(57)【要約】本発明は、被加工物の不良品化を招くと考えられるピットの発生を効果的に防止することが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。この電解加工装置は、被加工物を加工する加工電極（２１０）と、被加工物に給電する給電電極（２１２）と、加工電極（２１０）と給電電極（２１２）との間に電圧を印加する電源（２３２）と、加工電極（２１０）及び給電電極（２１２）を内部に収納した耐圧容器（２００）と、耐圧容器（２１０）内に高圧液体を供給する高圧液体供給系（２０４）を有する。
2007528933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を加工する加工電極と、
被加工物に給電する給電電極と、
前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加する電源と、
前記加工電極及び前記給電電極を内部に収納した耐圧容器と、
前記耐圧容器内に高圧液体を供給する高圧液体供給系を有することを特徴とする電解加工装置。
【請求項２】
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に接触部材を配置したことを特徴とする請求項１記載の電解加工装置。
【請求項３】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項２記載の電解加工装置。
【請求項４】
前記耐圧容器内に供給される高圧液体の圧力は、２ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項２記載の電解加工装置。
【請求項５】
前記高圧液体供給系には、前記耐圧容器内に供給される高圧液体の温度を調節する熱交換器が備えられていることを特徴とする請求項２記載の電解加工装置。
【請求項６】
前記給電電極と前記加工電極を有する電極部と、前記電極部と前記被加工物との間及び／または前記電極部の前記加工電極と前記給電電極との間に配置される接触部材を更に有すること特徴とする請求項１記載の電解加工装置。
【請求項７】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項６記載の電解加工装置。
【請求項８】
前記耐圧容器内に供給される高圧液体の圧力は、２ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項１記載の電解加工装置。
【請求項９】
前記高圧液体供給系には、前記耐圧容器内に供給される高圧液体の温度を調節する熱交換器が備えられていることを特徴とする請求項６記載の電解加工装置。
【請求項１０】
前記高圧液体供給系には、前記耐圧容器内に供給される高圧液体の温度を調節する熱交換器が備え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。
【請求項１１】
前記高圧液体供給系には、前記耐圧容器内に供給される高圧液体中の溶存気体を脱気するための脱気装置が備え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。
【請求項１２】
被加工物を加工する加工電極と、
被加工物に給電する給電電極と、
前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加する電源と、
記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給する液体供給系を有し、
前記液体供給系には、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に供給される前記液体の温度を調節する熱交換器が備えられていることを特徴とする電解加工装置。
【請求項１３】
前記加工電極と前記被加工物の間に接触部材を配置したことを特徴とする請求項１２記載の電解加工装置。
【請求項１４】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項１３記載の電解加工装置。
【請求項１５】
前記熱交換器は、液温が２５℃以下となるように前記被加工物と前記接触部材との間に供給される前記液体を調節することを特徴とする請求項１３記載の電解加工装置。
【請求項１６】
前記給電電極と前記加工電極を有する電極部と、前記電極部と前記被加工物との間及び／または前記電極部の前記加工電極と前記給電電極との間に配置される接触部材を更に有すること特徴とする請求項１２記載の電解加工装置。
【請求項１７】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項１６記載の電解加工装置。
【請求項１８】
前記熱交換器は、液温が２５℃以下となるように前記被加工物と前記接触部材との間に供給される前記液体を調節することを特徴とする請求項１６記載の電解加工装置。
【請求項１９】
電極と該電極の表面を覆うイオン交換体とを有する電極部材を有する電極部と、
被加工物を保持し、前記電極部材のイオン交換体に被加工物を接触させる保持部と、
前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物との間に液体を供給する液体供給系と、
前記電極部と前記被加工物との間に相対運動を生じさせる駆動機構と、
前記電極部の各電極部材の電極に接続される電源とを備え、
被加工物の被加工面のある一点の前記イオン交換体に対する該イオン交換体との連続接触時間は、１０ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする電解加工装置。
【請求項２０】
前記駆動機構は、前記電極部と前記被加工物とを０．２ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度で相対運動させるように構成されていることを特徴とする請求項１９記載の電解加工装置。
【請求項２１】
前記電極を覆うイオン交換体は、前記保持部で保持した被加工物と０．２〜１．５ｍｍの接触幅で接触するように構成されていることを特徴とする請求項１９記載の電解加工装置。
【請求項２２】
前記駆動機構は、前記電極部と前記被加工物とを０．２ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度で相対運動させるように構成されていることを特徴とする請求項２１記載の電解加工装置。
【請求項２３】
電極と該電極の表面を覆うイオン交換体とを有する電極部材を有する電極部と、
被加工物を保持し、前記電極部材のイオン交換体に被加工物を接触させる保持部と、
前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物との間に液体を供給する液体供給系と、
前記電極部と前記被加工物との間に相対運動を生じさせる駆動機構と、
前記電極部の各電極部材の電極に接続される電源とを備え、
前記電源は、前記電極部と前記被加工物との間の相対運動に同期してＯＮ／ＯＦＦまたは正／負制御されることを特徴とする電解加工装置。
【請求項２４】
前記電源は、前記電極部の電極と前記被加工物との間における該電極部の幅方向の相対速度が０．２ｍ／ｓｅｃ以上の時にＯＮとなるようにＯＮ／ＯＦＦ制御されることを特徴とする請求項２３記載の電解加工装置。
【請求項２５】
電極部に電圧を印加し、高圧液体を介して被加工物の加工を行うことを特徴とする電解加工方法。
【請求項２６】
前記高圧液体は、前記電極部と前記被加工物との間に供給されることを特徴とする請求項２５記載の電解加工方法。
【請求項２７】
前記被加工物と前記電極部を前記高圧液体に浸漬させつつ被加工物の加工を行うことを特徴とする請求項２５記載の電解加工方法。
【請求項２８】
前記電極部は、被加工物を加工する加工電極と前記被加工物に給電する給電電極とからなることを特徴とする請求項２５記載の電解加工方法。
【請求項２９】
前記高圧液体の圧力は、２ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項２５記載の電解加工方法。
【請求項３０】
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に接触部材を配置したことを特徴とする請求項２５記載の電解加工方法。
【請求項３１】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項３０記載の電解加工方法。
【請求項３２】
被加工物を加工する加工電極と前記被加工物に給電する給電電極とからなる電極部に電圧を印加し、高圧液体を介して被加工物の加工を行うことを特徴とする電解加工方法。
【請求項３３】
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に接触部材を配置したことを特徴とする請求項３２記載の電解加工方法。
【請求項３４】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項３３記載の電解加工方法。
【請求項３５】
被加工物に近接または接触自在な加工電極と被加工物に給電する給電電極とを用意し、
