KR20060026446A - 전해처리장치 및 전해처리방법 - Google Patents

전해처리장치 및 전해처리방법 Download PDF

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이쿠타로 노지
호즈미 야스다
타케시 이이즈미
가즈토 히로카와
이츠키 고바타
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은 처리될 물품의 질을 손상시키는 피트 형성을 효과적으로 방지할 수 있는 전해처리장치와 전해처리방법을 제공한다. 전해처리장치는: 작업물을 처리하는 처리전극(210); 작업물로 전기를 공급하는 피딩전극(212); 처리전극(210)과 피딩전극(212) 사이에 전압을 인가하는 파워원(232); 처리전극(210)과 피딩전극(212)을 그 안에 하우징하는 압력 타이트 컨테이너(200); 및 고압 액체를 압력 타이트 컨테이너(200)로 공급하는 고압 액체 공급시스템(204)을 포함한다.

Description

전해처리장치 및 전해처리방법{ELECTROLYTIC PROCESSING APPARATUS AND ELECTROLYTIC PROCESSING METHOD}
본 발명은 전해처리장치 및 전해처리방법, 더욱 구체적으로는, 반도체 웨이퍼 등의 기판 표면에 형성된 도전성 물질을 처리하거나, 기판 표면에 부착된 불순물을 제거하는 전해처리장치 및 전해처리방법에 관련된다.
최근에, 반도체 웨이퍼 등의 기판에 회로를 형성하기 위한 물질로서 알루미늄이나 알루미늄 합금 대신에, 낮은 전기저항 및 높은 전자이동 저항(electromigration resistance)을 갖는 구리(Cu)를 이용하려는 현저한 움직임이 있다. 구리 배선은 일반적으로 기판 표면에 형성된 미세한 홈(recess)들을 구리로 채움으로써 형성된다. 이러한 구리배선을 형성하기 위한 다양한 기술들이, 화학기상성장법, 스퍼터링, 및 도금을 포함하여 알려져 있다. 이러한 기술들에 의하면, 구리막이 기판 표면 거의 전체에 형성된 후, 화학기계적 폴리싱(CMP)에 의해 불필요한 구리를 제거하는 것이 뒤따른다.
도 1a 내지 도 1c는, 구리 배선을 갖는 기판 W 등을 형성하는 일례를 일련의 처리 단계들로 나타낸다. 도 1a에 도시된 바와 같이, SiO2 절연막(2)이나 로우-케이(low-k) 물질 막 등의 절연막(2)이, 반도체 베이스(1)에 형성되고, 반도체 장치가 형성되는 도전성층(1a)에 성장된다. 접촉홀(3) 및 배선 트렌치(4)가 리소그래피/에칭 기술에 의해 절연막에 형성된다. 이후, TaN 등의 장벽층(5)이 절연막(2)표면에 형성되고, 전기도금을 위한 전기공급층으로서 시드층(7)이, 스퍼터링이나 CVD 등에 의해 장벽층(5)에 형성된다.
그리고나서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 구리도금이 기판 W 표면 위로 수행되어 접촉홀(3)과 트렌치(4)를 구리로 채움과 동시에, 절연막(2)에 구리막(6)을 성장한다. 그 후에, 절연막(2) 위의 구리막(6), 시드층(7), 및 장벽층(5)이 화학기계적 폴리싱(CMP) 등에 의해 제거되어, 접촉홀(3)과 트렌치(4)에 채워진 구리막(6) 표면과, 절연막(2) 표면이 실질상 동일 평면에 놓이게 된다. 이로써, 도 1c에 도시된 바와 같이 구리막(6)으로 구성된 배선들이 형성된다.
다양한 타입의 장비들 내 구성요소들은 최근 더욱 미세해지고, 더욱 정밀해질 것이 요구되었다. 서브-마이크로 제조기술이 통상적으로 이용되기 때문에, 물질의 특성은 처리방법에 의해 크게 영향을 받는다. 이러한 환경 하에, 작업물의 소정 부분이 물리적으로 파괴되고, 연장에 의해 그것의 표면으로부터 제거되는 종래의 기계가공 방법에 있어서는, 다수의 결함이 생성되어 작업물의 특성을 악화시킨다. 따라서, 물질의 특성을 악화시키지 않고 처리를 수행하는 것이 중요해졌다.
화학적 폴리싱, 전해처리, 및 전기도금 등의 일부 처리 방법은, 이 문제를 해결하기 위해 발전되어 왔다. 종래의 물리적 처리와 대조적으로, 이 방법들은 화학분해반응을 통해 제거처리 등을 수행한다. 따라서, 이 방법들은 플라스틱 변형으로 인해 변경된 층의 형성 및 변위 등의 결함들을 발생시키지 않아, 물질의 특성을 악화시키지 않고 처리가 수행될 수 있다.
상술한 전해처리나 전해 폴리싱의 경우, 프로세스가 작업물과 전해질용액(NaCl, NaNO3, HF, HCl, KNO3, NaOH 등의 수용액) 간의 전기화학 반응을 통해 진행된다. 전해질 등을 포함하는 전해질 용액이 이용되기 때문에, 작업물이 전해질로 오염되는 것은 피할 수 없다.
또한, 도금과 동시에 CMP 프로세스, 즉, 화학기계적 전해 폴리싱을 수행하는 방법이 보고되었다. 이 방법에 의하면, 기계적 프로세스는 도금막 표면을 성장시키도록 실행되어, 결과막(resulting film)의 변성 문제를 야기한다.
환경 부담, 처리된 산출물의 오염, 작업의 위험 등을 안고 향상되어온 전해질 처리방법이 최근 발전하고 있다(예를 들면, 일본특허공개공보 2000-52235호 및 2001-64799호 참조). 이 전해처리방법은 전해 처리를 행하는 데 있어 순수나 초순수를 이용한다. 순수나 초순수는 전기(electricity)가 그것을 지나 통과하기 어렵기 때문에, 애노드로 역할하는 대상물과 캐소드로 역할하는 처리전극 사이에 배치되는 이온 교환기를 이용하여 처리방법이 작업물의 전해처리를 수행한다. 작업물, 이온교환기, 및 처리전극이 모두 순수나 초순수 분위기(atmosphere)에 놓이기 때문에, 환경 부담 문제 및 작업물 오염 문제가 현저하게 감소할 수 있다. 또한, 작업물의 금속이 전해반응을 통해 메탈 이온으로서 제거되고, 분해된 이온이 이온교환기 내 유지된다. 이는 작업물과 액체(순수나 초순수) 그 자체의 오염을 더욱 감소시킬 수 있다. 따라서, 이러한 처리방법이 이상적인 전해처리방법으로 여겨진다.
상술한 바와 같이, 이온교환기를 이용하고 초순수를 공급함으로써 작업물을 처리하는 전해처리방법에 의하면, 작업물의 오염이 방지되고 환경 부담이 현저하게 감소할 수 있다. 또한, 전해처리방법은 경면 광택(specular gloss) 표면을 가지는 다양한 금속부분을 제공할 수 있고, 뿐만 아니라 마무리 방법을 위해 종래 기계적 금속처리에 요구되어온 절삭유, 폴리싱제를 함유하는 슬러리, 전해용액 등의 사용을 생략할 수 있다.
이온교환기를 이용하는 전해처리방법이 상술한 이점을 갖음에도 불구하고, 작업물 타입, 처리 조건 등에 따라, 처리된 표면에 피트(pit)(작은 홀)가 형성될 수 있다고 알려져 있다. 피트는 육안으로 보이지 않는 아주 미세한 홀들로, 처리된 표면이 경면 광택을 나타내는 경우라도 존재할 수 있다. 따라서, 피트는 주사형 전자현미경, 레이저 현미경, 원자현미경 등에 의한 분석을 통해서만 판정될 수 있는 미세한 홀들이다.
이러한 피트들은, 일반적인 기계부의 마무리된 표면에서 형성될 때, 물품의 외관에 악영향을 미치지 않을 수 있다. 그러나, 피트들이 예를 들면, 높은 시일링(sealing) 정도가 요구되는 진공장치나 압력장치에 형성되는 경우에는, 바람직한 진공이나 압력이 얻어질 수 없다. 또한, 피트들은 금속의 부식을 증진시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 반도체 장비의 경우에, 피트의 형성은 다양한 악영향을 미칠 수 있다.
또한, 이온교환기를 사용하고 일정한 전극시스템(피딩전극 및 처리전극)을 채용하는 전해처리에 있어서, 처리 비율은 작업물과 처리전극 간의 상대속도의 변화에 따라 변한다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 처리비율은, 작업물과 처리전극 간의 빠른 상대속도로 처리가 수행될 때, 낮다. 반대로, 처리비율은, 작업물과 처리전극 간의 느린 상대속도로 처리가 수행될 때, 높다
이런 점에 있어서, 수막현상이 제 1 요인일 수 있다. 구체적으로, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 전해처리가 작업물 W와, 서로 접촉하여 처리전극(300)의 표면을 덮는 이온교환기(이온교환기 막)(302)를 유지하고, 그들을 서로에 대하여 이동시키고, 작업물 W와 처리전극(300) 사이에 전압을 인가하면서, 작업물 W와 처리전극(300) 사이에 순수, 바람직하게는 초순수 등의 액체를 공급함으로써 실행될 때, 수막(304a 또는 304b)이 이온교환기(302)와 작업물 W의 처리표면 사이에 형성된다(수막현상). 작업물 W와 처리전극(300)(이온교환기(302)) 간에 느린 상대속도를 가지고 수행되는 전해처리 동안에 형성된, 도 3a에 도시된 수막(304a)은, 작업물 W와 처리전극(300)(이온교환기(302)) 간에 빠른 상대속도를 가지고 수행되는 전해처리 동안에 형성된, 도 3b에 도시된 수막(304b)보다 얇다. 수막(304a 또는 304b)은 절연체이기 때문에, 전해효율은 감소하고, 처리비율은 막 두께가 증가함에 따라 감소한다.
반응물에 의한 전기전도율의 상승이 제 2 요인일 수 있다. 구체적으로, 도 3a 및 도 3b에 도시된 것과 동일한 방법으로 전해처리가 실행됨에 있어, 작업물 W와 처리전극(300)(이온교환기(302)) 간의 상대속도가 느린 때, 작업물 W의 처리표면의 유닛 영역마다의 처리전극(300)의 체류시간은 비교적 길고, 도 4a에 도시된 바와 같이, 반응물(306)(구리 이온/구리산화물, 순수의 전해에 의해 발생한 OH- 등)의 배출(release)이 나빠진다. 따라서, 도 4b에 도시된, 작업물 W와 처리전극 (300)(이온교환기(302)) 간에 빠른 상대속도를 가지는 경우와 비교해, 반응물(306)의 농도가 높다. 반응물(306)의 높은 농도는 전기전도율을 증가시키고, 이로써 전해효율을 향상시키며, 처리비율을 증가시킨다.
도 1b에 도시된 절연막 위, 여분의 막의 제거 및 평탄화에 의한 도 1c의 배선 형성이, 이온교환기를 이용하는 상술한 처리방법에 의해 실행될 때, 일반적으로 처리되는 표면에서의 처리량 및 잔여 레벨차는 도 5에 도시된 관계를 갖는다: 레벨 차는 처리량이 증가함에 따라 감소한다. 레벨차의 감소도는 작업물의 초기 막 두께, 초기 레벨 차이, 처리 조건 등에 따라 변한다.
도 5에 도시된 레벨 차이를 해소하는 효과는, 이온교환기를 이용하는 처리방법에서 처리비율이 높을수록 저하되는 경향이 있다. 따라서, 작업물 W와 처리전극(300)(이온교환기(302))를 서로에 대해 이동시키면서 작업물 W을 처리할 때, 처리비율은 상술한 바와 같이 상대속도가 증가함에 따라 감소하고, 레벨 차이 제거 효과는 처리 비율의 감소에 따라 증가하는 것으로 여겨진다. 작업물 W와 처리전극(300)(이온교환기(302)) 간의 상대속도의 증가에 따른 레벨 차이 제거 효과의 향상은 또한 이온교환기의 작용으로부터도 추론할 수 있다.
이와 관련해서는, 전기전도율의 상승이 제 1 요인일 수 있다. 구체적으로, 도 4a에 도시된 상술한 경우에서와 같이 작업물 W와 처리전극(300)(이온교환기(302)) 간의 상대속도가 느린 때(처리 비율은 높음)가, 도 6b에 도시된 바와 같이 작업물 W와 처리전극(300)(이온교환기(302)) 간의 상대속도가 빠른 경우(처리 비율은 낮음)와 비교하면, 도 6a에 도시된 바와 같이 처리물(306)의 농도가 높다. 이로 써, 패턴의 오목한 곳(recess)에서의 반응물의 농도는 더 높고, 패턴의 볼록한 부분(raised portion)과 오목한 부분(recessed portion) 간의 처리비율의 차이는 더 작으며, 따라서, 레벨 차이 제거 효과가 낮아진다.
이온교환기의 탄력의 외관 모듈의 변화가 제 2 요인일 수 있다. 구체적으로, 작업물 W와 처리전극(300)(이온교환기(302)) 사이의 상대속도가 느린 때(처리 비율은 높음), 도 7a에 도시된 바와 같이, 이온교환기(302)의 탄력의 외관 모듈은, 도 7b에 도시된, 작업물 W와 처리전극(300)(이온교환기(302)) 사이의 상대속도가 빠른 경우와 비교할 때, 낮다. 따라서, 이온교환기(302)의 변형이 더 커져, 패턴의 오목한 곳으로 더욱 깊게 들어갈 것이다. 이는 패턴의 오목한 부분과 이온교환기(302) 사이의 거리를 좁혀, 패턴의 볼록한 부분과 오목한 부분 간의 처리 비율의 차이를 더욱 작게 하며, 이로써 레벨 차이 제거 효과를 저하한다.
본 발명은 종래기술의 상술한 상황의 측면에서 고안되었다. 따라서, 본 발명 의 제 1 목적은 처리물의 질을 손상시키는 피트의 형성을 효과적으로 방지할 수 있는 전해처리장치 및 전해처리방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 2 목적은, 예를 들면, 트렌치 내 배선을 파묻는데 이용되는 구리 등의 금속 여분을, 레벨 차이 제거 효과를 향상시키면서 평탄면으로 제거할 수 있고, 처리 시간을 단축할 수 있는 전해처리방법을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은: 작업물을 처리하는 처리전극; 작업물로 전기를 공급하는 피딩전극; 처리전극과 피딩전극 사이에 전압을 인가하는 파워원; 처리전극과 피딩전극을 그 안에 하우징하는 압력 타이트 컨테이너; 및 고압 액체를 압력 타이트 컨테이너로 공급하는 고압 액체 공급시스템을 포함하는 전해처리장치를 제공한다.
도 8은 이온교환기를 이용하는 전해처리 원리를 나타낸다. 도 8은 처리전극(14)에 장착된 이온교환기(12a)와 피딩전극(16)에 장착된 이온교환기(12b)가 작업물(10)의 표면에 접촉 또는 근접하게 됨과 동시에, 파워원(17)으로부터 처리전극(14)과 피딩전극(16) 사이로 전압이 인가되고, 초순수 등의 액체(18)가 액체공급섹션(19)으로부터 처리전극(14), 피딩전극(16)과 작업물(10) 사이에 공급되는 반응 시스템의 이온 상태를 나타낸다.
그 자체가 큰 저항을 갖는 초순수 등의 액체를 이용할 때는, 이온교환기(12a)를 작업물(10)의 표면에 "접촉"시키는 것이 바람직하다. 이는 전기저항을 낮추고, 인가된 전압을 낮추며, 파워소비를 감소시킬 수 있다. 이로써, 본 발명에 의한 처리에서의 "접촉"은, 예를 들면, CMP에서와 같이 작업물에 물리에너지(응력)을 가하기 위한 "프레스"를 의미하지는 않는다.
초순수 등의 액체(18) 내 물분자(20)는 이온교환기(12a, 12b)에 의해 수산화물이온(22)과 수소이온(24)으로 해리된다. 이로써 생성된 수산화물이온(22)은, 예를 들면, 작업물(10)과 처리전극(14) 간의 전기장과 액체(18)의 흐름에 의해, 처리전극(14)을 마주보는 작업물(10) 표면으로 운반되고, 이에 의해 작업물(10) 부근의 수산화물이온(22)의 농도가 증가하며, 수산화물이온(22)이 작업물(10)의 원자(10a)와 반응한다. 반응에 의해 발생한 반응물(26)은 초순수 등의 액체(18)에 용해되고, 작업물(10) 표면을 따르는 액체(18)의 흐름에 의해 작업물(10)로부터 제거된다. 이로써 작업물(10) 표면층의 제거 처리가 실행된다.
상술한 바로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 처리 방법은 반응이온과 작업물 간의 전기화학적 상호작용에 의해 단순히 실행된다. 이로써 이 방법은 그 처리원리에 있어서, 폴리싱부재와 작업물 간의 물리적 상호작용과, 폴리싱액 내의 화학종과 작업물 간의 화학적 상호작용과의 통합에 의해 실행되는 처리에 따른 CMP에 의한 처리와는 분명히 다르다. 이 방법에 의하면, 처리전극(14)을 마주하는 작업물(10) 부분이 처리된다. 따라서, 처리전극(14)을 이동시킴으로써, 작업물(10)이 바람직한 표면 구성으로 처리될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 전해처리장치는 전기화학적 상호작용에 기초한 용해 반응에 의해 단지 작업물의 제거처리를 수행하기 때문에, 폴리싱 부재와 작업물 간의 물리적 상호작용과, 폴리싱 액 내의 화학종과 작업물 간의 화학적 상호작용과의 통합에 의한 처리를 수행하는 CMP 장치와는 분명히 구별되고, 본 전해처리장치는 재료의 특성을 손상시키지 않고 물질의 제거 처리를 수행할 수 있다. 재료가, 상술한 로우-케이 물질 등 낮은 기계적 강도(mechanical strength)를 갖는 경우라도, 재료의 제거처리가 물리적 상호작용을 야기하지 않고 실행될 수 있다. 또한, 종래의 전해처리장치들과 비교할 때, 본 발명의 장치는, 500
Figure 112005076064901-PCT00001
/cm 이하의 전기전도율을 갖는 액체, 바람직하게는 순수, 더욱 바람직하게는 초순수를 전해액으로 이용하기 때문에, 불순물에 의해 작업물 표면이 오염되는 것을 현저하게 감소시킬 수 있고, 처리 이후 폐기액 처분을 용이하게 할 수 있다.
