等による破壊が懸念されるため、ＣＭＰ等の加工においては基板と研磨面との間に高い面圧をかけることができず、十分な研磨性能を発揮することができない。特に、最近では、基板の配線材料として銅や低誘電率の材料を使用することが望まれており、このような脆弱な材料を用いた場合には、上述の問題が顕著になる。電解加工においては、基板と加工電極との間に面圧をかける必要はないが、基板と加工電極とを接触させる際に面圧が発生して半導体デバイスを破壊する可能性がある。したがって、電解加工においても基板に高荷重がかかることを避ける必要がある。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２４６１９４号公報
【特許文献２】
特開２００１−２００９９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
電解加工でイオン交換体を使用する場合、イオン交換体は、官能基が電荷を有するために加工の際には、被加工物と加工電極との間に発生する電界に応じてその被加工物側もしくは加工電極側に引き寄せられる。すなわち、このイオン交換体は、被加工物と加工電極とが相対運動して摺接するときには磨耗することから、一部が屑となって電界に応じて被加工物側もしくは加工電極側に引き寄せられて吸着してしまう。
【００１２】
また、電解加工後の表面には少量ながら加工生成物や未反応の残留金属等の残留物が存在し、加工電極と給電電極が被加工物に対し、同一側に配置されている場合においては、細かい残留物に対して加工電極と給電電極の両方が接するのが困難になり、加工が進まず残留量が多くなる傾向がある。
【００１３】
このような従来の電解加工においては、加工生成物や未反応の残留金属等の付着物や残留物が多くなると、この付着物や残留物が被加工物に吸着したものは汚染物質となり、その信頼性を低下させてしまうおそれがある。特に、半導体基板の加工時においては、これらの残留物が配線間の短絡等に繋がり、デバイスの信頼性に影響する。
【００１４】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、加工後の加工表面の残留物や付着物を極力少なくできるようにした電解加工方法及び電解加工装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような従来技術における問題点を解決するために、本発明の第１の態様は、加工電極と、被加工物に給電する給電電極とを配置し、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加し、前記加工電極と被加工物との間に液体と接触部材を介在させ、前記被加工物を前記加工電極に接触又は近接させ、前記被加工物と前記加工電極とを相対運動させて前記被加工物の表面を電解加工し、前記被加工物表面の電解加工が所定量加工した後に、前記加工電極及び前記給電電極の間の電圧の印加を停止し、前記加工電極と前記被加工物との間の相対運動を一定時間行った後に、前記被加工物を前記加工電極から離間させることを特徴とする電解加工方法である。
【００１６】
この場合において、前記被加工物と前記加工電極又は前記給電電極の少なくとも一方との間に、イオン交換体が配置される。また、前記接触部材は、前記加工電極又は前記給電電極を被覆するように配置したイオン交換体、緩衝部材、または前記加工電極の近傍に配置した隔壁である。
【００１７】
本発明の第２の態様は、複数の電極を配置した電極部と、前記電極に被加工物を接触乃至近接自在に保持する保持部と、前記電極部の各電極に接続される電源と、前記複数の電極の間に配置した前記被加工物の表面に接触する接触部材と、前記電極及び前記接触部材と前記被加工物との間に液体を供給する手段と、前記電極側又は前記被加工物側の一方あるいは双方を運動させて一方に対して他方を相対運動させる駆動源と、所定量加工した後に電圧の印加を停止するとともに、前記電極及び前記接触部材と前記被加工物との間に前記液体を供給しつつ相対運動を一定時間行わせる制御手段とを備えたことを特徴とする電解加工装置である。
【００１８】
ここで、図２及び図３は、電解加工の加工原理を示すものである。図２は、被加工物１０の表面に、加工電極１４に取り付けたイオン交換体１２ａと、給電電極１６に取り付けたイオン交換体１２ｂとを接触又は近接させ、加工電極１４と給電電極１６との間に電源１７を介して電圧を印加しつつ、加工電極１４及び給電電極１６と被加工物１０との間に流体供給部１９から超純水等の液体１８を供給した状態を示している。図３は、被加工物１０の表面に、加工電極１４に取り付けたイオン交換体１２ａを接触又は近接させ、給電電極１６を被加工物１０に直接接触させて、加工電極１４と給電電極１６との間に電源１７を介して電圧を印加しつつ、加工電極１４と被加工物１０との間に流体供給部１９から超純水等の液体１８を供給した状態を示している。
【００１９】
超純水のような流体自身の抵抗値が大きい液体を使用する場合には、イオン交換体１２ａを被加工物１０の表面に「接触させる」ことが好ましく、このようにイオン交換体１２ａを被加工物１０の表面に接触させることにより、電気抵抗を低減させることができ、印加電圧も小さくて済み、消費電力も低減できる。したがって、本発明に係る電解加工方法及び電解加工装置における「接触」は、例えばＣＭＰのように物理的なエネルギー（応力）を被加工物に与えるために「押し付ける」ものではないことが好ましい。
【００２０】
これにより、超純水等の流体１８中の水分子２０をイオン交換体１２ａ，１２ｂで水酸化物イオン２２と水素イオン２４に解離し、例えば生成された水酸化物イオン２２を、被加工物１０と加工電極１４との間の電界と超純水等の流体１８の流れによって、被加工物１０の加工電極１４と対面する表面に供給して、ここでの被加工物１０近傍の水酸化物イオン２２の密度を高め、被加工物１０の原子１０ａと水酸化物イオン２２を反応させる。反応によって生成された反応物質２６は、超純水１８中に溶解し、被加工物１０の表面に沿った超純水等の流体１８の流れによって被加工物１０から除去される。これにより、被加工物１０の表面層の除去加工が行われる。
【００２１】
このように、本発明に係る電解加工方法及び電解加工装置は、ＣＭＰのような研磨部材と被加工物との物理的な相互作用及び研磨液中の化学種との化学的相互作用の混合による加工とは加工原理が異なって、純粋に被加工物との電気化学的相互作用のみにより被加工物の除去加工を行うのが好ましい。これにより、材料の特性を損なわずに除去加工を行うことが可能であり、例えば上述したＬｏｗ−ｋ材に挙げられる機械的強度の小さい材料に対しても、物理的な相互作用を及ぼすことなく除去加工が可能である。また、加工液に電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体、好ましくは純水、更に好ましくは超純水を用いたときには、通常の電解液を用いる電解加工と比較しても、被加工物表面への汚染も大幅に低減させることが可能であり、また加工後の廃液の処理も容易となる。また、この方式では、被加工物１０の加工電極１４と対面する部分が加工されるので、加工電極１４を移動させることで、被加工物１０の表面を所望の表面形状に加工することができる。
