JP4245453B2 - Electrolytic processing apparatus and electrolytic processing method - Google Patents
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Description
本発明は、電解加工装置及び電解加工方法に係り、特に半導体ウエハ等の基板の表面に形成された導電性材料を加工したり、基板の表面に付着した不純物を除去したりするために使用される電解加工装置及び電解加工方法に関するものである。 The present invention relates to an electrolytic processing apparatus and an electrolytic processing method, and is particularly used for processing a conductive material formed on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer or removing impurities adhering to the surface of the substrate. The present invention relates to an electrolytic processing apparatus and an electrolytic processing method.
近年、半導体ウエハ等の基板上に回路を形成するための配線材料として、アルミニウム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、ＣＶＤ、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜して、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により不要の銅を除去するようにしている。 In recent years, as a wiring material for forming a circuit on a substrate such as a semiconductor wafer, the movement of using copper (Cu) having a low electrical resistivity and a high electromigration resistance in place of aluminum or an aluminum alloy has become prominent. . This type of copper wiring is generally formed by embedding copper in a fine recess provided on the surface of the substrate. As a method of forming this copper wiring, there are methods such as CVD, sputtering and plating, but in any case, copper is formed on almost the entire surface of the substrate, and unnecessary copper is formed by chemical mechanical polishing (CMP). To be removed.
図１（ａ）乃至図１（ｃ）は、この種の銅配線基板Ｗの一製造例を工程順に示すもので、先ず、図１（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、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。
FIG. 1A to FIG. 1C show an example of manufacturing this type of copper wiring board W in the order of steps. First, as shown in FIG. 1A, a semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed is shown. An
そして、図１（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及び配線溝４内に銅を充填するとともに、絶縁膜２上に銅膜６を堆積する。その後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅膜６及びバリア膜５を除去して、コンタクトホール３及び配線溝４に充填させた銅膜６の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１（ｃ）に示すように銅膜６からなる配線が形成される。
Then, as shown in FIG. 1B , the surface of the substrate W is plated with copper to fill the
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。 In recent years, as the miniaturization and high precision have progressed in the components of all devices, and the manufacturing in the submicron region has become common, the influence of the processing method itself on the characteristics of the material has been increasing. Under these circumstances, the machining method in which the tool removes the workpiece while physically destroying it, as in conventional machining, because many defects are generated in the workpiece by machining. The properties of the work piece deteriorate. Therefore, it becomes a problem how the processing can be performed without impairing the characteristics of the material.
この問題を解決する手段として開発された特殊加工法に、化学研磨や電解加工、電解研磨がある。これらの加工法は、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。 Special processing methods developed as means for solving this problem include chemical polishing, electrolytic processing, and electrolytic polishing. In contrast to conventional physical processing, these processing methods perform removal processing or the like by causing a chemical dissolution reaction. Therefore, defects such as work-affected layers and dislocations due to plastic deformation do not occur, and the problem of performing processing without impairing the properties of the above-mentioned material is achieved.
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２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１２ｂとを接触乃至近接させ、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から超純水等の加工用液体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、超純水等の加工用液体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加工用液体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、超純水等の加工用液体１８中に溶解し、被加工物１０の表面に沿った超純水等の加工用液体１８の流れによって被加工物１０から除去される。
As electrolytic processing, one using an ion exchanger has been developed. As shown in FIG. 2, the
ここで、例えばイオン交換体としてカチオン交換基（陽イオン交換基）を付与したカチオン交換体を使用して銅の電解加工を行うと、銅が陽イオン交換基に捕らえられる。このように銅による陽イオン交換基の消費が進むと、継続的な加工が不能になる。また、イオン交換体としてアニオン交換基（陰イオン交換基）を付与したアニオン交換体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）の表面に銅の酸化物が生成されて付着し、加工速度の均一性を妨げるおそれがある。 Here, for example, when electrolytic processing of copper is performed using a cation exchanger provided with a cation exchange group (cation exchange group) as an ion exchanger, copper is captured by the cation exchange group. Thus, if consumption of the cation exchange group by copper advances, a continuous process will become impossible. In addition, when an anion exchanger provided with an anion exchange group (anion exchange group) is used as the ion exchanger, copper oxide is produced on the surface of the ion exchanger (anion exchanger). May adhere and hinder the uniformity of the processing speed.
そこで、このような場合に、イオン交換体を再生することで、これらの弊害を除去することが考えられる。イオン交換体の再生とは、イオン交換体に捕らえられたイオンを、例えばカチオン交換体の場合は水素イオンに、アニオン交換体の場合は水酸化物イオンにそれぞれ交換することである。 Therefore, in such a case, it is conceivable to remove these adverse effects by regenerating the ion exchanger. The regeneration of the ion exchanger means that the ions captured by the ion exchanger are exchanged with, for example, hydrogen ions in the case of a cation exchanger and hydroxide ions in the case of an anion exchanger.
イオン交換体の再生は、通常、カチオン交換体の場合は酸を、アニオン交換体の場合はアルカリを用い、これらの液体にイオン交換体を浸漬させることで一般に行われる。ここで、例えば、ナトリウムイオンのように、水素イオンとイオン選択係数が近いイオンを捕らえた陽イオン交換体にあっては、酸に浸漬させることによって非常に短時間でイオン交換体を再生することができる。しかし、イオン選択係数の大きいイオンを捕らえたイオン交換体を酸やアルカリを使用して再生すると、この再生速度が非常に遅い。また再生後のイオン交換体には、薬液が高濃度に残留し、このため、イオン交換体の洗浄が必要となる。更に、再生液を溜める再生槽が別途必要となって、かなり広い設置面積を占めてしまうばかりでなく、イオン交換体の再生のために加工を中断する必要があって、スループットの低下に繋がってしまう。 The regeneration of the ion exchanger is generally performed by immersing the ion exchanger in these liquids using an acid in the case of a cation exchanger and an alkali in the case of an anion exchanger. Here, for example, in the case of a cation exchanger that captures ions having an ion selectivity coefficient close to that of hydrogen ions such as sodium ions, the ion exchanger can be regenerated in a very short time by being immersed in an acid. Can do. However, when an ion exchanger that captures ions having a large ion selectivity coefficient is regenerated using an acid or alkali, this regeneration rate is very slow. In addition, the chemical solution remains at a high concentration in the regenerated ion exchanger, and thus it is necessary to clean the ion exchanger. Furthermore, a separate regeneration tank for storing the regeneration solution is required, which not only occupies a considerably large installation area, but also requires processing to be interrupted for regeneration of the ion exchanger, leading to a decrease in throughput. End up.
なお、被加工物に接するイオン交換体は、表面平滑性を持たせるため、例えば薄いフィルム形状に形成されており、そのため、イオンの蓄積容量の目安となるイオン交換容量が一般に小さい。このため、フィルム形状のイオン交換体と電極の間に、イオン交換容量の大きいイオン交換体を積層し、加工生成物の大部分の取込みをこの積層部（積層イオン交換体）で行っていた。しかし、ある程度加工を行うと、それ以上この積層部が加工生成物を取り込めなくなるので、イオン交換体の交換、もしくは再生を要していた。このため、この交換に多大な時間が掛かり、また再生するにしても、その間は加工ができないので、装置のスループットに悪影響を与えていた。 Note that the ion exchanger in contact with the workpiece is formed in, for example, a thin film shape so as to have surface smoothness, and therefore, the ion exchange capacity serving as a measure of the ion storage capacity is generally small. For this reason, an ion exchanger having a large ion exchange capacity is laminated between the film-shaped ion exchanger and the electrode, and most of the processed product is taken in by this laminated portion (laminated ion exchanger). However, if the processing is performed to some extent, the laminated portion cannot take in the processed product any more, so that it is necessary to replace or regenerate the ion exchanger. For this reason, this replacement takes a lot of time, and even if it is regenerated, since it cannot be processed during that time, the throughput of the apparatus is adversely affected.
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、イオン交換体からなる接触部材を、装置としてのスループットに悪影響を与えることなく、容易かつ迅速に再生できるようにした電解加工装置及び電解加工方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, an ion exchanger or Ranaru contact member, without adversely affecting the throughput of the apparatus, easily and quickly and can be reproduced electrolytic processing apparatus and electrochemical machining It aims to provide a method.
請求項１に記載の発明は、基板を保持する基板保持部と、前記基板に給電する給電電極と、加工電極を備えた加工テーブルと、前記基板保持部で保持した基板と前記加工テーブルとの間に位置して、加工時に基板と接触するイオン交換体からなる接触部材と、前記加工電極と前記給電電極の間に電圧を印加する電源と、前記接触部材の前記基板保持部が位置しない部分に配置される再生部と、前記再生部に接続される再生用電源とを有し、加工時に前記加工テーブル上に位置する前記接触部材に前記再生部を接触させて該接触部材を再生することを特徴とする電解加工装置である。
The invention described in
これにより、加工電極と給電電極との間に電圧を印加して、給電電極で基板に給電しながら加工電極で基板に加工を施し、同時に、加工テーブル上に位置する接触部材を再生部に接触させて再生することで、加工テーブル上に位置するイオン交換体からなる接触部材を利用した加工と該接触部材の再生を同時に行うことができる。 As a result, a voltage is applied between the machining electrode and the feeding electrode, and the substrate is processed with the machining electrode while feeding the substrate with the feeding electrode, and at the same time, the contact member located on the machining table is brought into contact with the reproducing unit. By regenerating, the processing using the contact member made of an ion exchanger located on the processing table and the regeneration of the contact member can be performed simultaneously.
請求項２に記載の発明は、前記接触部材に接触して該接触部材を再生する再生用イオン交換体と、該再生用イオン交換体を挟んで前記加工電極及び／または前記給電電極と反対側に配置され、前記加工電極よりも低い電位となる再生電極とを有す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。
これにより、接触部材を加工電極及び／または給電電極に接触させた状態で、例えば加工電極及び／または給電電極を陽極、再生電極を陰極にそれぞれ接続して電圧を印加することで、電解加工に伴って接触部材の内部に取り込まれた銅イオン等の不純物イオンを、再生用イオン交換体に向けて移動させ該再生用イオン交換体の内部に取り込んで接触部材から排除することができる。
According to a second aspect of the invention, a reproduction ion exchanger to regenerate the contact member in contact with said contact member, a side opposite to the working electrode and / or the feeding electrode across said reproducing ion exchanger The electrolytic processing apparatus according to
Thus, in a state in which the contact member is in contact with the machining electrode and / or the feeding electrode, for example, by connecting the machining electrode and / or the feeding electrode to the anode and the regenerative electrode to the cathode, and applying a voltage, the electrolytic machining can be performed. with impurity ions of copper ions incorporated in the interior of the contact member can be eliminated from the contact member incorporated into the interior of the regeneration the ion exchanger is moved toward the playback ion exchanger.
