JP2005199401A - Electrochemical machining device and method - Google Patents

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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform electrochemical machining efficiently by improving the dissociative reaction of water effectively, and to eliminate the need for replacing work of ion exchangers. <P>SOLUTION: This electrochemical machining device comprises a machining electrode 44 movable closely to a workpiece W, a feeding electrode 46 feeding power to the workpiece W, a liquid feed part 82 feeding liquid 22 including an ion exchange substance 20 with a size smaller than a distance between the workpiece W and at least one of the machining electrode 44 and the feeding electrode 46 to the distance between them, a power source 50 applying a voltage between the machining electrode 44 and the feeding electrode 46, and driving mechanisms 59, 60 generating relative movement between the workpiece W and at least one of the machining electrode 44 and the feeding electrode 46. The workpiece W is moved closely to the machining electrode 44 until the distance to the machining electrode 44 becomes 10 μm and below in a non-contact condition, and subjected to the electrochemical machining. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電解加工装置及び方法に係り、特に半導体ウエハ等の基板の表面に形成された導電性材料を加工したり、基板の表面に付着した不純物を除去したりするために使用される電解加工装置及び方法に関する。   The present invention relates to an electrolytic processing apparatus and method, and more particularly to an electrolytic process used to process a conductive material formed on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer or to remove impurities attached to the surface of the substrate. The present invention relates to a processing apparatus and method.

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)、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。   In recent years, as a wiring material for forming a circuit on a substrate such as a semiconductor wafer, the movement of using copper (Cu) having low electrical resistivity and high electromigration resistance instead of aluminum or aluminum alloy has become prominent. . This type of copper wiring is generally formed by embedding copper in a fine recess provided on the surface of the substrate. Methods for forming this copper wiring include chemical vapor deposition (CVD), sputtering, and plating, but in any case, copper is deposited on almost the entire surface of the substrate, and chemical mechanical polishing is performed. Unnecessary copper is removed by (CMP).

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。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と配線溝(トレンチ)4が形成されている。これらの上にTaN等からなるバリア層5、更にその上に電解めっきの給電層としてのシード層7がスパッタリングやCVD等により形成されている。 FIG. 1A to FIG. 1C show a manufacturing example of this type of copper wiring board W in the order of steps. As shown in FIG. 1A, an insulating film 2 such as an oxide film made of SiO 2 or a low-k material film is deposited on a conductive layer 1a on a semiconductor substrate 1 on which a semiconductor element is formed. A contact hole 3 and a wiring groove (trench) 4 are formed by an etching technique. A barrier layer 5 made of TaN or the like is formed thereon, and a seed layer 7 as a power feeding layer for electrolytic plating is formed thereon by sputtering or CVD.

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及び配線溝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及びシード層7を除去して、コンタクトホール3及び配線溝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。   Then, by plating the surface of the substrate W with copper, the contact hole 3 and the wiring groove 4 of the semiconductor substrate 1 are filled with copper as shown in FIG. A film 6 is deposited. Thereafter, the copper film 6 and the seed layer 7 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 surface of the insulating film 2 Are almost coplanar. As a result, a wiring made of the copper film 6 is formed as shown in FIG.

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。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。   In recent years, as the miniaturization and high precision have progressed in the components of all devices, and the manufacturing in the submicron region has become common, the influence of the processing method itself on the characteristics of the material has been increasing. Under such circumstances, the machining method in which the tool removes the workpiece while physically destroying it, as in conventional machining, because many defects are generated in the workpiece by machining. As a result, the properties of the workpiece are deteriorated. Therefore, it becomes a problem how the processing can be performed without impairing the characteristics of the material.

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。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、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。   Special processing methods developed as means for solving this problem include chemical polishing, electrolytic processing, and electrolytic polishing. In contrast to conventional physical processing, these processing methods perform removal processing and the like by causing a chemical dissolution reaction. Therefore, defects such as work-affected layers and dislocations due to plastic deformation do not occur, and the problem of performing processing without impairing the properties of the above-described materials is achieved.

上述した電解加工や電解研磨では、被加工物と電解液(NaCl,NaNO,HF,HCl,HNO,NaOH等の水溶液)との電気化学的相互作用によって加工が進行するとされている。従って、このような電解質を含む電解液を使用する限り、その電解液で被加工物が汚染されることは避けられない。
また、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る。
In the above-described electrolytic processing and electrolytic polishing, the processing proceeds by electrochemical interaction between the workpiece and an electrolytic solution (aqueous solution of NaCl, NaNO 3 , HF, HCl, HNO 3 , NaOH, or the like). 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.
In addition, a process of cutting by CMP while plating, such as chemical mechanical electropolishing, has been announced, but by adding machining to the plating growth surface, it will also promote abnormal growth of plating. , Causing problems with film quality.

このため、最近では、環境負荷、加工される製品の汚染または作業中の危険性などを改善させた金属の電解加工方法が開発されつつある(特許文献1、特許文献2等参照)。これらの電解加工方法は、純水または超純水を使用して電解加工を行う方法である。純水または超純水は電気をほとんど通さないため、この電解加工方法では、被加工物と加工電極との間にイオン交換体を配置して被加工物の電解加工が行われる。被加工物、イオン交換体及び加工電極は、総て純水または超純水下に置かれるので、環境負荷の問題及び被加工物の汚染の問題が著しく改善される。また、被加工物である金属は、電解反応により金属イオンとして除去され、イオン交換体に保持される。このように、除去された金属イオンがイオン交換体に保持されるため、被加工物及び液体(純水または超純水)自体の汚染を更に低減させることができ、上記方法は理想の電解加工方法として考えられている。   For this reason, recently, methods for electrolytic processing of metals have been developed that improve the environmental load, contamination of processed products, danger during work, and the like (see Patent Document 1, Patent Document 2, etc.). These electrolytic processing methods are methods of performing electrolytic processing using pure water or ultrapure water. Since pure water or ultrapure water hardly conducts electricity, in this electrolytic processing method, an electrolytic process is performed on the workpiece by placing an ion exchanger between the workpiece and the processing electrode. Since the workpiece, the ion exchanger, and the machining electrode are all placed under pure water or ultrapure water, the problem of environmental burden and the problem of contamination of the workpiece are remarkably improved. Moreover, the metal which is a workpiece is removed as a metal ion by electrolytic reaction, and is hold | maintained at an ion exchanger. Thus, since the removed metal ions are held in the ion exchanger, contamination of the workpiece and the liquid (pure water or ultrapure water) itself can be further reduced, and the above method is an ideal electrolytic machining. It is considered as a method.

上述したように、イオン交換体を配置した状態で超純水を供給しつつ被加工物を加工する電解加工方法によれば、被加工物の汚染が防止され、環境負荷を著しく低減させることができる。また、上記電解加工方法によれば、各種金属部品の表面に鏡面光沢を与えることができ、更には、従来の金属機械加工仕上げ方法に必要とされる切削油、研磨剤を含むスラリー、電解液などを不要とすることができる。   As described above, according to the electrolytic processing method of processing a workpiece while supplying ultrapure water in a state where an ion exchanger is arranged, contamination of the workpiece can be prevented and the environmental load can be significantly reduced. it can. Further, according to the above-described electrolytic processing method, the surface of various metal parts can be given a specular gloss, and further, a slurry containing a cutting oil, an abrasive, and an electrolytic solution required for a conventional metal machining finishing method. Etc. can be made unnecessary.

また、電解液を用いた電解加工(エッチング)において、被加工物と対向電極との距離を、特に10μm以下、例えば1μmに保ってエッチングを行うことで、処理後の被加工物表面の平坦性を向上させるようにしたもの(例えば、特許文献3等参照)や、プラテン電極とウエハ(基板)の表面との距離を1mm以下、好ましくは2000Åにし、プラテン電極とウエハとの間に研磨パッド(厚み約200Å)をウエハ表面に接触させつつ介在させて、ウエハ表面を研磨するようにしたもの(特許文献4等参照)等が提案されている。
特開2000−52235号公報 特開2001−64799号公報 特開2001−102356号公報 WO 02/064314 A1
Further, in electrolytic processing (etching) using an electrolytic solution, the surface of the workpiece after processing is flattened by performing etching while keeping the distance between the workpiece and the counter electrode at 10 μm or less, for example, 1 μm. The distance between the platen electrode and the surface of the wafer (substrate) is 1 mm or less, preferably 2000 mm, and a polishing pad (see FIG. A wafer having a thickness of about 200 mm while being in contact with the wafer surface to polish the wafer surface (see Patent Document 4, etc.) has been proposed.
JP 2000-52235 A JP 2001-64799 A JP 2001-102356 A WO 02/064314 A1

イオン交換体を用いた電解加工では、イオン交換体を被加工物と加工電極もしくは給電電極との間の少なくとも一方に固定して配置することで、水の解離反応を促進させ、生成されたOHイオンやHイオンを被加工物の表面に供給して加工を行うようにしている。しかし、イオン交換体の形態により、イオン交換体自身の通水性が異なってくるため、例えば、通水性に乏しいイオン交換体を用いた場合に、被加工物と電極(加工電極もしくは給電電極)との間への水の供給が制限される。このため、イオン交換体への水の供給が不足して、水の分解効率、ひいては反応種であるOHイオンやHイオンの供給量が減少したり、加工時に被加工物や電極の表面に発生する加工生成物やガスの除去効率が減少して、加工表面の形状が劣化したりするという問題が生じることがある。 In electrolytic processing using an ion exchanger, the ion exchanger is fixed and disposed at least one between a workpiece and a processing electrode or a feeding electrode, thereby promoting the dissociation reaction of water and the generated OH - so that for machining is supplied to the surface of the workpiece ions and H + ions. However, since the water permeability of the ion exchanger itself varies depending on the form of the ion exchanger, for example, when an ion exchanger having poor water permeability is used, the workpiece and the electrode (working electrode or feeding electrode) The supply of water between is limited. For this reason, the supply of water to the ion exchanger is insufficient, and the decomposition efficiency of water, and hence the supply amount of OH ions and H + ions, which are reactive species, is reduced. In some cases, the removal efficiency of processing products and gas generated in the process decreases, and the shape of the processed surface deteriorates.

また、イオン交換体の内部には、加工の進行に伴って、加工特性に影響を与える加工生成物が徐々に蓄積される。この問題に対し、イオン交換体の内部に蓄積された加工生成物を電気的に除去する方法もあるが、恒常的な解決策には至っていない。このため、最終的には、イオン交換体の交換が必要となり、イオン交換体を交換する間、装置を停止せざるを得ず、スループットの低下に繋がってしまう。
このため、(1)イオン交換体への水の供給流量の増加、(2)加工時に発生する加工生成物やガスの高効率除去、(3)イオン交換体の交換の簡便性、の要求を満たした電解加工装置及び方法の開発が望まれている。
In addition, processing products that affect the processing characteristics are gradually accumulated inside the ion exchanger as processing proceeds. To solve this problem, there is a method of electrically removing processed products accumulated in the ion exchanger, but no constant solution has been reached. For this reason, finally, it is necessary to replace the ion exchanger, and the apparatus must be stopped while the ion exchanger is replaced, leading to a decrease in throughput.
For this reason, (1) increase of water supply flow rate to the ion exchanger, (2) high efficiency removal of processing products and gas generated during processing, and (3) simplicity of ion exchanger replacement are required. There is a desire to develop a full electrolytic processing apparatus and method.

