(57)【要約】【課題】  電気化学機械処理を使用して材料を超小型電子加工物にメッキし、材料を加工物から除去する方法及び装置を提供する。【解決手段】  超小型電子加工物の電気化学機械処理の方法及び装置。本発明による電気化学機械処理装置（１００）の一実施形態は、超小型電子加工物（１１０）を受け取るように構成された加工物ホルダ（１２０）、加工物用電極（１３０）、第１の遠隔電極（１４２ａ）、及び第２の遠隔電極（１４２ｂ）を含む。加工物用電極（１４２）は、加工物が加工物ホルダ（１２０）に受け取られた時に加工物（１１０）の処理側（１１３）と接触するように構成される。第１及び第２の遠隔電極（１４２）は、加工物ホルダ（１２０）から間隔を置いて配置される。装置（１００）はまた、ＡＣ電源（１７４）、ＤＣ電源（１７２）、及びスイッチング組立体（１８０）を含むことができる。スイッチング組立体（１８０）は、加工物用電極（１３０）、第１の遠隔電極（１４２ａ）、第２の遠隔電極（１４２ｂ）、ＡＣ電源（１７４）、及びＤＣ電源（１７２）に結合される。作動時に、スイッチング組立体（１８０）は、材料をメッキし、材料メッキを除去し、及び／又は材料を機械的に除去するために、ＡＣ電源（１７４）及び／又はＤＣ電源（１７２）を加工物用電極（１３０）、第１の遠隔電極（１４２ａ）、及び／又は第２の遠隔電極（１４２ｂ）に接続する。
2005519478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超小型電子加工物の電気化学機械処理のための装置であって、
超小型電子加工物を受け取るように構成された加工物ホルダと、
前記加工物が前記加工物ホルダに受け取られた時に該加工物の処理側と接触するように構成された加工物用電極と、
前記加工物ホルダから間隔を空けて配置された第１の遠隔電極及び第２の遠隔電極と、
前記加工物ホルダに面する支持面と前記第１及び第２の遠隔電極に面する裏側とを有する機械的媒体と、
ＡＣ電源と、
ＤＣ電源と、
前記加工物用電極、前記第１の遠隔電極、前記第２の遠隔電極、前記ＡＣ電源、及び前記ＤＣ電源に結合され、該ＡＣ電源及び／又は該ＤＣ電源を該加工物用電極、該第１の遠隔電極、及び／又は該第２の遠隔電極に選択的に接続するように構成されたスイッチング組立体と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１の電極は、前記加工物ホルダによって担持されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の電極は、前記加工物ホルダによって担持され、
前記第１の遠隔電極及び前記第２の遠隔電極は、前記加工物ホルダとは別の遠隔電極組立体によって担持される、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記加工物ホルダは、前記処理側が下を向くように前記加工物を保持する構成を有するチャックを備えた基板キャリアと、該基板キャリアを移動させるために該基板キャリアに結合された駆動組立体とを含み、
前記加工物用電極は、前記加工物ホルダによって担持される、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記加工物ホルダは、前記処理側が上を向くように前記加工物を保持する構成を有するチャックを備えた基板キャリアと、該基板キャリアを移動させるために該基板キャリアに結合された駆動組立体とを含み、
前記加工物用電極は、前記加工物ホルダによって担持される、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記加工物ホルダから間隔を置いて配置された電極組立体を更に含み、
前記第１の遠隔電極及び前記第２の遠隔電極は、前記電極組立体によって担持される、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記加工物ホルダから間隔を置いて配置され、該加工物ホルダに対して可動の可動式電極組立体を更に含み、
前記第１の遠隔電極及び前記第２の遠隔電極は、前記電極組立体によって担持される、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記加工物ホルダから間隔を置いて配置され、該加工物ホルダに対して可動の可動式電極組立体を更に含み、
前記第１の遠隔電極及び前記第２の遠隔電極は、前記電極組立体によって担持され、
前記機械的媒体は、前記第１の遠隔電極によって担持された第１の研磨パッドと、前記第２の遠隔電極によって担持された第２の研磨パッドとを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
テーブルを更に含み、
前記機械的媒体は、前記テーブルによって担持された研磨パッドを含み、
前記加工物ホルダは、前記研磨パッドの上に位置決めされ、前記加工物用電極は、該加工物ホルダによって担持され、
前記第１の遠隔電極及び前記第２の遠隔電極は、前記テーブルによって担持される、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
（ａ）前記超小型電子加工物の前記処理側を電気化学処理溶液に接触させる段階と、
（ｂ）前記加工物が前記電気化学処理溶液に接触している間に、前記加工物用電極と前記第１の遠隔電極及び／又は前記第２の遠隔電極の少なくとも一方とに直流電流を印加する段階と、
（ｃ）前記加工物が前記電気化学処理溶液に接触している間に、前記第１の遠隔電極及び／又は前記第２の遠隔電極の少なくとも一方に交流電流を印加する段階と、
（ｄ）少なくとも前記交流電流を印加している間に、前記加工物の前記処理側を前記機械的媒体に押し付ける段階と、
を含む処理に従って装置を作動させるための命令を包含するコンピュータ制御可能媒体を有するコントローラを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
（ａ）前記超小型電子加工物の前記処理側を電気化学処理溶液に接触させる段階と、
（ｂ）前記加工物が前記電気化学処理溶液に接触している間に、前記加工物用電極と前記第１の遠隔電極及び／又は前記第２の遠隔電極の少なくとも一方とに直流電流を印加する段階と、
（ｃ）前記加工物が前記電気化学処理溶液に接触している間に、前記第１の遠隔電極及び前記第２の遠隔電極に交流電流を印加する段階と、
（ｄ）少なくとも前記交流電流を印加している間に、前記加工物の前記処理側を前記機械的媒体に押し付ける段階と、
を含む処理に従って装置を作動させるための命令を包含するコンピュータ制御可能媒体を有するコントローラを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
（ａ）前記超小型電子加工物の前記処理側を電気化学処理溶液に接触させる段階と、
（ｂ）前記加工物が前記電気化学処理溶液に接触している間に、前記加工物用電極と前記第１の遠隔電極及び／又は前記第２の遠隔電極の少なくとも一方とに直流電流を印加する段階と、
（ｃ）前記直流電流を印加している間に、前記第１の遠隔電極及び前記第２の遠隔電極に交流電流を印加する段階と、
を含む処理に従って装置を作動させるための命令を包含するコンピュータ制御可能媒体を有するコントローラを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
（ａ）前記超小型電子加工物の前記処理側を電気化学処理溶液に接触させる段階と、
（ｂ）前記加工物が前記電気化学処理溶液に接触している間に、前記加工物用電極と前記第１の遠隔電極及び／又は前記第２の遠隔電極の少なくとも一方とに直流電流を印加する段階と、
（ｃ）前記加工物が前記電気化学処理溶液に接触している間に、前記第１の遠隔電極及び前記第２の遠隔電極に交流電流を印加する段階と、
（ｄ）少なくとも前記交流電流を印加している間に、前記加工物の前記処理側を前記機械的媒体に押し付ける段階と、
（ｅ）前記第１及び第２の遠隔電極の滞留時間が前記加工物の第１の領域で第２の領域よりも長くなるように、該加工物及び／又は該第１及び第２の遠隔電極の少なくとも１つを移動させる段階と、
を含む処理に従って装置を作動させるための命令を包含するコンピュータ制御可能媒体を有するコントローラを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
超小型電子加工物の電気化学機械処理のための装置であって、
超小型電子加工物を受け取るように構成された加工物ホルダと、
前記加工物が前記加工物ホルダに受け取られた時に該加工物の処理側と接触するように構成された加工物用電極と、
前記加工物が前記加工物ホルダに受け取られた時に該加工物の処理側から間隔が空くように該加工物ホルダに並置された第１の遠隔電極及び第２の遠隔電極と、