請求項３に記載の発明は、前記再生部は、前記再生用イオン交換体と前記再生電極との間に形成された排出液流路を有することを特徴とする請求項２記載の電解加工装置である。
これにより、前述のようにして、再生用イオン交換体に向けて移動する不純物イオンを、再生用イオン交換体を透過させて排出液流路の内部に導き、この排出液流路に沿って流れる排出液によって系外に排出することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the electrolytic processing apparatus according to the second aspect, the regeneration section has a drainage flow path formed between the regeneration ion exchanger and the regeneration electrode. It is.
Thus, as described above, the impurity ions moving toward the regeneration the ion exchanger, is transmitted through the reproducing ion exchanger leads to the interior of the discharge liquid flow path, flows along the discharge liquid flow path It can be discharged out of the system by the discharged liquid.
請求項４に記載の発明は、前記再生部は、前記接触部材に接触して該接触部材を再生する再生用イオン交換体と、該再生用イオン交換体を挟んで前記加工電極及び／または前記給電電極と反対側に配置され、前記加工電極よりも高い電位となる再生電極を有し、前記加工テーブルの内部には、排出液流路が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電解加工装置である。
これにより、接触部材を加工電極及び／または給電電極に接触させた状態で、例えば加工電極を陰極、再生電極、更には必要に応じて給電電極を陽極にそれぞれ接続して電圧を印加して、あたかも接触部材の電解加工を行うように操作することで、接触部材の内部に取り込まれた銅イオン等の不純物イオンを再生電極から遠ざける方向に移動させて加工テーブルの内部に設けた排出液流路内に導き、この排出液流路に沿って流れる排出液によって系外に排出することができる。
The invention according to
Thereby, in a state where the contact member is in contact with the processing electrode and / or the feeding electrode, for example, the processing electrode is connected to the cathode, the reproduction electrode, and further the feeding electrode is connected to the anode as necessary, and a voltage is applied, Discharge liquid flow path provided inside the processing table by moving the impurity ions such as copper ions taken into the contact member away from the regeneration electrode by operating the contact member as if it were electrolytically processed. It can be discharged out of the system by the discharged liquid flowing in the discharged liquid flow path.
請求項５に記載の発明は、前記再生部は、前記基板保持部または前記接触部材の動きに連動して、もしくは独立して、移動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電解加工装置である。
これにより、例えば接触部材が移動する時、この接触部材と再生用イオン交換体との間に相対運動が生じることをなくして、一般に摩耗に弱いイオン交換体膜等からなる接触部材や再生用イオン交換体が擦れて摩耗してしまうことを防止することができる。
The invention according to
Thereby, for example, when the contact member moves, relative contact is not generated between the contact member and the regenerative ion exchanger, and the contact member or the regenerative ion generally made of an ion exchanger membrane or the like that is generally resistant to wear. Ru can be prevented that the exchanger will be worn by rubbing.
請求項６に記載の発明は、加工電極と、基板に給電する給電電極と、基板を保持する基板保持部と、加工時に基板と接触するイオン交換体からなる接触部材と、基板と前記接触部材を接触させながら、前記加工電極と前記給電電極の間に電圧を印加して基板表面の加工を行う電源と、基板と接触しない位置に位置する前記接触部材と再生用イオン交換体を接触させることにより前記接触部材の再生を行う再生部とを有し、前記再生用イオン交換体は、該再生用イオン交換体の少なくとも表面が移動可能に構成されてい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、再生用イオン交換体の表面を、接触部材との相対運動がなくなるように移動させつつ、再生用イオン交換体に接触する接触部材を再生することで、一般に摩耗に弱いイオン交換体膜等からなる接触部材や再生用イオン交換体が擦れて摩耗してしまうことを防止することができる。この再生部として、再生電源に接続させずに、ダミー電極として接触部材に接触させることにより、接触部材を再生できるようにしたものを使用することができる。
The invention according to
Thus, for example, by regenerating the contact member that contacts the regenerative ion exchanger while moving the surface of the regenerative ion exchanger so that there is no relative movement with the contact member, the ion exchange is generally sensitive to wear. It is possible to prevent the contact member made of a body membrane or the like or the ion exchanger for regeneration from being worn by rubbing. As the reproducing unit, it is possible to use a reproducing unit that can reproduce the contact member by contacting the contact member as a dummy electrode without being connected to a reproducing power source.
請求項７に記載の発明は、前記再生部は、前記再生部自身が場所を移動することにより、前記再生用イオン交換体の表面が移動するように構成さ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。
請求項８に記載の発明は、前記再生部は、前記再生用イオン交換体が循環または巻き取られることにより該再生用イオン交換体の表面が移動するように構成さ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。
The invention according to
The invention according to claim 8, wherein the reproducing unit, wherein a surface of said reproducing ion exchanger is configured to move by said reproducing ion exchanger is taken circulation or wound An electrolytic processing apparatus according to
請求項９に記載の発明は、前記接触部材の表面と前記再生用イオン交換体の表面とを互いに接触させつつ、両者を実質的に同じ方向に移動させて接触部材の再生を行うことを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の電解加工装置である。
請求項１０に記載の発明は、前記接触部材の表面と前記再生用イオン交換体の表面とを互いに接触させつつ、両者を実質的に相対運動を生じさせないように移動させて接触部材の再生を行うことを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の電解加工装置である。
The invention according to claim 9 is characterized in that while the surface of the contact member and the surface of the regeneration ion exchanger are in contact with each other, the contact member is regenerated by moving them in substantially the same direction. An electrolytic processing apparatus according to any one of
According to a tenth aspect of the present invention, the surface of the contact member and the surface of the regenerative ion exchanger are brought into contact with each other, and the both are moved so as not to cause a relative movement to regenerate the contact member. The electrolytic processing apparatus according to
請求項１１に記載の発明は、基板と加工電極を備えた加工テーブルとを対峙させ、基板と前記加工テーブルとの間にイオン交換体からなる接触部材を基板に接触させて配置し、液体の存在下で前記加工電極と前記基板の間に電圧を印加して基板を加工し、前記加工テーブル上の基板と接触しない位置に位置する前記接触部材に再生部の再生用イオン交換体を接触させつつ、前記再生部を再生用電源に接続し該再生部と前記加工電極の間に電圧を印可して前記接触部材を再生することを特徴とする電解加工方法である。 The invention described in 請 Motomeko 11 to confront the working table with the substrate and the processing electrode, a contact member made of an ion exchanger and placed in contact with the substrate between the substrate and the processing table, the liquid A substrate is processed by applying a voltage between the processing electrode and the substrate in the presence of the substrate, and the regeneration ion exchanger of the regeneration unit is brought into contact with the contact member located at a position not contacting the substrate on the processing table. The electrolytic processing method is characterized in that the contact member is regenerated by connecting the regeneration unit to a regeneration power source and applying a voltage between the regeneration unit and the processing electrode.
請求項１２に記載の発明は、基板と加工電極とを対峙させ、基板と加工電極との間にイオン交換体からなる接触部材を基板に接触させて配置し、液体の存在下で前記加工電極と前記基板との間に電圧を印加して基板を加工し、基板と接触しない位置に位置する前記接触部材と再生部の再生用イオン交換体を接触させつつ、該再生用イオン交換体の少なくとも表面を移動させて前記接触部材を再生することを特徴とする電解加工方法である。 According to the twelfth aspect of the present invention, a substrate and a processing electrode are opposed to each other, a contact member made of an ion exchanger is disposed between the substrate and the processing electrode so as to contact the substrate, and the processing electrode is present in the presence of a liquid. wherein processing the substrate by applying a voltage between the substrate and the contact member and while contacting the reproduction ion exchanger regeneration unit located at a position not in contact with the substrate, at least of the reproduction ion exchanger It is an electrolytic processing method characterized by regenerating the contact member by moving the surface.
請求項１３に記載の発明は、前記再生部は、前記再生部自身が場所を移動することにより、前記再生用イオン交換体の表面が移動することを特徴とする請求項１２記載の電解加工方法である。
請求項１４に記載の発明は、前記再生部は、前記再生用イオン交換体が循環または巻き取られることにより該再生用イオン交換体の表面が移動することを特徴とする請求項１２記載の電解加工方法である。
The invention according to claim 13 is the electrolytic processing method according to claim 12 , wherein the regeneration unit moves the surface of the regeneration ion exchanger as the regeneration unit moves. It is.
The invention described in
請求項１５に記載の発明は、前記接触部材の表面と前記再生用イオン交換体の表面とを互いに接触させつつ、両者を実質的に同じ方向に移動させて接触部材の再生を行うことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれかに記載の電解加工方法である。
請求項１６に記載の発明は、前記接触部材の表面と前記再生用イオン交換体の表面とを互いに接触させつつ、両者を実質的に相対運動を生じさせないように移動させて接触部材の再生を行うことを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれかに記載の電解加工方法である。
The invention according to claim 15 is characterized in that while the surface of the contact member and the surface of the regeneration ion exchanger are in contact with each other, both are moved in substantially the same direction to regenerate the contact member. The electrolytic processing method according to claim 12 .
According to a sixteenth aspect of the present invention, the surface of the contact member and the surface of the regenerative ion exchanger are brought into contact with each other, and the two are moved so as not to cause a relative movement to regenerate the contact member. 16. The electrolytic processing method according to claim 12, wherein the electrolytic processing method is performed .