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に温度を調整した液体を供給しつつ、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加して被加工物の加工を行うことを特徴とする電解加工方法。
【請求項３６】
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間にイオン交換体を配置したことを特徴とする請求項３５記載の電解加工方法。
【請求項３７】
被加工物に近接または接触自在な加工電極と被加工物に給電する給電電極とを用意し、
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に溶存気体を脱気した液体を供給しつつ、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加して被加工物の加工を行うことを特徴とする電解加工方法。
【請求項３８】
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間にイオン交換体を配置したことを特徴とする請求項３７記載の電解加工方法。
【請求項３９】
電極の表面を覆うイオン交換体と保持部で保持した被加工物とを、被加工物の被加工面のある一点の前記イオン交換体に対する該イオン交換体との接触時間が１０ｍｓｅｃ以下となるように、互いに接触させながら相対運動させ、液体の存在下で、前記電極に電圧を印加して被加工物を加工することを特徴とする電解加工方法。
【請求項４０】
前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物とを、０．２〜１．５ｍｍの接触幅で互いに接触させることを特徴とする請求項３９記載の電解加工方法。
【請求項４１】
前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物とを互いに線状に接触させながら０．２ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度で相対運動させることを特徴とする請求項３９記載の電解加工方法。
【請求項４２】
前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物とを互いに線状に接触させながら０．２ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度で相対運動させることを特徴とする請求項４０記載の電解加工方法。
【請求項４３】
平行に配置した複数の電極の表面を覆うイオン交換体と保持部で保持した被加工物とを互いに接触させながら相対運動させ、液体の存在下で、前記相対運動に同期してＯＮ／ＯＦＦ制御された電圧を前記電極に印加して被加工物を加工することを特徴とする電解加工方法。
【請求項４４】
前記液体は、純水、超純水または電気伝導度が５００μｓ／ｃｍ以下の液体であることを特徴とする請求項４３記載の電解加工方法。
【請求項４５】
被加工物と加工電極とを互いに近接または接触させ、液体の存在下で、被加工物と加工電極との間に電圧を印加しつつ、両者を相対運動させて加工を行う電解加工方法であって、
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を加工初期では速く、加工後期では遅くすることを特徴とする電解加工方法。
【請求項４６】
被加工物表面の加工に付する薄膜の残膜厚が６００ｎｍ以下に達したときに、前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を遅くすることを特徴とする請求項４５記載の電解加工方法。
【請求項４７】
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を段階的に変化させることを特徴とする請求項４５記載の電解加工方法。
【請求項４８】
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を連続的に変化させることを特徴とする請求項４５記載の電解加工方法。
【請求項４９】
前記被加工物と前記加工電極との間に接触部材を配置したことを特徴とする請求項４５記載の電解加工方法。
【請求項５０】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項４９記載の電解加工方法。
【請求項５１】
前記被加工物に給電する給電電極と、この給電電極と被加工物との間に配置される接触部材を更に有することを特徴とする請求項４５記載の電解加工方法。
【請求項５２】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項５１記載の電解加工方法。
【請求項５３】
被加工物と加工電極とを互いに近接または接触させ、液体の存在下で、被加工物と加工電極との間に電圧を印加しつつ、両者を相対運動させて加工を行う電解加工方法であって、
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を加工初期では速く、加工中期では遅く、加工後期では再び前記加工中期より速くすることを特徴とする電解加工方法。
【請求項５４】
被加工物表面の加工に付する薄膜の残膜厚が６００ｎｍ以下に達したときに、前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を遅くし、薄膜の残膜厚が５０〜３００ｎｍのときに、前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を再び速くすることを特徴とする請求項５３記載の電解加工方法。
【請求項５５】
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を段階的に変化させることを特徴とする請求項５３記載の電解加工方法。
【請求項５６】
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を連続的に変化させることを特徴とする請求項５３記載の電解加工方法。
【請求項５７】
前記被加工物と前記加工電極との間に接触部材を配置したことを特徴とする請求項５３記載の電解加工方法。
【請求項５８】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項５７記載の電解加工方法。
【請求項５９】
前記被加工物に給電する給電電極と、この給電電極と被加工物との間に配置される接触部材を更に有することを特徴とする請求項５３記載の電解加工方法。
【請求項６０】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項５３記載の電解加工方法。
【請求項６１】
被加工物と加工電極とを互いに近接または接触させ、液体の存在下で、被加工物と加工電極との間に電圧を印加しつつ、両者を相対運動させて加工を行う電解加工方法であって、
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を加工初期では遅く、加工後期では速くすることを特徴とする電解加工方法。
【請求項６２】
被加工物表面の加工に付する薄膜の残膜厚が５０〜３００ｎｍに達したときに、前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を速くすることを特徴とする請求項６１記載の電解加工方法。
【請求項６３】
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を段階的に変化させることを特徴とする請求項６１記載の電解加工方法。
【請求項６４】
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を連続的に変化させることを特徴とする請求項６１記載の電解加工方法。
【請求項６５】
前記被加工物と前記加工電極との間に接触部材を配置したことを特徴とする請求項６１記載の電解加工方法。
【請求項６６】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項６５記載の電解加工方法。
【請求項６７】
前記被加工物に給電する給電電極と、この給電電極と被加工物との間に配置される接触部材を更に有することを特徴とする請求項６１記載の電解加工方法。
【請求項６８】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項６７記載の電解加工方法。
【請求項６９】
被加工物と加工電極とを互いに近接または接触させ、液体の存在下で、被加工物と加工電極との間に電圧を印加しつつ、被加工物及び／または加工電極が所定の周期運動を行うことにより、被加工物と加工電極との間に相対運動を起こさせ加工を行う電解加工方法であって、