상술한 전해처리 시, 일반적으로 피트는 처리 시간이 증가함에 따라 그 수가 증가하는 경향이 있다. 전해처리 동안에 작업물 표면에서 발생한 가스(기포)량이 많을수록, 피트 수가 많다는 것이 경험적으로 확인되었다. 따라서, 수성의(aqueous) 전해액을 이용할 때, 피트 수는 전극에서 발생한 산소 및 수소 량이 증가함에 따라 증가한다. 그러므로 이러한 피트들이 가스 피트라고도 불린다.
본 발명에 의하면, 액체 내 가스의 용해용량은 액체압력에 비례해서 증가하고, 발생한 가스기포량은 발생한 가스량과 액체 내 용해되는 가스량 간의 차이로서 결정된다. 따라서, 고압 액체의 존재시 전해처리를 실행함으로써, 용해속도와, 전극과 작업물 표면에서 발생한 가스의 용해량이 증가할 수 있으며, 따라서 가스생성장소에서 발생한 가스기포량이 줄어들고, 이에 의해 피트 형성이 감소할 수 있다.
접촉부재는 작업물과, 처리전극 및 피딩전극 중 적어도 하나와의 사이에 제공되는 것이 바람직하다.
바람직하게, 장치는, 피딩전극과 처리전극을 포함하는 전극섹션, 및 전극섹션과 작업물 사이 및/또는 전극섹션의 처리전극과 피딩전극 사이에 배치되는 접촉부재를 더 포함한다.
접촉부재는, 이온교환기 또는 폴리싱패드를 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같이 접촉부재로 이온교환기를 이용함으로써, 초순수 등의 액체 내 물분자의 수소이온과 수산화물이온으로의 해리가 증진되는 식으로, 전해처리가 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 압력 타이트 컨테이너 안으로 공급되는 고압 액체의 압력은 2kgf/cm2 이상이다.
고압 액체 공급시스템은, 압력 타이트 컨테이너 안으로 공급되는 고압 액체의 온도를 조절하는 열교환기와 함께 제공되는 것이 바람직하다.
액체 내 가스의 용해속도 및 용해용량은 액체 온도가 증가함에 따라 감소한다. 따라서, 압력 타이트 컨테이너로 공급되는 고압 액체의 온도를 낮춤으로써, 액체 내 가스 용해속도 및 가스 용해용량이 증가할 수 있고, 이에 의해 가스생성장치에서 발생하는 가스기포량이 감소할 수 있음과 동시에, 액체 온도에 의한 가스 팽창이 억제될 수 있다.
고압 액체 공급시스템은, 압력 타이트 컨테이너 안으로 공급되는 고압 액체로부터 용해된 가스를 배출하는 가스제거장치와 함께 제공되는 것이 바람직하다.
용해된 가스가 액체 내 존재할 때, 가스 용해용량은 용해된 가스량에 상응하는 가스 부분압만큼 감소한다. 또한, 가스 용해속도는 액체 내 존재하는 가스량이 증가함에 따라 감소하는데, 이는 잔존가스의 용해용량이 감소하기 때문이다. 따라서, 용해된 가스를 그것이 압력 타이트 컨테이너로 공급되기에 앞서 고압 액체로부터 미리 배출함으로써, 액체 내 가스 용해용량과 가스 용해속도가 증가할 수 있으며, 이에 의해 가스생성장치에서 발생한 가스기포량이 감소할 수 있다.
본 발명은, 작업물을 처리하는 처리전극; 작업물에 전기를 공급하는 피딩전극; 처리전극과 피딩전극 사이에 전압을 인가하는 파워원; 및 작업물과, 처리전극 및 피딩전극 중 적어도 하나와의 사이에 액체를 공급하는 액체 공급시스템을 포함하고, 액체 공급시스템은, 작업물과, 처리전극 및 피딩전극 중 적어도 하나와의 사이에 공급되는 액체의 온도를 조절하는 열교환기와 함께 제공되는 것을 특징으로 하는 또 다른 전해처리장치를 제공한다.
액체 내 가스의 용해속도와 용해용량은 액체 온도가 증가함에 따라 감소한다. 따라서, 작업물과, 처리전극 및 피딩전극 중의 적어도 하나와의 사이에 공급되는 고압 액체의 온도를 낮춤으로써, 액체 내 가스 용해속도와 가스 용해용량이 증가할 수 있고, 이에 의해 가스생성장치에서 발생한 가스기포량이 감소할 수 있음과 동시에, 액체 온도에 의한 가스 팽창이 억제될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 열교환기는, 작업물과 접촉부재 사이에 공급되는 액체를, 액체 온도가 25℃ 이하가 되도록 조절한다. 일반적으로, 작업물과 이온교환기 사이에 공급되는 액체 온도는 25℃ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명은, 전극과 전극표면을 덮는 이온교환기를 포함하는 전극부재를 포함하는 전극섹션; 작업물을 고정하고 작업물을 전극부재의 이온교환기와 접촉시키는 홀더; 이온교환기와 홀더에 의해 고정된 작업물 사이에 액체를 공급하는 액체 공급시스템; 전극섹션과 작업물 간의 상대이동을 야기하는 구동기구; 및 전극섹션의 전극부재의 전극에 연결되는 파워원을 포함하고, 이온교환기와 작업물의 처리표면 내 포인트와의 연속접촉시간은 10 msec 이하인 것을 특징으로 하는 또 다른 전해처리장치를 제공한다.
이온교환기와 작업물의 처리표면 내 포인트와의 연속접촉시간은 일반적으로 10 msec 이하, 바람직하게는 5 msec 이하, 더욱 바람직하게는 1.5 msec 이하이다.
전극을 덮는 이온교환기는, 홀더에 의해 고정된 작업물과 0.2 내지 1.5mm의 접촉 폭을 가지고 접촉하도록 설계되는 것이 바람직하다.
액체 내 가스 용해량은 가스 용해시간과 함께 증가하고, 결국 가스용해용량에 근접한다. 따라서, 가스 용해시간이 길수록, 액체 내 가스용해량이 많다. 전극을 덮는 이온교환기와 홀더에 의해 고정된 작업물 간의 접촉영역의 접촉 폭을 좁힘으로써, 작업물 위 처리포인트를 지나는 전극의 통과시간(처리시간)이 단축될 수 있다. 이는 가스발생시간을 단축시키고 가스용해시간을 연장시키며, 이로써 가스용해량을 증가시키고, 가스생성장치에서 발생한 가스용해량을 감소시킨다. 이 접촉 폭은 일반적으로 0.2 내지 1.5 mm, 바람직하게는 0.2 내지 1.2 mm, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 1.0 mm이다.
구동기구는, 0.2m/sec 이상의 상대속도로 전극섹션과 작업물 간의 상대이동을 야기하도록 설계되는 것이 바람직하다.
전해처리장치에서, 발생된 가스는 전극과 작업물 사이에 존재하는 액체 내에서 용해된다. 따라서, 전극과 작업물 간의 상대속도를 더 크게 함으로써, 전극과 교체되는 작업물 간의 액체의 부피 또는 유속을, 전극과 작업물 간의 상대이동과 함께 크게 하며, 가스생성장치에서 발생한 가스기포량이 감소할 수 있다. 상대속도는 일반적으로 0.2 m/sec 이상, 바람직하게는 0.5 m/sec 이상, 더욱 바람직하게는 0.7 m/sec이상이다.
본 발명은, 전극과 전극표면을 덮는 이온교환기를 포함하는 전극부재를 포함하는 전극섹션; 작업물을 고정하고 작업물을 전극부재의 이온교환기와 접촉시키는 홀더; 이온교환기와 홀더에 의해 고정된 작업물 사이에 액체를 공급하는 액체 공급시스템; 전극섹션과 작업물 간의 상대이동을 야기하는 구동기구; 및 전극섹션의 전극부재의 전극에 연결되는 파워원을 포함하고, 파워원의 온/오프 또는 긍정/부정 제어가 전극섹션과 작업물 사이의 상대이동과 동기화되어 수행되는 것을 특징으로 하는 또 다른 전해처리장치를 제공한다.
이와 같이 전극섹션과 작업물 간의 상대이동을 파워원의 온/오프 제어와 동기화시킴으로써, 전극섹션의 전극과 작업물 간의 전극의 폭 방향에서의 상대속도가 빠른 동안, 예를 들면, 0.2 m/sec 이상인 동안의 간격에서만 처리가 수행되어, 가스생성장치에서 발생한 가스기포량이 상대속도가 증가하는 상술한 경우에서와 같이 감소할 수 있다.
온/오프 제어는, 전극섹션의 전극과 작업물 사이에서 전극섹션의 폭 방향으로의 상대속도가 0.2 m/sec 이상이 될 때 파워원이 온되도록 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 인접한 전극부재가 파워원의 캐소드와 애노드에 교대로 연결된다.
액체는, 예를 들면, 순수, 초순수, 또는 500
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/cm 이하의 전기전도율을 갖는 액체이다.
본 발명은 또한, 전극처리방법에 있어서: 전극섹션에 전압을 인가함으로써 고압 액체가 존재하는 작업물을 처리하는 단계를 포함하는 전해처리방법을 제공한다.
고압 액체는, 전극섹션과 작업물 사이에 공급되는 것이 바람직하다.
작업물은, 고압 액체에 작업물과 전극섹션을 침투시킴으로써 처리되는 것이 바람직하다.
전극섹션은, 작업물을 처리하기 위한 처리전극과, 작업물에 전기를 공급하기 위한 피딩전극을 포함하는 것이 바람직하다.
고압액체의 압력은 2kgf/cm2 이상인 것이 바람직하다.
본 발명은 전극섹션에 전압을 인가함으로써 고압 액체가 존재하는 작업물을 처리하는 단계를 포함하고, 전극섹션은 작업물을 처리하기 위한 처리전극과 작업물에 전기를 공급하기 위한 피딩전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 또 다른 전해처리방법을 제공한다.
본 발명은, 작업물에 근접하거나 접촉하게 될 수 있는 처리전극과, 작업물에 전기를 공급하는 피딩전극을 제공하는 단계; 및 작업물과, 처리전극 및 피딩전극 중 적어도 하나와의 사이에 조절된 온도로 액체를 공급하면서, 처리전극과 피딩전극 사이에 전압을 인가함으로써 작업물을 처리하는 단계를 포함하는 또 다른 전해처리방법을 제공한다.
본 발명은, 전해처리방법에 있어서: 작업물에 근접하거나 접촉하게 될 수 있는 처리전극과, 작업물에 전기를 공급하는 피딩전극을 제공하는 단계; 및 작업물과, 처리전극 및 피딩전극 중 적어도 하나와의 사이에 가스가 제거된 액체를 공급하면서, 처리전극과 피딩전극 사이에 전압을 인가함으로써 작업물을 처리하는 단계를 포함하는 또 다른 전해처리방법을 제공한다.
이온교환기는, 작업물과, 처리전극 및 피딩전극 중 적어도 하나와의 사이에 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명은, 전극에 전압을 인가하고, 전극표면을 덮는 이온교환기와 홀더에 의해 고정된 작업물을 서로에 대해 이동시키면서, 작업물의 처리표면 내 포인트와 이온교환기의 접촉 시간이 10 msec 이하가 되도록 이온교환기와 작업물을 서로 접촉시킴으로써 액체의 존재하에 작업물을 처리하는 단계를 포함하는 또 다른 전해처리방법을 제공한다.
이온교환기와 홀더에 의해 고정된 작업물은, 0.2 내지 1.5 mm의 접촉 폭을 가지고 서로 접촉하는 것이 바람직하다.
이온교환기와 홀더에 의해 고정된 작업물은, 서로 선형 접촉한 채로, 0.2 m/sec 이상의 상대속도로 서로에 대해 이동하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 나란히 배열된 복수의 전극에 전압을 인가하고, 이온교환기와 작업물이 서로 접촉을 유지한 채, 복수의 전극표면을 덮는 이온교환기와 홀더에 의해 고정된 작업물을 서로에 대해 이동시킴으로써 액체의 존재 하에 작업물을 처리하는 단계를 포함하고, 전압은, 상대 이동과 동기화되어 온/오프 또는 긍정/부정으로 제어되는 것을 특징으로 하는 또 다른 전해처리방법을 제공한다.
본 발명은, 전해처리방법에 있어서: 작업물과 처리전극을 근접시키거나 서로 접촉시키는 단계; 및 작업물과 처리전극을 서로에 대해 이동시키면서, 작업물과 처리전극 사이에 전압을 인가함으로써 액체의 존재 하에 작업물을 처리하는 단계를 포함하고, 작업물과 처리전극 간의 상대속도는 초기 처리 단계에서는 빠르고, 더 나중의 처리 단계에서는 느린 것을 특징으로 하는 또 다른 전해처리방법을 제공한다.
본 방법에 의하면, 초기처리단계에서 레벨차를 해소하는 효과는 작업물과 처리전극 간의 높은 상대를 이용함으로써 향상될 수 있으며, 레벨 차이가 제거된 나중 단계에서 처리비율은, 작업물과 처리전극 간의 상대속도를 낮춤으로써 증가할 수 있다. 이와 같은 처리 방식은 레벨차 제거효과의 향상 및 처리시간의 단축을 달성한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 작업물과 처리전극 간의 상대속도는, 작업물의 처리표면에 형성된 처리될 막의 두께가 600nm 이하의 값에 도달한 때 느려지는 것이 바람직하다.
작업물과 처리전극 간의 상대속도를 느리게 하는 타이밍은 막의 두께가 ㅇ이일반적으로는 600nm 이하, 바람직하게는 500nm 이하, 더욱 바람직하게는 400nm 이하인 값에 도달했을 때이다.
본 발명은, 전해처리방법에 있어서: 작업물과 처리전극을 근접시키거나 서로에 대해 접촉시키는 단계; 및 작업물과 처리전극을 서로에 대해 이동시키면서, 작업물과 처리전극 사이에 전압을 인가함으로써 액체의 존재 하에 작업물을 처리하는 단계를 포함하고, 작업물과 처리전극 간의 상대속도는 초기 처리 단계에서는 빠르고, 중간 처리 단계에서는 느리며, 이후의 처리 단계에서는 중간 처리 단계에서보다 더 빨라지는 것을 특징으로 하는 또 다른 전해처리방법을 제공한다.
본 방법에 의하면, 작업물과 처리전극 간의 상대속도가 초기처리단계에서는 빨라져, 레벨차를 제거하는 효과를 향상시키고, 중간처리단계에서는 상대속도가 느려져서, 이로써 처리비율이 증가한다. 또한, 작업물과 처리전극 간의 상대속도가 나중처리단계에서 다시 빨라져 레벨차 제거 효과를 향상시키고, 처리표면에서의 피트 형성을 방지하면서 처리를 마무리한다. 또한, 나중처리단계에서 처리비율을 낮춤으로써, 처리종점이 더욱 정확하게 검출될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 작업물과 처리전극 간의 상대속도는, 작업물의 처리표면에 형성된 처리될 막의 두께가 600nm 이하의 값에 도달한 때 늦어지고, 막의 두께가 50 내지 300nm 의 값에 도달한 때 작업물과 처리전극 간의 상대속도는 다시 빨라진다.
작업물과 처리 전극 간의 상대속도가 중간처리단계에서 느려지는 타이밍은, 막의 두께가 600nm 이하, 바람직하게는 500nm 이하, 더욱 바람직하게는 400 nm 이하의 값에 도달한 때이고, 작업물과 처리 전극 간의 상대속도가 나중처리단계에서 다시 빨라지는 타이밍은, 막의 두께가 일반적으로 50 내지 300nm, 바람직하게는 50 내지 200nm, 더욱 바람직하게는 50 내지 120 nm의 값에 도달한 때이다.
또한, 본 발명은 전해처리방법에 있어서: 작업물과 처리전극을 근접시키거나 서로에 대해 접촉시키는 단계; 및 작업물과 처리전극을 서로에 대해 이동시키면서, 작업물과 처리전극 사이에 전압을 인가함으로써 액체의 존재 하에 작업물을 처리하는 단계를 포함하고, 작업물과 처리전극 간의 상대속도는 초기처리단계에서는 느리고, 나중처리 단계에서는 빠른 것을 특징으로 하는 또 다른 전해처리방법을 제공한다.
본 방법에 의하면, 작업물과 처리전극 간의 상대속도가 초기처리단계에서 느려져서 처리비율을 상승시키고, 나중처리단계에서 상대속도는 빨라져 레벨차 제거효과를 향상시킨다. 이와 같은 처리 방식은 레벨차 제거효과의 향상 및 처리시간 단축을 달성한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 작업물과 처리전극 간의 상대속도는, 작업물의 처리표면에 형성된 처리될 막의 두께가 50 내지 300 nm의 값에 도달한 때 빨라진다.
작업물과 처리전극 간의 상대속도가 나중처리단계에서 빨라지는 타이밍은, 막의 두께가 일반적으로 50 내지 300 nm의 값, 바람직하게는 50 내지 200 nm의 값, 더욱 바람직하게는 50 내지 150 nm의 값일 때이다.
작업물과 처리전극 간의 상대속도는 계단식으로 변할 수 있다. 선택적으로, 작업물과 처리전극 간의 상대속도는 연속해서, 예를 들면 선형이나 곡선으로, 변할 수도 있다.
또한 본 발명은, 전해처리방법에 있어서: 작업물과 처리전극을 근접시키거나 서로에 대해 접촉시키는 단계; 및 작업물 및/또는 처리전극이 주기적 이동을 하도록 함으로써 작업물과 처리전극 간의 상대이동을 야기함과 동시에, 작업물과 처리전극 사이에 전압을 인가함으로써 액체의 존재 하에 작업물을 처리하는 단계를 포함하고, 작업물 및/또는 처리전극 간의 주기적 이동의 주기는 처리 동안에 변경되는 것을 특징으로 하는 또 다른 전해처리방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, CMP 처리에서와 달리, 기판 등의 작업물의 전해처리가 작업물의 특성을 손상하는 작업물 내 물리적 결함을 야기하지 않고 전기화학적 작용을 통해 실현될 수 있다. 또한, 본 발명의 전해처리장치와 방법은 작업물 표면에 부착되는 물질을 효과적으로 제거(세척)할 수 있다. 따라서, 본 발명은 CMP 처리를 완전히 생략하거나, CMP에 가해지는 부하를 적어도 감소할 수 있다. 또한, 기판의 전해처리가 순수나 초순수만을 이용함으로써도 실행될 수 있다. 이는 전해질 등이 기판 표면에 부착되고 남아있는 것을 방지하고, 제거 처리 이후의 세척 처리를 간단히 할 수 있으며, 폐기액 처리에 가해지는 부하를 현저히 감소시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 작업물과 처리전극 간의 상대속도를 처리 동안에 빠르게 함으로써 레벨차 제거효과를 향상시키고, 작업물과 처리전극 간의 상대속도를 느리게 함으로써 처리비율을 증가시킨다. 이러한 처리 방식은 레벨차 제거효과를 향상시키고 처리시간을 단축시킨다. 또한, 처리표면 내, 작업물의 질을 손상하는 피트의 형성이 방지될 수 있다.
