JP2003291028A - Electrochemical machining device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrochemical machining device capable of stably detecting an end point of electrochemical machining with a relatively simple structure. <P>SOLUTION: This device includes an electrochemical machining part 50 including a machining electrode 66 and a feed electrode 68 and applying voltage between the machining electrode 66 and the feed electrode 68 to electrochemical machine a surface of a work W under existence of liquid; and a machining end point detection part 96 detecting change of friction force generated between at least one of the machining electrode 66 and the feed electrode 68 and the work W accompanied with machining to detect a machining end point. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電解加工装置に関
し、特に半導体ウエ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したりするの
に使用される電解加工装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrolytic processing apparatus, and more particularly to an electrolytic processing used for processing a conductive material on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer or removing impurities attached to the surface of the substrate. Regarding the device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、半導体ウエハ等の基板上に回路を
形成するための配線材料として、アルミニウムまたはア
ルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロ
マイグレーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を用いる動きが
顕著になっている。この種の銅配線は、基板の表面に設
けた微細凹みの内部に銅を埋込むことによって一般に形
成される。この銅配線を形成する方法としては、ＣＶ
Ｄ、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、
いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜して、化
学機械的研磨（ＣＭＰ）により不要の銅を除去するよう
にしている。2. Description of the Related Art In recent years, as a wiring material for forming a circuit on a substrate such as a semiconductor wafer, copper (Cu) having a low electric resistivity and a high electromigration resistance has been used in place of aluminum or an aluminum alloy. It has become noticeable. This kind of copper wiring is generally formed by embedding copper inside the fine recesses provided on the surface of the substrate. As a method of forming this copper wiring, CV
There are methods such as D, sputtering and plating,
In any case, a copper film is formed on almost the entire surface of the substrate, and unnecessary mechanical copper is removed by chemical mechanical polishing (CMP).

【０００３】図８は、この種の銅配線基板Ｗの一製造例
を工程順に示すもので、先ず、図８（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ＳｉＯ_２からなる酸化膜やＬｏｗ−Ｋ材膜等の絶
縁膜２を堆積し、この絶縁膜２の内部に、リソグラフィ
・エッチング技術によりコンタクトホール３と配線用の
溝４を形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア層５、
更にその上に電解めっきの給電層としてシード層７を形
成する。FIG. 8 shows an example of manufacturing a copper wiring board W of this type in the order of steps. First, as shown in FIG. 8A, a conductive layer on a semiconductor substrate 1 on which a semiconductor element is formed. 1a
An insulating film 2 such as an oxide film made of SiO ₂ or a Low-K material film is deposited on the above, and a contact hole 3 and a wiring groove 4 are formed inside the insulating film 2 by a lithographic etching technique. A barrier layer 5 made of TaN or the like,
Further, a seed layer 7 is formed thereon as a power feeding layer for electrolytic plating.

【０００４】そして、図８（ｂ）に示すように、基板Ｗ
の表面に銅めっきを施すことで、コンタクトホール３及
び溝４内に銅を充填するとともに、絶縁膜２上に銅膜６
を堆積する。その後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）によ
り、絶縁膜２上の銅膜６及びバリア層５を除去して、コ
ンタクトホール３及び配線用の溝４に充填させた銅膜６
の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これ
により、図８（ｃ）に示すように銅膜６からなる配線が
形成される。Then, as shown in FIG. 8B, the substrate W
By plating the surface of the copper with copper in the contact hole 3 and the groove 4, the copper film 6 is formed on the insulating film 2.
Deposit. Then, the copper film 6 and the barrier layer 5 on the insulating film 2 are removed by chemical mechanical polishing (CMP) to fill the contact hole 3 and the wiring groove 4 with the copper film 6.
And the surface of the insulating film 2 are substantially flush with each other. As a result, wirings made of the copper film 6 are formed as shown in FIG.

【０００５】また、最近ではあらゆる機器の構成要素に
おいて微細化かつ高精度化が進み、サブミクロン領域で
の物作りが一般的となるにつれて、加工法自体が材料の
特性に与える影響は益々大きくなっている。このような
状況下においては、従来の機械加工のように、工具が被
加工物を物理的に破壊しながら除去していく加工法で
は、加工によって被加工物に多くの欠陥を生み出してし
まうため、被加工物の特性が劣化する。従って、いかに
材料の特性を損なうことなく加工を行うことができるか
が問題となってくる。Recently, as the miniaturization and precision of all the components of equipment have progressed and the manufacturing of materials in the submicron region has become common, the influence of the processing method itself on the characteristics of the material becomes more and more significant. ing. Under such circumstances, a machining method in which a tool physically destroys a work piece and removes it, as in conventional machining, causes many defects in the work piece due to the machining. , The characteristics of the work piece deteriorate. Therefore, how to perform processing without deteriorating the characteristics of the material becomes a problem.

【０００６】この問題を解決する手段として開発された
特殊加工法に、化学研磨や電解加工、電解研磨がある。
これらの加工法は、従来の物理的な加工とは対照的に、
化学的溶解反応を起こすことによって、除去加工等を行
うものである。従って、塑性変形による加工変質層や転
位等の欠陥は発生せず、前述の材料の特性を損なわずに
加工を行うといった課題が達成される。As a special processing method developed as a means for solving this problem, there are chemical polishing, electrolytic processing, and electrolytic polishing.
These processing methods, in contrast to conventional physical processing,
The removal processing and the like are performed by causing a chemical dissolution reaction. Therefore, defects such as a work-affected layer and dislocations due to plastic deformation do not occur, and the problem that the above-described processing is performed without impairing the characteristics of the material can be achieved.

【０００７】電解加工として、イオン交換体を使用した
ものが開発されている。これは、図９に示すように、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１
２ｂとを接触乃至近接させ、加工電極１４と給電電極１
６との間に電源１７を介して電圧を印加しつつ、加工電
極１４及び給電電極１６と被加工物１０との間に流体供
給部１９から超純水等の液体１８を供給して、被加工物
１０の表面層の除去加工を行うようにしたものである。
この電解加工によれば、超純水等の液体１８中の水分子
２０をイオン交換体１２ａ，１２ｂで水酸化物イオン２
２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１
０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
水等の液体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。As electrolytic processing, a method using an ion exchanger has been developed. As shown in FIG. 9, this is the ion exchanger 12 a attached to the processing electrode 14 and the ion exchanger 1 attached to the power supply electrode 16 on the surface of the workpiece 10.
2b is brought into contact with or brought close to the machining electrode 14 and the feeding electrode 1
6, a liquid 18 such as ultrapure water is supplied from the fluid supply unit 19 between the machining electrode 14 and the power supply electrode 16 and the workpiece 10 while applying a voltage between the workpiece 10 and the workpiece 10. The surface layer of the workpiece 10 is removed.
According to this electrolytic processing, the water molecules 20 in the liquid 18 such as ultrapure water are converted into hydroxide ions 2 by the ion exchangers 12a and 12b.
2 and hydrogen ions 24, and the generated hydroxide ions 22, for example, are generated by the electric field between the workpiece 10 and the processing electrode 14 and the flow of the liquid 18 such as ultrapure water.
0 to supply to the surface facing the processing electrode 14 to increase the density of hydroxide ions 22 in the vicinity of the workpiece 10 here,
The hydroxide ions 22 are caused to react with the atoms 10a of the workpiece 10. The reaction material 26 generated by the reaction is dissolved in the liquid 18 such as ultrapure water, and is removed from the workpiece 10 by the flow of the liquid 18 such as ultrapure water along the surface of the workpiece 10.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、加工電
極及び給電電極と被加工物の間の少なくとも一方にイオ
ン交換体を配置して電解加工を行うと、加工終点の制御
が困難となる。すなわち、加工電極と給電電極との間に
供給する電流を一定に制御して電解加工を行うと、被加
工面積が変化しない場合は、原理的に加工レートが一定
となるため、加工中における制御が容易となり、しかも
電流積算量を容易に計算できるので、加工量や加工終点
が把握しやすくなる。しかし、研磨の進行に伴って、電
解研磨終了時に絶縁体からなるバリア層５（図８参照）
が基板Ｗの表面に露出すると、被加工面積が、ライン／
スペース比及び配線密度に依存して減少し、これにより
加工レートが急激に上昇してしまう。As described above, when the electrolytic processing is performed by disposing the ion exchanger on at least one of the machining electrode and the feeding electrode and the workpiece, it becomes difficult to control the machining end point. . That is, if electrolytic processing is performed by controlling the current supplied between the machining electrode and the power feeding electrode to a constant value, the machining rate remains constant in principle if the area to be machined does not change. The machining amount and the machining end point can be easily grasped because the current integration amount can be calculated easily. However, as the polishing progresses, the barrier layer 5 made of an insulator is formed at the end of electrolytic polishing (see FIG. 8).
Is exposed on the surface of the substrate W, the processed area becomes
It decreases depending on the space ratio and the wiring density, which causes the processing rate to rise rapidly.

【０００９】また、基板Ｗの表面の被加工物である銅膜
６（図８参照）等の導電性膜を除去する場合、膜厚の減
少に伴い導電性膜の電気抵抗が大きくなり、このため、
電流を一定に制御して電解加工を行うと、膜厚の減少に
伴って印加する電圧も増加し、その増加率は、配線パタ
ーンが露出する加工終点に近づくにつれて大きくなる。
これは、印加電圧は膜厚に反比例するためであり、この
ように、電圧が急上昇すると、加工終点の制御が困難と
なる。しかも、印加電圧が上昇しすぎると、超純水の絶
縁破壊（いわゆる放電）が生じてしまい、被加工物に物
理的ダメージを与えてしまう。Further, when the conductive film such as the copper film 6 (see FIG. 8) which is the workpiece on the surface of the substrate W is removed, the electric resistance of the conductive film increases as the film thickness decreases. For,
When electrolytic processing is performed with the current controlled to be constant, the applied voltage increases as the film thickness decreases, and the rate of increase increases as the processing end point at which the wiring pattern is exposed is approached.
This is because the applied voltage is inversely proportional to the film thickness, and if the voltage rises sharply in this way, it becomes difficult to control the processing end point. Moreover, if the applied voltage rises too much, dielectric breakdown (so-called discharge) of ultrapure water occurs, causing physical damage to the work piece.

【００１０】一方、加工電極と給電電極との間に印加す
る電圧を一定に制御して電解加工を行うと、被加工面積
の急激な減少に伴って、加工レートが急激に減少する。
つまり、研磨の進行に伴って、加工終了時に絶縁体から
なるバリア層５（図８参照）が基板Ｗの表面に露出する
と、被加工面積が減少し、電流が流れづらくなって、加
工レートが急激に減少し、このように加工レートが変化
するため、加工終点を検出することが困難となる。On the other hand, if the voltage applied between the machining electrode and the power feeding electrode is controlled to be constant and electrolytic machining is performed, the machining rate sharply decreases as the area to be machined sharply decreases.
That is, when the barrier layer 5 (see FIG. 8) made of an insulator is exposed on the surface of the substrate W at the end of processing as the polishing progresses, the area to be processed is reduced, and it becomes difficult for current to flow. Since the machining rate rapidly decreases and the machining rate changes in this way, it becomes difficult to detect the machining end point.