ＡＣ電源と、
ＤＣ電源と、
前記加工物用電極、前記第１の遠隔電極、前記第２の遠隔電極、前記ＡＣ電源、及び前記ＤＣ電源に結合され、該ＡＣ電源及び／又は該ＤＣ電源を該加工物用電極、該第１の遠隔電極、及び／又は該第２の遠隔電極に選択的に接続するように構成されたスイッチング組立体と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１５】
前記加工物用電極は、前記加工物ホルダによって担持され、
前記加工物ホルダに面する支持面と前記第１及び第２の遠隔電極に面する裏側とを有する機械的媒体、
を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記加工物用電極は、前記加工物ホルダによって担持され、
前記第１の遠隔電極及び前記第２の遠隔電極は、前記加工物ホルダとは別の電極組立体によって担持される、
ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記加工物ホルダから間隔を置いて配置された電極組立体を更に含み、
前記第１及び第２の遠隔電極は、前記電極組立体によって担持される、
ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記加工物ホルダから間隔を置いて配置され、該加工物ホルダに対して可動の可動式電極組立体を更に含み、
前記第１及び第２の遠隔電極は、前記電極組立体によって担持される、
ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記加工物ホルダから間隔を置いて配置された可動式電極組立体を更に含み、
前記第１及び第２の遠隔電極は、前記電極組立体によって担持され、
前記機械的媒体は、前記第１の遠隔電極によって担持された第１の研磨パッドと、前記第２の遠隔電極によって担持された第２の研磨パッドとを含む、
ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
テーブルを更に含み、
前記機械的媒体は、前記テーブルによって担持された研磨パッドを含み、
前記加工物ホルダは、前記研磨パッドの上に位置決めされ、前記加工物用電極は、該加工物ホルダによって担持され、
前記第１及び第２の遠隔電極は、前記テーブルによって担持される、
ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２１】
超小型電子加工物の電気化学機械処理のための装置であって、
超小型電子加工物を受け取るように構成された加工物ホルダと、
前記加工物が前記加工物ホルダに受け取られた時に該加工物の処理側に接触するように構成された第１の電極と、
前記加工物ホルダから間隔の空いた遠隔電極である第２の電極及び第３の電極と、
前記加工物ホルダと前記第２及び第３の電極の各々との間の機械的媒体と、
ＡＣ電源と、
ＤＣ電源と、
前記第１の電極、第２の電極、第３の電極、ＡＣ電源、及びＤＣ電源に結合され、該ＡＣ電源及び／又は該ＤＣ電源を該第１、第２、及び／又は第３の電極に選択的に結合するように構成されたスイッチング組立体と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２２】
前記第１の電極は、前記加工物ホルダによって担持されることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１の電極は、前記加工物ホルダによって担持され、
前記第２及び第３の電極は、前記加工物ホルダとは別の電極組立体によって担持される、
ことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記加工物ホルダは、前記処理側が下を向くように前記加工物を保持する構成を有するチャックを備えた基板キャリアと、該基板キャリアを移動させるために該基板キャリアに結合された駆動組立体とを含み、
前記第１の電極は、前記加工物ホルダによって担持される、
ことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
前記加工物ホルダは、前記処理側が上を向くように前記加工物を保持する構成を有するチャックを備えた基板キャリアと、該基板キャリアを移動させるために該基板キャリアに結合された駆動組立体とを含み、
前記第１の電極は、前記加工物ホルダによって担持される、
ことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２６】
前記加工物ホルダから間隔を置いて配置された電極組立体を更に含み、
前記第２及び第３の電極は、前記電極組立体によって担持される、
ことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２７】
前記加工物ホルダから間隔を置いて配置された可動式電極組立体を更に含み、
前記第２及び第３の電極は、前記電極組立体によって担持される、
ことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２８】
前記加工物ホルダから間隔を置いて配置された可動式電極組立体を更に含み、
前記第２及び第３の電極は、前記電極組立体によって担持され、
前記機械的媒体は、前記第２の電極によって担持された第１の研磨パッドと、前記第３の電極によって担持された第２の研磨パッドとを含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２９】
テーブルを更に含み、
前記機械的媒体は、前記テーブルによって担持された研磨パッドを含み、
前記加工物ホルダは、前記研磨パッドの上に位置決めされ、前記第１の電極は、該加工物ホルダによって担持され、
前記第２及び第３の電極は、前記テーブルによって担持される、
ことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項３０】
（ａ）前記超小型電子加工物の前記処理側を電解液に接触させる段階と、
（ｂ）前記加工物が前記電解液に接触している間に、前記第１の電極と前記第２及び／又は前記第３の電極の少なくとも一方に直流電流を印加する段階と、
（ｃ）前記加工物が前記電解液に接触している間に、前記第２及び／又は前記第３の電極の少なくとも一方に交流電流を印加する段階と、
（ｄ）少なくとも前記交流電流を印加している間に、前記加工物の前記処理側を前記機械的媒体に押し付ける段階と、
を含む処理に従って装置を作動させるための命令を包含するコンピュータ制御可能媒体を有するコントローラを更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項３１】
（ａ）前記超小型電子加工物の前記処理側を電解液に接触させる段階と、
（ｂ）前記加工物が前記電解液に接触している間に、前記第１の電極と前記第２及び／又は前記第３の電極の少なくとも一方に直流電流を印加する段階と、
（ｃ）前記加工物が前記電解液に接触している間に、前記第２及び第３の電極に交流電流を印加する段階と、
（ｄ）少なくとも前記交流電流を印加している間に、前記加工物の前記処理側を前記機械的媒体に押し付ける段階と、
を含む処理に従って装置を作動させるための命令を包含するコンピュータ制御可能媒体を有するコントローラを更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項３２】
（ａ）前記超小型電子加工物の前記処理側を電解液に接触させる段階と、
（ｂ）前記加工物が前記電解液に接触している間に、前記第１の電極と前記第２及び／又は前記第３の電極の少なくとも一方に直流電流を印加する段階と、
（ｃ）前記直流電流を印加している間に、前記第２及び第３の電極に交流電流を印加する段階と、
を含む処理に従って装置を作動させるための命令を包含するコンピュータ制御可能媒体を有するコントローラを更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項３３】
（ａ）前記超小型電子加工物の前記処理側を電解液に接触させる段階と、
（ｂ）前記加工物が前記電解液に接触している間に、前記第１の電極と前記第２及び／又は前記第３の電極の少なくとも一方に直流電流を印加する段階と、
（ｃ）前記加工物が前記電解液に接触している間に、前記第２及び第３の電極に交流電流を印加する段階と、
（ｄ）少なくとも前記交流電流を印加している間に、前記加工物の前記処理側を前記機械的媒体に押し付ける段階と、
（ｅ）前記第２及び第３の電極の滞留時間が前記加工物の第１の領域で第２の領域よりも長くなるように、該加工物及び／又は該第２及び第３の電極の少なくとも１つを移動させる段階と、
