JP2003145354A - 電解加工装置及び基板処理装置 - Google Patents
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- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
- H01L21/67207—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H5/00—Combined machining
- B23H5/06—Electrochemical machining combined with mechanical working, e.g. grinding or honing
- B23H5/08—Electrolytic grinding
-
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- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
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-
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Abstract
MP処理の負荷を極力低減しつつ、基板表面に設けられ
た導電性材料を平坦に加工したり、更には基板表面に付
着した付着物を除去(洗浄)できるようにする。 【解決手段】 被加工物に近接自在な加工電極304
と、被加工物Wに給電する給電電極306と、被加工物
Wと加工電極304との間または被加工物Wと給電電極
306との間の少なくとも一方に配置したイオン交換体
314aまたは314bと、加工電極304と給電電極
306との間に電圧を印加する電源312と、イオン交
換体314a,314bが存在する被加工物Wと加工電
極304または給電電極306の少なくとも一方との間
に液体を供給する流体供給部316とを有する。
Description
該加工装置を備えた基板処理装置に関し、特に半導体ウ
ェハ等の基板表面の導電性材料を加工したり、基板表面
に付着した不純物を除去するのに使用される電解加工装
置、及び該電解加工装置を備えた基板処理装置に関す
る。
形成するための配線材料として、アルミニウムまたはア
ルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロ
マイグレーション耐性が高い銅(Cu)を用いる動きが
顕著になっている。この種の銅配線は、基板の表面に設
けた微細凹みの内部に銅を埋込むことによって一般に形
成される。この銅配線を形成する方法としては、CV
D、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、
いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜して、化
学機械的研磨(CMP)により不要の銅を除去するよう
にしている。
例を工程順に示すもので、先ず図85(a)に示すよう
に、半導体素子を形成した半導体基材1上の導電層1a
の上にSiO2からなる酸化膜やLow−K材膜等の絶
縁膜2を堆積し、リソグラフィ・エッチング技術により
コンタクトホール3と配線用の溝4を形成し、その上に
TaN等からなるバリア膜5、更にその上に電解めっき
の給電層としてシード層7を形成する。
Wの表面に銅めっきを施すことで、半導体基材1のコン
タクトホール3及び溝4内に銅を充填するとともに、絶
縁膜2上に銅膜6を堆積する。その後、化学機械的研磨
(CMP)により、絶縁膜2上の銅膜6を除去して、コ
ンタクトホール3及び配線用の溝4に充填させた銅膜6
の表面と絶縁膜2の表面とをほぼ同一平面にする。これ
により、図85(c)に示すように銅膜6からなる配線
が形成される。
おいて微細化かつ高精度化が進み、サブミクロン領域で
の物作りが一般的となるにつれて、加工法自体が材料の
特性に与える影響は益々大きくなっている。このような
状況下においては、従来の機械加工のように、工具が被
加工物を物理的に破壊しながら除去していく加工法で
は、加工によって被加工物に多くの欠陥を生み出してし
まうため、被加工物の特性が劣化する。従って、いかに
材料の特性を損なうことなく加工を行うことができるか
が問題となってくる。
特殊加工法に、化学研磨や電解加工、電解研磨がある。
これらの加工法は、従来の物理的な加工とは対照的に、
化学的溶解反応を起こすことによって、除去加工等を行
うものである。従って、塑性変形による加工変質層や転
位等の欠陥は発生せず、前述の材料の特性を損なわずに
加工を行うといった課題が達成される。
は、一般にかなり複雑な操作が必要で、制御も複雑とな
り、加工時間もかなり長い。更に、研磨後の基板の後洗
浄を十分に行う必要があるばかりでなく、スラリーや洗
浄液の廃液処理のための負荷が大きい等の課題がある。
このため、CMP自体を省略乃至この負荷を軽減するこ
とが強く求められていた。また、今後、絶縁膜も誘電率
の小さいLow−K材に変わると予想され、Low−K
材にあっては、強度が弱くCMPによるストレスに耐え
られなくなるため、基板にストレスを与えることなく、
平坦化できるようにしたプロセスが望まれている。
きをしながらCMPで削るというプロセスも発表されて
いるが、めっき成長面に機械加工が付加されることで、
めっきの異常成長を促すことにもなり、膜質に問題を起
こしていた。
加工物と電解液(NaCl,NaNO3,HF,HC
l,HNO3,NaOH等の水溶液)との電気化学的相
互作用によって加工が進行するとされている。従って、
このような電解質を含む電解液を使用する限り、その電
解液で被加工物が汚染されることは避けられない。
で、例えばCMP処理そのものを省略したり、CMP処
理の負荷を極力低減しつつ、基板表面に設けられた導電
性材料を平坦に加工したり、更には基板等の被加工物の
表面に付着した付着物を除去(洗浄)できるようにした
電解加工装置及び該電解加工装置を組み込んだ基板処理
装置を提供することを目的とする。
は、被加工物に近接自在な加工電極と、被加工物に給電
する給電電極と、被加工物と前記加工電極との間または
被加工物と前記給電電極との間の少なくとも一方に配置
したイオン交換体と、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、前記イオン交換体が存在す
る被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なく
とも一方との間に液体を供給する流体供給部とを有する
ことを特徴とする電解加工装置である。
す。図1は、被加工物10の表面に、加工電極14に取
付けたイオン交換体12aと、給電電極16に取付けた
イオン交換体12bとを接触乃至近接させ、加工電極1
4と給電電極16との間に電源17を介して電圧を印加
しつつ、加工電極14及び給電電極16と被加工物10
との間に液体供給部19から超純水等の液体18を供給
した状態を示している。図2は、被加工物10の表面
に、加工電極14に取付けたイオン交換体12aを接触
乃至近接させ、給電電極16を被加工物10に直接接触
させて、加工電極14と給電電極16との間に電源17
を介して電圧を印加しつつ、加工電極14と被加工物1
0との間に液体供給部17から超純水等の液体18を供
給した状態を示している。
体を使用する場合には、イオン交換体12aを被加工物
10の表面に“接触させる”ことが好ましく、このよう
にイオン交換体12aを被加工物10の表面に接触させ
ることにより、電気抵抗を低減させ、印加電圧も小さく
て済み、消費電力も低減できる。従って、本加工法にお
ける“接触”は、例えばCMPのように物理的なエネル
ギー(応力)を被加工物に与えるために、“押し付け
る”ものではない。
子20をイオン交換体12a,12bで水酸化物イオン
22と水素イオン24に解離し、例えば生成された水酸
化物イオン22を、被加工物10と加工電極14との間
の電界と超純水等の液体18の流れによって、被加工物
10の加工電極14と対面する表面に供給して、ここで
の被加工物10近傍の水酸化物イオン22の密度を高
め、被加工物10の原子10aと水酸化物イオン22を
反応させる。反応によって生成された反応物質26は、
超純水18中に溶解し、被加工物10の表面に沿った超
純水等の液体18の流れによって被加工物10から除去
される。これにより、被加工物10の表面層の除去加工
が行われる。このように、本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。
4と対面する部位が加工されるので、加工電極14を移
動させることで、被加工物10の表面を所望の表面形状
に加工することができる。なお、本電解加工装置は、電
気化学的相互作用による溶解反応のみにより被加工物の
除去加工を行うため、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、例えば前述のLow-k材に挙げられ
る機械的強度の小さい材料に対しても、物理的な相互作
用を及ぼすことなく除去加工が可能である。また、通常
の電解加工装置と比較しても、電解液に500μS/c
mの液体、好ましくは純水、さらに好ましくは超純水を
用いるため、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。
水、電気伝導度が500μS/cm以下の液体または電
解液であることを特徴とする請求項1記載の電解加工装
置である。ここで、純水は、例えば電気伝導度(1at
m,25℃換算、以下同じ)が10μS/cm以下の水
である。このように、純水を使用して電解加工を行うこ
とで、加工面に不純物を残さない清浄な加工を行うこと
ができ、これによって、電解加工後の洗浄工程を簡素化
することができる。具体的には、電解加工後の洗浄工程
は1段若しくは2段でよい。
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することで、基板とイオン交換体
の界面にイオンの移動を防ぐ一様な抑制作用を有する層
を形成し、これによって、イオン交換(金属の溶解)の
集中を緩和して平坦性を向上させることができる。
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
解強度の偏りや反応種であるイオンの被加工物表面近傍
での分布の偏りが考えられる。そこで、被加工物とイオ
ン交換体との間に、イオン(例えば水酸化物イオン)の
局部的な集中を防ぐ役割を果たす添加剤を存在させるこ
とで、イオンの居所的な集中を抑えことができる。
2SO4等の中性塩、HClやH2SO4等の酸、更に
は、アンモニア等のアルカリが使用でき、被加工物の特
性によって、適宜選択して使用すればよい。
体は、前記加工電極と被加工物との間、及び前記給電電
極と被加工物の間の双方に個別に配置されていることを
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、加工電極と給電電極との間で、いわゆ
る短絡が生じるのを防止して、高い加工効率を得ること
ができる。
体は、前記加工電極と被加工物との間、及び前記給電電
極と被加工物の間の双方に一体化して配置されているこ
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、加工電極及び給電電極の製作の便を
図るとともに、電気抵抗を更に低減することができる。
体は、被加工物の被加工面を覆って、前記加工電極と被
加工物との間、及び前記給電電極と被加工物との間の双
方に配置されてい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、例えばイオン
交換体が汚れた時等に、被加工物の被加工面を覆うイオ
ン交換体を交換することで、イオン交換体の交換作業を
簡易かつ迅速に行うことができる。
体は、巻付け軸と巻取り軸との間に掛け渡されて順次巻
取られるようになっていることを特徴とする請求項4ま
たは5記載の電解加工装置である。これにより、例えば
イオン交換体が汚れた時等に、巻付け軸と巻取り軸との
間に掛け渡したイオン交換体を1回分巻取ることで、イ
オン交換体の交換作業を連続的に行うことができる。
び前記給電電極は、前記イオン交換体に該イオン交換体
の長さ方向に沿った所定のピッチで交互に取付けられて
いることを特徴とする請求項6記載の電解加工装置であ
る。これにより、電極部を別に設ける必要をなくして、
構造の簡素化を図ることができる。
体は、吸水性を有することを特徴とする請求項1乃至7
のいずれかに記載の電解加工装置である。これにより、
超純水等の液体が、イオン交換体の内部を流れるように
することができる。請求項9に記載の発明は、前記イオ
ン交換体には、アニオン交換基またはカチオン交換基の
一方または双方が付与されていることを特徴とする請求
項1乃至8のいずれかに記載の電解加工装置である。こ
れにより、アニオン交換基またはカチオン交換基の一方
が付与されているイオン交換体を使い分けたり、双方が
付与されているイオン交換体を使用したりすることで、
被加工材料の範囲を広めるとともに、極性による不純物