本発明によれば、加工テーブル上での基板の加工と、イオン交換体からなる接触部材の再生を同時に行うことができ、これによって、再生用の場所を別途設ける必要をなくして省スペース化を図るとともに、装置としてのスループットを向上させることができる。しかも、接触部材と再生部との間の相対運動をなくすようにすることで、一般に摩耗に弱いイオン交換体からなる接触部材の摩擦を減らして、この長寿命化を図ることができる。 According to the present invention, the processing and the substrate on the processing table, regeneration of the ion exchanger or Ranaru contact member can be simultaneously performed, thereby saving space and eliminating the need to separately provide a location for reproduction And throughput of the apparatus can be improved. Moreover, the contact members and by the eliminate relative movement between the reproducing unit, to reduce the general friction weak ion exchangers do Ranaru contact member to wear, it is possible to achieve this long life.
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、以下の例では、半導体ウエハ等の基板の表面に堆積させた銅膜６（図１（ｂ）参照）を除去（研磨）するようにした電解加工装置（電解研磨装置）に適用した例を示しているが、他の電解加工にも適用できることは勿論である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following example, the present invention is applied to an electrolytic processing apparatus (electropolishing apparatus) in which the copper film 6 (see FIG. 1B) deposited on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer is removed (polished). Of course, the present invention can be applied to other electrolytic processing.
図３は、本発明の実施の形態における電解加工装置３０の縦断面図を示す。図３に示すように、電解加工装置３０は、水平方向に揺動自在な揺動アーム３２の自由端に垂設されて基板Ｗを下向き（フェースダウン）に吸着保持する基板保持部３４と、円板状で絶縁体からなる加工テーブル３６とを上下に備えている。この例では、加工テーブル３６として、基板保持部３４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。
FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of the
揺動アーム３２は、上下動用モータ３８の駆動に伴ってボールねじ４０を介して上下動し、揺動用モータ４２の駆動に伴って回転する揺動軸４４の上端に連結されている。また、基板保持部３４は、揺動アーム３２の自由端に取付けた自転用モータ４６に接続され、この自転用モータ４６の駆動に伴って回転（自転）するようになっている。
The
加工テーブル３６は、中空モータ４８に直結され、この中空モータ４８の駆動に伴って回転（自転）するようになっており、加工テーブル３６の内部には、純水、より好ましくは超純水を供給する純水流路（図示せず）が設けられている。そして、この純水流路は、中空モータ４８の中空部の内部を延びる純水供給管５０に接続されている。純水、好ましくは超純水は、純水供給管５０から加工テーブル３６内の純水流路を通じて、下記の吸水性を有する接触部材（イオン交換体）５６，５８に供給され、基板保持部３４で保持された基板Ｗの加工面全域に供給される。
The processing table 36 is directly connected to a
加工テーブル３６の表面（上面）には、図４に示すように、加工テーブル３６の半径方向に放射状に延びる複数の加工電極５２が設けられ、この各加工電極５２を挟んだ両側に、直線状に延びる各一対の給電電極５４が配置されている。そして、加工電極５２の上面（表面）には接触部材５６が設けられ、給電電極５４の上面（表面）にも、接触部材５８が設けられている。
As shown in FIG. 4, a plurality of
この例では、加工電極５２は、スリップリング６０を介して加工電源６２の陰極に、給電電極５４は、スリップリング６０を介して加工電源６２の陽極にそれぞれ接続される。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、加工電極５２は加工電源６２の陰極に接続され、給電電極５４は加工電源６２の陽極に接続される。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、加工電極は電源の陽極に接続され、給電電極は電源の陰極に接続される。
In this example, the
ここで、加工電極５２及び給電電極５４は、電解反応により、電極の酸化または溶出が一般に問題となる。このため、この電極の素材として、電極に広く使用されている金属や金属化合物よりも、炭素、比較的不活性な貴金属、導電性酸化物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酸化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電極抵抗の増大を防止することができる。
Here, the
図５に示すように、加工テーブル３６の上方には、円板状の再生部６４が加工テーブル３６の中心を挟んで基板保持部３４と並列した位置に上下動自在に配置されている。この再生部６４は、基板保持部３４で保持した基板Ｗを加工している時に、加工電極５２及び給電電極５４の表面（上面）を覆う接触部材５６，５８の表面に接触して該接触部材５６，５８を再生するためのものである。
As shown in FIG. 5, a disk-shaped reproducing
ここで、イオン交換体には異なる特性を有するものがあり、例えば、表面が平滑なイオン交換膜は、基板表面の銅の研磨加工等において段差解消能力に優れているが、イオン交換容量が小さい。また、不織布からなるイオン交換膜は、段差解消能力が低いがイオン交換容量は大きい。この実施の形態の各接触部材５６，５８は、図６及び図７に示すように、このような特性を有する２種類のイオン交換体６６，６８を多層に積層して、この例では、各２層ずつ積層して構成され、これによって、互いの短所を補い合うようにしている。
Here, some ion exchangers have different characteristics. For example, an ion exchange membrane having a smooth surface is excellent in level difference elimination ability in copper polishing of the substrate surface, but has a small ion exchange capacity. . In addition, an ion exchange membrane made of a nonwoven fabric has a low level difference elimination capability but a large ion exchange capacity. As shown in FIGS. 6 and 7, the
このように、イオン交換体６６，６８を積層して接触部材５６，５８を構成した場合には、このイオン交換体６６，６８には、以下の４点が求められる。
（１）加工生成物（ガス含む）の除去
これは、加工レートの安定性、加工レート分布の均一性に影響するためである。このため、「通水性」及び「吸水性」のあるイオン交換体を用いることが好ましい。ここで「通水性」とは、マクロな透過性を意味する。すなわち、素材自体に通水性がなくても、該部材に穴及び溝を切ることで水が通過できるようになり、通水性を持たせることができる。一方、「吸水性」とは、素材に水がしみ込む性質を意味する。
Thus, when the
(1) Removal of processing product (including gas) This is because it affects the stability of the processing rate and the uniformity of the processing rate distribution. For this reason, it is preferable to use an ion exchanger having “water permeability” and “water absorption”. Here, “water permeability” means macroscopic permeability. That is, even if the material itself does not have water permeability, water can be passed by cutting holes and grooves in the member, and water permeability can be given. On the other hand, “water absorption” means the property of water soaking into the material.
（２）加工レートの安定性
加工レートの安定性を図るためには、イオン交換材料を多数枚重ねて、イオン交換能力を確保することが好ましいと考えられる。
（３）被加工面の平坦性（段差解消能力）
被加工面の平坦性を確保するためには、イオン交換体の加工面の表面平滑性が良好であることが好ましいと考えられている。更に、硬い部材ほど加工表面の平坦性（段差解消能力）が高いのではないかと考えられている。
（４）長寿命
機械的寿命に関しては、耐磨耗性の高いイオン交換材料が好ましいと考えられている。
(2) Stability of processing rate In order to stabilize the processing rate, it is considered preferable to stack a large number of ion exchange materials to ensure ion exchange capability.
(3) Flatness of work surface (step-resolving ability)
In order to ensure the flatness of the work surface, it is considered preferable that the surface smoothness of the work surface of the ion exchanger is good. Furthermore, it is considered that the harder the member, the higher the flatness of the processed surface (step difference elimination ability).
(4) Long life In terms of mechanical life, ion exchange materials with high wear resistance are considered preferable.
各接触部材５６，５８を構成する上側の２層のイオン交換体６６は、被加工物と対面するので、下側の２層のイオン交換体６８よりも硬度が高く、しかも良好な表面平滑性を有することが好ましい。この実施の形態では、厚さ０．２ｍｍのナフィオン（デュポン社の商標）を使用している。ここで、「硬度が高い」とは、剛性が高く、かつ圧縮弾性率が低いことを意味する。硬度が高い材質を用いることにより、配線パターンを有するウエハ等の、基板表面の微細な凹凸に加工部材としてのイオン交換体６６が倣いにくくなるため、パターンの凸部のみを選択的に除去しやすい。また、「表面平滑性を有する」とは、表面の凹凸が小さいことを意味する。すなわち、イオン交換体が、被加工物である配線パターンを有するウエハ等の、パターンの凹部に接触しにくくなるため、パターンの凸部のみを選択的に除去しやすくなる。
Since the upper two-
各接触部材５６，５８を構成する下側の２層のイオン交換体６８としては、イオン交換容量の大きいイオン交換体を用いることが好ましく、この実施の形態では、厚さが１ｍｍのＣ膜（不織布イオン交換体）を使用して、トータルのイオン交換容量を増加させている。なお、イオン交換体６８のイオン交換容量が大きければ多層構造とせずに１枚のイオン交換体により形成してもよい。
As the lower two-
このように、この実施の形態では、表面平滑性を有するイオン交換体６６とイオン交換容量の大きなイオン交換体６８とを組み合わせて接触部材５６，５８を構成することにより、イオン交換容量が小さいというイオン交換体６６の短所をイオン交換体６８により補っている。すなわち、加工生成物の取り込みをイオン交換容量の大きいイオン交換体６８により行い、基板Ｗの加工は表面平滑性を有するイオン交換体６６により行うことで、高精度かつ加工量の大きな加工を実現している。
As described above, in this embodiment, the ion exchange capacity is small by configuring the
また、上側の２層のイオン交換体６６としては、通水性に優れたものを使用することがより好ましい。純水又は超純水がイオン交換体６６を通過するように流すことで、水の解離反応を促進させる官能基（強酸性陽イオン交換材料ではスルホン酸基）に十分な水を供給して水分子の解離量を増加させ、水酸化物イオン（もしくはＯＨラジカル）との反応により発生した加工生成物（ガスも含む）を水の流れにより除去して、加工効率を高めることができる。したがって、純水又は超純水の流れが必要となり、純水又は超純水の流れとしては、一様かつ均一であることが好ましい。このように、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。なお、イオン交換体６６は、素材自体には通水性がなくても、多孔を形成することによって水が流れる（通水性を持たせる）ようにしてもよい。また、イオン交換体６６の通水性が乏しい場合には、イオン交換体６６の両面に十分な水を供給することが好ましい。
Further, as the upper two-
このようなイオン交換体６６，６８は、例えば、アニオン交換基又はカチオン交換基を付与した不織布で構成されている。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。
ここで、例えば強塩基性アニオン交換基を付与した不織布は、繊維径２０〜５０μｍで空隙率が約９０％のポリオレフィン製の不織布に、γ線を照射した後グラフト重合を行ういわゆる放射線グラフト重合法により、グラフト鎖を導入し、次に導入したグラフト鎖をアミノ化して４級アンモニウム基を導入して作製される。導入されるイオン交換基の容量は、導入するグラフト鎖の量により決定される。グラフト重合を行うためには、例えばアクリル酸、スチレン、メタクリル酸グリシジル、更にはスチレンスルホン酸ナトリウム、クロロメチルスチレン等のモノマーを用い、これらのモノマー濃度、反応温度及び反応時間を制御することで、重合するグラフト量を制御することができる。したがって、グラフト重合前の素材の重量に対し、グラフト重合後の重量の比をグラフト率と呼ぶが、このグラフト率は、最大で５００％が可能であり、グラフト重合後に導入されるイオン交換基は、最大で５ｍｅｑ／ｇが可能である。 Here, for example, a nonwoven fabric provided with a strongly basic anion exchange group is a so-called radiation graft polymerization method in which a polyolefin nonwoven fabric having a fiber diameter of 20 to 50 μm and a porosity of about 90% is subjected to graft polymerization after γ-ray irradiation. Thus, a graft chain is introduced, and then the introduced graft chain is aminated to introduce a quaternary ammonium group. The capacity of the ion exchange group to be introduced is determined by the amount of graft chains to be introduced. In order to perform the graft polymerization, for example, using monomers such as acrylic acid, styrene, glycidyl methacrylate, sodium styrenesulfonate, chloromethylstyrene, and the like, by controlling the monomer concentration, reaction temperature, and reaction time, The amount of grafting to be polymerized can be controlled. Therefore, the ratio of the weight after graft polymerization to the weight of the material before 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.