【００２２】
本発明によれば、電解加工が所望の加工量に達した被加工物の表面に存在していたイオン交換体の屑等付着物や酸化物層および未反応微量金属などの残留物は、一定時間の間、加工電極及び給電電極の間の電圧印加を停止した状態で、被加工物に対して電極側が相対運動することにより、その被加工物の表面に接触する部材によって、また、被加工物の表面に供給される液体の流れにより除去される。これにより、電解加工後の被加工物の加工表面を清浄にすることができ、電解加工後の洗浄の負担を低減するとともに、被加工物の信頼性の低下を防止することができる。なお、電極部とは、電極の集合体もしくは電極を支持する部材も含めた構造体であり、電極を被覆するように配置されたイオン交換体等を含む概念である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電解加工方法及び電解加工装置の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、被加工物として半導体基板を使用し、電解加工装置で半導体基板を加工するようにした例を示しているが、本発明を半導体基板以外の被加工物に適用できることは言うまでもない。
【００２４】
図４は、本発明の第１の実施形態における電解加工装置を備えた基板処理装置の構成を示す平面図である。図４に示すように、この基板処理装置は、例えば、図１（ｂ）に示すように、表面に導電体膜（被加工物）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３０と、基板Ｗを反転させる反転機３２と、電解加工装置３４とを備えている。これらの機器は直列に配置されており、これらの機器の間で基板Ｗを搬送して授受する搬送装置としての搬送ロボット３６がこれらの機器と平行に配置されている。また、電解加工装置３４による電解加工の際に、後述する加工電極と給電電極との間に印加する電圧又はこれらの間を流れる電流をモニタして基板Ｗの電解加工量を判断し、本発明に係る電解加工方法を実行するように装置全体を制御するモニタ制御部３８がロード・アンロード部３０に隣接して配置されている。
【００２５】
図５は本発明の第１の実施形態における電解加工装置を模式的に示す平面図、図６は図５の縦断面図である。図５及び図６に示すように、本実施形態における電解加工装置３４は、上下動可能かつ水平面に沿って往復運動可能なアーム４０と、アーム４０の自由端に垂設されて基板Ｗを下向き（フェイスダウン）に吸着保持する基板保持装置としての基板保持部４２と、アーム４０が取り付けられる可動フレーム４４と、矩形状の電極部４６と、電極部４６に接続される電源４８とを備えている。本実施形態では、電極部４６の大きさは基板保持部４２で保持する基板Ｗの外径よりも一回り大きな大きさに設定されている。なお、基板保持部４２としては、基板Ｗを真空吸着して保持する機構を採用した基板保持装置を用いることができる。
【００２６】
図５及び図６に示すように、可動フレーム４４の上部には上下動用モータ５０が設置されており、この上下動用モータ５０には上下方向に延びるボールねじ５２が連結されている。ボールねじ５２にはアーム４０の基部４０ａが取り付けられており、上下動用モータ５０の駆動に伴ってアーム４０がボールねじ５２を介して上下動するようになっている。また、可動フレーム４４自体も、水平方向に延びるボールねじ５４に取り付けられており、往復運動用モータ５６の駆動に伴って可動フレーム４４及びアーム４０が水平面に沿って往復運動するようになっている。
【００２７】
基板保持部４２は、アーム４０の自由端に設置された自転用モータ５８に接続されており、この自転用モータ５８の駆動に伴って回転（自転）できるようになっている。また、上述したように、アーム４０は上下動及び水平方向に往復運動可能となっており、基板保持部４２はアーム４０と一体となって上下動及び水平方向に往復運動可能となっている。
【００２８】
また、電極部４６の下方には中空モータ６０が設置されており、この中空モータ６０の主軸６２には、この主軸６２の中心から偏心した位置に駆動端６４が設けられている。電極部４６は、その中央において上記駆動端６４に軸受（図示せず）を介して回転自在に連結されている。また、電極部４６と中空モータ６０との間には、周方向に３つ以上の自転防止機構が設けられている。
【００２９】
図７（ａ）は本実施形態における自転防止機構を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、電極部４６と中空モータ６０との間には、周方向に３つ以上（図７（ａ）においては４つ）の自転防止機構６６が設けられている。図７（ｂ）に示すように、中空モータ６０の上面と電極部４６の下面の対応する位置には、周方向に等間隔に複数の凹所６８，７０が形成されており、これらの凹所６８，７０にはそれぞれ軸受７２，７４が装着されている。軸受７２，７４には、距離ｅだけずれた２つの軸体７６，７８の一端部がそれぞれ挿入されており、軸体７６，７８の他端部は連結部材８０により互いに連結される。ここで、中空モータ６０の主軸６２の中心に対する駆動端６４の偏心量も上述した距離ｅと同じになっている。したがって、電極部４６は、中空モータ６０の駆動に伴って、主軸６２の中心と駆動端６４との間の距離ｅを半径とした、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）をすることにより、基板Ｗに対する相対運動を行うようになっている。
【００３０】
次に、本実施形態における電極部４６について説明する。図８に示すように、本実施形態における電極部４６は複数の電極部材８２を備えている。図８は電極部４６の縦断面図である。図５及び図８に示すように、電極部４６は、Ｘ方向（図５参照）に延びる複数の電極部材８２を備えており、これらの電極部材８２は平板状のベース８４上に並列に等ピッチで配置されている。
【００３１】
図８に示すように、各電極部材８２は、電源に接続される電極８６と、電極８６の表面を一体的に覆うイオン交換体（イオン交換膜）９０とを備えている。イオン交換体９０は、電極８６の両側に配置された保持プレート８５により電極８６に取り付けられている。
【００３２】
