【手続補正書】
【提出日】平成19年9月5日(2007.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を含んでなる表面を有するワークピースを膜介在電解研磨する方法であって、前記方法が：
Ａ）低導電性流体で少なくとも部分的に覆われたワークピース表面を準備する工程であって、ここで、前記金属が、正端子および負端子を有する電源の正端子と電気的な接触状態にある、工程；
Ｂ）前記低導電性流体で覆われた前記ワークピースの表面上の金属の少なくとも一部を、第一および第二の側面を有するイオン伝導膜の第一の側面の少なくとも一部と、実質的かつ移動可能に接触させる工程であって、ここで、前記イオン伝導膜のその部分の第二の側面が、５ｍＳ／ｃｍより高い導電率を有する導電性電解質組成物と接触し、そして前記イオン伝導膜によって前記導電性電解質組成物が前記ワークピースの表面と接触することが実質的に妨げられる、工程；および
Ｃ）前記導電性電解質組成物を、前記電源の負端子に電気的に接続されている陰極に電気的に接続し、それによって、電圧を印加し、前記ワークピースと前記陰極との間に電流を流させ、そして前記ワークピースの表面から金属含有イオンを電解研磨する工程であって、ここで、前記ワークピースから電解研磨された前記金属含有イオンの大部分が、前記イオン伝導膜を通過して前記導電性電解質組成物の中へ移行する、工程
を含んでなる方法。
【請求項２】
膜介在電解研磨方法であって：
ａ．
１．全面的または部分的に密封された容積物、空洞または容器；
２．約１０ｍＳ／ｃｍよりも高い誘電率を有する電解質溶液またはゲルであって、前
記密封された容積物、空洞または容器を部分的または実質的に充満する、電解質溶液また
はゲル；
３．前記電解質溶液またはゲルと接触状態にある陰極；
４．前記陰極をＤＣ電源に電気的に接続するコネクター；および
５．前記密封された容積物、空洞または容器の表面を形成する、電荷選択性イオン伝
導膜であって、ここで、前記膜の内部表面の少なくとも一部が、前記電解質溶液またはゲルと接触し、そしてその部分の外部表面が、金属ワークピースに接触することが可能である、電荷選択性イオン伝導膜；
を含んでなる陰極半電池を準備する工程；
ｂ．金属ワークピースの表面に、低導電性溶媒または溶液を付着させる工程であって、ここで、前記低導電性溶媒または溶液の導電率が、約１０００μＳ／ｃｍ未満である、工程；
ｃ．ＤＣ電源を準備し、その正電圧端子を、研磨される金属に電気的に接続し、その負電圧端子を、前記陰極に電気的に接続する工程；および
ｄ．前記研磨される金属の少なくとも一部を、前記膜の外部表面と接触させる工程であって、ここで、前記膜の内部表面が電解質溶液またはゲルに同時に接触していて、それにより前記ワークピースから金属を電解研磨する工程
を含んでなる方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３６４】
ある種の好ましい実施態様を参照しながら本発明を説明したが、当業者ならば、添付の特許請求項で定義される本発明の精神と範囲から外れることなく、その修正および変更を加え得ることは、明かである。特に、本発明の精神または本質的な特徴から外れることなく、他の特定な形態、構造、配列、割合、ならびに他の素子、材料、および構成要素と共に、本発明を具体化することが可能であることは、当業者には自明である。本発明の原理から外れることなく、特定の基板および操作要件に特に適合させた他の方法で、本発明の実施に使用された材料、方法、および構成要素に各種の修正を加えて、本発明を使用することが可能であることは、当業者のよく知るところである。したがって、本発明で開示された実施態様は、全ての面において説明するためのものであって、限定するためのものではなく、また、本発明の範囲は、明細書の記述に限定されることなく、添付の特許請求項により示されている、と考えるべきである。