【００１１】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出で
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。Here, the machining end point is a time point when a desired machining amount is reached, or a parameter having a correlation with the machining amount, for a designated portion of the surface to be machined, reaches an amount corresponding to the desired machining amount. It refers to the time when you did. As described above, electrolytic processing in a multi-step process becomes possible by arbitrarily setting and detecting the processing end point even during the processing.

【００１２】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
比較的簡単な構成で、かつ安定して電解加工の加工終点
を検出できるようにした電解加工装置を提供することを
目的とする。The present invention has been made in view of the above,
An object of the present invention is to provide an electrolytic processing apparatus having a relatively simple structure and capable of stably detecting the processing end point of electrolytic processing.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、加工電極と給電電極を有し、前記加工電極と前記給
電電極との間に電圧を印加して、液体の存在下で被加工
物の表面を電解加工する電解加工部と、前記加工電極ま
たは前記給電電極の少なくとも一方と被加工物との間に
発生する摩擦力の加工に伴う変化を検出して加工終点を
検出する加工終点検出部を有することを特徴とする電解
加工装置である。According to a first aspect of the present invention, there is provided a working electrode and a power feeding electrode, a voltage is applied between the working electrode and the power feeding electrode, and the voltage is applied in the presence of a liquid. Electrolytic machining part for electrolytically machining the surface of a workpiece, and machining for detecting a machining end point by detecting a change in frictional force generated between at least one of the machining electrode or the feeding electrode and the workpiece due to machining An electrolytic processing apparatus having an end point detection unit.

【００１４】これにより、例えば被加工物が異材料に達
した時に生じる摩擦係数の違いによる摩擦力の変化や、
被加工物の表面の凹凸を平坦化する際、凹凸を除去した
ことにより生じる摩擦力の変化等を検出することで加工
量を判断し、加工終点を検出することができる。この摩
擦力の加工に伴う変化は、例えば基板等の被処理材を保
持して回転させるトップリングや、加工テーブルを回転
駆動するモータに入力する電力によって検出される。As a result, for example, a change in the frictional force due to a difference in the coefficient of friction that occurs when the workpiece reaches a different material,
When the irregularities on the surface of the workpiece are flattened, it is possible to determine the machining amount and detect the machining end point by detecting a change in frictional force caused by removing the irregularities. This change in frictional force due to processing is detected by, for example, a top ring that holds and rotates a material to be processed such as a substrate, or electric power that is input to a motor that rotationally drives a processing table.

【００１５】請求項２に記載の発明は、加工電極と給電
電極を有し、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧
を印加して、液体の存在下で被加工物の表面を電解加工
する電解加工部と、前記加工電極または前記給電電極の
少なくとも一方と被加工物との間に発生する熱量の加工
に伴う変化を検出して加工終点を検出する加工終点検出
部を有することを特徴とする電解加工装置である。According to a second aspect of the present invention, a machining electrode and a feeding electrode are provided, and a voltage is applied between the machining electrode and the feeding electrode to electrolyze the surface of the workpiece in the presence of a liquid. An electrolytic machining unit for machining; and a machining end point detecting unit for detecting a machining end point by detecting a change in the amount of heat generated between the workpiece and at least one of the machining electrode or the power supply electrode and the workpiece. It is a characteristic electrolytic processing device.

【００１６】電解加工にあっては、被加工面の電気抵抗
による発熱や、加工面と被加工面との間に液体（純水）
の中を移動するイオンと水分子の衝突による発熱が生
じ、例えば基板の表面に堆積した銅膜を定電圧制御で電
解研磨する際には、電解加工が進み、バリア層や絶縁膜
が露出するに従って、電気抵抗が大きくなり電流値が小
さくなって発熱量が順に減少する。そこで、この発熱量
の変化を検出することで加工量を判断し、加工終点を検
出することが可能となる。この発熱量の変化は、例えば
基板等の被加工物の温度を測定することで検出される。In electrolytic processing, heat is generated due to the electric resistance of the surface to be processed, and liquid (pure water) is present between the surface to be processed and the surface to be processed.
Heat is generated due to the collision of water molecules with the ions moving inside, for example, when electrolytically polishing a copper film deposited on the surface of the substrate by constant voltage control, electrolytic processing proceeds and the barrier layer and insulating film are exposed. Accordingly, the electric resistance increases, the current value decreases, and the heat generation amount decreases in sequence. Therefore, it becomes possible to judge the machining amount by detecting the change in the heat generation amount and to detect the machining end point. This change in the amount of heat generation is detected by measuring the temperature of a workpiece such as a substrate.

【００１７】請求項３に記載の発明は、加工電極と給電
電極を有し、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧
を印加して、液体の存在下で被加工物の表面を電解加工
する電解加工部と、被加工物の被加工面に入射し該被加
工面で反射した反射光の強度の加工に伴う変化を検出し
て加工終点を検出する加工終点検出部とを有することを
特徴とする電解加工装置である。これにより、例えば被
加工物が異材料に達した時に生じる反射率の違いによる
反射光の強度の変化を検出することで加工量を判断し、
加工終点を検出することができる。According to a third aspect of the present invention, a machining electrode and a feeding electrode are provided, and a voltage is applied between the machining electrode and the feeding electrode to electrolyze the surface of the workpiece in the presence of a liquid. An electrolytic machining section for machining and a machining end point detecting section for detecting a machining end point by detecting a change in intensity of reflected light which is incident on the surface of the workpiece to be processed and reflected by the surface to be machined. Is an electrolytic processing apparatus. With this, for example, the processing amount is determined by detecting the change in the intensity of the reflected light due to the difference in reflectance that occurs when the workpiece reaches a different material,
The processing end point can be detected.

【００１８】請求項４に記載の発明は、加工電極と給電
電極を有し、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧
を印加して、液体の存在下で被加工物の表面を電解加工
する電解加工部と、被加工物の内部に発生させたうず電
流の加工に伴う変化を検出して加工終点を検出する加工
終点検出部を有することを特徴とする電解加工装置であ
る。銅膜等の導電性膜の内部にうず電流を発生させる
と、このうず電流の大きさは、導電性膜の膜厚によって
変化する。従って、被加工物の内部を流れるうず電流を
モニタし、例えば周波数の変化を検出することで加工量
を判断し、加工終点を検出することができる。The invention according to claim 4 has a machining electrode and a power feeding electrode, and a voltage is applied between the machining electrode and the power feeding electrode to electrolyze the surface of the workpiece in the presence of a liquid. An electrolytic machining apparatus comprising: an electrolytic machining section for machining; and a machining end point detecting section for detecting a machining end point by detecting a change in machining of an eddy current generated inside a workpiece. When an eddy current is generated inside a conductive film such as a copper film, the magnitude of this eddy current changes depending on the film thickness of the conductive film. Therefore, by monitoring the eddy current flowing inside the workpiece and detecting the change in frequency, for example, the processing amount can be determined and the processing end point can be detected.

【００１９】請求項５に記載の発明は、加工電極と給電
電極を有し、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧
を印加して、液体の存在下で被加工物の表面を電解加工
する電解加工部と、加工時に前記加工電極と前記給電電
極との間を流れる電気量を検出し積算して加工終点を検
出する加工終点検出部とを有することを特徴とする電解
加工装置である。電解加工にあっては、加工電極と給電
電極との間を流れる電流値で加工レートが決まり、加工
量は、この電流値と加工時間の積で求められる電気量に
比例する。従って、電流値と加工時間の積で求められる
電気量を積算し、この積算値が所定の値に達したことを
検出することで加工量を判断し、加工終点を検出するこ
とができる。According to a fifth aspect of the present invention, a machining electrode and a feeding electrode are provided, and a voltage is applied between the machining electrode and the feeding electrode to electrolyze the surface of the workpiece in the presence of a liquid. An electrolytic processing apparatus comprising: an electrolytic processing section for processing; and a processing end point detecting section for detecting and integrating a quantity of electricity flowing between the processing electrode and the feeding electrode during processing to detect a processing end point. is there. In electrolytic machining, the machining rate is determined by the value of the current flowing between the machining electrode and the power feeding electrode, and the machining amount is proportional to the amount of electricity obtained by the product of this current value and the machining time. Therefore, it is possible to judge the machining amount by detecting that the integrated value has reached a predetermined value by integrating the amount of electricity obtained by multiplying the current value by the machining time, and to detect the machining end point.

【００２０】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、この例では、図８（ｂ）に
示す、絶縁膜２上に堆積した銅膜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することで、図８
（ｃ）に示すように、銅膜６からなる配線が形成するよ
うにした例を示しているが、銅膜以外にも適用できるこ
とは勿論である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this example, the copper film 6 deposited on the insulating film 2 shown in FIG. 8B is removed, and the surface of the copper film 6 filled in the contact hole 3 and the wiring groove 4 and the insulating film are removed. 2 and the surface of FIG.
As shown in (c), an example is shown in which the wiring made of the copper film 6 is formed, but it goes without saying that the invention can be applied to other than the copper film.

【００２１】図１及び図２は、本発明の実施の形態の電
解加工装置３０とＣＭＰ装置３２とを一体化した基板処
理装置３４を示し、図３は、この基板処理装置３４を備
えた基板処理システムの全体構成を示す。図３に示すよ
うに、この基板処理システムは、例えば、図８（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３６、基板Ｗを反転
させる反転機３８、基板受渡し用のプッシャ４０、洗浄
装置４２及び基板処理装置３４を備えている。そして、
ロード・アンロード部３６、反転機３８、プッシャ４０
及び洗浄装置４２に囲まれた位置に、これらの間で基板
Ｗを搬送して授受する搬送装置としての走行型搬送ロボ
ット４４が配置されている。更に、基板処理装置３４に
よる電解加工の際に、下記の加工電極６６と給電電極６
８との間に印加する電圧、またはこの間を流れる電流を
任意に制御する等の種々の制御を行う制御部４６が備え
られている。FIGS. 1 and 2 show a substrate processing apparatus 34 in which an electrolytic processing apparatus 30 and a CMP apparatus 32 according to an embodiment of the present invention are integrated, and FIG. 3 shows a substrate provided with this substrate processing apparatus 34. 1 shows an overall configuration of a processing system. As shown in FIG. 3, this substrate processing system carries in and out a cassette, for example, as shown in FIG. 8B, in which a substrate W having a copper film 6 as a conductor film (processed portion) on its surface is stored. It is provided with a pair of loading / unloading sections 36 as loading / unloading sections, a reversing machine 38 for reversing the substrate W, a pusher 40 for substrate transfer, a cleaning device 42, and a substrate processing device 34. And
Load / unload unit 36, reversing machine 38, pusher 40
A traveling-type transfer robot 44 as a transfer device that transfers and transfers the substrate W between them is arranged at a position surrounded by the cleaning device 42. Further, during the electrolytic processing by the substrate processing apparatus 34, the processing electrode 66 and the feeding electrode 6 described below are used.
8 is provided with a control unit 46 for performing various controls such as arbitrarily controlling the voltage applied to the device 8 and the current flowing between them.