また、半導体ウエハ等の基板の表面に形成した、表面に凹凸のある導電性膜、例えば図1(b)に示すトレンチ等の内部に埋め込んだ銅膜6の不要な部分を、電解液を用いた電解加工で除去するのに際し、代表的な問題に、導電性膜表面の凹凸を平坦化することが困難であることが挙げられる。これは、導電性膜表面の凹凸がサブミクロンオーダであるのに対し、被加工物と電極との間の距離が大きく、しかも、電解液の電気抵抗率が一般に小さいため、導電性膜表面の凹部と凸部において、所望の加工速度差が得られないためである。   In addition, an unnecessary portion of the conductive film having an uneven surface formed on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer, for example, a copper film 6 embedded in a trench or the like shown in FIG. When removing by the conventional electrolytic processing, a typical problem is that it is difficult to flatten the unevenness on the surface of the conductive film. This is because the unevenness of the surface of the conductive film is on the order of submicron, whereas the distance between the workpiece and the electrode is large, and the electric resistivity of the electrolyte is generally small, This is because a desired processing speed difference cannot be obtained between the concave and convex portions.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、水の解離反応を効率的に向上させて、電解加工を効率的に行うことができ、しかもイオン交換体の交換といった作業を不要となすことができるようにした電解加工装置及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 can efficiently improve the dissociation reaction of water, efficiently perform electrolytic processing, and eliminate the need for work such as replacement of an ion exchanger. It is an object of the present invention to provide an electrolytic processing apparatus and method capable of performing the above.

請求項1に記載の発明は、被加工物に近接自在な加工電極と、前記被加工物に給電する給電電極と、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に、この間の距離よりも小さな大きさのイオン交換物質が含まれている液体を供給する液体供給部と、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加する電源と、前記被加工物と前記加工電極または給電電極の少なくとも一方との間に相対運動を生じさせる駆動機構を有し、非接触で、かつ前記加工電極との距離が10μm以下となるまで前記被加工物を該加工電極に近接させて電解加工を行うことを特徴とする電解加工装置である。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a machining electrode that is freely accessible to a workpiece, a feeding electrode that feeds power to the workpiece, and at least one of the workpiece and the machining electrode or the feeding electrode. A liquid supply unit for supplying a liquid containing an ion exchange material having a size smaller than the distance between them, a power source for applying a voltage between the processing electrode and the feeding electrode, and the workpiece A drive mechanism for causing relative movement between at least one of the machining electrode and the feeding electrode, and the workpiece to the machining electrode until contact with the machining electrode is 10 μm or less without contact. An electrolytic processing apparatus that performs electrolytic processing in proximity.

図2は、本発明の加工原理を示す。図2は、被加工物10と加工電極12とを互いに近接させて配置し、この被加工物10と加工電極12との間に、電源14を介して電圧を印加しつつ、基材16の表面にイオン交換基18を付与したイオン交換物質20が含まれている液体22を供給している状態を示す。なお、この例では、基材16の表面にイオン交換基18を付与した例を示しているが、基材の内部にイオン交換基を付与するようにしてもよいことは勿論である。   FIG. 2 shows the processing principle of the present invention. In FIG. 2, the workpiece 10 and the machining electrode 12 are arranged close to each other, and a voltage is applied between the workpiece 10 and the machining electrode 12 via the power supply 14 while the substrate 16 The state where the liquid 22 containing the ion exchange material 20 provided with the ion exchange group 18 on the surface is supplied is shown. In this example, an example in which the ion exchange group 18 is provided on the surface of the base material 16 is shown, but it is needless to say that an ion exchange group may be provided inside the base material.

これにより、超純水等の液体22中の水分子HOをイオン交換物質20のイオン交換基18で水酸化物イオンOHと水素イオンHに解離し、例えば生成された水酸化物イオンOHを、被加工物10と加工電極12との間の電界と超純水等の液体22の流れによって、被加工物10の加工電極12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OHの密度を高め、被加工物10の原子と水酸化物イオンOHを反応させる。反応によって生成された反応生成物は、液体22中に溶解、もしくはイオン交換物質20のイオン交換基18に取り込まれ、被加工物10の表面に沿った超純水等の液体22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。 Thereby, water molecules H 2 O in the liquid 22 such as ultrapure water are dissociated into hydroxide ions OH and hydrogen ions H + by the ion exchange groups 18 of the ion exchange material 20, for example, generated hydroxides. Ion OH is supplied to the surface of the workpiece 10 facing the machining electrode 12 by the electric field between the workpiece 10 and the machining electrode 12 and the flow of the liquid 22 such as ultrapure water. The density of the hydroxide ions OH − in the vicinity of the workpiece 10 is increased, and the atoms of the workpiece 10 and the hydroxide ions OH are reacted. The reaction product generated by the reaction is dissolved in the liquid 22 or taken into the ion exchange group 18 of the ion exchange material 20 and is covered by the flow of the liquid 22 such as ultrapure water along the surface of the workpiece 10. It is removed from the workpiece 10. Thereby, the removal process of the surface layer of the to-be-processed object 10 is performed.

このように、この加工法は、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ものであり、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るものである。従って、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Low−k材の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、通常の電解加工装置と比較しても、電解液に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ことで、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。   As described above, this processing method purely removes the workpiece only by electrochemical interaction with the workpiece, and the physical process between the polishing member such as CMP and the workpiece is performed. The processing principle is different from processing by mixing interaction and chemical interaction with chemical species in the polishing liquid. Therefore, removal processing can be performed without impairing the characteristics of the material. For example, even low-k materials having low mechanical strength can be removed without physical interaction. is there. In addition, even when compared with a normal electrolytic processing apparatus, contamination on the surface of the workpiece is greatly reduced by using a liquid of 500 μS / cm or less, preferably pure water, more preferably ultrapure water as the electrolytic solution. In addition, the waste liquid after processing can be easily treated.

本発明によれば、イオン交換物質を含んだ液体を被加工物と加工電極及び/または給電電極との間に供給して電解加工を行うことで、イオン交換物質の周りに大量の水を存在させて水の解離反応の効率を上昇させ、しかも被加工物と加工電極及び/または給電電極との間に大量の液体を供給して、電解加工を効率的に行うことができる。
また、非接触で、かつ加工電極との距離が10μm以下となるまで被加工物を該加工電極に近接させて電解加工を行うことで、例えば導体ウエハ等の基板の表面に形成した導電性膜表面の凹凸段差(例えば200nm)に対する導電性膜表面の凸部先端と加工電極との距離の割合を高め、導電性膜表面の凸部先端を優先的に加工して、導電性膜表面をより平坦化することができる。この被加工物と加工電極との距離は、互いに接触することなく、可能な限り狭く、例えば数μm〜数百nmオーダとすることが、導電性膜表面の段差を解消する上で好ましい。
According to the present invention, a large amount of water is present around the ion exchange material by supplying a liquid containing the ion exchange material between the workpiece and the machining electrode and / or the feeding electrode and performing the electrolytic machining. Thus, the efficiency of the water dissociation reaction can be increased, and a large amount of liquid can be supplied between the workpiece and the processing electrode and / or the power feeding electrode to efficiently perform the electrolytic processing.
Further, a conductive film formed on the surface of a substrate such as a conductor wafer by performing electrolytic processing by bringing a workpiece close to the processing electrode until the distance to the processing electrode becomes 10 μm or less without contact, for example, By increasing the ratio of the distance between the convex tip of the conductive film surface and the processing electrode to the uneven step (for example, 200 nm) on the surface, the convex tip of the conductive film surface is preferentially processed to further increase the conductive film surface. It can be flattened. The distance between the workpiece and the processing electrode is as narrow as possible without being in contact with each other. For example, it is preferable that the distance between the workpiece and the processing electrode is on the order of several μm to several hundred nm in order to eliminate the step on the surface of the conductive film.

請求項2に記載の発明は、前記イオン交換物質は、前記液体中に1〜90重量%含まれていることを特徴とする請求項1記載の電解加工装置である。
イオン交換物質は、粒子状またはゲル状で液体中に存在し、一般的には、1〜90重量%の割合で液体中に含まれているが、1〜50重量%の割合で液体中に含まれていることが好ましい。イオン交換物質の量が多いと、イオン分離が起こり、OHの生成速度が大きくなり、加工電極と被加工物の間の電流密度が増え、電流密度に比例する加工速度が増す。しかし、水の量に対して、イオン交換物質の量が多すぎると、イオン交換の対象となる水が足らず、OHの生成がある程度以上に増えずに、逆に電流密度が小さくなるおそれがある。従って、イオン交換物質の液体中の割合は、一般的には1〜90重量%で、1〜50重量%であることが望ましい。
The invention according to claim 2 is the electrolytic processing apparatus according to claim 1, wherein the ion exchange material is contained in the liquid in an amount of 1 to 90% by weight.
The ion exchange material is present in the liquid in the form of particles or gel, and is generally contained in the liquid in a proportion of 1 to 90% by weight, but in the liquid in a proportion of 1 to 50% by weight. It is preferably included. When the amount of the ion exchange material is large, ion separation occurs, the generation rate of OH increases, the current density between the processing electrode and the workpiece increases, and the processing speed proportional to the current density increases. However, if the amount of ion exchange material is too large relative to the amount of water, there will be insufficient water to be subjected to ion exchange, and the generation of OH will not increase to some extent, and the current density may decrease. is there. Therefore, the ratio of the ion exchange material in the liquid is generally 1 to 90% by weight, and preferably 1 to 50% by weight.

請求項3に記載の発明は、前記イオン交換物質は、前記被加工物と前記加工電極との間の隙間をスムーズに通過できる大きさであることを特徴とする請求項1または2記載の電解加工装置である。
これにより、イオン交換物質が被加工物と加工電極及び/または給電電極との間に入っていかないか、また例え入ったとしても、無理に入ることで、被加工物の表面を傷つけてしまうことを防止することができる。例えば粒状のイオン交換物質の大きさ(直径)は、例えば被加工物と加工電極との距離を数μm〜数百nmオーダとした場合、これより小さく、好ましくは、被加工物と加工電極との距離の1/10以下である。
According to a third aspect of the present invention, the ion exchange material is of a size that can smoothly pass through a gap between the workpiece and the processing electrode. It is a processing device.
As a result, the ion-exchange material may not enter between the workpiece and the processing electrode and / or the feeding electrode, and even if it is included, the surface of the workpiece may be damaged by entering it forcibly. Can be prevented. For example, the size (diameter) of the granular ion exchange material is smaller than this when, for example, the distance between the workpiece and the processing electrode is on the order of several μm to several hundred nm, and preferably, the workpiece and the processing electrode 1/10 or less of the distance.

請求項4に記載の発明は、前記液体は、超純水、純水、電気伝導度が500μS/cm以下の液体または電解液のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電解加工装置である。   The invention according to claim 4 is characterized in that the liquid is any one of ultrapure water, pure water, a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less, or an electrolytic solution. An electrolytic processing apparatus according to claim 1.