前記加工の途中で、前記被加工物及び／または加工電極の運動の周期を変えることを特徴とする電解加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解加工装置及び電解加工方法に係り、特に半導体ウェ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のに使用される電解加工装置及び電解加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体ウェハ等の基板上に回路を形成するための配線材料として、アルミニウム又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め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、化学気相成長法（ＣＶＤ：  Chemical  Vapor  Deposition）、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：  Chemical  Mechanical  Polishing）により不要の銅を除去するようにしている。
【０００３】
図１Ａ乃至図１Ｃ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ある。図１Ａに示すように、半導体素子が形成された半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる酸化膜やＬｏｗ−ｋ材膜などの絶縁膜２が堆積され、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が形成される。これらの上に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のシード層７がスパッタリングやＣＶＤ等により形成される。
【０００４】
そして、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、図１Ｂに示すように、半導体基材１のコンタクトホール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、シード層７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１Ｃに示すように銅膜６からなる配線が形成される。
【０００５】
また、最近ではあらゆる機器の構成要素において微細化かつ高精度化が進み、サブミクロン領域での物作りが一般的となるにつれて、加工法自体が材料の特性に与える影響は益々大きくなっている。このような状況下においては、従来の機械加工のように、工具が被加工物を物理的に破壊しながら除去していく加工方法では、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してしまう。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。
【０００６】
この問題を解決する手段として開発された特殊加工法に、化学研磨や電解加工、電解研磨がある。これらの加工方法は、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、上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。
【０００７】
上述した電解加工や電解研磨では、被加工物と電解液（ＮａＣｌ，ＮａＮＯ３，ＨＦ，ＨＣｌ，ＨＮＯ３，ＮａＯＨ等の水溶液）との電気化学的相互作用によって加工が進行するとされている。従って、このような電解質を含む電解液を使用する限り、その電解液で被加工物が汚染されることは避けられない。
【０００８】
また、化学機械的電解研磨のように、めっきをしながらＣＭＰで削るというプロセスも発表されているが、めっき成長面に機械加工が付加されることで、めっきの異常成長を促すことにもなり、膜質に問題を起こしている。
【０００９】
このため、最近では、環境負荷、加工される製品の汚染または作業中の危険性などを改善させた金属の電解加工方法が開発されつつある（例えば、特開２０００−５２２３５号公報及び特開２００１−６４７９９号公報参照）。これらの電解加工方法は、純水または超純水を使用して電解加工を行う方法である。純水または超純水は電気をほとんど通さないため、この電解加工方法では、陽極となる被加工物と陰極となる加工電極との間にイオン交換体を配置して被加工物の電解加工が行われる。被加工物、イオン交換体、加工電極は、総て純水または超純水下に置かれるので、環境負荷の問題及び被加工物の汚染の問題が著しく改善される。また、被加工物である金属は、電解反応により金属イオンとして除去され、イオン交換体に保持される。このように、除去された金属イオンがイオン交換体に保持されるため、被加工物及び液体（純水または超純水）自体の汚染を更に低減させることができ、上記方法は理想の電解加工方法として考えられている。
【００１０】
上述したように、イオン交換体を配置した状態で超純水を供給しつつ被加工物を加工する電解加工方法によれば、被加工物の汚染が防止され、環境負荷を著しく低減させることができる。また、上記電解加工方法によれば、各種金属部品の表面に鏡面光沢を与えることができ、さらには、従来の金属機械加工仕上げ方法に必要とされる切削油、研磨剤を含むスラリー、電解液などを不要とすることができる。
【００１１】
しかしながら、イオン交換体を用いた電解加工方法では、前述のアドバンテージを有するものの、被加工物の種類や加工条件などによっては、加工した面にピット（微小な穴）が形成される。このピットは、電解加工した表面に鏡面光沢ができている場合でも発生している程の肉眼で確認不可能な細孔である。すなわち、このピットは、走査型電子顕微鏡、レーザー顕微鏡、原子間力顕微鏡等で分析して初めて明らかになる細孔である。
【００１２】
このピットは、一般的な機械部品の表面仕上げでは、商品の見栄えに特に悪影響を与えない場合もある。しかしながら、真空機器や圧力機器など、高度の密閉度が要求されるシール面にピットが形成されると、所望の真空または圧力が得られず、さらに金属の腐食を進行させると考えられる。また、半導体デバイスにおいても、ピットが形成されると様々な悪影響を及ぼすと考えられている。
【００１３】
また、イオン交換体を用いた電解加工においては、ある種の電極系（給電電極及び加工電極）を使用して加工を行った場合に、被加工物と加工電極との間の相対速度の変化に伴って、加工速度が変化する。つまり、図２に示すように、被加工物と加工電極との間の相対速度を速めて加工を行うと加工速度が遅くなり、逆に、被加工物と加工電極との間の相対速度を遅くして加工を行う加工速度が速くなる現象が見られる。
【００１４】
これは、第１に、ハイドロプレーニング現象が要因と考えられる。つまり、図３Ａ及び３Ｂに示すように、被加工物Ｗと加工電極３００の表面を覆うイオン交換体（イオン交換膜）３０２とを互いに接触させながら相対運動させ、被加工物Ｗと加工電極３００との間に電圧を印加しつつ、被加工物Ｗと加工電極３００との間に、純水、好ましくは超純水等の液体を供給して電解加工を行うと、イオン交換体３０２と被加工物Ｗの被加工面との間に水膜３０４ａ，３０４ｂができる（ハイドロプレーニング現象）。図３Ａに示すように、被加工物Ｗと加工電極３００（イオン交換体３０２）との間の相対速度が遅い場合に形成される水膜３０４ａの厚さは、図３Ｂに示すように、被加工物Ｗと加工電極３００（イオン交換体３０２）との間の相対速度が速い場合に形成される水膜３０４ｂの厚さより薄くなる。つまり、この水膜３０４ａ，３０４ｂは絶縁体であり、この水膜３０４ａ，３０４ｂの厚さが厚いほど電解効率が低下し、加工速度も低下する。
【００１５】
第２に、反応生成物による電気伝導度の上昇が要因と考えられる。つまり、図３Ａ及び３Ｂに示す場合と同様にして電解加工を行うと、被加工物Ｗと加工電極３００（イオン交換体３０２）との間の相対速度が遅い場合には、図４Ａに示すように、被加工物Ｗの被加工面に対する加工電極３００の滞在時間が長く、また加工生成物（銅イオン／銅酸化物や純水の電気分解により発生するＯＨ−等）３０６の排出性も悪くなる。このため、図４Ｂに示す、被加工物Ｗと加工電極３００（イオン交換体３０２）との間の相対速度が速い場合と比較して、加工生成物３０６の濃度が高まる。加工生成物３０６の濃度が高いほど電気伝導度が上昇し、電解効率が向上して、加工速度も向上する。
【００１６】
また、例えば、図１Ｂに示す、絶縁膜２上の余剰な銅膜６を除去し平坦化して、図１Ｃに示す配線を形成する作業を、例えば、前述のイオン交換体を用いた電解加工で行うと、加工量に対する残留段差は、一般的に図５に示すような関係にあって、加工量が増加すると段差が減少することが判っている。この段差の減少の度合いは、被加工物の初期膜厚、初期段差及び加工条件によって変動する。
【００１７】
図５に示す段差解消能力は、イオン交換体を用いた電解加工にあっては、加工速度が速い程、低下する傾向にある。従って、前述のように、被加工物Ｗと加工電極３００（イオン交換体３０２）とを相対運動させて加工する場合、この相対速度が速くなると加工速度が低下し、この加工速度の低下に伴って、段差解消能力は高くなると考えられる。また、イオン交換体の挙動からも、被加工物Ｗと加工電極３００（イオン交換体３０２）との相対速度が速い程、段差解消能力が高くなると推察される。
【００１８】
これは、第１に、反応生成物による電気伝導度の上昇が要因と考えられる。つまり、前述の図４Ａに示す場合と同様に、被加工物Ｗと加工電極３００（イオン交換体３０２）との間の相対速度が遅い（加工速度が速い）場合には、図６Ａに示すように、図６Ｂに示す、被加工物Ｗと加工電極３００（イオン交換体３０２）との間の相対速度が速い（加工速度が遅い）場合と比較して、加工生成物３０６の濃度が高まる。この結果、パターン凹部での反応生成物の濃度が上昇してパターン凸部と凹部の加工速度差が小さくなり、段差解消能力が低下する。