도 1a 내지 1c는 구리배선을 가지는 기판 제조의 일례로서, 일련의 처리 단계를 나타내는 도면;
도 2는 작업물과 처리전극 간의 "상대속도"와 "처리 비율" 사이의 관계를 나타내는 그래프;
도 3a는 작업물과 처리전극 간의 상대속도가 느린 때 관찰되는 수막현상을 나타내는 도면, 도 3b는 상대속도가 빠른 때 관찰되는 수막현상을 나타내는 도면;
도 4a는 작업물과 처리전극 간의 상대속도가 느린 때 처리물의 농도를 나타내는 도면, 도 4b는 상대속도가 빠른 때 처리물의 농도를 나타내는 도면;
도 5는 "처리량"과 "레벨 차이" 간의 관계를 나타내는 그래프;
도 6a는 작업물과 처리전극 간의 상대속도가 느린 때 처리물의 농도를 나타내는 도면, 도 6b는 상대속도가 빠른 때 처리물의 농도를 나타내는 도면;
도 7a는 작업물과 처리전극 간의 상대속도가 느린 때 이온교환기의 변형 농도를 나타내는 도면, 도 6b는 상대속도가 빠른 때 이온교환기의 변형을 나타내는 도면;
도 8은 처리전극과 피딩전극을 기판(작업물)에 가깝게 하고 처리전극, 피딩전극 및 기판(작업물) 사이에 500
Figure 112005076064901-PCT00003
/cm 이하의 전기전도율을 갖는 순수나 유체를 공급함으로써 실행될 때, 본 발명에 의한 전해처리 원리를 나타내는 도면;
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 전해처리장치의 개략도;
도 10은 "가스 용해속도 & 가스 용해량"과 "수압" 간의 관계를 나타내는 그래프;
도 11은 "가스 용해량"과 "액체온도" 간의 관계를 나타내는 그래프;
도 12는 초기에 상이한 용해된 가스량을 갖는 액체에 대한, "가스용해성능" 및 "수압" 간의 관계를 나타내는 그래프;
도 13은 "가스 용해속도" 및 "액체 내 존재하는 가스량" 간의 관계를 나타내는 그래프;
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전해처리장치와 함께 제공되는 기판처리장치의 구성을 나타내는 평면도;
도 15는 도 14에 도시된 기판처리장치의 전해처리장치의 평면도;
도 16은 도 15의 수직 단면도;
도 17a는 도 15의 전해처리장치의 회전방지기구의 평면도, 도 17b는 도 17a의 A-A 선을 따라 취해진 단면도;
도 18은 도 15의 전해처리장치의 전극 섹션의 평면도;
도 19는 도 18의 B-B 선을 따라 취해진 단면도;
도 20은 도 19의 일부 확대도;
도 21a는 표면에 형성된 두 개의 상이한 물질의 막을 갖는 기판 표면의 전해 처리에서 관찰된, "전류"와 "시간" 사이의 관계를 나타내는 그래프, 도 21b는 표면에 형성된 두 개의 상이한 물질의 막을 갖는 기판 표면의 전해 처리에서 관찰된, "전압"과 "시간" 사이의 관계를 나타내는 그래프;
도 22는 전해처리 동안에 이온교환기와 기판 사이의 접촉 상태를 나타내는 단면도;
도 23a 내지 도 23c는 전극 섹션의 스크롤(scroll) 이동에 더해, 전해처리 동안에 Y 방향으로 미리 설정된 거리에 대해 기판홀더를 이동시킴으로써 처리량의 변화를 해소하는 기구를 나타내는 도면,
도 24a 내지 도 24d는 전극 섹션의 스크롤 이동에 더해, 전해처리 동안에 Y 방향으로 미리 설정된 거리에 대해 기판홀더를 이동시킴으로써 처리량의 변화를 해소하는 전해처리방법을 나타내는 도면;
도 25는 "가스 용해량"과 "가스 용해시간" 간의 관계를 나타내는 그래프;
도 26은 상이한 부피를 가지는 액체에 대한, "가스 용해속도 & 가스 용해량" 과 "수압" 간의 관계를 나타내는 그래프;
도 27은 상이한 접촉 폭을 가지는 전극(1 내지 4)을 이용함으로써 실행되는 전해처리에서 "피트 수" 및 "상대속도" 사이의 관계를 나타내는 그래프;
도 28은 상이한 접촉 폭을 가지는 전극(1 내지 4)을 이용함으로써 실행되는 전해처리에서 "피트 수" 및 "전극(이온교환기) 접촉시간" 사이의 관계를 나타내는 그래프;
도 29a 내지 도 29c는 전극 섹션과 기판 사이의 상대 스크롤 이동에서, 전극과 기판 표면 내 포인트 사이의 상대속도를 나타내는 도면;
도 30은 상대 스크롤 이동을 가지는 동기(synchronization) 시 파워원의 온/오프 제어를 나타내는 도면;
도 31은 본 발명에 의한 전해처리방법을 실행하기 위한 전해처리장치가 제공되는 기판처리장치의 구성을 나타내는 단면도;
도 32는 도 31에 도시된 기판처리장치의 전해처리장치의 수직 단면도;
도 33은 본 발명에 의한 전해처리방법에서 작업물(기판)과 처리전극(전극) 간의 "상대속도" 및 "처리시간" 간의 관계의 일례를 나타내는 그래프;
도 34는 본 발명에 의한 전해처리방법에서 작업물(기판)과 처리전극(전극) 간의 "상대속도" 및 "처리시간" 간의 관계의 다른 예를 나타내는 그래프;
도 35는 본 발명에 의한 전해처리방법에서 작업물(기판)과 처리전극(전극) 간의 "상대속도" 및 "처리시간" 간의 관계의 또 다른 예를 나타내는 그래프;
도 36은 본 발명에 의한 전해처리방법에서 작업물(기판)과 처리전극(전극) 간의 "상대속도" 및 "처리시간" 간의 관계의 또 다른 예를 나타내는 그래프;
도 37은 본 발명에 의한 전해처리방법에서 작업물(기판)과 처리전극(전극) 간의 "상대속도" 및 "처리시간" 간의 관계의 또 다른 예를 나타내는 그래프;
도 38은 본 발명에 의한 전해처리방법을 수행하는데 적합한 또 다른 전해처리장치의 주요부분의 수직 단면도;
도 39는 도 38의 주요부분 확대도;
도 40은 본 발명에 의한 전해처리장치를 수행하는데 적합한 또 다른 전해처리장치를 개략적으로 나타내는 평면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예가 도면을 참조하여 상세히 설명된다. 후술하는 설명은 작업물인 기판을 전해처리장치에 의해 처리하는 경우를 나타내지만, 본 발명이 기판 이외의 작업물에 적용될 수 있음은 물론이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 전해처리장치의 개략도를 나타낸다. 전해처리장치는 주로 밀폐해서 폐쇄가능한 압력-타이트-컨테이너(pressure tight container)(200)를 갖는 메인장치(202), 고압 액체를 메인장치(202)의 압력 타이트 컨테이너(200)에 공급하는 고압액체공급시스템(204), 압력 타이트 컨테이너(200) 내 액체를 외부로 배출하는 액체배출시스템(206), 및 보조라인시스템(208)을 포함한다.
메인장치(202)는 그 노출표면이 각각 이온교환기(214, 216)로 덮이는 한 쌍의 처리전극(210)과 피딩(feeding)전극(212)을 갖는 전극판(218), 반도체 웨이퍼 등의 기판 W를 분리가능하게 홀딩하는 기판홀더(220)를 포함한다. 전극판(218)과 기판홀더(220)는 압력 타이트 컨테이너(200) 내 서로 마주해서(opposed) 배치된다. 전극판(218)은 압력 타이트 컨테이너(200)를 관통하는 주축(224)의 전단에 고정되고, 구동섹션(222)에 의해 전후로 이동가능하다. 한편, 기판홀더(220)는 압력 타이트 컨테이너(200)를 관통하는 회전축(226)의 전단에 고정되고, 커플링(230)을 통해 모터(288)의 출력축에 연결된다.
이온교환기(214, 216)는 음이온-교환 그룹이나 양이온-교환 그룹을 갖는 부직포로 만들어질 수 있다. 양이온-교환기는 강산성의 양이온-교환 그룹(술폰산 그룹)을 운반하는 것이 바람직하나, 약산성의 양이온-교환 그룹(카르복시기 그룹)이 채용될 수도 있다. 음이온 교환기는 강염기성의 음이온-교환 그룹(제4 암모늄 그룹)을 운반하는 것이 바람직하지만, 약염기성의 음이온-교환 그룹(제3 또는 더 낮은 아미노 그룹)을 운반하는 음이온 교환기가 이용될 수도 있다.
강염기성의 음이온-교환 그룹을 운반하는 부직포는, 예를 들면 다음의 방법으로 준비될 수 있다: 20~50 ㎛의 지름을 갖는 섬유와 약 90%의 간극율(porosity)을 갖는 폴리올레핀 부직포가 부직포 위로의 감마선(
Figure 112005076064901-PCT00004
-ray) 조사(radiation)와 후속하는 그라프트 중합을 포함하는 소위 방사선 그라프트 중합(radiation graft polymerization)에 영향을 받아, 이에 의해 그라프트 체인(graft chain)을 도입하고, 이로써 도입된 그라프트 체인이 이후 아미노화되어 그 안으로 제4 암모늄 그룹을 도입한다. 도입된 이온교환기 그룹의 용량은 도입된 그라프트 체인의 양에 의해 결정될 수 있다. 그라프트 중합체는 아크릴산, 스티렌, 글리시딜 메타크릴산(glicidyl methacrylate), 스티렌 술폰산 소다(sodium styrenesulfonate), 또는 클로로메틸스티렌(chloromethylstyrene) 등의 모노머를 이용함으로써 수행될 것이다. 그라프트 체인의 양은 모노머 농도, 반응온도 및 반응시간을 조절함으로써 제어될 수 있다. 따라서, 그라프트율, 즉, 그라프트 중합 이전의 부직포 중량에 대한 그라프트 중합 이후의 부직포 중량의 비율이, 최대 500%가 될 수 있다. 결과적으로, 그라프트 중합 이후에 도입된 이온-교환 그룹의 용량은 최대로 5meq/g가 될 수 있다.
강산성 양이온-교환 그룹을 운반하는 부직포는 다음의 방법으로 준비될 수 있다. 강염기성 음이온-교환 그룹을 운반하는 부직포의 경우에서와 같이, 20~50 ㎛의 지름을 갖는 섬유와 약 90%의 간극율(porosity)을 갖는 폴리올레핀 부직포가, 부직포 위로의 감마선 조사와 후속하는 그라프트 중합을 포함하는 소위 방사선 그라프트 중합에 종속되고, 이에 의해 그라프트 체인을 도입하며; 이로써 도입된 그라프트 체인은 가열된 황산으로 처리되어 황산 그룹을 그 안으로 도입한다. 그라프트 체인이 가열된 인산으로 처리되는 경우, 인의 그룹이 도입될 수 있다. 그라프트율은 최대 500%에 달할 수 있고, 그라프트 중합 이후에 도입되는 이온-교환 그룹의 용량은 최대 5meq/g에 달할 수 있다.
이온 교환기(214, 216)의 기재(base material)는 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 또는 다른 오거닉폴리머(organicpolymer)일 수 있다. 또한, 이온교환기는 부직포 형태 이외에, 직물, 시트, 다공성 물질, 또는 짧은 섬유들 등의 형태일 수 있다.
폴리에틸렌이나 폴리프로필렌이 기재로 이용될 때, 그라프트 중합은, 기재(프리(pre)-조사) 위로 방사선(
Figure 112005076064901-PCT00005
선 및 전자빔)을 먼저 조사함으로써 실행되어, 기(radical)을 생성하고, 이후 기를 모노머와 반응시킴으로써, 거의 불순물을 가지지 않는 균일한 그라프트 체인이 얻어질 수 있다. 한편, 폴리올레핀 이외 오거닉폴리머가 기재로 이용된 때, 기재를 모노머와 함침(impregnating)하고 방사선(
Figure 112005076064901-PCT00006
선 , 전자빔, UV선)을 기재 위로 조사함으로써 라디칼 중합이 실행될 수 있다. 이 방법은 균일한 그라프트 체인을 제공하지는 않지만, 다양한 기재에 적용가능하다.
이온 교환기(214, 216)로서 음이온-교환 그룹이나 양이온-교환 그룹을 갖는 부직포를 이용함으로써, 순수나 초순수, 또는 전해액 등의 액체가 부직포 이내를 자유롭게 이동하고, 물 해리를 위한 촉매작용을 하는 부직포 내 활성포인트에 용이하게 도달할 수 있으므로, 다수의 물 분자가 수소이온 및 수산화물이온으로 해리된다. 또한, 순수나 초순수, 또는 전해액 등의 액체 이동에 의해, 물 해리에 의해 생성되는 수산화물이온이 효율적으로 처리전극의 표면에 운반될 수 있어, 낮은 전압이 인가되는 경우라도 높은 전류가 얻어질 수 있다.
이온교환기(214, 216)가 음이온-교환 그룹과 양이온-교환 그룹 중 오직 하나만 가질 때, 전해처리가능한 물질에 제한이 가해지고, 또한, 극성에 의해 불순물이 형성될 것이다. 이 문제를 해결하기 위해, 음이온-교환 그룹을 운반하는 음이온 교환기와, 양이온-교환 그룹을 운반하는 양이온 교환기가 모두 제공(superimpose)되거나, 이온교환기(214, 216)가 음이온-교환 그룹과 양이온-교환 그룹 양쪽 모두를 매 초마다 운반하게 함으로써, 처리되는 물질의 범위가 확대되고, 불순물 형성이 제한될 수 있다.
본 발명이 이온교환기를 이용하는 전해처리로 한정되지는 않는다. 예를 들면, 처리액으로서 전해액을 이용할 때, 전극 표면에 탑재되는 처리부재(접촉부재)가, 순수나 초순수에 가장 적합한 이온교환기(214, 216)에 제한되지 않고, 소프트 폴리싱패드나 부직포 등이 이용될 수도 있다. 폴리텍스(Rodel Products Corporation 상표), 폴리우레탄 스폰지, 부직포, 폴리우레탄폼, 또는 PVD 스폰지가 접촉부재로 이용될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 처리전극(210)이 파워원(232)의 캐소드에 연결되고, 피딩전극(212)이 파워원(232)의 애노드에 연결된다. 이는 왜냐하면, 예를 들면 구리의 전해처리가 캐소드 측에서 진행되기 때문이다. 처리되는 물질에 따라, 파워원(232)의 캐소드에 연결되는 전극이 피딩전극으로 역할하고, 애노드에 연결되는 전극이 처리전극으로서 역할할 것이다. 이로써, 처리되는 물질이 구리, 몰리브덴, 철 등일 때, 전해 처리 작용은 캐소드 측에서 일어나고, 따라서, 파워원(232)의 캐소드에 연결되는 전극이 처리전극(210)이 되며, 애노드에 연결되는 전극이 피딩전극(212)이 된다. 한편, 처리되는 물질이 알루미늄, 실리콘 등일 때, 전해 처리 작용은 애노드 측에서 일어나므로, 파워원(232)의 애노드에 연결되는 전극이 처리전극이 되고, 캐소드에 연결되는 전극은 피딩전극이 될 것이다.
처리전극(210)과 피딩전극(212)에 있어서, 전해 반응에 의한 그것의 산화나 용해가 문제될 수 있다. 이 관점에서, 전극을 위한 물질은, 종래의 금속 및 금속 화합물 이외에, 탄소, 비교적 비활성인 귀금속들, 도전성 산화물이나 도전성 세라믹을 사용할 수 있다. 귀금속-베이스 전극은, 예를 들면, 전극 기재로 이용되는 티타늄 위에 백금이나 이리듐을 도금 또는 코팅함으로써 얻어질 수 있고, 이후 코팅된 전극을 높은 온도에서 신터링(sintering) 함으로써 전극을 고정시키고 강화한다. 세라믹 물품은 일반적으로 열-처리 무기원료(heat-treating inorganic raw material)에 의해 얻어지고, 다양한 특성을 갖는 세라믹 물품들이 금속의 산화물, 탄화물, 및 질화물과 비금속을 포함하는 다양한 원료로부터 생산될 수 있다. 그들 중에는 전기전도율을 갖는 세라믹이 있다. 전극이 산화될 때, 전기저항값은 일반적으로 증가하여 인가된 전압의 상승을 야기한다. 그러나, 전극 표면을 백금 등의 비-산화 물질이나 이리듐 산화물 등의 도전성 산화물로 보호함으로써, 전극기재의 산화에 의한 전기전도율의 감소가 방지될 수 있다.
고압 액체공급 시스템(204)은 순수, 바람직하게는 초순수를 수송하는 순수라인(240)을 포함한다. 순수라인(240)에는, 순수라인(240)을 따라 흐르는 순수의 온도를 조절하는 열교환기(242), 순수라인(240)을 따라 흐르는 순수로부터 용해된 가스(dissolved gas)를 방출하는 가스제거장치(244)를 포함한다. 가스제거장치(244)의 하류 측에는, 순수라인(240)이 그 안에 삽입되는 셧-오프(shut-off) 밸브(246)를 갖는 초기 물 공급라인(248), 및 그 안에 삽입되는 고-압력 (초)순수 생성장치(250)를 갖는 고압 순수 공급라인(254)으로 분기되고, 두 라인들은 다시 만나며, 통합된 라인이 메인장치(202)의 압력 타이트 컨테이너(200)에 연결된다.
순수라인(240)을 통한 순수 흐름은 먼저, 순수가 냉각되는 열교환기(242)를 지나 통과해, 그 온도가 25℃보다 높지 않게 된다. 그리고나서 순수는 가스제거장치(244)를 지나 통과해 초기 용해된 가스를 제거(방출)한다. 초기에, 셧-오프 밸브(246)는 개방되어, 냉각되고 가스가 제거된 순수가 초기 물 공급라인(248)을 통과하고, 순수는 압력 타이트 컨테이너(200)로 공급된다. 한편, 전해처리를 실행할 때, 셧-오프 밸브(246)는 닫히고, 순수는 고압 순수 공급라인(254)를 통과한다. 순수는 고압 순수 생성장치(254) 내에서 2kgf/cm2 보다 작지 않은 압력으로 가압되고, 가압된 순수가 압력 타이트 컨테이너(200)로 공급된다.
본 실시예에 의하면, 플런저 펌프(plunger pump)가 고압 순수 생성장치(250)로 이용되고, 고압 순수 공급장치(플런저 펌프)(250)에 의해 가압된 순수는, 압력 타이트 컨테이너(200) 내 저장된 순수를 미리 설정된 압력으로 가압하기 위해 압력 타이트 컨테이너(200)에 공급된다.