【００２２】図１及び図２に示すように、基板処理装置
３４は、基板の表面を化学機械的研磨する化学機械的研
磨部４８と、基板の表面を超純水または純水を用いた電
解加工でエッチングする電解加工部５０と、基板を着脱
自在に保持して化学機械的研磨部４８と電解加工部５０
との間を搬送する搬送部５２とを有し、化学機械的研磨
部４８と搬送部５２でＣＭＰ装置３２を、電解加工部５
０と搬送部５２で電解加工装置３０をそれぞれ構成する
ようになっている。つまり、搬送部５２が電解加工装置
３０とＣＭＰ装置３２の搬送部を兼用するようになって
いる。As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate processing apparatus 34 includes a chemical mechanical polishing section 48 for chemical mechanical polishing the surface of the substrate, and an electrolysis using ultrapure water or pure water for the surface of the substrate. Electrolytically processed part 50 for etching by processing, and chemical mechanical polishing part 48 and electrolytically processed part 50 for detachably holding a substrate.
And a CMP device 32 by the chemical mechanical polishing unit 48 and the transport unit 52, and the electrolytic processing unit 5.
0 and the transport unit 52 respectively configure the electrolytic processing apparatus 30. That is, the carrying section 52 serves as the carrying section of the electrolytic processing apparatus 30 and the CMP apparatus 32.

【００２３】化学機械的研磨部４８は、回転（自転）自
在な研磨テーブル５４と、この研磨テーブル５４の上面
に貼着した研磨布５６を有し、この研磨布５６の上面が
研磨面５６ａとなるようになっており、研磨テーブル５
４の上方に、研磨布５６に砥液（研磨液）５８を供給す
る砥液ノズル６０が配置されている。なお、市場で入手
できる研磨布５６としては、例えば、ロデール社製のＳ
ＵＢＡ８００、ＩＣ−１０００等が挙げられる。化学機
械的研磨では、砥粒を介して基板Ｗの平坦化が行われ
る。研磨テーブル５４と基板Ｗは相対運動すればよく、
研磨テーブル５４は、自転の他、スクロール運動（並進
回転運動）、往復直線運動するようにしてもよい。The chemical mechanical polishing section 48 has a rotatable (rotatable) polishing table 54 and a polishing cloth 56 attached to the upper surface of the polishing table 54. The upper surface of the polishing cloth 56 serves as a polishing surface 56a. And the polishing table 5
A polishing liquid nozzle 60 for supplying a polishing liquid (polishing liquid) 58 to the polishing cloth 56 is disposed above the polishing cloth 4. The polishing cloth 56 available on the market is, for example, S manufactured by Rodel Co.
UBA800, IC-1000, etc. are mentioned. In the chemical mechanical polishing, the substrate W is flattened through the abrasive grains. It is sufficient that the polishing table 54 and the substrate W move relative to each other.
The polishing table 54 may perform not only rotation but also scroll movement (translational rotation movement) and reciprocating linear movement.

【００２４】電解加工部５０は、中空モータ６２に直結
され該中空モータ６２の駆動に伴って、自転を行わない
公転運動、いわゆるスクロール運動（並進回転運動）を
行う加工テーブル６４を有している。この加工テーブル
６４は、絶縁体から構成されており、この加工テーブル
６４の上面に、扇状の加工電極６６と給電電極６８とが
円周方向に沿って所定間隔離間して交互に埋設され、こ
の加工電極６６と給電電極６８の上面にイオン交換体７
０が貼着されている。更に、中空モータ６２の内部に
は、外部から延びる純水供給管（図示せず）が配置さ
れ、加工テーブル６４の中心部には、この純水供給管と
連通して加工テーブル６４の上面で開口する貫通孔が設
けられている。これによって、この純水供給管と連通孔
を通って、純水、好ましくは超純水が加工テーブル６４
の上面のイオン交換体７０に供給されるようになってい
る。The electrolytic machining section 50 has a machining table 64 that is directly connected to the hollow motor 62 and that performs a revolving motion that does not rotate, a so-called scroll motion (translational rotational motion), when the hollow motor 62 is driven. . The processing table 64 is made of an insulator, and fan-shaped processing electrodes 66 and power supply electrodes 68 are alternately embedded in the upper surface of the processing table 64 at predetermined intervals along the circumferential direction. The ion exchanger 7 is provided on the upper surfaces of the processing electrode 66 and the power feeding electrode 68.
0 is attached. Further, a pure water supply pipe (not shown) extending from the outside is arranged inside the hollow motor 62, and a central portion of the processing table 64 communicates with the pure water supply pipe and is on the upper surface of the processing table 64. A through hole that opens is provided. As a result, pure water, preferably ultrapure water, passes through the pure water supply pipe and the communication hole, and the processing table 64 is processed.
Is supplied to the ion exchanger 70 on the upper surface of the.

【００２５】ここで、純水は、例えば電気伝導度（１ａ
ｔｍ、２５℃換算、以下同じ）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、好ましくは超純水の
代わりに、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体
や、任意の電解液を使用してもよい。加工中に電解液を
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。Here, pure water has, for example, an electric conductivity (1a).
tm, converted to 25 ° C., hereinafter the same) is water of 10 μS / cm or less, and ultrapure water has, for example, an electrical conductivity of 0.1 μS / cm.
It is water of not more than cm. Instead of pure water, preferably ultrapure water, a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less, or an arbitrary electrolytic solution may be used. By supplying the electrolytic solution during processing, processing instability due to processing products, gas generation, etc. can be removed, and uniform and reproducible processing can be obtained.

【００２６】この例では、加工テーブル６４の上面に複
数の扇状の電極板７２を円周方向に沿って配置し、この
電極板７２に電源７４の陰極と陽極とを交互に接続する
ことで、電源７４の陰極と接続した電極板７２が加工電
極６６となり、陽極と接続した電極板７２が給電電極６
８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７４の陰極と接続し
た電極板７２が加工電極６６となり、陽極と接続した電
極板７２が給電電極６８となるようにする。一方、例え
ばアルミニウムやシリコンにあっては、陽極側で電解加
工作用が生じるため、電極の陽極に接続した電極を加工
電極となし、陰極側を給電電極とすることができる。In this example, a plurality of fan-shaped electrode plates 72 are arranged on the upper surface of the processing table 64 along the circumferential direction, and the cathode and the anode of the power source 74 are alternately connected to the electrode plates 72, The electrode plate 72 connected to the cathode of the power supply 74 becomes the processing electrode 66, and the electrode plate 72 connected to the anode is the power supply electrode 6.
It is set to 8. This is because, for example, in the case of copper, an electrolytic processing action occurs on the cathode side, and depending on the material to be processed, the cathode side may be the power feeding electrode and the anode side may be the processing electrode. That is, when the material to be processed is, for example, copper, molybdenum, or iron, an electrolytic processing action occurs on the cathode side, so the electrode plate 72 connected to the cathode of the power supply 74 becomes the processing electrode 66 and the electrode plate connected to the anode. 72 serves as the power supply electrode 68. On the other hand, in the case of aluminum or silicon, for example, the electrolytic processing action occurs on the anode side, so that the electrode connected to the anode of the electrode can be used as the processing electrode and the cathode side can be used as the power feeding electrode.

【００２７】イオン交換体７０は、例えば、アニオン交
換能またはカチオン交換能を付与した不織布で構成され
ている。カチオン交換体は、好ましくは強酸性カチオン
交換基（スルホン酸基）を担持したものであるが、弱酸
性カチオン交換基（カルボキシル基）を担持したもので
もよい。また、アニオン交換体は、好ましくは強塩基性
アニオン交換基（第４級アンモニウム基）を担持したも
のであるが、弱塩基性アニオン交換基（３級以下のアミ
ノ基）を担持したものでもよい。The ion exchanger 70 is made of, for example, a non-woven fabric having anion exchange ability or cation exchange ability. The cation exchanger preferably carries a strongly acidic cation exchange group (sulfonic acid group), but may also carry a weakly acidic cation exchange group (carboxyl group). The anion exchanger preferably has a strongly basic anion exchange group (quaternary ammonium group), but may have a weakly basic anion exchange group (tertiary or lower amino group). .

【００２８】ここで、例えば強塩基アニオン交換能を付
与した不織布は、繊維径２０〜５０μｍで空隙率が約９
０％のポリオレフィン製の不織布に、γ線を照射した後
グラフト重合を行う所謂放射線グラフト重合法により、
グラフト鎖を導入し、次に導入したグラフト鎖をアミノ
化して第４級アンモニウム基を導入して作製される。導
入されるイオン交換基の容量は、導入するグラフト鎖の
量により決定される。グラフト重合を行うためには、例
えばアクリル酸、スチレン、メタクリル酸グリシジル、
更にはスチレンスルホン酸ナトリウム、クロロメチルス
チレン等のモノマーを用い、これらのモノマー濃度、反
応温度及び反応時間を制御することで、重合するグラフ
ト量を制御することができる。従って、グラフト重合前
の素材の重量に対し、グラフト重合後の重量の比をグラ
フト率と呼ぶが、このグラフト率は、最大で５００％が
可能であり、グラフト重合後に導入されるイオン交換基
は、最大で５ｍｅｑ／ｇが可能である。Here, for example, a nonwoven fabric having a strong base anion exchange ability has a fiber diameter of 20 to 50 μm and a porosity of about 9
By a so-called radiation graft polymerization method in which 0% polyolefin non-woven fabric is subjected to graft polymerization after γ-ray irradiation,
It is prepared by introducing a graft chain and then aminating the introduced graft chain to introduce a quaternary ammonium group. The capacity of the ion-exchange groups introduced is determined by the amount of graft chains introduced. To carry out the graft polymerization, for example, acrylic acid, styrene, glycidyl methacrylate,
Furthermore, by using monomers such as sodium styrene sulfonate and chloromethyl styrene, and controlling the concentration of these monomers, the reaction temperature and the reaction time, it is possible to control the graft amount to be polymerized. Therefore, the ratio of the weight after the graft polymerization to the weight of the material before the graft polymerization is called the graft ratio. This graft ratio can be up to 500%, and the ion exchange groups introduced after the graft polymerization are , A maximum of 5 meq / g is possible.