【００１９】
第２に、イオン交換体の見かけ弾性率の変化が要因と考えられる。つまり、前述と同様に、被加工物Ｗと加工電極３００（イオン交換体３０２）との間の相対速度が遅い場合には、図７Ａに示すように、図７Ｂに示す、被加工物Ｗと加工電極３００（イオン交換体３０２）との間の相対速度が速い場合と比較して、イオン交換体３０２の見かけの弾性率が低くなり、変形が大きくなって、パターンの凹部へのイオン交換体３０２の入り込みが多くなる。これによって、パターン凹部でのイオン交換体３０２との距離がより狭まり、パターン凸部と凹部の加工速度差が小さくなって、段差解消能力が低くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、被加工物の不良品化を招くと考えられるピットの発生を効果的に防止することが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第１の目的とする。
【００２１】
本発明はまた、例えばトレンチの内部の埋込みに使用された銅等の余剰な金属を、段差解消能力を高めつつ除去して平坦化し、しかも加工時間の短縮を図れるようにした電解加工方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明の電解加工装置は、被加工物を加工する加工電極と、被加工物に給電する給電電極と、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加する電源と、前記加工電極及び前記給電電極を内部に収納した耐圧容器と、前記耐圧容器内に高圧液体を供給する高圧液体供給系を有することを特徴とする。
【００２３】
図８は、イオン交換体を使用した場合における本発明の加工原理を示すものである。図８は、被加工物１０の表面に、加工電極１４に取付けたイオン交換体１２ａと、給電電極１６に取付けたイオン交換体１２ｂとを接触又は近接させ、加工電極１４と給電電極１６との間に電源１７を介して電圧を印加しつつ、加工電極１４及び給電電極１６と被加工物１０との間に液体供給部１９から超純水等の液体１８を供給した状態を示している。
【００２４】
超純水のような液自身の抵抗値が大きい液体を使用する場合には、イオン交換体１２ａを被加工物１０の表面に「接触させる」ことが好ましく、このようにイオン交換体１２ａを被加工物１０の表面に接触させることにより、電気抵抗を低減させることができ、印加電圧も小さくて済み、消費電力も低減できる。従って、本発明に係る加工における「接触」は、例えばＣＭＰのように物理的なエネルギー（応力）を被加工物に与えるために、「押し付ける」ものではない。
【００２５】
これにより、超純水等の液体１８中の水分子２０をイオン交換体１２ａ，１２ｂで水酸化物イオン２２と水素イオン２４に解離し、例えば生成された水酸化物イオン２２を、被加工物１０と加工電極１４との間の電界と超純水等の液体１８の流れによって、被加工物１０の加工電極１４と対面する表面に供給して、ここでの被加工物１０近傍の水酸化物イオン２２の密度を高め、被加工物１０の原子１０ａと水酸化物イオン２２を反応させる。反応によって生成された反応物質２６は、液体１８中に溶解し、被加工物１０の表面に沿った超純水等の液体１８の流れによって被加工物１０から除去される。これにより、被加工物１０の表面層の除去加工が行われる。
【００２６】
このように、本加工法は純粋に被加工物との電気化学的相互作用のみにより被加工物の除去加工を行うものであり、ＣＭＰのような研磨部材と被加工物との物理的な相互作用及び研磨液中の化学種との化学的相互作用の混合による加工とは加工原理が異なるものである。この方法では、被加工物１０の加工電極１４と対面する部位が加工されるので、加工電極１４を移動させることで、被加工物１０の表面を所望の表面形状に加工することができる。
【００２７】
なお、本発明に係る電解加工装置は、電気化学的相互作用による溶解反応のみにより被加工物の除去加工を行うため、ＣＭＰのような研磨部材と被加工物との物理的な相互作用及び研磨液中の化学種との化学的相互作用の混合による加工とは加工原理が異なるものである。従って、材料の特性を損なわずに除去加工を行うことが可能であり、例えば前述のＬｏｗ−ｋ材に挙げられる機械的強度の小さい材料に対しても、物理的な相互作用を及ぼすことなく除去加工が可能である。また、通常の電解加工装置と比較しても、電解液に５００μＳ／ｃｍ以下の液体、好ましくは純水、更に好ましくは超純水を用いるため、被加工物表面への汚染も大幅に低減させることが可能であり、また加工後の廃液の処理も容易となる。
【００２８】
上述した電解加工にあっては、一般に、電解加工時間を長くするに伴いピットの数が増える傾向にある。経験的には電解加工時に被加工物の表面にガス（気泡）が発生するほど、ピットの数も多くなってくることが明らかになっている。水が含まれている電解液を用いた場合、電極で発生する酸素や水素の量が多いほどピットの数も増大するため、このピットはガスピットとも呼ばれている。
【００２９】
本発明によれば、液体中へのガスの溶解容量は、液体の圧力に比例して増加し、気泡発生量は、ガス発生量から液体中に溶解したガスの量（ガス溶存量）の差で求められるため、高圧液体の下で電解加工を行うことで、電極及び被加工物表面で発生するガスの溶解速度及び溶解量を増大させ、ガス発生箇所での気泡発生量を減少させて、ピットの発生量を減少させることができる。
【００３０】
前記加工電極と前記被加工物の間に接触部材を配置することが好ましい。
前記給電電極と前記加工電極からなる電極部を設け、前記電極部と前記被加工物との間及び／または前記電極部の前記加工電極と前記給電電極との間に接触部材を配置することが好ましい。
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることが好ましい。
このように、接触部材としてイオン交換体を使用することで、超純水等の液体中の水分子の水酸化イオンと水素イオンへの解離を促進し、電解加工を行うことができる。
【００３１】
本発明の好ましい一態様は、前記耐圧容器内に供給される高圧液体の圧力は、２ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることを特徴とする。耐圧容器内に供給される高圧液体の圧力は、一般的には２ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることが好ましい。
【００３２】
前記高圧液体供給系には、前記耐圧容器内に供給される高圧液体の温度を調節する熱交換器が備えられていることが好ましい。
液体中へのガスの溶解速度及び溶解容量は、液体の温度の増加と共に減少する。このため、耐圧容器内に供給される高圧液体の温度を低下させることで、液体中へのガスの溶解速度及び溶解容量を増大させて、ガス発生箇所での気泡発生量を減少させ、同時に液体の温度によるガスの膨張を抑えることができる。
【００３３】
前記高圧液体供給系には、前記耐圧容器内に供給される高圧液体中の溶存気体を脱気するための脱気装置が備えられていることが好ましい。
液体中へのガスの溶解容量は、溶液中に溶存ガスが存在する場合、溶存ガスに相当するガス分圧分だけ減少し、またガス溶解速度は、溶液中の既存ガス量の増加と共に残存するガス溶解容量が減少するため減少する。このため、耐圧容器内に供給される高圧液体中の溶存気体を予め脱気しておくことで、液体中へのガス溶解容量及びガス溶解速度を増加させて、ガス発生箇所での気泡発生量を減少させることができる。
【００３４】
本発明の他の電解加工装置は、被加工物を加工する加工電極と、被加工物に給電する給電電極と、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加する電源と、記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給する液体供給系を有し、前記液体供給系には、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に供給される前記液体の温度を調節する熱交換器が備えられていることを特徴とする。
【００３５】
液体中へのガスの溶解速度及び溶解容量は、液体の温度の増加と共に減少するため、被加工物と加工電極または給電電極の少なくとも一方との間に供給される液体の温度を低下させることで、液体中へのガスの溶解速度及び溶解容量を増大させて、ガス発生箇所での気泡発生量を減少させ、同時に温度によるガスの膨張を抑えることができる。
【００３６】
本発明の好ましい一態様は、前記熱交換器は、液温が２５℃以下となるように前記被加工物と前記イオン交換体との間に供給される前記液体を調節することを特徴とする。この被加工物とイオン交換体との間に供給される液体の液温は、一般的には２５℃以下であることが好ましい。
【００３７】