を含む処理に従って装置を作動させるための命令を包含するコンピュータ制御可能媒体を有するコントローラを更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項３４】
超小型電子加工物の電気化学機械処理のための装置であって、
超小型電子加工物を受け取るように構成された加工物ホルダと、
前記加工物が前記加工物ホルダに受け取られた時に該加工物の処理側と接触するように構成された加工物用電極と、
前記加工物ホルダから間隔を置いて配置された第１の遠隔電極及び第２の遠隔電極と、
前記加工物ホルダと前記第１及び第２の遠隔電極の各々との間の機械的媒体と、
ＡＣ電源と、
ＤＣ電源と、
前記加工物用電極、第１の遠隔電極、第２の遠隔電極、ＡＣ電源、及びＤＣ電源に結合されたスイッチング組立体と、
（ａ）前記加工物用電極と前記第１及び第２の遠隔電極の少なくとも一方とを前記ＤＣ電源に接続する段階、及び／又は、（ｂ）前記第１及び第２の遠隔電極を前記交流電源に接続する段階を含む処理に従って前記スイッチング組立体を作動させるための命令を包含するコンピュータ制御可能媒体を含む、該スイッチング組立体に結合されたコントローラと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項３５】
超小型電子加工物の電気化学機械処理のための装置であって、
超小型電子加工物を受け取るように構成された加工物ホルダと、
前記加工物が前記加工物ホルダに受け取られた時に該加工物の処理側と接触するように構成された加工物用電極と、
前記加工物ホルダから間隔を置いて配置された第１の遠隔電極及び第２の遠隔電極と、
前記加工物ホルダと前記第１及び第２の遠隔電極の各々との間の機械的媒体と、
ＡＣ電源と、
ＤＣ電源と、
前記加工物用電極、第１の遠隔電極、第２の遠隔電極、ＡＣ電源、及びＤＣ電源に結合され、該加工物用電極と該第１及び／又は第２の遠隔電極の少なくとも一方とを該ＤＣ電源に選択的に接続するように構成され、更に、少なくとも該第１及び第２の遠隔電極を該ＡＣ電源に選択的に接続するように構成されたスイッチング組立体と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項３６】
超小型電子加工物の電気化学機械処理のための装置であって、
超小型電子加工物を受け取るように構成された加工物ホルダと、
前記加工物が前記加工物ホルダに受け取られた時に該加工物の処理側に接触するように構成され、該加工物ホルダによって担持された加工物用電極と、
前記加工物ホルダに面する電極組立体と、該電極組立体によって担持された第１の遠隔電極と、該電極組立体によって担持された第２の遠隔電極と、該加工物ホルダから間隔を置いて配置された該第１及び第２の遠隔電極によって担持された機械的媒体とを含む材料除去装置と、
ＡＣ電源と、
ＤＣ電源と、
前記加工物用電極、第１の遠隔電極、第２の遠隔電極、ＡＣ電源、及びＤＣ電源に結合され、該ＡＣ電源及び／又は該ＤＣ電源を該加工物用電極、該第１の遠隔電極、及び／又は該第２の遠隔電極に選択的に結合するように構成されたスイッチング組立体と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項３７】
超小型電子加工物の電気化学機械処理のための装置であって、
超小型電子加工物を受け取るように構成された加工物ホルダと、
前記加工物が前記加工物ホルダに受け取られた時に該加工物の処理側に接触するように構成され、該加工物ホルダによって担持された加工物用電極と、
前記加工物ホルダに面する電極組立体と、該電極組立体によって担持された第１の遠隔電極と、該電極組立体によって担持された第２の遠隔電極と、該第１及び第２の遠隔電極によって担持された機械的媒体とを含む材料除去装置と、
を含み、
前記電極組立体は、前記第１及び第２の遠隔電極を前記加工物ホルダに対して移動させるために可動であり、
ＡＣ電源と、
ＤＣ電源と、
前記加工物用電極、第１の遠隔電極、第２の遠隔電極、ＡＣ電源、及びＤＣ電源に結合され、該ＡＣ電源及び／又は該ＤＣ電源を該加工物用電極、該第１の遠隔電極、及び／又は該第２の遠隔電極に選択的に結合するように構成されたスイッチング組立体と、
を更に含むことを特徴とする装置。
【請求項３８】
超小型電子加工物を電気化学機械的に処理する方法であって、
超小型電子加工物の処理側を電解液に接触させる段階と、
前記加工物の前記処理側に接触し、前記電解液と電気的に連通した加工物用電極と、該電解液と電気的に連通した第１の遠隔電極とに対して直流電流を印加する段階と、
前記電解液と電気的に連通した前記第１の遠隔電極と、該電解液と電気的に連通した第２の遠隔電極とに対して交流電流を印加する段階と、
少なくとも前記交流電流を前記第１及び第２の遠隔電極に印加している間に、前記加工物の前記処理側を機械的媒体に接触させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３９】
超小型電子加工物を電気化学機械的に処理する方法であって、
超小型電子加工物の処理側を電解液に接触させる段階と、
前記加工物の前記処理面と接触し、前記電解液と電気的に連通した加工物用電極と、該電解液と電気的に連通した第１の遠隔電極及び／又は第２の遠隔電極の少なくとも一方とに対して直流電流を印加する段階と、
前記第１及び第２の遠隔電極に交流電流を印加する段階と、
少なくとも前記交流電流を前記第１及び第２の遠隔電極に印加している間に、前記加工物の前記処理側を機械的媒体に接触させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４０】
超小型電子加工物を電気化学機械的に処理する方法であって、
超小型電子加工物の処理側を電解液に接触させる段階と、
前記加工物の前記処理面と接触し、前記電解液と電気的に連通した加工物用電極と、該電解液と電気的に連通した第１の遠隔電極及び／又は第２の遠隔電極の少なくとも一方とに対して直流電流を印加する段階と、
前記直流電流を印加している間に、前記第１及び第２の遠隔電極に交流電流を印加する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４１】
超小型電子加工物を電気化学機械的に処理する方法であって、
超小型電子加工物の処理側を電解液に接触させる段階と、
前記加工物の前記処理面と接触し、前記電解液と電気的に連通した加工物用電極と、該電解液と電気的に連通した第１の遠隔電極及び／又は第２の遠隔電極の少なくとも一方とに対して直流電流を印加する段階と、
前記直流電流を印加している間に、前記第１及び第２の遠隔電極に交流電流を印加する段階と、
前記第１及び第２の遠隔電極の滞留時間が前記超小型電子加工物の第１の領域で該加工物の第２の領域よりも長くなるように、前記直流電流及び前記交流電流を印加している間に該超小型電子加工物及び／又は該第１及び第２の遠隔電極の少なくとも１つを互いに対して移動させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４２】
超小型電子加工物を電気化学機械的に処理する方法であって、
超小型電子加工物の処理側を電解液に接触させる段階と、
前記加工物の前記処理面と接触し、前記電解液と電気的に連通した加工物用電極と、該電解液と電気的に連通した第１の遠隔電極及び／又は第２の遠隔電極の少なくとも一方とに対して直流電流を印加する段階と、
前記直流電流を印加している間に、前記第１及び第２の遠隔電極に交流電流を印加する段階と、
前記第１及び第２の遠隔電極の滞留時間がメッキ材料の層がより厚い前記超小型電子加工物の領域でより長くなるように、前記直流電流及び前記交流電流を印加している間に該超小型電子加工物及び／又は該第１及び第２の遠隔電極の少なくとも１つを互いに対して移動させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０００年８月３０日出願の「超小型電子基板から導電材料を除去する方法及び装置」という名称の米国特許出願第０９／６５１，７７９号、２００１年６月２１日出願の「超小型電子基板から導電材料を電気的、機械的、及び／又は化学的に除去する方法及び装置」という名称の米国特許出願第０９／８８８，０８４号、及び２００１年６月２１日出願の「隅部が尖っていない装置と共に導電材料を有する超小型電子基板及び導電材料を除去する関連方法」という名称の米国特許出願第０９／８８７，７６７号の一部継続出願であり、それらは、全て本明細書においてその全内容が引用により組み込まれる。
以下の開示内容は、電気化学機械処理を使用して材料を超小型電子加工物にメッキし、材料を加工物から除去する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、超小型電子加工物は、導電線及び他の形態を用いて相互接続されたメモリセルのような複数の構成要素を有する基板を含む。導電線は、加工物にトレンチ又は他の凹部を形成し、次に、トレンチに導電材料又は他の化合物を堆積させることによって形成することができる。導電材料のトレンチ上方の部分である導電材料の被りが次に除去され、トレンチに導電材料の個別の線を残す。