액체방출시스템(206)은 그 안에 삽입되는 셧-오프 밸브(258)를 갖는 물방출라인(258)을 포함한다. 압력 타이트 컨테이너(200) 내 액체는 셧-오프 밸브(256)의 개/폐에 의해 방출/차단될 수 있다.
보조라인시스템(208)은, 물 방출 및 가스제거를 위해, 그 안에 삽입되는 셧-오프 밸브(260)를 갖고, 압력 타이트 컨테이너(200)에 연결되는 보조라인(262)을 포함한다. 보조라인(206)에는 그 안에 삽입되는 셧-오프 밸브(264)를 갖는 비활성기체 공급라인(266)과, 압력 타이트 컨테이너(200)의 한계 압력보다 낮은 압력에서 개방하는 릴리프 밸브(268)와 함께 제공되는 안전라인(270)이 연결된다. 또한, 보조라인시스템(208)은 압력 타이트 컨테이너(200) 내 액체(가압된 순수)의 압력을 검출하기 위한 고정압력계(272)와 함께 제공된다.
비활성기체 공급라인(266)의 셧-오프 밸브(264)를 개방함으로써, N2 가스 등의 비활성기체가 압력 타이트 컨테이너(200)로 공급될 수 있다. 또한, 압력 타이트 컨테이너(200) 내 한계 압력보다 낮은 압력에서 개방하는 릴리프 밸브(268)를 갖는 안전라인(270)의 제공과 함께, 압력이 압력 타이트 컨테이너(200)의 한계 압력에 도달하기 이전에, 압력 타이트 컨테이너(200) 내 액체(순수)의 압력이 릴리스(release)될 수 있고, 이로써 압력 타이트 컨테이너(200)가 액체 압력에 의해 파괴되는 것이 방지될 수 있다.
여기서 순수는 10
Figure 112005076064901-PCT00007
/cm(여기에서는 25℃, 1atm 에서의 값)보다 크지 않은 전기전도율을 갖는 물을 의미하고, 초순수는 0.1
Figure 112005076064901-PCT00008
/cm보다 크지 않은 전기전도율을 갖는 물을 의미한다. 전해 처리시 어떤 전해질도 함유하지 않은 순수나 초순수를 이용하는 것은, 전해물 등의 추가의 불순물이 기판 W의 표면에 부착되고 잔존하는 것을 방지할 수 있다.
순수나 초순수 대신에, 500
Figure 112005076064901-PCT00009
/cm 보다 크지 않은 전기전도율을 갖는 액체, 또는 순수나 초순수에 전해질을 첨가함으로써 얻어진 전해액을 이용할 수 있다. 전해액의 이용은 전기저항을 더욱 감소시킬 수 있고, 파워 소비를 감소시킬 수 있다. NaCl이나 Na2SO4 등의 중성염 용액, HCl이나 H2SO4 등의 산성용액, 또는 암모니아 등의 알칼리성 용액이, 전해액으로 이용될 수 있고, 이 용액들은 작업물의 특성에 따라 선택적으로 이용될 것이다.
또한, 순수나 초순수 대신에, 계면활성제를 순수나 초순수에 첨가함으로써 얻어지고, 500
Figure 112005076064901-PCT00010
/cm 이하, 바람직하게는 50
Figure 112005076064901-PCT00011
/cm 이하, 더욱 바람직하게는 0.1
Figure 112005076064901-PCT00012
/cm 이하의 전기전도율을 갖는 액체를 이용할 수 있다. 계면활성재의 존재에 의해, 액체는 기판 W와 이온교환기(214, 216) 사이의 인터페이스에서 고른 이온 이동을 방해하는 층을 형성할 수 있고, 이로써 이온교환(금속 용해)의 농도를 완화하여, 처리된 기판의 평탄도를 향상시킨다. 계면활성제 농도는 바람직하게 100 ppm보다 크지 않은 것이 바람직하다. 전기전도율 값이 너무 높지 않은 때, 전기효율은 저하되고, 처리 비율은 감소한다. 500
Figure 112005076064901-PCT00013
/cm 이하, 바람직하게는 50
Figure 112005076064901-PCT00014
/cm 이하, 더욱 바람직하게는 0.1
Figure 112005076064901-PCT00015
/cm 이하의 전기전도율을 갖는 액체의 사용은 바람직한 처리 비율을 달성할 수 있다.
이하, 본 실시예의 전해처리장치에 의해 실행되는 전해처리의 일례가 설명된다.
먼저, 기판 W가 기판홀더(220)에 의해 유지된다. 이때, 압력 타이트 컨테이너(200)는 비어있고, 전극판(218)은 기판홀더(220)로 유지되는 기판 W에 대해, 미리 설정된 거리만큼 반대편 위치에 있다.
이후, 비활성기체 공급라인(266)의 셧-오프 밸브(264)가 열려 N2 가스 등의 비활성기체를 압력 타이트 컨테이너(200)에 공급하며, 이로써 압력 타이트 컨테이너(200)의 압력 내부공기를 N2 가스 등의 비활성기체로 교체할 수 있다. N2 가스 등의 비활성기체와의 교체에 의해, 전해처리 동안에 생성되고 전해 처리에 사용되는 액체(순수)에서 용해될, 압력 타이트 컨테이너(200) 내 존재하는, O2 가스 등의 가스들이 밖으로 몰리고(forced out), 전해처리에 앞서 제거된다. 특히, O2 가스는 공기에 충분히 존재하므로, 미리 제거되는 것이 바람직하다.
다음으로, 초기 물공급 라인(248)의 셧-오프 밸브(246)가 개방되어, 열교환기(242)에 의해 냉각되고(온도-조절됨), 가스제거장치(244)에 의해 가스가 제거된 순수가 초기 물공급 라인(248)을 통해 압력 타이트 컨테이너(200) 안으로 공급되는 한편, 이와 동시에 보조라인(262)의 셧-오프 밸브(260)가 열림으로써 압력 타이트 컨테이너(200) 내 남아있는 가스와 가스 기포들이 외부로 배출되고, 압력 타이트 컨테이너(200)는 가압되지 않은 순수로 채워진다.
이후에, 초기 물공급 라인(248)의 셧-오프 밸브(246)가 닫혀, 고압 순수 생성장치(250) 내 생성된 고압순수를 고압 순수 라인(254)을 통해 압력 타이트 컨테이너(200) 안으로 공급하고, 이로써 압력 타이트 컨테이너(200)를, 예를 들면, 2kgf/cm2 에서 가압된 순수로 채운다. 본 실시예에 의하면, 상술한 바와 같이, 플런저 펌프가 고압 순수 생성장치(250)로 이용되고, 압력 타이트 컨테이너(200)를 채우는 가압되지 않은 순수는 플런저 펌프로부터 배출된 순수에 의해 가압된다. 그러나, 이것으로 본 발명이 제한되지는 않음은 물론이다.
전해처리는 이와 같이 압력 타이트 컨테이너(200)가 고압순수로 채워질 때 개시된다.
먼저, 구동섹션(222)이 구동되어, 전극판(218)을 기판홀더(220)에 의해 유지 된 기판 W 앞쪽으로 이동시켜, 이온교환기(214, 216)를 기판 W과 접촉시킨다. 그리고나서, 모터(228)가 구동되어 기판홀더(220)와 함께 기판 W을 회전시킨다. 미리 설정된 전압이 파워원(232)으로부터 처리전극(210)과 피딩전극(212) 사이에 가해져, 기판 W 위 도전성막, 예를 들면, 도 1b에 도시된 구리막(6)의 전해처리를, 처리전극(캐소드)(210)에서, 이온교환기(214, 216)에 의해 발생한 수소이온과 수산화물이온의 작용을 통해 실행한다.
전해 처리 동안에, 처리전극(210)과 피딩전극 사이에 가해지는 전압, 또는 그들 사이를 흐르는 전류는 처리의 종점을 검출하는 모니터 섹션에 의해 모니터된다.
그 자체로 큰 저항율을 가지는 초순수 등의 액체를 이용할 때, 이온교환기(214, 216)를 기판 W과 접촉하게 하는 것이 바람직하다. 이는 전기저항을 낮추고, 인가된 전압을 감소시키며, 파워소비를 감소시킬 수 있다. "접촉"은 CMP에서와 같이 작업물에 물리에너지(응력)를 주기 위한 "프레스"를 의미하지 않는다. 이와 관련해, CMP에 의하면, 기판이 약 20 내지 50 kPa 압력에서 일반적으로 폴리싱 표면에 대해 프레스된다. 한편, 본 실시예의 전해처리장치에 의하면, 이온교환기(214, 216)는, 예를 들면, 20 kPa보다 크지 않은 압력에서 기판 W와 접촉할 수 있다. 충분한 처리 효과가 10 kPa보다 크지 않은 압력에서 얻어질 수 있다.
전해처리의 완료 이후, 처리전극(210)과 피딩전극(212)은 파워원(232)과 연결이 끊기고, 기판홀더(220)의 회전이 중단되며, 이후 전극판(218)은 기판홀더(220)로부터 떨어져 이동된다.
그 후에, 보조라인(262)의 셧-오프 밸브(260)가 먼저 개방되어, 압력 타이트 컨테이너(200) 내 고압 순수를 감압한다. 이로써, 그 위에 수집된 순수 및 가스의 일부가 압력 타이트 컨테이너(200)로부터 배출된다. 감압과 동시에, 비활성기체 공급라인(266)의 셧-오프 밸브(264)가 열려 N2 가스 등의 비활성가스를 압력 타이트 컨테이너(200) 안으로 공급한다. 고압 순수에서 용해되고 기화되며 이로써 그 부피가 급격하게 증가된 H2 는, N2 가스 등의 비활성가스로 희석된다. 이는 H2 의 폭발을 방지한다.
다음으로, 물방출 라인(258)의 셧-오프 밸브(256)가 열려, 압력 타이트 컨테이너(200) 내 순수를 물방출 라인을 통해 외부로 방출하며, 이로써 전해처리 작업을 완료한다.
본 실시예에 의하면, 압력 타이트 컨테이너(200)를, 예를 들면, 2kgf/cm2 이상의 압력을 가진 고압 순수와, 낮은 온도, 예를 들면, 25℃ 이하의 순수(고압순수)로 채우면서, 전해처리가 실행되고, 압력 타이트 컨테이너(200) 안으로 공급된 순수(고압순수)는 용해된 가스를 방출하도록 미리 가스가 제거된다. 이것은, 기판 W 위의 도전성막, 예를 들면, 도 1b에 도시된 구리막(6)의 처리표면의 피트의 형성을 방지할 수 있다. 이하, 피트 형성의 방지 메커니즘이 설명된다.
피트 형성의 원인인, 생성된 가스 기포량은 생성된 가스량과 순수(액체) 내 용해된 가스량 간의 차이로 결정될 수 있다. 즉,
가스 기포량= 생성된 가스량 - 용해된 가스량
따라서, 가스 기포량은 생성된 가스량을 감소시키거나, 용해된 가스량을 증가시킴으로써 감소할 수 있다.
가스 용해속도 및 액체에서 가스 용해용량은, 액체의 단위 부피마다의 가스 용해량(C)과 액체 부피(V)의 곱, 및 액체압력(=가스 부분압)(P)과 용해된 가스의 초기량에 상응하는 가스 부분압(P0)에 비례한다:
Figure 112005076064901-PCT00016
가스 용해속도 & 액체 내 가스 용해용량 C × V × (P-P0)
따라서, 가스 용해속도 & 액체 내 가스 용해용량과 액체 압력(수압) 간의 관계는 도 10에 도시된 바와 같다. 이로써, 가스 용해속도와 액체 내 가스 용해용량이 액체압력이 증가함에 따라 증가하고, 수학식 (1)로부터, 생성된 가스 기포량은 생성된 가스량과 액체 내 용해된 가스량 간의 차이로 결정된다. 결과적으로, 고압 액체가 존재할 때 전해처리를 실행함으로써, 용해속도와, 전극표면 및 작업물에서 발생한 가스 용해량이 증가할 수 있고, 따라서, 가스생성장소에서 발생한 가스 기포량이 감소하고, 이로써 피트 형성이 감소할 수 있다.
수학식 (2)에서 액체의 단위 부피마다의 가스 용해량(C)은, 액체 온도가 상승함에 따라 감소한다. 따라서, 가스 용해량과 액체온도 간의 관계가 도 11에 도시된 바와 같다. 따라서, 압력 타이트 컨테이너(200) 안으로 공급되는 고압 액체의 온도를 낮춤으로써, 가스 용해속도와 액체 내 가스 용해용량이 증가할 수 있고, 이 로써, 가스생성장소에서 발생하는 가스 기포량이 감소함과 동시에 액체 온도에 의한 가스 폭발이 억제될 수 있다.
또한, 수학식 (2)에 나타난 바와 같이, 초기 용해된 가스가 액체 내 존재할 때, 용해된 가스의 초기량에 대응하는 가스 부분압(P0) 만큼 가스 용해용량이 감소한다. 따라서, 용해된 가스의 초기량이 A>B>C 순으로 높은, 액체 A, B, C에 대해, 액체압력(수압)과 가스 용해용량 간의 관계가 도 12에 도시된 바와 같다. 또한, 가스 용해속도는, 액체에 존재하는 가스량이 증가함에 따라, 잔존가스의 용해용량이 감소하기 때문에, 감소한다. 따라서, 액체 내 잔존가스량과 가스 용해속도 간의 관계가 도 13에 도시된 바와 같다. 결과적으로, 고압 액체로부터, 그것이 압력 타이트 컨테이너 안으로 공급되기 이전에, 용해된 가스를 미리 방출함으로써, 가스 용해용량과 액체 내 가스 용해속도가 증가할 수 있으며, 이로써 가스생성장소에서 발생하는 가스 기포량이 감소할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 전해처리장치와 함께 제공되는 기판처리장치의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 기판처리장치는, 기판 W, 예를 들면, 도 1b에 도시된 기판 W를 안팎으로 운반하는 캐리-인 및 캐리-아웃 섹션으로서의 로딩/언로딩 유닛(30), 기판 W를 뒤집는(reversing) 반전장치(32), 및 전해처리장치(34)를 포함한다. 이 장치들은 일렬로 배열된다. 기판 W를 그들 사이에 나르도록(transporting and transferring) 이 장치들을 평행하게 이동시킬 수 있는 이송장치로서 이송로봇(36)이 제공된다. 또한, 기판처리장치는 로딩/언로딩 유닛(30)에 인접하고, 전해처리장치(34)에서 전해처리시, 이하 설명되 는 처리전극과 피딩전극 사이에 인가되는 전압이나 그들 사이를 흐르는 전류를 모니터하는 모니터섹션과 함께 제공된다.
도 15는 기판처리장치에 제공되는 전해처리장치(34)의 평면도이고, 도 16은 도 15의 수직단면도이다. 도 15 및 16에 도시된 바와 같이, 전해처리장치(34)는, 수직으로 이동하고 수평면에서 왕복운동 가능한 암(50), 암(40)의 자유단에서 수직으로 지지되어, 아래쪽을 향하는(페이스-다운) 그 전면을 가진 기판 W를 흡착하고 유지하는 기판홀더(42), 암(40)이 부속되는 가동 플레임(flame)(44), 직각의 전극섹션(46), 및 전극섹션(46)에 연결되는 파워원(48)을 포함한다. 본 실시예에서, 전극섹션(46)의 사이즈는, 기판홀더(42)에 의해 유지되는 기판(W)의 지름보다 약간 큰 지름을 갖도록 설계된다.
도 15 및 16에 도시된 바와 같이, 수직-이동 모터(50)가 가동 플레임(44)의 상단에 장착된다. 수직으로 연장하는 볼스크류(52)가 수직-이동 모터(50)에 연결된다. 암(40)의 베이스(40a)가 볼스크류(52)에 연결되어, 암(40)이 수직-이동 모터(50)의 동작(actuation)에 의해 볼스크류(52)를 통해 수직으로 이동한다. 매 초마다 가동 플레임(44)은 수평으로 연장하는 볼스크류(54)에 연결되어, 가동 플레임(44)과 암(40)이 왕복모터(reciprocating motor)(56)의 동작에 의해 수평면에서 왕복이동을 한다.
기판홀더(42)는 암(40)의 자유단에서 지지되는 기판-회전 모터(58)에 연결된다. 기판홀더(42)는 기판-회전 모터(58)의 동작에 의해 회전된다(그 축 주위로). 암(40)은 상술한 바와 같이, 수직으로 이동하고, 수평방향으로 왕복이동이 가능하 며, 기판홀더(42)는 수직으로 이동하고, 암(40)과 함께 수평방향에서 왕복이동을 할 수 있다.
할로우모터(hollow motor)(60)가 전극섹션(46) 아래에 배치된다. 구동단(64)이 할로우모터(60)의 주축(62)의 상단부에 형성되고, 주축(64)의 중심 위치에 편심으로(eccentrically) 배열된다. 전극섹션(46)은 그것의 중심부에서 베어링(미도시)을 거쳐 구동단(64)에 회전가능하게 연결된다. 세 개 이상의 회전-방지 기구가 전극섹션(46)과 할로우모터(60) 사이에 원주방향으로 제공된다.
도 17a는 본 실시예의 회전-방지 기구를 나타내는 평면도이고, 도 17b는 도 17a의 선 A-A를 따라 취한 단면도이다. 도 17a 및 17b에 도시된 바와 같이, 세 개 이상(도 17a에서는 네 개)의 회전-방지 기구(66)가 전극섹션(46)과 할로우모터(60) 사이에 원주방향을 따라 제공된다. 도 17b에 도시된 바와 같이, 복수의 디프레션(68, 70)이, 할로우모터(60) 상면과 전극섹션(46)의 하면에 대응하는 위치에 원주방향을 따라 동일 간격으로 형성된다. 베어링(72, 74)은 각 디프레션(68, 70)에 각각 고정된다. 편심률(eccentricity) "e" 만큼 서로 편심인 두 축(76,78)을 갖는 연결부재(80)가, 축(76, 78)의 각 단부를 베어링(72, 74)에 삽입함으로써 한 쌍의 베어링(72, 74) 각각에 연결된다. 할로우모터(60)의 주축(64)의 중심에 대한 구동단(64)의 편심률 또한 "e"이다. 따라서, 전극섹션(46)은, 그 자축에 대해 회전하지 않고, 주축(64)의 중심과 구동단(64) 사이에 반지름 "e"로서의 거리를 가지고, 회전운동, 즉, 할로우모터(60)의 동작에 의한 소위 스크롤이동(번역상 회전이동)을 하게 된다.