本実施形態では、隣り合う電極部材８２の電極８６に、電源の陰極と陽極とが交互に接続されている。例えば、電極８６ａ（図８参照）を電源４８の陰極に接続し、電極８６ｂ（図８参照）を陽極に接続する。例えば、銅を加工する場合においては、陰極側に電解加工作用が生じるので、陰極に接続した電極８６ａが加工電極となり、陽極に接続した電極８６ｂが給電電極となる。このように、本実施形態では、加工電極８６ａと給電電極８６ｂとが並列に交互に配置される。
【００３３】
なお、加工材料によっては、電源の陰極に接続される電極を給電電極とし、陽極に接続される電極を加工電極としてもよい。すなわち、被加工材料が例えば銅やモリブデン、鉄である場合には、陰極側に電解加工作用が生じるため、電源の陰極に接続した電極８６ａが加工電極となり、陽極に接続した電極８６ｂが給電電極となる。一方、被加工材料が例えばアルミニウムやシリコンである場合には、陽極側で電解加工作用が生じるため、電源の陽極に接続した電極８６ｂが加工電極となり、陰極に接続した電極８６ａが給電電極となる。
【００３４】
このように、加工電極８６ａと給電電極８６ｂとの双方を電極部４６のＹ方向（電極部材８２の長手方向と垂直な方向）に交互に設けて基板Ｗに対面させることで、基板Ｗの導電体膜（被加工物）に給電を行う給電部を設ける必要がなくなり、基板Ｗの全面の加工が可能となる。また、電極８６間に印加される電圧の正負をパルス状（例えば、方形波又はサイン波あるいはそれらの一部）に変化させることで、電解生成物を溶解させ、加工の繰り返しの多重性によって平坦度を向上させることができる。
【００３５】
図８に示すように、電極部４６のベース８４の内部には、被加工面に純水、より好ましくは超純水を供給するための流路９２が形成されており、この流路９２は純水供給管９４を介して純水供給源（図示せず）に接続されている。各電極部材８２の両側には、基板Ｗの表面に接触する隔壁部材９６が設置されている。この隔壁部材９６の内部には、流路９２に連通する連通孔９６ａ（流体供給部）が形成されており、この連通孔９６ａを介して純水又は超純水等の液体が基板Ｗと電極部材８２のイオン交換体９０との間に供給される。
【００３６】
各電極部材８２の電極８６の内部には、流路９２からイオン交換体９０に通じる貫通孔９９が形成されている。このような構成により、流路９２内の純水又は超純水は、貫通孔９９を通ってイオン交換体９０に供給される。ここで、純水は、例えば電気伝導度が１０μＳ／ｃｍ以下の水であり、超純水は、例えば電気伝導度が０．１μＳ／ｃｍ以下の水である。
【００３７】
このように、隣り合う電極８６に電源４８から電圧を印加して加工電極及び給電電極として機能させつつ、基板Ｗの銅膜６との間に電解質を含まない純水又は超純水を供給することにより基板Ｗの表面を電解加工することができる。
【００３８】
なお、純水又は超純水の代わりに電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体、例えば純水又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、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_２ＳＯ_４等の中性塩、ＨＣｌやＨ_２ＳＯ_４等の酸、更には、アンモニア等のアルカリなどの溶液を使用することができ、被加工物の特性によって適宜選択して使用することができる。
【００３９】
更に、純水又は超純水の代わりに、純水又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、純水又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９０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）の集中を緩和して被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以下が好ましい。なお、電気伝導度の値が高すぎる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、５０μＳ／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。
【００４０】
ここで、本発明は、イオン交換体を用いた電解加工に限られるものではない。例えば、加工液として電解液を用いた場合は、電極の表面に取り付けられる加工部材としては、純水や超純水に最適なイオン交換体に代えて、柔らかい研磨パッドや不織布のようなものであってもよい。その場合においても、上述した接触部材や基板保持装置は、良好な加工性能を得る上で有用である。
【００４１】
一方、電極部材８２の電極８６は、電解反応により、酸化又は溶出が一般に問題となる。このため、電極の素材として、電極に広く使用されている金属や金属化合物よりも、炭素、比較的不活性な貴金属、導電性酸化物又は導電性セラミックスを使用することが好ましい。この貴金属を素材とした電極としては、例えば、下地の電極素材にチタンを用い、その表面にめっきやコーティングで白金又はイリジウムを付着させ、高温で焼結して安定化と強度を保つ処理を行ったものが挙げられる。セラミックス製品は、一般に無機物質を原料として熱処理によって得られ、各種の非金属・金属の酸化物・炭化物・窒化物などを原料として、様々な特性を持つ製品が作られている。この中に導電性を持つセラミックスもある。電極が酸化すると電極の電気抵抗値が増加し、印加電圧の上昇を招くが、このように、白金などの酸化しにくい材料やイリジウムなどの導電性酸化物で電極表面を保護することで、電極素材の酸化による導電性の低下を防止することができる。
【００４２】
また、電極部４６を覆うイオン交換体９０としては通水性（通液性）に優れたものを使用することがより好ましい。純水又は超純水がイオン交換体９０を通過するように流すことで、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）に十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。このような通水性を有する部材としては、例えば、通液性を有するスポンジ状の部材やナフィオン（デュポン社の商標）のような膜状部材に開孔を設けて通水性をもたせるようにしたものを使用することができる。
【００４３】
このイオン交換体９０は、例えば、アニオン交換能又はカチオン交換能を付与した不織布で構成することができる。カチオン交換体は、好ましくは強酸性カチオン交換基（スルホン酸基）を担持したものであるが、弱酸性カチオン交換基（カルボキシル基）を担持したものでもよい。また、アニオン交換体は、好ましくは強塩基性アニオン交換基（４級アンモニウム基）を担持したものであるが、弱塩基性アニオン交換基（３級以下のアミノ基）を担持したものでもよい。