【０００３】
電気化学処理は、金属層の堆積及び除去の両方に使用されてきた。典型的な電気化学メッキ処理は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、又は他の適切な処理を使用した加工物の表面上へのシード層の堆積を伴う。シード層を形成した後に、電気処理溶液（例えば、電解液）の存在の下でシード層及び電極間に適切な電位を印加することにより、加工物上に金属のブランケット層又はパターン層がメッキされる。殆どの金属に対して、陰極は、シード層に結合され、陽極は、電気処理溶液中に浸積されて、シード層及び陽極間に電界を作り出す。
【０００４】
電気処理技術はまた、超小型電子加工物から金属層を除去するために使用されてきた。例えば、陽極を加工物上の金属層に結合し、陰極を電解液中に浸積して加工物の表面から金属を除去することができる。別の例では、導電層に電解液を通じて交流電流を印加して金属の部分を除去することができる。例えば、図１は、電流供給装置２１に結合された第１の電極２０ａと第２の電極２０ｂとを組み込んだ、交流電流を使用して金属を除去するための従来の装置６０を示す。第１の電極２０ａは、半導体基板１０上の金属層１１に直接取り付けられ、第２の電極２０ｂは、金属層１１の表面上に配置された液体電解質３１に少なくとも部分的に浸積される。第２の電極２０ｂは、例えば、電解液３１に接触するまで下方に移動することができる。バリア２２は、第１の電極２０ａが電解液３１に直接接触しないようにそれを保護する。電流供給装置２１は、第１の電極２０ａ、第２の電極２０ｂ、及び電解液３１を通じて基板１０に交流電流を印加し、金属層１１から導電材料を除去する。交流電流信号は、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれる、フランケンサール他著「シリコン集積回路上のチタン−プラチナ−金金属化におけるプラチナの電気エッチング」（ベル研究所）によって開示されたような様々な波形を有することができる。
【０００５】
図１に示すシステムの１つの欠点は、第１の電極２０ａが基板１０に取り付けられた領域の導電層１１からは、バリア２２が電解液３１のこの領域の基板１０への接触を防止するために、材料の除去が可能ではない場合があることである。代替的に、第１の電極２０ａが、電解液と接触する消耗電極の場合、電解処理は、第１の電極２０ａを劣化させる可能性がある。更なる欠点は、電解処理が、基板１０から材料を均一に除去できないことである。例えば、第１の電極２０ａに対して直接の電気接続を持たない残存導電材料の個別の区域（例えば、「アイランド」）が、導電層１１内で成長する場合がある。残存導電材料の個別の区域は、導電線の形成及び／又は作動と干渉する可能性があり、第１の電極２０ａがそのような「アイランド」に結合されるように再配置されない限り、電解処理を用いてそのような残存材料を除去するのは困難であろう。
【０００６】
上述の問題のいくつかを緩和する１つの手法は、導電材料が除去される時の均一性を向上させるために、基板１０の周囲の回りに複数の第１の電極２０ａを取付けることである。しかし、基板１０に接触する電極の数を追加しても、残存導電材料の個別の区域が依然として残る場合がある。別の手法は、バリア２２が不要になるように、炭素などの不活性物質で電極２０ａ及び２０ｂを形成することである。これは、より多くの導電層１１の区域を電解液３１と接触させるが、導電材料の除去においては、不活性電極は、より反応性の電極（すなわち、消耗電極）ほど有効ではない場合がある。その結果、不活性電極は、依然として残存導電材料を基板１０上に残すであろう。
【０００７】
図２は、電解液３１を含む容器３０に２つの基板１０が部分的に浸積される、上述の欠点のいくつかを緩和するための別の手法を示す。第１の電極２０ａは、一方の基板１０に取り付けられ、第２の電極２０ｂは、他方の基板１０に取り付けられる。この手法の利点は、電極２０ａ及び２０ｂが電解液に接触しないことである。しかし、電解処理が終了した後に導電材料のアイランドが依然として残る場合があり、電極２０ａ及び２０ｂが基板１０に取り付けられた各点から導電材料を除去することが困難であろう。
【０００８】
国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ００／０８３３６（ＷＯ／００／５９６８２として公告）は、半導体ウェーハに対して導電材料を付加するための第１のチャンバと、電解研磨又は化学機械研磨により半導体ウェーハから導電材料を除去するための第２のチャンバとを有する装置を開示している。第２のチャンバは、陽極及びウェーハが直交軸線を中心に回転する時に電解液槽及びウェーハ面の両方に接触する円筒形機械式パッドを備えた塗料ローラ構成を有する陽極を含む。陰極は、電解液槽から分離された導電性液体を含むことができ、ウェーハの縁部に電気的に結合される。この装置の１つの欠点は、これもウェーハ上に残存導電材料のアイランドを残す可能性があることである。
【０００９】
別の既存の装置は、米国カリフォルニア州所在の「Ｎｕｔｏｏｌ」によって所有の米国特許番号６，１７６，９９２Ｂ１に開示されている。この特許は、ウェーハの処理側と接触する第１の電極と、ウェーハの処理側の別の部分と係合する研磨パッドと、研磨パッドの下の第２の電極とを有する電気化学堆積機械を開示している。電解液は、第１の電極と、第２の電極と、ウェーハ面とに接触する研磨パッドを通過する。メッキサイクルの間に、第１及び第２の電極を通って直流電流が流れ、ウェーハ面上に金属イオンをメッキする。メッキ除去／平坦化サイクルの間に、直流電流の極性は、ウェーハから金属メッキを除去するように切り換えられ、同時に、研磨パッドは、ウェーハ面を研磨する。
【００１０】
米国特許第６，１７６，９９２号に開示された装置の１つの問題は、メッキ除去／平坦化サイクルが、ウェーハの中心よりもウェーハの周囲でより迅速に材料を除去する場合があることである。より詳細には、メッキ除去／平坦化サイクルが進行する時に、ウェーハの周囲と中心で大幅な電圧降下が発生するほどウェーハに亘る被りが非常に薄くなる。この電圧降下により、ウェーハの中心よりもウェーハの周囲からより多くの材料のメッキが除去される。更に、直流電流は、電圧降下を悪化させる保護層を金属層の表面上に形成する可能性がある。ウェーハの直径が大きくなると電圧降下も大きくなるので、この現象は、大きなウェーハ（例えば、３００ｍｍ）の処理に対して特に問題が多い。従って、材料をウェーハ面からより均一に除去することが望ましいと考えられる。
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願第０９／６５１，７７９号
【特許文献２】米国特許出願第０９／８８８，０８４号
【特許文献３】米国特許出願第０９／８８７，７６７号
【特許文献４】国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ００／０８３３６（ＷＯ／００／５９６８２）
【特許文献５】米国特許番号６，１７６，９９２Ｂ１
【非特許文献１】フランケンサール他著「シリコン集積回路上のチタン−プラチナ−金金属化におけるプラチナの電気エッチング」（ベル研究所）
【発明の開示】
【００１２】
本発明は、超小型電子加工物の電気化学機械処理に関する方法及び装置に関する。「超小型電子加工物」という用語を全体を通して使用し、超小型電子回路又は他の多くの構成要素（例えば、データ記憶素子、相互接続機能、トランジスタ、及び／又は超小型機械素子など）がその上及び／又はその中に組み立てられた基板から形成された加工物を含む。本発明による電気化学処理装置の一実施形態は、超小型電子加工物を受け取るように構成された加工物ホルダ、加工物用電極、第１の遠隔電極、及び第２の遠隔電極を含む。加工物用電極は、加工物ホルダに加工物が受け取られた時に、加工物の処理側と接触するように構成される。第１及び第２の遠隔電極は、加工物ホルダから間隔を空けて配置される。装置はまた、ＡＣ電源、ＤＣ電源、及びスイッチング組立体を含むことができる。スイッチング組立体は、加工物用電極、第１の遠隔電極、第２の遠隔電極、ＡＣ電源、及びＤＣ電源に結合される。作動時に、スイッチング組立体は、ＡＣ電源及び／又はＤＣ電源を加工物用電極、第１の遠隔電極、及び／又は第２の遠隔電極の任意の組合せに選択的に接続する。
【００１３】