【００２９】強酸性カチオン交換能を付与した不織布
は、前記強塩基性アニオン交換能を付与する方法と同様
に、繊維径２０〜５０μｍで空隙率が約９０％のポリオ
レフィン製の不織布に、γ線を照射した後グラフト重合
を行う所謂放射線グラフト重合法により、グラフト鎖を
導入し、次に導入したグラフト鎖を、例えば加熱した硫
酸で処理してスルホン酸基を導入して作製される。ま
た、加熱したリン酸で処理すればリン酸基が導入でき
る。ここでグラフト率は、最大で５００％が可能であ
り、グラフト重合後に導入されるイオン交換基は、最大
で５ｍｅｑ／ｇが可能である。A non-woven fabric having a strong acidic cation exchange ability is prepared by the same method as the above-mentioned method of giving a strong basic anion exchange ability to a polyolefin non-woven fabric having a fiber diameter of 20 to 50 μm and a porosity of about 90%. It is produced by introducing a graft chain by a so-called radiation graft polymerization method of irradiating with and then performing a graft polymerization, and then treating the introduced graft chain with, for example, heated sulfuric acid to introduce a sulfonic acid group. Further, a phosphate group can be introduced by treating with heated phosphoric acid. Here, the graft ratio can be up to 500%, and the ion exchange groups introduced after the graft polymerization can be up to 5 meq / g.

【００３０】なお、イオン交換体７０の素材の材質とし
ては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィ
ン系高分子、またはその他有機高分子が挙げられる。ま
た素材形態としては、不織布の他に、織布、シート、多
孔質材、ネット、短繊維等が挙げられる。Examples of the material of the ion exchanger 70 include polyolefin polymers such as polyethylene and polypropylene, and other organic polymers. In addition to the non-woven fabric, examples of the material form include woven fabric, sheet, porous material, net, short fiber and the like.

【００３１】ここで、ポリエチレンやポリプロピレン
は、放射線（γ線と電子線）を先に素材に照射する（前
照射）ことで、素材にラジカルを発生させ、次にモノマ
ーと反応させてグラフト重合することができる。これに
より、均一性が高く、不純物が少ないグラフト鎖ができ
る。一方、その他の有機高分子は、モノマーを含浸さ
せ、そこに放射線（γ線、電子線、紫外線）を照射（同
時照射）することで、ラジカル重合することができる。
この場合、均一性に欠けるが、ほとんどの素材に適用で
きる。Here, polyethylene or polypropylene generates radicals in the material by irradiating the material with radiation (γ ray and electron beam) first (pre-irradiation), and then reacts with the monomer to perform graft polymerization. be able to. As a result, a graft chain having high uniformity and less impurities can be formed. On the other hand, other organic polymers can be radically polymerized by impregnating a monomer and irradiating (simultaneous irradiation) with radiation (γ ray, electron beam, ultraviolet ray).
In this case, it lacks uniformity but can be applied to most materials.

【００３２】このように、イオン交換体７０をアニオン
交換能またはカチオン交換能を付与した不織布で構成す
ることで、純水または超純水や電解液等の液体が不織布
の内部を自由に移動して、不織布内部の水分解触媒作用
を有する活性点に容易に到達することが可能となって、
多くの水分子が水素イオンと水酸化物イオンに解離され
る。さらに、解離によって生成した水酸化物イオンが純
水または超純水や電解液等の液体の移動に伴って効率良
く加工電極６６の表面に運ばれるため、低い印加電圧で
も高電流が得られる。As described above, the ion exchanger 70 is made of a non-woven fabric having anion exchange ability or cation exchange ability, whereby pure water or ultrapure water, a liquid such as an electrolytic solution can freely move inside the non-woven fabric. Therefore, it becomes possible to easily reach an active site having a water splitting catalytic action inside the nonwoven fabric,
Many water molecules are dissociated into hydrogen ions and hydroxide ions. Furthermore, since the hydroxide ions generated by dissociation are efficiently carried to the surface of the processing electrode 66 as the liquid such as pure water or ultrapure water or the electrolyte moves, a high current can be obtained even at a low applied voltage.

【００３３】更に、図１に示すように、加工テーブル６
４の側方に位置して、イオン交換体７０を再生する再生
部７６が備えられている。この再生部７６は、揺動自在
な揺動アーム７８と、この揺動アーム７８の自由端に保
持した再生ヘッド８０とを有している。そして、電源７
４（図２参照）を介して、イオン交換体７０に加工時と
は逆の電位を与え、イオン交換体７０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７０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７０は、加工テーブル６４の上面に
供給される純水または超純水でリンスされる。Further, as shown in FIG. 1, the processing table 6
A regeneration unit 76 is disposed on the side of 4 to regenerate the ion exchanger 70. The reproducing section 76 has a swingable swinging arm 78 and a reproducing head 80 held at the free end of the swinging arm 78. And power supply 7
4 (see FIG. 2), the ion exchanger 70 is applied with an electric potential opposite to that at the time of processing to accelerate the dissolution of deposits such as copper adhered to the ion exchanger 70, thereby performing ion exchange during processing. The body 70 can be regenerated. In this case, the regenerated ion exchanger 70 is rinsed with pure water or ultrapure water supplied to the upper surface of the processing table 64.

【００３４】中空モータ６２は、図２に示すように、イ
ンバータ装置８２に接続され、商用交流電源８６から任
意の周波数、電圧に変換された交流電力が、接続ケーブ
ル８８を介して中空モータ６２に供給される。これによ
り、加工テーブル６４は、所定の電解加工条件に合わせ
た回転速度で回転する。接続ケーブル８８には、電流変
換器９０と電圧変換器９２が装着され、これらの出力が
電力計９４に入力される。そして、この電力計９４で検
出された中空モータ６２への入力電力は、加工終点検出
部である信号処理装置９６に伝達され、この信号処理装
置９６で中空モータ６２への入力電力の変化が所定値以
上に大きいものであるか否か判断される。つまり、基板
Ｗと加工電極６６及び給電電極６８との間に発生する摩
擦力の変化に伴って、中空モータ６２への入力電力が変
化するので、この中空モータ６２への入力電力の変化を
検出することによって、基板Ｗと加工電極６６及び給電
電極６８との間に発生する摩擦力が変化したことを検出
し、加工量を判断して加工終点を検出するようになって
いる。As shown in FIG. 2, the hollow motor 62 is connected to the inverter device 82, and the AC power converted from the commercial AC power source 86 into an arbitrary frequency and voltage is fed to the hollow motor 62 via the connection cable 88. Supplied. As a result, the processing table 64 rotates at a rotation speed that matches the predetermined electrolytic processing conditions. A current converter 90 and a voltage converter 92 are attached to the connection cable 88, and their outputs are input to the power meter 94. Then, the input power to the hollow motor 62 detected by the power meter 94 is transmitted to the signal processing device 96, which is a processing end point detection unit, and the change in the input power to the hollow motor 62 is predetermined by the signal processing device 96. It is determined whether the value is larger than the value. That is, since the input power to the hollow motor 62 changes with the change in the frictional force generated between the substrate W and the processing electrode 66 and the power feeding electrode 68, the change in the input power to the hollow motor 62 is detected. By doing so, it is detected that the frictional force generated between the substrate W and the processing electrode 66 and the power supply electrode 68 has changed, the processing amount is judged, and the processing end point is detected.

【００３５】なお、この例は、加工テーブル６４を回転
駆動する中空モータ６２に入力する電力を検出するよう
にした例を示しているが、下記のトップリング１１２を
回転駆動するトップリング回転用モータ１２０に入力す
る電力を検出するようにしてもよい。This example shows an example in which the electric power input to the hollow motor 62 that rotationally drives the processing table 64 is detected. However, a top ring rotating motor that rotationally drives the top ring 112 described below. The power input to 120 may be detected.

【００３６】搬送部５２は、化学機械的研磨部４８と電
解加工部５０とに挟まれた位置に設置され、下端に取付
けた旋回モータ１００の駆動に伴って旋回する旋回軸１
０２を有している。この旋回軸１０２には、上端に取付
けた上下動モータ１０４の駆動に伴って軸方向に沿って
上下動する上下動板１０６が備えられ、この上下動板１
０６に、水平方向に延びるトップリングヘッド１０８の
基端部が固定されている。このトップリングヘッド１０
８の自由端には、昇降軸１１０が備えられ、この昇降軸
１１０の下端に、基板Ｗを着脱自在に保持するトップリ
ング１１２がボールジョイント１１４を介して傾動自在
に連結されている。The transport unit 52 is installed at a position sandwiched between the chemical mechanical polishing unit 48 and the electrolytic processing unit 50, and swivels along with the driving of a swivel motor 100 attached to the lower end of the swivel shaft 1.
Have 02. The swivel shaft 102 is provided with a vertical moving plate 106 that moves up and down along the axial direction when a vertical moving motor 104 attached to the upper end is driven.
The base end portion of the top ring head 108 that extends in the horizontal direction is fixed to 06. This top ring head 10
An elevating shaft 110 is provided at the free end of 8, and a top ring 112 that detachably holds the substrate W is tiltably connected to the lower end of the elevating shaft 110 via a ball joint 114.

【００３７】昇降軸１１０と平行に、この昇降軸１１０
を介してトップリング１１２で保持した基板Ｗを所定の
押圧力で研磨テーブル５４の研磨面５６ａに押圧するシ
リンダ１１６が配置されている。更に、この昇降軸１１
０に取付けた従動プーリ１１８とトップリング回転用モ
ータ１２０の駆動軸に取付けた駆動プーリ１２２との間
にタイミングベルト１２４が掛け渡され、これによっ
て、このモータ１２０の駆動に伴って、トップリング１
１２が昇降軸１１０と一体に回転するようになってい
る。In parallel with the lifting shaft 110, the lifting shaft 110
A cylinder 116 is arranged that presses the substrate W held by the top ring 112 via the wafer against the polishing surface 56a of the polishing table 54 with a predetermined pressing force. Furthermore, this lifting shaft 11
The timing belt 124 is stretched between the driven pulley 118 mounted on the drive shaft 0 and the drive pulley 122 mounted on the drive shaft of the top ring rotating motor 120, whereby the top ring 1 is driven along with the driving of the motor 120.
12 is adapted to rotate integrally with the lifting shaft 110.

【００３８】これにより、トップリングヘッド１０８を
揺動させて、トップリング１１２を図３に示すプッシャ
４０の直上方に移動させ、このプッシャ４０を上昇させ
て、プッシャ４０から基板Ｗを受取る。そして、トップ
リング１１２で基板Ｗを保持した状態で、トップリング
ヘッド１０８を揺動させて、トップリング１１２を研磨
テーブル５４の上方に移動させる。しかる後、トップリ
ング１１２を下降させ、シリンダ１１６を介してトップ
リング１１２で保持した基板Ｗを研磨テーブル５４の研
磨面５６ａに所定の押圧力で押圧しつつ、研磨テーブル
５４とトップリング１１２とを回転させ、同時に砥液ノ
ズル６０から研磨布５６に砥液を供給する。これによっ
て、基板の表面（下面）の化学機械的研磨を行う。As a result, the top ring head 108 is swung to move the top ring 112 directly above the pusher 40 shown in FIG. 3, and the pusher 40 is raised to receive the substrate W from the pusher 40. Then, while holding the substrate W by the top ring 112, the top ring head 108 is swung to move the top ring 112 above the polishing table 54. Thereafter, the top ring 112 is lowered, and the substrate W held by the top ring 112 is pressed against the polishing surface 56a of the polishing table 54 with a predetermined pressing force via the cylinder 116, while the polishing table 54 and the top ring 112 are pressed. The polishing liquid is rotated, and at the same time, the polishing liquid is supplied from the polishing liquid nozzle 60 to the polishing cloth 56. Thereby, the chemical mechanical polishing of the surface (lower surface) of the substrate is performed.