本発明の好適な態様は次のとおりである。
１．  金属を含んでなる表面を有するワークピースを膜介在電解研磨する方法であって、前記方法が：
Ａ）低導電性流体で少なくとも部分的に覆われたワークピース表面を準備する工程であって、ここで、前記金属が、正端子および負端子を有する電源の正端子と電気的な接触状態にある、工程；
Ｂ）前記低導電性流体で覆われた前記ワークピースの表面上の金属の少なくとも一部を、第一および第二の側面を有するイオン伝導膜の第一の側面の少なくとも一部と、実質的かつ移動可能に接触させる工程であって、ここで、前記イオン伝導膜のその部分の第二の側面が、５ｍＳ／ｃｍより高い導電率を有する導電性電解質組成物と接触し、そして前記イオン伝導膜によって前記導電性電解質組成物が前記ワークピースの表面と接触することが実質的に妨げられる、工程；および
Ｃ）前記導電性電解質組成物を、前記電源の負端子に電気的に接続されている陰極に電気的に接続し、それによって、電圧を印加し、前記ワークピースと前記陰極との間に電流を流させ、そして前記ワークピースの表面から金属含有イオンを電解研磨する工程であって、ここで、前記ワークピースから電解研磨された前記金属含有イオンの大部分が、前記イオン伝導膜を通過して前記導電性電解質組成物の中へ移行する、工程
を含んでなる方法。
２．  前記イオン伝導膜が電荷特異性イオン伝導膜であり；前記導電性電解質組成物が約３０ｍＳ／ｃｍより高い導電率を有し；そして、前記低導電性流体が約５００μＳ／ｃｍ未満の導電率を有する上記１に記載の方法。
３．  前記金属含有イオンを実質的に捕捉および保持する能力を有する非活性イオン交換材料を、前記陰極と前記ワークピースの表面との間の電流通路に配置し、そして、前記導電性電解質組成物が、約１００ｍＳ／ｃｍより高い導電率を有する上記１に記載の方法。
４．  研磨中に、前記膜と前記ワークピースの表面との間にさらなる低導電性流体を導入することをさらに含んでなる上記１に記載の方法。
５．  前記イオン伝導膜が、強酸部分を用いて官能化されたポリマー性アイオノマーを含んでなる電荷特異性カチオン伝導膜である上記２に記載の方法。
６．  前記イオン伝導膜が、ペルフルオロスルホン酸／ＰＴＦＥコポリマーを含んでなる上記５に記載の方法。
７．  前記イオン伝導膜が、ペルフルオロカルボン酸／ＰＴＦＥコポリマーを含んでなる上記２に記載の方法。
８．  前記イオン伝導膜が、電荷特異性アニオン伝導性膜である上記２に記載の方法。
９．  前記電荷特異性イオン伝導膜と前記ワークピースとの間に構造を提供する工程をさらに含んでなり、ここで、前記構造は、前記膜の領域と前記ワークピースとの間で直接的な接触を可能とさせる充分な大きさの、少なくとも一つの開口部を有する上記２に記載の方法。
１０．  前記イオン伝導膜が電荷特異性イオン伝導膜であり；前記導電性電解質組成物が、約１００ｍＳ／ｃｍよりも高い導電率を有し、そして水、酸、および金属塩を含んでなり；そして、前記低導電性流体が、約１００μＳ／ｃｍ未満の導電率を有する上記１に記載の方法。
１１．  前記低導電性流体が、水可溶性ニトリル、アルカノールアミン、ジアミン、アンモニア、水可溶性アミド、またはそれらの混合物を含んでなる上記２に記載の方法。
１２．  前記低導電性流体が、約０．５μＳ／ｃｍ〜約１５０μＳ／ｃｍの間の導電率を有する上記１に記載の方法。
１３．  前記低導電性流体が実質的に水からなり、約１μＳ／ｃｍ〜約１０μＳ／ｃｍの間の導電率を有する上記１に記載の方法。