다음으로, 이하 본 실시예에 의한 전극섹션(46)이 설명된다. 본 실시예의 전극섹션(46)은 복수의 전극부재(82)를 포함한다. 도 18은 본 실시예의 전극섹션(46)의 평면도이고, 도 19는 도 18의 B-B선을 따라 취해진 단면도이며, 도 20은 도 19의 일부를 확대한 도면이다. 도 19 및 20에 도시된 바와 같이, 전극섹션(46)은 X 방향(도 15 및 18 참조)으로 연장하는 복수의 전극부재(82)를 포함하고, 평판 베이스(84) 위 피치조차도 평행하게 배열된다.
도 20에 도시된 바와 같이 각 전극부재(82)는 파워원(48)(도 1 및 16 참조)에 연결되는 전극(86), 전극(86)의 상부에 라미네이트 된 이온교환기(88), 및 전극(86)의 표면과 이온교환기(88)를 일체로 덮는 이온교환기(이온교환부재)(90)를 포함한다. 이온교환기(90)는 전극(86)의 양측에 배치된 홀딩판(85)을 통해 전극(86)에 장착된다.
이온교환기(88, 90)는 다음의 네 필요조건을 만족해야 한다.
(1) 처리물(가스 포함)의 제거
이는 처리비율의 안정성 및 처리비율 분포의 균등과 밀접히 연관된다. 이 조건을 만족하기 위해, "수분 투과성"과 "수분 흡수 특성"을 갖는 이온을 이용하는 것이 바람직하다. 여기서 "투과성"은 광의의 투과성을 의미한다. 따라서, 홀이나 그루브(groove)가 제공됨으로써 수분이 그것을 통해 침투하는 것을 허용할 수 있을 뿐인, 수분 투과성을 자체적으로 갖지 않는 부재가, 여기서 "수분-투과성" 부재에 포함된다. 용어 "수분-흡수 특성"은 수분을 흡수하고 수분이 물질 안으로 침투하는 것을 허용하는 특성을 의미한다.
(2) 처리비율의 안정성
이 조건을 만족하기 위해, 다층 라미네이트 이온교환기를 이용하는 것이 바람직하고, 이로써 충분한 이온-교환 용량이 보장된다.
(3) 처리표면의 평탄도(레벨차 제거능력)
이 조건을 만족하기 위해, 이온교환기의 처리표면은 양호한 표면 평탄도를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 일반적으로, 부재가 단단할수록, 처리표면은 더 평탄하다(레벨차 제거능력)
(4) 긴 수명
부재의 장기간 기계수명의 측면에서, 높은 저항을 견딜 수 있는 이온-교환 물질을 이용하는 것이 바람직하다.
이온교환기(88)로서 큰 이온교환 용량을 갖는 이온교환기(88)를 이용하는 것이 바람직하다. 본 실시예에 의하면, 이온교환기(88)는 1mm 두께 세 개의 라미네이트 다층 구조(부직포 이온교환기들)를 갖고, 이로써 향상된 전체 이온교환 용량을 갖는다. 큰 이온교환 용량을 갖는 이러한 이온교환기의 이용은, 전해 반응에 의해 생성된 처리물(산화물 및 이온들)이, 이온교환기(88)의 축적용량을 초과하는 양으로 이온교환기(88)에 축적되는 것을 방지할 수 있다. 이는 이온교환기(88) 내 축적되는 처리물이 그 형태가 변경되고, 처리 비율 및 그 분포에 악영향을 미치는 것을 방지한다. 또한, 작업물의 바람직한 처리량을 처리하는데 충분한 이온교환 용량이 보장될 수 있다. 이온교환기(88)는 이온교환 용량이 충분히 높을 때, 단일막일 수 있다.
작업물과 마주하는 이온교환기(90)는 적어도 높은 경도와 양호한 표면 평탄도를 갖는 것이 바람직하다. 용어 "높은 경도"(high hardness)는 여기서 높은 강도(high rigidity)와 낮은 압축 탄성 모듈(low compression elastic modulus)을 의미한다. 높은 경도를 갖는 이온교환기는, 표면에 미세한 요철을 갖는 작업물을 처리하는데 이용될 때, 요철들을 통과하기 힘들고, 따라서 작업물의 표면에서 상승된 부분만 선택적으로 제거할 수 있다. "평탄한 표면을 갖는"이라는 표현은 여기서 표면이 작은 요철을 갖는 것을 의미한다. 표면이 평탄한 이온교환기는 작업물 표면의 움푹 파인 부분과 거의 접촉하지 않고, 상승한 부분만을 선택적(우선)으로 제거하지 않을 것이다. 본 실시예에 의하면, 표면이 평탄한 이온교환기(90)와 큰 이온교환 용량을 갖는 이온교환기(88)를 통합함으로써, 이온교환기(90)의 작은 이온교환 용량의 결함이 이온교환기(88)에 의해 보충된다.
또한, 이온교환기(90)로서 우수한 수분 투과성을 갖는 이온교환기를 이용하는 것이 바람직하다. 순수나 초순수가 이온교환기(90)를 통해 흐르는 것이 허용됨으로써, 충분한 수분량이 기능성 그룹(강산성 양이온-교환 물질의 경우에 술폰산 그룹)에 제공될 수 있고, 이로써 용해되는 물분자량을 증가시키고, 처리될 물질과 수산화물이온(또는, OH기) 사이의 반응에 의해 형성된 처리물(가스를 포함)이 물 흐름에 의해 제거될 수 있어, 처리효율이 향상될 수 있다. 순수나 초순수의 흐름이 이와 같이 요구되는데, 순수나 초순수의 흐름은 일정하고 균일한 것이 바람직하다. 순수나 초순수의 흐름의 불변성 및 균일성은 이온의 공급 및 처리물의 제거에서의 불변성 및 균일성에 이르게 하고, 순차적으로 처리의 불변성 및 균일성을 달성한 다.
본 발명이 이온교환기를 이용하는 전해처리에 제한되지는 않는다. 예를 들면, 처리액으로서 전해액을 이용할 때, 전극 표면 위에 장착되는 처리부재(연결부재)는 순수나 초순수에 가장 적합한 이온교환기(88, 90)로 제한되지 않고, 소프트 폴리싱 패드나 부직포 등이 또한 이용될 수 있다. 폴리텍스(Rodel Products Corporation의 상표), 폴리우레탄 스폰지, 부직포, 폴리우레탄폼, 또는 PVD 스폰지가 연결부재로서 이용될 것이다.
본 실시예에 의하면, 인접한 연결부재(82)의 전극(86)은 파워원(48)의 캐소드 및 애노드에 교차 연결된다. 예를 들면, 전극(86a)(도 19 참조)이 파워원(48)의 캐소드에 연결되고, 전극(86b)(도 19 참조)은 애노드에 연결된다. 예를 들어 구리를 처리할 때, 전극처리반응은 캐소드 측에서 일어나고, 따라서 파워원(48)의 캐소드에 연결되는 전극(86a)이 처리전극이 되며, 파워원(48)의 애노드에 연결되는 전극(86b)은 피딩전극이 된다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 처리전극(86a)과 피딩전극(86b)이 평행하고 교차로 배열된다.
전술한 바와 같이, 처리될 물질에 따라, 파워원의 캐소드에 연결되는 전극이 피딩전극으로서 역할하고, 애노드에 연결되는 전극이 처리전극으로서 역할할 것이다.
또한, 처리될 물질이 산화주석이나 인-주석 산화물(ITO) 등의 도전성 산화물인 경우에, 전해처리는 처리될 물질을 환원시킨 후에 실행된다. 더욱 구체적으로, 도 16을 참조하면, 파워원(48)의 애노드에 연결되는 전극은 환원전극으로 역할하 고, 캐소드에 연결되는 전극은 피딩전극으로 역할해 도전성 산화물의 환원에 영향을 미친다. 그 후에, 환원된 도전성물질의 처리는, 이전에 피딩전극을 처리전극으로서 역할하도록 함으로써 실행된다. 선택적으로, 도전성 산화물의 환원 시에 환원전극의 극성이 전환되어, 환원전극이 처리전극으로 역할할 수 있다. 도전성 산화물의 제거처리는 또한 처리될 물질을 캐소드로 역할하게 하고, 그것을 애노드 전극과 마주하게 함으로써 실현될 수 있다.
상술한 실시예에 의하면, 기판 표면에 형성된 도전성막인 구리막(6)이 전해처리에 의해 처리되지만, 기판 표면에 형성되거나 기판 표면에 부착된 불필요한 루테늄(Ru)은, 루테늄막을 애노드로 역할하게 하고 캐소드에 연결된 전극은 처리전극으로서 역할하게 함으로써 동일한 방식으로 전해처리에 의해 처리(에칭 및 제거)될 것이다.
처리전극과 피딩전극을 전극섹션(46)의 Y 방향(전극부재(82)의 길이방향에 대한 수직방향)을 따라 교차로 배열하는 것에 의해, 전기를 기판의 도전성막(처리될 부분)에 공급하는 고정된 피딩부가 요구되지 않고, 처리가 기판의 전면에 영향을 미칠 수 있다.
본 실시예에 의하면, 스크롤이동(제 1 상대이동)에 더해, 기판홀더(42)에 의해 유지된 기판 W는 전해처리동안에 미리 설정된 거리만큼 Y 방향으로 이동되고, 이로써 기판 W와 전극부재(82)가 제 2 상대이동을 하도록 하며, 이에 의해 처리량의 변동을 해소한다. 도 23a에 도시된 바와 같이, 스크롤이동(제 1 상대이동)만이 전해처리에서 실행된 때, 기판 W의 처리량의 차이가 Y 방향으로 생기고, 매 피치 P 마다 나타나는 동일한 형태의 처리량 분포 유닛을 포함하는 Y 방향에서의 처리량 분포가 얻어진다. 전해처리 동안에, 왕복모터(56)가 구동되어 암(40)과 기판홀더(42)를 Y 방향으로, 도 23a에 도시된 피치 P의 정배수(integral multiple)에 대응하는 거리만큼 이동하며, 이로써 기판 W와 전극부재(82) 간의 제 2 상대이동이 실행된다. 이러한 제 2 이동을 제 1 상대이동과 함께 실행할 때, 예를 들면, 피치 P에 대응하는 거리만큼, 도 23b에 도시된 바와 같이, 기판 W의 포인트 Q가 영역 SQ 에 상응하는 양으로 처리되며, 도 23c에 도시된 바와 같이 기판 W의 포인트 R은 영역 SR 에 상응하는 양으로 처리된다. 각각의 처리량 분포 유닛이 동일 형태를 갖기 때문에, 영역 SQ 는 영역 SR 과 동일하며, 즉, 기판 W의 포인트 Q에서의 처리량이 포인트 R에서의 그것과 동일하다. 따라서, 제 1 상대이동과 함께 제 2 상대이동을 실행하는 것이 기판 W의 전면을 균일하게 처리하도록 한다. 이 경우, 제 2 상대이동 속도는 일정한 것이 바람직하다.
도 19에 도시된 바와 같이, 순수, 더욱 바람직하게는 초순수를 처리표면에 공급하는 흐름통로(92)가 전극섹션(46)의 베이스(84) 내부에 형성되고, 흐름통로(92)는 순수공급파이프(94)를 통해 순수공급시스템(120)에 연결된다. 순수공급시스템(120)은 순수라인(122)을 포함한다. 순수라인(122)에는 순수라인(122)을 따라 흐르는 순수의 온도를 조절하는 열교환기(124)와, 순수라인(122)을 따라 흐르는 순수로부터 용해된 가스를 배출하는 가스제거장치(126)가 제공된다. 전술한 실시예에서와 같이, 순수라인(122)을 따라 흐르는 순수는, 먼저, 순수의 온도가 25℃보다 높 지 않게 되도록 순수를 냉각하는 열교환기(124)를 지나 통과하고, 그리고나서 가스제거장치(126)를 지나 통과하여 초기 용해된 가스를 제거(배출)한다.
각 전극부재(82)의 한쪽 측에는, 열-교환기(124)를 지나는 통과 동안에 냉각되고 가스제거장치(126)를 지나는 통과 동안에 가스가 제거되며 흐름통로(92)로부터 공급된, 상술한 순수나 초순수를 기판 W와 전극부재(82)의 이온교환기(90) 사이에 분사하는 순수제트노즐(96)이 제공된다. 각 순수제트노즐(96)에는, 순수나 초순수를, 전극부재(82), 즉, 이온교환기(90)와 접촉하는 기판 W의 부분과 마주하는 기판 W의 처리표면을 향해서 분사하기 위한 복수의 제트포트(98)(jet port)가 제공된다. 흐름통로(92) 내 순수나 초순수는 순수제트노즐(96)의 제트포트(98)로부터 기판 W의 전체 처리표면에 공급된다. 도 20에 도시된 바와 같이, 순수제트노즐(96) 각각의 높이는 각 전극부재(82)의 이온교환기(90)의 높이보다 낮아, 순수제트노즐(96)의 상부가 기판 W와 전극부재(82)의 이온교환기(90)의 접촉 시에 기판 W와 접촉하지 않는다.
흐름통로(92) 및 이온교환기(88)와 연통하는 스루홀(through-holes)(100)이 각 전극부재(82)의 전극(86) 내부에 형성된다. 흐름통로(92) 내 순수나 초순수는 이로써 스루홀(100)을 거쳐 이온교환기(88)에 공급된다. 상기의 실시예에서와 같이, 순수, 또는 더욱 바람직하게는 초순수 대신에, 500
Figure 112005076064901-PCT00017
/cm 보다 크지 않은 전기전도율을 갖는 액체나 전해액이 이용될 수도 있다.
다음으로, 이 전해처리장치의 이용에 의한 기판처리(전해처리)가 설명된다. 먼저, 기판 W, 예를 들면, 도 1b에 도시된 바와 같이, 그 표면에 도전성막(처리될 부분)으로서 구리막(6)을 갖는 기판 W가 운송로봇(36)에 의해 카세트 하우징 기판 밖으로 취해지고, 로딩/언로딩 섹션(30)에 넣어진다. 필요한 경우, 기판 W는 기판 W를 뒤집기 위해 운송로봇(36)에 의해 반전기구(32)로 전달되어, 도전성막(구리막(6))을 갖는 기판 W의 정면이 아래쪽을 향한다.
그리고나서, 운송로봇(36)은 반전된 기판 W를 수용하고, 그것을 전해처리장치(34)에 전달한다. 기판 W는 기판홀더(42)에 의해 흡착되고 유지된다. 암(40)은 기판 W를 홀딩하는 기판홀더(42)를 전극섹션(46) 바로 위 처리 위치로 이동시키도록 이동된다. 다음으로, 수직-이동모터(50)가 구동되어 기판홀더(42)에 의해 유지된 기판 W가 전극섹션(46)의 이온교환기(90)의 표면에 근접하거나 접촉하도록 기판홀더(42)를 낮춘다. 그 후, 기판-회전모터(58)가 구동되어 기판 W를 회전시키고, 동시에 할로우모터(60)가 구동되어 전극섹션(46)이 스크롤이동을 하도록 한다. 이때, 순수나 초순수가 순수제트노즐(96)의 제트포트(98)로부터 기판 W와 전극부재(82) 사이로 분사되고, 순수나 초순수가 전극섹션(46)의 스루홀(100)을 통해 이온교환기(88)에 공급된다. 본 실시예에서, 이온교환기(88)에 공급된 순수나 초순수는 단부로부터 각 전극부재(82)의 길이 방향으로 배출된다.
그리고나서, 파워원(48)으로부터 처리전극과 피딩전극 사이에 주어진 전압이 인가되고, 기판 W 표면의 도전성막(구리막(6))의 전해처리가 이온교환기(88, 90)에 의해 생성되는 수소이온이나 수산화물이온의 작용을 통해 처리전극(캐소드)에서 실행된다. 본 실시예에 의하면, 처리는 기판홀더(42)를 회전시킴과 동시에 전극섹션을 스크롤이동하도록 함으로써 실행된다. 암(40)과 기판홀더(42)는 전해처리 동안 에 왕복모터(56)의 작동에 의해 Y 방향으로 이동될 것이다.
이로써, 도 24a에 도시된 위치로부터, 기판 W가 상술한 바와 같이 피치 P의 정배수에 대응하는 거리만큼 Y1 방향으로 전극부재(82)에 대하여 이동한다. 다음으로, 기판-회전모터(58)가 구동되어 기판 W를 반시계 방향으로 90도 회전시키고, 이후 기판 W는 피치 P(도 24b)의 정배수에 대응하는 거리만큼 Y2 방향으로 이동된다. 유사하게, 기판 W를 반시계 방향으로 90도 회전시킨 이후, 기판 W는 피치 P(도 24c 참조)의 정배수에 대해 Y1 방향으로 이동된다. 또한, 기판 W를 90도 반시계 방향으로 회전시킨 이후, 기판 W는 피치 P(도 24d 참조)의 정배수에 대해 Y2 방향으로 이동된다. 이로써 제 2 상대이동에서 각 전방 이동(Y1 방향으로의 이동) 및 각 후방 이동(Y2 방향으로의 이동), 기판 W의 이동 방향을 변경시킴으로써, 처리전극들 중에 처리비율의 일부 변동이 있는 경우라도, 변동이 기판 W 위에서 균등해질 수 있고, 처리의 불균형이 전체로서 해소될 수 있다.
기판 W가 스크롤이동 하도록 하는 것이 가능하다. 또한, 스크롤이동 대신에, Y 방향으로 병진왕복이동(translatory reciprocating movement)을 채용하는 것이 가능하다.
모니터섹션(38)은 처리전극과 피딩전극 사이에 인가된 전압이나, 종점(처리의 끝)을 검출하기 위해 그들 사이에 흐르는 전류를 모니터한다. 덧붙여, 전해처리에서 전류(인가전압)는 동일한 전압(전해전류)을 가지는 경우라도, 처리되는 물질 에 따라 달라질 수 있음에 유의하여야 한다. 예를 들면, 도 21a에 도시된 바와 같이, 전류가 물질 B의 막과 물질 A의 막이 이 순서로 라미네이트되는 기판 W 표면의 전해처리에서 모니터될 때, 일정한 전류가 물질 A의 처리 중에 관측되지만, 다른 물질 B로의 전환 시 변한다. 이와 마찬가지로, 처리전극과 피딩전극 사이에 인가된 전압이 모니터될 때, 도 21b에 도시된 바와 같이, 물질 A의 처리 동안에는 처리전극과 피딩전극 사이에 일정한 전압이 인가되지만, 다른 물질 B의 처리로 전환 시 인가된 전압이 변한다. 도 21a는, 일례로서, 물질 A의 전해처리와 비교해 물질 B의 전해처리에서 전류가 흐르기 어려운 경우를 나타내고, 도 21b는 물질 A의 전해처리와 비교해 물질 B의 전해처리에서 인가되는 전압이 더 높은 경우를 나타낸다. 상술한 예시로부터 알 수 있는 바와 같이, 전류나 전압의 변화를 모니터링함으로써 적절히 종점을 검출할 수 있다.