【００４４】
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いわゆる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。したがって、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。
【００４５】
強酸性カチオン交換能を付与した不織布は、上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いわゆる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。
【００４６】
なお、イオン交換体９０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、又はその他有機高分子が挙げられる。また素材形態としては、不織布の他に、織布、シート、多孔質材、短繊維等が挙げられる。また、イオン交換体９０の内部にＣ膜（不織布イオン交換体）を配置して弾性を高めてもよい。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。
【００４７】
このように、イオン交換体９０をアニオン交換能又はカチオン交換能を付与した不織布で構成することで、純水又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。更に、解離によって生成した水酸化物イオンが純水又は超純水や電解液等の液体の移動に伴って効率良く電極８６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。
【００４８】
なお、イオン交換体９０をアニオン交換能又はカチオン交換能の一方を付与したもののみで構成すると、電解加工できる被加工材料が制限されるばかりでなく、極性により不純物が生成しやすくなる。そこで、アニオン交換能を有するアニオン交換体とカチオン交換能を有するカチオン交換体とを重ね合わせたり、イオン交換体９０自体にアニオン交換能とカチオン交換能の双方の交換基を付与するようにしたりしてもよく、これにより、被加工材料の範囲を拡げるとともに、不純物を生成しにくくすることができる。
【００４９】
ここで、すべての電極部材８２のイオン交換体９０に対して基板Ｗが均一に接触することが理想的である。本実施形態のように、弾性を有するイオン交換体９０を並列に配置した場合には、イオン交換体９０がＣＭＰにおける研磨面ほどの剛性を持っていないため、図９（ａ）に示すように、電極部材８２と基板Ｗとの相対運動や純水の供給等により基板Ｗが傾いて、イオン交換体９０に均一に接触しないことが考えられる。特に、基板Ｗを真空吸着する基板保持装置は、基板全面の電極８６との接触を制御しようとするため、複数の電極８６（イオン交換体９０）が配置された場合にはすべての電極８６（イオン交換体９０）に対して基板Ｗが均一に接触するように制御することは困難である。
【００５０】
このような観点から、本実施形態では、各電極部材８２の両側に隔壁部材９６を設けている。この隔壁部材９６の高さは、電極部材８２のイオン交換体９０の高さよりも少し低くなるように設定されている。したがって、基板Ｗを電極部材８２のイオン交換体９０に接触させた場合には、基板Ｗの表面が隔壁部材９６により支持されることとなる。すなわち、図９（ｂ）に示すように、基板Ｗをある程度イオン交換体９０に押し付けた後は、基板Ｗは隔壁部材９６の上面に接触するため、基板Ｗをそれ以上押し付けようとしても、その押圧力を隔壁部材９６が受けるので、基板Ｗとイオン交換体９０との接触面積は変化しない。このように、本実施形態では、基板Ｗが傾くことが防止され、接触面積が均一になるので、均一な加工を実現することができる。
【００５１】
隔壁部材９６の上面には、図９（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面と密着しつつ傷つけない程度の弾性を有する材質により形成された緩衝部材９８を取り付けることが好ましい。このような緩衝部材９８としては、例えば、発泡ウレタンなどの多孔質高分子、不織布や織布などの繊維状のもの、各種研磨パッド等が好適であり、ポリテックスパッド（ロデール社の商標）などを用いることができる。なお、電解液を用いた電解加工を行う場合には、電極を覆うイオン交換体９０の代わりに、電極と基板Ｗの間に研磨パッドなどの通液性の接触部材を介しても良い。
【００５２】
次に、本実施形態における基板処理装置を用いた基板処理（電解加工）について説明する。まず、例えば、図１（ｂ）に示すように、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を収納したカセットをロード・アンロード部３０にセットし、このカセットから１枚の基板Ｗを搬送ロボット３６で取り出す。搬送ロボット３６は、取り出した基板Ｗを必要に応じて反転機３２に搬送し、基板Ｗの導電体膜（銅膜６）を形成した表面が下を向くように反転させる。
【００５３】
搬送ロボット３６は反転させた基板Ｗを受け取り、これを電解加工装置３４に搬送し、基板保持部４２に真空吸着させて保持させる。そして、アーム４０を揺動させて基板Ｗを保持した基板保持部４２を電極部４６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５０を駆動して基板保持部４２を下降させ、この基板保持部４２で保持した基板Ｗの導電体膜（銅膜６）を電極部４６のイオン交換体９０（弾性部材）の表面に接触させるとともに、隔壁部材９６上部の緩衝部材９８（弾性部材）に接触する程度（接触する直前の位置でもよい）で基板Ｗを位置決め保持する。この状態で、自転用モータ５８（第１駆動源）を駆動して基板Ｗを回転させ、同時に中空モータ６０（第２駆動源）を駆動して電極部４６をスクロール運動させる。このとき、隔壁部材９６の連通孔９６ａから基板Ｗと電極部材８２との間に純水又は超純水を供給し、また、各電極部４６の貫通孔９９を通じて純水又は超純水をイオン交換体９０に含ませる。本実施形態では、イオン交換体９０に供給された純水又は超純水は各電極部材８２の長手方向端部から排出される。
【００５４】
そして、電源４８により隣接する電極８６間に所定の電圧を印加し、イオン交換体９０により生成された水素イオン又は水酸化物イオンによって、陰極側の電極８６ａ（以下、加工電極８６ａともいう）側において基板Ｗの表面の導電体膜（銅膜６）を溶解除去する電解加工を行う。このとき、加工電極８６ａと対面する部分において加工が進行するが、基板Ｗと加工電極８６ａとを相対移動（運動）させることにより基板Ｗの全面の加工を行っている。電解加工中に印加する電圧は、方形波、サイン波、またはそれらの正の電位のみのパルス波としてもよい。