超純水は、例えば電気伝導度(1atm,25℃換算、以下同じ)が0.1μS/cm以下の水であり、純水は、電気伝導度が10μS/cm以下の水である。このように、超純水または純水を使用して電解加工を行うことで、加工面に不純物を残さない清浄な加工を行うことができ、これによって、電解加工後の洗浄工程を簡素化することができる。具体的には、電解加工後の洗浄工程は1段若しくは2段でよい。しかも、例えば半導体ウエハ等の基板の表面に形成した導電性膜表面の凹凸段差における凹部底部と加工電極との間の電気抵抗を、凸部先端と加工電極との間の電気抵抗に比べより大きくして、導電性膜表面の平坦化特性を向上させることができる。   Ultrapure water is, for example, water having an electric conductivity (1 atm, converted at 25 ° C., the same shall apply hereinafter) of 0.1 μS / cm or less, and pure water is water having an electric conductivity of 10 μS / cm or less. Thus, by performing electrolytic processing using ultrapure water or pure water, it is possible to perform clean processing without leaving impurities on the processed surface, thereby simplifying the cleaning process after electrolytic processing. be able to. Specifically, the cleaning step after the electrolytic processing may be one step or two steps. Moreover, for example, the electrical resistance between the bottom of the recess and the processing electrode at the uneven step on the surface of the conductive film formed on the surface of the substrate such as a semiconductor wafer is larger than the electrical resistance between the tip of the convex and the processing electrode. Thus, the planarization characteristics of the conductive film surface can be improved.

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(比抵抗で10MΩ・cm以上)以下にした液体を使用してもよく、これによっても、例えば導体ウエハ等の基板の表面に形成した導電性膜表面の凹凸段差における凹部底部と加工電極との間の電気抵抗を、凸部先端と加工電極との間の電気抵抗に比べより大きくして、導電性膜表面の平坦化特性を向上させることができる。   Further, for example, an additive such as a surfactant is added to pure water or ultrapure water, and the electric conductivity is 500 μS / cm or less, preferably 50 μS / cm, more preferably 0.1 μS / cm (ratio). A liquid having a resistance of 10 MΩ · cm or less) may be used, and for this reason, for example, the gap between the bottom of the recess and the processed electrode in the uneven step on the surface of the conductive film formed on the surface of the substrate such as a conductor wafer may be used. The electric resistance can be made larger than the electric resistance between the tip of the convex portion and the processing electrode, and the planarization characteristics of the surface of the conductive film can be improved.

この添加剤は、イオン(例えば水酸化物イオン(OHイオン))の局部的な集中を防ぐ役割を果たす。つまり、平坦面を作る重要な要素の中に「加工面全面の各点に於いて除去加工速度が均一である」というものがあり、ある単一の電気化学的な除去反応が生じている状況下に於いて、局部的な除去加工速度の差が生じる原因としては、局部的な反応種の集中が考えられ、その集中の原因としては、主に加工電極と給電電極間の電界強度の偏りや反応種であるイオンの被加工物表面近傍での分布の偏りが考えられる。そこで、液体中に、イオン(例えば水酸化物イオン)の局部的な集中を防ぐ役割を果たす添加剤を添加することで、イオンの局所的な集中を抑えことができる。 This additive serves to prevent local concentration of ions (eg hydroxide ions (OH ions)). In other words, one of the important factors for creating a flat surface is that the removal processing speed is uniform at each point on the entire processing surface, and a single electrochemical removal reaction occurs. Below, the cause of the difference in local removal processing speed is considered to be the concentration of local reactive species, and the cause of the concentration is mainly the deviation of electric field strength between the processing electrode and the feeding electrode. And the distribution of ions in the vicinity of the workpiece surface can be considered. Therefore, local concentration of ions can be suppressed by adding an additive that serves to prevent local concentration of ions (for example, hydroxide ions) into the liquid.

電解液としては、例えば、NaClやNaSO等の中性塩、HClやHSO等の酸、更には、アンモニア等のアルカリが使用でき、被加工物の特性によって、適宜選択して使用すればよい。 As the electrolytic solution, for example, a neutral salt such as NaCl or Na 2 SO 4 , an acid such as HCl or H 2 SO 4 , and an alkali such as ammonia can be used. Can be used.

請求項5に記載の発明は、前記イオン交換物質に加工中に取り込まれた加工生成物を、該イオン交換物質から除去する再生部を更に有す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電解加工装置である。
このように、液体に含まれるイオン交換物質に加工中に取り込まれた加工生成物をイオン交換物質から除去して再生することで、例えばイオン交換体を固定して用いた電解加工装置の場合のような、イオン交換体の交換作業を不要となすことができる。
The invention according to claim 5 further includes a regeneration unit that removes the processed product taken into the ion exchange material during processing from the ion exchange material. It is an electrolytic processing apparatus as described in above.
In this way, in the case of an electrolytic processing apparatus using, for example, an ion exchanger fixed, the processing product taken into the ion exchange material contained in the liquid is removed from the ion exchange material and regenerated. Such an exchange operation of the ion exchanger can be made unnecessary.

請求項6に記載の発明は、前記再生部は、前記イオン交換物質を前記液体から分離して再生液中に分散させて、該イオン交換物質に取り込まれた加工生成物を除去するように構成されていることを特徴とする請求項5記載の電解加工装置である。
請求項7に記載の発明は、前記再生部は、前記イオン交換物質が含まれている前記液体を再生槽内に受け入れ、この再生槽内の液体に電界をかけてイオン交換物質に取り込まれた加工生成物を除去するように構成されていることを特徴とする請求項5記載の電解加工装置である。
The invention according to claim 6 is configured such that the regeneration unit separates the ion exchange material from the liquid and disperses the ion exchange material in the regeneration solution to remove a processed product taken into the ion exchange material. 6. The electrolytic processing apparatus according to claim 5, wherein the electrolytic processing apparatus is provided.
According to a seventh aspect of the present invention, the regeneration unit receives the liquid containing the ion exchange material in a regeneration tank, and applies the electric field to the liquid in the regeneration tank to be taken into the ion exchange material. The electrolytic processing apparatus according to claim 5, wherein the electrolytic processing apparatus is configured to remove a processed product.

請求項8に記載の発明は、給電電極により給電する被加工物と加工電極とを、非接触で、両者の距離が10μm以下となるまで互いに近接させて配置し、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に、この間の距離よりも小さな大きさのイオン交換物質が含まれている液体を供給し、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加し、前記被加工物と前記加工電極または給電電極の少なくとも一方とを互いに相対運動させることを特徴とする電解加工方法である。   According to an eighth aspect of the present invention, the workpiece to be fed by the feeding electrode and the machining electrode are arranged in a non-contact manner and close to each other until the distance between them is 10 μm or less. A liquid containing an ion exchange material having a size smaller than the distance between the electrode and at least one of the feeding electrodes is supplied, and a voltage is applied between the processing electrode and the feeding electrode. The electrolytic processing method is characterized in that the workpiece and at least one of the processing electrode and the feeding electrode are moved relative to each other.

請求項9に記載の発明は、前記イオン交換物質は、前記液体中に1〜90重量%含まれていることを特徴とする請求項8記載の電解加工方法である。
請求項10に記載の発明は、前記イオン交換物質に加工中に取り込まれた加工生成物を、該イオン交換物質から除去することを特徴とする請求項8または9記載の電解加工方法である。
The invention according to claim 9 is the electrolytic processing method according to claim 8, wherein the ion exchange material is contained in the liquid in an amount of 1 to 90% by weight.
The invention according to claim 10 is the electrolytic processing method according to claim 8 or 9, wherein a processed product taken into the ion exchange material during processing is removed from the ion exchange material.

請求項11に記載の発明は、前記イオン交換物質を前記液体から分離し再生液中に分散させて、該イオン交換物質に取り込まれた加工生成物を除去することを特徴とする請求項10記載の電解加工方法である。
請求項12に記載の発明は、前記イオン交換物質が含まれている前記液体に電界をかけてイオン交換物質に取り込まれた加工生成物を除去することを特徴とする請求項10記載の電解加工方法である。
The invention according to claim 11 is characterized in that the ion exchange material is separated from the liquid and dispersed in a regenerating solution to remove a processed product taken into the ion exchange material. This is an electrolytic processing method.
The invention according to claim 12 is the electrolytic processing according to claim 10, wherein an electric field is applied to the liquid containing the ion exchange material to remove the processed product taken into the ion exchange material. Is the method.

本発明によれば、イオン交換物質を含んだ液体を被加工物と加工電極及び/または給電電極との間に供給して電解加工を行うことにより、イオン交換物質の周りに大量の水を存在させて水の解離反応の効率を向上させ、しかも、液体の供給流量がイオン交換物質自身の通水性に寄らないようにして、被加工物と加工電極及び/または電極との間へ供給される液体流量を容易に増加させ、これによって、電解加工を効率的に行うことができる。更に、イオン交換物質中に加工中に取り込まれた加工生成物をイオン交換物質から除去する機構を更に備えることで、被加工物と加工電極及び/または給電電極との間に常に新鮮なイオン交換物質を含む液体を供給し、しかも、イオン交換体の交換といった作業を不要となすことができる。更に、例えば半導体ウエハ等の基板表面に形成した導電性膜の加工を行う場合にあっても、良好な平坦化特性を得るようにすることができる。   According to the present invention, a large amount of water is present around the ion exchange material by supplying a liquid containing the ion exchange material between the workpiece and the machining electrode and / or the feeding electrode and performing the electrolytic machining. Thus, the efficiency of the water dissociation reaction is improved, and the liquid is supplied between the workpiece and the processing electrode and / or the electrode so that the flow rate of the liquid does not depend on the water permeability of the ion exchange material itself. The liquid flow rate can be easily increased, and thus the electrolytic processing can be performed efficiently. Furthermore, by providing a mechanism for removing processed products taken into the ion-exchange material during processing from the ion-exchange material, the ion exchange material is always freshly exchanged between the workpiece and the processing electrode and / or the feeding electrode. It is possible to supply a liquid containing a substance and eliminate the need for work such as replacement of an ion exchanger. Furthermore, even when a conductive film formed on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer is processed, good planarization characteristics can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、被加工物として基板を使用し、基板の表面に形成した銅膜等の薄膜を除去加工するようにした例を示しているが、本発明を基板以外にも適用できることは勿論である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a substrate is used as a workpiece, and an example in which a thin film such as a copper film formed on the surface of the substrate is removed is shown. However, the present invention can be applied to other than the substrate. Of course.

図3は、本発明の実施の形態の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3に示すように、この基板処理装置は、例えば、図1(b)に示す、表面に導電性膜としての銅膜6及びバリア層5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、基板の1次洗浄を行う第1洗浄機31aと、基板の2次洗浄(仕上げ洗浄)を行う第2洗浄機31b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走行自在に配置されている。また、電解加工装置34による電解加工の際に、下記のように、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れらの間を流れる電流をモニタするモニタ部38がロード・アンロード部30に隣接して配置されている。   FIG. 3 is a plan view showing a configuration of a substrate processing apparatus including the electrolytic processing apparatus according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, this substrate processing apparatus carries out, for example, a carry-in / out of a cassette containing a substrate W having a copper film 6 as a conductive film and a barrier layer 5 on its surface, as shown in FIG. The pair of load / unload units 30 as the entrance, the first cleaning device 31a that performs the primary cleaning of the substrate, the second cleaning device 31b that performs the secondary cleaning (finish cleaning) of the substrate, and the substrate W are reversed. A reversing machine 32 and an electrolytic processing apparatus 34 are provided. These devices are arranged in series, and a transfer robot 36 as a transfer device that transfers the substrate W between these devices and transfers is arranged in parallel with these devices. In addition, when electrolytic processing is performed by the electrolytic processing apparatus 34, a monitor unit 38 that monitors a voltage applied between the processing electrode 44 and the power supply electrode 46 or a current flowing between them as described below is loaded / unloaded. It is arranged adjacent to the part 30.