生成を抑制することを防止することができる。
換体は、多孔質体で覆われていることを特徴とする請求
項1乃至9のいずれかに記載の電解加工装置である。こ
れにより、加工面の平坦度を高めることができる。この
場合、イオン交換体自体が多孔質体で構成されていても
よい。請求項11に記載の発明は、前記イオン交換体を
再生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10のいずれかに記載の電解加工装置である。これ
により、加工中もしくは加工インターバルの間にイオン
交換体を再生して該イオン交換体への銅等の付着物を除
去することで、次の被加工物のイオン交換体による汚染
や、加工効率・加工精度の低下を防止することができ
る。
接自在な加工電極と、被加工物に給電する給電電極と、
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、被加工物と前記加工電極との間に、純水または電
気伝導度が500μS/cm以下の液体を供給する流体
供給部とを有することを特徴とする電解加工装置であ
る。
は、被加工物10の表面に、加工電極14と給電電極1
6とを近接させ、加工電極14と給電電極16との間に
電源17を介して電圧を印加しつつ、加工電極14及び
給電電極16と被加工物10との間に液体供給部19か
ら超純水等の液体18を供給した状態を示している。こ
れにより、超純水等の液体18中の水分子20を水酸化
物イオン22と水素イオン24に解離し、例えば生成さ
れた水酸化物イオン22を、被加工物10と加工電極1
4との間の電界と超純水等の液体18の流れによって、
被加工物10の加工電極14と対面する表面に供給し
て、ここでの被加工物10近傍の水酸化物イオン22の
密度を高め、被加工物10の原子10aと水酸化物イオ
ン22を反応させる。反応によって生成された反応物質
26は超純水18中に溶解し、被加工物10の表面に沿
った超純水等の液体18の流れによって被加工物10か
ら除去される。これにより、被加工物10の表面層の除
去加工が行われる。
超純水であることを特徴とする請求項2乃至12のいず
れかに記載の電解加工装置である。ここで、超純水は、
電気伝導度が0.1μS/cm以下の水である。このよ
うに、超純水を使用することで、加工面に不純物を残さ
ない、より清浄な加工を行うことができる。
または前記給電電極の少なくとも一方は、矩形平板状に
形成されていることを特徴とする請求項1乃至13のい
ずれかに記載の電解加工装置である。請求項15に記載
の発明は、前記加工電極または前記給電電極の少なくと
も一方は、円柱状で、軸心が被加工物の加工表面に平行
に配置されていることを特徴とする請求項1乃至13の
いずれかに記載の電解加工装置である。これにより、被
加工物と加工電極または給電電極の少なくとも一方とが
線状に接触乃至近接するようにすることで、加工面の平
坦性を高めることができる。
または前記給電電極の少なくとも一方は、楕円体状乃至
球体状であることを特徴とする請求項1乃至13のいず
れかに記載の電解加工装置である。これにより、点での
加工や曲面の加工が可能となる。
または前記給電電極の少なくとも一方は、被加工物の形
状に沿った形状の溝部または突起部を有し、この溝部ま
たは突起部に被加工物を対面させて該被加工物を加工す
ることを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載
の電解加工装置である。これにより、例えば加工電極に
基板の外周部の形状に沿った溝部を形成し、この溝部の
内部に基板の外周部を位置させて加工を施すことで、基
板の外周部(ベベル部乃至エッジ部)に成膜乃至付着し
た被加工材料を除去するベベルエッチング装置として使
用することができる。
または前記給電電極の少なくとも一方と被加工物とが相
対運動することを特徴とする請求項1乃至17のいずれ
かに記載の電解加工装置である。これにより、加工電極
または給電電極の少なくとも一方と被加工物との間に生
じる超純水等の液体の流れによって、不要な生成物を効
果的に排出して、加工面の平坦度を高めることができ
る。
は、回転、往復動、偏心回転またはスクロール運動の少
なくとも1つの運動、または任意の運動の組合せである
ことを特徴とする請求項18記載の電解加工装置であ
る。請求項20に記載の発明は、前記加工電極または前
記給電電極の一方が、他方の電極を囲繞するように配置
されていることを特徴とする請求項1乃至14及び17
乃至19のいずれかに記載の電解加工装置である。これ
により、全ての電流が給電電極から加工電極に最短で流
れるようにして、電流効率を向上させ、消費電力を低減
することができる。
または前記給電電極の少なくとも一方は、扇状に形成さ
れていることを特徴とする請求項1乃至14及び17乃
至19のいずれかに記載の電解加工装置である。これに
より、半径方向における加工電極と試料との対向時間を
一定にして、電解加工の速度をより一定にすることがで
きる。請求項22に記載の発明は、前記加工電極と前記
給電電極の少なくとも一方が、円周方向または直線方向
に沿って配置されていることを特徴とする請求項1乃至
14及び17乃至19のいずれかに記載の電解加工装置
である。
する基板搬出入部と、請求項1乃至22のいずれかに記
載の電解加工装置と、前記基板搬出入部と前記電解加工
装置との間で基板を搬送する搬送装置とを有することを
特徴とする基板処理装置である。請求項24に記載の発
明は、前記基板処理装置によって加工された基板を洗浄
する洗浄装置を更に有することを特徴とする請求項23
記載の基板処理装置である。
化学機械的研磨するCMP装置を更に有することを特徴
とする請求項23または24記載の基板処理装置であ
る。請求項26に記載の発明は、前記CMP装置によっ
て研磨された基板を洗浄する洗浄装置を更に有すること
を特徴とする請求項25記載の基板処理装置である。請
求項27に記載の発明は、基板の表面に被加工部として
の被加工膜を形成する成膜装置を更に有することを特徴
とする請求項23乃至26のいずれかに記載の基板処理
装置である。
で形成した被加工部を洗浄する洗浄装置と、アニール処
理するアニール装置の少なくとも一方を更に有すること
を特徴とする請求項27記載の基板処理装置である。請
求項29に記載の発明は、基板の周縁部に付着乃至成膜
した被加工部をエッチング除去するベベルエッチング装
置を更に有することを特徴とする請求項28記載の基板
処理装置である。
ッチング装置は、被加工物のエッチング除去を電解加工
で行うように構成されていることを特徴とする請求項2
9記載の基板処理装置である。請求項31に記載の発明
は、前記CMP装置による研磨中または研磨後における
被加工部の膜厚を測定する膜厚測定部を更に有すること
を特徴とする請求項25乃至30のいずれかに記載の基
板処理装置である。請求項32に記載の発明は、前記成
膜装置による成膜中または成膜後における被加工部の膜
厚を測定する膜厚測定部を更に有することを特徴とする
請求項27乃至31のいずれかに記載の基板処理装置で
ある。
が、めっきによることを特徴とする請求項27乃至32
のいずれかに記載の基板処理装置である。請求項34に
記載の発明は、前記給電電極と前記加工電極との間に電
圧を印加した時の電解電流または電解電圧の少なくとも
一方をモニタするモニタ部を更に有することを特徴とす
る請求項23乃至33のいずれかに記載の基板処理装置
である。
基板を乾燥した状態で搬出する乾燥装置を備えたことを
特徴とする請求項23乃至34のいずれかに記載の基板
処理装置である。これにより、いわゆるドライイン−ド
ライアウトを実現することができる。請求項36に記載
の発明は、加工中の基板の状態の変化をモニタし、加工
終点を検知することを特徴とする請求項1乃至35のい
ずれかに記載の基板処理装置である。ここで、加工終点
とは、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、任意に加
工終点を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。請求項37に記載の
発明は、前記電解加工装置において、膜厚検知部により
加工終点を検出する加工終点検出部を更に有することを
特徴とする請求項1乃至35のいずれかに記載の基板処
理装置である。
図面に基づき詳細に説明する。図4(a)は、本発明の
第1の実施の形態の基板処理装置の平面配置図を示し、
図5乃至図7は、この基板処理装置に使用されている本
発明の第1の実施の形態の電解加工装置を示す。なお、
この例では、被加工物として基板を使用し、電解加工装
置で基板を加工するようにした例を示しているが、基板
以外にも適用できることは勿論である。
置は、例えば、図85(b)に示す、表面に導電体膜
(被加工部)としての銅膜6を有する基板Wを収納した
カセットを搬出入する搬出入部としての一対のロード・
アンロード部30と、基板Wを反転させる反転機32
と、基板受渡し用のプッシャ34と、電解加工装置36
とを備えている。そして、ロード・アンロード部30、
反転機32及びプッシャ34に囲まれた位置に、これら
の間で基板Wを搬送して授受する搬送装置としての固定
型搬送ロボット38が配置されている。更に、電解加工
装置36による電解加工の際に、下記の加工電極50と
給電電極52との間に印加する電圧、またはこの間を流
れる電流をモニタするモニタ部42が備えられている。
水平方向に揺動自在な揺動アーム44の自由端に垂設さ
れて基板Wを下向き(フェイスダウン)に吸着保持する
基板保持部46と、円板状で絶縁体からなり、図7に示
す扇状の加工電極50と給電電極52とを該加工電極5
0と給電電極52の表面(上面)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。電極部48の
上面には、加工電極50と給電電極52の表面を一体に
覆って、膜状のイオン交換体56が取付けられている。
ここに、この例では、加工電極50と給電電極52とを
有する電極部48として、基板保持部46で保持する基
板Wの直径の2倍以上の直径を有するものを使用して、
基板Wの表面全域を電解加工するようにした例を示して
いる。
ン交換能またはカチオン交換能を付与した不織布で構成
されている。カチオン交換体は、好ましくは強酸性カチ
オン交換基(スルホン酸基)を担持したものであるが、
弱酸性カチオン交換基(カルボキシル基)を担持したも
のでもよい。また、アニオン交換体は、好ましくは強塩
基性アニオン交換基(4級アンモニウム基)を担持した
ものであるが、弱塩基性アニオン交換基(3級以下のア
ミノ基)を担持したものでもよい。
与した不織布は、繊維径20〜50μmで空隙率が約9
0%のポリオレフィン製の不織布に、γ線を照射した後
グラフト重合を行う所謂放射線グラフト重合法により、
グラフト鎖を導入し、次に導入したグラフト鎖をアミノ
化して第4級アンモニウム基を導入して作製される。導
入されるイオン交換基の容量は、導入するグラフト鎖の
量により決定される。グラフト重合を行うためには、例
えばアクリル酸、スチレン、メタクリル酸グリシジル、
更にはスチレンスルホン酸ナトリウム、クロロメチルス
チレン等のモノマーを用い、これらのモノマー濃度、反
応温度及び反応時間を制御することで、重合するグラフ
ト量を制御することができる。従って、グラフト重合前
の素材の重量に対し、グラフト重合後の重量の比をグラ
フト率と呼ぶが、このグラフト率は、最大で500%が
可能であり、グラフト重合後に導入されるイオン交換基
は、最大で5meq/gが可能である。
は、前記強塩基性アニオン交換能を付与する方法と同様
に、繊維径20〜50μmで空隙率が約90%のポリオ
レフィン製の不織布に、γ線を照射した後グラフト重合
を行う所謂放射線グラフト重合法により、グラフト鎖を
導入し、次に導入したグラフト鎖を、例えば加熱した硫
酸で処理してスルホン酸基を導入して作製される。ま
た、加熱したリン酸で処理すればリン酸基が導入でき
る。ここでグラフト率は、最大で500%が可能であ
り、グラフト重合後に導入されるイオン交換基は、最大
で5meq/gが可能である。
ては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィ
ン系高分子、またはその他有機高分子が挙げられる。ま
た素材形態としては、不織布の他に、織布、シート、多
孔質材、短繊維等が挙げられる。
は、放射線(γ線と電子線)を先に素材に照射する(前
照射)ことで、素材にラジカルを発生させ、次にモノマ
ーと反応させてグラフト重合することができる。これに
より、均一性が高く、不純物が少ないグラフト鎖ができ
る。一方、その他の有機高分子は、モノマーを含浸さ
せ、そこに放射線(γ線、電子線、紫外線)を照射(同
時照射)することで、ラジカル重合することができる。
この場合、均一性に欠けるが、ほとんどの素材に適用で
きる。
交換能またはカチオン交換能を付与した不織布で構成す
ることで、純水または超純水や電解液等の液体が不織布
の内部を自由に移動して、不織布内部の水分解触媒作用
を有する活性点に容易に到達することが可能となって、
多くの水分子が水素イオンと水酸化物イオンに解離され
る。さらに、解離によって生成した水酸化物イオンが純