強酸性カチオン交換基を付与した不織布は、上記強塩基性アニオン交換基を付与する方法と同様に、繊維径２０〜５０μｍで空隙率が約９０％のポリオレフィン製の不織布に、γ線を照射した後グラフト重合を行ういわゆる放射線グラフト重合法により、グラフト鎖を導入し、次に導入したグラフト鎖を、例えば加熱した硫酸で処理してスルホン酸基を導入して作製される。また、加熱したリン酸で処理すればリン酸基が導入できる。ここでグラフト率は、最大で５００％が可能であり、グラフト重合後に導入されるイオン交換基は、最大で５ｍｅｑ／ｇが可能である。 The nonwoven fabric provided with the strongly acidic cation exchange group was irradiated with γ-rays on a polyolefin nonwoven fabric having a fiber diameter of 20 to 50 μm and a porosity of about 90% in the same manner as the method of providing the strongly basic anion exchange group. The graft chain is introduced by a so-called radiation graft polymerization method in which post-graft polymerization is performed, and then the introduced graft chain is treated with, for example, heated sulfuric acid to introduce a sulfonic acid group. Moreover, a phosphoric acid group can be introduce | transduced if it processes with the heated phosphoric acid. Here, the graft ratio can be 500% at the maximum, and the ion exchange group introduced after the graft polymerization can be 5 meq / g at the maximum.
イオン交換体６６，６８の素材の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系高分子、又はその他有機高分子が挙げられる。また素材形態としては、不織布の他に、織布、シート、多孔質材、短繊維等が挙げられる。
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。
Examples of the material of the
Here, polyethylene and polypropylene can be subjected to graft polymerization by generating radicals in the material by first irradiating the material with radiation (γ rays and electron beams) (pre-irradiation) and then reacting with the monomer. . Thereby, a graft chain having high uniformity and few impurities can be formed. On the other hand, other organic polymers can be radically polymerized by impregnating the monomer and irradiating (simultaneously irradiating) radiation (γ rays, electron beams, ultraviolet rays). In this case, it is not uniform, but can be applied to most materials.
このように、イオン交換体６６，６８をアニオン交換基又はカチオン交換基を付与した不織布で構成することで、純水又は超純水や電解液等の液体が不織布の内部を自由に移動して、不織布内部の水分解触媒作用を有する活性点に容易に到達することが可能となって、多くの水分子が水素イオンと水酸化物イオンに解離される。更に、解離によって生成した水酸化物イオンが純水又は超純水や電解液等の液体の移動に伴って効率良く加工電極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。
In this way, by configuring the
ここで、イオン交換体６６，６８をアニオン交換基又はカチオン交換基の一方を付与したもののみで構成すると、電解加工できる被加工材料が制限されるばかりでなく、極性により不純物が生成しやすくなる。そこで、アニオン交換基を有するアニオン交換体とカチオン交換基を有するカチオン交換体とを重ね合わせたり、イオン交換体６６，６８自体にアニオン交換基とカチオン交換基の双方の交換基を付与するようにしたりしてもよく、これにより、被加工材料の範囲を拡げるとともに、不純物を生成しにくくすることができる。
Here, when the
なお、この例では、接触部材５６，５８として、イオン交換体６６，６８を使用した例を示しているが、このイオン交換体６６，６８の代わりに、例えば、通液性を有する不織布や多孔質のスポンジ等のパッドを使用してもよい。なお、接触部材に穴を開けて通液性をもたせてもよい。このことは、以下の例においても同様である。
In this example,
再生部６４は、図７に示すように、イオン交換体６６，６８からなる接触部材５６，５８の表面に接触する再生用イオン交換体７０と、再生用イオン交換体７０を挟んで接触部材５６，５８と反対側に配置された再生電極７２とを有している。この再生用イオン交換体７０は、接触部材５６，５８とほぼ同様に、表面平滑性を有し、例えば厚さ０．２ｍｍのナフィオン（デュポン社の商標）からなる２層のイオン交換体７４と、イオン交換容量が大きく、例えば厚さが１ｍｍのＣ膜（不織布イオン交換体）からなる２層のイオン交換体７６から構成されている。そして、表面側（下側）に位置するイオン交換体７４が接触部材５６，５８の表面（上面）に接触して、隔壁としての役割を果たすようになっている。
As shown in FIG. 7, the
再生電極７２は、例えば、下地の電極素材としてのチタン表面に、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、しかる後、高温で焼結して安定化と強度を保つ処理を行って製作される。
The
そして、図７に示すように、再生電極７２に再生電源７３の陰極を、加工電極５２及び給電電極５４に再生電源７３の陽極をそれぞれ接続して電圧を印加することで、接触部材５６，５８を構成するイオン交換体６６，６８に取り込まれた不純物イオン等を再生用イオン交換体７０に向けて移動させて該再生用イオン交換体７０の内部に取り込み、これによって、接触部材５６，５８を再生するようになっている。
Then, as shown in FIG. 7,
ここで、接触部材５６，５８を構成するイオン交換体６６，６８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）６６，６８のイオン交換基の多くを占有しており、次の加工を行う時の加工効率が悪くなる。また、イオン交換体６６，６８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）６６，６８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。この例では、イオン交換体６６，６８として、カチオン交換体を使用し、加工中に基板Ｗに接触して加工に使用されているイオン交換体６６，６８を、加工中に再生部６４で再生するようにしている。
Here, when the electrolytic processing of copper is performed using the
再生用イオン交換体７０は、再生に付する接触部材５６，５８、すなわちイオン交換体６６，６８から除去される不純物イオン等の移動の妨げとなることを防止する必要がある。イオン交換体は、カチオンまたはアニオンの一方を選択的に透過することができ、この要求を満たすことができる。そこで、この例では、再生用イオン交換体７０として、再生に付するイオン交換体６６，６８と同じイオン交換基を有しているイオン交換体、すなわちカチオン交換体を使用している。これにより、イオン交換体６６，６８から出たイオンを再生用イオン交換体７０の内部に取り込むことができる。
The
次に、この電解加工装置３０による基板処理（電解加工及び再生処理）について説明する。
先ず、基板保持部３４で基板Ｗを吸着保持し、基板保持部３４を加工テーブル３６上に所定に位置に位置させる。次に、基板保持部３４を下降させ、この基板保持部３４で保持した基板Ｗを、加工テーブル３６の上面に取付けた加工電極５２及び給電電極５４の表面を覆う接触部材５６，５８、すなわちイオン交換体６６の表面に接触させる。再生部６４にあっては、待避自在に構成されている場合にあっては、再生部６４を加工テーブル３６上の所定の位置に位置させ、しかる後、下降させて、再生部６４の再生用イオン交換体７０の下面を、加工テーブル３６の上面に取付けた加工電極５２及び給電電極５４の表面を覆う接触部材５６，５８、すなわちイオン交換体６６の表面に所定の圧力で接触させる。
Next, substrate processing (electrolytic processing and regeneration processing) by the
First, the
この状態で、加工電極５２と給電電極５４との間に加工電源６２から、更には加工電極５２及び給電電極５４と再生電極７２との間に再生電源７３から所定の電圧を印加しつつ、基板保持部３４と加工テーブル３６を回転（自転）させる。この時、加工テーブル３６の座標を、例えば加工テーブル３６の上方に鉛直方向に取付けた位置センサで測定して、加工テーブル３６の位置を検出する。なお、加工テーブル３６を回転させる中空モータ４８に取付けたエンコーダや、加工テーブルに取付けた光源と固定台座に取付けた受光センサなどによって加工テーブル３６の位置を検出するようにしてもよい。
In this state, while applying a predetermined voltage from the
そして、このように、加工テーブル３６の位置を検出して、基板保持部３４で保持した基板Ｗと接触する接触部材５６，５８で表面（上面）を覆われた加工電極５２と給電電極５４にあっては、図６に示すように、加工電極５２を加工電源６２の陰極に、給電電極５４を加工電源６２の陽極にそれぞれ接続する。一方、再生部６４の再生用イオン交換体７０の表面（下面）に接触する接触部材５６，５８で表面（上面）を覆われた加工電極５２と給電電極５４にあっては、図７に示すように、加工電極５２及び給電電極５４を再生電源７３の陽極に、再生電極７２を再生電源７３の陰極にそれぞれ接続する。
In this way, the position of the processing table 36 is detected, and the
同時に、純水供給管５０を通じて、基板保持部３４で保持した基板Ｗと接触部材５６，５８との間、及び再生部６４の再生用イオン交換体７０と接触部材５６，５８との間に、純水、好ましくは超純水等の加工用液体を供給する。
At the same time, between the substrate W held by the
これによって、加工テーブル３６上の基板保持部３４で保持した基板Ｗで覆われた領域にあっては、加工電極５２及び給電電極５４の電極反応およびイオン交換体６６，６８内のイオンの移動によって、基板Ｗに設けられた、例えば図１（ｂ）に示す銅膜６等の電解加工を行う。同時に、加工テーブル３６上の再生部６４で覆われた領域にあっては、加工電極５２及び給電電極５４の表面を覆うイオン交換体６６，６８を固体電解質としたイオン交換反応により、イオン交換体６６，６８中の銅イオン等の不純物イオンを再生部６４の再生用イオン交換体７０に向けて移動させて該再生用イオン交換体７０の内部に取り込み、これによって、加工に使用された加工電極５２及び給電電極５４の表面を覆う接触部材５６，５８を構成するイオン交換体６６，６８の再生を行う。
As a result, in the region covered with the substrate W held by the
この時、イオン交換体６６，６８としてカチオン交換体を使用した場合には、イオン交換体６６，６８に取り込まれたカチオンが再生用イオン交換体７０に向けて移動し再生用イオン交換体７０の内部に取り込まれてイオン交換体６６，６８が再生される。なお、イオン交換体６６，６８として、アニオン交換体を使用した場合には、イオン交換体６６，６８に取り込まれたカアニオンが再生用イオン交換体７０の内部に取り込まれてイオン交換体６６，６８が再生される。
ここに、純水または超純水等の加工用液体がイオン交換体６６，６８の内部を流れるようにすることで、効率のよい電解加工を行うことができる。
At this time, when using a cation exchanger as the
Here, by allowing a processing liquid such as pure water or ultrapure water to flow inside the
前述のように、再生用イオン交換体７０として、再生に付するイオン交換体６６，６８と同じイオン交換基を有しているイオン交換体を使用することで、イオン交換体６６，６８中の不純物イオンの再生用イオン交換体７０の内部の移動が再生用イオン交換体７０によって妨げられることを防止して、消費電力が増加することを防止することができる。
As described above, by using an ion exchanger having the same ion exchange group as the