図4は、基板処理装置内の電解加工装置34の縦断面図を示し、図5は、電解加工装置34の電極部の平面図を示す。図4及び図5に示すように、電解加工装置34は、上下動かつ水平方向に揺動可能な揺動アーム40の自由端に垂設されて基板Wを下向き(フェースダウン)に吸着保持する基板保持部42と、円板状で絶縁体からなり、内部に扇状の加工電極44と給電電極46とを表面を露出させて交互に埋設した電極部48とを上下に備えている。そして、この加工電極44に電源50の陰極が、給電電極46に電源50の陽極がそれぞれ接続されるようになっている。この実施の形態では、電極部48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。   FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the electrolytic processing apparatus 34 in the substrate processing apparatus, and FIG. 5 is a plan view of the electrode portion of the electrolytic processing apparatus 34. As shown in FIGS. 4 and 5, the electrolytic processing apparatus 34 is vertically suspended at the free end of the swing arm 40 that can move up and down and swing in the horizontal direction, and holds and holds the substrate W downward (face-down). The substrate holding part 42 and the electrode part 48 which consists of a disk-shaped insulator and fan-shaped processing electrode 44 and the electric power feeding electrode 46 were alternately embedded by exposing the surface inside. The machining electrode 44 is connected to the cathode of the power supply 50, and the power supply electrode 46 is connected to the anode of the power supply 50. In this embodiment, the size of the electrode portion 48 is set to be slightly larger than the outer diameter of the substrate W held by the substrate holding portion 42.

揺動アーム40は、上下動用モータ52の駆動に伴ってボールねじ54を介して上下動し、揺動用モータ56の回転に伴って回転する揺動軸58の上端に連結さている。また、基板保持部42は、揺動アーム40の自由端に取付けた自転用モータ59に接続され、この自転用モータ59の駆動に伴って回転(自転)するようになっている。   The swing arm 40 is moved up and down via a ball screw 54 as the vertical motion motor 52 is driven, and is connected to the upper end of a swing shaft 58 that rotates as the swing motor 56 rotates. The substrate holding part 42 is connected to a rotation motor 59 attached to the free end of the swing arm 40, and rotates (autorotates) as the rotation motor 59 is driven.

電極部48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48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48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。   A hollow motor 60 is installed below the electrode portion 48, and a driving end 64 is provided on the main shaft 62 of the hollow motor 60 at a position eccentric from the center of the main shaft 62. The electrode portion 48 is rotatably connected to the drive end 64 via a bearing (not shown) at the center thereof. Further, three or more rotation prevention mechanisms are provided in the circumferential direction between the electrode portion 48 and the hollow motor 60.

図6(a)は、この実施の形態における自転防止機構を示す平面図、図6(b)は、図6(a)のA−A線断面図である。図6(a)及び図6(b)に示すように、電極部48と中空モータ60との間には、周方向に3つ以上(図6(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6(b)に示すように、中空モータ60の上面と電極部48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。従って、電極部48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)を行うようになっている。   FIG. 6A is a plan view showing a rotation prevention mechanism in this embodiment, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. As shown in FIGS. 6A and 6B, there are three or more rotation prevention mechanisms (four in FIG. 6A) in the circumferential direction between the electrode portion 48 and the hollow motor 60. 66 is provided. As shown in FIG. 6B, a plurality of recesses 68 and 70 are formed at equal intervals in the circumferential direction at corresponding positions on the upper surface of the hollow motor 60 and the lower surface of the electrode portion 48. Bearings 72 and 74 are mounted at the locations 68 and 70, respectively. One end portions of two shaft bodies 76 and 78 that are shifted by a distance “e” are inserted into the bearings 72 and 74, respectively, and the other end portions of the shaft bodies 76 and 78 are connected to each other by a connecting member 80. Here, the amount of eccentricity of the drive end 64 with respect to the center of the main shaft 62 of the hollow motor 60 is also the same as the distance “e” described above. Therefore, as the hollow motor 60 is driven, the electrode portion 48 has a so-called scroll motion (translational rotation) that does not rotate with a radius “e” between the center of the main shaft 62 and the drive end 64 as a radius. Exercise).

図4に戻って、電極部48の側上方には、電極部48と基板保持部42で保持した基板Wとの間に、イオン交換物質20を含んだ液体22(図2参照、以下同じ)を供給する液体供給部としての液体供給ノズル82が配置されている。電極部48の外周部には、電極部48と基板保持部42で保持した基板Wとの間に供給された液体22を回収する液体回収槽84が設けられている。   Returning to FIG. 4, the liquid 22 containing the ion exchange material 20 between the electrode portion 48 and the substrate W held by the substrate holding portion 42 is located above the electrode portion 48 (see FIG. 2, the same applies hereinafter). A liquid supply nozzle 82 as a liquid supply unit for supplying the liquid is disposed. A liquid recovery tank 84 that recovers the liquid 22 supplied between the electrode unit 48 and the substrate W held by the substrate holding unit 42 is provided on the outer periphery of the electrode unit 48.

前述のイオン交換物質20(図2参照)は、基材16の表面に、イオン交換基(アニオン交換基またはカチオン交換基)18を付与して構成されている。カチオン交換基は、好ましくは強酸性カチオン交換基(スルホン酸基)であるが、弱酸性カチオン交換基(カルボキシル基)でもよい。また、アニオン交換基は、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)であるが、弱塩基性アニオン交換基(3級以下のアミノ基)でもよい。   The above-described ion exchange material 20 (see FIG. 2) is configured by adding an ion exchange group (anion exchange group or cation exchange group) 18 to the surface of the base material 16. The cation exchange group is preferably a strong acid cation exchange group (sulfonic acid group), but may be a weak acid cation exchange group (carboxyl group). The anion exchange group is preferably a strong basic anion exchange group (quaternary ammonium group), but may be a weak basic anion exchange group (tertiary or lower amino group).

ここで、例えば強塩基性アニオン交換基からなるイオン交換基18を付与したイオン交換物質20は、基材16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18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18は、最大で5meq/gが可能である。   Here, for example, an ion exchange material 20 provided with an ion exchange group 18 composed of a strongly basic anion exchange group introduces a graft chain by a so-called radiation graft polymerization method in which graft polymerization is performed after irradiating the substrate 16 with γ rays. Then, the introduced graft chain is aminated to introduce a quaternary ammonium group. The capacity of the ion exchange group 18 to be introduced is determined by the amount of graft chains to be introduced. In order to perform the graft polymerization, for example, using monomers such as acrylic acid, styrene, glycidyl methacrylate, sodium styrenesulfonate, chloromethylstyrene, and the like, by controlling the monomer concentration, reaction temperature, and reaction time, The amount of grafting to be polymerized can be controlled. Therefore, the ratio of the weight after the graft polymerization to the weight of the material before the graft polymerization is called the graft ratio, and this graft ratio can be 500% at the maximum, and the ion exchange groups 18 introduced after the graft polymerization are 18%. Can be up to 5 meq / g.

強酸性カチオン交換基からなるイオン交換基18を付与したイオン交換物質20は、前記強塩基性アニオン交換基を付与する方法と同様に、基材16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18は、最大で5meq/gが可能である。   The ion exchange material 20 provided with the ion exchange group 18 composed of a strongly acidic cation exchange group is subjected to graft polymerization after irradiating the substrate 16 with γ-rays in the same manner as the method for providing the strongly basic anion exchange group. A graft chain is introduced by a so-called radiation graft polymerization method, and then the introduced graft chain is treated with, for example, heated sulfuric acid to introduce a sulfonic acid group. Moreover, a phosphoric acid group can be introduce | transduced if it processes with the heated phosphoric acid. Here, the graft ratio can be 500% at the maximum, and the ion exchange group 18 introduced after the graft polymerization can be 5 meq / g at the maximum.

イオン交換物質20の基材16としては、有機物、無機物いずれでもよく、有機物としては、例えばポリスチレン−ジビニルベンゼン共重合体等の炭化水素性樹脂やフッ素系樹脂が挙げられる。また、無機物としては、例えばプラチナや金等の不活性金属、SiO等の非導電性酸化物や導電性酸化物が挙げられる。また、イオン交換物質20の形態は、粒子状でも、何らかのゲル状であってもよく、液体22中に、一般的に1〜90重量%、好ましく1〜50重量%含まれている。ここで、イオン交換物質20を含む液体22は、下記のように、下降した基板Wと電極部48との間の隙間に容易に入り込むように、十分な流動性を有している必要がある。このため、イオン交換物質20が、何らかのゲル状で、その粘性が小さい場合には、そのままの状態で使用してもよい。 The base material 16 of the ion exchange material 20 may be either an organic material or an inorganic material. Examples of the organic material include hydrocarbon resins such as polystyrene-divinylbenzene copolymer and fluorine resins. As the inorganic substance, for example, inert metal such as platinum or gold, a non-conductive oxide or a conductive oxide such as SiO 2 and the like. The form of the ion exchange material 20 may be in the form of particles or some gel, and is generally contained in the liquid 22 in an amount of 1 to 90% by weight, preferably 1 to 50% by weight. Here, the liquid 22 containing the ion exchange material 20 needs to have sufficient fluidity so as to easily enter the gap between the lowered substrate W and the electrode portion 48 as described below. . For this reason, when the ion exchange material 20 is in some gel form and its viscosity is small, it may be used as it is.

ここで、基材16として、ポリエチレンやポリプロピレンを使用した場合、放射線(γ線と電子線)を先に基材16に照射する(前照射)ことで、基材16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を基材16として使用した場合、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、ほとんどの基材に適用できる。   Here, when polyethylene or polypropylene is used as the base material 16, the base material 16 is first irradiated with radiation (γ rays and electron beams) (pre-irradiation) to generate radicals on the base material 16, and then Can be grafted by reacting with a monomer. Thereby, a graft chain having high uniformity and few impurities can be formed. On the other hand, when other organic polymer is used as the substrate 16, radical polymerization can be performed by impregnating the monomer and irradiating (simultaneously irradiating) radiation (γ rays, electron beams, ultraviolet rays). In this case, although it lacks uniformity, it can be applied to most substrates.

このように、イオン交換基18を付与したイオン交換物質20を含む液体22を基板Wと電極部48との間に供給することで、イオン交換物質20の周りに大量の水を存在させて水の解離反応の効率を上昇させることができ、これによって、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22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、基板Wと加工電極44及び給電電極46との間に大量の液体22を供給することで、電解加工を効率的に行うことができる。   In this way, by supplying the liquid 22 containing the ion exchange material 20 provided with the ion exchange group 18 between the substrate W and the electrode portion 48, a large amount of water is present around the ion exchange material 20 and water is added. The efficiency of the dissociation reaction can be increased, whereby many water molecules are dissociated into hydrogen ions and hydroxide ions. Furthermore, since the hydroxide ions generated by the dissociation are efficiently transported to the surface of the processing electrode 44 as the liquid 22 such as pure water or ultrapure water or an electrolytic solution moves, a high current can be obtained even at a low applied voltage. In addition, by supplying a large amount of the liquid 22 between the substrate W and the processing electrode 44 and the power supply electrode 46, the electrolytic processing can be performed efficiently.