水または超純水や電解液等の液体の移動に伴って効率良
く加工電極50の表面に運ばれるため、低い印加電圧で
も高電流が得られる。
能またはカチオン交換能の一方を付与したもので構成す
ると、電解加工できる被加工材料が制限されるばかりで
なく、極性により不純物が生成しやすくなる。そこで、
図8に示すように、イオン交換体56を、アニオン交換
能を有するアニオン交換体56aとカチオン交換能を有
するカチオン交換体56bとを同心状に配置して一体構
成とする。アニオン交換能を有するアニオン交換体とカ
チオン交換能を有するカチオン交換体とを被処理基板の
被加工面と垂直に重ねればよいが、扇状に形成して、交
互に配置するようにしてもよい。または、イオン交換体
56自体にアニオン交換能とカチオン交換能の双方の交
換基を付与することで、このような問題を解決すること
ができる。このようなイオン交換体としては、陰イオン
交換基と陽イオン交換基を任意に分布させて存在させた
両性イオン交換体、陽イオン交換基と陰イオン交換基を
層状に存在させたバイポーラーイオン交換体、更には陽
イオン交換基が存在する部分と陰イオン交換基が存在す
る部分とを厚さ方向に並列に存在させたモザイクイオン
交換体が挙げられる。なお、アニオン交換能またはカチ
オン交換能の一方を付与したイオン交換体56を、被加
工材料に合わせて使い分けてもよいことは勿論である。
下動用モータ60の駆動に伴ってボールねじ62を介し
て上下動し、揺動用モータ64の駆動に伴って回転する
揺動軸66の上端に連結されている。また、基板保持部
46は、揺動アーム44の自由端に取付けた自転用モー
タ68に接続され、この自転用モータ68の駆動に伴っ
て回転(自転)するようになっている。
れ、この中空モータ70の駆動に伴って回転(自転)す
るようになっている。電極部48の中央部には、純水、
より好ましくは超純水を供給する純水供給部としての貫
通孔48aが設けられている。そして、この貫通孔48
aは、中空モータ70の中空部の内部を延びる純水供給
管72に接続されている。純水または超純水は、この貫
通孔48aを通して供給された後、吸水性を有するイオ
ン交換体56を通じて加工面全域に供給される。また、
純水供給管72から接続される貫通孔48aを複数設け
て、加工液を加工面全域に行き渡らせ易くしてもよい。
の直径方向に沿って延びて、複数の供給口を有する純水
または超純水を供給する純水供給部としての純水ノズル
74が配置されている。これによって、純水または超純
水が基板Wの表面に該基板Wの上下方向から同時に供給
されるようになっている。ここで、純水は、例えば電気
伝導度が10μS/cm以下の水であり、超純水は、例
えば電気伝導度が0.1μS/cm以下の水である。な
お、純水の代わりに電気伝導度500μS/cm以下の
液体や、任意の電解液を使用してもよい。加工中に加工
液を供給することにより、加工生成物、気体発生等によ
る加工不安定性を除去でき、均一な、再現性のよい加工
が得られる。
電極部48に扇状の電極板76を配置し、この電極板7
6にスリップリング78を介して電源80の陰極と陽極
とを交互に接続することで、電源80の陰極と接続した
電極板76が加工電極50となり、陽極と接続した電極
板76が給電電極52となるようにしている。これは、
例えば銅にあっては、陰極側に電解加工作用が生じるか
らであり、被加工材料によっては、陰極側が給電電極と
なり、陽極側が加工電極となるようにしてもよい。つま
り、被加工材料が、例えば銅、モリブデンまたは鉄にあ
っては、陰極側に電解加工作用が生じるため、電源80
の陰極と接続した電極板76が加工電極50となり、陽
極と接続した電極板76が給電電極52となるようにす
る。一方、例えばアルミニウムやシリコンにあっては、
陽極側で電解加工作用が生じるため、電極の陽極に接続
した電極を加工電極となし、陰極側を給電電極とするこ
とができる。
縁体からなる電極部48のリブ48bで互いに分離した
例を示しているが、このリブ48bを電極板と別体に形
成した他の絶縁体で構成し、この絶縁体の間から純水等
を供給するようにしてもよい。
とを電極部48の円周方向に沿って分割して交互に設け
ることで、基板の導電体膜(被加工物)への固定給電部
を不要となして、基板の全面の加工が可能となる。更
に、パルス状に正負を変化させることで、電解生成物を
溶解させ、加工の繰返しの多重性によって平坦度を向上
させることができる。
は、電解反応により、酸化または溶出が一般に問題とな
る。このため、この給電電極52の素材として、電極に
広く使用されている金属や金属化合物よりも、炭素、比
較的不活性な貴金属、導電性酸化物または導電性セラミ
ックスを使用することが好ましい。この貴金属を素材と
した電極としては、例えば、下地の電極素材にチタンを
用い、その表面にめっきやコーティングで白金またはイ
リジウムを付着させ、高温で焼結して安定化と強度を保
つ処理を行ったものが挙げられる。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。
8の内部に、絶縁体82aを挟んで対となった加工電極
50と給電電極52とを、電極部48の中心部から外周
部に向けて扇状に区画された領域に配置して、この対と
なった加工電極50と給電電極52の数が中心部から半
径方向に沿って徐々に多くなるようにしてもよい。これ
により、電極部48と基板Wとが回転する時、両者の相
対的な速度が遅い電極部48の中心部と、相対的な速度
が速い電極部48の外周部での単位面積当たりの電流、
すなわち電流密度を基板Wの全面に亘ってより均一にし
て、電解加工の加工速度をより一定にすることができ
る。なお、この例は、基板Wが電極部48の中心を挟ん
だ片側に位置する場合について説明しているが、基板W
よりやや大きな電極部48が基板Wの中心を中心として
回転するようにした場合(図17及び図18等参照)も
同様である。
部48を導電体で構成し、この電極部48を給電電極5
2(または加工電極50)となし、この電極部48の内
部に絶縁体82bで隔離された加工電極50(または給
電電極52)を埋設するようにしてもよい。これによ
り、配線の数を少なくすることができる。
48の内部に、電極部48の中心部から外周部に向けて
扇状に拡がる各1個の加工電極50と給電電極52を互
いに隣接させて配置してもよい。この場合も、図10
(b)に示すように、電極部48を導電体で構成し、こ
の電極部48を給電電極52(または加工電極50)と
なし、この電極部48の内部に絶縁体82bで隔離され
た加工電極50(または給電電極52)を埋設するよう
にしてもよい。
48の内部に、絶縁体82aを挟んで対となった加工電
極50と給電電極52とを、この加工電極50と給電電
極52の円周方向に沿った長さが、電極部48の中心部
から半径方向に沿って徐々に長くなるように配置しても
よい。この場合も、図11(b)に示すように、電極部
48を導電体で構成し、この電極部48を給電電極52
(または加工電極50)となし、この電極部48の内部
に絶縁体82bで隔離された加工電極50(または給電
電極52)を埋設するようにしてもよい。
導電体で構成し、この電極部48を給電電極52(また
は加工電極50)となし、この電極部48の内部に、絶
縁体82bで隔離されて螺旋状に連続して延びる加工電
極50を埋設してもよい。更には、図13に示すよう
に、電極部48の内部に中心部から外方部に向けてスク
リュー状に拡がる加工電極50と給電電極52とを絶縁
体82bを挟んで交互に配置してもよい。なお、図示し
ないが、電極部に加工電極と給電電極とを散点状に均一
に分布させて配置してもよいことは勿論である。
(電解加工)について図4(a)を用いて説明する。先
ず、例えば図85(b)に示す、表面に導電体膜(被加
工部)として銅膜6を形成した基板Wを収納してロード
・アンロード部30にセットしたカセットから、1枚の
基板Wを搬送ロボット38で取出し、この基板Wを、必
要に応じて反転機32に搬送して反転させて、基板Wの
導電体膜(銅膜6)を形成した表面が下を向くようにす
る。次に、この表面が下を向いた基板Wを搬送ロボット
38でプッシャ34まで搬送してプッシャ34上に載置
する。
電解加工装置36の基板保持部46で吸着保持し、揺動
アーム44を揺動させて基板保持部46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60を駆動して基板保持部46を下降させ、この基板
保持部46で保持した基板Wを電極部48の上面に取付
けたイオン交換体56の表面に接触させるか、または近
接させる。
大きい液体を使用する場合には、イオン交換体56を基
板Wに接触させることにより、電気抵抗を低減させ、印
加電圧も小さくて済み、消費電力も低減できる。この
“接触”は、例えばCMPのように物理的なエネルギー
(応力)を被加工物に与えるために、“押し付ける”こ
とを意味するものではない。従って、本実施例における
本電解加工装置では、基板Wの電極部48への接触乃至
近接には上下動用モータ60を用いており、例えばCM
P装置において基板と研磨部材を積極的に押し付ける押
圧機構は有していない。このことは、後述の各実施の形
態においても同様である。つまり、CMPにあっては、
一般に20〜50kPa程度の押圧力で基板を研磨面に
押し付けてるが、ここでは例えば、20kPa以下の圧
力でイオン交換体56を基板Wに接触させればよく、1
0kPa以下の圧力でも充分除去加工効果が得られる。
80を接続して加工電極50と給電電極52との間に所
定の電圧を印加するとともに、基板保持部46と電極部
48とを共に回転させる。同時に、貫通孔48aを通じ
て、電極部48の下側から該電極部48の上面に純水ま
たは超純水を、純水ノズル74により電極部48の上側
から該電極部48の上面に純水または超純水を同時に供
給し、加工電極50及び給電電極52と基板Wとの間に
純水または超純水を満たす。これによって、イオン交換
体56により生成された水素イオンまたは水酸化物イオ
ンによって、基板Wに設けられた導電体膜(銅膜6)の
電解加工を行う。ここに、純水または超純水がイオン交
換体56の内部を流れるようにすることで、水素イオン
または水酸化物イオンを多量に生成し、これを基板Wの
表面に供給することで、効率のよい電解加工を行うこと
ができる。
体56の内部を流れるようにすることで、水の解離反応
を促進させる官能基(強酸性陽イオン交換材料ではスル
ホン酸基)に充分な水を供給して水分子の解離量を増加
させ、水酸化物イオン(もしくはOHラジカル)との反
応により発生した加工生成物(ガスも含む)を水の流れ
により除去して、加工効率を高めることができる。従っ
て、純水または超純水の流れは必要で、また純水または
超純水の流れとしては、一様かつ均一であることが望ま
しく、一様かつ均一な流れとすることで、イオンの供給
及び加工生成物の除去の一様性及び均一性、ひいては加
工効率の一様性及び均一性を図ることができる。
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42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14(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50と給電電極52との間
に印加される電圧にあっても、図14(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14(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14(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。
極50と給電電極52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42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。このことは、以下各実
施の形態においても同様である。
電極部48に光を透過する窓を空け、電極部48の下方
に光を放射する投光部と光を受光する受光部とを有する
膜厚センサ(膜厚検知部)Sを配置し、この膜厚センサ
Sによって、反射光の強度の変化によって得られる加工
中の膜厚を、その場で(in-situ)測定し、この測定結
果を基にして加工終点を検知するようにしてもよい。
を切り、基板保持部46と電極部48の回転を停止さ
せ、しかる後、基板保持部46を上昇させ、揺動アーム
44を揺動させて基板Wをプッシャ34に受渡す。そし
て、搬送ロボット38は、このプッシャ34から基板W
を受取り、必要に応じて反転機32に搬送して反転させ
た後、基板Wをロード・アンロード部30のカセットに
戻す。
交換体を介在させることなく、電解加工を行うと、電気
抵抗は、“被加工物と加工電極との距離(電極間距
離)”に比例する。これは、イオンの移動距離が小さく
なり、その分、必要なエネルギーが小さくなるためであ
る。例えば、超純水(18.25MΩ・cm)について
は、電極間距離が1cmの時に電気抵抗18.25MΩ
(電圧10Vで0.54μA)となり、電極間距離が1
μmの時に電気抵抗1.825kΩ(電圧10Vで5.