本発明の更に他の電解加工装置は、電極と該電極の表面を覆うイオン交換体とを有する電極部材を有する電極部と、被加工物を保持し、前記電極部材のイオン交換体に被加工物を接触させる保持部と、前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物との間に液体を供給する液体供給系と、前記電極部と前記被加工物との間に相対運動を生じさせる駆動機構と、前記電極部の各電極部材の電極に接続される電源とを備え、被加工物の被加工面のある一点の前記イオン交換体に対する該イオン交換体との連続接触時間は、１０ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする。
【００３８】
被加工物の被加工面のある一点のイオン交換体に対する該イオン交換体との連続接触時間は、一般には１０ｍｓｅｃ以下であり、好ましくは５ｍｓｅｃ以下、更に好ましくは１．５ｍｓｅｃ以下である。
【００３９】
前記電極を覆うイオン交換体は、前記保持部で保持した被加工物と０．２〜１．５ｍｍの接触幅で接触するように構成されていることが好ましい。
液体中へのガス溶解量は、ガス溶解時間に依存して増加し、最終的にはガス溶解容量に漸近する。このため、ガス溶解時間が大きいほど、液体中へのガス溶解量は増加する。そこで、電極を覆うイオン交換体が保持部で保持した被加工物と線状に接触する接触幅をより狭くすることで、被加工物の任意の加工点に対する電極の通過時間（加工時間）を相対的に短くすることができ、これによって、ガス発生時間を短くするとともに、ガス溶解時間を長くして、ガス溶解量を増加させて、ガス発生箇所での気泡発生量を減少させることができる。この接触幅は、一般的には０．２〜１．５ｍｍであり、好ましくは０．２〜１．２ｍｍ、更に好ましくは０．２〜１．０ｍｍである。
【００４０】
前記駆動機構は、前記電極部と前記被加工物とを０．２ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度で相対運動させるように構成されていることが好ましい。
電解加工において、発生したガスは、電極と被加工物との間に存在する液体中に溶解する。このため、電極と被加工物との相対速度をより大きくして、電極と被加工物と間に存在し、電極と被加工物との相対速度に伴って置換される流量を大きくすることで、ガス発生箇所での気泡発生量を減少させることができる。この相対速度は、一般的には０．２ｍ／ｓｅｃ以上であり、好ましくは０．５ｍ／ｓｅｃ以上、更に好ましくは０．７ｍ／ｓｅｃ以上である。
【００４１】
本発明の更に他の電解加工装置は、電極と該電極の表面を覆うイオン交換体とを有する電極部材を有する電極部と、被加工物を保持し、前記電極部材のイオン交換体に被加工物を接触させる保持部と、前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物との間に液体を供給する液体供給系と、前記電極部と前記被加工物との間に相対運動を生じさせる駆動機構と、前記電極部の各電極部材の電極に接続される電源とを備え、前記電源は、前記電極部と前記被加工物との間の相対運動に同期してＯＮ／ＯＦＦまたは正／負制御されることを特徴とする。
【００４２】
このように、電極部と被加工物との間の相対運動と電源のＯＮ／ＯＦＦ制御を同期させ、例えば、電極部の電極と被加工物との間における該電極部の幅方向の相対速度が０．２ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度が速い区間でのみ加工が行われるようにすることで、前述の相対速度をより大きくした場合と同様にして、ガス発生箇所での気泡発生量を減少させることができる。
前記電源は、前記電極部の電極と前記被加工物との間における該電極部の幅方向の相対速度が０．２ｍ／ｓｅｃ以上の時にＯＮとなるようにＯＮ／ＯＦＦ制御されることが好ましい。
【００４３】
本発明の好ましい一態様は、隣り合う前記電極部材の電極を前記電源の陰極と陽極とに交互に接続したことを特徴とする。
前記液体は、例えば純水、超純水または電気伝導度が５００μｓ／ｃｍ以下の液体である。
本発明の電解加工方法は、電極部に電圧を印加し、高圧液体を介して被加工物の加工を行うことを特徴とする。
前記高圧液体は、好ましくは、前記電極部と前記被加工物との間に供給される。
前記被加工物と前記電極部を前記高圧液体に浸漬させつつ被加工物の加工を行うことが好ましい。
前記電極部は、被加工物を加工する加工電極と前記被加工物に給電する給電電極とからなることが好ましい。
前記高圧液体の圧力は、２ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることが好ましい。
【００４４】
本発明の更に他の電解加工方法は、被加工物を加工する加工電極と前記被加工物に給電する給電電極とからなる電極部に電圧を印加し、高圧液体を介して被加工物の加工を行うことを特徴とする。
【００４５】
本発明の他の電解加工方法は、被加工物に近接または接触自在な加工電極と被加工物に給電する給電電極とを用意し、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に温度を調整した液体を供給しつつ、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加して被加工物の加工を行うことを特徴とする。
【００４６】
本発明の更に他の電解加工方法は、被加工物に近接または接触自在な加工電極と被加工物に給電する給電電極とを用意し、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に溶存気体を脱気した液体を供給しつつ、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加して被加工物の加工を行うことを特徴とする。
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間にイオン交換体を配置することが好ましい。
【００４７】
本発明の更に他の電解加工方法は、電極の表面を覆うイオン交換体と保持部で保持した被加工物とを、被加工物の被加工面のある一点の前記イオン交換体に対する該イオン交換体との接触時間が１０ｍｓｅｃ以下となるように、互いに接触させながら相対運動させ、液体の存在下で、前記電極に電圧を印加して被加工物を加工することを特徴とする。
【００４８】
前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物とを、０．２〜１．５ｍｍの接触幅で互いに接触させることが好ましい。
前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物とを互いに線状に接触させながら０．２ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度で相対運動させることが好ましい。
【００４９】
本発明の更に他の電解加工方法は、平行に配置した複数の電極の表面を覆うイオン交換体と保持部で保持した被加工物とを互いに接触させながら相対運動させ、液体の存在下で、前記相対運動に同期してＯＮ／ＯＦＦ制御された電圧を前記電極に印加して被加工物を加工することを特徴とする。
【００５０】
本発明の更に他の電解加工方法は、被加工物と加工電極とを互いに近接または接触させ、液体の存在下で、被加工物と加工電極との間に電圧を印加しつつ、両者を相対運動させて加工を行う電解加工方法であって、前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を加工初期では速く、加工後期では遅くすることを特徴とする。
【００５１】
この方法によれば、加工初期において、被加工物と加工電極との間の相対速度を速めることで段差解消能力を高め、段差が解消した加工後期において、被加工物と加工電極との間の相対速度を遅くすることで加工速度を早め、これによって、段差解消性能を高め、かつ加工時間を短縮することができる。
【００５２】
本発明の好ましい一態様は、被加工物表面の加工に付する薄膜の残膜厚が６００ｎｍ以下に達したときに、前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を遅くすることを特徴とする。
加工後期に被加工物と加工電極との間の相対速度を遅くする時期は、薄膜の残膜厚が、一般的には６００ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下、更に好ましくは４００ｎｍ以下に達した時である。
【００５３】
本発明の更に他の電解加工方法は、被加工物と加工電極とを互いに近接または接触させ、液体の存在下で、被加工物と加工電極との間に電圧を印加しつつ、両者を相対運動させて加工を行う電解加工方法であって、前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を加工初期では速く、加工中期では遅く、加工後期では再び前記加工中期より速くすることを特徴とする。
【００５４】
この方法によれば、加工初期において、被加工物と加工電極との間の相対速度を速めることで段差解消能力を高め、段差が解消した加工中期において、被加工物と加工電極との間の相対速度を遅くすることで加工速度を早め、更に、加工後期おいて、被加工物と加工電極との間の相対速度を再び速めることで段差解消能力を高めるとともに、加工面にピット発生を防止した仕上げを行い、しかも加工速度を遅くすることで、加工終点（エンドポイント）をより正確に検知することができる。
【００５５】