１４．  前記低導電性流体が、水、アセトニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、グリコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、またはそれらの混合物から実質的になる上記１に記載の方法。
１５．  前記低導電性流体が、水と、アセトニトリル、１〜８個の炭素原子を有するアルコール、グリコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、およびジメチルホルムアミドの少なくとも１種とから実質的になる上記１に記載の方法。
１６．  前記低導電性流体が、約１〜約３００ｐｐｍの間の界面活性剤を含んでなる上記１に記載の方法。
１７．  前記導電性電解質組成物が、水と還元可能金属塩とを、水素ガスの生成を実質的に抑制するのに充分な量で含んでなる上記１に記載の方法。
１８．  前記低導電性流体の導電率が、高くても、前記導電性電解質組成物の導電率の約１００分の１以下であり、そして前記ワークピースの表面から電解研磨された前記金属が銀を含んでなる上記１に記載の方法。
１９．  前記低導電性流体の導電率が、高くても、前記導電性電解質組成物の導電率の約１００分の１以下であり、そして前記ワークピースの表面から電解研磨された前記金属がアルミニウムを含んでなる上記１に記載の方法。
２０．  前記低導電性流体の導電率が、高くても、前記導電性電解質組成物の導電率の約１００分の１以下であり、そして前記ワークピースの表面から電解研磨された前記金属がニッケルを含んでなる上記１に記載の方法。
２１．  前記低導電性流体の導電率が、高くても、前記導電性電解質組成物の導電率の約１００分の１以下であり、そして前記ワークピースの表面から電解研磨された前記金属がコバルトを含んでなる上記１に記載の方法。
２２．  前記低導電性流体の導電率が、高くても、前記導電性電解質組成物の導電率の約１００分の１以下であり、そして前記ワークピースの表面から電解研磨された前記金属がスズを含んでなる上記１に記載の方法。
２３．  前記低導電性流体の導電率が、高くても、前記導電性電解質組成物の導電率の約１００分の１以下であり、そして前記ワークピースの表面から電解研磨された前記金属が黄銅を含んでなる上記１に記載の方法。
２４．  前記低導電性流体の導電率が、高くても、前記導電性電解質組成物の導電率の約１００分の１以下であり、そして前記ワークピースの表面から電解研磨された前記金属が鉄を含んでなる上記１に記載の方法。
２５．  前記低導電性流体の導電率が、高くても、前記導電性電解質組成物の導電率の約１００分の１以下であり、そして前記ワークピースの表面から電解研磨された前記金属がステンレススチールを含んでなる上記１に記載の方法。
２６．  全面的または部分的に密封された容積物を含んでなる陰極半電池を準備する工程であって、ここで、前記イオン伝導膜が、前記容積物の表面を形成する電荷選択性イオン伝導膜であり、前記陰極が前記容積物の中に配置され、前記導電性電解質組成物が部分的または実質的に前記容積物を充満し、そして前記容積物が、前記導電性電解質組成物を循環させるように構成されたポンプに流通可能に接続される入口および出口を含んでなる、工程；
および、
導電性電解質組成物を、前記容積物と前記ポンプとの間で循環させる工程、
をさらに含んでなる上記１に記載の方法。
２７．  前記半電池に出入りする導電性電解質組成物の流れを調節して、前記半電池内部の圧力が、約０．１ｐｓｉｇ〜約２０ｐｓｉｇの間となるようにする上記２６に記載の方法。
２８．  前記ポンプが、前記電解質組成物の温度を変化させるか、前記電解質組成物の組成を変化させるか、またはそれらの両方を行なうために適合された第二の装置に、さらに流通可能に接続される上記２６に記載の方法。