4mA)となる。
交換体を介在させた場合には、イオン交換体を被加工物
に接触させることなく、近接させると、電気抵抗は、基
本的には前述と同様に、”被加工物とイオン交換体表面
との距離”に比例する。しかし、イオン交換体に加工電
極を接触させると、電気抵抗はこれ以上に低下する。こ
の理由は、イオン交換体の内部と外部とでイオンの濃度
が大きく異なるためである。つまり、イオン交換体の内
部は、触媒作用により超純水の電離反応が促進され、イ
オン(H+及びOH−)の濃度が増加する。従って、イ
オン交換体の内部は、イオン交換基が存在するために、
高濃度のイオンを蓄積している(またはできる)特殊な
場となる。一方、イオン交換体の外部は、イオン交換基
が無いため、増加したイオンは元(H2O)に戻ろうと
し、イオン濃度は格段に低下する。従って、イオン交換
体を被処理物に接触させると、イオン交換体を被処理物
に接触させた状態における被加工物と加工電極との距離
に関係なく、電気抵抗を一定の低レベルにすることがで
きる。
の間に純水、好ましくは超純水を供給した例を示してい
る。このように電解質を含まない純水または超純水を使
用して電解加工を行うことで、基板Wの表面に電解質等
の余分な不純物が付着したり、残留したりすることをな
くすことができる。更に、電解によって溶解した銅イオ
ン等が、イオン交換体56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。
ため、電極と被加工物との距離を極力短くしたり、電極
と被加工物との間にイオン交換体を挟むことで電気抵抗
を低減しているが、さらに電解液を組み合わせること
で、更に電気抵抗を低減して消費電力を削減することが
できる。なお、電解液による加工では、被加工物の加工
される部分が加工電極よりやや広い範囲に及ぶが、超純
水とイオン交換体の組合せでは、超純水にほとんど電流
が流れないため、被加工物の加工電極とイオン交換体が
投影された範囲内のみが加工されることになる。
または超純水に電解質を添加した電解液を使用してもよ
い。電解液を使用することで、さらに電気抵抗を低減し
て消費電力を削減することができる。この電解液として
は、例えば、NaClやNa 2SO4等の中性塩、HC
lやH2SO4等の酸、更には、アンモニア等のアルカ
リなどの溶液が使用でき、被加工物の特性によって適宜
選択して使用すればよい。電解液を用いる場合は、基板
Wとイオン交換体56との間に僅かの隙間を設けて非接
触とすることが好ましい。
または超純水に界面活性剤等を添加して、電気伝導度が
500μS/cm以下、好ましくは、50μS/cm以
下、更に好ましくは、0.1μS/cm以下(比抵抗で
10MΩ・cm以上)にした液体を使用してもよい。こ
のように、純水または超純水に界面活性剤を添加するこ
とで、基板Wとイオン交換体56の界面にイオンの移動
を防ぐ一様な抑制作用を有する層を形成し、これによっ
て、イオン交換(金属の溶解)の集中を緩和して加工面
の平坦性を向上させることができる。ここで、界面活性
剤濃度は、100ppm以下が望ましい。なお、電気伝
導度の値があまり高いと電流効率が下がり、加工速度が
遅くなるが、500μS/cm以下、好ましくは、50
μS/cm以下、更に好ましくは、0.1μS/cm以
下の電気伝導度を有する液体を使用することで、所望の
加工速度を得ることができる。
52との間にイオン交換体56を挟むことで、加工速度
を大幅に向上させるようにしている。つまり、超純水電
気化学的加工は、超純水中の水酸化物イオンと被加工材
料との化学的相互作用によるものである。しかし、超純
水中に含まれる反応種である水酸化物イオン濃度は、常
温・常圧状態で10−7mol/Lと微量であるため、
除去加工反応以外の反応(酸化膜形成等)による除去加
工効率の低下が考えられる。このため、除去加工反応を
高効率で行うためには、水酸化物イオンを増加させる必
要がある。そこで、水酸化物イオンを増加させる方法と
して、触媒材料により超純水の解離反応を促進させる方
法があり、その有力な触媒材料としてイオン交換体が挙
げられる。具体的には、イオン交換体中の官能基と水分
子との相互作用により水分子の解離反応に関する活性化
エネルギを低下させる。これによって、水の解離を促進
させて、加工速度を向上させることができる。
基板Wと加工電極50及び給電電極52との間に純水ま
たは超純水を供給するようにしてもよい。このように、
イオン交換体56を省略すると加工速度が遅くなるが、
極めて薄い膜を電解加工で除去するのに特に有効であ
る。しかも、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がない。
ン交換体56が基板Wに接触乃至近接するようにしてい
る。イオン交換体56と基板Wとが近接した状態では、
この間隔の大きさにもよるが、電気抵抗がある程度大き
いので、必要とする電流密度を与えようとした時の電圧
が大きくなる。しかし、一方では、非接触であるため、
基板Wの表面に沿った純水または超純水の流れが作り易
く、基板表面での反応生成物を高効率で除去することが
できる。これに対して、イオン交換体56を基板Wに接
触させると、電気抵抗が極めて小さくなって、印加電圧
も小さくて済み、消費電力も低減できる。
て電流密度を大きくすると、電極と基板(被加工物)と
の間の抵抗が大きい場合では、放電が生じる場合があ
る。放電が生じると、被加工物表面にピッチングが起こ
り、加工面の均一性や平坦化が困難となる。これに対し
て、イオン交換体56を基板Wに接触させると、電気抵
抗が極めて小さいことから、このような放電が生じるこ
とを防止することができる。
チオン交換基を付与したものを使用して銅の電解加工を
行うと、加工終了後に銅がイオン交換体(カチオン交換
体)56のイオン交換基を飽和しており、次の加工を行
う時の加工効率が悪くなる。また、イオン交換体56と
してアニオン交換基を付与したものを使用して銅の電解
加工を行うと、イオン交換体(アニオン交換体)56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。
ように、イオン交換体56を再生する再生部84を設け
て、加工中に再生部84でイオン交換体56を再生する
ことで、これらの弊害を除去することができる。すなわ
ち、この再生部84は、基板保持部46を保持する揺動
アーム44の電極部48を挟んだ対向位置に設けた該揺
動アーム44と同様な構成の揺動アーム86と、この揺
動アーム86の自由端に保持した再生ヘッド88とを有
している。そして、電源80を介してイオン交換体56
に加工時とは逆の電位を与え、イオン交換体56に付着
した銅等の付着物の溶解を促進させることで、加工中に
イオン交換体56を再生できるようになっている。この
場合、再生されたイオン交換体56は、電極部48の上
面に供給される純水または超純水でリンスされる。
処理装置の平面配置図を示し、図17乃至図19は、こ
の基板処理装置に使用されている本発明の他の実施の形
態の電解加工装置を示す。なお、前記実施の形態のもの
と同一部材には同一符号を付してその説明を一部省略す
る。このことは、以下の各実施の形態にあっても同様で
ある。
は、基板Wを搬出入する搬出入部としての一対のロード
・アンロード部30と、基板Wを反転させる反転機32
及び電解加工装置36aが直列に配置され、搬送装置と
しての搬送ロボット38aがこれらの各機器と平行に走
行して基板Wの搬送と受渡しを行うようになっている。
更に、電解加工装置36aによる電解加工の際に、加工
電極50と給電電極52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するモニタ部42が備えら
れている。
電電極52とを埋設した電極部48の外径が基板保持部
46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。そして、電極部48は、中空モータ
70の駆動に伴って、この回転中心と電極部48の中心
との距離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。
の間には、図19(a)に示すように、周方向に3つ以
上(図示では4つ)の自転防止部400が設けられてい
る。つまり、中空モータ70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40
2,404が形成され、これにはそれぞれベアリング4
06,408が装着されている。そして、このベアリン
グ406,408には、図19(b)に示すように”
e”だけずれた2つの軸体408,410を持つ連結部
材412が、各軸体408,410の端部を挿入して装
着されている。また、電極部48の中央下面側には、中
空モータ70の主軸414の上端に偏心して設けられた
駆動端416が軸受(図示せず)を介して回転自在に連
結されている。この偏心量も同様に”e”である。これ
により電極部48が半径”e”の円に沿って並進運動す
るようになっている。
電極部48の上面側から該電極部48の上面に超純水の
供給を行うことができないため、図17に示すように主
軸414に設けた貫通孔414a及び電極部48に設け
た貫通孔48aを通してのみ、電極部48の上面に純水
または超純水を供給するようになっている。また、電極
部48は、自転を行わないため、スリップリング78が
省略されている。更に、電極部48の側方に位置して、
電解加工終了後にイオン交換体56に向けて超純水を噴
射して、この再生を行う再生部としての超純水噴射ノズ
ル90が待避自在に配置されている。その他の構成は、
第1の実施の形態のものと同様である。
Wをイオン交換体56に接触乃至近接させた状態で、基
板保持部46を介して基板Wを回転させ、同時に中空モ
ータ70を駆動して電極部48をスクロール運動させな
がら、電極部48の上面に純水または超純水を供給し、
加工電極50と給電電極52との間に所定の電圧を印加
することで、基板Wの表面を電解加工するようにしてい
る。
流れは、搬送ロボット38aと電解加工装置36aとの
間で直接基板Wの受渡しを行う(つまり、プッシャを介
して基板の受渡しを行うようにしていない)点以外は、
図4(a)に示す実施の形態と同じであるので、ここで
は説明を省略する。
6aの変形例を示す。これは、円板状の加工電極50
と、この加工電極50の周囲を囲繞するリング状の給電
電極52とをリング状の絶縁体53で分離して、スクロ
ール運動をする電極部48を構成し、更に加工電極50
の上面をイオン交換体56eで、加工電極52の上面を
イオン交換体56fで前記絶縁体53を介して互いに分
離した状態で個別に覆ったものである。そして、前述の
ように、基板Wをイオン交換体56e,56fに接触乃
至近接させた状態で、基板Wを回転させ、同時に電極部
48をスクロール運動させた際、給電電極52の上方に
基板Wの一部が常に位置して、ここから給電できるよう
になっている。その他の構成は、図16乃至図19に示
すものと同じである。この例によれば、加工電極50を
給電電極52で囲むようにして、電流効率を向上させ、
しかも基板Wのほぼ全面に均一な加工を施すことができ
る。
形態の電解加工装置36bを示す。これは、電極部48
の回転中心O1と基板保持部46の回転中心O2とを所
定の距離dだけずらし、電極部48は回転中心O1を中
心に回転(自転)し、基板保持部46は回転中心O2を
中心に回転(自転)するようにしている。更に、スリッ
プリング78を介して電源80と加工電極50及び給電
電極52とを接続している。その他の構成は、図18及
び図19に示す実施の形態と同じであるので、ここでは
説明を省略する。
保持部46を介して基板Wを回転(自転)させ、同時に
中空モータ70を駆動して電極部48を回転(自転)さ
せながら、電極部48の上面に純水または超純水を供給
し、加工電極50と給電電極52との間に所定の電圧を
印加することで、基板Wの表面を電解加工するようにし
ている。
施の形態の電解加工装置36cを示す。これは、電極部
48として、矩形状で固定タイプのものを、基板保持部
46として、上下動自在で、しかも揺動することなく、
水平面に沿って往復動するようにしたものをそれぞれ使
用した例を示す。すなわち、矩形状の電極部48の上面
に、その幅方向の全長に亘って延びる電極板76を並列
に配置し、この電極板76に電源80の陰極と陽極とを
交互に接続して、陰極に接続した電極板76が加工電極
50になり、あるいは逆に陽極に接続した電極板76が
加工電極となるようにしている。一方、基板保持部46
は、上下動用モータ60の駆動に伴ってボールねじ62
を介して上下動する上下動アーム44aの自由端に保持
され、自転用モータ68の駆動に伴って自転し、更に、
往復動用モータ60aの駆動に伴ってボールねじ62a
を介して上下動アーム44aと一体に電極板76と直交
する方向に往復動するようになっている。
Wをイオン交換体56に接触乃至近接させた状態で、基
板保持部46を介して基板Wを回転させ、同時に往復動
用モータ60aを駆動して基板保持部46を往復させな
がら、電極部48の上面に純水または超純水を供給し、
加工電極50と給電電極52との間に所定の電圧を印加
することで、基板Wの表面を電解加工するようにしてい
る。
形態の電解加工装置36dを示す。これは、前記各実施
の形態における基板保持部46と電極部48の上下位置
関係を逆にして、基板Wの表面を上向きに保持した、い
わゆるフェースアップ方式を採用して基板の表面(上
面)に電解加工を行うようにしたものである。すなわ
ち、下方に配置された基板保持部46は、基板Wをこの
表面を上向きにして載置保持し、自転用モータ68の駆
動に伴って回転(自転)する。一方、加工電極50と給
電電極52を有し、この加工電極50と給電電極52を
イオン交換体56で覆った電極部48は、基板保持部4
6の上方に配置され、下向きにして揺動アーム44の自
由端に保持され、中空モータ70の駆動に伴って回転