本装置の別の実施形態はまた、加工物ホルダと第１及び第２の遠隔電極との間に機械的媒体を含む。機械的媒体は、例えば、第１の電極によって担持された第１のパッドと、第２の電極によって担持された第２のパッドとを含むことができる。他の実施形態では、機械的媒体は、回転プラテン又は固定テーブルによって担持されたパッドを含む。機械的媒体は、化学機械平坦化処理で使用される非研磨パッド又は固定研磨パッドとすることができる。
【００１４】
別の実施形態では、本装置は、加工物ホルダから間隔を空けて配置された可動式遠隔電極組立体を更に含む。第１及び第２の遠隔電極は、電極組立体によって担持され、機械的媒体は、第１の遠隔電極によって担持された第１の研磨パッドと、第２の遠隔電極によって担持された第２の研磨パッドとを含む。可動式電極組立体は、加工物ホルダに対して移動することができ、（ａ）加工物面に亘って第１及び第２の研磨パッドを摺り合せ、（ｂ）第１及び第２の遠隔電極を加工物の表面上の個別の領域に対して配置する。
【００１５】
加工物ホルダは、加工物の処理側が上を向くように加工物を保持する構成のチャックを有する基板キャリアを含むことができる。代替の実施形態では、加工物ホルダは、加工物の処理側が下を向くように加工物を保持する構成のチャックを有する基板キャリアを含む。どちらの実施形態でも、加工物ホルダは、加工物に対して第１及び第２の遠隔電極を移動させることに加えて又はその代わりに基板キャリアを移動させるために、基板キャリアに結合された駆動組立体を含むことができる。更に別の実施形態では、加工物がホルダ内に受け取られた時に加工物用電極が加工物の処理側のシード層又は別の種類の層と接触するように、加工物用電極は、加工物ホルダによって担持される。
【００１６】
別の実施形態では、本装置は、スイッチング組立体に結合されたコントローラを含む。コントローラは、スイッチング組立体を作動させて直流電流、交流電流、及び／又は加工物に対する機械研磨材の印加を制御するための命令を含むコンピュータ制御可能媒体を有するコンピュータを含む。より詳細には、コントローラは、スイッチング組立体に、加工物に対して直流電流、交流電流、及び／又は機械的媒体を同時に又は処理サイクルを通して個々の段階で印加させ、加工物の処理側から材料をメッキする、材料メッキを除去する、及び／又は材料を機械的に除去する。コンピュータ制御可能媒体によって実行される方法の一実施形態は、加工物の処理側を電解溶液と接触させる段階、及び加工物用電極と少なくとも第１の遠隔電極に直流電流を印加する段階を含む。この実施形態では、加工物用電極及び第１の遠隔電極は、電解溶液中に電界を作り出す。本方法のこの実施形態は、加工物用電極に直流電流が印加されている間か又は直流電流が停止された後のいずれかに、第１の遠隔電極及び第２の遠隔電極に交流電流を印加する段階を更に含む。本方法は、更に、少なくとも第１及び第２の遠隔電極に交流電流を印加している間に、加工物の処理側を機械的媒体と接触させる段階を含む。
【００１７】
本発明はまた、電気化学的及び／又は機械的に加工物を処理する方法のいくつかの追加の又は異なる実施形態を含むことができる。一実施形態では、個別のメッキ段階中に加工物用電極と第１の遠隔電極とに対して直流電流が印加され、次に、第１及び第２の遠隔電極に交流電流だけが印加され、同時に、個別のメッキ除去／平坦化段階中に加工物の処理側に対して機械的媒体が摺り合せられる。従って、この特定の実施形態では、直流電流は、メッキ段階の最後かつメッキ除去／平坦化段階の前で停止される。代替の実施形態は、加工物の処理側に対して機械的媒体を摺り合せる段階、及び、同時に加工物用電極及び第１の遠隔電極に直流電流を印加する段階を含む。更に別の代替実施形態では、加工物用電極及び第１の遠隔電極に直流電流が印加される一方で、同時に第１及び第２の遠隔電極に交流電流が印加され、同じく同時に加工物に対して機械的媒体が摺り合わされる。更に、加工物の個別の領域を覆う第１及び第２の遠隔電極の滞留時間は、交流電流を印加して加工物の選択された区域から材料を更に除去する間に変化させることができる。第１及び第２の遠隔電極の滞留時間は、例えば、被りを更に均一に除去するために、導電材料の被りがより厚いウェーハの領域の上では長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本明細書の開示において、半導体素子、超小型機械素子、及び他の種類の素子の製造に使用される超小型電子加工物から材料を除去するためのいくつかの方法及び装置を説明する。本発明のこれらの実施形態が完全に理解されるように、本発明の特定実施形態の多くの具体的な詳細が下記の説明及び図３−７に説明される。しかし、本発明には他の実施形態を追加することができ、又は、本発明が以下に説明するいくつかの特定の詳細なしで実施することができることを当業者は理解するであろう。
【００１９】
図３は、本発明の一実施形態による超小型電子加工物１１０を処理するための電気化学機械（ＥＣＭ）装置１００の一実施形態を示す。ＥＣＭ装置１００は、加工物１１０の処理側１１３上に材料の層１１１をメッキするために、及び／又は、層１１１から材料を除去するために使用することができる。ＥＣＭ装置１００は、加工物１１０上に導電線又は他の形態を形成するためにＤＣ電源、ＡＣ電源、及び機械研磨の様々な組合せを使用することができる。
【００２０】
ＥＣＭ装置１００は、加工物１１０を受け取ってそれを望ましい位置に保持するように構成された加工物ホルダ１２０を含む。加工物ホルダ１２０は、処理側１１３が上方又は下方を向くことができるように加工物１１０を保持するチャックを有する基板キャリア１２１を含むことができる。図３に示されている実施形態では、加工物ホルダ１２０は、処理側１１３が上方を向くように加工物１１０を保持する構成のチャックを有する基板キャリア１２１である。加工物ホルダ１２０は、静止させて加工物１１０を固定位置に保持することができ、又は、それを駆動システム１２２に結合して加工物１１０を回転又は平行移動させることができる（矢印Ａ及びＢで示される）。
【００２１】
ＥＣＭ装置１００はまた、加工物１１０が加工物ホルダ１２０内に受け取られた時に、加工物１１０の処理側１１３と接触するように構成された加工物用電極１３０を含む。加工物用電極１３０は、加工物ホルダ１２０によって担持することができる。代替の実施形態では、加工物用電極１３０は、加工物ホルダ１２０とは別の支持体（図示しない）によって担持することができる。加工物用電極１３０は、リング形の接点か又は加工物１１０の周囲に接触する複数の点接点とすることができる。表層１１１に対して電流を供給するための多くの適切な加工物用電極が電気化学メッキの分野で公知である。一般的に、加工物用電極１３０は、電気化学処理溶液中に浸積することができるか又はその溶液でコーティングすることができる金属で作られる。作動時に、加工物用電極１３０は、特定の処理及び用途に応じて加工物１１０上の表層１１１に対して陽極又は陰極電荷を供給する。
【００２２】
ＥＣＭ装置１００は、加工物用電極１３０とは別の遠隔電極組立体１４０を更に含むことができる。一実施形態では、遠隔電極組立体１４０は、電極キャリア１４４によって支持された複数の遠隔電極１４２を含む。遠隔電極組立体１４０は、単一の遠隔電極１４２か又は複数の個別の遠隔電極を含むことができる。図３に示す実施形態では、遠隔電極組立体１４０は、第１の遠隔電極１４２ａと、第１の遠隔電極１４２ａから間隔を置いて配置された第２の遠隔電極１４２ｂとを含む。遠隔電極１４２はまた、遠隔電極１４２が処理サイクルの間に表層１１１と接触しないように、加工物ホルダ１２０から間隔を置いて配置される。
【００２３】
遠隔電極組立体１４０はまた、電極の上下移動（矢印「Ｆ」で表示される）、回転（矢印「Ｇ」で表示される）、及び／又は平行移動（矢印「Ｈ」で表示される）を制御するように加工物１１０に対して電極１４２を移動させる駆動組立体１４６を含むことができる。別の実施形態では、遠隔電極組立体１４０は、静止しており、駆動組立体１４６を含むとは限らない。遠隔電極組立体１４０が静止したままでいると、加工物ホルダ１２０と対応する駆動システム１２２とは、加工物１１０と電極１４２との間に相対的な動きをもたらすことができる。
【００２４】
ＥＣＭ装置１００はまた、加工物１１０を機械的に研磨するために、加工物ホルダ１２０と遠隔電極１４２との間に機械的媒体１５０を含む。図３に示す特定の実施形態では、機械的媒体１５０は、第１の遠隔電極１４２ａに取り付けられた第１の研磨パッド１５２ａと、第２の遠隔電極１４２ｂに取り付けられた第２の研磨パッド１５２ｂとを含む。機械的媒体１５０は、研磨粒子がない非研磨要素か又は研磨粒子が固定された研磨要素とすることができる。更に、機械的媒体１５０は、個別に盛り上げられた形態又は溝を有することができ、又は、それは実質的に平坦とすることができる。平坦化パッド１５２ａ−ｂの表面は、表層１１１に接触するための支持面１５３を形成することができる。遠隔電極１４２に取り付けることができる適切な種類の機械的媒体１５０は、米国ミネソタ州セントポール所在の３Ｍ・コーポレーション、及び米国デラウエア州所在のロデル・コーポレーションによって製造される。