본 실시예는 모니터섹션(38)이 처리전극과 피딩전극 사이에 인가된 전압, 또는 처리의 종점을 검출하기 위해 그들 사이에 흐르는 전류를 모니터하는 경우를 나타내지만, 모니터섹션이 처리되는 기판 상태의 변화를 모니터해서 임의로 설정된 처리종점을 검출하는 것이 가능하다. 이 경우, "처리종점"은 처리될 표면의 특정 영역에 대해 바람직한 처리량이 달성된 포인트, 또는 바람직한 처리량에 대응하는 양이 처리되는 기판의 특정 영역에 대한 처리량과 상관되는 파라미터로서 달성된 포인트를 의미한다. 처리 중간이라도 처리종점을 임의로 설정하고 검출하는 것에 의해, 멀티-스텝 전해처리를 실행하는 것이 가능하다.
전해처리의 완료 이후, 파워원(48)은 연결이 끊어지고, 기판홀더(42) 및 전 극섹션(46)의 회전은 중단된다. 그 후에, 기판홀더(42)는 상승하여, 기판 W가 암(40)을 이동시킨 후에 운송로봇(36)으로 전달된다. 이 운송로봇(36)은 기판홀더(42)로부터 기판 W를 취하고, 필요한 경우, 기판 W를 그것을 반전시키기 위해 반전기구(32)로 전달하며, 그리고나서, 기판 W를 로딩/언로딩 유닛(30)의 카세트로 되돌린다.
기판 W를 전극부재(82)의 이온교환기(90)에 접촉시킴으로써 실행되는 전해처리에서, 전극섹션(46)의 이온교환기(90)와 기판 W의 처리표면 사이의 접촉영역 이내에서, 처리는 진행된다. 본 실시예에 의하면, 도 22에 도시된 바와 같이, 이온교환기(90)와 기판 W의 처리표면이 0.1 내지 1.5 mm, 바람직하게는 0.2 내지 1.2 mm, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 1.0 mm의 접촉 폭 W1 을 가지고, 전해처리 동안에 서로 선형으로 접촉한다. 또한, 전해처리 동안에, 기판홀더(42)에 의해 유지된 기판 W가 회전하면서, 전극섹션(46)이 스크롤이동을 한다. 전극섹션(46)과 기판 W 간의 기판이동의 상대속도는 0.2m/sec 이상, 바람직하게는 0.5 m/sec 이상, 더욱 바람직하게는 0.7m/sec 이상이 된다. 이는 기판 W 위 도전성막, 예를 들면, 도 1b에 도시된 구리막(6)의 처리표면 내 피트 형성을 방지할 수 있다. 이하, 피트 형성 방지 메커니즘이 설명된다.
또한, 상술한 메커니즘 때문에, 기판 W의 처리표면 내 피트의 형성이, 열교환기(124)를 지나는 동안에 냉각되고(온도-조절됨) 가스제거장치(126)를 지나는 동안에 가스제거되며 흐름통로(92)로부터 공급된 순수나 초순수를 기판 W와 각 전극부재(82)의 이온교환기(90) 사이에 분사(공급)함으로써 방지될 수 있다.
도 25에 도시된 바와 같이, 액체 내 가스의 용해량은 가스용해시간에 따라 증가하고, 결국 가스용해용량에 근사한다. 따라서, 가스용해시간이 길수록, 액체 내 가스용해량은 많다. 각 전극(86)을 덮는 이온교환기(90)와 기판홀더(42)에 의해 유지되는 기판 W 사이의 선형접촉영역의 접촉 폭 W1 을 좁힘으로써, 기판 W 위 처리 포인트에 대한 전극(86)의 통과시간(처리시간)이 단축될 수 있다. 이는 가스발생시간을 단축시키고 가스 용해시간을 연장하고, 이로써 가스 용해량을 증가시키며, 가스생성장소에서 발생한 가스 기포량을 감소시킨다.
도 27은, 각각이 아래 표 1에 도시된 전극 폭을 갖는 전극을 이용하고, 각 이온교환기와 기판 W의 처리표면과의 접촉 폭을 표 1에 도시된 바와 같이 설정함으로써 실행되는 전해처리에 있어서, 상대속도(기판 W와 전극 간)와 전극에 형성된 피트수 간의 관계를 나타낸다. 본 실험에서는, 이온교환기와 기판의 처리표면 사이의 접촉 폭이 전극에 장착되는 이온교환기의 인장(tension) 및 곡률에 의해 결정되고, 이온교환기에 부착되는 절연막 등, 접촉영역을 제한하는 수단들은 고려되지 않는다.
전극 1 전극 2 전극 3 전극 4
전극 폭 1.5mm 8mm 16mm 24mm
이온교환기 접촉 폭 1mm 3mm 8mm 16mm
동일한 상대속도 0.22 m/sec를 가지는 전극 1 내지 4 간에 피트 수를 비교한 도 27로부터 명백한 바와 같이, 이온교환기와 기판의 처리표면 간의 접촉 폭이 1mm로 좁은 전극에서 특히 좋은 결과가 얻어진다.
또한, 전해처리에서, 전극(86)과 기판 W 사이에 액체가 존재할 때, 생성된 가스는 용해된다. 도 26은 액체압력(수압)과, 가스 용해속도와 A 및 B(A>B)의 액체 부피에서 용해되는 가스의 가스 용해량 사이의 관계를 나타낸다. 결과적으로, 전극(86)과 기판 W 사이의 상대속도를 더 크게 함으로써, 전극(86)과 교체되는 기판 W 사이의 액체의 부피 또는 유량을 전극(86)과 기판 W 간의 상대이동과 함께 더 크게 하며, 가스생성장치에서 생성되는 가스기포량이 감소할 수 있다.
이는 또한 상술한 도 27로부터도 명백하다. 도 27은 전극(86)과 기판 W 간의 상대이동이 상승함에 따른 피트 수의 감소를 나타낸다.
도 28은, 피트 수와, 전극(이온교환기) 1 내지 4 각각이 기판의 처리표면에서의 포인트와 접촉하는 시간 간의 관계를 나타낸다. 도 28로부터 알 수 있는 바와 같이, 피트 수는, 전극(이온교환기)이 기판 처리표면 내 포인트와 접촉하는 시간이 감소함에 따라 감소한다.
전극(86)(이온교환기(96))이 기판 W의 처리표면 내 포인트와 접촉하는 시간은, 이온교환기(90)와 기판 W의 처리표면 간의 접촉 폭 W1 에 대한 바람직한 값 및 전극섹션(46)과 기판 W 간의 상대이동속도에 대한 바람직한 값에 의해 결정될 수 있으며, 일반적으로는 10 msec 이하, 바람직하게는 5 msec 이하, 더욱 바람직하게는 1.5 msec 이하이다.
본 실시예에서 전해처리는 항상 전압을 파워원(48)으로부터 전극(86)으로 인가함으로써 실행되지만, 전극섹션(46)과 기판 W 간의 상대적인 스크롤이동에 동기화되는 파워원(48)의 온/오프 제어를 수행하는 것 또한 가능하다.
스크롤이동에서, 예를 들면, 전극(이온교환기) A 에 수직인 방향으로의 상대속도 Vcosθ 는 항상 변하고, 상대속도가 최대(도 29c에서 "a")가 되는 포인트와, 상대속도가 0(도 29c에서 "b")이 되는 포인트가 있다. 결과적으로, 도 30에 도시된 바와 같이, 스크롤이동의 상대속도가 빠른 동안의 간격 범위에서만 파워원(48)이 온이 되어 처리를 실행하도록, 파워원(48)의 온/오프 제어와 함께 스크롤이동을 동기화시킴으로써, 상술한 높은 상대속도에 의한 것과 동일한 피트 감소효과가 실현될 수 있다. 스크롤이동과 동기화된 파워원(48)의 온/오프 제어는, 예를 들면, 스크롤이동을 하는 테이블의 회전각을 스크롤이동을 위한 회전모터로부터 오는 펄스신호나 테이블 내 제공된 위치센서로부터의 신호에 기초해 검출하고, 검출과 함께 파워원의 온/오프 작동을 수행함으로써 실행될 수 있다.
이와 같이 파워원의 온/오프 제어와 같이 스크롤이동을 동기화시켜, 전극섹션의 전극과 기판의 처리표면 간의 상대속도가 전극섹션의 폭 방향으로, 예를 들면, 0.2 m/sec 이상, 바람직하게는 0.5 m/sec 이상, 더욱 바람직하게는 0.7 m/sec 이상으로 빠른 동안의 간격 범위에서만, 처리를 수행해, 가스생성장소에서 발생한 가스 기포량은, 상대속도가 증가하는 상술한 경우에서와 같이 저하될 수 있다.
또한, 이 경우에 이온교환기(90)와 기판 W의 처리표면은 0.1 내지 1.5 mm, 바람직하게는 0.2 내지 1.2 mm, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 1.0 mm의 접촉 폭 W1 을 가지고 서로 선형으로 접촉하는 것이 바람직하다. 또한, 전극(이온교환기)과 기판의 처리표면 내 포인트와의 접촉시간은 10 msec 이하, 바람직하게는 5 msec 이하, 더욱 바람직하게는 1.5 msec이하인 것이 일반적이다.
아래 표 2는, θa =45°(온/오프 듀티 50%) 또는 30°(온/오프 듀티 30%); "온" 동안에 최소상대속도는 0.2 m/s; 및 최대접촉시간은 1.5 msec라는 가정 하에, 스크롤 반지름(mm), 스크롤 회전속도 N(rpm), 회전각도 θ(deg), 및 접촉 폭 L(mm)의 연산결과를 나타낸다.
r : mm 10 20 30 10 30
N : rpm 300 150 100 720 240
θ: deg 45 45 45 30 30
L : mm 1 1 1 1 1
v(θ): m/s 0.2 0.2 0.2 0.7 0.7
T : msec 4.5 4.5 4.5 1.5 1.5
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, CMP 처리 대신에, 예를 들면, 기판 등의 작업물의 전해처리가, 작업물의 특성을 손상시키는 작업물에서의 물리점 결함을 야기하지 않고, 전기화학작용을 통해 실현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 전체적으로 CMP 처리를 생략하거나, 적어도 CMP에 대한 부하를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 작업물의 표면에 부착하는 물질을 효과적으로 제거(세척)할 수 있다. 또한, 기판의 전해처리가 순수나 초순수를 단독으로 사용하는 것에 의해서도 달성될 수 있다. 이는 전해물 등의 불순물이 기판의 표면 위에 부착하거나 남을 가능성을 미연에 방지하고, 제거처리 후의 세척공정을 간소화하며, 폐기액 처리에 대한 부하를 현저히 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 생산품의 질을 손상시키는 작업물 내 피트 형성을 방지할 수 있다.
도 31은 본 발명에 의한 전해처리방법을 실행하기 위한 전해처리장치와 함께 제공되는 전해처리장치의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 31에 도시된 바와 같이, 기판처리장치는 기판, 예를 들면 도 1b에 도시된 기판 W를 안팎으로 운반하는 캐리-인/캐리-아웃 섹션으로서 로딩/언로딩 섹션(30), 기판의 1차 세척을 수행하는 제 1 세척기구(31a), 기판의 2차 세척(마무리세척)을 수행하는 제 2 세척기구(31b), 기판을 반전시키는 반전기구(32), 및 전해처리장치(34a)를 포함한다. 이 장치들은 일렬로 배치된다. 기판 W를 그들 사이에 운반하는 이 장치들에 평행하게 움직일 수 있는, 운송장치로서의 운송로봇(36)이 제공된다. 또한, 기판처리장치는 이하 설명되는 바와 같이, 와전류센서(200)로부터의 출력에 의거해 전극부(46)의 회전속도를 제어하기 위해, 로딩/언로딩 유닛(30)에 인접해 배치되는 제어섹션(38a)과 함께 제공된다.
도 32는 기판처리장치에 제공된 전해처리장치(34a)의 수직 단면도이다. 전해처리장치(34a)는 도 15 내지 20에 도시된 상술한 전해처리장치와 후술하는 측면에서 다르다. 와전류센서(200)는 전해처리장치(34a)의 전극섹션(46)에 장착된다. 와전류센서(200)는, 기판 W의 표면에 놓여진 구리막(6)(도 1b 참조) 등의 도전성막 이내에 와전류를 발생시키고, 발생한 와전류 세기를 검출한다. 와전류센서(200)로부터의 검출신호는 막두께 검출섹션으로서의 신호처리기(202)에 입력되고, 신호처리기(202)로부터 처리된 신호는 제어섹션(38a)으로 입력된다.
와전류센서(200)는 센서코일을 갖고, 기판 W의 표면에 놓여진 구리막(6) 등의 도전성막 이내에 센서코일을 통해 고주파 전류를 흐르게 함으로써 과전류를 발생시킨다. 발생한 과전류 세기는 구리막(6) 등의 도전성막의 두께에 따라 변한다.
본 실시예에 의하면, 기판 W의 표면에 놓여진 구리막(6) 등의 도전성막 이내에서 발생한 과전류의 세기는 과전류센서(200)로 검출되고, 과전류센서(200)로부터의 검출신호는 신호처리기(202)에 보내진다. 예를 들어, 신호처리기(202)가 미리 설정된 값에 도달한 과전류 세기의 변화를 검출한 때, 기판 W 위 구리막(6) 등의 (잔존하는) 도전성막의 두께가 미리 설정된 값에 도달한 것으로 판정하고, 이로써 처리 종점을 검출한다. 처리 종점을 검출하면, 신호처리기(202)는 미리 설정된 신호를 제어섹션(38)으로 보낸다.
다음으로, 전해처리장치를 사용한 기판처리(전해처리)가 설명된다. 먼저, 기판 W, 예를 들면, 도 1b에 도시된, 도전성막(처리될 부분)으로서 구리막(6)을 그 표면에 갖는 기판 W가, 카세트 하우징 기판으로부터 운송로봇(36)에 의해 취해져, 로딩/언로딩 섹션(30)에 놓인다. 필요한 경우, 기판 W는 운송로봇(36)에 의해 반전기구(32)로 전달되어, 도전성막(구리막(6))을 갖는 기판 W의 정면이 아래쪽을 향하도록 기판 W를 반전시킨다.
그리고나서, 운송로봇(36)은 반전된 기판 W를 수용하여 그것을 전해처리장치(34a)에 전달한다. 기판 W는 기판홀더(42)에 의해 흡착 및 유지된다. 암(40)은 기판 W를 홀딩하는 기판홀더(42)를 전극섹션(46) 바로 위의 처리위치로 이동시키도록 이동된다. 다음으로, 수직-이동모터(50)가 구동되어 기판홀더(42)를 낮춰서, 기판홀더(42)에 의해 유지된 기판 W를 전극섹션(46)의 이온교환기(90)의 표면에 근접시키거나 접촉시킨다. 그리고나서, 기판-회전모터(48)가 구동되어 기판을 회전시킴과 동시에, 할로우모터(60)가 구동되어 전극섹션(46)이 스크롤이동하며 기판 W와 전극섹션(46)이 상대이동하도록 한다. 이때, 순수나 초순수가 순수제트노즐(96)의 제트포트(98)로부터 기판 W와 전극부재(82) 사이로 분사되고, 순수나 초순수는 전극섹션(46)의 스루홀(100)을 통해 이온교환기(88)에 공급된다. 본 실시예에서, 이온교환기(88)에 공급된 순수나 초순수는 각 전극부재(82)의 길이방향으로의 끝부로부터 배출된다.
그리고나서, 주어진 전압이 파워원(48)으로부터 처리전극과 피딩전극 사이로 인가되며, 기판 W의 표면 내 도전성막(구리막(6))의 전해처리가 이온교환기(88, 90)에 의해 발생한 수소이온이나 수산화물이온의 작용을 통해 처리전극(캐소드)에서 실행된다. 본 실시예에 의하면, 기판홀더(42)를 회전시킴과 동시에 전극섹션이 스크롤이동하게 함으로써 처리가 실행된다. 암(40)과 기판홀더(42)는 전해처리 동안에 왕복모터(56)의 작동에 의해 Y 방향으로 이동될 것이다.
도 33에 도시된 바와 같이, 전해처리의 초기 단계(-t1)에서, 기판홀더(42)에 의해 유지된 기판 W와 각 전극(86) 간의 상대속도는, 예를 들면, 전극섹션(46)의 스크롤 이동속도를 빠르게 함으로써 빨라진다. 예를 들면, 상대속도는 0.4 m/sec 이상, 바람직하게는 0.5 m/sec 이상, 더욱 바람직하게는 0.6 m/sec 이상이 된다. 기판홀더(42)에 의해 유지된 기판 W와 각 전극(86) 간의 상대속도를 빠르게 함으로써, 처리비율이 전술한 바와 같이 낮아질 수 있다. 이는, 박막, 예를 들면 도 1b에 도시된 기판 W 위에 형성된 구리막(6)의 제거 및 평탄화 시에 레벨차를 해소하는 효과를 증대시킨다.
와전류센서(200)가 미리 설정된 값, 예를 들면, 600nm 이하, 바람직하게는 500nm 이하, 더욱 바람직하게는 400nm 이하에 도달한, 잔존하는 구리막(6)의 두께를 검출한 때, 센서(200)가 신호처리기(202)에 신호를 보낸다. 신호처리기(202)로부터 처리된 신호에 의거해서, 제어섹션(38)은, 예를 들면, 기판홀더(42)에 의해 유지된 기판 W와 전극(86) 간의 상대속도가 도 33에 도시된 바와 같이 나중처리단계(t1-)에서 느려지도록 전극섹션(46)의 스크롤이동 속도를 낮춘다. 기판 W와 각 전극(86) 간의 상대속도를 낮추는 것은, 전술한 바와 같이, 처리비율을 상승시킨다. 처리표면의 초기레벨차는 일반적으로 300 내지 500nm이다. 처리비율을 상승시키기 위한 상대속도의 전환(shift)은, 초기레벨차를 완전히 해소하기 이전, 즉, 초기레벨차에 상응하는 막두께 처리에 의한 제거 이전에 이행된다.
이로써, 초기처리단계(-t1)에서, 레벨차 해소효과가 기판 W와 전극(86) 간의 높은 상대속도를 이용함으로써 향상될 수 있으며, 레벨차가 해소된 이후 단계(t1-)에서는, 처리비율이 기판 W와 전극(86) 간의 상대속도를 낮춤으로써 상승할 수 있다. 이러한 처리 방법은 레벨차 해소효과의 향상을 달성하고, 처리시간을 단축한다.