(自転)する。そして、電源80から延びる配線は、揺
動軸66に設けられた中空部を通ってスリップリング7
8に達し、このスリップリング78から中空モータ70
の中空部を通って加工電極50と給電電極52に給電す
るようになっている。
72から供給され、電極部48の中心部に設けられた貫
通孔48aを通じて基板Wの上方から該基板Wの表面
(上面)に供給される。
48に取付けたイオン交換体56を再生する再生部92
が配置されている。この再生部92は、例えば希釈な酸
溶液を満たした再生槽94を有している。そして、揺動
アーム44を揺動させて電極部48を再生槽94の直上
方に移動させた後、下降させて、電極部48の少なくと
もイオン交換体56を再生槽94内の酸溶液に浸漬させ
る。この状態で、電極板76に加工の時とは逆の電位
を、すなわち加工電極50を電源80の陽極に、給電電
極52を電源80の陰極にそれぞれ接続することで、イ
オン交換体56に付着した銅等の付着物の溶解を促進し
てイオン交換体56を再生するようになっている。この
再生後のイオン交換体56は、例えば超純水でリンスさ
れる。
直径は、基板保持部46で保持される基板Wの直径より
十分に大きく設定されている。そして、電極部48を下
降させてイオン交換体56を基板保持部46で保持した
基板Wの表面に接触乃至近接させ、この状態で、基板の
上面に純水または超純水を供給しつつ、加工電極50と
給電電極52との間に所定の電圧を印加し、基板保持部
46と電極部48を共に回転(自転)させ、同時に揺動
アーム44を揺動させて電極部48を基板Wの上面に沿
って移動させることで、基板Wの表面に電解加工を施す
ようになっている。
施の形態の電解加工装置36eを示す。これは、電極部
48として、その直径が基板保持部46で保持される基
板Wの直径より十分に小さいものを使用して、この基板
Wの全面が電極部48で完全に覆われてしまわないよう
にしたものである。その他の構成は、図26及び図27
に示す実施の形態のものと同様である。このように構成
することで、電極部48の小型コンパクト化を図るとと
もに、発生したガスが基板に付着することを防止するこ
とができる。
電解加工装置36fを示す。これは、基板Wを上向きで
載置保持する基板保持部46の上方に電極部48を配置
したものである。この電極部48は、絶縁体からなる円
盤状のベース100の同一平面上に、超純水供給用の通
孔52aを設けた円板状の加工電極50とリング状の給
電電極52をリング状の絶縁体102で互いに分離して
配置し、更に、この下面に、例えば強酸性陽イオン交換
繊維からなり、純水または超純水の解離反応を促進させ
るイオン交換体56を配置して構成されている。ベース
100は、回転自在で中空の回転軸104の下端に連結
され、この回転軸104の中空部を通じて純水または超
純水がベース100の内部に供給される。更に、この例
では、イオン交換体56を、どちらも同程度の抵抗率の
軟質体56cと硬質体56dの2層構造としたものを使
用している。
織布、多孔膜等のイオン交換材料を複数枚重ねた多層構
造とすることで、イオン交換体56の持つトータルのイ
オン交換容量を増加させ、例えば、銅の除去(研磨)加
工を行う際に、酸化物の発生を抑制して、酸化物が加工
レートに影響することを防止することができる。つま
り、イオン交換体のトータルのイオン交換容量が除去加
工の段階で取り込まれる銅イオンの量よりも小さい場合
には、酸化物がイオン交換体の表面もしくは内部に生成
されてしまい、加工レートに影響を及ぼす。この原因と
しては、イオン交換体のイオン交換基の量が影響し、容
量以上の銅イオンは酸化物となると考えられる。このた
め、イオン交換体を、イオン交換材料を複数枚重ねた多
層構造として、トータルのイオン交換容量を高めること
で、酸化物の発生を抑制することができる。なお、イオ
ン交換体を再生して、イオン交換体内への銅イオンの蓄
積を抑えることによっても、酸化物の発生を抑制するこ
とができる。
なる配線パターンを除去(研磨)加工で形成する際に、
溝部に埋め込まれた銅膜6が加工後に抉れたり剥がれた
りする現象が生じ易くなる。これは、銅膜6と接触する
最表面のイオン交換体(イオン交換材料)の硬さや形状
が影響しているものと考えられる。そこで、この例のよ
うに、イオン交換体56を多層構造とし、最表面層に
は、表面平滑性がある、硬い材質である、通水性
がある、の3点を満たす例えば、多孔膜、織布といった
イオン交換体(イオン交換材料)を設置することで、こ
のような異常加工の発生を抑制することができると考え
られる。
4の内部に供給された純水または超純水がベース100
の回転による遠心力を受けて、給電電極52に設けた通
孔52aを通してイオン交換体56に供給される。そし
て、供給された純水または超純水は、イオン交換体56
の触媒作用により解離し、水酸化物イオンが生成され
る。ここで、加工電極50と給電電極52は絶縁体10
2で分離されているため、水酸化物イオンの移動がこの
絶縁体102で遮断され、しかも、かつ基板Wを電気的
に絶縁した状態では、基板Wの加工電極(例えば陰極)
50との対向部は陽極、また給電電極(例えば陽極)5
2との対向部は陰極として働くため、加工電極50と対
向する基板Wの陽極部において電気化学的溶出現象が生
じる。
せると、摺動による劣化が考えられるが、前述のよう
に、基板Wとの接触側を織布または多孔質状の2層構造
としたり、或いは、イオン交換機能をもつパッドのよう
なものを使用して機械的強度を上げることで、摺動によ
る劣化を回避することができる。
明の更に他の実施の形態の基板処理装置を示す。これ
は、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、反転機32、
基板受渡し用のプッシャ34a,34b、電解加工装置
36及びCMP装置112を備えている。そして、ロー
ド・アンロード部30、反転機32及びプッシャ34
a,34bに囲まれた位置に、これらの間で基板Wを搬
送し授受する搬送装置としての固定型搬送ロボット38
が配置されている。更に、電解加工装置36による電解
加工の際に加工電極50と給電電極52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するモニタ
部42が備えられている。
す。これは、上面に研磨布(研磨パッド)120を貼付
して研磨面を構成する研磨テーブル122と、基板Wを
その被研磨面を研磨テーブル122に向けて保持するト
ップリング124とを備えている。そして、研磨テーブ
ル122とトップリング124とをそれぞれ自転させ、
研磨テーブル122の上方に設置された砥液ノズル12
6より砥液を供給しつつ、トップリング124により基
板Wを一定の圧力で研磨テーブル122の研磨布120
に押圧することで、基板Wの表面を研磨するようになっ
ている。砥液ノズル126から供給される砥液として
は、例えばアルカリ溶液にシリカ等の微粒子からなる砥
粒を懸濁したものを用い、アルカリによる化学的研磨作
用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用である化
学的・機械的研磨によって基板Wが平坦かつ鏡面状に研
磨される。
続すると研磨布120の研磨面の研磨力が低下するが、
この研磨力を回復させるために、ドレッサー128を設
け、このドレッサー128によって、研磨する基板Wの
交換時などに研磨布120の目立て(ドレッシング)が
行われている。このドレッシング処理においては、ドレ
ッサー128のドレッシング面(ドレッシング部材)を
研磨テーブル122の研磨布120に押圧しつつ、これ
らを自転させることで、研磨面に付着した砥液や切削屑
を除去すると共に、研磨面の平坦化及び目立てが行なわ
れ、研磨面が再生される。
してロード・アンロード部30にセットしたカセットか
ら、1枚の基板Wを搬送ロボット38で取出し、この基
板Wを、必要に応じて反転機32に搬送して反転させた
後、搬送ロボット38で電解加工装置36側のプッシャ
34aまで搬送する。そして、このプッシャ34aと電
解加工装置36の基板保持部46との間で基板Wの受渡
しを行い、電解加工装置36で基板Wの表面の電解研磨
による荒削りを行って、プッシャ34aに戻す。しかる
後、このプッシャ34a上の基板Wを搬送ロボット38
でCMP装置112側のプッシャ34bに搬送し、この
プッシャ34bとCMP装置112のトップリング12
4との間で基板Wの受渡しを行い、CMP装置112で
基板WのCMP研磨による仕上げを行って、プッシャ3
4bに戻す。しかる後、搬送ロボット38は、このプッ
シャ34bから基板Wを受取り、必要に応じて、反転機
32に搬送して反転させた後、ロード・アンロード部3
0のカセットに戻す。
解加工による基板Wの荒削りを、CMP装置112でC
MP研磨による基板Wの仕上げをそれぞれ行うようにし
ているが、CMP装置112でCMP研磨による基板W
の荒削りを、電解加工装置36で電解加工による基板W
の仕上げをそれぞれ行うようにしてもよい。これによ
り、CMP処理における負荷を軽減することができる。
明の更に他の実施の形態の基板処理装置を示す。これ
は、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、反転機32、
基板受渡し用のプッシャ34、電解加工装置36及び加
工後の基板Wを洗浄し乾燥させる洗浄装置130を備え
ている。そして、ロード・アンロード部30、反転機3
2及びプッシャ34とに挟まれた領域に、これらの間で
基板Wを搬送し授受する搬送装置としての走行型搬送ロ
ボット38aが配置されている。更に、電解加工装置3
6による電解加工の際に加工電極50と給電電極52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
タするモニタ部42が備えられている。
で搬入し電解加工装置36で電解加工を行った基板を、
必要に応じて反転させた後、洗浄装置130に搬送し、
この洗浄装置130で洗浄及び乾燥させた後、ドライな
状態でロード・アンロード部30のカセットに戻す(ド
ライイン/ドライアウト)ことができる。
明の更に他の形態の基板処理装置を示す。これは、前記
図31に示す例と同様に、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、プッシャ34a,34b、電解加工装置36及
びCMP装置112を備え、更に、各2基の第1洗浄装
置130aと第2洗浄装置130bを有している。そし
て、第1洗浄装置130aと第2洗浄装置130bとの
間に反転機能を有する仮置き台132が配置され、ロー
ド・アンロード部30、第1洗浄装置130a及び仮置
き台132に囲まれた位置に、これらの間で基板Wを搬
送し授受する搬送装置としての第1搬送ロボット38c
が配置され、仮置き台132、第2洗浄装置130b及
びプッシャ34a,34bに囲まれた位置に、これらの
間で基板Wを搬送し授受する搬送装置としての第2搬送
ロボット38dが配置されている。更に、電解加工装置
36による電解加工の際に、加工電極50と給電電極5
2との間に印加する電圧、またはこの間を流れる電流を
モニタするモニタ部42が備えられている。
示す例と同様に、例えば電解加工装置36で電解加工に
よる基板Wの荒削りを行い、更にCMP装置112でC
MP研磨による基板Wの仕上げを行った基板を、第2洗
浄装置130bに搬送して荒洗浄し、仮置き台132に
仮置きして必要に応じて基板Wを反転した後、第1洗浄
装置130aに搬送して仕上げ洗浄及び乾燥を行って、
ロード・アンロード部30のカセット戻すことができ
る。
明の更に他の実施の形態の基板処理装置を示す。これ
は、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、プッシャ34
及び電解加工装置36を備えている。また、加工後の基
板を洗浄する洗浄装置130d、反転機32、基板Wの
表面にめっきを施すめっき装置136、めっき後の基板
を洗浄する洗浄装置130e及びめっき後の基板にアニ
ール処理を施すアニール装置140が直列に配置されて
いる。更に、これらの各機器と平行に走行自在で、これ
らの各機器との間で基板Wを搬送し授受する搬送装置と
しての搬送ロボット38aと、電解加工装置36による
電解加工の際に、加工電極50と給電電極52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する
モニタ部42が備えられている。
す。これは、上方に開口し内部にめっき液230を保持
する円筒状のめっき槽232と、基板Wを着脱自在に下
向きに保持して該基板Wを前記めっき槽232の上端開
口部を塞ぐ位置に配置する基板保持部234とを有して
いる。めっき槽232の内部には、めっき液230中に
浸漬されてアノード電極となる平板状の陽極板236が
水平に配置され、基板Wが陰極となるようになってい
る。更に、めっき槽232の底部中央には、上方に向け
ためっき液の噴流を形成するめっき液噴射管238が接
続され、めっき槽232の上部外側には、めっき液受け
240が配置されている。
Wを基板保持部234で下向きに保持して配置し、陽極
板(アノード)236と基板(カソード)Wの間に所定
の電圧を印加しつつ、めっき液230をめっき液噴射管
238から上方に向けて噴出させて、基板Wの下面(被
めっき面)に垂直にめっき液230の噴流を当てる。こ
れによって、陽極板236と基板Wの間にめっき電流を
流して、基板Wの下面にめっき膜を形成するようにして
いる。
の一例を示す。これは、半導体基板Wを出し入れするゲ
ート1000を有するチャンバ1002の内部に位置し
て、半導体基板Wを、例えば400℃に加熱するホット
プレート1004と、例えば冷却水を流して半導体基板
Wを冷却するクールプレート1006が上下に配置され
ている。また、クールプレート1006の内部を貫通し