【００５５】
電解加工中には、電極８６間に印加する電圧、又はこの間を流れる電流をモニタ制御部３８（判断部、制御部）でモニタして、エンドポイント（加工終点）を検知する。すなわち、同じ電圧（電流）を印加した状態で電解加工を行うと、材料によって流れる電流（印加される電圧）に違いが生じる。例えば、図１０（ａ）に示すように、表面に材料Ｂと材料Ａとを順次成膜した基板Ｗの該表面に電解加工を施したときに流れる電流をモニタすると、材料Ａを電解加工している間は一定の電流が流れるが、異なる材料Ｂの加工に移行する時点で流れる電流が変化する。同様に、電極８６間に印加される電圧にあっても、図１０（ｂ）に示すように、材料Ａを電解加工している間は一定の電圧が印加されるが、異なる材料Ｂの加工に移行する時点で印加される電圧が変化する。なお、図１０（ａ）は、材料Ｂを電解加工するときの方が、材料Ａを電解加工するときよりも電流が流れにくくなる場合を、図１０（ｂ）は、材料Ｂを電解加工するときの方が、材料Ａを電解加工するときよりも電圧が高くなる場合の例を示している。これにより、この電流又は電圧の変化をモニタすることでエンドポイントを確実に検知することができる。
【００５６】
なお、モニタ制御部３８で電極８６間に印加する電圧、又はこの間を流れる電流をモニタして加工終点を検知するようにした例を説明したが、このモニタ制御部３８で、加工中の基板の状態の変化をモニタして、任意に設定した加工終点を検知するようにしてもよい。この場合、加工終点は、被加工面の指定した部位について、所望の加工量に達した時点、又は加工量と相関関係を有するパラメータが所望の加工量に相当する量に達した時点を指す。このように、加工の途中においても、加工終点を任意に設定して検知できるようにすることで、多段プロセスでの電解加工が可能となる。
【００５７】
例えば、基板が異材料に達したときに生じる摩擦係数の違いによる摩擦力の変化や、基板の表面の凹凸を平坦化する際、凹凸を除去したことにより生じる摩擦力の変化等を検出することで加工量を判断し、加工終点を検出することとしてもよい。また、被加工面の電気抵抗による発熱や、加工電極と被加工面との間に液体（純水）の中を移動するイオンと水分子の衝突による発熱が生じ、例えば基板の表面に堆積した銅膜を定電圧制御で電解研磨する際には、電解加工が進み、バリア層や絶縁膜が露出するのに伴って、電気抵抗が大きくなり電流値が小さくなって発熱量が順に減少する。したがって、この発熱量の変化を検出することで加工量を判断し、加工終点を検出することとしてもよい。あるいは、異材料に達した時に生じる反射率の違いによる反射光の強度の変化を検出して、基板上の被加工膜の膜厚を検知し、これにより加工終点を検出してもよい。また、銅膜等の導電性膜の内部にうず電流を発生させ、基板の内部を流れるうず電流をモニタし、例えば周波数の変化を検出して、基板上の被加工膜の膜厚を検知し、これにより加工終点を検出してもよい。更に、電解加工にあっては、電極８６間を流れる電流値で加工レートが決まり、加工量は、この電流値と加工時間の積で求められる電気量に比例する。したがって、電流値と加工時間の積で求められる電気量を積算し、この積算値が所定の値に達したことを検出することで加工量を判断し、加工終点を検出してもよい。
【００５８】
モニタ制御部３８は、電解加工完了と判断したとき、電源４８の接続を切って電極８６の間の電圧印加を停止する。そして、この後の一定時間、例えば、１〜６０秒程度、好ましくは５〜３０秒程度、より好ましくは５〜１５秒程度、図１１（ａ）に示すように、基板Ｗをイオン交換体９０の頂部および隔壁部材９６の頂部に接触させた状態のまま、自転用モータ５８（第１駆動源）を駆動して基板Ｗを回転させるとともに、中空モータ６０（第２駆動源）を駆動して電極部４６をスクロール運動させて、基板Ｗと電極部４６とを相対運動させる。同時に、隔壁部材９６の連通孔９６ａから、および電極８６の連通孔９９から、基板Ｗとイオン交換体９０および隔壁部材９６との間に純水又は超純水等の液体を供給し、その液体は各電極部材８２の長手方向端部から排出する。この時、基板Ｗの加工電極部への押圧力は、電圧印加時と同じ、または被加工物がイオン交換体９０（接触部材）に接触する範囲で低くする。尚、加工量を厳密に測定しなくても、時間管理で所定時間電解加工を行った後、電圧オフでスクラブを行ってもよい。
【００５９】
ここで、通電による電解加工直後の基板Ｗの加工表面には、図１１（ｂ）に示すように、様々な付着物・残留物が存在している。例えば、基板Ｗの導電体膜（銅膜６）の電解加工により溶解されて付着する加工生成物Ｄ１がある。この付着物Ｄ１は、ＣｕとＯＨイオンとの反応により加工現象が生じた際に生成される物質である。また、基板Ｗと電極部４６の相対運動により削られて電圧印加による電界効果により付着するイオン交換体９０の屑Ｄ２もある。また、電解加工により酸化して絶縁体となる極薄の酸化物層、および未通電状態となって残留している未反応微量金属Ｄ３等が残留物として存在する。
【００６０】
このとき、付着物および残留物Ｄ１〜Ｄ３は、基板Ｗ及び電極部４６が電解加工完了後にも一定時間の間だけ純水又は超純水の供給を受けつつ相対運動するので、イオン交換体９０および隔壁部材９６上部の接触部により除去されて純水又は超純水等の液体と共に一部が排出される。また、付着物および残留物Ｄ１〜Ｄ３の一部は、イオン交換体９０内または隔壁部材９６に捕捉される。
【００６１】
この後に、モニタ制御部３８は、基板保持部４２の回転と電極部４６のスクロール運動を停止させ、しかる後、基板保持部４２を上昇させることにより、電極部４６から基板Ｗを離間させ、アーム４０を移動させてその基板Ｗを搬送ロボット３６に受け渡す。基板Ｗを受け取った搬送ロボット３６は、必要に応じて反転機３２に搬送して反転させた後、基板Ｗをロード・アンロード部３０のカセットに戻す。
【００６２】
本実施形態においては、電解加工後に電圧の印加を停止するとともに液体を供給しつつ相対運動を一定時間行わせることで、図１１（ｃ）に示すように、基板Ｗの表面に上記付着物および残留物Ｄ１〜Ｄ３が残存しなくなる。このことは、電解加工直後の基板Ｗと、上記電圧を印加しない状態での相対運動完了後の基板Ｗとを目視で比較してみても、明らかに付着物・残留物が除去され、きれいになっていることが分かる。このため、溶解した銅イオン等の析出や微粒子等の付着物や残留物により基板Ｗが汚染されたままになってしまうことがない。そして、被加工物表面への電解加工に伴う汚染を大幅に低減させることが可能であり、また、加工液に導電度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体、好ましくは純水、更に好ましくは超純水を用いると、加工後の廃液の処理も容易となる。