전해처리의 완료 이후, 파워원(48)은 연결이 끊기고, 기판홀더(42)와 전극섹션(46)의 회전이 종료된다. 이후에, 기판홀더(42)가 상승하여, 기판 W가 암(40)의 이동 이후에 운송로봇(36)으로 전달된다. 운송로봇(36)은 기판 W을 기판홀더(42)로부터 취해서, 필요한 경우, 기판 W를 그것을 반전시키기 위해 반전기구(32)로 전달한다. 그 후, 운송로봇(36)은 기판 W를, 기판의 1차 세척이 실행되는 제 1 세척기구(31a)로 운송한다. 이후, 기판 W는 기판의 2차 세척(마무리 세척)이 실행되는 제 2 세척기구(31b)로 운송로봇(36)에 의해 운반된다. 이후, 기판 W는 건조되고, 건조된 기판 W는 로딩/언로딩 섹션(30)의 카세트로 되돌려진다.
여기서, 그 자체로 큰 저항률을 갖는 초순수와 같은 액체가 이용될 때, 전기저항은 이온교환기(90)를 기판 W에 접촉시킴으로써 저하될 수 있고, 이로써 필요한 전압 또한 낮아지며, 이로 인해 파워소비가 줄어들 수 있음에 주목한다. "접촉"의 의미는 CMP에서와 같이 작업물에 물리적 에너지(응력)을 주기 위한 "프레스"를 의미하지는 않는다. 결과적으로, 본 실시예의 전해처리장치는 기판 W를 전극섹션(46)에 접촉시키거나 근접시키기 위해 수직-이동모터(50)를 채용하며, CMP 장치에서 일반적으로 채용되는 것과 같이 기판을 폴리싱 부재에 대해 프레스하는 프레스기구를 갖지는 않는다. 이와 관련해서, CMP 장치에 의하면, 기판이 일반적으로 약 20-50 kPa의 압력에서 폴리싱면에 대해 프레스되는 반면, 본 실시예의 전해처리장치에서는, 기판 W가 예를 들면, 20 kPa 미만의 압력으로 이온교환기와 접촉할 수 있다. 10 kPa 미만의 압력에서라도, 효과적인 제거처리효과가 실현될 수 있다.
본 실시예에서는, 기판 W와 전극(86) 간의 상대속도가 초기처리단계에서 빠르고 나중처리단계에서는 느리지만, 도 34에 도시된 바와 같이,기판 W와 전극(86)간의 상대속도를 초기단계(-t2)에서는 빠르고, 중간처리단계(t2-t3)에서는 느리며, 나중처리단계(t3-)에서는 다시 빠르게 하는 것도 가능하다.
구체적으로, 기판홀더(42)에 의해 유지된 기판 W와 각 전극(86) 간의 상대속도는, 예를 들면, 처리비율을 낮추기 위해 전극섹션(46)의 스크롤 이동속도를 전극처리의 초기단계(-t2)에서는 빠르게 함으로써 빨라 질 수 있고, 이로써, 박막, 예를 들면, 도 1b에 도시된 기판 W에 형성된 구리막(6)의, 제거 및 평탄 시에 레벨차 제거효과를 향상시킨다.
중간처리단계(t2 - t3 )에서, 과전류센서(200)가 미리 설정된 값, 예를 들면, 600nm 이하, 바람직하게는 500nm 이하, 더욱 바람직하게는 400nm 이하에 도달한 잔존 구리막(6)의 두께를 검출한 때, 기판홀더(42)에 의해 유지된 기판 W와 각 전극(86) 간의 상대속도는, 예를 들면, 전극섹션(46)의 스크롤이동 속도를 감속함으로써 느려지고, 이에 의해 처리비율을 증가시킨다. 이 단계에서의 상대속도는 직전 상대속도보다 느려진다. 구체적으로, 이 단계에서 상대속도는 0.4 m/sec 이하, 바람직하게는 0.3 m/sec 이하, 더욱 바람직하게는 0.2 m/sec 이하가 된다.
또한, 과전류센서(200)가 미리 설정된 값, 예를 들면, 50 내지 300nm, 바람직하게는 50 내지 200nm 이하, 더욱 바람직하게는 50 내지 150nm에 도달한 잔존 구리막(6)의 두께를 검출한 이후의, 나중처리단계(t3- )에서, 기판홀더(53)에 의해 유지된 기판 W와 각 전극(86) 간의 상대속도는, 예를 들면, 전극섹션(46)의 스크롤이동을 가속시킴으로써 다시 빨라져, 레벨차 해소효과를 향상시키고, 처리표면 내 피트 형성을 방지하면서 처리를 완료한다.
기판 W와 각 전극(86) 간의 상대속도를 나중처리단계(t3- )에서 빠르게 함으로써, 레벨차 해소효과를 더욱 향상하고 처리표면 내 피트의 형성을 방지할 수 있다. 이와 관련해, 전극섹션(46)과 기판홀더(42)에 의해 유지된 기판 W를, 본 실시예에서와 같이, 전극섹션(46)이 스크롤이동을 하고 기판 W는 회전되는 상대이동을 하도록 하면서, 전극(86)과 기판 W 간의 상대속도가 0.4 m/sec 이상, 바람직하게는 0.5 m/sec 이상, 더욱 바람직하게는 0.6 m/sec 이상이 되도록 함으로써, 전해처리를 실행할 때, 도전성막, 예를 들면, 도 1b에 도시된 기판 W 위의 구리막(6)의 처리 동안에, 피트 형성을 방지할 수 있다. 또한, 나중처리단계에서의 처리비율을 저하시킴으로써, 처리 종점이 더욱 정확하게 검출될 수 있다.
나중 단계에서 기판 W와 각 전극(86) 간의 상대속도가 초기단계에서와 동일할 필요는 없다. 나중 단계에서의 상대속도는, 예를 들면, 초기 단계에서의 상대속도보다 빠르거나, 의도한 목적에 따라 초기 단계에서의 상대속도와 달라질 수 있다.
또한, 도 35에 도시된 바와 같이, 기판 W와 각 전극(86) 간의 상대속도는 초기처리단계(-t4 )에서는 느리고, 필요에 따라 중간처리단계(t4 - t5)에서는 빠르며, 나중처리단계(t5 -)에서는 중간처리단계((t4 - t5)에서보다 더 빠르다.
구체적으로, 기판홀더(42)에 의해 유지된 기판 W와 각 전극(86) 간의 상대속도는, 예를 들면, 전극섹션(46)의 스크롤이동 속도를 처리비율을 상승시키기 위해 전해처리의 초기단계(-t4 )에서 느리게 함으로써, 느려진다. 과전류센서(200)가, 잔존 막, 예를 들면, 기판 W 위에 형성된 도 1b에 도시된 구리막(6)의 두께가 소정값, 예를 들면, 500nm 이하, 바람직하게는 400nm 이하, 더욱 바람직하게는 300nm 이하가 된 것을 검출한 이후 중간처리단계(t4 - t5)에서는, 기판홀더(42)에 의해 유지된 기판 W와 각 전극(86)간의 상대속도는, 예를 들면, 전극섹션(46)의 스크롤이동을 가속시킴으로써 빨라지고, 이로써 예를 들면, 구리막(6)의 제거 및 평탄 시 레벨차 해소효과가 향상된다. 또한, 이러한 전해처리 방식은 레벨차 해소 향상과 처리시간 단축을 달성한다.
또한, 처리표면에서의 피트 형성이, 기판 W와 각 전극(86) 간이 상대속도를 중간처리단계에서 빠르게 함으로써 방지될 수 있다. 덧붙여, 레벨차 해소효과와 처리표면에서의 피트형성 방지효과가, 나중처리단계(t5-)에서의 상대속도를 중간처리단계(t4 - t5)보다 더 빠르게 함으로써 더욱 향상될 수 있다.
또한, 도 36에 도시된 바와 같이, 전해 처리 시에 기판 W와 전극(86) 간의 상대속도는, 잔존 막의 두께가 600nm 이하, 바람직하게는 500nm 이하, 더욱 바람직하게는 400nm가 되는, 초기처리단계( - t7 )에서 빨라질 수 있고, 잔존 막의 두께가 50 내지 300nm, 바람직하게는 50 내지 200nm, 더욱 바람직하게는 50 내지 150nm가 되는 중간처리단계(t7 - t8)에서는 느려지며, 나중초기단계(t8-)에서는 다시 빨라지고; 초기처리단계( - t7 )의 나중 주기(t6 - t7 ) 동안에는 더 이른 주기(-t6 )보다 더 느려져서 처리비율을 획득하고, 나중초기단계(t8-)의 더 뒤의 주기(t9-)에서 상대속도를 더 이른주기(t8 - t9)보다 빠르게 하여, 레벨차 해소효과 및 처리표면의 피트형성 방지효과를 더욱 향상시킨다.
상술한 일례에서는 기판 W와 전극(86) 간의 상대속도가 계단식으로 변하였지만, 상대속도는 연속 또는 점진적인 방식으로 변할 수 있다. 예를 들면, 도 37에 도시된 바와 같이, 기판 W와 전극(86) 간의 상대속도가 초기처리단계(- t10 )에서는 빠르고, 중간처리단계(t10 - t11)에서 느려지며, 나중처리단계(t11 -)에서는 다시 빨라지는 식으로 전해처리가 실행될 때, 초기처리단계(- t10 )에서 기판 W와 전극(86) 간의 상대속도가 선형으로 감소할 수도 있고, 처리의 나중단계(t11-)에서 기판 W와 전극(86) 간의 상대속도를 선형으로 증가시킬 수도 있다. 초기처리단계(- t10)에서 상대속도 감소라인의 경사와 나중처리단계(- t11)에서 상대속도 증가라인의 경사는 임의로 설정될 것이다.
본 예시에서는 기판 W와 전극(86) 간의 상대속도가 선형으로 감소 또는 증가하였지만, 기판 W와 전극(86) 간의 상대속도가 커브로 감소 또는 증가할 수도 있다.
본 실시예에 의하면, 상대속도를 전환하는 타이밍이, 과전류센서(200)로, 예를 들면, 도 1b에 도시된 잔존 구리막(6)의 두께를 측정함으로써 검출될 수 있다. 또한, 상대속도의 전환 타이밍은 (1) 미리-측정된 초기 막 두께 및 처리비율로부터 처리시간을 계산함, (2) 인가된 전류 및 전압 중 하나를 고정하고 다른 하나의 변화를 측정함, (3) 전극섹션(46)을 회전하는 할로우모터(60)의 토크를 측정하거나 단위 시간당 토크의 변화를 측정함, 또는 (4) 광학수단으로 막 두께를 측정함으로써 검출될 수 있다. 또한, 상대속도의 전환에 대한 전환처리량/잔존막의 두께가, 처리량과 레벨차 간의 관계를 사전에 측정하지 않고, 처리 이후에 레벨 차이를 최적화하도록 시행착오 방법에 의해 판정될 수 있다. 또한, 전해처리는 SITU에서 다양한 막의 두께가 측정되는 동안에, 실행될 수 있고, 상대속도뿐만 아니라 기판 W와 전극(86)(이온교환기(90)) 사이에 인가된 전압 및/또는 접촉압력을 변경시킨다.
도 38은 본 발명에 의한 전해처리방법을 실행하기에 적합한 또 다른 전해처리장치의 메인부를 나타내는 수직 단면도이고, 도 39는 도 38의 메인부의 확대된 단면도이다. 도 38에 도시된 바와 같이, 그 정면이 아래쪽을 향하는 기판 W를 홀딩하는 기판홀더(602)와, 기판홀더(602) 아래에 제공된 직각의 전극섹션(604)을 포함하는 전해처리장치(600)이다. 상술한 일례에서와 마찬가지로, 기판홀더(602)는 회전가능하고 수직 및 수평으로 이동가능하다. 전극섹션(604)은, 스크롤모터(606)의 동작에 의해, 회전하지 않고 원운동, 소위 스크롤이동(병진회전이동)을 하는 할로우 스크롤 모터(606)와 함께 제공된다.
전극섹션(604)은 복수의 선형-연장 전극부재(608)와 위쪽으로 개방되는 용기(vessel)(610)를 포함한다. 복수의 전극부재(608)는 용기(610) 내 고른 피치에 나란히 배치된다. 또한, 용기(610) 위에 위치되는, 액체공급노즐(612)은, 초순수나 순수 등의 액체를 용기(610) 안으로 공급하기 위해 배치된다. 전극부재(608)는 각각 장치 내에서 파워원과 연결되는 전극(614)을 포함한다. 전극(614)은 파워원의 캐소드 및 애노드에 교차로 연결되며, 즉, 처리전극(614a)은 파워원의 캐소드에 연결되고, 피딩전극(614b)은 파워원의 애노드에 연결된다. 따라서, 상술한 바와 같이, 예를 들어 구리를 처리할 때, 전해처리작용이 캐소드 측에서 일어나므로, 파워원의 캐소드에 연결되는 전극(614)이 처리전극(614a)이 되고, 파워원의 애노드에 연결되는 전극(614)은 피딩전극(614b)이 된다.
캐소드에 연결된 각 처리전극(614a)과 관련해, 도 39에 상세히 도시된 바와 같이, 예를 들면, 부직포로 구성된 이온교환기(616a)가 전극의 상부에 장착된다. 처리전극(614a)과 이온교환기(616a)는, 그것을 통하는 액체의 침투를 차단하고 그것을 통해 이온만이 통과하도록 허용하는 이온교환막으로 구성된 제 2 이온교환기(618a)와 일체로 커버된다. 유사하게, 예를 들면 부직포로 구성되는 이온교환기(616b)가 애노드에 연결될 각 피딩전극(614b)의 상부에 장착되고, 피딩전극(614b)과 이온교환기(616b)는, 그것을 통하는 액체의 침투를 차단하고 그것을 통해 이온만이 통과하도록 허용하는 이온교환막으로 구성된 제 2 이온교환기(616b)와 일체로 커버된다.
결과적으로, 초순수나 순수는, 전극(614)의 길이 방향을 따라 일정 위치에 제공되는 스루홀(미도시)을 지나 통과하고, 부직포로 구성된 이온교환기(616a 또는 616b) 범위 내에서 자유롭게 이동하며, 부직포 이내에서 물 해리 촉매기능을 갖는 활성 포인트에 용이하게 도달할 수 있고, 액체 흐름은 아래 설명되는 제 2 칸막이를 구성하는 이온교환막으로 구성된 이온교환기(618a 또는 618b)에 의해 차단된다.
한 쌍의 액체공급노즐(6120)이 파워원의 캐소드에 연결되는 각 처리전극(614a)의 양측에 배치된다. 각 액체공급노즐(620)의 내부에는, 긴 방향을 따라 연장하는 액체흐름통로(620a)가 제공되고, 위쪽으로 개방되고 액체흐름통로(620a)와 연통하는 액체공급홀(620c)이 긴 방향을 따라 일정 위치에 제공된다.
처리전극(614a)과 한 쌍의 액체공급노즐(620)이 한 쌍의 탭바(tab bar)(622)에 의해 통합되고, 한 쌍의 삽입판(624) 사이에 유지되며, 베이스(624)에 고정된다. 한편, 그 표면이 이온교환기(618b)를 덮는 피딩전극(614b)이 한 쌍의 홀딩판(628) 사이에 유지되고, 베이스(626)에 고정된다.
이온교환기(616a, 616b)는, 예를 들면, 음이온 교환그룹이나 양이온 교환그룹을 갖는 부직포로 구성된다. 상술한 바와 같이, 음이온 교환그룹을 갖는 음이온 교환기와 양이온 교환그룹을 갖는 양이온 교환기의 라미네이트를 이용하거나, 이온교환기(616a, 616b) 그들 자신에 음이온 교환그룹과 양이온 교환그룹 양쪽 모두를 부여할 수 있다. 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀중합체, 또는 다른 오거닉중합체가 이온교환기의 기재로 이용될 수 있다. 또한, 전극부재(608)의 전극(614)의 기재와 관련해, 전극으로 광범위하게 이용되는 금속 또는 금속화합물보다는, 상술한 바와 같이, 탄소, 상대적으로 비활성 귀금속, 도전성 산화물, 또는 도전성 세라믹이 이용되는 것이 바람직하다.
탄성을 갖는 수지로 구성된 칸막이(630a)는 길이 방향을 따라 전체 길이에 걸쳐 각 액체공급노즐(620)의 상면 위에 장착된다. 칸막이(630a)의 두께는 기판홀더(602)에 의해 유지된 기판 W가, 전극막(608)의 이온교환기(618a, 618b)에 근접하거나 접촉하여 기판 W의 전해처리를 실행할 때, 칸막이(630a)의 상면이 기판홀더(602)에 의해 유지된 기판 W와 접촉하게 되는 두께로 설정된다.
결과적으로, 전해 처리 시에, 처리전극(614a)과 기판 W 사이에 형성된 흐름통로(632), 피딩전극(614b)과 기판 W 사이에 형성된 흐름통로(634)가, 전극섹션(604)과 기판홀더(602) 사이에 나란히 형성된 칸막이(630a)에 의해 분리된다. 또한, 처리전극(614a)과 기판 W 사이에 형성된 각 흐름통로(632)는 두 개의 흐름통로(632a, 632b)로, 이온교환막으로 구성된 제 2 칸막이로서의 이온교환기(618a)에 의해 분리되며, 피딩전극(614b)과 기판 W 사이에 형성된 각 흐름통로(634)는 이온교환막으로 구성된 제 2 칸막이로서의 이온교환기(618b)에 의해 두 개의 흐름통로(634a, 634b)로 분리된다.
본 실시예에 의하면, 전해처리 시에, 용기(610)는 액체공급노즐(612)로부터 공급되는 초순수나 순수 등의 액체로 채워지며, 초순수나 순수 등의 액체는, 전극(614)에 제공된 스루홀(미도시)로부터, 처리전극(614a)과 피딩전극(614b)의 상부에 배치되는 부직포로 구성된 이온교환기(616a, 616b)로 계속 공급된다. 용기(610)의 주변벽(610a)을 넘쳐흐르는 액체를 배출하기 위한 오버플로채널(overflow channel)(636)이 용기(610) 외부에 제공된다. 주변벽(610a)을 넘쳐 흐른 액체는 오버플로채널(636)을 통해 폐기액탱크(미도시)로 흐른다.
본 실시예에서는, 긴 방향을 따라 일정 위치에 제공되는 액체공급홀을 갖는 한 쌍의 액체공급노즐이 각 처리전극의 양측에 배치되고, 액체가 액체공급노즐로부터 공급된다. 이와 같은 구성에 의해, 액체의 흐름이 처리전극(614a)과 기판 W 사이에 형성된 흐름통로(632)를 따라 흐르는 액체의 흐름과, 피딩전극(614b)과 기판 사이에 형성된 흐름통로(634)를 따라 흐르는 액체의 흐름을 더욱 확실하게 제어할 수 있고, 칸막이를 가로질러 인접 공간으로 흐르는 액체량을 감소시킬 수 있다. 또한, 전극의 긴 방향을 따라 액체를 배출함으로써, 액체의 흐름이 전극을 따라 흐르도록 할 수 있다.