【００２５】
加工物ホルダ１２０、加工物用電極１３０、及び遠隔電極組立体１４０は、電気化学処理溶液１６１を含む容器１６０の中に配置することができる。代替の実施形態では、電気化学処理溶液１６１は、ノズルか又は化学機械平坦化手順で研磨パッド上に平坦化溶液を堆積するために使用される分配装置と同等の他の種類の装置を使用して加工物１１０上に分配することができる。従って、そのような代替実施形態では、容器１６０は必要ない。電気化学処理溶液１６１は、加工物１１０の表層１１１に対して材料をメッキする及び／又はメッキを除去する組成の液体又はゲルとすることができる。電気化学処理溶液１６１は、例えば金属イオンを含み、金属イオンを金属表層１１１にメッキするために適する他の組成の電解液でもよい。例えば、電気化学処理溶液１６１は、白金、タングステン、金、銅、又は他の金属を表層１１１にメッキするために金属イオンを含むことができる。
【００２６】
ＥＣＭ装置１００は、材料をメッキし、メッキを除去し、及び／又は加工物１１０の表層１１１から材料を機械的に除去する。加工物用電極１３０と少なくとも１つの遠隔電極１４２とは、加工物用電極１３０と遠隔電極１４２との間に電圧がある時に表層１１１を通って電流が流れるように、電気化学処理溶液と電気通信的に結合される。第１の遠隔電極１４２ａと第２の遠隔電極１４２ｂとの間に電圧がある時に、表層１１１を通って分離電流もまた流れることができる。ＥＣＭ装置１００は、従って、ＤＣ電源１７２、ＡＣ電源１７４、及びスイッチング組立体１８０を含むことができる。スイッチング組立体１８０は、加工物用電極１３０、遠隔電極１４２、ＤＣ電源１７２、及びＡＣ電源１７４に結合される。作動時に、スイッチング組立体１８０は、ＤＣ電源１７２及び／又はＡＣ電源１７４に対して電極１３０及び１４２の選択された組合せを選択的に結合するか又は切り離し、加工物１１０に対して材料をメッキする、及び／又は材料を除去する。
【００２７】
ＥＣＭ装置１００は、スイッチング組立体１８０を作動させるための命令を含むコンピュータ制御可能媒体を有するコントローラ１９０を更に含むことができる。コントローラ１９０はまた、ＤＣ電源１７２及びＡＣ電源１７４に作動的に結合し、加工物用電極１３０及び遠隔電極１４２に印加された電流の電気的パラメータを調節することができる。コンピュータ制御可能媒体は、（ａ）スイッチング組立体１８０に、ＤＣ電源１７２及びＡＣ電源１７４と加工物用電極１３０及び／又は遠隔電極１４２の選択された組合せとを選択的に結合させ、及び／又は、（ｂ）コントローラ１９０に、機械的媒体１５０を表層１１１の表面に対して押圧させるソフトウエア又はハードウエアとすることができる。例えば、コントローラ内のコンピュータ制御可能媒体は、表層１１１上に材料をメッキする、及び／又は表層１１１のメッキを除去して平坦化するために、ＤＣ電源１７２、ＡＣ電源１７４、駆動組立体１４６、及び駆動システム１２２を制御する命令を含む。
【００２８】
コンピュータ制御可能媒体に含まれる命令によって実行される方法の実施形態は、個別のメッキ段階と、メッキ段階とは別の個別のメッキ除去／平坦化段階とを含む。コントローラ１９０内のコンピュータ制御可能媒体は、加工物１１０の処理側１１３を電気化学処理溶液１６１と接触させ、加工物用電極１３０と少なくとも１つの遠隔電極１４２とに直流電流を印加することにより、この実施形態のメッキ段階を開始する。加工物１１０の処理側１１３は、容器１６０を溶液１６１で満たすか又は溶液１６１を表層１１１に直接分配することにより、電気化学処理溶液１６１との接触状態にすることができる。加工物用電極１３０をＤＣ電源１７２の一方の端子に結合し、遠隔電極１４２の一方又は両方をＤＣ電源１７２の他方の端子に結合することにより、加工物用電極１１０に対して直流電流を印加することができる。この特定実施形態のメッキ段階中に加工物１１０に対して直流電流だけが供給されるように、ＡＣ電源１７４は、遠隔電極１４２及び加工物用電極１３０から切り離すことができる。表層１１１に金属をメッキするためのほとんどの実施形態では、加工物用電極１３０は陰極であり、遠隔電極１４２は陽極である。しかし、別の種類の材料をメッキするために、加工物用電極１３０が陽極で遠隔電極１４２が陰極になるように極性を切り換えることができる。
【００２９】
表層１１１に十分な量の金属がメッキされた後で、ＤＣ電源１７２を加工物用電極１３０及び遠隔電極１４２から切り離すことにより、コントローラ１９０内のコンピュータ制御可能媒体は、メッキ除去／平坦化の段階を開始する。コントローラ１９０はまた、（ａ）スイッチング組立体１８０に、ＡＣ電源１７４を第１及び第２の遠隔電極１４２ａ及び１４２ｂに結合させ、及び／又は、（ｂ）駆動組立体１４６に、研磨パッド１５２ａ−ｂの支持面１５３を表層１１１の表面に押圧させる。コントローラ１９０はまた、表層１１１の表面に亘って研磨パッド１５２ａ−ｂを摺り合せるために、駆動組立体１４６及び／又は駆動システム１２２に、加工物１１０と電極組立体１４０との間の相対的な運動を付与させることができる。
【００３０】
メッキ除去／平坦化段階の一実施形態では、第１及び第２の遠隔電極１４２ａ−ｂに対して、機械的媒体１５０がこの表面を研磨する間に交流電流が印加される。第１及び第２の遠隔電極１４２ａ−ｂ間の交流電流は、機械的な除去が容易になるように表層１１１の表面を変更することが期待される。例えば、交流電流は、白金、銅、及び他の材料の表面を酸化させ、機械的により研磨されやすい表層を形成する。交流電流はまた、特定の種類の表層からメッキ材料を除去する。その結果、交流電流によって引き起こされる電気化学処理溶液１６１及び表層１１１間の電気化学的な相互作用のために、また、機械的媒体に起因する機械的研磨のために、メッキ除去／平坦化段階中に表層１１１の表面から材料が除去される。
【００３１】
コントローラ１９０内のコンピュータ制御可能媒体に含まれた命令によって影響される方法の別の実施形態は、加工物用電極と第１及び第２の遠隔電極の少なくとも一方とに直流電流を印加することにより、また、同時に第１及び第２の遠隔電極に交流電流を印加することにより、メッキとメッキ除去／平坦化とを同時に実行する。この実施形態はまた、機械的に研磨する材料に対して直流電流と交流電流とを印加している間に、超小型電子加工物及び／又は遠隔電極組立体１４０の少なくとも一方を加工物１１０の表面から互いに相対的に移動させることができる。この実施形態では、交流電流は、直流電流が実質的に交流電流を搬送するように、直流電流よりも大幅に小さくすることができる。遠隔電極組立体１４０及び加工物１１０は、この処理の間は静止したままであることができ、又は、少なくとも遠隔電極組立体１４０又は加工物１１０は、他方に対して移動して遠隔電極１４２を表層１１１の表面に対して配置することができる。例えば、以下に更に詳細に説明するように、加工物１１０の選択された領域に亘って、遠隔電極１４２の滞留時間を長くすることができる。
【００３２】
コントローラ１９０のコンピュータ制御可能媒体はまた、処理サイクルの様々な段階で表層１１１から材料を機械的に除去させる命令を含むことができる。例えば、コントローラ１９０は、（ａ）加工物１１０上に材料をメッキするために、加工物用電極１３０及び遠隔電極１４２に対して直流電流が印加されるか、（ｂ）第１及び第２の遠隔電極１４２ａ−ｂに対して交流電流が印加されるか、又は、（ｃ）加工物用電極１３０、第１の遠隔電極１４２ａ、又は第２の遠隔電極１４２ｂのどれにも電流が印加されないかのいずれかの間に、駆動組立体１４６に対して研磨パッド１５２ａ−ｂの支持面１５３を表層１１１に押し付けるように命令することができる。従って、電気化学処理溶液１６１及び機械的媒体１５０だけを使用する化学機械平坦化処理は、表層１１１の電気的処理を使用するかしないかに関係なく実行することができる。
【００３３】
本方法の更に別の実施形態では、遠隔電極組立体１４０の滞留時間は、遠隔電極１４２が第２の領域ではなく異なる期間の間処理側１１３の第１の領域に近接するように調節することができる。例えば、加工物１１０の表層１１１の厚さが中心部より周囲部で厚い時には、メッキ除去／平坦化段階で電極組立体１４０の滞留時間は、中心部よりも周囲部でより長くなり、より多い材料を加工物から除去する。メッキ除去／平坦化段階における電極組立体１４０の滞留時間は、一般的に、表層１１１がより厚い加工物の区域の上でより長い。本発明の他の実施形態では、遠隔電極組立体１４０の滞留時間は、加工物１１０の表面に亘って一定とすることができ、又は他のパラメータに応じて変化することができることが認められるであろう。
【００３４】