【００６３】
したがって、基板Ｗの表面を清浄にして、銅膜６により形成した配線間を短絡させる要因を除去することができ、電解加工後の洗浄の負担を低減しつつ、作製した基板Ｗの信頼性を向上させることができる。
【００６４】
次に、図１２は、本発明の第２の実施形態における電解加工装置の要部を示す縦断面図で、図１３は、図１２の要部を拡大して示す要部拡大図である。図１２に示すように、この電解加工装置１００は、表面を下向きにして基板Ｗを吸着する基板保持部１０２と、矩形状の電極部１０４とを上下に備えている。この基板保持部１０２は、前述の図５乃至図９に示す第１実施形態の基板保持部４２と同様に、上下動、左右動及び回転自在に構成されている。電極部１０４は、中空スクロールモータ１０６（駆動源）を備えており、この中空スクロールモータ１０６の駆動により、自転を行わない円運動、いわゆるスクロール運動（並進回転運動）を行うようになっている。
【００６５】
電極部１０４は、紙面に対して垂直方向に直線状に延びる複数の電極部材１０８と、上方に開口する容器１１０とを備えており、複数の電極部材１０８は容器１１０内に並列に等ピッチで配置されている。更に、この容器１１０の上方に位置して、該容器１１０の内部に超純水や純水等の液体を供給する液体供給ノズル１１２が配置されている。各電極部材１０８は、装置内の電源に接続される電極１１４を備えており、この各電極１１４に電源の陰極と陽極とが交互に、つまり、電極１１４ａに電源の陰極が、電極１１４ｂに陽極が交互に接続されている。これによって、前述と同様に、例えば、銅を加工する場合においては、陰極側に電解加工作用が生じるので、陰極に接続した電極１１４ａが加工電極となり、陽極に接続した電極１１４ｂが給電電極となるようになっている。
【００６６】
そして、この陰極に接続した加工電極１１４ａにあっては、図１３に詳細に示すように、この上部に、例えば不織布からなるイオン交換体１１６ａが取り付けられ、この加工電極１１４ａ及びイオン交換体１１６ａは、液体の通過を遮断しイオンのみを通過可能に構成されたイオン交換膜からなる第２のイオン交換体１１８ａで一体に覆われている。陽極に接続した給電電極１１４ｂにあってもほぼ同様に、この上部に、例えば不織布からなるイオン交換体１１６ｂが取り付けられ、この加工電極１１４ａ及びイオン交換体１１６ｂは、液体の通過を遮断しイオンのみを通過可能に構成されたイオン交換膜からなる第２のイオン交換体１１８ｂで一体に覆われている。これにより、不織布からなるイオン交換体１１６ａ，１１６ｂにあっては、電極１１４の長さ方向に沿った所定の位置に設けられた貫通孔（図示せず）を通過した超純水や液体が、こ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できるが、この液体は、イオン交換膜からなるイオン交換体１１８ａ，１１８ｂで流れを遮断されて、このイオン交換体１１８ａ，１１８ｂが、下記の第２の隔壁を構成するようになっている。
【００６７】
電源の陰極に接続された加工電極１１４ａの両側には、一対の液体吸引ノズル１２０が配置され、この液体吸引ノズル１２０の内部には、長さ方向に沿って延びる流体流通路１２０ａが設けられ、更に、長さ方向に沿った所定の位置に、上面に開口し液体流通路１２０ａに連通する液体吸引孔１２０ｂが設けられている。更に、この液体流通路１２０ａは、図１２に示すように、液体排出路１２１に連通し、この液体排出路１２１から外部に排出されるようになっている。
【００６８】
そして、加工電極１１４ａと一対の液体吸引ノズル１２０は、一対のタップバー１２２を介して一体化され、一対のインサートプレート１２４に挟持されてベース１２６に固定されている。一方、給電電極１１４ｂは、その表面をイオン交換体１１８ｂで覆った状態で、一対の保持プレート１２８で挟持されてベース１２６に固定されている。
【００６９】
なお、イオン交換体１１６ａ，１１６ｂは、例えば、アニオン交換基又はカチオン交換基を付与した不織布で構成されているが、アニオン交換基を有するアニオン交換体とカチオン交換基を有するカチオン交換体とを重ね合わせたり、イオン交換体１１６ａ，１１６ｂ自体にアニオン交換基とカチオン交換基の双方の交換基を付与するようにしたりしてもよく、また、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、又はその他有機高分子が挙げられることは前述と同様である。また、電極部材１０８の電極１１４の素材として、電極に広く使用されている金属や金属化合物よりも、炭素、比較的不活性な貴金属、導電性酸化物又は導電性セラミックスを使用することが好ましいことは前述と同様である。
【００７０】
そして、各液体吸引ノズル１２０の上面には、例えば弾性を有する連続気孔多孔体からなる隔壁（接触部材）１３０がその長さ方向の全長にわたって取り付けられている。この隔壁１３０の肉厚は、基板保持部１０２で保持した基板Ｗを、電極部材１０８のイオン交換体１１８ａ，１１８ｂに接触乃至近接させて、この基板Ｗに電解加工を施す際に、この隔壁１３０の上面が基板保持部１０２で保持された基板Ｗに圧接する厚さに設定されている。これによって、電解加工を行う際に、電極部１０４と基板保持部１０２との間に、隔壁１３０で隔離された、加工電極１１４ａと基板Ｗとの間に形成される流路１３２（流体供給部）と、給電電極１１４ｂと基板との間に形成される流路１３４（流体供給部）が並列に形成され、しかも、加工電極１１４ａと基板Ｗとの間に形成される流路１３２は、イオン交換膜で構成された第２の隔壁としてのイオン交換体１１８ａで２つの流路１３２ａ，１３２ｂに隔離され、給電電極１１４ｂと基板Ｗとの間に形成される流路１３４は、イオン交換膜で構成された第２の隔壁としてのイオン交換体１１８ｂで２つの流路１３４ａ，１３４ｂに隔離されるようになっている。
【００７１】
そして、これらの流路１３２，１３４に沿って流れる液体は、液体排出路１２１に接続した吸引ポンプを駆動することによって、隔壁１３０の内部を通過した後、液体吸引孔１２０ｂ、流体流通路１２０ａ及び液体排出路１２１を通過して外部に排出される。なお、このように、隔壁１３０として、連続気孔多孔体を使用すると、液体の流れを完全に隔離（遮断）することはできず部分的に隔離することになるが、液体の隔離は、液体を完全に隔離（遮断）する必要はなく、液体の流れをある程度妨げられればよい。
【００７２】
この隔壁１３０を構成する弾性を有する連続気孔多孔体としては、ポリウレタンスポンジを挙げることができるが、この隔壁１３０を、不織布、発泡ポリウレタン、ＰＶＤスポンジまたはイオン交換体で構成するようにしてもよい。
【００７３】