本発明の好ましい一態様は、被加工物表面の加工に付する薄膜の残膜厚が６００ｎｍ以下に達したときに、前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を遅くし、薄膜の残膜厚が５０〜３００ｎｍのときに、前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を再び速くすることを特徴とする。
【００５６】
加工中期に被加工物と加工電極との間の相対速度を遅くする時期は、薄膜の残膜厚が、一般的には６００ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下、更に好ましくは４００ｎｍ以下である。また、加工後期に被加工物と加工電極との間の相対速度を再び速くする時期は、薄膜の残膜厚が、一般的には５０〜３００ｎｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍ、更に好ましくは５０〜１５０ｎｍの時である。
【００５７】
本発明の更に他の電解加工方法は、被加工物と加工電極とを互いに近接または接触させ、液体の存在下で、被加工物と加工電極との間に電圧を印加しつつ、両者を相対運動させて加工を行う電解加工方法であって、前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を加工初期では遅く、加工後期では速くすることを特徴とする。
【００５８】
この方法によれば、加工初期において、被加工物と加工電極との間の相対速度を遅くすることで加工速度を速め、加工後期において、被加工物と加工電極との間の相対速度を速めることで段差解消能力を高め、これによって、段差解消性能を高め、かつ加工時間を短縮することができる。
【００５９】
本発明の好ましい一態様は、被加工物表面の加工に付する薄膜の残膜厚が５０〜３００ｎｍに達したときに、前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を速くすることを特徴とする。
加工後期に被加工物と加工電極との間の相対速度を速くする時期は、薄膜の残膜厚が、一般的には５０〜３００ｎｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍ、更に好ましくは５０〜１５０ｎｍに達した時である。
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を段階的に変化させようにしてもよい。また、前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を、例えば直線的または曲線的に連続的に変化させるようにしてもよい。
【００６０】
本発明の更に他の電解加工方法は、被加工物と加工電極とを互いに近接または接触させ、液体の存在下で、被加工物と加工電極との間に電圧を印加しつつ、被加工物及び／または加工電極が所定の周期運動を行うことにより、被加工物と加工電極との間に相対運動を起こさせ加工を行う電解加工方法であって、前記加工の途中で、前記被加工物及び／または加工電極の運動の周期を変えることを特徴とする。
【００６１】
本発明によれば、基板等の被加工物に物理的な欠陥を与えて被加工物の特性を損なうことを防止しつつ、電気化学的作用によって、例えばＣＭＰに代わる電解加工等を施すことができ、これによって、ＣＭＰ処理そのものを省略したり、ＣＭＰ処理の負荷を低減したり、更には基板等の被加工物の表面に付着した付着物を除去（洗浄）することができる。しかも、純水または超純水のみを使用しても基板を加工することができ、これによって、基板の表面に電解質等の余分な不純物が付着したり、残留したりすることをなくして、除去加工後の洗浄工程を簡略化できるばかりでなく、廃液処理の負荷を極めて小さくすることができる。
本発明によれば、加工の途中で、被加工物と加工電極との間の相対速度を速めることで段差解消能力を高め、被加工物と加工電極との間の相対速度を遅くすることで加工速度を早めることによって、段差解消性能を高め、かつ加工時間を短縮することができ、更には、被加工物の不良品化を招いていた加工面のピットの発生を防止するようにすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、被加工物として基板を使用し、電解加工装置で基板を加工するようにした例を示しているが、本発明を基板以外にも適用できることは言うまでもない。
【００６３】
図９は、本発明の第１の実施の形態における電解加工装置の系統図を示す。この電解加工装置は、密閉可能な耐圧容器２００を有する装置本体２０２と、この装置本体２０２の耐圧容器２００に高圧液体を供給する高圧液体供給系２０４と、この耐圧容器２００内の液体を外部に排出する液体排出系２０６と、補助ライン系２０８とから主に構成されている。
【００６４】
装置本体２０２には、一対の加工電極２１０と給電電極２１２を有し、この加工電極２１０と給電電極２１２の露出表面をイオン交換体２１４，２１６でそれぞれ覆った電極板２１８と、半導体ウェハ等の基板Ｗを着脱自在に保持する基板保持部２２０とが備えられている。この電極板２１８と基板保持部２２０は、耐圧容器２００の内部に互いに対峙して配置されている。電極板２１８は、耐圧容器２００を貫通して延び、駆動部２２２を介して前後動自在な主軸２２４の先端に固着されている。一方、基板保持部２２０は、耐圧容器２００を貫通して延びる回転軸２２６の先端に固着され、この回転軸２２６は、モータ２２８の出力軸にカップリング２３０を介して連結されている。
【００６５】
このようなイオン交換体２１４，２１６は、例えば、アニオン交換能又はカチオン交換能を付与した不織布で構成されている。カチオン交換体は、好ましくは強酸性カチオン交換基（スルホン酸基）を担持したものであるが、弱酸性カチオン交換基（カルボキシル基）を担持したものでもよい。また、アニオン交換体は、好ましくは強塩基性アニオン交換基（４級アンモニウム基）を担持したものであるが、弱塩基性アニオン交換基（３級以下のアミノ基）を担持したものでもよい。
【００６６】
ここで、例えば強塩基性アニオン交換能を付与した不織布は、繊維径２０〜５０μｍで空隙率が約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。従って、グラフト重合前の素材の重量に対し、グラフト重合後の重量の比をグラフト率と呼ぶが、このグラフト率は、最大で５００％が可能であり、グラフト重合後に導入されるイオン交換基は、最大で５ｍｅｑ／ｇが可能である。
【００６７】
強酸性カチオン交換能を付与した不織布は、前記強塩基性アニオン交換能を付与する方法と同様に、繊維径２０〜５０μｍで空隙率が約９０％のポリオレフィン製の不織布に、γ線を照射した後グラフト重合を行う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。
【００６８】
イオン交換体２１４，２１６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。
【００６９】
このように、イオン交換体２１４，２１６をアニオン交換能又はカチオン交換能を付与した不織布で構成することで、純水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。
【００７０】
ここで、イオン交換体２１４，２１６をアニオン交換能又はカチオン交換能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、アニオン交換能を有するアニオン交換体とカチオン交換能を有するカチオン交換体とを重ね合わせたり、イオン交換体２１４，２１６自体にアニオン交換能とカチオン交換能の双方の交換基を付与する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。
【００７１】
本発明は、イオン交換体を用いた電解加工に限られるものではない。例えば、加工液として電解液を用いた場合は、電極の表面に取付けられる加工部材（接触部材）としては、純水や超純水に最適なイオン交換体２１４，２１６に代えて、柔らかい研磨パッドや不織布のようなものであってもよい。また、接触部材として、ポリテックス（ロデール社の商標）、ポリウレタンスポンジ、不織布、発泡ポリウレタンまたはＰＶＤスポンジを使用してもよい。
【００７２】
この実施の形態では、加工電極２１０は、電源２３２の陰極に、給電電極２１２は、電源２３２の陽極にそれぞれ接続される。これは、例えば、銅を加工する場合においては、陰極側に電解加工作用が生じるためである。加工材料によっては、電源２３２の陰極に接続される電極を給電電極とし、陽極に接続される電極を加工電極としてもよい。すなわち、被加工材料が例えば銅やモリブデン、鉄である場合には、陰極側に電解加工作用が生じるため、電源２３２の陰極に接続した電極が加工電極２１０となり、陽極に接続した電極が給電電極２１２となる。一方、被加工材料が例えばアルミニウムやシリコンである場合には、陽極側で電解加工作用が生じるため、電源２３２の陽極に接続した電極が加工電極となり、陰極に接続した電極が給電電極となる。
【００７３】