２９．  前記電源が、高い電流値と、その高い電流値の５０％未満の低い電流値との間を交番するパルスＤＣ電流を提供する上記１に記載の方法。
３０．  前記電源が、高い電流値と、その高い電流値の５０％未満の低い電流値との間を交番するパルスＤＣ電流を与えるが、ここで、前記低い電流値が０．０１秒〜１秒の間の時間維持され、前記高い電流値が０．０１秒〜５秒の間の時間維持される上記１に記載の方法。
３１．  前記ワークピースの表面上の金属が銅を含んでなり、そしてｎの値が１〜１．９９の間である上記１に記載の方法。
３２．  前記導電性電解質組成物が、水、酸、および約０．００１Ｍ〜約１Ｍの金属塩を含んでなる上記１に記載の方法。
３３．  前記導電性電解質組成物が、約０．００１Ｍ〜約１Ｍの金属塩を含んでなり、ここで、前記金属イオンが陰極において還元可能である上記１に記載の方法。
３４．  前記金属塩の金属が、前記ワークピースの表面から電解研磨される金属と同一である上記１に記載の方法。
３５．  前記低導電性流体がキレート化剤を含んでなる上記１に記載の方法。
３６．  前記低導電性流体が極性有機溶媒を含んでなる上記１に記載の方法。
３７．  前記ワークピースの表面上の金属が、アルミニウム、鉄、またはその両方を含んでなり、そして前記低導電性流体、前記導電性電解質組成物、またはその両方が、強塩基源またはシアニドイオン源を含んでなる上記１に記載の方法。
３８．  前記ワークピースの表面の金属が銅を含んでなる上記１に記載の方法。
３９．  前記ワークピースの表面の金属が、レニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム、またはロジウムを含んでなる上記１に記載の方法。
４０．  前記ワークピースの表面の金属が、スズ、鉛、鉄、黄銅、３１６ステンレス鋼、または３１４ステンレス鋼を含んでなる上記１に記載の方法。
４１．  前記ワークピースの表面の金属が、クロム、バナジウム、マンガン、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、またはハフニウムを含んでなる上記１に記載の方法。
４２．  前記ワークピースが銅ダマシンウェーハである上記１に記載の方法。
４３．  前記低導電性流体が水を含んでなり、そして約１００μＳ／ｃｍ未満の導電率を有し；前記導電性電解質組成物が、アニオンおよびカチオンを含んでなり、そして約１０ｍＳ／ｃｍより高い導電率を有し；前記イオン伝導膜が、カチオン選択性イオン伝導膜であり；ここで、「前記導電性電解質組成物が前記ワークピースの表面と接触することが実質的に妨げられる」ということが、前記膜が、前記低導電性流体から前記膜を通過して前記導電性電解質組成物に移行する電解研磨された銅イオン１０個毎に対して、前記導電性電解質組成物から前記イオン伝導膜を通過して移行するアニオンを１個未満に抑制する、ということを意味している上記４２に記載の方法。
４４．  前記陰極と前記銅ダマシンウェーハとの間の電圧が、約１０Ｖよりも高い上記４３に記載の方法。
４５．  前記膜の前記ワークピースの表面に対する速度が、約３０ｃｍ／秒よりも高い上記４４に記載の方法。
４６．  前記低導電性流体が、実質的に脱イオン水からなり；前記膜の前記ワークピース表面への接触面積がＡcであり、電流がｉであり、そして電流密度Ｉ＝ｉ／Ａcが、約５００ｍＡ／ｃｍ2よりも高く、そしてＩ対電圧Ｖの勾配が、１ボルトあたり約５０ｍＡ／ｃｍ2よりも大きい上記４２に記載の方法。
４７．  前記電流密度Ｉ＝ｉ／Ａcが、約１０００ｍＡ／ｃｍ2よりも高い上記４６に記載の方法。