て上下方向に延び、上端に半導体基板Wを載置保持する
複数の昇降ピン1008が昇降自在に配置されている。
更に、アニール時に半導体基板Wとホットプレート10
04との間に酸化防止用のガスを導入するガス導入管1
010と、該ガス導入管1010から導入され、半導体
基板Wとホットプレート1004との間を流れたガスを
排気するガス排気管1012がホットプレート1004
を挟んで互いに対峙する位置に配置されている。
014aを有するN2ガス導入路1016内を流れるN
2ガスと、内部にフィルタ1014bを有するH2ガス
導入路1018内を流れるH2ガスとを混合器1020
で混合し、この混合器1020で混合したガスが流れる
混合ガス導入路1022に接続されている。
ンバ1002の内部に搬入した半導体基板Wを昇降ピン
1008で保持し、昇降ピン1008を該昇降ピン10
08で保持した半導体基板Wとホットプレート1004
との距離が、例えば0.1〜1.0mm程度となるまで
上昇させる。この状態で、ホットプレート1004を介
して半導体基板Wを、例えば400℃となるように加熱
し、同時にガス導入管1010から酸化防止用のガスを
導入して半導体基板Wとホットプレート1004との間
を流してガス排気管1012から排気する。これによっ
て、酸化を防止しつつ半導体基板Wをアニールし、この
アニールを、例えば数十秒〜60秒程度継続してアニー
ルを終了する。基板の加熱温度は100〜600℃が選
択される。
降ピン1008で保持した半導体基板Wとクールプレー
ト1006との距離が、例えば0〜0.5mm程度とな
るまで下降させる。この状態で、クールプレート100
6内に冷却水を導入することで、半導体基板Wの温度が
100℃以下となるまで、例えば10〜60秒程度、半
導体基板を冷却し、この冷却終了後の半導体基板を次工
程に搬送する。なお、この例では、酸化防止用のガスと
して、N2ガスと数%のH2ガスを混合した混合ガスを
流すようにしているが、N2ガスのみを流すようにして
もよい。
にシード層7を形成した基板W(図85(a)参照)を
ロード・アンロード部30から搬送ロボット38aで一
枚ずつ取出し、必要に応じて反転機32で反転させた
後、めっき装置136に搬入する。次に、めっき装置1
36で、例えば電解銅めっき処理を行って、基板Wの表
面に、例えば導電体膜(被加工部)としての銅膜6(図
85(b)参照)を形成する。そして、このめっき処理
後の基板(例えば、銅膜等の導電体膜が表面に形成され
た基板)Wを洗浄装置130dに搬送し洗浄して乾燥さ
せ、しかる後、アニール装置140に搬送する。次に、
基板Wに熱処理を施してアニールし、アニール後の基板
Wを電解加工装置36に搬送する。次に、この電解加工
装置36で基板Wの表面(被めっき面)に電解加工処理
を施して、基板Wの表面に形成された不要な銅膜6を加
工除去して、銅膜6からなる銅配線を形成する(図85
(c)参照)。そして、この電解加工後の基板Wを、必
要に応じて反転機32で反転させた後、洗浄装置130
dに搬送して洗浄し乾燥させ、しかる後、必要に応じて
反転機32で反転させた後、ロード・アンロード部30
のカセットに戻す。
明の更に他の実施の形態の基板処理装置を示す。これ
は、図35に示す例における洗浄装置130eとアニー
ル装置140との間に、基板の外周部(ベベル部及びエ
ッジ部)に成膜乃至付着した被加工材料を除去するベベ
ルエッチング装置144を配置したものである。その他
の構成は、図35に示すものと同様である。
置144の一例を示す。これは、例えば基板Wをフェー
スアップで吸着保持し、モータ150の駆動に伴って回
転する基板保持部152と、電源154の陽極に接続さ
れ、基板Wの表面に設けた銅膜6等の導電体膜(被加工
部)に接触して該導電体膜に通電する給電電極156
と、電源154の陰極に接続され、モータ158の駆動
に伴って回転(自転)する円柱状の加工電極160を有
している。加工電極160は、基板保持部152で保持
した基板Wの側方に位置して基板Wに接離自在に配置さ
れている。そして、加工電極160には、基板Wの外周
部の形状に沿った断面略半円状の溝160aが設けら
れ、この溝160aの内部に、前述と同様な構成のイオ
ン交換体162が該イオン交換体162の表面が基板W
の外周部に接触乃至近接するように取付けられている。
更に、この加工電極160に近接して、加工電極160
と基板Wの外周部との間に純水または超純水を供給する
純水供給部としての純水ノズル164が配置されてい
る。
基板Wの外周部に加工電極160に取付けたイオン交換
体162を接触乃至近接させた状態で、基板保持部15
2を回転させて基板Wを回転させ、同時に加工電極16
0を回転(自転)させ、純水ノズル164から加工電極
160と基板Wの外周部との間に純水または超純水を供
給しつつ、加工電極160と給電電極156との間に所
定の電圧を印加することで、基板Wの外周部(ベベル部
乃至エッジ部)に成膜乃至付着した銅等の被加工材料を
電解加工によって除去するようになっている。
36で基板Wの表面にめっき処理を施した直後に、例え
ば銅膜6(図85(b)参照)等の導電体膜(被加工
部)を形成した基板の外周部(ベベル部乃至エッジ部)
に成膜乃至付着した銅等の被加工材料をベベルエッチン
グ装置144で除去し、しかる後、基板Wを電解加工装
置36に搬送することができる。
ベル部乃至エッジ部)に成膜乃至付着した銅等の被加工
材料を電解加工によって除去すると同時に、基板Wの表
面と裏面を純水によってリンス(洗浄)できるようにし
たベベルエッチング装置144の他の例を示す。これ
は、排水ドレン170aを有する有底円筒状の防水カバ
ー170の内部に位置して、基板Wをフェースアップで
その円周方向に沿った複数箇所でスピンチャック172
により水平に保持して回転させる基板保持部174と、
この基板保持部174で保持した基板Wの表面側のほぼ
中央部に向けて配置された表面ノズル176と、裏面側
のほぼ中央部に向けて配置された裏面ノズル178とを
備えている。そして、この例では、基板保持部174は
モータ150に、加工電極160はモータ158にそれ
ぞれ直結されている。また、基板Wは、基板搬送アーム
180によって、ロード・アンロードされるようになっ
ている。その他の構成は、図40及び図41に示すもの
と同様である。
させて基板Wを回転させ、同時に加工電極160を回転
(自転)させ、純水ノズル164から加工電極160と
基板Wの外周部との間に純水または超純水を供給しつ
つ、加工電極160と給電電極156との間に所定の電
圧を印加することで、基板Wの外周部(ベベル部乃至エ
ッジ部)に成膜乃至付着した銅等の被加工材料を電解加
工によって除去しつつ、表面ノズル176から基板の表
面に純水を、裏面ノズル178から基板Wの裏面に純水
をそれぞれ供給して、基板Wの表裏面のリンス(洗浄)
を同時に行うことができる。
明の更に他の実施の形態の基板処理装置を示す。これ
は、図39に示す例における反転機32とめっき装置1
36との間に加工後の導電体膜(被加工部)の膜厚を測
定する第1膜厚測定部168aを、洗浄装置130eと
ベベルエッチング装置144との間に、例えばめっき後
の銅膜6(図85(b)参照)等の導電体膜(被加工
部)の膜厚を測定する第2膜厚測定部168bをそれぞ
れ配置したものである。その他の構成は、図39に示す
ものと同様である。
36によるめっき処理により基板Wの表面に堆積させ
た、例えば銅膜6(図85(b)参照)等の導電体膜の
膜厚を第2膜厚測定部168bで測定し、また電解加工
装置36による電解加工処理後の導電体膜の膜厚を第1
膜厚測定部168aで測定し、この測定結果をフィード
バックして、めっき時間や加工時間を制御したり、追加
のめっきや電解加工を施したりすることで、銅膜6等の
導電体膜の膜厚をより均一にすることができる。
施の形態の電解加工装置の概要を示す。これは、上下動
及び揺動自在な揺動アーム300の先端に電極部302
を回転自在に支承し、この電極部302の内部に配置し
た加工電極304と給電電極306で基板保持部308
の上面に載置保持した基板Wの表面を電解加工するよう
にしたものである。なお、この例にあっても、被加工物
が基板に限定されないことは勿論である。
310が基板保持部308で保持される基板Wに対面さ
せて並列的に配置されるように電極部302に取付けら
れており、電源312の陰極と接続した電極板310が
加工電極304となり、陽極と接続した電極板310が
給電電極306となるようにしている。これは、例えば
銅にあっては、陰極側に電解加工作用が生じるからであ
り、加工する被加工材料によっては、陰極側が給電電極
となり、陽極側が加工電極となるようにしてもよいこと
は、前述と同様である。加工電極(陰極)304及び給
電電極(陽極)306の表面は、前述と同様なイオン交
換体314a,314bでそれぞれ覆われている。更に
基板保持部308で保持した基板Wと加工電極304及
び給電電極306との間に純水または超純水を供給する
流体供給部としての純水ノズル316が備えられてい
る。
4aと給電電極側イオン交換体314bとが互いに離間
して、それぞれ基板Wに接触している。このように、加
工電極304と基板(被加工物)Wとの間、及び給電電
極306と基板(被加工物)Wの間の双方にイオン交換
体314a,314bを個別に配置し、しかも加工液と
して超純水を用いることで、加工効率を最もよくするこ
とができる。
枚のイオン交換体に加工電極と給電電極を取付ると、加
工電極304と給電電極306との間で、いわゆる短絡
(実際にはイオンの流れ)が生じ、結果として被加工物
表面に作用するイオンの量が少なくなるならである。な
お、イオン交換体が一体型の場合、加工電極と給電電極
との間の距離を大きくすることで、短絡の度合を低減す
ることができるが、そうすると、その分、加工現象に関
与しない部分が大きくなるため、加工面内で一様な加工
速度を得ることは困難となる。
例えば織布、不織布、シートまたは多孔質体を基材とな
し、図48に示すように、矩形状の加工電極304や給
電電極306の下部に巻付けて取付けられる。円柱状の
加工電極304や給電電極306にあっても同様に、図
49に示すように、イオン交換体314a,314b
は、例えば織布、不織布、シートまたは多孔質体を基材
となし、加工電極304や給電電極306の下部または
周囲に巻付けて取付けられる。
純水を供給するようにした方が好ましく、また純水また
は超純水に電解質を添加した電解液を使用してもよく、
更には、純水または超純水に界面活性剤等の添加剤を添
加した、電気伝導度が500μS/cm以下の流体を使
用してもよいことは前述と同様である。
示す、表面に銅膜6等の導電体膜(被加工部)を設けた
基板Wを基板保持部308で上向き(フェースアップ)
に保持し、この基板Wの表面に、電極部302の加工電
極304及び給電電極306の表面を覆うイオン交換体
314a,314bを接触乃至近接させる。この状態
で、基板保持部308を介して基板Wを回転させ、同時
に電極部302を回転(自転)させた状態で、基板Wと
加工電極304及び給電電極306との間に純水または
超純水を供給しつつ、加工電極304と給電電極306
との間に所定の電圧を印加し、これによって、加工電極
(陰極)304の真下で銅膜6等の導電体膜の電解加工
を行う。
に示す例と同様に、基板保持部308の側方に位置し
て、例えば希薄な酸溶液を満たした再生槽318を有
し、加工電極304と給電電極306の表面を覆うよう
に電極部302の下面に取付けたイオン交換体314
a,314bの再生を行う再生部320が備えられてい
る。
314a,314bの表面(下面)に、平坦性の高い、
例えばフィルム状の多孔質体322a,322bを接合
したり、またラミネートして取付けてもよい。この多孔
質体322a,322bの代わりに織布を使用してもよ
い。これにより、基板Wの被加工面の平坦性をより高め
ることができる。この多孔質体322a,322bや織
布は、イオン交換体であってもよい。
4及び給電電極306をイオン交換体314a,314
bで覆うことなく、加工電極304及び給電電極306
を基板Wに近接させ、この状態で基板Wと加工電極30
4及び給電電極306との間に純水または超純水または
電気伝導度が500μS/cm以下の流体を供給して電
解加工を行うようにしてもよい。
2aを使用して、一対の電極板310が加工電極304
と給電電極306とを交互に繰り返すようにしてもよ
い。また、図53に示すように、水槽182内に純水ま
たは超純水等の液体18を満たしておき、この液体18
内に、例えば図85(b)に示す、表面に銅膜6等の導
電体膜を設けた基板Wをフェースアップで浸漬させ、こ
の状態で、基板Wに加工電極304と給電電極306と
を近接乃至接触させて、導電体膜の電解加工を行うよう
にしてもよい。
にあっては、陰極である加工電極304の表面(下面)
で電解加工が行われる。このため、例えば図54(a)
に示すように、加工電極(陰極)304と給電電極(陽
極)306を基板Wの弦方向に沿って位置するように配
置して、基板Wを回転させる場合には、給電電極(陽
極)306を基板の回転方向の上流側に配置する必要が
ある。これは、基板表面の加工電極(陰極)304に対
面する箇所が電解加工されて導電体膜がなくなると、給
電電極306による給電ができなくなるからである。し
かし、図54(b)に示すように、加工電極(陰極)3
04と給電電極(陽極)306を基板Wの直径方向に沿
って位置するように配置して基板Wを回転させたり、図
52に示すように、交流電源を使用したりした場合に
は、このような制限はない。
04と給電電極306との表面を一枚のイオン交換体3
14cで一体に覆うようにしてもよい。このように構成
することで、加工電極304及び給電電極306の製作
の便を図るとともに、電気抵抗値を更に低減することが
できる。
に該表面の全域を覆うようにイオン交換体314dを置
き、このイオン交換体314dに純水ノズル316から