ここで、加工電極２１０や給電電極２１２は、電解反応により、酸化又は溶出が一般に問題となる。このため、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、導電性酸化物又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又はイリジウムを付着させ、高温で焼結して安定化と強度を保つ処理を行ったものが挙げられる。セラミックス製品は、一般に無機物質を原料として熱処理によって得られ、各種の非金属・金属の酸化物・炭化物・窒化物などを原料として、様々な特性を持つ製品が作られている。この中に導電性を持つセラミックスもある。電極が酸化すると電極の電気抵抗値が増加し、印加電圧の上昇を招くが、このように、白金などの酸化しにくい材料やイリジウムなどの導電性酸化物で電極表面を保護することで、電極素材の酸化による導電性の低下を防止することができる。
【００７４】
高圧液体供給系２０４は、純水、好ましくは超純水を輸送する純水ライン２４０を備え、この純水ライン２４０に該純水ライン２４０に沿って流れる純水の温度を調整する熱交換器２４２と、純水ライン２４０に沿って流れる純水中の溶存気体を脱気する脱気装置２４４が介装されている。そして、この脱気装置２４４の下流側で、内部に開閉弁２４６を介装した初期給水ライン２４８と、高圧（超）純水製造装置２５０を介装した高圧純水供給ライン２５４に分岐し、再び合流して装置本体２０２の耐圧容器２００に接続されている。
【００７５】
これにより、純水ライン２４０に沿って流れる純水を、先ず熱交換器２４２を通過させて、その液温が２５℃以下となるように冷却する。そして、脱気装置２４４を通過させることで、初期の溶存ガスを除去（脱気）する。初期段階では、開閉弁２４６を開くことで、初期給水ライン２４８を通して、この冷却及び脱気した後の純水を耐圧容器２００内に供給する。一方、電解加工を行うに当たっては、開閉弁２４６を閉じて、純水を高圧純水供給ライン２５４に沿って流す。これによって、高圧純水製造装置２５０で、純水を２ｋｇｆ／ｃｍ２以上に加圧し、この加圧した純水を耐圧容器２００の内部に供給する。
【００７６】
なお、この例では、高圧純水製造装置２５０として、プランジャポンプを使用し、この高圧純水製造装置（プランジャポンプ）２５０で加圧した純水を耐圧容器２００内に供給し、これによって、予め溜めておいた耐圧容器２００内の純水を所定の圧力に加圧するようにしている。
液体排出系２０６は、内部に開閉弁２５６を介装した排水ライン２５８を有しており、この開閉弁２５６を開閉することで、耐圧容器２００内の液体の排出及び遮断が行えるようになっている。
【００７７】
補助ライン系２０８は、内部に開閉弁２６０を介装して耐圧容器２００に接続した、排水兼ガス抜き用の補助ライン２６２を有しており、この補助ライン２６２に、内部に開閉弁２６４を介装した不活性ガス供給ライン２６６と、耐圧容器２００の限界圧力より低い圧力で開くリリーフ弁２６８を備えた安全ライン２７０が接続され、更に、耐圧容器２００内の液体（圧力純水）の圧力を検出する圧力計２７２が備えられている。
【００７８】
これにより、不活性ガス供給ライン２６６の開閉弁２６４を開くことで、例えばＮ２ガス等の不活性ガスを耐圧容器２００内に供給することができる。また、耐圧容器２００の限界圧力より低い圧力で開くリリーフ弁２６８を備えた安全ライン２７０を備え、耐圧容器２００内がこの限界圧力に達する前にリリーフ弁２６８を介して耐圧容器２００内の液体（純水）の圧力を開放することで、耐圧容器２００が液体圧で破壊されることを防止することができる。
【００７９】
ここで、純水は、例えば電気伝導度が１０μＳ／ｃｍ（１ａｔｍ，２５℃換算、以下同じ）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又は超純水を使用して電解加工を行うことで、基板Ｗの表面に電解質等の余分な不純物が付着したり、残留したりすることをなくすことができる。
【００８０】
純水又は超純水の代わりに、電気伝導度５００μＳ／ｃｍ以下の液体や、任意の電解液、例えば純水又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、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を使用することができ、被加工物の特性によって適宜選択して使用することができる。
【００８１】
純水又は超純水の代わりに、純水又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、純水又は超純水に界面活性剤を添加することで、基板Ｗとイオン交換体２１４，２１６の界面にイオンの移動を防ぐ一様な抑制作用を有する層を形成し、これによって、イオン交換（金属の溶解）の集中を緩和して被加工面の平坦性を向上させることができる。ここで、界面活性剤濃度は、１００ｐｐｍ以下が好ましい。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。
【００８２】
次に、この実施の形態における電解加工装置を使用した電解加工例について説明する。
まず、基板保持部２２０で基板Ｗを保持する。この時、耐圧容器２００内は空の状態で、また電極板２１８は、基板保持部２２０で保持した基板Ｗと所定間隔離間した対峙位置にある。
この状態で、不活性ガス供給ライン２６６の開閉弁２６４を開き、耐圧容器２００内にＮ２ガス等の不活性ガスを供給して、耐圧容器２００内をＮ２ガス等の不活性ガスで置換する。このように、電解加工に先立って、耐圧容器２００内のＯ２等の気体をＮ２ガス等の不活性ガスで置換することで、電解加工で発生し該電解加工で使用する液体（純水）中に溶解させたいガスを外方に押しやって予め除去しておく。特に、Ｏ２ガスは大気中に多量に存在するため、予め除去しておくことが望ましい。
【００８３】
次に、初期給水ライン２４８の開閉弁２４６を開き、熱交換器２４２で冷却（温度調整）され、脱気装置２４４で脱気された純水を、初期給水ライン２４８を通して耐圧容器２００内に供給し、同時に、補助ライン２６２の開閉弁２６０を開いて、耐圧容器２００内を加圧されていない純水で満たしつつ、耐圧容器２００内に残留する気泡やガス等を補助ライン２６２から外部に排出して除去する。
【００８４】
そして、初期給水ライン２４８の開閉弁２４６を閉じ、高圧純水供給ライン２５４を通して、高圧純水製造装置２５０で発生した高圧純水を耐圧容器２００内に供給し、これによって、耐圧容器２００内を、例えば２ｋｇｆ／ｃｍ２で加圧された純水で満たす。なお、この例では、前述のように、高圧純水製造装置２５０として、プランジャポンプを使用し、耐圧容器２００内に満たされた加圧されていない純水を、プランジャポンプから吐出される純水で加圧するようにしているが、これに限定されないことは勿論である。
【００８５】
このように、耐圧容器２００内を高圧純水で満たした状態で、電解加工を開始する。
先ず、駆動部２２２を駆動させて、電極板２１８を基板保持部２２０で保持した基板Ｗに向けて前進させ、このイオン交換体２１４，２１６を基板保持部２２０で保持した基板Ｗに接触させる。この状態で、モータ２２８を駆動して基板Ｗを基板保持部２２０と一体に回転させる。そして、電源２３２により加工電極２１０と給電電極２１２との間に所定の電圧を印加し、イオン交換体２１４，２１６により生成された水素イオン又は水酸化物イオンによって、加工電極（陰極）２１０において基板Ｗの表面の導電体膜、例えば図１Ｂに示す銅膜６等の電解加工を行う。
電解加工中には、例えば加工電極２１０と給電電極２１２との間に印加する電圧、又はこの間を流れる電流をモニタ部でモニタして、エンドポイント（加工終点）を検知する。
【００８６】
ここで、超純水のような液自身の抵抗値が大きい液体を使用する場合には、イオン交換体２１４，２１６を基板Ｗに接触させることにより、電気抵抗を低減させることができ、印加電圧も小さくて済み、消費電力も低減できる。この「接触」は、例えばＣＭＰのように物理的なエネルギー（応力）を被加工物に与えるために、「押し付ける」ことを意味するものではない。すなわち、ＣＭＰにおいては、一般に２０〜５０ｋＰａ程度の押圧力で基板を研磨面に押し付けているが、この実施の形態の電解加工装置では、例えば、２０ｋＰａ以下の圧力でイオン交換体２１４，２１６を基板Ｗに接触させればよく、１０ｋＰａ以下の圧力でも十分除去加工効果が得られる。
【００８７】
電解加工完了後、加工電極２１０及び給電電極２１２と電源２３２との接続を切り、基板保持部２２０の回転を停止させ、しかる後、電極板２１８を基板保持部２２０から離れる方向に移動させる。
そして、先ず、補助ライン２６２の開閉弁２６０を開いて、耐圧容器２００内の高圧純水の圧抜きを行う。つまり、補助ライン２６２を通して、耐圧容器２００内の純水の一部及び上部に溜まった気体を外部に排出する。この圧抜きと同時に、不活性ガス供給ライン２６６の開閉弁２６４を開いて、耐圧容器２００内にＮ２ガス等の不活性ガスを供給する。これにより、高圧純水中に溶存し該高圧純水の圧抜きに伴ってガス化し体積を急増させたＨ２をＮ２ガス等の不活性ガスで希釈して、Ｈ２が爆発してしまうことを防止する。
【００８８】
しかる後、排水ライン２５８の開閉弁２５６を開き、耐圧容器２００内の純水を排水ライン２５８を通して外部に排出し、これによって、一連の電解加工を終了する。