本実施形態では、容器１１０の内部は液体供給ノズル１１２から供給された超純水や純水等の液体で満たされ、一方、電極１１４に設けた貫通孔（図示せず）から加工電極１１４ａ及び給電電極１１４ｂの上部に配置された不織布からなるイオン交換体１１６ａ，１１６ｂに超純水や純水等の液体が供給された状態で電解加工が行われる。容器１１０の外側には、この容器１１０の外周壁１１０ａをオーバフローした液体を排出するオーバフロー路１３６が設けられており、外周壁１１０ａをオーバフローした液体は、オーバフロー路１３６を介して排液タンク（図示せず）に入るようになっている。
【００７４】
この電解加工時に、液体排出路１２１に接続した吸引ポンプを駆動することによって、加工電極１１４ａと基板Ｗとの間に形成される流路１３２と、給電電極１１４ｂと基板Ｗとの間に形成される流路１３４に沿って流れる液体を外部に排出するのであり、これにより、電気化学的加工である電解加工の際に、気泡（ガス）発生の反応が主に生じる給電電極１１４ｂと基板Ｗとの間を流れる液体の流れと、加工電極１１４ａと基板Ｗとの間を流れる液体の流れを少なくとも部分的に隔離し、独立して流れを制御することにより、発生する気泡を効果的に除去することができる。
【００７５】
このように、いわゆるマルチバー電極系において、例えばポリウレタンスポンジからなる隔壁１３０を用いて、加工電極１１４ａと基板Ｗとの間に形成される流路１３２と、給電電極１１４ｂと基板との間に形成される流路１３４とを隔離した場合、ピットの発生量は、約１桁減少することが確認されている。これは、▲１▼隔壁により給電電極側の気泡の被加工物表面への到達が遮断されたこと、▲２▼隔壁により加工電極側の流路が制限（流路断面積が減少）されることで、加工電極側の超純水の流速が増加したことの２つが原因として考えられる。
【００７６】
図１４は、電極部１０４の変形例を示すもので、この例は、隔壁（接触部材）１３０ａとして、例えばゴム製等の弾性体で、かつ通液性がないものを使用し、更に、液体吸引ノズル１２０として、隔壁１３０ａの両側に開口する２つの液体吸引孔１２０ｃを有するものを使用したものである。その他の構成は、前述の例と同様である。この例によれば、加工電極１１４ａと基板Ｗとの間に形成される流路１３２と、給電電極１１４ｂと基板との間に形成される流路１３４との隔離を完全なものとすることができる。
【００７７】
なお、図示しないが、加工電極の両側に配置する一対の液体吸引ノズルの一方の代わりに、長手方向に沿った所定位置に液体供給孔を設けた液体供給ノズルを使用し、液体供給ノズルによる液体の供給と液体吸引ノズルによる液体の吸引とを同時に行うことで、加工電極１１４ａと基板Ｗとの間に形成される流路１３２に沿って流れる液体と、給電電極１１４ｂと基板との間に形成される流路１３４に沿って流れる液体の流れをより確実に制御して、隔壁を越えて隣接する空間へ流れる液体の量を減らすようにすることができる。また、加工電極の両側に配置されるノズルの両方を液体供給ノズルとして、電極に沿った液体流れを押し出すことにより形成してもよい。この時も、容器１１０の内部を液体で満たし、基板を浸漬した状態で加工させるため、液体供給ノズル１１２から加工液を供給するのが望ましい。
【００７８】
また、前述の実施形態では電極にイオン交換体を装着した例を示しているが、電極の形状や、加工に用いる液体は、特に限定されない。隣り合う電極の間に、隔壁部材９６や隔壁１３０を設けるようにすればよい。即ち、電極の形状は、棒状のものに限られず、被加工物に対して複数の電極が対向するようにした任意の形状が選択される。電極にイオン交換体以外の通液性スクラブ部材を取付けるようにしてもよい。また、隔壁部材や隔壁を電極面よりも高くして、被加工物と電極が直接接しないようにすることで、電極の表面を露出させることができる。電極表面にイオン交換体を装着しない場合でも、被加工物と電極の間の液体の流れを仕切る第２の隔壁はあった方が好ましい。
【００７９】
そして、本実施形態においても前述の第１実施形態と同様に、基板処理（電解加工）を行うことにより電解加工完了と判断した後にも、一定時間の間（例えば１０秒程度）、電源の供給を遮断して純水又は超純水等の液体を供給しつつ基板Ｗ及び電極部１０４を相対運動させる。そして、この後に、その基板Ｗを電極部１０４から離間させて、電解加工の工程を完全に終了する。この電源の供給を遮断した状態での相対運動により、基板Ｗの加工表面に残留している付着物・残留物は、前述の第１実施形態と同様に、隔壁（接触部材）１３０，１３０ａおよびイオン交換体１１６ａ，１１６ｂ，１１８ａ，１１８ｂに捕捉されて除去され、一部が純水又は超純水等の液体と共に排出される。このため、本実施形態においても、この電解加工完了後の処理により、基板Ｗの表面に電解加工に伴う付着物・残留物などを除去することができる。なお、電解加工によって溶解した銅イオン等はイオン交換体１１６ａ，１１６ｂ，１１８ａ，１１８ｂにイオン交換反応で即座に捕捉されるとともに、未反応微量金属などもそのイオン交換体１１６ａ，１１６ｂ，１１８ａ，１１８ｂに捕捉され、溶解した銅イオン等の析出や微量金属により基板Ｗが汚染されたままになってしまうことがない。
【００８０】
したがって、基板Ｗの表面を清浄にして、銅膜６により形成した配線間を短絡させる等の要因を除去することができ、電解加工後の洗浄の負担を低減しつつ、作製した基板Ｗの信頼性を向上させることができる。
【００８１】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。例えば、加工電極及び給電電極を同一面に並べた電解加工装置に限るものではなく、また、隔壁部材や隔壁を設けずに基板Ｗを電極部材のイオン交換体で受けるようにした電解加工装置としても本発明の目的は達成される。電極形状も実施例に示した長尺状のものに限定されない。
【００８２】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、電解加工工程において被加工物の加工表面から付着物・残留物を除去することができ、これによって、例えば、半導体基板の配線間に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。このことから、電解加工後の洗浄工程を簡略化しつつ、半導体基板の配線間の短絡等の可能性を少なくするなど被加工物の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】銅配線基板の一製造例を工程順に示す図である。
【図２】加工電極及び給電電極を基板（被加工物）に近接させ、加工電極及び給電電極と基板（被加工物）との間に純水又は電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体を供給するようにしたときの本発明による電解加工の原理の説明に付する図である。