電解加工完了後、加工電源６２と加工電極５２及び給電電極５４、再生電源７３と加工電極５２、給電電極５４及び再生電極７２との電気的接続を切り、基板保持部３４及び加工テーブル３６の回転を停止させる。しかる後、基板保持部３４を上昇させ、更に横方向に水平移動させて、電解加工後の基板Ｗを次工程に搬送する。同時に、再生部６４にあっても、再生部６４を上昇させ、しかる後、必要に応じて待避位置に待避させる。
After the electrolytic processing is completed, the electrical connection between the
この例では、基板Ｗと接触部材５６，５８としてのイオン交換体６６，６８との間、及び再生部６４の再生用イオン交換体７０とイオン交換体６６，６８との間に、純水、好ましくは超純水を供給するようにした例を示している。ここで、純水は、例えば電気伝導度（１ａｔｍ，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。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及び再生を行うことで、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６６，６８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, between the substrate W and the
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。 Since ultrapure water has high specific resistance and current does not flow easily, the electrical resistance is reduced by shortening the distance between the electrode and the workpiece as much as possible, or by sandwiching an ion exchanger between the electrode and the workpiece. However, the electric resistance can be further reduced and the power consumption can be reduced by further combining the electrolyte. In the processing with the electrolytic solution, the processed part of the workpiece covers a slightly wider range than the processing electrode. However, in the combination of ultrapure water and ion exchanger, almost no current flows through the ultrapure water. Only the area within which the machining electrode and the ion exchanger are projected is processed.
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、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。この電解液としては、例えば、ＮａＣｌやＮａ２ＳＯ４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と接触部材５６，５８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。
Instead of pure water or ultrapure water, an electrolytic solution obtained by adding an electrolyte to pure water or ultrapure water may be used. By using the electrolytic solution, the electric resistance can be further reduced and the power consumption can be reduced. Examples of the electrolytic solution include neutral salts such as NaCl and Na 2 SO 4 , acids such as HCl and H 2 SO 4 , and alkali solutions such as ammonia. What is necessary is just to select and use suitably. When the electrolytic solution is used, it is preferable that a slight gap is provided between the substrate W and the
また、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と接触部材５６，５８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、５０μＳ／ｃｍ以下、更に好ましくは、０．１μＳ／ｃｍ以下の電気伝導度を有する液体を使用することで、所望の加工速度を得ることができる。
In addition, a surfactant or the like is added to pure water or ultrapure water instead of pure water or ultrapure water, and the electric conductivity is 500 μS / cm or less, preferably 50 μS / cm or less, more preferably 0. A liquid having a specific resistance of 10 MΩ · cm or less may be used. Thus, by adding a surfactant to pure water or ultrapure water, a layer having a uniform suppressing action to prevent the movement of ions is formed at the interface between the substrate W and the
加工速度を上げるために電圧を上げ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、基板表面にピッチングが起こり、加工面の均一性や平坦化の確保が困難となる。これに対して、接触部材５６，５８を基板Ｗに接触させて電解加工を行うと、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。
When the voltage is increased to increase the processing speed and the current density is increased, discharge may occur when the resistance between the electrode and the substrate (workpiece) is large. When discharge occurs, pitching occurs on the substrate surface, and it becomes difficult to ensure uniformity and flatness of the processed surface. On the other hand, when the electrolytic processing is performed by bringing the
図８は、再生部６４のそれぞれ異なる形状及び配置例を示す。つまり、図８（ａ）は、共に扇状の一対の再生部６４ａ，６４ｂを用意し、この一対の再生部６４ａ，６４ｂを加工テーブル３６上の基板保持部３４を挟んだ円周方向に沿った両側に位置するように配置している。このように構成することで、基板保持部３４で保持した基板Ｗを加工するのに使用される直前、及び使用した直後の加工電極５２の表面を覆う接触部材５６及び給電電極５４の表面を覆う接触部材５８を再生することができる。
FIG. 8 shows different shapes and arrangement examples of the
図８（ｂ）は、加工テーブル３６とほぼ同じ大きさの円形で、一部に扇状の切欠き部８０を有する再生部６４ｃを用意し、この再生部６４ｃを該再生部６４ｃの切欠き部８０内に基板保持部３４を位置させた状態で加工テーブル３６と同心状に位置するように配置している。図８（ｃ）は、加工テーブル３６とほぼ同じ大きさの円形で、内部の所定の位置に基板保持部３４の外形に見合った大きさの貫通孔８２を設けた再生部６４ｄを用意し、この再生部６４ｄを該再生部６４ｄの貫通孔８２内に基板保持部３４を位置させた状態で加工テーブル３６と同心状に位置するように配置している。これにより、より広い面積の再生部６４ｃ，６４ｄを確保することができる。
FIG. 8B shows a
なお、前述の各例においては、加工電極５２の表面を覆う接触部材５６及び給電電極５４の表面を覆う接触部材５８の再生に際し、再生部６４の基板保持部３４に対する位置を固定するようにした例を示している。図９に示すように、例えば、再生部６４ｅとして、その直径が基板保持部３４より小さいものを使用し、この再生部６４ｅを基板テーブル３６の直径方向に移動自在に構成して、加工電極５２の表面を覆う接触部材５６及び給電電極５４の表面を覆う接触部材５８の再生に際し、基板テーブル３６を回転させると同時に、再生部６４ｅを基板テーブル３６の直径方向に移動させるようにしてもよい。このように、移動可能な再生部６４ｅを使用することで、再生用イオン交換体７０（図７参照）の構造に自由度を増やすとともに、特に再生が必要な部分を重点的に再生することもできる。なお、この場合、再生部に再生用電源を接続することにより再生部と加工電極５２に電圧を印加して再生を行っても、また、再生用電源に接続せずダミー電極として接触部材に接触させることにより接触部材の再生を行ってもよい。
In each of the above-described examples, the position of the reproducing
図１０は、本発明の他の実施の形態の電解加工装置における再生部８６の要部を示す。この再生部８６の前述の例における再生部６４と異なる点は、表面平滑性を有し、例えば厚さ０．２ｍｍのナフィオン（デュポン社の商標）からなる２層のイオン交換体７４のみで再生用イオン交換体７０を構成し、この再生用イオン交換体７０と再生電極７２との間に排出液流路８８を設け、この排出液流路８８に導入した排出液が排出液流路８８に沿って一方向に流れて外部に排出するようにした点にある。
FIG. 10 shows a main part of the reproducing
この例にあっては、排出液流路８８内に排出液を供給し、排出液流路８８に沿って排出液が一方向に流れている状態で、前述とほぼ同様にして、基板Ｗの加工及び接触部材５６，５８の再生を行う。この時、２層のイオン交換体７４からなる再生用イオン交換体７０は、隔壁としての役割を果たし、前述と同様にして、再生用イオン交換体７０に向かって移動した不純物イオン等は、この再生用イオン交換体７０の内部を透過して排出液流路８８の内部に導かれ、この排出液流路８８に沿って流れる排出液の流れで系外に排出される。なお、排出液流路８８内に、別途イオン交換体を配置してもよい。
In this example, the discharge liquid is supplied into the discharge liquid flow path 88, and the discharge liquid flows in one direction along the discharge liquid flow path 88. Processing and regeneration of the
排出液流路８８内に供給する排出液は、電気伝導度（誘電率）が、例えば５０μＳ／ｃｍ以上と高く、かつ再生に付されるイオン交換体６６，６８から除去されるイオンとの反応により不溶性の化合物を生成しない液体であることが望ましい。つまり、この排出液は、再生に付するイオン交換体６６，６８から移動し再生用イオン交換体７０を通過した不純物イオン等を該液体の流れで系外に排出するためのもので、このように、電気伝導度（誘電率）が高く、かつイオン交換体６６，６８から除去されるイオンとの反応により不溶性の化合物を生じない液体を供給することで、この液体の電気抵抗を下げて再生部８６の消費電力を少なく抑え、しかも、イオン交換体６６，６８との反応で難溶性もしくは不溶性の化合物（２次生成物）が生成されて再生用イオン交換体７０に付着することを防止することができる。
The effluent supplied into the effluent channel 88 has a high electrical conductivity (dielectric constant) of, for example, 50 μS / cm or more, and reacts with ions removed from the
この排出液は、排出する不純物イオンの種類によって任意に選択されるが、例えば、銅の電解研磨に使用したイオン交換体を再生する時に使用するものとして、濃度が１ｗｔ％以上の硫酸を挙げることができる。 The discharged liquid is arbitrarily selected depending on the type of impurity ions to be discharged. For example, sulfuric acid having a concentration of 1 wt% or more is used as an ion exchanger used for electrolytic polishing of copper. Can do.