【００３９】また、トップリング１１２で基板Ｗを保持
した状態で、トップリングヘッド１０８を揺動させて、
トップリング１１２を加工テーブル６４の上方に移動さ
せる。しかる後、トップリング１１２を下降させて、ト
ップリング１１２で保持した基板Ｗを加工テーブル６４
のイオン交換体７０に近接乃至接触させ、この状態で、
加工テーブル６４とトップリング１１２とを回転させ、
同時に純水、好ましくは超純水を加工テーブル６４の上
面のイオン交換体７０に供給しながら、加工電極６６と
給電電極６８との間に電圧を印加する。これによって、
基板の表面（下面）の電解加工（エッチング）行う。While holding the substrate W by the top ring 112, the top ring head 108 is swung to
The top ring 112 is moved above the processing table 64. After that, the top ring 112 is lowered to place the substrate W held by the top ring 112 on the processing table 64.
Of the ion exchanger 70 of
Rotate the processing table 64 and the top ring 112,
At the same time, while supplying pure water, preferably ultrapure water, to the ion exchanger 70 on the upper surface of the processing table 64, a voltage is applied between the processing electrode 66 and the power supply electrode 68. by this,
The surface (lower surface) of the substrate is subjected to electrolytic processing (etching).

【００４０】次に、この基板処理システムによる基板処
理（電解加工）について説明する。なお、この例では、
トップリング１１２で保持した基板Ｗの表面を化学機械
的研磨で研磨し、次に、電解加工でエッチングした後、
更に化学機械的研磨で研磨することで、基板の表面に成
膜した銅膜を化学機械的研磨と電解加工を併用して除去
し、例えばＴａＮからなるバリア層が露出した時に該バ
リア層を化学機械的研磨で除去するようにした例を示
す。この化学機械的研磨で研磨する工程と、電解加工で
エッチングする工程は、任意の順番で、任意の回数行う
ことができることは勿論である。Next, substrate processing (electrolytic processing) by this substrate processing system will be described. In this example,
After the surface of the substrate W held by the top ring 112 is polished by chemical mechanical polishing and then etched by electrolytic processing,
Further, by polishing by chemical mechanical polishing, the copper film formed on the surface of the substrate is removed by using both chemical mechanical polishing and electrolytic processing. For example, when the barrier layer made of TaN is exposed, the barrier layer is chemically removed. An example of removing by mechanical polishing will be shown. It goes without saying that the step of polishing by chemical mechanical polishing and the step of etching by electrolytic processing can be performed in any order and any number of times.

【００４１】先ず、例えば図８（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３６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４４で取出し、この
基板Ｗを、必要に応じて反転機３８に搬送して反転させ
て、基板Ｗの銅膜６を形成した表面が下を向くようにす
る。次に、この表面が下を向いた基板Ｗを搬送ロボット
４４でプッシャ４０まで搬送してプッシャ４０上に載置
する。そして、トップリングヘッド１０８を揺動させ
て、トップリング１１２をプッシャ４０の直上方に移動
させ、プッシャ４０を上昇させて、プッシャ４０上の基
板Ｗをトップリング１１２で吸着保持する。First, for example, as shown in FIG. 8B, a substrate W having a copper film 6 formed on its surface as a conductor film (processed portion) is housed and set in the load / unload unit 36. The substrate W is picked up by the transfer robot 44, and the substrate W is transferred to the reversing machine 38 to be reversed, if necessary, so that the surface of the substrate W on which the copper film 6 is formed faces downward. Next, the substrate W whose surface is facing down is transported to the pusher 40 by the transport robot 44 and placed on the pusher 40. Then, the top ring head 108 is swung to move the top ring 112 directly above the pusher 40, and the pusher 40 is lifted so that the substrate W on the pusher 40 is suction-held by the top ring 112.

【００４２】次に、トップリング１１２で基板Ｗを保持
した状態で、トップリングヘッド１０８を揺動させて、
トップリング１１２を研磨テーブル５４の上方に移動さ
せる。しかる後、トップリング１１２を下降させ、シリ
ンダ１１６を介してトップリング１１２で保持した基板
Ｗを研磨テーブル５４の研磨面５６ａに所定の押圧力で
押圧する。この状態で、研磨テーブル５４とトップリン
グ１１２とを回転させ、同時に砥液ノズル６０から研磨
布５６に砥液を供給して、基板Ｗの表面（下面）の化学
機械的研磨を行う。そして、基板Ｗ上に銅膜６の膜厚が
所定の値に達したことを検知した時、トップリング１１
２を上昇させ、研磨テーブル５４とトップリング１１２
の回転を停止し、更に砥液の供給を停止して化学機械的
研磨を一旦終了する。Next, while the substrate W is held by the top ring 112, the top ring head 108 is swung to
The top ring 112 is moved above the polishing table 54. Thereafter, the top ring 112 is lowered, and the substrate W held by the top ring 112 is pressed against the polishing surface 56a of the polishing table 54 with a predetermined pressing force via the cylinder 116. In this state, the polishing table 54 and the top ring 112 are rotated, and at the same time, the polishing liquid is supplied from the polishing liquid nozzle 60 to the polishing cloth 56 to perform chemical mechanical polishing of the surface (lower surface) of the substrate W. When it is detected that the film thickness of the copper film 6 on the substrate W reaches a predetermined value, the top ring 11
2 is raised and the polishing table 54 and the top ring 112 are moved.
Is stopped, the supply of the polishing liquid is stopped, and the chemical mechanical polishing is once finished.

【００４３】次に、トップリング１１２で基板Ｗを保持
したまま、トップリングヘッド１０８を揺動させて、ト
ップリング１１２を加工テーブル６４の上方に移動させ
る。しかる後、トップリング１１２を下降させて、トッ
プリング１１２で保持した基板Ｗを加工テーブル６４の
イオン交換体７０に近接乃至接触させ、この状態で、加
工テーブル６４とトップリング１１２とを回転させ、同
時に純水、好ましくは超純水を加工テーブル６４の上面
のイオン交換体７０に供給しながら、加工電極６６と給
電電極６８との間に電圧を印加して、基板の表面（下
面）の電解加工（エッチング）を行う。Next, while holding the substrate W by the top ring 112, the top ring head 108 is swung to move the top ring 112 above the processing table 64. Thereafter, the top ring 112 is lowered to bring the substrate W held by the top ring 112 close to or in contact with the ion exchanger 70 of the processing table 64. In this state, the processing table 64 and the top ring 112 are rotated, At the same time, while supplying pure water, preferably ultrapure water, to the ion exchanger 70 on the upper surface of the processing table 64, a voltage is applied between the processing electrode 66 and the feeding electrode 68 to electrolyze the surface (lower surface) of the substrate. Perform processing (etching).

【００４４】つまり、イオン交換体７０により生成され
た水素イオンまたは水酸化物イオンによって、基板Ｗに
設けられた銅膜６の電解加工を行うのであり、純水、好
ましくは超純水がイオン交換体７０の内部を流れるよう
にすることで、水素イオンまたは水酸化物イオンを多量
に生成し、これを基板Ｗの表面に供給することで、効率
のよい電解加工を行うことができる。That is, the electrolytic processing of the copper film 6 provided on the substrate W is performed by hydrogen ions or hydroxide ions generated by the ion exchanger 70, and pure water, preferably ultrapure water, is ion-exchanged. By causing the hydrogen ions or hydroxide ions to be generated in a large amount by flowing inside the body 70, and supplying the hydrogen ions or hydroxide ions to the surface of the substrate W, efficient electrolytic processing can be performed.

【００４５】ここで、純水、好ましくは超純水がイオン
交換体７０の内部を流れるようにすることで、水の解離
反応を促進させる官能基（強酸性陽イオン交換材料では
スルホン酸基）に充分な水を供給して水分子の解離量を
増加させ、水酸化物イオン（もしくはＯＨラジカル）と
の反応により発生した加工生成物（ガスも含む）を水の
流れにより除去して、加工効率を高めることができる。
従って、純水、好ましくは超純水の流れは必要で、また
純水、好ましくは超純水の流れとしては、一様かつ均一
であることが望ましく、一様かつ均一な流れとすること
で、イオンの供給及び加工生成物の除去の一様性及び均
一性、ひいては加工効率の一様性及び均一性を図ること
ができる。Here, a functional group (a sulfonic acid group in a strongly acidic cation exchange material) that accelerates the dissociation reaction of water by causing pure water, preferably ultrapure water, to flow inside the ion exchanger 70. Sufficient water to increase the dissociation amount of water molecules, and remove the processing products (including gas) generated by the reaction with hydroxide ions (or OH radicals) by the flow of water, The efficiency can be increased.
Therefore, the flow of pure water, preferably ultrapure water, is necessary, and it is desirable that the flow of pure water, preferably ultrapure water, be uniform and uniform. The uniformity and uniformity of the supply of ions and the removal of processed products, and thus the uniformity and uniformity of processing efficiency can be achieved.

【００４６】この時、加工電極６６と給電電極６８との
間に印加する電圧、またはこの間に供給する電流を制御
部４６で任意に変化させて加工レートを最適に調整す
る。つまり、加工電極６６と給電電極６８との間に供給
する電圧にあっては、この電圧を高くすると、加工電極
６６と給電電極６８との間を流れる電流値が大きなり、
この結果、加工レートも大きくなる。そこで、このよう
に、加工電極６６と給電電極６８との間に供給する電圧
または電流の少なくとも一方を、任意（例えば経時的）
に変化させることで、加工の段階（状況）に合わせて加
工レートを最適に調整することができる。At this time, the control unit 46 arbitrarily changes the voltage applied between the machining electrode 66 and the power supply electrode 68 or the current supplied during this to optimally adjust the machining rate. That is, regarding the voltage supplied between the processing electrode 66 and the power supply electrode 68, if this voltage is increased, the current value flowing between the processing electrode 66 and the power supply electrode 68 becomes large,
As a result, the processing rate also increases. Therefore, as described above, at least one of the voltage and the current supplied between the processing electrode 66 and the power supply electrode 68 is arbitrarily set (for example, with time).
By changing to, the processing rate can be optimally adjusted according to the processing stage (situation).