ここで、イオン交換物質20として、アニオン交換基又はカチオン交換基の一方のイオン交換基18を付与したもののみを使用すると、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、液体22中に、イオン交換基18としてアニオン交換基を使用したイオン交換物質(アニオン交換物質)20と、イオン交換基18としてカチオン交換基を使用したイオン交換物質(カチオン交換物質)20を含むようにしたり、イオン交換基18として、カチオン交換基とアニオン交換基の双方を使用したイオン交換物質20を使用したりしてもよく、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。   Here, when only the ion exchange material 20 to which one of the anion exchange group or the cation exchange group is added is used, not only the work material that can be electrolytically processed but also the impurities depending on the polarity. It becomes easy to generate. Therefore, an ion exchange material (anion exchange material) 20 using an anion exchange group as the ion exchange group 18 and an ion exchange material (cation exchange material) 20 using a cation exchange group as the ion exchange group 18 are contained in the liquid 22. The ion-exchange substance 20 using both a cation exchange group and an anion exchange group may be used as the ion exchange group 18, thereby expanding the range of the material to be processed and introducing impurities. It can be made difficult to generate.

この実施の形態では、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、電源50の陰極に接続した電極が加工電極44となり、電源50の陽極に接続した電極が給電電極46となって、この加工電極44と給電電極46が円周方向に沿って交互に配置されるようになっている。加工材料によっては、電源50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50の陰極に接続した電極が加工電極44となり、陽極に接続した電極が給電電極46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50の陽極に接続した電極が加工電極となり、陰極に接続した電極が給電電極となる。   In this embodiment, for example, when processing copper, an electrolytic processing action occurs on the cathode side, so that the electrode connected to the cathode of the power supply 50 becomes the processing electrode 44 and the electrode connected to the anode of the power supply 50 feeds power. As the electrode 46, the processing electrode 44 and the feeding electrode 46 are alternately arranged along the circumferential direction. Depending on the processing material, the electrode connected to the cathode of the power supply 50 may be used as a feeding electrode, and the electrode connected to the anode may be used as a 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. Therefore, the electrode connected to the cathode of the power supply 50 becomes the processing electrode 44, and the electrode connected to the anode is the feeding electrode. 46. On the other hand, when the material to be processed is, for example, aluminum or silicon, an electrolytic processing action occurs on the anode side. Therefore, the electrode connected to the anode of the power supply 50 becomes the processing electrode, and the electrode connected to the cathode becomes the power supply electrode.

また、被加工物が錫酸化物やインジウム錫酸化物(ITO)などの導電性酸化物の場合には、被加工物を還元した後に、電解加工を行う。すなわち、図4において、電源50の陽極に接続した電極が還元電極となり、陰極に接続した電極が給電電極となって、導電性酸化物の還元を行う。続いて、先程給電電極であった電極を加工電極として、還元された導電性酸化物の加工を行う。あるいは、導電性酸化物の還元時の極性を反転させることによって還元電極を加工電極にしてもよい。又、被加工物を陰極にして、陽極電極を対向させることによっても導電性酸化物の除去加工ができる。   When the workpiece is a conductive oxide such as tin oxide or indium tin oxide (ITO), electrolytic processing is performed after reducing the workpiece. That is, in FIG. 4, the electrode connected to the anode of the power supply 50 serves as a reduction electrode, and the electrode connected to the cathode serves as a feeding electrode to reduce the conductive oxide. Subsequently, the reduced conductive oxide is processed using the electrode that was previously the power supply electrode as the processing electrode. Alternatively, the reduction electrode may be a processed electrode by reversing the polarity when the conductive oxide is reduced. Also, the conductive oxide can be removed by using the workpiece as a cathode and facing the anode electrode.

なお、上記の例では、基板の表面に形成した導電性膜としての銅膜6を電解加工するようにした例を示しているが、基板の表面に成膜乃至付着した不要なルテニウム(Ru)膜も同様にして、すなわちルテニウム膜を陽極となし、陰極に接続した電極を加工電極として、電解加工(エッチング除去)することができる。   The above example shows an example in which the copper film 6 as the conductive film formed on the surface of the substrate is subjected to electrolytic processing, but unnecessary ruthenium (Ru) deposited or attached to the surface of the substrate. Similarly, the film can be electrolytically processed (etched away) using the ruthenium film as the anode and the electrode connected to the cathode as the processing electrode.

このように、加工電極44と給電電極46とを円周方向に沿って交互に設けることで、基板Wの導電性膜(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、電圧、電流の印加方式としては、直流入力の他に、矩形波、パルス、サイン波入力でもよい。矩形波入力の場合、電圧、電流の入力は、正と負、正とゼロの矩形波であり、デュティ比は加工対象により任意で設定する。   In this way, by providing the processing electrodes 44 and the power supply electrodes 46 alternately along the circumferential direction, it is not necessary to provide a power supply unit that supplies power to the conductive film (workpiece) of the substrate W. The entire surface can be processed. Further, as a method for applying voltage and current, in addition to DC input, rectangular wave, pulse, or sine wave input may be used. In the case of rectangular wave input, the voltage and current inputs are rectangular waves of positive and negative and positive and zero, and the duty ratio is arbitrarily set depending on the object to be processed.

ここで、加工電極44及び給電電極46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。   Here, the processing electrode 44 and the power supply electrode 46 generally have a problem of oxidation or elution due to an electrolytic reaction. For this reason, it is preferable to use carbon, a comparatively inactive noble metal, a conductive oxide, or a conductive ceramic rather than the metal and metal compound currently widely used for the electrode as a raw material of an electrode. As an electrode made of this noble metal, for example, titanium is used as the base electrode material, platinum or iridium is attached to the surface by plating or coating, and sintering is performed at a high temperature to maintain stability and strength. Can be mentioned. Ceramic products are generally obtained by heat treatment using inorganic materials as raw materials, and products having various characteristics are made using various nonmetals, metal oxides, carbides and nitrides as raw materials. Some of these are conductive ceramics. When the electrode is oxidized, the electrical resistance value of the electrode increases, leading to an increase in applied voltage. Thus, by protecting the electrode surface with a material that is difficult to oxidize such as platinum or a conductive oxide such as iridium, the electrode is protected. A decrease in conductivity due to oxidation of the material can be prevented.

イオン交換物質20を含む液体22として、純水、好ましくは超純水が使用される。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。このように電解質を含まない純水又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、イオン交換物質20のイオン交換基18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。   As the liquid 22 containing the ion exchange material 20, pure water, preferably ultrapure water is used. Here, the pure water is, for example, water having an electric conductivity of 10 μS / cm or less, and the ultrapure water is, for example, water having an electric conductivity of 0.1 μS / cm or less. In this way, by performing electrolytic processing using pure water or ultrapure water that does not contain an electrolyte, it is possible to prevent the impurities such as the electrolyte from adhering to or remaining on the surface of the substrate W. . Furthermore, since the copper ions and the like dissolved by electrolysis are immediately captured by the ion exchange group 18 of the ion exchange material 20 by the ion exchange reaction, the dissolved copper ions and the like are again deposited on other portions of the substrate W, The surface of the substrate W is not contaminated by being oxidized into fine particles.

また、純水又は超純水の代わりに電気伝導度500μS/cm以下の液体や、任意の電解液、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NaSO等の中性塩、HClやHSO等の酸、更には、アンモニア等のアルカリ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。 Instead of pure water or ultrapure water, a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less, or an arbitrary electrolytic solution, for example, an electrolytic solution obtained by adding an electrolyte to pure water or ultrapure water may be used. By using the electrolytic solution, electric resistance can be reduced and power consumption can be reduced. As this electrolytic solution, for example, a neutral salt such as NaCl or Na 2 SO 4 , an acid such as HCl or H 2 SO 4 , or an alkali such as ammonia can be used. Depending on the characteristics, it can be appropriately selected and used.

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の表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、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。   Furthermore, instead of pure water or ultrapure water, a surfactant or the like is added to pure water or ultrapure water, and the electric conductivity is 500 μS / cm or less, preferably 50 μS / cm or less, more preferably 0. A liquid having a specific resistance of 10 MΩ · cm or less may be used. In this way, by adding a surfactant to pure water or ultrapure water, a layer having a uniform inhibitory action to prevent ion migration is formed on the surface of the substrate W, whereby ion exchange (metal The concentration of the dissolution can be relaxed and the flatness of the work surface can be improved. Here, the surfactant concentration is preferably 100 ppm or less. If the value of the electrical conductivity is too high, the current efficiency is lowered and the processing speed is slowed down. However, the electrical conductivity is 500 μS / cm or less, preferably 50 μS / cm or less, more preferably 0.1 μS / cm or less. A desired processing speed can be obtained by using a liquid having

次に、この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、表面に導電性膜(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の導電性膜(銅膜6)を形成した表面が下を向くように反転させる。   Next, substrate processing (electrolytic processing) using this substrate processing apparatus will be described. First, for example, as shown in FIG. 1B, a cassette containing a substrate W on which a copper film 6 is formed as a conductive film (processed part) on the surface is set in a load / unload unit 30. A single substrate W is taken out by the transfer robot 36. The transfer robot 36 transfers the taken-out substrate W to the reversing machine 32 as necessary, and reverses the substrate W so that the surface on which the conductive film (copper film 6) is formed faces downward.

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により吸着保持させ、この状態で、揺動アーム40を移動させて基板Wを保持した基板保持部42を電極部48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52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を電極部48の表面、つまり加工電極44及び給電電極46の表面に近接させる。この状態で、自転用モータ59を駆動して基板Wを回転させ、同時に中空モータ60を駆動して電極部48をスクロール運動させることで、基板保持部42で保持した基板Wと加工電極44及び給電電極46とを相対運動させる。このとき、液体供給ノズル82から基板Wと電極部48との間に、イオン交換物質20を含む液体22を供給して、基板Wと電極部48との間を液体22で満たしながら、この間を流れた液体22を液体回収槽84内に回収する。   The transfer robot 36 receives the inverted substrate W, transfers it to the electrolytic processing apparatus 34, holds it by suction by the substrate holder 42, and moves the swing arm 40 in this state to hold the substrate W. The holding part 42 is moved to a machining position directly above the electrode part 48. Next, the vertical movement motor 52 is driven to lower the substrate holding portion 42, and the substrate W held by the substrate holding portion 42 is brought close to the surface of the electrode portion 48, that is, the surfaces of the processing electrode 44 and the feeding electrode 46. In this state, the rotation motor 59 is driven to rotate the substrate W, and at the same time, the hollow motor 60 is driven to cause the electrode portion 48 to scroll, whereby the substrate W held by the substrate holding portion 42 and the processing electrode 44 and The feeding electrode 46 is moved relative to each other. At this time, the liquid 22 containing the ion exchange material 20 is supplied from the liquid supply nozzle 82 between the substrate W and the electrode portion 48, and the space between the substrate W and the electrode portion 48 is filled with the liquid 22. The liquid 22 that has flowed is recovered in the liquid recovery tank 84.

そして、電源50により加工電極44と給電電極46との間に所定の電圧を印加し、イオン交換物質20のイオン交換基18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、加工電極(陰極)44において、基板Wの表面の導電性膜(銅膜6)の電解加工を行う。この実施の形態では、基板保持部42を回転させ、同時に電極部48をスクロール運動させることで、基板Wと加工電極44及び給電電極46とを相対移動させて加工を行うようにしているが、基板Wと電極部48との相対運動はこの限りではなく、少なくとも一方が回転、偏心回転、並進、往復、スクロール運動するようにしてもよい。   Then, a predetermined voltage is applied between the processing electrode 44 and the power supply electrode 46 by the power source 50, and the processing electrode (cathode) is generated by hydrogen ions or hydroxide ions generated by the ion exchange groups 18 of the ion exchange material 20. In 44, electrolytic processing of the conductive film (copper film 6) on the surface of the substrate W is performed. In this embodiment, the substrate holding portion 42 is rotated and the electrode portion 48 is simultaneously scrolled to move the substrate W, the processing electrode 44 and the feeding electrode 46 relative to each other for processing. The relative motion between the substrate W and the electrode unit 48 is not limited to this, and at least one of the substrate W and the electrode unit 48 may rotate, eccentrically rotate, translate, reciprocate, or scroll.