図１１は、本発明の更に他の実施の形態の電解加工装置における加工テーブル９０の平面図を、図１２は、加工テーブル９０で加工しながら再生を行う状態を模式的に示す。図１１に示すように、この加工テーブル９０の表面には、加工テーブル９０のほぼ全幅に亘って直線状に延びる加工電極９２が、加工テーブル９０の長さ方向に沿った所定のピッチで設けられ、この加工電極９２の両側に、加工テーブル９０のほぼ全幅に亘って直線状に延びる各一対の給電電極９４が配置されている。そして、加工電極９２の上面（表面）に、前述と同様に、イオン交換体６６，６８（図６及び図７参照）で構成された接触部材９６が設けられ、給電電極９４の上面（表面）にも同様に、イオン交換体６６，６８で構成された接触部材９８が設けられている。この加工テーブル９０は、その長さ方向に沿って、左右に往復移動するようになっている。
FIG. 11 is a plan view of a machining table 90 in an electrolytic machining apparatus according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 12 schematically shows a state in which reproduction is performed while machining with the machining table 90. As shown in FIG. 11, on the surface of the processing table 90,
この加工テーブル９０の上方には、図１２に示すように、表面を下向きにして基板Ｗを着脱自在に保持する基板保持部１００が上下動自在に配置され、更に加工テーブル９０の移動方向に沿った基板保持部１００を挟んだ両側に、矩形状で、前述と同様に、再生用イオン交換体７０及び再生電極７２を有するか（図７参照）、または再生用イオン交換体７０、再生電極７２及び排出液流路８８を有する（図１０参照）、一対の再生部１０２が上下動自在に配置されている。なお、図示しないが、例えば加工テーブル９０の上方には、加工テーブル９０の位置を検出するセンサが備えられている。
Above the processing table 90, as shown in FIG. 12, a
この例によれば、加工テーブル９０を、その長さ方向に沿って左右に往復移動させ、基板保持部１００を回転（自転）させながら、前述の例と同様に、基板保持部１００で保持した基板Ｗと再生部１２２の再生用イオン交換体の下面を、加工テーブル９０の上面に取付けた加工電極９２を覆う接触部材９６、及び給電電極９４の表面を覆う接触部材９８の表面に接触させる。そして、この状態で、加工テーブル９０の位置を検出して、基板保持部１００で保持した基板Ｗと接触する接触部材９６，９８で表面（上面）を覆われた加工電極９２と給電電極９４にあっては、加工電極９２を加工電源の陰極に、給電電極９４を加工電源の陽極にそれぞれ接続し、再生部１０２の再生用イオン交換体の表面（下面）に接触する接触部材９６，９８で表面（上面）を覆われた加工電極９２と給電電極９４にあっては、加工電極９２及び給電電極９４を再生電源の陽極に、再生部１０２の再生電極を再生電源の陰極にそれぞれ接続する。
According to this example, the processing table 90 is reciprocated left and right along its length direction, and held by the
同時に、基板保持部１００で保持した基板Ｗと接触部材９６，９８との間、及び再生部１０２の再生用イオン交換体と接触部材９６，９８との間に、純水、好ましくは超純水等の加工用液体を供給する。
これによって、加工テーブル９０上の基板保持部１００で保持した基板Ｗで覆われた領域では、加工電極９２及び給電電極９４を通じて、基板保持部１００で保持した基板Ｗの電解加工が行われる。同時に、加工テーブル９０上の再生部１０２で覆われた領域では、加工電極９２の表面を覆う接触部材９６及び給電電極９４の表面を覆う接触部材９８を構成するイオン交換体６６，６８（図６及び図７参照）の再生が行われる。
At the same time, pure water, preferably ultrapure water, is provided between the substrate W held by the
As a result, in the region covered with the substrate W held by the
この例のように、加工テーブル９０を左右に往復運動させながら、基板保持部１００の移動方向に沿った両側に配置した再生部１０２で接触部材９６，９８の再生を行うことで、常に再生された接触部材９６，９８を使用した加工を行うことができる。なお、再生部１０２を基板保持部１００の移動方向に沿った片側に配置してもよいことは勿論である。また、この実施の形態では、加工テーブル９０を移動させるようにした例を示しているが、加工テーブル９０を固定し、基板保持部１００と再生部１０２を各々の移動機構により加工テーブル９０に対して独立に移動させるようにしてもよい。
As in this example, while the processing table 90 is reciprocated left and right, the
図１３は、本発明の更に他の実施の形態の電解加工装置の縦断面図を、図１４は、この電解加工装置に使用されている再生部の縦断面図をそれぞれ示す。図１３に示すように、この電解加工装置には、長さ方向に沿って左右に往復動自在な加工テーブル１１０と、この加工テーブル１１０の上方に配置され、基板Ｗを着脱自在に保持し、回転及び上下動自在な基板保持部１１２が備えられている。加工テーブル１１０の上面には、その幅方向のほぼ全長に亘って延びる加工電極１１４と給電電極１１６が、長さ方向に沿った所定のピッチで所定間隔離間して交互に配置されている。そして、各加工電極１１４の露出表面は、イオン交換体からなる接触部材１１８で一体に覆われ、各給電電極１１６の露出表面も同様に、イオン交換体からなる接触部材１２０で一体に覆われている。
FIG. 13 is a longitudinal sectional view of an electrolytic processing apparatus according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a longitudinal sectional view of a reproducing unit used in the electrolytic processing apparatus. As shown in FIG. 13, this electrolytic processing apparatus includes a processing table 110 that can reciprocate left and right along the length direction, and is disposed above the processing table 110 to hold the substrate W in a detachable manner. A
加工テーブル１１０の上方に位置して、該加工テーブル１１０の移動方向に沿った基板保持部１１２を挟んだ両側に、一対の再生部１２２が上下動自在に配置されている。この再生部１２２は、一対のローラ１２４ａ，１２４ｂと、このローラ１２４ａ，１２４ｂ間に掛け渡されローラ１２４ａ，１２４ｂの回転に伴って走行するベルト１２６を有している。ベルト１２６は、内輪となる再生電極としての電極層１２８の表面側に、２層のイオン交換体１３０からなる再生用イオン交換体１３２を積層して構成さている。ローラ１２４ａ，１２４ｂの少なくとも一方は、例えばプラチナ等で構成されて電極を兼用し、電極層（再生電極）１２８に該電極層１２８が陰極となるように通電できるようになっている。なお、図示しないが、例えば加工テーブル１１０の上方には、加工テーブル１１０の位置を検出するセンサが備えられている。
A pair of reproducing
この例によれば、加工テーブル１１０を、その長さ方向に沿って左右に往復移動させ、基板保持部１１２を回転（自転）させながら、前述の例とほぼ同様に、基板保持部１１２で保持した基板Ｗと再生部１２２のベルト１２６を、加工電極１１４を覆う接触部材１１８及び給電電極１１６表面の覆う接触部材１２０の表面に接触させ、同時に、再生部１２２のベルト１２６を、該ベルト１２６と加工テーブル１１０との相対速度がゼロとなるように走行させる。そして、この状態で、加工テーブル１１０の位置を検出して、基板保持部１００で保持した基板Ｗと対面する加工電極１１４と給電電極１１６にあっては、加工電極１１４を加工電源の陰極に、給電電極１１６を加工電源の陽極にそれぞれ接続し、再生部１０２のベルト１２６と対面する加工電極１１４と給電電極１１６にあっては、加工電極１１４及び給電電極１１６を再生電源の陽極に、再生部１２２の電極層（再生電極）１２８を再生電源の陰極にそれぞれ接続する。
According to this example, the processing table 110 is reciprocated to the left and right along its length direction, and is held by the
同時に、基板保持部１１２で保持した基板Ｗと接触部材１１８，１２０との間、及び再生部１２２の再生用イオン交換体１３２と接触部材１１８，１２０との間に、純水、好ましくは超純水等の加工用液体を供給する。
これによって、加工テーブル１１０上の基板保持部１１２で保持した基板Ｗで覆われた領域では、加工電極１１４及び給電電極１１６を通じて、基板保持部１１２で保持した基板Ｗの電解加工が行われる。同時に、加工テーブル１１０上の再生部１２２で覆われた領域では、加工電極１１４の表面を覆う接触部材（イオン交換体）１１８及び給電電極１１６の表面を覆う接触部材（イオン交換体）１２０の再生が行われる。
At the same time, between the substrate W held by the
As a result, in the region covered with the substrate W held by the
この例によれば、再生部１２２のベルト１２６を、該ベルト１２６と加工テーブル１１０との相対速度がゼロとなるように走行させることで、加工電極１１４を覆う接触部材１１８及び給電電極１１６を覆う接触部材１１８とベルト１２６を構成する再生用イオン交換体１３２とが擦れることを防止して、一般に摩耗に弱いイオン交換体からなる接触部材１１８，１２０や再生用イオン交換体１３２が擦れて摩耗してしまうことを防止し、これによって、これらの寿命を延ばすことができる。また、再生用イオン交換体１３２に新しい部分を接触部材に接触させることができるので、再生能力を増加させることができる。
According to this example, the
なお、この例では、一対の１２４ａ，１２４ｂの内の一方を駆動ローラとして、この駆動ローラの駆動に伴ってベルト１２６が一方向に走行するようにしている。一対のローラ１２４ａ，１２４ｂを回転自在に支承して、加工テーブル１１０の走行によって接触部材１１８，１２０と接触するベルト１２６に発生する摩擦力で、ベルト１２６が連れ回りするようにしてもよい。このことは、以下の例においても同様である。
In this example, one of the pair of 124a and 124b is used as a driving roller, and the
図１５は、本発明の更に他の実施の形態の電解加工装置の平面図を、図１６は、図１５の右側面図を、図１７は、図１５のＢ方向矢視図を示す。この例は、例えば図４に示す円板状の加工テーブル３６の上方に、一対の円錐ローラ１３４ａ，１３４ｂ間に掛け渡して一方向に走行するようにしたベルト１３６を有する再生部１３８を配置している。このベルト１３６は、図１４に示すベルト１２６とほぼ同様に、一対の円錐ローラ１３４ａ，１３４ｂの少なくとも一方から給電される電極層（給電電極）と、イオン交換体からなる再生用イオン交換体で構成されている。
15 is a plan view of an electrolytic processing apparatus according to still another embodiment of the present invention, FIG. 16 is a right side view of FIG. 15, and FIG. 17 is a view in the direction of arrow B in FIG. In this example, for example, a reproducing
そして、この例は、ベルト１３６が下側を走行する際に、加工テーブル３６の表面と面接触し、加工テーブル３６の回転に同期して、ベルト１３６を、加工テーブル３６の表面と該表面と面接触するベルト１３６との相対速度がゼロとなるように走行させるようにしている。これにより、前述の図１３及び図１４に示す例と同様に、一般に摩耗に弱いイオン交換体からなる接触部材や再生用イオン交換体が擦れて摩耗してしまうことを防止することができる。