ＥＣＭ装置１００のいくつかの実施形態は、加工物１１０上に非常に平坦な表面を提供することが期待される。遠隔電極１４２に対して交流電流を印加し、表層１１１に対して機械的媒体１５０を摺り合せることにより、表層１１１からの材料の除去を駆動する主要な要素は、（ａ）表層１１１の表面における材料の酸化、及び（ｂ）酸化した材料の機械的な除去である。更に、電流が、表層１１１に接触しない遠隔電極１４２を通じて表層１１１に印加されるために、表層の被りがメッキ除去／平坦化の終りに向けて非常に薄くなる時の表層１１１に亘る一貫した電圧降下の発生を避けるために、遠隔電極１４２を加工物１１０に対して移動させることができる（又は、加工物１１０を電極１４２に対して移動させることができる）。これは、表層１１１に非常に平坦な面をもたらすことが期待される。
【００３５】
図４Ａ−４Ｃは、電気化学機械処理の間に発生したガスを受け取り、そのガスを超小型電子加工物１１０及び／又は遠隔電極から隔てるように誘導するいくつかの異なる遠隔電極組立体を示す。図４Ａを参照すると、ＥＣＭ装置１００の一実施形態は、電極キャリア２４４によって担持された第１及び第２の遠隔電極２４２ａ及び２４２ｂを有する遠隔電極組立体２４０ａを含む。遠隔電極組立体２４０は、機械的媒体２５０（第１の遠隔電極２４２ａに隣接する第１の機械的媒体２５０ａ、及び第２の遠隔電極２４２ｂに隣接する第２の機械的媒体２５０ｂとして特定される）を更に含むことができる。この実施形態の一態様では、機械的媒体２５０は、遠隔電極２４２ａ−ｂの各々の下向きの表面全体よりも小さく覆うほぼ無孔の材料とすることができる。各遠隔電極２４２ａ−ｂの露出表面２４５は、従って、直接加工物１１０に面する。これらの露出表面２４５は、チャンネル表面２４８によって形成されたチャンネル２４７を含むことができ、ガスを収集して加工物１１０及び／又は遠隔電極２４２ａ−ｂに近い領域から隔てるようにガスを誘導する。
【００３６】
この実施形態の更なる態様では、遠隔電極２４２ａ−ｂ間の直接の電気的結合を少なくするか又は排除することができる間隙２４９により、遠隔電極２４２ａ−ｂを互いに分離することができる。その結果、電流は、遠隔電極２４２ａ又は２４２ｂの一方から、超小型電子基板の導電材料１１１を通って、次に遠隔電極２４２ａ又は２４２ｂの他方に流れる。更に、間隙２４９は、チャンネル２４７に加えて又はその代わりに作動することができ、電極２４２ａ−ｂ及び／又は超小型電子加工物１１０から隔てるようにガスを誘導する。この実施形態の更に別の態様では、電極キャリア２４４は、ガスを半径方向外側に遠心力で排出させるのに十分な速度で回転することができる（矢印「Ｇ」で示される）。
【００３７】
図４Ａに示すＥＣＭ装置２００の別の特徴は、機械的媒体２５０ａ−ｂの種類及び配置が、遠隔電極２４２ａ−ｂと超小型電子加工物１１０との間の電気的結合を制御することができることである。例えば、機械的媒体２５０ａ−ｂは、電極２４２ａ−ｂの露出部分だけが電気化学処理溶液１６１を通じて加工物１１０に電気的に結合されるように、ほぼ無孔のパッドとすることができる。代替の実施形態では、機械的媒体２５０ａ−ｂは、多孔質又は部分的に多孔質のパッドとすることができ、機械的媒体２５０ａ−ｂが加工物１１０と電極２４２ａ−ｂとの間に挿入された領域において、遠隔電極２４２ａ−ｂと加工物１１０との間の何らかの電気的結合を可能にする。機械的媒体２５０ａ−ｂを通じた電気的結合の度合いは、電極２４２ａ−ｂの露出部分と加工物１１０との間の電気的結合の度合いよりも少ない。
【００３８】
図４Ｂは、第１及び第２の遠隔電極２４２ａ−ｂと、この第１及び第２の遠隔電極２４２ａ−ｂを担持する電極キャリア２４４とを有する遠隔電極組立体２４０ｂを含むＥＣＭ装置２００の別の実施形態を示す。この実施形態でのＥＣＭ装置２００はまた、それぞれの第１及び第２の遠隔電極２４２ａ−ｂによって担持された第１及び第２の機械的媒体２５０ａ−ｂ含むことができる。機械的媒体２５０ａ−ｂの各々は、気孔２５１と、気孔２５１から上方に遠隔電極２４２ａ−ｂまで延びる通路２５２とを含む多孔質パッドである。遠隔電極２４２ａ−ｂは、通路２５２と流体連通され、下方に面するチャンネル２４７を含むことができる。従って、通路２５２により、ガスは、機械的媒体２５０を通じてチャンネル内に集められ、加工物１１０から上昇するようになる。更に、通路２５２が溶液１６１で充満している時は、通路２５２は、電極２４２ａ−ｂと加工物１１０との間を電気的に接続することができる。
【００３９】
図４Ｃは、第１及び第２の遠隔電極２４２ａ−ｂと、対応する第１及び第２の機械的媒体２５０ａ−ｂとを含む遠隔電極組立体２４０ｃを有するＥＣＭ装置２００の別の実施形態を示す。この実施形態の一態様では、機械的媒体２５０ａ−ｂは多孔質であり、ガスの気泡を加工物１１０から離れるように誘導することができる。この実施形態の別の態様は、ガスの気泡を集めて電極２４２ａ−ｂから離れるように誘導するために電極２４２ａ−ｂ内に下向きのチャンネル２４７を含むことができる。遠隔電極組立体２４０ｃはまた、通路２４７を選択された傾斜角度に向ける傾斜した下面２７０を有する電極キャリア２４４を含むことができる。この実施形態の一態様では、各電極２４２ａ−ｂの下方に面する表面２７２もまた傾斜している。傾斜角度は浅く、電極組立体２４２ｃの中心から外側周囲までの加工物１１０と電極２４２ａ−ｂとの間の距離の差を少なくすることができる。代替の実施形態では、傾斜角度は急であり、電極２４２ａ−ｂと加工物１１０との間の電気的結合を意図的に少なくすることができる。更に別の実施形態では、チャンネル２４７を上方に傾斜することができるが（図４Ｃに示す）、電極２４２ａ−ｂの下面は、水平とすることができる（参照番号２４５を付して図４Ｃに波線で示す）。
【００４０】
図５Ａ−Ｅは、本発明の付加的な実施形態によるＥＣＭ装置と共に使用するためのいくつかの遠隔電極組立体３４０を示す。図５Ａを参照すると、この図は、電極キャリア３４１と、キャリア３４１によって担持された第１及び第２の遠隔電極３４２ａ−ｂと、遠隔電極３４２ａ−ｂによって担持された機械的媒体３５０とを含む遠隔電極組立体３４０の実施形態を示す。機械的媒体３５０は、電気的特性が異なる複数の領域３５２ｂ−ｄを含むことができる。例えば、一実施形態では、領域３５２ｂ−ｄは、中心の領域３５２ａの周りに環状に配置することができ、別の実施形態では、この領域は、他のパターン又は配置（例えば、格子状）とすることができる。遠隔電極３４２ａ−ｂと加工物１１０との間の電気的結合の程度を表層１１１に亘って空間的に変化させるために、領域３５２ｂ−ｄは、異なる誘電率及び／又は導電率を含むことができる。従って、遠隔電極３４２ａ−ｂと表層１１１とによって形成される回路のインピーダンスは、加工物１１０の表面に亘って変化し、材料が電気的に除去されるか又はそれ以外の方法で変更される速度の変動をもたらす可能性がある。代替的に、空間的に変動する電気的特性は、そうでなければ空間的に不均一な材料除去速度（例えば、加工物１１０と機械的媒体３５０との間の相対的な速度の一貫した差）をもたらすであろう因子に対して補正することができる。
【００４１】
図５Ｂは、本発明の別の実施形態による多孔質の機械的媒体３５０を有する遠隔電極組立体３４０を示す。この実施形態の一態様では、機械的媒体３５０は、遠隔電極３４２ａ−ｂを加工物１１０の表層１１１に電気的に結合するために処理溶液１６１を包含することができる気孔３５３と通路３５４とを含むことができる。この実施形態の更なる態様では、機械的媒体３５０の空隙率は、１つの領域から別の領域に連続して変化することができる。例えば、空隙率は、半径方向外側に向けて減少し、加工物１１０の周囲で電気的結合を弱くすることができる。他の実施形態では、空隙率は他の方法で変化し、加工物１１０の異なる部分に亘って異なるレベルの電気的結合をもたらすことができる。
【００４２】
図５Ｃは、それぞれ空隙率が異なる３つの同心領域３５５ａ−ｃを有する機械的媒体３５０を含む遠隔電極組立体３４０を示す。例えば、第１の領域３５５ａは、第１の領域３５５ａを通して第１の均一な空隙率を有することができ、第２の領域３５５ｂは、第２の領域３５５ｂを通して第２の均一な空隙率を有することができ、第３の領域３５５ｃは、第３の領域３５５ｃを通して第３の均一な空隙率を有することができる。この実施形態の一態様では、機械的媒体３５０の空隙率は、半径方向外側に向けて減少することができ、他の実施形態では、空隙率は、他の方式で変化することができる。更に別の実施形態では、機械的媒体３５０は、３つよりも多いか又は少ない個々の領域３５５ａ−ｃを有することができる。
【００４３】