ここで、図7に示すように、基板保持部42で保持した基板Wを、加工電極44との距離Dが10μm以下、好ましくは、数μm〜数百nmオーダとなるまで、可能な限り加工電極44に接触させることなく近接させた状態で電解加工を行うことが、基板Wの表面の、銅膜6(図1参照)等の導電性膜表面の段差を解消する上で好ましい。すなわち、例えば、図1に示す、半導体ウエハ等の基板Wの表面に形成した導電性膜として銅膜6の表面には、図7に示すように、通常200nm程度の数百nmオーダの凹凸段差Tがある。このため、例えば銅膜6の表面と加工電極44との距離Dが、例えば1mm(≪T=200nm)程度であると、この距離Dの凹凸段差Tに対する割合が極端に小さくなり、電気抵抗は距離に比例するため、銅膜6の凸部のみを優先的に除去することが困難となる。しかし、銅膜6の表面と加工電極44との距離Dが、例えば1μmの場合は、この距離Dの凹凸段差Tに対する割合が高くなり、このため、図8に示すように、銅膜6の表面と加工電極44との距離Dをより狭くすることで、銅膜6の凸部先端を優先的に加工して、加工量の増加に伴って残留段差をより小さくして、銅膜6の表面をより平坦に加工することができる。   Here, as shown in FIG. 7, the substrate W held by the substrate holder 42 is processed as much as possible until the distance D from the processing electrode 44 is 10 μm or less, preferably several μm to several hundreds nm. It is preferable to perform electrolytic processing in a state where the electrode 44 is not in contact with the electrode 44 in order to eliminate a step on the surface of the conductive film such as the copper film 6 (see FIG. 1) on the surface of the substrate W. That is, for example, the surface of the copper film 6 as the conductive film formed on the surface of the substrate W such as a semiconductor wafer shown in FIG. There is T. For this reason, for example, when the distance D between the surface of the copper film 6 and the processing electrode 44 is, for example, about 1 mm (<< T = 200 nm), the ratio of the distance D to the uneven step T becomes extremely small, and the electric resistance is Since it is proportional to the distance, it is difficult to preferentially remove only the convex portions of the copper film 6. However, when the distance D between the surface of the copper film 6 and the processing electrode 44 is, for example, 1 μm, the ratio of the distance D to the uneven step T is high. For this reason, as shown in FIG. By reducing the distance D between the surface and the processing electrode 44, the tip of the convex portion of the copper film 6 is preferentially processed, and the residual step is further reduced as the processing amount increases. The surface can be processed more flatly.

更に、液体22として、電気抵抗率の大きい純水、超純水または電気伝導度が500μS/cm以下の液体を使用することで、銅膜6の表面の凹凸段差Tにおける凹部底部と加工電極44との間の電気抵抗Rを、凸部先端と加工電極44との間の電気抵抗Rに比べより大きくし(R>R)、凹凸段差Tの凸部先端と凹部底部との間に加工速度差を生じさせて、銅膜6の表面の平坦化特性を向上させることができる。 Further, by using pure water having a high electrical resistivity, ultrapure water, or a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less as the liquid 22, the bottom of the concave portion and the processing electrode 44 at the concave and convex step T on the surface of the copper film 6. the electrical resistance R 1 between, larger than compared with the electric resistance R 2 between the projection end and the working electrode 44 (R 1> R 2), between the projection end and the recess bottom of the step height T It is possible to improve the planarization characteristics of the surface of the copper film 6 by causing a difference in processing speed.

液体22に含まれるイオン交換物質20の大きさ(直径)dは、この銅膜6の表面と加工電極44(及び給電電極46)との距離D(d<D)より小さく、基板Wと加工電極44との間の隙間をスムーズに通過できる大きさであることが好ましい。これによって、イオン交換物質20が基板W(銅膜6)と加工電極44との間に入っていかないか、また例え入ったとしても、無理に入ることで、銅膜6の表面を傷つけてしまうことを防止することができる。このイオン交換物質20の大きさ(直径)dは、例えば基板Wと加工電極44との距離を数μm〜数百nmオーダとした場合、これより小さい、例えば基板Wと加工電極44との距離の1/10以下である。   The size (diameter) d of the ion exchange material 20 contained in the liquid 22 is smaller than the distance D (d <D) between the surface of the copper film 6 and the processing electrode 44 (and the feeding electrode 46), and the substrate W and the processing are processed. It is preferable that the size is such that the gap between the electrode 44 and the electrode 44 can pass smoothly. As a result, even if the ion exchange material 20 does not enter between the substrate W (copper film 6) and the processing electrode 44, or even if it enters, the surface of the copper film 6 is damaged by entering it forcibly. This can be prevented. The size (diameter) d of the ion exchange material 20 is smaller than, for example, the distance between the substrate W and the processing electrode 44 when the distance between the substrate W and the processing electrode 44 is on the order of several μm to several hundred nm. 1/10 or less.

この時、加工電極44と給電電極46との間に印加する電圧、またはこの間を流れる電流をモニタ部38でモニタして、エンドポイント(加工終点)を検知する。つまり、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9(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時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、加工電極44と給電電極46との間に印加される電圧にあっても、図9(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9(a)は、材料Bを電解加工する時の方が、材料Aを電解加工する時よりも電流が流れにくくなる場合を、図9(b)は、材料Bを電解加工する時の方が、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、この電流また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。   At this time, the voltage applied between the machining electrode 44 and the feeding electrode 46 or the current flowing between them is monitored by the monitor unit 38 to detect the end point (machining end point). That is, if electrolytic processing is performed in the state where the same voltage (current) is applied, a difference occurs in the current (applied voltage) flowing depending on the material. For example, as shown in FIG. 9A, when the current flowing when electrolytic processing is performed on the surface of the substrate W on which the material B and the material A are sequentially formed is monitored, the material A is electrolytically processed. A constant current flows while the material B is in operation, but the current that flows at the time of transition to processing of a different material B changes. Similarly, even when the voltage is applied between the machining electrode 44 and the feeding electrode 46, as shown in FIG. 9B, a constant voltage is applied during the electrolytic machining of the material A. However, the voltage applied at the time of shifting to processing of a different material B changes. 9A shows a case where the current is less likely to flow when the material B is electrolytically processed than when the material A is electrolytically processed. FIG. 9B shows the case where the material B is electrolytically processed. The example shows the case where the voltage is higher than when the material A is electrolytically processed. Thus, the end point can be reliably detected by monitoring the change in the current or voltage.

なお、この例では、モニタ部38で加工電極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モニタして加工終点を検知するようにした例を示しているが、このモニタ部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、若しくは加工量と相関関係を有するパラメータついて、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。   In this example, the voltage applied between the machining electrode 44 and the feeding electrode 46 by the monitor unit 38 or the current flowing therebetween is monitored to detect the machining end point. The monitor unit 38 may monitor a change in the state of the substrate being processed to detect an arbitrarily set processing end point. In this case, the processing end point indicates a point in time when a desired processing amount is reached or a parameter corresponding to the processing amount reaches an amount corresponding to a desired processing amount for a specified portion of the processing surface. . As described above, even during the machining, the machining end point can be arbitrarily set and detected so that the electrolytic machining can be performed in a multistage process.

電解加工完了後、電源50と加工電極44及び給電電極46との接続を切り、基板保持部42と電極部48の回転を停止させ、しかる後、基板保持部42を上昇させ、揺動アーム40を移動させて基板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、第1洗浄機31aに搬送して基板の1次洗浄を、第2洗浄機31bに搬送して基板の2次洗浄(仕上げ洗浄)を、順次行って乾燥させ、乾燥後の基板Wをロード・アンロード部30のカセットに戻す。   After completion of the electrolytic processing, the power supply 50 is disconnected from the processing electrode 44 and the power supply electrode 46, the rotation of the substrate holding portion 42 and the electrode portion 48 is stopped, and then the substrate holding portion 42 is raised to move the swing arm 40. To move the substrate W to the transfer robot 36. The transport robot 36 that has received the substrate W transports it to the reversing machine 32 and reverses it if necessary, transports it to the first cleaning machine 31a, transports the primary cleaning of the substrate to the second cleaning machine 31b, and transfers the substrate The secondary cleaning (finish cleaning) is sequentially performed and dried, and the dried substrate W is returned to the cassette of the load / unload unit 30.

ここで、例えばイオン交換基18としてカチオン交換基を付与したイオン交換物質(カチオン交換物質)20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物質20のイオン交換基18の多くを占有しており、次の加工を行う時の加工効率が悪くなる。また、イオン交換基18としてアニオン交換基を付与したイオン交換物質(アニオン交換物質)20を使用して銅の電解加工を行うと、イオン交換物質20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 the electrolytic processing of copper is performed using an ion exchange material (cation exchange material) 20 provided with a cation exchange group as the ion exchange group 18, copper is converted into the ion exchange group 18 of the ion exchange material 20 after the processing is completed. Therefore, the processing efficiency is reduced when the next processing is performed. Further, when electrolytic processing of copper is performed using an ion exchange material (anion exchange material) 20 provided with an anion exchange group as the ion exchange group 18, fine particles of copper oxide are generated on the surface of the ion exchange material 20. May adhere to the surface of the next processing substrate.

そのため、この例では、図4に示すように、液体回収槽84に排液ライン90を接続し、この排液ライン90に、イオン交換物質20に加工中に取り込まれた加工生成物を除去する再生部92を接続して、この再生部92で再生した液体22を貯槽94の内部に溜め、この貯槽94の内部に溜めた再生後の液体22を、送液ポンプ96の駆動に伴って、液体供給ノズル82から基板保持部42で保持した基板Wと電極部48との間に供給するようにしている。   Therefore, in this example, as shown in FIG. 4, a drain line 90 is connected to the liquid recovery tank 84, and the processed product taken into the ion exchange material 20 during processing is removed from the drain line 90. The regenerator 92 is connected, the liquid 22 regenerated in the regenerator 92 is stored in the storage tank 94, and the regenerated liquid 22 stored in the storage tank 94 is driven along with the driving of the liquid feed pump 96. The liquid is supplied from the liquid supply nozzle 82 between the substrate W held by the substrate holding part 42 and the electrode part 48.

すなわち、この再生部92には、上下側端部に一対の再生電極100,102を有し、中間部に隔壁104を配置して、一方の再生電極100側に再生槽106を、他方の再生電極102側の排出槽108をそれぞれ区画形成した再生容器110を有している。そして、この再生槽106の入口に排液ライン90が接続され、出口に貯槽94と結ぶ送液ライン112が接続されている。一方、排出槽108の入口に液供給ライン114が接続され、出口に液排出ライン116が接続されている。   In other words, the regeneration unit 92 has a pair of regeneration electrodes 100 and 102 at the upper and lower end portions, a partition wall 104 is disposed in the middle portion, the regeneration tank 106 on the one regeneration electrode 100 side, and the other regeneration electrode. It has the reproduction | regeneration container 110 which divided and formed the discharge tank 108 by the side of the electrode 102, respectively. A drain line 90 is connected to the inlet of the regeneration tank 106, and a liquid feed line 112 connected to the storage tank 94 is connected to the outlet. On the other hand, a liquid supply line 114 is connected to the inlet of the discharge tank 108, and a liquid discharge line 116 is connected to the outlet.