【００４７】同時に、中空モータ６２に入力する電力を
電力計９４で検出し、この電力の変化の大きさが所定値
以上であるか否かを信号処理装置９６で判断して、例え
ばＴａＮ等からなるバリア層５が基板Ｗの表面に露出し
たこと検出し、これによって、電解加工の加工終点を検
出する。つまり、このようにＴａＮ等からなるバリア層
５が基板Ｗの表面に露出すると、基板Ｗと加工電極６６
及び給電電極６８との間に発生する摩擦力が変化し、こ
の摩擦力に変化に伴って、中空モータ６２への入力電力
も変化する。そこで、この中空モータ６２への入力電力
の変化を検出することによって、例えばＴａＮ等からな
るバリア層５が露出したと判断して加工終点となす。そ
して、電解加工完了後、電源７４の接続を切り、トップ
リング１１２を上昇させて、加工テーブル６４とトップ
リング１１２の回転を停止させる。At the same time, the electric power input to the hollow motor 62 is detected by the wattmeter 94, and the signal processing device 96 judges whether or not the magnitude of the change in the electric power is a predetermined value or more. It is detected that the barrier layer 5 is exposed on the surface of the substrate W, and thereby the processing end point of the electrolytic processing is detected. That is, when the barrier layer 5 made of TaN or the like is exposed on the surface of the substrate W in this manner, the substrate W and the processing electrode 66 are exposed.
Also, the frictional force generated between the power supply electrode 68 and the power supply electrode 68 changes, and the input power to the hollow motor 62 also changes according to the change in the frictional force. Therefore, by detecting the change in the input power to the hollow motor 62, it is determined that the barrier layer 5 made of, for example, TaN is exposed, and the processing end point is set. Then, after the electrolytic processing is completed, the power supply 74 is disconnected, the top ring 112 is raised, and the rotations of the processing table 64 and the top ring 112 are stopped.

【００４８】次に、トップリング１１２で基板Ｗを保持
したまま、前述と同様にして、トップリングヘッド１０
８を揺動させて、トップリング１１２を研磨テーブル５
４の上方に移動させ、トップリング１１２で保持した基
板Ｗを研磨テーブル５４の研磨面５６ａに所定の押圧力
で押圧しつつ、研磨テーブル５４とトップリング１１２
とを回転させ、同時に砥液ノズル６０から研磨布５６に
砥液を供給して、基板Ｗの表面（下面）の化学機械的研
磨を行う。Next, while holding the substrate W by the top ring 112, the top ring head 10 is processed in the same manner as described above.
8 is rocked to move the top ring 112 to the polishing table 5
4, the substrate W held by the top ring 112 is pressed against the polishing surface 56a of the polishing table 54 with a predetermined pressing force, while the polishing table 54 and the top ring 112 are pressed.
And are simultaneously rotated, and the polishing liquid is supplied from the polishing liquid nozzle 60 to the polishing cloth 56 at the same time to perform chemical mechanical polishing of the surface (lower surface) of the substrate W.

【００４９】そして、図８（ｃ）に示すように、コンタ
クトホール３及び配線用の溝４に充填させた銅膜６の表
面と絶縁膜２の表面とがほぼ同一平面となって、銅膜６
からなる配線が形成されされたことを検知した時、トッ
プリング１１２を上昇させ、研磨テーブル５４とトップ
リング１１２の回転を停止し、更に砥液の供給を停止し
て化学機械的研磨を終了する。この研磨終了後、トップ
リングヘッド１０８を揺動させて基板Ｗをプッシャ４０
に受渡す。搬送ロボット４４は、このプッシャ４０から
基板Ｗを受取り、必要に応じて反転機３８に搬送して反
転させ、更に洗浄装置４２に搬送して洗浄した後、洗浄
後の基板Ｗをロード・アンロード部３６のカセットに戻
す。Then, as shown in FIG. 8C, the surface of the copper film 6 filled in the contact hole 3 and the wiring groove 4 and the surface of the insulating film 2 are substantially flush with each other, and the copper film is formed. 6
When it is detected that the wiring consisting of is formed, the top ring 112 is raised, the rotations of the polishing table 54 and the top ring 112 are stopped, and the supply of the polishing liquid is stopped to complete the chemical mechanical polishing. . After completion of this polishing, the top ring head 108 is swung to move the substrate W to the pusher 40.
Hand over to. The transfer robot 44 receives the substrate W from the pusher 40, transfers it to the reversing machine 38 to invert it if necessary, further transfers it to the cleaning device 42 for cleaning, and then loads / unloads the cleaned substrate W. Return to the cassette of section 36.

【００５０】なお、この例では、電解加工部５０に純
水、好ましくは超純水を供給した例を示している。この
ように電解質を含まない純水、好ましくは超純水を使用
して電解加工を行うことで、基板Ｗの表面に電解質等の
余分な不純物が付着したり、残留したりすることをなく
すことができる。更に、電解によって溶解した銅イオン
等が、イオン交換体７０にイオン交換反応で即座に捕捉
されるため、溶解した銅イオン等が基板Ｗの他の部分に
再度析出したり、酸化されて微粒子となり基板Ｗの表面
を汚染したりすることがない。In this example, pure water, preferably ultrapure water, is supplied to the electrolytically processed portion 50. By performing electrolytic processing using pure water containing no electrolyte, preferably ultrapure water, it is possible to prevent extra impurities such as electrolyte from adhering to or remaining on the surface of the substrate W. You can Further, since the copper ions and the like dissolved by electrolysis are immediately captured by the ion exchanger 70 in the ion exchange reaction, the dissolved copper ions and the like are re-precipitated on other parts of the substrate W or oxidized to form fine particles. The surface of the substrate W is not contaminated.

【００５１】ここで、超純水は、比抵抗が大きく電流が
流れ難いため、電極と被加工物との距離を極力短くした
り、電極と被加工物との間にイオン交換体を挟むことで
電気抵抗を低減したりしているが、さらに電解液を組み
合わせることで、更に電気抵抗を低減して消費電力を削
減することができる。なお、電解液による加工では、被
加工物の加工される部分が加工電極よりやや広い範囲に
及ぶが、超純水とイオン交換体の組合せでは、超純水に
ほとんど電流が流れないため、被加工物の加工電極とイ
オン交換体が投影された範囲内のみが加工されることに
なる。Here, since ultrapure water has a large specific resistance and it is difficult for current to flow, the distance between the electrode and the work piece should be as short as possible, or an ion exchanger should be sandwiched between the electrode and the work piece. Although the electric resistance is reduced by the method described above, the electric resistance can be further reduced and the power consumption can be reduced by further combining the electrolytic solution. In machining with an electrolytic solution, the part to be machined is slightly wider than the machining electrode, but with the combination of ultrapure water and an ion exchanger, almost no current flows in ultrapure water. Only the area where the processing electrode and the ion exchanger of the workpiece are projected is processed.

【００５２】また、純水または超純水の代わりに、純水
または超純水に電解質を添加した電解液を使用してもよ
い。電解液を使用することで、さらに電気抵抗を低減し
て消費電力を削減することができる。この電解液として
は、例えば、ＮａＣｌやＮａ _２ＳＯ_４等の中性塩、ＨＣ
ｌやＨ_２ＳＯ_４等の酸、更には、アンモニア等のアルカ
リなどの溶液が使用でき、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７０との間に僅かの隙間を設けて非接
触とすることが好ましい。Further, instead of pure water or ultrapure water, pure water is used.
Alternatively, you may use an electrolyte solution in which an electrolyte is added to ultrapure water.
Yes. By using an electrolytic solution, the electrical resistance is further reduced.
Power consumption can be reduced. As this electrolyte
Is, for example, NaCl or Na _TwoSO_FourNeutral salts such as HC
l and H_TwoSO_FourAcid such as ammonia, and an alkali such as ammonia.
A solution such as liquid can be used.
You can select and use it. Substrate when using electrolyte
A small gap is provided between W and the ion exchanger 70 to prevent contact.
It is preferable to use touch.

【００５３】更に、純水または超純水の代わりに、純水
または超純水に界面活性剤等を添加して、電気伝導度が
５００μＳ／ｃｍ以下、好ましくは、５０μＳ／ｃｍ以
下、更に好ましくは、０．１μＳ／ｃｍ以下（比抵抗で
１０ＭΩ・ｃｍ以上）にした液体を使用してもよい。こ
のように、純水または超純水に界面活性剤を添加するこ
とで、基板Ｗとイオン交換体７０の界面にイオンの移動
を防ぐ一様な抑制作用を有する層を形成し、これによっ
て、イオン交換（金属の溶解）の集中を緩和して被加工
面の平坦性を向上させることができる。ここで、界面活
性剤濃度は、１００ｐｐｍ以下が望ましい。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、５
０μＳ／ｃｍ以下、更に好ましくは、０．１μＳ／ｃｍ
以下の電気伝導度を有する液体を使用することで、所望
の加工速度を得ることができる。Further, instead of pure water or ultrapure water, a surfactant or the like is added to pure water or ultrapure water so that the electric conductivity is 500 μS / cm or less, preferably 50 μS / cm or less, and more preferably May use a liquid of 0.1 μS / cm or less (specific resistance of 10 MΩ · cm or more). As described above, by adding the surfactant to pure water or ultrapure water, a layer having a uniform suppressing action for preventing the movement of ions is formed at the interface between the substrate W and the ion exchanger 70. It is possible to reduce the concentration of ion exchange (melting of metal) and improve the flatness of the surface to be processed. Here, the surfactant concentration is preferably 100 ppm or less. If the electric conductivity is too high, the current efficiency is lowered and the processing speed is slowed down, but 500 μS / cm or less, preferably 5 μS / cm or less.
0 μS / cm or less, more preferably 0.1 μS / cm
A desired processing speed can be obtained by using a liquid having the following electrical conductivity.

【００５４】また、基板Ｗと加工電極６６及び給電電極
６８との間にイオン交換体７０を挟むことで、加工速度
を大幅に向上させるようにしている。つまり、超純水電
気化学的加工は、超純水中の水酸化物イオンと被加工材
料との化学的相互作用によるものである。しかし、超純
水中に含まれる反応種である水酸化物イオン濃度は、常
温・常圧状態で１０^−７ｍｏｌ／Ｌと微量であるため、
除去加工反応以外の反応（酸化膜形成等）による除去加
工効率の低下が考えられる。このため、除去加工反応を
高効率で行うためには、水酸化物イオンを増加させる必
要がある。そこで、水酸化物イオンを増加させる方法と
して、触媒材料により超純水の解離反応を促進させる方
法があり、その有力な触媒材料としてイオン交換体が挙
げられる。具体的には、イオン交換体中の官能基と水分
子との相互作用により水分子の解離反応に関する活性化
エネルギを低下させる。これによって、水の解離を促進
させて、加工速度を向上させることができる。Further, by sandwiching the ion exchanger 70 between the substrate W and the processing electrode 66 and the feeding electrode 68, the processing speed is greatly improved. That is, the ultrapure water electrochemical processing is based on the chemical interaction between hydroxide ions in the ultrapure water and the material to be processed. However, the concentration of hydroxide ion, which is a reactive species contained in ultrapure water, is as small as 10 ⁻⁷ mol / L at room temperature and atmospheric pressure,
It is conceivable that the removal processing efficiency may decrease due to reactions other than the removal processing reaction (such as oxide film formation). Therefore, in order to carry out the removal processing reaction with high efficiency, it is necessary to increase hydroxide ions. Therefore, as a method of increasing hydroxide ions, there is a method of accelerating a dissociation reaction of ultrapure water with a catalyst material, and an effective catalyst material thereof is an ion exchanger. Specifically, the activation energy associated with the dissociation reaction of water molecules is reduced by the interaction between the water molecules and the functional groups in the ion exchanger. Thereby, dissociation of water can be promoted and the processing speed can be improved.