純水または超純水を供給して、純水または超純水をイオ
ン交換体314dに含ませるか、または連続的に浸し、
イオン交換体314dの上面に加工電極304と給電電
極306を載せて電解加工するようにしてもよい。この
ように構成することで、電解加工後に汚れたイオン交換
体314dを交換する際、この交換作業を簡易に行うこ
とができる。なお、図示しないが、イオン交換体が基板
の表面の一部を覆うように置き、この上面に加工電極3
04と給電電極306を載せて電解加工するようにして
もよい。
に、長尺状のイオン交換体314eを、基板保持部30
8を挟んだ位置に配置した巻付け軸324と巻取り軸3
26との間に掛け渡し、このイオン交換体314eを、
巻取りモータ327を介して巻取り軸326を回転させ
て順次巻取るようにしてもよい。これにより、イオン交
換体の連続した交換を行うことができる。なお、この例
は、図5に示すものとほぼ同様な構成で、基板保持部4
6と電極部48をほぼ同径とした電解加工装置に適用
し、更に長尺状のイオン交換体314eの電極部48の
上流側に、イオン交換体314eの幅方向の全長に跨っ
て延びる純水ノズル74aを配置した例を示している。
図57及び図58に示す例では、イオン交換体314e
を断続的に低速度で巻き取ってもよい。又、加工中はイ
オン交換体を電極部48に固定させ、イオン交換体が摩
耗もしくは不純物が蓄積したらイオン交換体を所定長さ
巻き取り、新しい加工面で加工するようにしてもよい。
尺状のイオン交換体314eの長さ方向に沿った所定の
ピッチで、矩形状の電極部分328をプリント或いはラ
ミネートして取付けておき、1回分巻取った時に、互い
に隣接する一方の電極部分328が電源312(図55
等参照)の陰極に接続されて加工電極304となり、他
方が陽極に接続されて給電電極306となるようにして
もよい。これにより、電極部を別に設ける必要をなくし
て、構造の簡素化を図ることができる。
電極304の周囲をリング状の給電電極306で包囲す
るようにしてもよい。例えば、銅の場合、電解加工は陰
極の真下で起こるため、電極間を流れる電流が最短とな
るように加工電極304と給電電極306とを配置する
ことが好ましい。このため、加工電極304の周囲を給
電電極306が包囲するように配置して、全ての電流が
給電電極306から加工電極304に最短で流れるよう
にすることで、電流効率を向上させ、消費電力を低減す
ることができる。なお、図示しないが、給電電極の周囲
をリング状の加工電極で包囲するようにしてもよい。こ
のことは、以下の各例においても同様である。
電極304の周囲を矩形枠状の給電電極306で包囲す
るようにしてもよい。また、図63に示すように、角柱
状の加工電極304の周囲に、複数の給電電極306
を、加工電極304を包囲するように配置してもよい。
ここで、図46乃至図56、及び図61乃至図63に示
す電極形状、電極配置の各例は、図45に示す実施の形
態の電解加工装置に適用できる。
施の形態の電解加工装置を示す。これは、加工電極30
4及び給電電極306として、共に円柱状のものを使用
し、この加工電極304及び給電電極306の外周面に
イオン交換体314f,314gをそれぞれ取付けてい
る。そして、この加工電極304と給電電極306と
を、それらの軸心が基板Wと平行となるようにして、所
定間隔離間させて互いに平行に配置し、この加工電極3
04と給電電極306との間に、純水ノズル316から
純水または超純水を供給するように構成するとともに、
加工電極304と給電電極306が、互いに逆方向で、
純水ノズル316から供給される純水または超純水を巻
込む方向にそれらの軸心を中心として回転(自転)する
ようにしたものである。
交換体314f,314gを接触乃至近接させた状態
で、加工電極304及び給電電極306を共に回転(自
転)させ、同時に基板Wを回転させながら、加工電極3
04と給電電極306との間に純水または超純水を供給
し、陽極電極304と給電電極306との間に所定の電
圧を印加して電解加工を行う。ここで、電極反応や電気
化学的な反応による生成物は、反応の進行に伴って蓄積
され、有用な反応を阻害するが、このように、共に円柱
状の加工電極304と給電電極306を使用し、これら
の電極304,306が共に互いに逆方向に純水または
超純水を巻込み方向に回転(自転)するようにすること
で、純水または超純水の流れに伴って、不要な生成物を
効果的に排出し、しかも、基板Wと加工電極304及び
給電電極306とが線接触乃至線状に近接するようにす
ることで、加工面の平坦度を高めることができる。
ので、これは、円柱状の加工電極304及び給電電極3
06として、基板Wの直径方向の全長に亘る長さのもの
を使用し、モータ200と互いに噛み合う一対の平歯車
202a,202bを介して、加工電極304と給電電
極306が互いに逆方向に回転するように構成してい
る。更に、排水ドレン204aを有する有底円筒状の防
水カバー204の内部に位置して、基板Wをフェースア
ップでその円周方向に沿った複数箇所でスピンチャック
206により水平に保持して回転させる基板保持部20
8と、この基板保持部208で保持した基板Wの裏面側
のほぼ中央部に向けて配置された裏面ノズル210とを
備えている。基板保持部208はモータ212に直結さ
れ、また、基板Wは、基板搬送アーム214によって、
ロード・アンロードされるようになっている。その他の
構成は、図64及び図65に示すものと同様である。
させて基板Wを回転させ、同時に加工電極304と給電
電極306を共に回転(自転)させて、基板Wの表面を
電解加工しつつ、裏面ノズル210から基板Wの裏面に
純水を供給して、基板Wの裏面のリンス(洗浄)を同時
に行うことができる。
で、外周面にイオン交換体314fを巻付け、基板Wと
平行な軸心を中心として回転(自転)自在なものを使用
し、この加工電極304と基板Wとの間に純水ノズル3
16から純水または超純水を供給するよう構成するとと
もに、給電電極306として、基板Wの表面に設けた導
電体膜に直接接触して給電する給電用チャック330を
使用したものである。給電用チャック330は、基板の
裏面に配置された給電電極と基板Wの表面の導電体膜を
接続するものである。基板Wの裏面がSiO2のような
絶縁膜である場合、このように給電用チャック330を
使用することで、基板の裏面側から給電することができ
る。
板状で、基板Wとの対向面にイオン交換体314aを取
付けたものを使用し、この加工電極304と基板Wとの
間に純水ノズル316から純水または超純水を供給する
ように構成するとともに、給電電極306として、例え
ば基板Wの表面に設けられた銅膜6(図85(b)参
照)等の導電体膜(被加工部)に直接接触して給電する
コンタクトピン状のものを使用したものである。この場
合、給電電極306として、これが銅膜6等の導電体膜
に直接接触しても、導電体膜に給電電極306の跡が残
らない程度の接触面積を有するものを使用することが好
ましい。また、この給電電極306を基板Wのベベル部
に成膜された銅膜6等の導電体膜に接触させ、このベベ
ル部に成膜した導電体膜を後工程のベベル除去工程で除
去するようにしてもよい。
の表面側から給電するようにした本発明の他の実施の形
態の電解加工装置を示すもので、この電解加工装置の前
記図28及び図29に示す電解加工装置と異なる点は、
以下の通りである。
は、基板Wをこの表面を上向きにして載置保持し、自転
用モータ68の駆動に伴って回転(自転)するように構
成され、この基板保持部46の円周方向に沿った所定位
置には、この基板保持部46で基板Wを載置保持した時
に、基板Wの周縁部に接触する給電電極306が設けら
れている。つまり、この給電電極306は、電源80か
ら延びる陽極に接続されるようになっている。
な電極部48には、揺動軸66に設けられた中空部を通
ってスリップリング78に達し、このスリップリング7
8から中空モータ70の中空部を通って延びる電源80
の陰極に接続される加工電極304(50)が取付けら
れ、この加工電極304(50)の表面(下面)にイオ
ン交換体314a(56)が取付けられている。その他
の構成は、図28及び図29に示すものと同様である。
を保持した後、電極部48を下降させてイオン交換体3
14a(56)を基板保持部46で保持した基板Wの表
面に接触乃至近接させる。この状態で、基板の上面に純
水または超純水を供給しつつ、電源80を介して、加工
電極304(50)と給電電極306との間に所定の電
圧を印加し、基板保持部46と電極部48を共に回転
(自転)させ、同時に揺動アーム44を揺動させて電極
部48を基板Wの上面に沿って移動させることで、基板
Wの表面に電解加工を施すことができる。
電解加工除去するようにしたベベルエッチング装置に使
用した本発明の更に他の実施の形態の電解加工装置を示
す。これは、前記図69に示すものと基本的には同じで
あるが、加工電極304に取付けたイオン交換体314
aが基板Wのベベル部に接触乃至近接し、給電電極30
6が基板Wの表面に設けた、例えば銅膜6等の導電体膜
(被加工部)に直接接触するようにしたものである。こ
の場合、加工電極304として、図72に示すように、
厚肉状のものを使用しても、図73に示すように、薄肉
状のものを使用してもよい。これにより、図74に示す
ように、例えば銅膜6等の導電体層に鋭いプロフィール
(段差)6aを得ることができる。
置に使用した電解加工装置の更に他の例を示すもので、
この例の図42及び図43に示す例と異なる点は、加工
電極160として、下面に基板Wのベベル部の上半分の
形状に沿った形状の湾曲部160bを有する平板状で回
転不能のものを、給電電極156として、コンタクトピ
ン状にものをそれぞれ使用し、加工電極160の下面に
イオン交換体162を取付け、このイオン交換体162
を基板Wのベベル部に近接乃至接触させることで、ベベ
ル部の上半分を電解研磨するようにした点である。その
他の構成は、図42及び図43に示すものと同様であ
る。この例によれば、ベベル部の上半分を電解研磨する
と同時に、基板の表裏両面をリンス(洗浄)することが
できる。
変形例の図75及び図76に示す例と異なる点は、加工
電極160として、その肉厚がより厚肉のものを使用し
ている点である。その他の構成は、図75及び図76に
示すものと同様である。
4とイオン交換体314aとの間の電圧、イオン交換体
314aと銅膜6(図85(b)参照)等の導電体膜
(被加工部)との間の電圧を電圧計332a,332b
でモニタし、これらをコントローラ334にフィードバ
ックして、これらの電圧を一定に保ち、また加工電極3
04と給電電極306との間を流れる電流を電流計33
6でモニタし、これをコントローラ334にフィードバ
ックして、加工電極304と給電電極306との間に一
定の電流が流れるようにすることが好ましい。これによ
り、電極の表面や銅膜等の導電体膜の表面の複反応を制
御して不純物が生成しないようにしたり、電極の表面に
不純物が生成しても、一定の電流を保つことで、加工レ
ートが下がってしまうことを防止することができる。
例えば図85(c)に示す、銅層6からなる配線パター
ンが露出した時に、配線パターンの溝部にのみ銅が存在
する状態となって、加工面積が減少する。このため、電
流密度(電流値を面積で除したもの)が増加して、除去
加工速度が増加してしまう。このため、電流値を一定に
した加工では、配線パターンが露出する前後における除
去加工速度が一定にならず、配線パターンが露出する前
後における加工制御が困難となる。更に、配線パターン
上の銅膜6(図85(c)参照)を加工する際に、膜厚
が減少するとともに、印加電圧が上昇するという問題が
ある(印加電圧が上昇しすぎると放電し、また消費電力
の観点からも低電圧の方がよい)。
合には、配線パターンの露出と共に電流値が減少するた
め、電流密度の上昇を抑えることが可能となる。しか
も、電圧値が一定であるため、放電の心配がないばかり
でなく、膜厚の減少と共に電流値も減少するため、消費
電力の増加もない。しかし、電流値が変化するため、加
工レートが時間的に変化して、例えば、あまり電流値が
小さくなりすぎると、加工現象が除去加工から酸化膜形
成に移行してしまう。
と、配線パターンが露出していない状態でも、配線パタ
ーンが露出する前後でも加工レートが一定であるため、
一定加工レートでの除去加工が可能となる。しかし、こ
の制御を行う場合には、配線パターンが露出した時の面
積を予め把握して、ある時点で電流値を変化させる(実
際は減少させる)制御が必要であり、このため、様々な
形状の配線パターンに対応することが困難である考えら
れる。
えば配線パターンが露出する近傍までは、加工レートが
一定であるために制御が容易な電流値を一定にした制御
を行い、配線パターンが露出する近傍から、電流密度や
印加電圧の上昇を抑えられる電圧値を一定にした制御に
切り替えて加工を行うようにしてもよい。
体膜(被加工部)が全外周面に形成された基板Wを電解
加工するようにした本発明の更に他の実施の形態の電解
加工装置を示す。これは、共に矩形平板状の加工電極3
04と給電電極306とを備え、この加工電極304と
給電電極306とを基板Wを挟んだ位置に配置してい
る。つまり、この例では、基板Wの上面側に位置して電
源312の陰極に接続した電極側が加工電極304とな
り、下面側に位置して陽極に接続したものが給電電極3
06となるようになっている。そして、加工電極304
及び給電電極306の基板Wとの対向面にイオン交換体
314a,314bをそれぞれ取付け、基板Wの上面側
に、加工電極304と基板Wとの間に純水または超純水
を供給する純水ノズル316aを、基板Wの下面側に、
給電電極306と基板Wとの間に純水または超純水を供
給する純水ノズル316bをそれぞれ配置している。
306のイオン交換体314a,314bを基板Wに接
触乃至近接させ、純水ノズル316aから加工電極30
4と基板Wとの間に、純水ノズル316bから給電電極