これにより、液体回収槽84の内部に流入した加工後の液体22が、排液ライン90の内部に介装した開閉弁118を介して、バッチ方式によって、再生槽106の内部に流入して一旦溜められ、一方、排出槽108にあっては、液供給ライン114から供給される液体(電解液)が該排出槽108の内部を満たしながら一方向に流通して、液排出ライン116から排出されるようになっている。   As a result, the processed liquid 22 that has flowed into the liquid recovery tank 84 flows into the regeneration tank 106 once in a batch manner via the on-off valve 118 interposed in the drain line 90. On the other hand, in the discharge tank 108, the liquid (electrolyte) supplied from the liquid supply line 114 flows in one direction while filling the inside of the discharge tank 108 and is discharged from the liquid discharge line 116. It has become so.

この隔壁104は、再生に付する液体22に含まれるイオン交換物質20から除去される不純物イオンの移動の妨げとなることなく、しかも排出槽108の内部を流れる液体(液体中のイオンも含む)の再生槽106側への透過、及び再生槽106内の液体の排出槽108側への透過を防止できることが望ましい。具体例としては、イオン交換体は、カチオンまたはアニオンの一方を選択的に透過することができ、しかも、膜状のイオン交換体を用いることで、この内部の液体の透過を防止することができ、これらの要求を満たすことができる。   This partition wall 104 does not hinder the movement of impurity ions removed from the ion exchange material 20 contained in the liquid 22 to be regenerated, and flows inside the discharge tank 108 (including ions in the liquid). It is desirable to prevent the permeation of the liquid in the regeneration tank 106 and the permeation of the liquid in the regeneration tank 106 to the discharge tank 108 side. As a specific example, the ion exchanger can selectively permeate one of a cation or an anion, and the permeation of the liquid inside the membrane can be prevented by using a membrane-like ion exchanger. Can meet these requirements.

また、排出槽108の内部に供給する液体は、例えば、電解液で、導電率が高くかつ再生に付されるイオン交換物質20から除去されるイオンとの反応により難溶性もしくは不溶性の化合物を生成しない液体であることが望ましい。つまり、この液体は、再生に付するイオン交換物質20から移動し隔壁104を通過したイオンを該液体の流れで系外に排出するためのもので、このように、導電率が高くかつイオン交換物質20から除去されるイオンとの反応により不溶性の化合物を生じない液体を供給することで、この液体の電気抵抗を下げて再生部92の消費電力を少なく抑え、しかも、不純物イオンとの反応で不溶性の化合物(2次生成物)が生成されて隔壁104に付着することを防止することができる。この液体は、排出する不純物イオンの種類によって選択されるが、例えば、銅の電解研磨に使用したイオン交換物質20を再生する時に使用するものとして、濃度が1wt%以上の硫酸を挙げることができる。   The liquid supplied to the inside of the discharge tank 108 is, for example, an electrolytic solution, which generates a poorly soluble or insoluble compound by a reaction with ions having high conductivity and removed from the ion exchange material 20 subjected to regeneration. It is desirable that the liquid does not. In other words, this liquid is for discharging ions that have moved from the ion exchange material 20 subjected to regeneration and passed through the partition wall 104 to the outside of the system by the flow of the liquid, and thus have high conductivity and ion exchange. By supplying a liquid that does not produce an insoluble compound by reaction with ions removed from the substance 20, the electrical resistance of this liquid is lowered to reduce the power consumption of the regenerating unit 92, and in addition, the reaction with impurity ions It is possible to prevent insoluble compounds (secondary products) from being generated and attached to the partition walls 104. This liquid is selected depending on the type of impurity ions to be discharged. For example, sulfuric acid having a concentration of 1 wt% or more can be used as the ion exchange material 20 used for electrolytic polishing of copper. .

更に、一方の再生電極100は、再生電源120の一方の電極(例えば陰極)と電気的に接続され、他方の再生電極102は、再生電源120の他方の電極(例えば陽極)と電気的に接続される。   Furthermore, one reproduction electrode 100 is electrically connected to one electrode (for example, a cathode) of the reproduction power source 120, and the other reproduction electrode 102 is electrically connected to the other electrode (for example, an anode) of the reproduction power source 120. Is done.

ここに、隔壁104として、この例では、イオン交換物質20に付与したイオン交換基と同じイオンイオン交換基を有しているイオン交換体を使用している。つまり、イオン交換物質20として、カチオン交換基を有するカチオン交換物質を使用していれば、隔壁(イオン交換体)104としてカチオン交換体を使用し、イオン交換物質20として、アニオン交換基を有するアニオン交換物質を使用していれば、隔壁(イオン交換体)104としてアニオン交換体を使用している。   Here, as the partition wall 104, in this example, an ion exchanger having the same ion ion exchange group as the ion exchange group imparted to the ion exchange material 20 is used. That is, if a cation exchange material having a cation exchange group is used as the ion exchange material 20, a cation exchanger is used as the partition wall (ion exchanger) 104, and an anion having an anion exchange group is used as the ion exchange material 20. If an exchange material is used, an anion exchanger is used as the partition wall (ion exchanger) 104.

更に、イオン交換物質20として、カチオン交換物質を使用した場合には、図4に示すように、再生槽106側の再生電極100が陽極、排出槽108側の再生電極102が陰極となり、イオン交換物質20として、アニオン交換物質を使用した場合には、この逆に、再生槽106側の再生電極100が陰極、排出槽108側の再生電極102が陽極となるようにしている。   Further, when a cation exchange material is used as the ion exchange material 20, as shown in FIG. 4, the regeneration electrode 100 on the regeneration tank 106 side serves as an anode, and the regeneration electrode 102 on the discharge tank 108 side serves as a cathode. When an anion exchange material is used as the substance 20, the regeneration electrode 100 on the regeneration tank 106 side is the cathode, and the regeneration electrode 102 on the discharge tank 108 side is the anode.

この再生部92にあっては、再生槽106の内部に、加工に使用されて液体回収槽84内に回収された液体22を、バッチ方式で一旦溜めておく。この状態で、再生槽106側の再生電極100に再生電源120の一方の電極(例えば陰極)を接続し、排出槽108側の再生電極102に他方の電極(例えば陽極)を接続して、再生電極100,102間に電圧を印加するとともに、排出槽108の内部に液体を導入し、この液体が排出槽108の内部を一方向に流れて外部に流出するようにする。   In the regeneration unit 92, the liquid 22 used for processing and recovered in the liquid recovery tank 84 is temporarily stored in the regeneration tank 106 by a batch method. In this state, one electrode (for example, cathode) of the regeneration power source 120 is connected to the regeneration electrode 100 on the regeneration tank 106 side, and the other electrode (for example, anode) is connected to the regeneration electrode 102 on the discharge tank 108 side. A voltage is applied between the electrodes 100 and 102 and a liquid is introduced into the discharge tank 108 so that the liquid flows in one direction in the discharge tank 108 and flows out to the outside.

この時、前述のように、再生槽106側の再生電極100がイオン交換物質20(及び隔壁104)の極性と逆になるようにする。つまり、イオン交換物質20(及び隔壁104)として、カチオン交換基を付加したものを使用した場合には、図4に示すように、再生槽106側の再生電極100が陽極で排出槽108側の再生電極102が陰極となるようにする。イオン交換物質20(及び隔壁104)として、アニオン交換基を付加したものを使用した場合には、この逆に、再生槽106側の再生電極100が陰極で、排出槽108側の再生電極102が陽極となるようにする。   At this time, as described above, the regeneration electrode 100 on the regeneration tank 106 side is set to have a polarity opposite to that of the ion exchange material 20 (and the partition wall 104). That is, when the ion exchange material 20 (and the partition wall 104) to which a cation exchange group is added is used, the regeneration electrode 100 on the regeneration tank 106 side is the anode and the discharge tank 108 side is used, as shown in FIG. The reproduction electrode 102 is made to be a cathode. When an ion exchange material 20 (and partition wall 104) to which an anion exchange group is added is used, conversely, the regeneration electrode 100 on the regeneration tank 106 side is the cathode and the regeneration electrode 102 on the discharge tank 108 side is the cathode. Try to be the anode.

これによって、再生槽106内に一旦溜められた液体22に含まれたイオン交換物質20のイオン交換基18に取り込まれた加工生成物(イオン)を、排出槽108に向けて移動させ、隔壁104を通過させて排出槽108に導き、この排出槽108に移動したイオンをこの排出槽108内に供給される液体の流れで系外に排出して、イオン交換物質20の再生を行う。この時、イオン交換物質20として、カチオン交換基を付与したものを使用した場合には、イオン交換物質20のカチオン交換基に取り込まれたカチオンが隔壁104を通過して排出槽108の内部に移動し、アニオン交換基を付与したものを使用した場合には、イオン交換物質20のアニオン交換基に取り込まれたアニオンが隔壁104を通過して排出槽108の内部に移動して、イオン交換物質20が再生される。   As a result, the processed product (ion) taken into the ion exchange group 18 of the ion exchange material 20 contained in the liquid 22 once stored in the regeneration tank 106 is moved toward the discharge tank 108, and the partition wall 104. The ions exchanged are guided to the discharge tank 108, and the ions moved to the discharge tank 108 are discharged out of the system by the flow of the liquid supplied into the discharge tank 108 to regenerate the ion exchange material 20. At this time, when an ion exchange material 20 to which a cation exchange group is added is used, cations taken into the cation exchange group of the ion exchange material 20 pass through the partition wall 104 and move into the discharge tank 108. When an anion exchange group-added group is used, the anion taken into the anion exchange group of the ion exchange material 20 passes through the partition wall 104 and moves into the discharge tank 108, and the ion exchange material 20. Is played.

ここに、前述のように、隔壁104として、再生に付するイオン交換物質20と同じイオン交換基を有しているイオン交換体を使用することで、イオン交換物質20中の不純物イオンの隔壁(イオン交換体)104の内部の移動が隔壁(イオン交換体)104によって妨げられることを防止して、消費電力が増加することを防止し、隔壁104を挟んで再生槽106側の液体と排出槽108側の液体(液体中にイオンも含む)が相互に透過してしまうことを阻止して、再生後のイオン交換物質20の再汚染を防止することができる。更に、排出槽108の内部に、導電率が50μS/cm以上でかつイオン交換物質20から除去されるイオンとの反応により難溶性もしくは不溶性の化合物を生成しない液体を供給することで、この液体の電気抵抗を下げて再生部の消費電力を少なく抑え、しかも不純物イオンとの反応で生成された不溶性の化合物(2次生成物)が隔壁104に付着して再生電極100,102間の電気抵抗が変化し、制御が困難となることを防止することができる。   Here, as described above, by using an ion exchanger having the same ion exchange group as the ion exchange material 20 to be regenerated as the partition wall 104, the partition wall of impurity ions in the ion exchange material 20 ( The movement of the inside of the ion exchanger (104) is prevented from being hindered by the partition wall (ion exchanger) 104, the power consumption is prevented from increasing, and the liquid and discharge tank on the regeneration tank 106 side across the partition wall 104. It is possible to prevent the 108-side liquid (including ions in the liquid) from penetrating each other, thereby preventing recontamination of the ion exchange material 20 after regeneration. Further, by supplying a liquid that has a conductivity of 50 μS / cm or more and does not generate a hardly soluble or insoluble compound by reaction with ions removed from the ion exchange material 20 into the discharge tank 108, The electric resistance is lowered to reduce the power consumption of the reproducing part, and insoluble compounds (secondary products) generated by reaction with impurity ions adhere to the partition wall 104 and the electric resistance between the reproducing electrodes 100 and 102 is reduced. It can prevent that it changes and control becomes difficult.