【００５５】ここで、例えばイオン交換体７０としてカ
チオン交換基を付与したものを使用して銅の電解加工を
行うと、加工終了後に銅がイオン交換体（カチオン交換
体）７０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７０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）７０の
表面に銅の酸化物の微粒子が生成されて付着し、次の処
理基板の表面を汚染するおそれがある。Here, for example, when electrolytic processing of copper is performed by using an ion exchanger 70 having a cation exchange group, the copper exchanges the ion exchange group of the ion exchanger (cation exchanger) 70 after the completion of the processing. Since it is saturated, the processing efficiency at the time of the next processing becomes poor. Further, when electrolytic processing of copper is performed using an ion exchanger 70 having an anion exchange group, fine particles of copper oxide are generated and adhered to the surface of the ion exchanger (anion exchanger) 70. , There is a risk of contaminating the surface of the next processed substrate.

【００５６】そこで、このような場合に、揺動アーム７
８の自由端に保持した再生ヘッド８０を加工テーブル６
４のイオン交換体７０に近接乃至接触させ、この状態
で、電源７４を介してイオン交換体７０に加工時とは逆
の電位を与え、イオン交換体７０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７
０を再生する。この場合、再生されたイオン交換体７０
は、加工テーブル６４の上面に供給される純水または超
純水でリンスされる。Therefore, in such a case, the swing arm 7
The reproduction head 80 held at the free end of the processing table 6
4 is brought into close proximity to or in contact with the ion exchanger 70, and in this state, a potential opposite to that at the time of processing is applied to the ion exchanger 70 via the power supply 74 to dissolve the deposits such as copper attached to the ion exchanger 70. Ion exchanger 7 during processing by promoting
Play 0. In this case, the regenerated ion exchanger 70
Is rinsed with pure water or ultrapure water supplied to the upper surface of the processing table 64.

【００５７】なお、この例では、加工テーブル６４を回
転駆動する中空モータ６２に入力される電力の変化を検
出して加工終点を検出するようにしているが、加工電極
６６と給電電極６８との間に電源７４から供給される電
流値と加工時間の積から電気量を求め、この電気量を積
算して、トータルで使用された電気量が一定の値に達し
たことを検出して加工終点を検出するようにしてもよ
い。In this example, the processing end point is detected by detecting the change in the electric power input to the hollow motor 62 that rotationally drives the processing table 64. In the meantime, the amount of electricity is calculated from the product of the current value supplied from the power supply 74 and the machining time, the amount of electricity is integrated, and it is detected that the total amount of electricity used has reached a certain value, and the machining end point is detected. May be detected.

【００５８】つまり、電解加工にあっては、加工電極６
６と給電電極６８との間を流れる電流値で加工レートが
決まり、加工量は、この電流値と加工時間の積で求めら
れる電気量に比例するため、電流値と加工時間の積で求
められる電気量を積算し、この積算値が所定の値に達し
たことを検出することで加工量を判断し、加工終点を検
出することができる。That is, in the electrolytic processing, the processing electrode 6
6 is determined by the product of the current value and the machining time because the machining rate is determined by the value of the current flowing between 6 and the feeding electrode 68, and the machining amount is proportional to the amount of electricity calculated by the product of this current value and the machining time. It is possible to judge the machining amount and detect the machining end point by integrating the electric quantities and detecting that the integrated value has reached a predetermined value.

【００５９】図４は、本発明の他の実施の形態の電解加
工装置の要部を示すもので、これは、加工電極６６及び
給電電極６８と基板Ｗとの間に発生する熱量の加工に伴
う変化を、基板Ｗの温度変化を介して検出して、電解加
工の加工終点を検出するようにしたものである。すなわ
ち、トップリング１１２の下端面には、トップリング１
１２で保持した基板Ｗの裏面温度を直接検出する温度セ
ンサ１３０が埋め込まれ、この温度センサ１３０で検出
した信号は、無線送受信器であるテレメータ１３２，１
３４を介して加工終点検出部としての信号処理装置１３
６に入力され、この信号処理装置１３６で処理された信
号は、制御部１３８に入力されるようになっている。そ
の他の構成は、前述の例とほぼ同様である。FIG. 4 shows a main part of an electrolytic processing apparatus according to another embodiment of the present invention. This is for processing the amount of heat generated between the processing electrode 66 and the feeding electrode 68 and the substrate W. The accompanying change is detected through the temperature change of the substrate W to detect the processing end point of the electrolytic processing. That is, the top ring 112 is attached to the lower end surface of the top ring 112.
A temperature sensor 130 that directly detects the backside temperature of the substrate W held by 12 is embedded, and the signal detected by this temperature sensor 130 is a telemeter 132, 1 that is a wireless transceiver.
Signal processing device 13 as a processing end point detection unit via 34
The signal input to the signal processing unit 6 and processed by the signal processing device 136 is input to the control unit 138. Other configurations are almost the same as the above-mentioned example.

【００６０】温度センサ１３０としては、例えばサーミ
スタや熱電対が用いられるが、その他の形式のものであ
ってもよい。ここで、半導体ウエハ等の基板Ｗは、一般
に非常に薄く、また、シリコンを主成分とするため、熱
伝導性が良い。このため、この基板Ｗの裏面温度を検出
することで、加工電極６６及び給電電極６８と基板Ｗと
の間に発生する熱量を検出することができる。As the temperature sensor 130, for example, a thermistor or a thermocouple is used, but other types may be used. Here, the substrate W such as a semiconductor wafer is generally very thin and has silicon as a main component, so that it has good thermal conductivity. Therefore, by detecting the back surface temperature of the substrate W, the amount of heat generated between the processing electrode 66 and the feeding electrode 68 and the substrate W can be detected.

【００６１】ここで、電解加工にあっては、被加工面の
電気抵抗による発熱や、加工面と被加工面との間に液体
（純水）の中を移動するイオンと水分子の衝突による発
熱が生じ、例えば、図８に示す基板Ｗの表面に堆積した
銅膜６を定電圧制御で電解研磨する際には、電解加工が
進み、バリア層５や絶縁膜２が露出するに従って、電気
抵抗が大きくなり電流値が小さくなり、図５に示すよう
に、発熱量、ひいてはトップリング１１２で保持した基
板Ｗの温度が順に減少する。そこで、この発熱量（基板
温度）を検出することで加工量を判断し、加工終点を検
出することができる。Here, in the electrolytic processing, heat is generated due to the electric resistance of the surface to be processed and collision of ions and water molecules moving in the liquid (pure water) between the surface to be processed and the surface to be processed. Heat is generated, and for example, when electrolytically polishing the copper film 6 deposited on the surface of the substrate W shown in FIG. 8 by constant voltage control, electrolytic processing proceeds, and as the barrier layer 5 and the insulating film 2 are exposed, electrical The resistance increases and the current value decreases, and as shown in FIG. 5, the amount of heat generation, and consequently the temperature of the substrate W held by the top ring 112, decreases in order. Therefore, it is possible to judge the processing amount by detecting the heat generation amount (substrate temperature) and detect the processing end point.

【００６２】つまり、この例では、信号処理装置１３６
は、温度センサ１３０で検出し、テレメータ１３２，１
３４で送信された信号を受信し、例えばこの温度変化の
大きさが所定値以上に達したことを検知した時、例えば
ＴａＮ等からなるバリア層５が基板Ｗの表面に露出した
と判断して、加工終点を検出するようになっている。信
号処理装置１３６は、加工終点を検出すると制御部１３
８に加工終了の信号を送る。That is, in this example, the signal processing device 136
Is detected by the temperature sensor 130, and the telemeters 132, 1
When the signal transmitted at 34 is received and it is detected that the magnitude of the temperature change reaches or exceeds a predetermined value, it is determined that the barrier layer 5 made of, for example, TaN is exposed on the surface of the substrate W. The processing end point is detected. When the signal processing device 136 detects the processing end point, the control unit 13
Send a signal to the end of machining.

【００６３】図６は、本発明の更に他の実施の形態の電
解加工装置の要部を示すもので、これは、基板Ｗの被加
工面、すなわち銅膜６の表面に入射し該被加工面（銅膜
６）で反射した反射光の強度の加工に伴う変化を検出し
て加工終点を検出するようにしたものである。すなわ
ち、加工テーブル６４には、上方に露出した凹部６４ａ
が設けられ、この凹部内に投光素子と受光素子を具備し
た光学式センサ１４０が設置されている。そして、この
光学式センサ１４０で検出した信号は、加工終点検出部
としての信号処理装置１４２に入力され、この信号処理
装置１４２で処理された信号は、制御部１４４に入力さ
れるようになっている。その他の構成は、前述の例とほ
ぼ同様である。FIG. 6 shows a main part of an electrolytic processing apparatus according to still another embodiment of the present invention, which is incident on the surface to be processed of the substrate W, that is, the surface of the copper film 6 and is to be processed. The processing end point is detected by detecting a change in the intensity of the reflected light reflected by the surface (copper film 6) due to the processing. That is, the processing table 64 has a concave portion 64a exposed upward.
Is provided, and an optical sensor 140 including a light projecting element and a light receiving element is installed in the recess. Then, the signal detected by the optical sensor 140 is input to the signal processing device 142 as a processing end point detection unit, and the signal processed by the signal processing device 142 is input to the control unit 144. There is. Other configurations are almost the same as the above-mentioned example.

【００６４】光学式センサ１４０は、トップリング１１
２で保持した基板Ｗの被処理面、すなわち銅膜６の表面
に向けて投光素子から光を入射し、被処理面（銅膜６）
からの反射光を受光素子で受光するように構成されてい
る。この場合、投光素子から発せられる光は、例えばレ
ーザー光もしくはＬＥＤである。The optical sensor 140 includes the top ring 11
Light is incident from the light projecting element toward the surface to be processed of the substrate W held in 2, that is, the surface of the copper film 6, and the surface to be processed (copper film 6)
The light receiving element receives the reflected light from. In this case, the light emitted from the light projecting element is, for example, laser light or LED.

【００６５】ここで、例えば、図８に示す基板Ｗの表面
に堆積した銅膜６を定電圧制御で電解研磨する際には、
電解加工が進み、バリア層５、更には絶縁膜２が露出す
ると、これらの反射率の違いによって反射光の強度が変
化する。そこで、この反射光の強度を検出することで加
工量を判断し、加工終点を検出することができる。つま
り、この例では、信号処理装置１４２は、光学式センサ
１４０で検出した信号を受信し、例えばこの反射光の強
度の変化の大きさが所定値以上に達したことを検知した
時、例えばＴａＮ等からなるバリア層５が基板Ｗの表面
に露出したと判断して、加工終点を検出するようになっ
ている。信号処理装置１４２は、加工終点を検出すると
制御部１４４に加工終了の信号を送る。Here, for example, when electrolytically polishing the copper film 6 deposited on the surface of the substrate W shown in FIG. 8 under constant voltage control,
When the electrolytic processing progresses and the barrier layer 5 and further the insulating film 2 are exposed, the intensity of the reflected light changes due to the difference in reflectance. Therefore, the processing amount can be determined by detecting the intensity of the reflected light, and the processing end point can be detected. That is, in this example, when the signal processing device 142 receives the signal detected by the optical sensor 140 and detects that the magnitude of the change in the intensity of the reflected light reaches a predetermined value or more, for example, TaN The processing end point is detected by determining that the barrier layer 5 made of, for example, is exposed on the surface of the substrate W. When the signal processing device 142 detects the processing end point, it sends a processing end signal to the control unit 144.