306と基板Wとの間に純水または超純水をそれぞれ供
給することで、加工電極304と対面する基板Wの一部
を電解加工し、基板Wまたは加工電極304の一方、ま
たは双方を移動することで、基板Wの加工電極304側
の表面全面を電解加工するようになっている。なお、こ
の給電電極306を基板Wに直接接続してもよく、また
純水または超純水の代わりに電解液を使用してもよく、
また電気伝導度が500μS/cm以下の液体を使用し
てもよいことは前述と同様である。
て、円柱状で、基板Wと平行な軸心を中心として回転
(自転)自在で、外周面をイオン交換体314fで覆っ
たものを使用したものである。その他の構成は、図79
及び図80に示すものと同様である。このように、加工
電極304として円柱状で回転自在なものを使用するこ
とで、基板Wと加工電極304とが線接触乃至線状に近
接するようにすることで、加工面の平坦度を高めること
ができる。
て、楕円体状乃至球体状で基板Wと鉛直方向に延びる軸
心を中心に回転(自転)できるようにしたものを使用
し、この加工電極304の約下半分の領域をイオン交換
体314hで覆ったものである。その他の構成は、図7
9及び図80に示すものと同様である。このように、加
工電極304として楕円体状乃至球体状のものを使用し
て、加工電極304に取付けイオン交換体314hと基
板Wとが点状で接触乃至近接するようにすることで、点
での加工や曲面の加工が可能となる。更に、球状の加工
電極304を回転(自転)させることで、加工面の均一
性を高めることができる。なお、前記各実施の形態にお
いても、このような球状の加工電極を使用してもよく、
更には、給電電極を楕円体状乃至球体状にしてもよいこ
とは勿論である。
基板等の被加工物に物理的な欠陥を与えて被加工物の特
性を損なうことを防止しつつ、電気化学的作用によっ
て、例えばCMPに代わる電解加工等を施すことがで
き、これによって、CMP処理そのものを省略したり、
CMP処理の負荷を低減したり、更には基板等の被加工
物の表面に付着した付着物を除去(洗浄)することがで
きる。しかも、純水または超純水のみを使用しても基板
を加工することができ、これによって、基板の表面に電
解質等の余分な不純物の付着したり、残留したりするこ
とをなくして、加工除去加工後の洗浄工程を簡略化でき
るばかりでなく、廃液処理の負荷を極めて小さくするこ
とができる。
付けて、加工電極及び給電電極と基板(被加工物)との
間に液体を供給するようにした時の本発明による電解加
工の原理の説明に付する図である。
電極と基板(被加工物)との間に液体を供給するように
した時の本発明による電解加工の原理の説明に付する図
である。
接させ、加工電極及び給電電極と基板(被加工物)との
間に純水または電気伝導度が500μS/cm以下の液
体を供給するようにした時の本発明による電解加工の原
理の説明に付する図である。
体配置図である。
解加工装置を示す縦断正面図である。
平面図である。
ある。
面図である。
面図である。
に電解加工を施した時に流れる電流と時間の関係を、
(b)は、同じく印加される電圧を時間の関係をそれぞ
れ示すグラフである。
面配置図である。
明の他の実施の形態の電解加工装置の断面図である。
保持部と電極部との関係を示す平面図で、(b)は、
(a)のA−A線断面図である。
極板の平面図である。
極板の縦断正面図である。
の断面図である。
の断面図である。
の断面図である。
の断面図である。
の断面図である。
の全体配置図である。
の全体配置図である。
の全体配置図である。
の全体配置図である。
の全体配置図である。
に他の実施の形態の基板処理装置の全体概要図である。
に他の実施の形態の基板処理装置の要部拡大断面図であ
る。
に他の実施の形態の基板処理装置の断面図である。
の全体配置図である。
の概略平面図である。
と給電電極を示す概略斜視図である。
と給電電極を示す概略正面図である。
付けた例を示す斜視図で、(b)は、その正面図であ
る。
付けた例を示す斜視図で、(b)は、その正面図であ
る。
図である。
正面図である。
正面図である。
正面図である。
係の説明に付する図である。
例を示す概略正面図である。
他の例を示す概略正面図である。
の断面図である。
る。
例を示す正面図で、(b)は斜視図である。
平面図である。
平面図である。
の概略斜視図である。
る。
を示す断面図である。
の概略正面図である。
の概略正面図である。
を示す縦断正面図である。
に他の実施の形態の電解加工装置の概略斜視図である。
に他の実施の形態の電解加工装置の概略斜視図である。
ルエッチング装置)で電解加工処理した時のベベルエッ
チング状態の説明に付する図である。
に他の実施の形態の電解加工装置の断面図である。
面図である。
の概略正面図である。
の概略斜視図である。
の概略正面図である。
る。
の概略正面図である。
る。
る。
30e 洗浄装置 136 めっき装置 140 アニール装置 144 ベベルエッチング装置 152 基板保持部 154 電源 156 給電電極 160 加工電極 160a 溝 162 イオン交換体 164 純水ノズル 168a,168b 膜厚測定部 232 めっき槽 234 基板保持部 236 陽極板 238 めっき液噴射管 302 電極部 304 加工電極 306 給電電極 308 基板保持部 310 電極板 312 電源 314a〜314h イオン交換体 316,316a,316b 純水ノズル 318 再生槽 320 再生部 322a,322b 多孔質体 328 電極部分 330 給電用チャック 332a,332b 電圧計 334 コントローラ 336 電流計
Claims (37)
- 【請求項1】 被加工物に近接自在な加工電極と、 被加工物に給電する給電電極と、 被加工物と前記加工電極との間または被加工物と前記給
電電極との間の少なくとも一方に配置したイオン交換体
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、 前記イオン交換体が存在する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液体を供給
する流体供給部とを有することを特徴とする電解加工装
置。 - 【請求項2】 前記液体は、純水、電気伝導度が500
μS/cm以下の液体または電解液であることを特徴と
する請求項1記載の電解加工装置。 - 【請求項3】 前記イオン交換体は、前記加工電極と被
加工物との間、及び前記給電電極と被加工物の間の双方
に個別に配置されてい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。 - 【請求項4】 前記イオン交換体は、前記加工電極と被
加工物との間、及び前記給電電極と被加工物の間の双方
に一体化して配置されてい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。 - 【請求項5】 前記イオン交換体は、被加工物の被加工
面を覆って、前記加工電極と被加工物との間、及び前記
給電電極と被加工物との間の双方に配置されていること
を特徴とする請求項1または2記載の電解加工装置。 - 【請求項6】 前記イオン交換体は、巻付け軸と巻取り
軸との間に掛け渡されて順次巻取られるようになってい
ることを特徴とする請求項4または5記載の電解加工装
置。 - 【請求項7】 前記加工電極及び前記給電電極は、前記
イオン交換体に該イオン交換体の長さ方向に沿った所定
のピッチで交互に取付けられていることを特徴とする請
求項6記載の電解加工装置。 - 【請求項8】 前記イオン交換体は、吸水性を有するこ
とを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の電解
加工装置。 - 【請求項9】 前記イオン交換体には、アニオン交換基
またはカチオン交換基の一方または双方が付与されてい
ることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の
電解加工装置。 - 【請求項10】 前記イオン交換体は、多孔質体で覆わ
れていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに
記載の電解加工装置。 - 【請求項11】 前記イオン交換体を再生する再生部を
更に有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれ
かに記載の電解加工装置。 - 【請求項12】 被加工物に近接自在な加工電極と、 被加工物に給電する給電電極と、 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、 被加工物と前記加工電極との間に、純水または電気伝導
度が500μS/cm以下の液体を供給する流体供給部
とを有することを特徴とする電解加工装置。 - 【請求項13】 前記純水は、超純水であることを特徴
とする請求項2乃至12のいずれかに記載の電解加工装
置。 - 【請求項14】 前記加工電極または前記給電電極の少
なくとも一方は、矩形平板状に形成されていることを特
徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載の電解加工
装置。 - 【請求項15】 前記加工電極または前記給電電極の少
なくとも一方は、円柱状で、軸心が被加工物の加工表面
に平行に配置されていることを特徴とする請求項1乃至
13のいずれかに記載の電解加工装置。 - 【請求項16】 前記加工電極または前記給電電極の少
なくとも一方は、楕円体状乃至球体状であることを特徴
とする請求項1乃至13のいずれかに記載の電解加工装
置。 - 【請求項17】 前記加工電極または前記給電電極の少
なくとも一方は、被加工物の形状に沿った形状の溝部ま
たは突起部を有し、この溝部または突起部に被加工物を
対面させて該被加工物を加工することを特徴とする請求
項1乃至13のいずれかに記載の電解加工装置。 - 【請求項18】 前記加工電極または前記給電電極の少
なくとも一方と被加工物とが相対運動することを特徴と
する請求項1乃至17のいずれかに記載の電解加工装
置。 - 【請求項19】 前記相対運動は、回転、往復動、偏心
回転またはスクロール運動の少なくとも1つの運動、ま
たは任意の運動の組合せであることを特徴とする請求項
18記載の電解加工装置。 - 【請求項20】 前記加工電極または前記給電電極の一
方が、他方の電極を囲繞するように配置されていること
を特徴とする請求項1乃至14及び17乃至19のいず
れかに記載の電解加工装置。 - 【請求項21】 前記加工電極または前記給電電極の少
なくとも一方は、扇状に形成されていることを特徴とす
る請求項1乃至14及び17乃至19のいずれかに記載
の電解加工装置。 - 【請求項22】 前記加工電極と前記給電電極の少なく
とも一方が、円周方向または直線方向に沿って配置され
ていることを特徴とする請求項1乃至14及び17乃至
19のいずれかに記載の電解加工装置。 - 【請求項23】 基板を搬出入する基板搬出入部と、 請求項1乃至22のいずれかに記載の電解加工装置と、 前記基板搬出入部と前記電解加工装置との間で基板を搬
送する搬送装置とを有することを特徴とする基板処理装
置。 - 【請求項24】 前記基板処理装置によって加工された
基板を洗浄する洗浄装置を更に有することを特徴とする
請求項23記載の基板処理装置。 - 【請求項25】 基板の表面を化学機械的研磨するCM
P装置を更に有することを特徴とする請求項23または
24記載の基板処理装置。 - 【請求項26】 前記CMP装置によって研磨された基
板を洗浄する洗浄装置を更に有することを特徴とする請
求項25記載の基板処理装置。 - 【請求項27】 基板の表面に被加工部としての被加工
膜を形成する成膜装置を更に有することを特徴とする請
求項23乃至26のいずれかに記載の基板処理装置。 - 【請求項28】 前記成膜装置で形成した被加工部を洗
浄する洗浄装置と、アニール処理するアニール装置の少
なくとも一方を更に有することを特徴とする請求項27
記載の基板処理装置。 - 【請求項29】 基板の周縁部に付着乃至成膜した被加
工部をエッチング除去するベベルエッチング装置を更に
有することを特徴とする請求項28記載の基板処理装
置。 - 【請求項30】 前記ベベルエッチング装置は、被加工
部のエッチング除去を電解加工で行うように構成されて
いることを特徴とする請求項29記載の基板処理装置。 - 【請求項31】 前記CMP装置による研磨中または研
磨後における被加工部の膜厚を測定する膜厚測定部を更
に有することを特徴とする請求項25乃至30のいずれ
かに記載の基板処理装置。 - 【請求項32】 前記成膜装置による成膜中または成膜
後における被加工部の膜厚を測定する膜厚測定部を更に
有することを特徴とする請求項27乃至31のいずれか
に記載の基板処理装置。 - 【請求項33】 前記成膜方法が、めっきによることを
特徴とする請求項27乃至32のいずれかに記載の基板
処理装置。 - 【請求項34】 前記給電電極と前記加工電極との間に
電圧を印加した時の電解電流または電解電圧の少なくと
も一方をモニタするモニタ部を更に有することを特徴と
する請求項23乃至33のいずれかに記載の基板処理装
置。 - 【請求項35】 処理最終段に基板を乾燥した状態で搬
出する乾燥装置を備えたことを特徴とする請求項23乃
至34のいずれかに記載の基板処理装置。 - 【請求項36】 加工中の基板の状態の変化をモニタ
し、加工終点を検知することを特徴とする請求項1乃至
35のいずれかに記載の基板処理装置。 - 【請求項37】 前記電解加工装置において、膜厚検知
部により加工終点を検出する加工終点検出部を更に有す
ることを特徴とする請求項1乃至35のいずれかに記載
の基板処理装置。
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