このように、再生部92でイオン交換物質20を再生し、この再生したイオン交換物質20を含む液体22を基板保持部42で保持した基板Wと電極部48との間に供給することで、基板Wと加工電極44及び給電電極46との間に常に新鮮なイオン交換物質20を含む液体22を供給し、しかも、従来のイオン交換体を固定して用いるようにした電解加工装置では必須であったイオン交換体の交換といった作業を不要となすことができる。なお、上記の説明ではバッチ式としたが、連続処理で再生を行ってもよい。   As described above, the regeneration unit 92 regenerates the ion exchange material 20 and supplies the liquid 22 containing the regenerated ion exchange material 20 between the substrate W held by the substrate holding unit 42 and the electrode unit 48. It is indispensable in the electrolytic processing apparatus in which the liquid 22 containing the fresh ion exchange material 20 is always supplied between the substrate W and the processing electrode 44 and the feeding electrode 46, and the conventional ion exchanger is fixedly used. It is possible to eliminate work such as replacement of the existing ion exchanger. In the above description, the batch type is used, but the reproduction may be performed by continuous processing.

図10は、イオン交換物質の他の再生例を示すブロック図で、この例では、先ず、加工中に加工生成物を取り込んだイオン交換物質を液体から分離し、この液体から分離したイオン交換物質を再生液に導入し、これによって、イオン交換物質中に取り込んだ加工生成物をイオン交換物質から除去する。そして、この加工生成物を除去したイオン交換物質を再度溶液に添加して使用するようにしている。この再生液としては、イオン交換物質に付与するイオン交換基としてカチオン交換基を使用した場合にあっては、酸溶液が、アニオン交換基を使用した場合にはアルカリ溶液が使用される。   FIG. 10 is a block diagram showing another example of regeneration of an ion exchange material. In this example, first, an ion exchange material that has incorporated a processed product during processing is separated from a liquid, and then the ion exchange material separated from the liquid. Is introduced into the regenerating solution, whereby the processed product incorporated in the ion exchange material is removed from the ion exchange material. Then, the ion exchange material from which the processed product has been removed is added to the solution again for use. As this regeneration solution, an acid solution is used when a cation exchange group is used as an ion exchange group imparted to an ion exchange material, and an alkaline solution is used when an anion exchange group is used.

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。   Although one embodiment of the present invention has been described so far, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented in various forms within the scope of the technical idea.

銅配線基板の一製造例を工程順に示す図である。It is a figure which shows one manufacture example of a copper wiring board in order of a process. 加工電極と被加工物との間にイオン交換物質を含む液体を供給して加工するときの原理の説明に付する図である。It is a figure attached | subjected to description of the principle when supplying and processing the liquid containing an ion exchange substance between a process electrode and a to-be-processed object. 本発明の実施の形態の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。It is a top view which shows the structure of the substrate processing apparatus provided with the electrolytic processing apparatus of embodiment of this invention. 図3に示す電解加工装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the electrolytic processing apparatus shown in FIG. 図4に示す電解加工装置の電極部の平面図である。It is a top view of the electrode part of the electrolytic processing apparatus shown in FIG. 図6(a)は、図4の電解加工装置における自転防止機構を示す平面図、図6(b)は、図6(a)のA−A線断面図である。6A is a plan view showing a rotation prevention mechanism in the electrolytic processing apparatus of FIG. 4, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 6A. 加工中における加工電極と被加工物(基板)との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the process electrode in a process, and a to-be-processed object (board | substrate). 被加工物(基板)と電極間に距離を変化させた場合における、導電性膜表面の残留段差と加工量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the residual level | step difference of the surface of an electroconductive film, and the amount of processing at the time of changing distance between a to-be-processed object (board | substrate) and an electrode. 図9(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9(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。FIG. 9 (a) shows the relationship between the current flowing when electrolytic processing is performed on the surface of the substrate on which a different material is deposited, and FIG. 9 (b) shows the relationship between the applied voltage and time, respectively. It is a graph to show. 再生部の他の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other example of the reproducing part.

符号の説明Explanation of symbols

4 配線溝
6 銅膜(導電性膜)
7 シード層(導電性膜)
10 被加工物
12 加工電極
14 電源
16 基材
18 イオン交換基
20 イオン交換物質
22 液体
30 ロード・アンロード部
31a,31b 洗浄機
32 反転機
34 電解加工装置
36 搬送ロボット
38 モニタ部
42 基板保持部
44 加工電極
46 給電電極
48 電極部
50 電源
58 揺動軸
59 自転用モータ
60 中空モータ
62 主軸
66 自転防止機構
82 液体供給ノズル
84 液体回収槽
90 排液ライン
92 再生部
94 貯槽
96 送液ポンプ
100,102 再生電極
104 隔壁
106 再生槽
108 排出槽
110 再生容器
112 送液ライン
114 液供給ライン
116 液排出ライン
120 再生電源
4 Wiring groove 6 Copper film (conductive film)
7 Seed layer (conductive film)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Workpiece 12 Processing electrode 14 Power supply 16 Base material 18 Ion exchange group 20 Ion exchange substance 22 Liquid 30 Load / unload unit 31a, 31b Washing machine 32 Reversing machine 34 Electrolytic processing device 36 Transfer robot 38 Monitor unit 42 Substrate holding unit 44 Processing electrode 46 Power supply electrode 48 Electrode unit 50 Power source 58 Oscillating shaft 59 Autorotation motor 60 Hollow motor 62 Spindle 66 Autorotation prevention mechanism 82 Liquid supply nozzle 84 Liquid recovery tank 90 Drain line 92 Regeneration unit 94 Storage tank 96 Liquid feed pump 100 , 102 Regeneration electrode 104 Partition 106 Regeneration tank 108 Discharge tank 110 Regeneration container 112 Liquid feed line 114 Liquid supply line 116 Liquid discharge line 120 Regeneration power source

Claims (12)

被加工物に近接自在な加工電極と、
前記被加工物に給電する給電電極と、
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に、この間の距離よりも小さな大きさのイオン交換物質が含まれている液体を供給する液体供給部と、
前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加する電源と、
前記被加工物と前記加工電極または給電電極の少なくとも一方との間に相対運動を生じさせる駆動機構を有し、
非接触で、かつ前記加工電極との距離が10μm以下となるまで前記被加工物を該加工電極に近接させて電解加工を行うことを特徴とする電解加工装置。
A machining electrode that is freely accessible to the workpiece;
A feeding electrode for feeding power to the workpiece;
A liquid supply unit for supplying a liquid containing an ion exchange material having a size smaller than a distance between the workpiece and at least one of the processing electrode or the feeding electrode;
A power source for applying a voltage between the machining electrode and the power supply electrode;
A drive mechanism for causing relative movement between the workpiece and at least one of the processing electrode or the feeding electrode;
An electrolytic processing apparatus that performs electrolytic processing by bringing the workpiece close to the processing electrode until the distance to the processing electrode becomes 10 μm or less without contact.
前記イオン交換物質は、前記液体中に1〜90重量%含まれていることを特徴とする請求項1記載の電解加工装置。   The electrolytic processing apparatus according to claim 1, wherein the ion exchange material is contained in the liquid in an amount of 1 to 90% by weight. 前記イオン交換物質は、前記被加工物と前記加工電極との間の隙間をスムーズに通過できる大きさであることを特徴とする請求項1または2記載の電解加工装置。   3. The electrolytic processing apparatus according to claim 1, wherein the ion exchange material has a size capable of smoothly passing through a gap between the workpiece and the processing electrode. 前記液体は、超純水、純水、電気伝導度が500μS/cm以下の液体または電解液のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電解加工装置。   4. The electrolytic processing apparatus according to claim 1, wherein the liquid is one of ultrapure water, pure water, a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less, or an electrolytic solution. 5. 前記イオン交換物質に加工中に取り込まれた加工生成物を、該イオン交換物質から除去する再生部を更に有す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電解加工装置。   5. The electrolytic processing apparatus according to claim 1, further comprising a regeneration unit that removes the processed product taken into the ion exchange material during processing from the ion exchange material. 6. 前記再生部は、前記イオン交換物質を前記液体から分離して再生液中に分散させて、該イオン交換物質に取り込まれた加工生成物を除去するように構成されていることを特徴とする請求項5記載の電解加工装置。   The regeneration unit is configured to separate the ion exchange material from the liquid and disperse the ion exchange material in the regeneration solution to remove a processed product taken into the ion exchange material. Item 6. The electrolytic processing apparatus according to Item 5. 前記再生部は、前記イオン交換物質が含まれている前記液体を再生槽内に受け入れ、この再生槽内の液体に電界をかけてイオン交換物質に取り込まれた加工生成物を除去するように構成されていることを特徴とする請求項5記載の電解加工装置。   The regeneration unit is configured to receive the liquid containing the ion exchange material in a regeneration tank, and apply an electric field to the liquid in the regeneration tank to remove a processed product taken into the ion exchange material. The electrolytic processing apparatus according to claim 5, wherein: 給電電極により給電する被加工物と加工電極とを、非接触で、両者の距離が10μm以下となるまで互いに近接させて配置し、
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に、この間の距離よりも小さな大きさのイオン交換物質が含まれている液体を供給し、
前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加し、
前記被加工物と前記加工電極または給電電極の少なくとも一方とを互いに相対運動させることを特徴とする電解加工方法。
The workpiece to be fed by the feeding electrode and the machining electrode are arranged in a non-contact manner and close to each other until the distance between them is 10 μm or less,
Supplying a liquid containing an ion exchange material having a size smaller than a distance between the workpiece and at least one of the processing electrode or the feeding electrode;
A voltage is applied between the machining electrode and the feeding electrode,
An electrolytic machining method, wherein the workpiece and at least one of the machining electrode and the feeding electrode are moved relative to each other.
前記イオン交換物質は、前記液体中に1〜90重量%含まれていることを特徴とする請求項8記載の電解加工方法。   9. The electrolytic processing method according to claim 8, wherein the ion exchange material is contained in the liquid in an amount of 1 to 90% by weight. 前記イオン交換物質に加工中に取り込まれた加工生成物を、該イオン交換物質から除去することを特徴とする請求項8または9記載の電解加工方法。   10. The electrolytic processing method according to claim 8, wherein a processed product taken into the ion exchange material during processing is removed from the ion exchange material. 前記イオン交換物質を前記液体から分離し再生液中に分散させて、該イオン交換物質に取り込まれた加工生成物を除去することを特徴とする請求項10記載の電解加工方法。   The electrolytic processing method according to claim 10, wherein the ion exchange material is separated from the liquid and dispersed in a regenerating solution to remove a processed product taken into the ion exchange material. 前記イオン交換物質が含まれている前記液体に電界をかけてイオン交換物質に取り込まれた加工生成物を除去することを特徴とする請求項10記載の電解加工方法。   The electrolytic processing method according to claim 10, wherein an electric field is applied to the liquid containing the ion exchange material to remove a processed product taken into the ion exchange material.
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