전극 위에 이온교환기를 장착하는 경우를 나타내는 상술한 실시예에서, 전극의 형태와 처리에 사용되는 액체가 접촉부재나 칸막이가 인접 전극들 사이에 제공될 수 있도록 특별히 제한되는 것은 아니다. 따라서, 전극의 형태는 막대 같은(bar-like) 형태로 제한되지 않고, 어떤 형태의 전극이라도 사용될 수 있으며, 이러한 전극들의 다수 개가, 작업물과 마주보도록 배치될 것이다. 전극에 이온교환기 이외에 물-침투 스크럽 부재(water-permeable scrub member)가 장착될 수 있다. 또한, 접촉부재나 칸막이를 전극표면보다 더 높게 하는 것이 가능하며, 이로써 작업물과 전극 간의 직접적인 접촉을 방지하고, 전극표면이 노출되도록 한다. 전극표면에 이온교환기가 장착되는 않는 경우라도, 작업물과 전극 사이에 액체의 공급을 분할하기 위한 제 2 칸막이가 제공되는 것이 바람직하다.
도 40은 본 발명에 의한 전해처리방법을 실행하기에 적합한 또 다른 전해처리장치를 구조적으로 나타낸다. 전해처리장치는 기판을 분리가능하게 홀딩하는 기판홀더(134), 기판홀더(134) 아래에 제공되고 기판홀더(134)의 지름의 두 배보다 큰 지름을 갖는 회전가능한 전극섹션(136)을 포함한다. 복수의 방사상(radially)으로 연장되는 처리전극(152)이 전극섹션(136)의 상면에 제공되고, 한 쌍의 선형으로 연장되는 피딩전극(154)이 처리전극(152)의 양 측에 배치된다. 예를 들면, 이온교환기로 구성된 접촉부재(156)가 각 처리전극(152)의 상면(정면)에 제공되고, 예를 들면, 이온교환기로 구성되는 접촉부재(158)가 각 피딩전극(154)의 상면(정면)에 또한 제공된다.
본 실시예에서, 처리전극(!52)은 도시되지 않은 슬립링(slip ring)을 거쳐 파워원의 캐소드에 연결되고, 피딩전극(154)은 도시되지 않은 슬립링을 거쳐 파워원의 애노드에 연결된다. 이는 왜냐하면, 구리의 처리 시, 전해처리작용이 캐소드 측에서 일어나기 때문이다. 이미 기재한 바와 같이, 프레스되는 물질에 따라, 캐소드 측이 피딩전극으로 역할할 수 있고, 애노드 측이 처리전극으로 역할할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 전극섹션(136) 위쪽의 미리 설정된 위치에서의 기판홀더(134)가 낮춰져서, 기판홀더(134)에 의해 유지된 기판 W는 전극섹션(136)의 상면에 장착된 처리전극(152)과 피딩전극(154)의 표면을 덮는 접촉부재(156, 158)와 접촉하게 된다. 이후, 기판홀더(134)와 전극섹션(136)이 회전(그 축에 대해)됨과 동시에, 파워원으로부터 처리전극(152)과 피딩전극(154) 사이에 미리 설정된 전압을 인가하고, 순수, 바람직하게는 초순수를 기판홀더(134)에 의해 유지된 기판 W와 접촉부재(156, 158) 사이에 공급하여, 이로써 기판 W의 표면의 전해처리를 실행한다.
본 실시예의 전해처리장치에 의하면, 전극들(처리전극(152) 및 피딩전극(154))과 기판홀더(134)에 의해 유지된 기판을 회전시킴으로써, 그들 사이에 상대속도를 일정하게 유지하면서 전해처리가 간단히 실행될 수 있다. 또한, 전극(처리전극(152)과 피딩전극(154))과 기판 간의 상대속도는 스크롤이동과 비교할 때 더욱 빨라질 수 있다.
본 발명은 그것의 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 그러한 실시예로 제한되지는 않고, 발명의 기술적 사상 이내에서 변경 및 수정이 행해질 수 있을 것이다.
본 발명의 전해처리장치와 전해처리방법은 반도체웨이퍼 등의 기판에 형성된 도전성물질을 처리하거나, 기판표면에 부착된 불순물을 제거하는데 이용될 수 있다.

Claims (69)

  1. 전해처리장치에 있어서;
    작업물을 처리하는 처리전극;
    작업물로 전기를 공급하는 피딩전극;
    처리전극과 피딩전극 사이에 전압을 인가하는 파워원;
    처리전극과 피딩전극을 그 안에 하우징하는 압력 타이트 컨테이너; 및
    고압 액체를 압력 타이트 컨테이너로 공급하는 고압 액체 공급시스템을 포함하는 전해처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    작업물과, 처리전극 및 피딩전극 중 적어도 하나와의 사이에 접촉부재가 제공되는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    접촉부재는, 이온교환기 또는 폴리싱패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    압력 타이트 컨테이너 안으로 공급되는 고압 액체의 압력은 2kgf/cm2 이상인 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    고압 액체 공급시스템은, 압력 타이트 컨테이너 안으로 공급되는 고압 액체의 온도를 조절하는 열교환기와 함께 제공되는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    피딩전극과 처리전극을 포함하는 전극섹션; 및
    전극섹션과 작업물 사이 및/또는 전극섹션의 처리전극과 피딩전극 사이에 배치되는 접촉부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    접촉부재는, 이온교환기 또는 폴리싱패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    압력 타이트 컨테이너 안으로 공급되는 고압 액체의 압력은 2kgf/cm2 이상인 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    고압 액체 공급시스템은, 압력 타이트 컨테이너 안으로 공급되는 고압 액체의 온도를 조절하는 열교환기와 함께 제공되는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    고압 액체 공급시스템은, 압력 타이트 컨테이너 안으로 공급되는 고압 액체의 온도를 조절하는 열교환기와 함께 제공되는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    고압 액체 공급시스템은, 압력 타이트 컨테이너 안으로 공급되는 고압 액체로부터 용해된 가스를 배출하는 가스제거장치와 함께 제공되는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  12. 전해처리장치에 있어서:
    작업물을 처리하는 처리전극;
    작업물에 전기를 공급하는 피딩전극;
    처리전극과 피딩전극 사이에 전압을 인가하는 파워원; 및
    작업물과, 처리전극 및 피딩전극 중 적어도 하나와의 사이에 액체를 공급하는 액체 공급시스템을 포함하고,
    액체 공급시스템은, 작업물과, 처리전극 및 피딩전극 중 적어도 하나와의 사이에 공급되는 액체의 온도를 조절하는 열교환기와 함께 제공되는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    접촉부재는, 처리전극과 작업물 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    접촉부재는, 이온교환기 또는 폴리싱패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    열교환기는, 작업물과 접촉부재 사이에 공급되는 액체를, 액체 온도가 25℃이하가 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  16. 제 12항에 있어서,
    피딩전극과 처리전극을 포함하는 전극섹션; 및
    전극섹션과 작업물 사이 및/또는 전극섹션의 처리전극과 피딩전극 사이에 배치되는 접촉부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    접촉부재는, 이온교환기 또는 폴리싱패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  18. 제 16항에 있어서,
    열교환기는, 작업물과 접촉부재 사이에 공급되는 액체를, 액체 온도가 25℃ 이하가 되도록, 조절하는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  19. 전해처리장치에 있어서:
    전극과 전극표면을 덮는 이온교환기를 포함하는 전극부재를 포함하는 전극섹션;
    작업물을 고정하고 작업물을 전극부재의 이온교환기와 접촉시키는 홀더;
    이온교환기와 홀더에 의해 고정된 작업물 사이에 액체를 공급하는 액체 공급시스템;
    전극섹션과 작업물 간의 상대이동을 야기하는 구동기구; 및
    전극섹션의 전극부재의 전극에 연결되는 파워원을 포함하고,
    이온교환기와 작업물의 처리표면 내 포인트와의 연속접촉시간은 10 msec 이하인 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    구동기구는, 0.2 m/sec 이상의 상대속도로 전극섹션과 작업물 간의 상대이동 을 야기하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  21. 제 19항에 있어서,
    전극을 덮는 이온교환기는, 홀더에 의해 고정된 작업물과 0.2 내지 1.5 mm의 접촉 폭을 가지고 접촉하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    구동기구는, 0.2 m/sec 이상의 상대속도로 전극섹션과 작업물 간의 상대이동을 야기하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  23. 전해처리장치에 있어서:
    전극과 전극표면을 덮는 이온교환기를 포함하는 전극부재를 포함하는 전극섹션;
    작업물을 고정하고 작업물을 전극부재의 이온교환기와 접촉시키는 홀더;
    이온교환기와 홀더에 의해 고정된 작업물 사이에 액체를 공급하는 액체 공급시스템;
    전극섹션과 작업물 간의 상대이동을 야기하는 구동기구; 및
    전극섹션의 전극부재의 전극에 연결되는 파워원을 포함하고,
    파워원의 온/오프 또는 긍정/부정 제어가 전극섹션과 작업물 사이의 상대이동과 동기화되어 수행되는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  24. 제 23항에 있어서,
    온/오프 제어는, 전극섹션의 전극과 작업물 사이에서 전극섹션의 폭 방향으로의 상대속도가 0.2 m/sec 이상이 될 때 파워원이 온되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 전해처리장치.
  25. 전극처리방법에 있어서:
    전극섹션에 전압을 인가함으로써 고압 액체가 존재하는 작업물을 처리하는 단계를 포함하는 전해처리방법.
  26. 제 25항에 있어서,
    고압 액체는, 전극섹션과 작업물 사이에 공급되는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  27. 제 25항에 있어서,
    작업물은, 고압 액체에 작업물과 전극섹션을 침투시킴으로써 처리되는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  28. 제 25항에 있어서,
    전극섹션은, 작업물을 처리하기 위한 처리전극과, 작업물에 전기를 공급하기 위한 피딩전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  29. 제 25항에 있어서,
    고압 액체의 압력은, 2 kgf/cm2 이상인 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  30. 제 28항에 있어서,
    접촉부재는, 작업물과, 처리전극 및 피딩전극 중 적어도 하나와의 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  31. 제 30항에 있어서,
    접촉부재는, 이온교환기 또는 폴리싱패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  32. 전해처리방법에 있어서:
    전극섹션에 전압을 인가함으로써 고압 액체가 존재하는 작업물을 처리하는 단계를 포함하고,
    전극섹션은 작업물을 처리하기 위한 처리전극과 작업물에 전기를 공급하기 위한 피딩전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  33. 제 32항에 있어서,
    접촉부재는, 작업물과, 처리전극과 피딩전극 중 적어도 하나와의 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  34. 제 33항에 있어서,
    접촉부재는, 이온교환기 또는 폴리싱패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  35. 전해처리방법에 있어서:
    작업물에 근접하거나 접촉하게 될 수 있는 처리전극과, 작업물에 전기를 공급하는 피딩전극을 제공하는 단계; 및
    작업물과, 처리전극 및 피딩전극 중 적어도 하나와의 사이에 조절된 온도로 액체를 공급하면서, 처리전극과 피딩전극 사이에 전압을 인가함으로써 작업물을 처리하는 단계를 포함하는 전해처리방법.
  36. 제 35항에 있어서,
    이온교환기는, 작업물과, 처리전극 및 피딩전극 중 적어도 하나와의 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  37. 전해처리방법에 있어서:
    작업물에 근접하거나 접촉하게 될 수 있는 처리전극과, 작업물에 전기를 공 급하는 피딩전극을 제공하는 단계; 및
    작업물과, 처리전극 및 피딩전극 중 적어도 하나와의 사이에 가스가 제거된 액체를 공급하면서, 처리전극과 피딩전극 사이에 전압을 인가함으로써 작업물을 처리하는 단계를 포함하는 전해처리방법.
  38. 제 37항에 있어서,
    이온교환기는, 작업물과, 처리전극 및 피딩전극 중 적어도 하나와의 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  39. 전해처리방법에 있어서:
    전극에 전압을 인가하고, 전극표면을 덮는 이온교환기와 홀더에 의해 고정된 작업물을 서로에 대해 이동시키면서, 작업물의 처리표면 내 포인트와 이온교환기의 접촉 시간이 10 msec 이하가 되도록 이온교환기와 작업물을 서로 접촉시킴으로써 액체의 존재하에 작업물을 처리하는 단계를 포함하는 전해처리방법.
  40. 제 39항에 있어서,
    이온교환기와 홀더에 의해 고정된 작업물은, 0.2 내지 1.5 mm의 접촉 폭을 가지고 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  41. 제 39항에 있어서,
    이온교환기와 홀더에 의해 고정된 작업물은, 서로 선형 접촉한 채로, 0.2 m/sec 이상의 상대속도로 서로에 대해 이동하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  42. 제 40항에 있어서,
    이온교환기와 홀더에 의해 고정된 작업물은, 서로 선형 접촉한 채로, 0.2 m/sec 이상의 상대속도로 서로에 대해 이동하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  43. 전해처리방법에 있어서:
    나란히 배열된 복수의 전극에 전압을 인가하고, 이온교환기와 작업물이 서로 접촉을 유지한 채, 복수의 전극표면을 덮는 이온교환기와 홀더에 의해 고정된 작업물을 서로에 대해 이동시킴으로써 액체의 존재 하에 작업물을 처리하는 단계를 포함하고,
    전압은, 상대 이동과 동기화되어 온/오프 또는 긍정/부정으로 제어되는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  44. 제 43항에 있어서,
    액체는 순수, 초순수, 또는 500
    Figure 112005076064901-PCT00018
    /cm 이하의 전기전도율을 갖는 액체인 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  45. 전해처리방법에 있어서:
    작업물과 처리전극을 근접시키거나 서로 접촉시키는 단계; 및
    작업물과 처리전극을 서로에 대해 이동시키면서, 작업물과 처리전극 사이에 전압을 인가함으로써 액체의 존재 하에 작업물을 처리하는 단계를 포함하고,
    작업물과 처리전극 간의 상대속도는 초기 처리 단계에서는 빠르고, 더 나중의 처리 단계에서는 느린 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  46. 제 45항에 있어서,
    작업물과 처리전극 간의 상대속도는, 작업물의 처리표면에 형성된 처리될 막의 두께가 600nm 이하의 값에 도달한 때 느려지는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  47. 제 45항에 있어서,
    작업물과 처리전극 간의 상대속도는 계단식으로 변하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  48. 제 45항에 있어서,
    작업물과 처리전극 간의 상대속도는 연속해서 변하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  49. 제 45항에 있어서,
    접촉부재는, 작업물과 처리전극 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  50. 제 49항에 있어서,
    접촉부재는, 이온교환기 또는 폴리싱패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  51. 제 45항에 있어서,
    작업물에 전기를 공급하는 피딩전극을 제공하는 단계; 및
    피딩전극과 작업물 사이에 접촉부재를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  52. 제 51항에 있어서,
    접촉부재는, 이온교환기 또는 폴리싱패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  53. 전해처리방법에 있어서:
    작업물과 처리전극을 근접시키거나 서로에 대해 접촉시키는 단계; 및
    작업물과 처리전극을 서로에 대해 이동시키면서, 작업물과 처리전극 사이에 전압을 인가함으로써 액체의 존재 하에 작업물을 처리하는 단계를 포함하고,
    작업물과 처리전극 간의 상대속도는 초기 처리 단계에서는 빠르고, 중간 처리 단계에서는 느리며, 나중 처리 단계에서는 중간 처리 단계에서보다 더 빨라지는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  54. 제 53항에 있어서,
    작업물과 처리전극 간의 상대속도는, 작업물의 처리표면에 형성된 처리될 막의 두께가 600 nm 이하의 값에 도달한 때 늦어지고, 막의 두께가 50 내지 300 nm 의 값에 도달한 때 작업물과 처리전극 간의 상대속도는 다시 빨라지는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  55. 제 53항에 있어서,
    작업물과 처리전극 간의 상대속도는 계단식으로 변하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  56. 제 53항에 있어서,
    작업물과 처리전극 간의 상대속도는 연속으로 변하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  57. 제 53항에 있어서,
    작업물과 처리전극 사이에 접촉부재를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특 징으로 하는 전해처리방법.
  58. 제 57항에 있어서,
    접촉부재는, 이온교환기 또는 폴리싱패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  59. 제 53항에 있어서,
    작업물에 전기를 공급하는 피딩전극을 제공하는 단계; 및
    피딩전극과 작업물 사이에 접촉부재를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  60. 제 59항에 있어서,
    접촉부재는, 이온교환기 또는 폴리싱패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  61. 전해처리방법에 있어서:
    작업물과 처리전극을 근접시키거나 서로에 대해 접촉시키는 단계; 및
    작업물과 처리전극을 서로에 대해 이동시키면서, 작업물과 처리전극 사이에 전압을 인가함으로써 액체의 존재 하에 작업물을 처리하는 단계를 포함하고,
    작업물과 처리전극 간의 상대속도는 초기 처리 단계에서는 느리고, 나중 처 리 단계에서는 빠른 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  62. 제 61항에 있어서,
    작업물과 처리전극 간의 상대속도는, 작업물의 처리표면에 형성된 처리될 막의 두께가 50 내지 300 nm의 값에 도달한 때 빨라지는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  63. 제 61항에 있어서,
    작업물과 처리전극 간의 상대속도는 계단식으로 변하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  64. 제 61항에 있어서,
    작업물과 처리전극 간의 상대속도는 연속으로 변하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  65. 제 61항에 있어서,
    작업물과 처리전극 사이에 접촉부재를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  66. 제 65항에 있어서,
    접촉부재는, 이온교환기 또는 폴리싱패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  67. 제 61항에 있어서,
    작업물에 전기를 공급하는 피딩전극을 제공하는 단계; 및
    피딩전극과 작업물 사이에 접촉부재를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  68. 제 67항에 있어서,
    접촉부재는, 이온교환기 또는 폴리싱패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
  69. 전해처리방법에 있어서:
    작업물과 처리전극을 근접시키거나 서로에 대해 접촉시키는 단계; 및
    작업물 및/또는 처리전극이 주기적 이동을 하도록 함으로써 작업물과 처리전극 간의 상대이동을 야기함과 동시에, 작업물과 처리전극 사이에 전압을 인가함으로써 액체의 존재 하에 작업물을 처리하는 단계를 포함하고,
    작업물 및/또는 처리전극 간의 주기적 이동의 주기는 처리 동안에 변경되는 것을 특징으로 하는 전해처리방법.
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