図５Ｄは、本発明の別の実施形態による多孔質又は無孔の領域を有する機械的媒体３５０を有する遠隔電極組立体３４０を示す。例えば、機械的媒体３５０は、中心の多孔質領域３５６ａと外側の無孔領域３５６ｂとを含むことができる。外側の無孔領域３５６ｂは、中心の多孔質領域３５６ａの周りに同心円状に配置することができる。従って、遠隔電極３４２ａ−ｂは、遠隔電極組立体３４０の中心の領域だけで加工物１１０と電気的に結合することができ、機械的媒体３５０は、大きな接触区域に亘って材料を機械的に除去することができる。図５Ｅは、遠隔電極組立体３４０が均一な空隙率の機械的媒体３５０を含む代替の構成を示す。機械的媒体３５０は、加工物１１０と電極３４２ａ−ｂとの間にマスク３５７が挿入された領域で、遠隔電極３４２ａ−ｂと加工物１１０との間の電気的結合を防止するか又は少なくとも制限するマスク３５７に取り付けることができる。
【００４４】
図６は、本発明の別の実施形態による超小型電子加工物１１０を電気化学機械処理するためのＥＣＭ処理装置６００の断面側面図である。ＥＣＭ処理装置６００のいくつかの構成要素は、図６に図式的に示され、図２−６においては、同じ参照番号の構成要素は同じ構成要素を表す。この実施形態の一態様では、ＥＣＭ処理装置６００は、プラテン又はテーブル６１０、加工物キャリア組立体６２０、加工物キャリア組立体６２０によって担持された加工物用電極６３０、及びテーブル６１０によって担持された遠隔電極６４２ａ−ｂを有する遠隔電極組立体６４０を有する。ＥＣＭ処理装置６００は、更に、テーブル６１０によって担持された機械的媒体６５０を含むことができる。駆動システム６１２は、テーブル６１０を回転させるか（矢印Ｇ）又は往復運動させ（矢印Ｈ）、駆動組立体６２２は、加工物キャリア６２０を回転させるか（矢印Ｉ）又は平行移動させることができる（矢印Ｊ）。テーブル６１０及び加工物キャリア６２０のこのような動きを調和させて、加工物１１０の処理側１１３を機械的媒体６５０の支持面６５３に押し付けることができる。
【００４５】
処理サイクル中に、１つ又はそれ以上の処理溶液６６０を機械的媒体６５０の支持面６５３上に堆積させることができる。機械的媒体６５０及び処理溶液６６０は、加工物１１０を処理するための適切な電気的、化学的、及び機械的特性をもたらすように選択される。例えば、機械的媒体６５０は、固定研磨式研磨パッド又は非研磨パッドとすることができる。処理溶液６６０は、加工物に対して材料をメッキするか又はメッキを除去するための電解溶液、及び／又は、加工物１１０から化学的及び／又は機械的に材料を除去するための平坦化溶液とすることができる。従って、処理溶液６６０は、電解液及び／又は研磨粒子、及び加工物１１０と特定の化学反応をするように選択された化学物質を含むことができる。
【００４６】
ＥＣＭ処理装置６００は、スイッチング組立体１８０、ＤＣ電源１７２、ＡＣ電源１７４、及びコントローラ１９０を含むことができる。加工物用電極６３０及び遠隔電極６４２ａ−ｂは、様々な電極に対して直流電流及び／又は交流電流を選択的に印加するためにスイッチング組立体１８０に結合される。図６に示す電気化学処理装置６００は、従って、図３に関連して上述した同じ方法の多くを実行することができる。
【００４７】
図７は、上述のＥＣＭ処理装置６００の実施形態の側面図であり、装置の一部分をより詳細に示している。この実施形態の一態様では、ＥＣＭ装置６００は、機械的媒体６５０の下方に、及び／又はそれと一体化して複数の第１及び第２の遠隔電極６４２ａ−ｂを更に含むことができる。例えば、遠隔電極６４２ａ−ｂは、対で配置されてテーブル６１０によって担持することができる。遠隔電極６４２ａ−ｂの各々は、超小型電子加工物１０の方向に向く表面６４３を含むことができ、遠隔電極６４２ａ−ｂの各々は、第１及び第２の遠隔電極６４２ａ−ｂを互いに電気的に分離する仕切り６４４に隣接することができる。第１及び第２の遠隔電極６４２ａ−ｂはまた、複数の流体導菅６６３によって個別のグループに分割することができ、処理溶液６６１は、この導菅を通って機械的媒体６５０の底面まで流れることができる。機械的媒体６５０は、従って、気孔又は通路（図７に図示せず）を有することができ、処理溶液６６１は、それを通過して支持面６５３まで流れることができる。機械的媒体６５０はまた、（ａ）機械的媒体６５０の表面に亘って処理溶液６６１を移送し、かつ（ｂ）ガスの気泡を収集してそれを加工物１１０から離れるように移動させる、支持面６５３における複数のチャンネル６５４を含むことができる。
【００４８】
更に図７を参照すると、ＥＣＭ処理装置６００は、任意的に、処理サイクル中に処理溶液６６１に隣接する非接触エネルギ供給装置６９９を含むことができる。非接触エネルギ供給装置６９９は、超音波エネルギを処理流体６６１中に伝達する超音波エネルギエミッタとすることができる。超音波エネルギを処理溶液６６１に付与することは、加工物１１０に隣接する領域からガスの気泡が除去される速度及び／又は効率を増大することになると期待される。
【００４９】
本発明の特定の実施形態を例示する目的で本明細書に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々な変更を為し得ることが以上の説明から認められるであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲による以外は限定されないものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来技術による超小型電子加工物から導電材料を除去するための装置の側面図である。
【図２】従来技術による複数の超小型電子加工物から導電材料を除去するための別の装置の側面図である。
【図３】選択された構成要素を図式的に示す、本発明の実施形態による超小型電子加工物の電気化学機械処理のための装置の側面図である。
【図４Ａ】遠隔電極組立体のいくつかの構成要素を図式的に示す、本発明のいくつかの実施形態の１つによる電気化学機械装置と共に使用される遠隔電極組立体の側面断面図である。
【図４Ｂ】遠隔電極組立体のいくつかの構成要素を図式的に示す、本発明のいくつかの実施形態の１つによる電気化学機械装置と共に使用される遠隔電極組立体の側面断面図である。
【図４Ｃ】遠隔電極組立体のいくつかの構成要素を図式的に示す、本発明のいくつかの実施形態の１つによる電気化学機械装置と共に使用される遠隔電極組立体の側面断面図である。
【図５Ａ】遠隔電極組立体のいくつかの構成要素を図式的に示す、本発明のいくつかの実施形態の１つによる電気化学機械装置と共に使用される遠隔電極組立体の側面断面図である。
【図５Ｂ】遠隔電極組立体のいくつかの構成要素を図式的に示す、本発明のいくつかの実施形態の１つによる電気化学機械装置と共に使用される遠隔電極組立体の側面断面図である。
【図５Ｃ】遠隔電極組立体のいくつかの構成要素を図式的に示す、本発明のいくつかの実施形態の１つによる電気化学機械装置と共に使用される遠隔電極組立体の側面断面図である。
【図５Ｄ】遠隔電極組立体のいくつかの構成要素を図式的に示す、本発明のいくつかの実施形態の１つによる電気化学機械装置と共に使用される遠隔電極組立体の側面断面図である。
【図５Ｅ】遠隔電極組立体のいくつかの構成要素を図式的に示す、本発明のいくつかの実施形態の１つによる電気化学機械装置と共に使用される遠隔電極組立体の側面断面図である。
【図６】図式的にいくつかの選択された構成要素も示す、本発明の別の実施形態による超小型電子加工物を電気化学機械的に処理するための装置の側面断面図である。
【図７】本発明のいくつかの実施形態による電気化学機械装置と共に使用するための加工物ホルダ及び遠隔電極組立体の側面断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００  電気化学機械処理装置
１１０  超小型電子加工物
１１３  加工物の処理側
１２０  加工物ホルダ
１３０  加工物用電極
１４２  加工物用電極
１４２ａ  第１の遠隔電極
１４２ｂ  第２の遠隔電極
１７２  ＤＣ電源
１７４  ＡＣ電源
１８０  スイッチング組立体
【図１】
2005519478.tif 000003
【図２】
2005519478.tif 000004
【図３】
2005519478.tif 000005
【図４Ａ】
2005519478.tif 000006
【図４Ｂ】
2005519478.tif 000007
【図４Ｃ】
2005519478.tif 000008
【図５Ａ】
2005519478.tif 000009
【図５Ｂ】
2005519478.tif 000010
【図５Ｃ】
2005519478.tif 000011
【図５Ｄ】
2005519478.tif 000012
【図５Ｅ】
2005519478.tif 000013
【図６】
2005519478.tif 000014
【図７】
2005519478.tif 000015
【国際調査報告】
2005519478.tif 000016
2005519478.tif 000017