【００６６】図７は、本発明の更に他の実施の形態の電
解加工装置の要部を示すもので、これは、被加工物、す
なわち銅膜６の内部に発生させたうず電流の加工に伴う
変化を検出して加工終点を検出するようにしたものであ
る。すなわち、加工テーブル６４の内部には、基板Ｗの
表面に堆積した銅膜６等の導電性膜の内部にうず電流を
発生させ、しかもこの時のうず電流を大きさを検出する
うず電流センサ１５０が埋め込まれ、このうず電流セン
サ１５０で検出した信号は、加工終点検出部としての信
号処理装置１５２に入力され、この信号処理装置１５２
で処理された信号は、制御部１５４に入力されるように
なっている。その他の構成は、前述の例とほぼ同様であ
る。FIG. 7 shows an essential part of an electrolytic processing apparatus according to still another embodiment of the present invention, which is used for processing an eddy current generated inside a workpiece, that is, the copper film 6. The processing end point is detected by detecting the accompanying change. That is, inside the processing table 64, an eddy current is generated inside the conductive film such as the copper film 6 deposited on the surface of the substrate W, and the eddy current sensor 150 detects the magnitude of the eddy current at this time. Is embedded, and the signal detected by the eddy current sensor 150 is input to the signal processing device 152 as a processing end point detection unit.
The signal processed in (4) is input to the control unit 154. Other configurations are almost the same as the above-mentioned example.

【００６７】このうず電流センサ１５０は、センサコイ
ルを有し、このセンサコイルに高周波電流を流すこと
で、基板Ｗの表面に堆積した銅膜６等の導電性膜の内部
にうず電流を発生させるようになっており、この時に発
生するうず電流は、銅膜６等の導電性膜の膜厚によって
変化する。The eddy current sensor 150 has a sensor coil, and a high frequency current is passed through the sensor coil to generate an eddy current inside a conductive film such as the copper film 6 deposited on the surface of the substrate W. The eddy current generated at this time changes depending on the film thickness of the conductive film such as the copper film 6.

【００６８】そこで、この例では、この基板Ｗの表面に
堆積した銅膜６等の導電性膜の内部に発生するうず電流
の大きさをうず電流センサ１５０で検出し、このうず電
流センサ１５０で検出した信号を信号処理装置１５２に
送り、この信号処理装置１５２で、例えばこのうず電流
の変化の大きさが所定値以上に達したことを検知した
時、例えばＴａＮ等からなるバリア層５が露出したと判
断して、加工終点を検出するようになっている。信号処
理装置１５２は、加工終点を検出すると制御部１５４に
加工終了の信号を送る。Therefore, in this example, the eddy current sensor 150 detects the magnitude of the eddy current generated inside the conductive film such as the copper film 6 deposited on the surface of the substrate W, and the eddy current sensor 150 detects the eddy current. The detected signal is sent to the signal processing device 152, and when the signal processing device 152 detects that the magnitude of the change in the eddy current has reached a predetermined value or more, for example, the barrier layer 5 made of TaN or the like is exposed. The processing end point is detected on the basis of the judgment. When the signal processing device 152 detects the processing end point, it sends a processing end signal to the control unit 154.

【００６９】[0069]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加工電極及び給電電極と被加工物の間の電圧を印加して
電解加工を行にあたり、比較的簡単な構成で、かつ安定
して電解加工の加工終点を検出することができる。As described above, according to the present invention,
Electrolytic machining is performed by applying a voltage between the machining electrode and the feeding electrode and the workpiece, and the machining end point of the electrolytic machining can be stably detected with a relatively simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の実施の形態の電解加工装置とＣＭＰ装
置を一体化した基板処理装置の平面図である。FIG. 1 is a plan view of a substrate processing apparatus in which an electrolytic processing apparatus and a CMP apparatus according to an embodiment of the present invention are integrated.

【図２】図１に示す基板処理装置の正面図である。FIG. 2 is a front view of the substrate processing apparatus shown in FIG.

【図３】図１及び図２に示す基板処理装置を備えた基板
処理システムの全体構成を示す配置図である。FIG. 3 is a layout diagram showing an overall configuration of a substrate processing system including the substrate processing apparatus shown in FIGS. 1 and 2.

【図４】本発明の他の実施の形態の電解加工装置の要部
を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a main part of an electrolytic processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図５】関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a relationship.

【図６】本発明の更に他の実施の形態の電解加工装置の
要部を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main part of an electrolytic processing apparatus according to still another embodiment of the present invention.

【図７】本発明の更に他の実施の形態の電解加工装置の
要部を示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing a main part of an electrolytic processing apparatus according to still another embodiment of the present invention.

【図８】銅配線を形成する例を工程順に示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of forming a copper wiring in the order of steps.

【図９】イオン交換体を備えた電解加工の原理の説明に
付する図である。FIG. 9 is a diagram attached to an explanation of the principle of electrolytic processing provided with an ion exchanger.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

３０ 電解加工装置 ３２ ＣＭＰ装置 ３４ 基板処理装置 ３６ ロード・アンロード部 ４０ プッシャ ４６，１３８，１４４，１５４ 制御部 ４８ 化学機械的研磨部 ５０ 電解加工部 ５２ 搬送部 ５４ 研磨テーブル ５６ 研磨布 ６２ 中空モータ ６４ 加工テーブル ６６ 加工電極 ６８ 給電電極 ７０ イオン交換体 ７２ 電極板 ７６ 再生部 ８０ 再生ヘッド ８２ インバータ装置 ９０ 電流変換器 ９２ 電圧変換器 ９４ 電力計 ９６，１３６，１４２，１５２ 信号処理装置（加工終
点検出部） １０８ トップリングヘッド １１２ トップリング １３０ 温度センサ １４０ 光学式センサ １５０ 電流センサ30 Electrochemical Machining Device 32 CMP Device 34 Substrate Processing Device 36 Load / Unload Unit 40 Pusher 46, 138, 144, 154 Control Unit 48 Chemical Mechanical Polishing Unit 50 Electrochemical Machining Unit 52 Transporting Unit 54 Polishing Table 56 Polishing Cloth 62 Hollow Motor 64 processing table 66 processing electrode 68 power feeding electrode 70 ion exchanger 72 electrode plate 76 reproducing unit 80 reproducing head 82 inverter device 90 current converter 92 voltage converter 94 wattmeter 96, 136, 142, 152 signal processing device (processing end point detection Part) 108 top ring head 112 top ring 130 temperature sensor 140 optical sensor 150 current sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 穂積 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 小畠 厳貴 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 3C059 AA02 AB01 CB12 CC00 CC02 CC06 CD07    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hozumi Yasuda             11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd.             Inside the EBARA CORPORATION (72) Inventor Itsuki Takahata             11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd.             Inside the EBARA CORPORATION F term (reference) 3C059 AA02 AB01 CB12 CC00 CC02                       CC06 CD07

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 加工電極と給電電極を有し、前記加工電
極と前記給電電極との間に電圧を印加して、液体の存在
下で被加工物の表面を電解加工する電解加工部と、 前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方と被
加工物との間に発生する摩擦力の加工に伴う変化を検出
して加工終点を検出する加工終点検出部を有することを
特徴とする電解加工装置。1. An electrolytic processing unit having a processing electrode and a power supply electrode, wherein a voltage is applied between the processing electrode and the power supply electrode to electrolytically process the surface of a workpiece in the presence of a liquid. An electrolytic processing apparatus having a processing end point detection unit that detects a processing end point by detecting a change in frictional force generated between at least one of the processing electrode or the power supply electrode and a workpiece, which is caused by processing. . 【請求項２】 加工電極と給電電極を有し、前記加工電
極と前記給電電極との間に電圧を印加して、液体の存在
下で被加工物の表面を電解加工する電解加工部と、 前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方と被
加工物との間に発生する熱量の加工に伴う変化を検出し
て加工終点を検出する加工終点検出部を有することを特
徴とする電解加工装置。2. An electrolytic processing unit having a processing electrode and a power supply electrode, wherein a voltage is applied between the processing electrode and the power supply electrode to electrolytically process the surface of a workpiece in the presence of a liquid. An electrolytic processing apparatus comprising a processing end point detection unit that detects a processing end point by detecting a change in the amount of heat generated between at least one of the processing electrode or the power supply electrode and a workpiece, which is caused by processing. 【請求項３】 加工電極と給電電極を有し、前記加工電
極と前記給電電極との間に電圧を印加して、液体の存在
下で被加工物の表面を電解加工する電解加工部と、 被加工物の被加工面に入射し該被加工面で反射した反射
光の強度の加工に伴う変化を検出して加工終点を検出す
る加工終点検出部とを有することを特徴とする電解加工
装置。3. An electrolytic processing part having a processing electrode and a power supply electrode, wherein a voltage is applied between the processing electrode and the power supply electrode to electrolytically process the surface of a workpiece in the presence of a liquid. An electrolytic processing apparatus comprising: a processing end point detection unit that detects a processing end point by detecting a change in intensity of reflected light that is incident on a processing surface of a work piece and reflected by the processing surface. . 【請求項４】 加工電極と給電電極を有し、前記加工電
極と前記給電電極との間に電圧を印加して、液体の存在
下で被加工物の表面を電解加工する電解加工部と、 被加工物の内部に発生させたうず電流の加工に伴う変化
を検出して加工終点を検出する加工終点検出部を有する
ことを特徴とする電解加工装置。4. An electrolytic processing section having a processing electrode and a power supply electrode, wherein a voltage is applied between the processing electrode and the power supply electrode to electrolytically process the surface of a workpiece in the presence of a liquid. An electrolytic processing apparatus having a processing end point detection unit that detects a processing end point by detecting a change in processing of an eddy current generated inside a workpiece. 【請求項５】 加工電極と給電電極を有し、前記加工電
極と前記給電電極との間に電圧を印加して、液体の存在
下で被加工物の表面を電解加工する電解加工部と、 加工時に前記加工電極と前記給電電極との間を流れる電
気量を検出し積算して加工終点を検出する加工終点検出
部とを有することを特徴とする電解加工装置。5. An electrolytic processing section having a processing electrode and a power supply electrode, wherein a voltage is applied between the processing electrode and the power supply electrode to electrolytically process the surface of a workpiece in the presence of a liquid. An electrolytic processing apparatus comprising: a processing end point detection unit that detects and integrates an amount of electricity flowing between the processing electrode and the power feeding electrode during processing to detect a processing end point.