In this example, when the
図１８は、本発明の更に他の実施の形態の電解加工装置の縦断面図を示す。図１８に示すように、この電解加工装置は、上方に開放した排出液流路１４０ａを有し、この排出液流路１４０ａの底部に、平板状の加工電極１４２を配置した加工テーブル１４０を備えている。この加工テーブル１４０の排出液流路１４０ａは、排出液供給管１４４と排出液排出管１４６に接続されている。
FIG. 18 shows a longitudinal sectional view of an electrolytic processing apparatus according to still another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 18, this electrolytic processing apparatus includes a processing table 140 having a drain
この例は、例えば厚さ０．２ｍｍのナフィオン（デュポン社の商標）からなり、非通液性を有して隔壁としたの役割を果たす第１層のイオン交換体（隔壁膜）１５０と、例えば厚さが１ｍｍのＣ膜（不織布イオン交換体）からなり、イオン交換容量が大きい第２層のイオン交換体（中間膜）１５２と、例えば厚さ０．２ｍｍのナフィオン（デュポン社の商標）からなり、表面平滑性を有する第３層のイオン交換体（表面膜）１５４から接触部材１５６が構成されている。
This example is made of, for example, Nafion (trademark of DuPont) having a thickness of 0.2 mm, and has a first layer ion exchanger (partition membrane) 150 that has liquid permeability and functions as a partition, For example, a second layer ion exchanger (intermediate membrane) 152 made of a C membrane (nonwoven fabric ion exchanger) having a thickness of 1 mm and having a large ion exchange capacity, and a Nafion (trademark of DuPont) having a thickness of 0.2 mm, for example. The
そして、第１層のイオン交換体（隔壁膜）１５０は、加工テーブル１４０の表面全体を覆って、排出液流路１４０ａ内に流入した排出液が該第１のイオン交換体１５０の裏面に接触する位置に固定されている。一方、第２層のイオン交換体（中間膜）１５２は、加工テーブル１４０を挟んで該加工テーブル１４０の両側に配置した一対のローラ１５８ａ，１５８ｂ間に掛け渡され、ローラ１５８ａ，１５８ｂの回転に伴って、第１層のイオン交換体１３０の表面に裏面が接触しながら一方向に走行して順次巻き取られ、全て巻き取られた後に、逆方向に走行する。第３層のイオン交換体（表面膜）１５４もほぼ同様に、加工テーブル１４０を挟んでこの両側の前記ローラ１５８ａ，１５８ｂの外側に配置した一対のローラ１６０ａ，１６０ｂ間に掛け渡され、ローラ１６０ａ，１６０ｂの回転に伴って、第２層のイオン交換体１５４と同期し、ほぼ一体となって同方向に走行する。
The first layer ion exchanger (partition membrane) 150 covers the entire surface of the processing table 140, and the discharged liquid flowing into the discharged
更に、加工テーブル１４０の両側方に位置して、第１層のイオン交換体１５０と第２層のイオン交換体１５２との間に、純水、好ましくは超純水等を供給する一対の純水供給ノズル１６２ａ，１６２ｂと、第２層のイオン交換体１５２と第３層のイオン交換体１５４との間に、純水、好ましくは超純水等を供給する一対の純水供給ノズル１６４ａ，１６４ｂがそれぞれ配置されている。そして、イオン交換体１５２，１５４の走行方向の上流側に位置する一方の純水供給ノズル１６２ａ，１６４ａまたは１６２ｂ、１６４ｂから、第１層のイオン交換体１５０と第２層のイオン交換体１５２との間、及び第２層のイオン交換体１５２と第３層のイオン交換体１５４との間に純水等をそれぞれ供給するようになっている。
Further, a pair of pure water, preferably ultrapure water, is provided between the first
加工テーブル１４０の上方には、表面を下向きにして基板Ｗを着脱自在に保持する基板保持部１７０が上下動自在に配置されている。この基板保持部１７０には、給電電極としてのブラシ電極１７２が備えられ、基板保持部１７０で基板Ｗを保持した時、ブラシ電極１７２を介して、基板Ｗの表面（被加工面）の、例えば図１（ｂ）示す銅膜６に給電するようになっている。更に、加工テーブル１４０の上方に位置して、イオン交換体１５２，１５４の走行方向に沿って基板保持部１７０を挟んだ両側には、前述の図１４に示すものと同様な構成の再生部１２２が上下動自在に配置されている。
Above the processing table 140, a
この例によれば、加工電極１４２に加工電源１７４の陰極を、ブラシ電極１７２に加工電源１７４の陽極をそれぞれ接続して所定の電圧を印加することで、基板保持部１７０で保持した基板Ｗの表面の電解加工が行われる。また、加工電極１４２に再生電源１７６の陰極を、再生部１２２の少なくとも一方のローラ１２４ａ，１２４ｂを介して電極層１２８（図１４参照）に再生電源１７６の陽極をそれぞれ接続して所定の電圧を印加することで、接触部材１５６を構成するイオン交換体１５０，１５２，１５４の再生が行われる。
According to this example, the cathode of the
この時、イオン交換体１５２，１５４の走行方向の上流側に位置する一方の純水供給ノズル１６２ａ，１６４ａまたは１６２ｂ、１６４ｂから、第１層のイオン交換体１５０と第２層のイオン交換体１５２との間、及び第２層のイオン交換体１５２と第３層のイオン交換体１５４との間に純水等をそれぞれ供給しつつ、接触部材１５６を構成する第２層のイオン交換体（中間膜）１５２をローラ１５８ａ，１５８ｂを介して、第３層のイオン交換体（表面膜）１５４をローラ１６０ａ，１６０ｂを介して、それぞれ同期して同方向に走行させる。同時に、再生部１２２のベルト１２６を、第３層のイオン交換体１５４との相対速度がゼロとなるように走行させる。更に、加工テーブル１４０の排出液流路１４０ａの内部に、例えば濃度が１ｗｔ％以上の硫酸からなる排出液を供給して、排出液流路１４０ａの内部を排出液で満たし、この排出液が排出液流路１４０ａ内を一方向に流れて外部に排出されるようにしておく。
At this time, from the pure
これにより、基板保持部１００で保持した基板Ｗにあっては、ブラシ電極１７２を介して基板の表面（被加工面）が陽極となり、排出液流路１４０ａ内に位置して排出液で浸漬されて基板の被加工面との間に電圧が印加される加工電極１４２により電解加工が行われる。一方、再生部１２２にあっては、この電極層１２８（図１４参照）が陽極となるため、電極層１２８と加工電極１４２との間に電圧を印加すると、あたかも電極層１２８を加工電極１４２で電解加工するような状態となる。これにより、接触部材１５６を構成する、主に第２層のイオン交換体１５２と第３層のイオン交換体１５４の内部に取込まれた銅イオン等の不純物イオンが電極層１２８から遠ざかる方向に移動して、加工テーブル１４０の内部に設けた排出液流路１４０ａ内に導かれ、この排出液流路１４０ａに沿って一方向流れる排出液によって系外に排出される。これによって、主にイオン交換体１５２，１５４が再生される。
As a result, in the substrate W held by the
この例によれば、接触部材１５６を多層構造からなるイオン交換体１５０，１５２，１５４で構成し、この表面に位置して基板に接触するイオン交換体１５４として、表面平坦性を有する薄いイオン交換膜（フィルム）を使用した場合等に、このイオン交換膜（接触部材の表面膜）１５４の取付けを容易となすことができる。
According to this example, the
しかも、このイオン交換体１５４の再生の際に、このイオン交換体１５４と再生部１２２のベルト１２６との相対速度をゼロとすることで、特に、薄いフィルム状のイオン交換体１５４が擦れて摩耗しまうことを防止することができる。更に、第２層のイオン交換体（中間膜）１５２として、イオン交換容量の大きいイオン交換体を使用することで、加工生成物の大部分の取込みをこのイオン交換体１５２で行い、しかもこのイオン交換体１５２を走行させながら、電解加工度行うと同時に再生することができる。また、第２層のイオン交換体（中間膜）１５２と第３層のイオン交換体（表面膜）１５４との間の相対速度をなくすことによって、これらのイオン交換体１５２，１５４が擦れて摩耗してしまうことを防止することができる。
In addition, when the
図１９は、本発明の更に他の実施の形態の電解加工装置の縦断面図を示し、図２０は、図１９の加工電極を構成する金属メッシュベルト及びその取付け状態を示す。この図１９に示す例の図１８に示す例と異なる点は、図１８に示す例における平板状の加工電極１４２の代わりに、無端状で、例えばＴｉＯ２の表面に白金をめっきして電解反応を起こし難くした材料で構成された、金属メッシュベルト１８０を加工電極として使用している点である。そして、加工テーブル１４０の排出液流路１４０ａの内部に一対の支柱１８２を立設し、この支柱１８２の上端に回転自在に支承した一対のローラ１８４ａ，１８４ｂ間に金属メッシュベルト（加工電極）１８０を掛け渡して、ローラ１８４ａ，１８４ｂの回転に伴って、金属メッシュベルト１８０が一方向に走行するようになっている。このローラ１８４ａ，１８４ｂの少なくとも一方は、例えばプラチナ等で構成されて電極を兼用し、金属メッシュベルト１８０に金属メッシュベルト１８０が陰極となるように通電できるようになっている。
FIG. 19 is a longitudinal sectional view of an electrolytic processing apparatus according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 20 shows a metal mesh belt constituting the processing electrode of FIG. 19 and its attached state. Is different from the example shown in Figure 18 of the example shown in FIG. 19, instead of a
この例によれば、金属メッシュベルト１８０を、接触部材１５６を構成する第１層のイオン交換体（隔壁膜）１５０の裏面に近接乃至接触させた状態で、例えば接触部材１５６を構成する第２層のイオン交換体１５２及び第３層のイオン交換体１５４と同期して、同方向に走行させることができる。
According to this example, in the state where the
図２１は、本発明の更に他の実施の形態の電解加工装置の縦断面図を示す。この電解加工装置の図１８に示す例と異なる点は、基板Ｗを着脱自在に支承する基板保持部１７０として、ブラス電極を有さないものを使用し、更に加工テーブル１４０の排出液流路１４０ａ内の基板保持部１７０で保持した基板Ｗに対向する位置に電極部２００を配置して、基板保持部１７０で保持した基板Ｗと電極部２００との間に接触部材１５６が位置するようにした点である。
FIG. 21 is a longitudinal sectional view of an electrolytic processing apparatus according to still another embodiment of the present invention. The electrolytic processing apparatus differs from the example shown in FIG. 18 in that a
電極部２００には、矩形平板状の電極ベース２０２が備えられており、この電極ベース２０２の上面に、加工電源２０４の陰極に接続され、電極ベース２０２の幅方向のほぼ全長に亘って直線状に延びる加工電極２０６と、加工電源２０４の陽極に接続され、電極ベース２０２の幅方向のほぼ全長に亘って直線状に延びる給電電極２０８が、交互に所定のピッチで互いに離間して配置されている。加工電極２０６の表面は、イオン交換体からなる接触部材２１０で一体に覆われ、給電電極２０８の表面も同様に、イオン交換体からなる接触部材２１２で一体に覆われている。そして、この接触部材２１０，２１２が接触部材１５６の第１層のイオン交換体１５２の裏面に接触するようになっている。更に、加工電極２０６と給電電極２０８は、この間に介装した隔壁２１４で電気的に分離されている。