【図３】加工電極のみにイオン交換体を取り付けて、加工電極と基板（被加工物）との間に液体を供給するようにしたときの本発明による電解加工の原理の説明に付する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における電解加工装置を備えた基板処理装置の構成を示す平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における電解加工装置を模式的に示す平面図である。
【図６】図５の縦断面図である。
【図７】図７（ａ）は図５の電解加工装置における自転防止機構を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】図５の電解加工装置における電極部を示す縦断面図である。
【図９】図９（ａ）は隔壁部材を設けない場合を示す模式図、図９（ｂ）は隔壁部材を設けた場合を示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）は、異なる材料を成膜した基板の表面に電解加工を施したときに流れる電流と時間の関係を、図１０（ｂ）は、同じく印加される電圧と時間の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図１１】図９（ａ）〜図９（ｂ）は本発明の第１の実施形態における電解加工装置の作用を説明するための模式図であり、図９（ａ）は電解加工後の状態を示す図、図９（ｂ）は加工直後での基板（被加工物）側の状態を示す図、図９（ｃ）は加工後の一定時間後でのイオン交換体の状態を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態における電解加工装置の要部を示す断面図である。
【図１３】図１２の一部を拡大して示す要部拡大図である。
【図１４】電極部の変形例を示す図１３相当図である。
【符号の説明】
６銅膜（導電体膜）
７シード層
１０被加工物
１２ａ，１２ｂイオン交換体
１４加工電極
１６給電電極
１７電源
１８超純水
１９流体供給部
２０水分子
２２水酸化物イオン
２４水素イオン
２６反応物質
３０ロード・アンロード部
３２反転機
３４，１００電解加工装置
３６搬送ロボット
３８モニタ制御部
４０アーム
４２，１０２基板保持部（基板保持装置）
４４可動フレーム
４６，１０４電極部
４８電源
５０上下動用モータ
５４ボールねじ
５６往復運動用モータ
５８自転用モータ
６０中空モータ
６２主軸
６４駆動端
８２，１０８電極部材
８４，１２６ベース
８５保持プレート
８６，１１４電極（加工電極、給電電極）
９０，１１６ａ，１１６ｂ，１１８ａ，１１８ｂイオン交換体
９２流路
９４純水供給管
９６隔壁部材
９６ａ連通孔
９８緩衝部材
９９貫通孔
１０６中空スクロールモータ
１１２液体供給ノズル
１３０，１３０ａ隔壁

Claims

加工電極と、被加工物に給電する給電電極とを配置し、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加し、前記加工電極と被加工物との間に液体と接触部材を介在させ、前記被加工物を前記加工電極に接触又は近接させ、前記被加工物と前記加工電極とを相対運動させて前記被加工物の表面を電解加工し、
前記被加工物表面の電解加工が所定量加工した後に、前記加工電極及び前記給電電極の間の電圧の印加を停止し、前記加工電極と前記被加工物との間の相対運動を一定時間行った後に、前記被加工物を前記加工電極から離間させることを特徴とする電解加工方法。
前記被加工物と前記加工電極又は前記給電電極の少なくとも一方との間に、イオン交換体を配置したことを特徴とする請求項１に記載の電解加工方法。
前記加工電極と被加工物の間に介在する接触部材は、前記加工電極又は前記給電電極を被覆するように配置したイオン交換体、緩衝部材、または前記加工電極の近傍に配置した隔壁であることを特徴とする請求項１に記載の電解加工方法。
前記加工電極及び前記給電電極の双方が前記被加工物の前記加工表面に対面するように配設したことを特徴とする請求項１に記載の電解加工方法。
前記電圧の印加を停止した状態での相対運動は、１〜６０秒程度行うことを特徴とする請求項１に記載の電解加工方法。
複数の電極を配置した電極部と、前記電極に被加工物を接触乃至近接自在に保持する保持部と、前記電極部の各電極に接続される電源と、前記複数の電極の間に配置した前記被加工物の表面に接触する接触部材と、前記電極及び前記接触部材と前記被加工物との間に液体を供給する手段と、前記電極側又は前記被加工物側の一方あるいは双方を運動させて一方に対して他方を相対運動させる駆動源と、
所定量加工した後に電圧の印加を停止するとともに、前記電極及び前記接触部材と前記被加工物との間に前記液体を供給しつつ相対運動を一定時間行わせる制御手段とを備えたことを特徴とする電解加工装置。
前記電極には、イオン交換体が該電極を被覆するように配置されていることを特徴とする請求項６に記載の電解加工装置。
前記電極は、加工電極と給電電極とからなり、前記加工電極及び前記給電電極の双方が前記被加工物に対面するように配設されたことを特徴とする請求項６に記載の電解加工装置。
前記加工電極と給電電極との間に、前記接触部材となる隔壁を配置したことを特徴とする請求項８に記載の電解加工装置。
前記接触部材は、イオン交換体、多孔質高分子材料、繊維状材料あるいは研磨パッドであることを特徴とする請求項６に記載の電解加工装置。
加工電極を有する加工電極部と、
給電電極を有する給電電極部と、
前記加工電極部に接触乃至近接自在に被加工物を保持する保持部と、
前記加工電極及び給電電極に接続される電源と、
前記いずれかの電極部と被加工物の間に配置され、被加工物と接触することが可能な接触部材と、
少なくともいずれかの前記電極部と被加工物の間に液体を供給する液体供給手段と、
少なくともいずれかの前記電極部と被加工物の間に相対運動を生じさせる駆動源と、
被加工物を所定量加工後、前記電源は各電極部への電圧の印加を停止し、前記駆動源は、電圧印加停止後もいずれかの前記電極と被加工物との間に相対運動を一定時間行わせる制御手段とを備えたことを特徴とする電解加工装置。
前記接触部材は、イオン交換体もしくは弾性を有する緩衝部材であることを特徴とする請求項１１に記載の電解加工装置。
前記加工電極と給電電極は、被加工物に対して同一方向に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の電解加工装置。
前記所定量の加工をしたか否かを、加工量測定手段もしくは時間管理により判定することを特徴とする請求項１１に記載の電解加工装置。