４８．  前記低導電性流体が、水を含んでなり、そして約１００μＳ／ｃｍ未満の導電率を有し；前記膜が、前記陰極に接触せず；前記導電性電解質組成物が、約１×１０-1Ｓ／ｃｍより高い導電率を有し；前記イオン伝導膜が、カチオン選択性イオン伝導膜であり；前記膜の前記ワークピース表面への接触面積がＡcであり、電流がｉであり、そして電流密度Ｉ＝ｉ／Ａcが、約５００ｍＡ／ｃｍ2よりも高く、そして電流の、電解研磨される銅に対する比ｎが、１原子の銅あたり約３電子よりも大きい上記４２に記載の方法。
４９．  電流の、電解研磨される銅に対する比ｎが、１原子の銅あたり約３．５〜９電子の間である上記４８に記載の方法。
５０．  前記電流密度Ｉ＝ｉ／Ａcが、約１０００ｍＡ／ｃｍ2よりも高い上記４９に記載の方法。
５１．  前記低導電性流体が水を含んでなり、そして約５００μＳ／ｃｍ未満の導電率を有し；前記イオン伝導膜が、カチオン選択性イオン伝導膜であり；前記膜の前記ワークピース表面への接触面積がＡcであり、研磨される面積Ａpが、Ａcより大きく、前記ワークピース表面に前記膜により加えられる力Ｆzが０より大きく、そして工具圧Ｆz／Ａpが５ｐｓｉよりも小さく；そして面積Ａpからの銅の平均除去速度が約５００ｎｍ／分よりも高い上記４２に記載の方法。
５２．  膜介在電解研磨方法であって：
ａ．
１．全面的または部分的に密封された容積物、空洞または容器；
２．約１０ｍＳ／ｃｍよりも高い誘電率を有する電解質溶液またはゲルであって、前
記密封された容積物、空洞または容器を部分的または実質的に充満する、電解質溶液また
はゲル；
３．前記電解質溶液またはゲルと接触状態にある陰極；
４．前記陰極をＤＣ電源に電気的に接続するコネクター；および
５．前記密封された容積物、空洞または容器の表面を形成する、電荷選択性イオン伝
導膜であって、ここで、前記膜の内部表面の少なくとも一部が、前記電解質溶液またはゲルと接触し、そしてその部分の外部表面が、金属ワークピースに接触することが可能である、電荷選択性イオン伝導膜；
を含んでなる陰極半電池を準備する工程；
ｂ．金属ワークピースの表面に、低導電性溶媒または溶液を付着させる工程であって、ここで、前記低導電性溶媒または溶液の導電率が、約１０００μＳ／ｃｍ未満である、工程；
ｃ．ＤＣ電源を準備し、その正電圧端子を、研磨される金属に電気的に接続し、その負電圧端子を、前記陰極に電気的に接続する工程；および
ｄ．前記研磨される金属の少なくとも一部を、前記膜の外部表面と接触させる工程であって、ここで、前記膜の内部表面が電解質溶液またはゲルに同時に接触していて、それにより前記ワークピースから金属を電解研磨する工程
を含んでなる方法。
５３．  前記金属ワークピースと前記陰極半電池の膜とを相互に対して移動させて、前記膜の前記ワークピースと接触している領域が、前記金属ワークピースの表面の少なくとも一部を横切って移動するようにする上記５２に記載の方法。
５４．  追加の低導電性流体を、連続的または断続的に前記研磨される金属に供給する上記５２に記載の方法。
５５．  前記電解質溶液またはゲルが、前記ワークピースから電解研磨される前記金属イオンと同一の元素および同一の酸化状態にある金属塩を含んでなる上記５２に記載の方法。
５６．  前記陰極半電池が、前記陰極と前記電荷選択性イオン伝導膜との間に配置されたヒドロニウムイオンに特異的な第二の膜をさらに含んでなり、前記内側膜が、前記電解質溶液またはゲルを第一および第二の部分に区分しており、ここで、前記第一の部分が、電荷選択性イオン伝導膜と接触して、約０．０１Ｍ未満の金属塩を含んでなり、そして前記第二の部分が、前記陰極と接触して、０．０１Ｍ〜約１Ｍの間の金属塩を含んでなる上記５２に記載の方法。