The
この例によれば、前述の同様に、加工電源２０４の陰極に接続した加工電極２０６と、加工電源２０４の陽極に接続した給電電極２０８の電極反応およびイオン交換体１５０，１５２，１５４内のイオンの移動によって、基板Ｗの被加工面の電解加工を行い、また加工電極２０６を再生電源２１６の陰極に、再生部１２２の電極層１２８（図１４参照）を再生電源２１６の陽極にそれぞれ接続し、電極層１２８を加工電極２０６であたかも電解加工するようにすることで、イオン交換体１５０，１５２，１５４の再生を行うことができる。
According to this example, as described above, the electrode reaction between the
図２２は、本発明の更に他の実施の形態の電解加工装置の縦断面図を示す。この電解加工装置には、基板Ｗを着脱自在に保持する基板保持部２７０と、一対の回転軸２７２ａ，２７２ｂ間に掛け渡され、一方の回転軸２７２ａまたは２７２ｂの回転に伴って一方向に走行する無端状のベルト２７４が備えられている。このベルト２７４は、図示しない電源の異なる電極に交互に接続されて加工電極と給電電極となる電極が所定のピッチで交互に埋め込まれた電極ベルト２７６の表面に、例えばイオン交換体からなる接触部材２７８を積層して構成されている。更に、ベルト２７４を挟んで、基板保持部２７０と反対側に、接触部材２７８に接触して該接触部材２７８を再生する再生部２８０が、ベルト２７４の走行方向に沿って移動自在に配置されている。
FIG. 22 is a longitudinal sectional view of an electrolytic processing apparatus according to still another embodiment of the present invention. In this electrolytic processing apparatus, a
この電解加工装置によれば、ベルト２７４を一方向に走行させつつ、基板保持部２７０で保持した基板Ｗをベルト２７４の接触部材２７８の表面に接触させ、同時に、電極ベルト２７６に所定のピッチで設けられた電極に電源の異なる電極に交互に接続させ、この基板Ｗと接触部材２７８との間に純水、好ましくは超純水等を供給することで、基板Ｗの表面の加工が行われる。一方、再生部２８０にあっては、例えば、この再生用イオン交換体（図示せず）の表面を、ベルト２７４の接触部材２７８と接触させつつ同方向に同期して走行させ、所定の距離だけ走行させた後に基の位置に戻す操作を繰り返すことで、イオン交換体等からなる接触部材２７８の再生が行われる。これのように、再生部２８０をベルト２７４の走行方向に沿って走行させることで、接触部材２７８が擦れて摩耗してしまうことを防止しつつ、接触部材２７８を再生することができる。
なお、この再生部材２８０を、ベルト２７４の走行方向と直交する方向に移動するようにしてもよい。また、この実施の形態の再生部は、再生用電極に接続させても、再生用電極に接続させずダミー電極として作用して再生を行わせてもよい。
According to this electrolytic processing apparatus, the substrate W held by the
Note that the
３０ 電解加工装置
３２ 揺動アーム
３４，１００，１１２，１７０，２７０ 基板保持部
３６，９０，１１０，１４０ 加工テーブル
５２，９２，１１４，１４２，２０６ 加工電極
５４，９４，１１６，２０８ 給電電極
５６，５８，９６，９８，１１８，１２０，１５６，２１０，２１２，２７８ 接触部材
６２，１７４，２０４ 加工電源
６４，８６，１０２，１２２，１３８ 再生部
６６，６８，７４，７６，１３０，１５０，１５２，１５４ イオン交換体
７０，１３２ 再生用イオン交換体
７２ 再生電極
７３，１７６，２１６ 再生電源
８８，１４０ａ 排出液流路
１２６，１３６ ベルト
１２８ 電極層
１７２ ブラシ電極
１８０ 金属メッシュベルト
２００ 電極部
２１４ 隔壁
30
Claims (16)
前記基板に給電する給電電極と、
加工電極を備えた加工テーブルと、
前記基板保持部で保持した基板と前記加工テーブルとの間に位置して、加工時に基板と接触するイオン交換体からなる接触部材と、
前記加工電極と前記給電電極の間に電圧を印加する電源と、
前記接触部材の前記基板保持部が位置しない部分に配置される再生部と、
前記再生部に接続される再生用電源とを有し、
加工時に前記加工テーブル上に位置する前記接触部材に前記再生部を接触させて該接触部材を再生することを特徴とする電解加工装置。 A substrate holder for holding the substrate;
A feeding electrode for feeding power to the substrate;
A processing table with processing electrodes;
A contact member made of an ion exchanger located between the substrate held by the substrate holder and the processing table and in contact with the substrate during processing;
A power source for applying a voltage between the machining electrode and the power supply electrode;
A reproducing unit disposed in a portion of the contact member where the substrate holding unit is not located;
A playback power source connected to the playback unit,
An electrolytic processing apparatus, wherein the contact member is regenerated by bringing the regenerating portion into contact with the contact member positioned on the processing table during processing.
基板に給電する給電電極と、
基板を保持する基板保持部と、
加工時に基板と接触するイオン交換体からなる接触部材と、
基板と前記接触部材を接触させながら、前記加工電極と前記給電電極の間に電圧を印加して基板表面の加工を行う電源と、
基板と接触しない位置に位置する前記接触部材と再生用イオン交換体を接触させることにより前記接触部材の再生を行う再生部とを有し、
前記再生用イオン交換体は、該再生用イオン交換体の少なくとも表面が移動可能に構成されていることを特徴とする電解加工装置。 A machining electrode;
A power supply electrode for supplying power to the substrate;
A substrate holder for holding the substrate;
A contact member made of an ion exchanger that contacts the substrate during processing;
A power source for processing the substrate surface by applying a voltage between the processing electrode and the feeding electrode while contacting the substrate and the contact member;
Having a regeneration unit that regenerates the contact member by bringing the regeneration ion exchanger into contact with the contact member located at a position not in contact with the substrate ;
The reproduction ion exchanger, electrolytic processing apparatus, wherein at least the surface of the reproducing ion exchanger is configured to be movable.
基板と前記加工テーブルとの間にイオン交換体からなる接触部材を基板に接触させて配置し、
液体の存在下で前記加工電極と前記基板の間に電圧を印加して基板を加工し、
前記加工テーブル上の基板と接触しない位置に位置する前記接触部材に再生部の再生用イオン交換体を接触させつつ、前記再生部を再生用電源に接続し該再生部と前記加工電極の間に電圧を印可して前記接触部材を再生することを特徴とする電解加工方法。 The substrate and the processing table equipped with processing electrodes are confronted,
A contact member made of an ion exchanger is disposed between the substrate and the processing table in contact with the substrate,
Processing a substrate by applying a voltage between the processing electrode and the substrate in the presence of a liquid;
The regeneration unit of the regeneration unit is connected to a regeneration power source while the regeneration member of the regeneration unit is in contact with the contact member that is not in contact with the substrate on the processing table, and the regeneration unit is connected between the regeneration unit and the processing electrode. An electrolytic processing method, wherein a voltage is applied to regenerate the contact member.
基板と加工電極との間にイオン交換体からなる接触部材を基板に接触させて配置し、
液体の存在下で前記加工電極と前記基板との間に電圧を印加して基板を加工し、
基板と接触しない位置に位置する前記接触部材と再生部の再生用イオン交換体を接触させつつ、該再生用イオン交換体の少なくとも表面を移動させて前記接触部材を再生することを特徴とする電解加工方法。 The substrate and the processing electrode face each other,
A contact member made of an ion exchanger is placed in contact with the substrate between the substrate and the processing electrode,
Processing a substrate by applying a voltage between the processing electrode and the substrate in the presence of a liquid;
Said contact member and while contacting the reproduction ion exchanger regeneration unit located at a position not in contact with the substrate, an electrolyte, characterized in that for reproducing the contact member is moved at least the surface of the reproducing ion exchanger Processing method.
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