このように、耐圧容器２００内を、例えば２ｋｇｆ／ｃｍ２以上の圧力の高圧純水で満たした状態で電解加工を行い、更に耐圧容器２００内に、例えば２５℃以下の低温の液温の純水（高圧純水）を供給し、しかもこの耐圧容器２００内に供給される純水（高圧純水）中の溶存気体を予め脱気しておくことで、基板Ｗの導電体膜、例えば図１Ｂに示す銅膜６等の被加工面にピットが発生することを防止することができる。この原理を以下に説明する。
【００８９】
ピットの発生原因となる気泡の発生量（気泡量）は、ガス発生量から純水（液体）中に溶解したガスの量（ガス溶存量）の差、つまり、
気泡量＝ガス発生量−ガス溶存量          …（１）
で求められる。従って、ガス発生量を減少させるか、または純水中のガス溶存量を増大させることで、気泡量を減少させることができる。
【００９０】
ここで、液体中へのガス溶解速度及びガス溶解容量は、液体単位体積（一定温度、１kg・cm２）当たりのガス溶解量（Ｃ）と、液体体積（Ｖ）と、液体圧力（＝ガス分圧）（Ｐ）と初期溶存ガス量に相当するガス分圧（Ｐ０）の差（Ｐ−Ｐ０）の積に比例する。
液体中へのガス溶解速度及びガス溶解容量∝Ｃ×Ｖ×（Ｐ−Ｐ０）  …（２）
従って、液体中へのガス溶解速度及びガス溶解容量と液体の圧力（水圧）との関係は、図１０に示すようになる。つまり、液体中へのガスの溶解速度及び溶解容量は、液体の圧力に比例して増加し、また式（１）より、気泡発生量は、ガス発生量から液体中に溶解したガスの量（ガス溶存量）の差で求められるため、高圧液体の下で電解加工を行うことで、電極及び被加工物表面で発生したガスの溶解速度及び溶解量を増大させ、ガス発生箇所での気泡発生量を減少させて、ピットの発生量を減少させることができる。
【００９１】
ここで、式（２）における液体短期体積当たりのガス溶解量（Ｃ）は、水温と共に減少する。つまり、ガス溶解量と液体の水温との関係は、図１１に示すようになる。これにより、耐圧容器２００内に供給される高圧液体の温度を低下させることで、液体中へのガスの溶解速度及び溶解容量を増大させて、ガス発生箇所での気泡発生量を減少させ、同時に液体の温度によるガスの膨張を抑えることができる。
【００９２】
更に、式（１）に示すように、ガス溶解容量は、液体中に初期溶存ガスが存在する場合、溶存ガス量に相当するガス分圧（Ｐ０）分だけ減少する。従って、初期溶存ガス量がＡ，Ｂ，Ｃ（Ａ＞Ｂ＞Ｃ）である液体と液体の圧力（水圧）との関係は、図１２に示すようになる。また、ガス溶解速度は、液体中の既存ガス量の増加と共に、残存するガス溶解容量が減少するため減少する。従って、ガス溶解速度と液体中の既存ガス量の関係は、図１３に示すようになる。これにより、耐圧容器内に供給される高圧液体中の溶存気体を予め脱気しておくことで、液体中へのガス溶解容量及びガス溶解速度を増加させて、ガス発生箇所での気泡発生量を減少させることができる。
【００９３】
図１４は、本発明の第２の実施の形態における電解加工装置を備えた基板処理装置の構成を示す平面図である。図１４に示すように、この基板処理装置は、例えば、図１Ｂに示すように、表面に導電体膜（被加工膜）としての銅膜６を有する基板Ｗを収納したカセットを搬出入する搬出入部としての一対のロード・アンロード部３０と、基板Ｗを反転させる反転機３２と、電解加工装置３４とを備えている。これらの機器は直列に配置されており、これらの機器の間で基板Ｗを搬送して授受する搬送装置としての搬送ロボット３６がこれらの機器と平行に配置されている。また、電解加工装置３４による電解加工の際に、後述する加工電極と給電電極との間に印加する電圧又はこれらの間を流れる電流をモニタするモニタ部３８がロード・アンロード部３０に隣接して配置されている。
【００９４】
図１５は基板処理装置内の電解加工装置３４を示す平面図、図１６は図１５の縦断面図である。図１５及び図１６に示すように、電解加工装置３４は、上下動可能かつ水平面に沿って往復動可能なアーム４０と、アーム４０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４２と、アーム４０が取付けられる可動フレーム４４と、矩形状の電極部４６と、電極部４６に接続される電源４８とを備えている。この実施の形態では、電極部４６の大きさは基板保持部４２で保持する基板Ｗの外径よりも一回り大きな大きさに設定されている。
【００９５】
図１５及び図１６に示すように、可動フレーム４４の上部には上下動用モータ５０が設置されており、この上下動用モータ５０には上下方向に延びるボールねじ５２が連結されている。ボールねじ５２にはアーム４０の基部４０ａが取付けられており、上下動用モータ５０の駆動に伴ってアーム４０がボールねじ５２を介して上下動する。また、可動フレーム４４自体も、水平方向に延びるボールねじ５４に取付けられており、往復動用モータ５６の駆動に伴って可動フレーム４４及びアーム４０が水平面に沿って往復動する。
【００９６】
基板保持部４２は、アーム４０の自由端に設置された自転用モータ５８に接続されており、この自転用モータ５８の駆動に伴って回転（自転）する。また、上述したように、アーム４０は上下動及び水平方向に往復動可能となっており、基板保持部４２はアーム４０と一体となって上下動及び水平方向に往復動可能となっている。
【００９７】
電極部４６の下方には中空モータ６０が設置されており、この中空モータ６０の主軸６２には、この主軸６２の中心から偏心した位置に駆動端６４が設けられている。電極部４６は、その中央において上記駆動端６４に軸受（図示せず）を介して回転自在に連結されている。また、電極部４６と中空モータ６０との間には、周方向に３つ以上の自転防止機構が設けられている。
【００９８】
図１７Ａは、この実施の形態における自転防止機構を示す平面図、図１７Ｂは、図１７ＡのＡ−Ａ線断面図である。図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、電極部４６と中空モータ６０との間には、周方向に３つ以上（図１７Ａにおいては４つ）の自転防止機構６６が設けられている。図１７Ｂに示すように、中空モータ６０の上面と電極部４６の下面の対応する位置には、周方向に等間隔に複数の凹所６８，７０が形成されており、これらの凹所６８，７０にはそれぞれ軸受７２，７４が装着されている。軸受７２，７４には、距離“ｅ”だけずれた２つの軸体７６，７８の一端部がそれぞれ挿入されており、軸体７６，７８の他端部は連結部材８０により互いに連結される。ここで、中空モータ６０の主軸６２の中心に対する駆動端６４の偏心量も上述した距離“ｅ”と同じになっている。従って、電極部４６は、中空モータ６０の駆動に伴って、主軸６２の中心と駆動端６４との間の距離“ｅ”を半径とした、自転を行わない公転運動、いわゆるスクロール運動（並進回転運動）を行う。
【００９９】
次に、この実施の形態における電極部４６について説明する。この実施の形態における電極部４６は複数の電極部材８２を備えている。図１８は、この実施の形態における電極部４６を示す平面図、図１９は、図１８のＢ−Ｂ線断面図、図２０は、図１９の部分拡大図である。図１９及び図２０に示すように、電極部４６は、Ｘ方向（図１５及び図１８参照）に延びる複数の電極部材８２を備えており、これらの電極部材８２は平板状のベース８４上に並列に配置されている。
【０１００】
図２０に示すように、各電極部材８２は、電源４８（図１５及び図１６参照）に接続される電極８６と、電極８６の上部に積層されたイオン交換体８８と、電極８６及びイオン交換体８８の表面を一体的に覆うイオン交換体（イオン交換膜）９０とを備えている。イオン交換体９０は、電極８６の両側に配置された保持プレート８５により電極８６に取付けられている。
【０１０１】
ここで、イオン交換体８８，９０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。
【０１０２】
（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。
【０１０３】
（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。
ここで、イオン交換体８８としては、イオン交換容量の高いイオン交換体を用いることが好ましい。この実施の形態では、厚さが１ｍｍの不織布イオン交換体を３枚重ねた多層構造としており、イオン交換体８８の持つトータルのイオン交換容量を増加させている。このようにすることで、電解反応により発生した加工生成物（酸化物やイオン）をイオン交換体８８内にこの蓄積容量以上に蓄積させないようにして、イオン交換体８８内に蓄積された加工生成物の形態が変化して、それが加工速度及びその分布に影響を与えることを防止することができる。また、目標とする被加工物の加工量を十分補えるだけのイオン交換容量を確保することができる。なお、イオン交換体８８のイオン交換容量が高ければ１枚としてもよい。
【０１０４】
また、少なくとも被加工物と対面するイオン交換体９０は、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、パターンウェハ等の、被加工物表面の微細な凹凸に加工部材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、被加工物であるパターンウェハ等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。このように、表面平滑性を有するイオン交換体９０とイオン交換容量の大きなイオン交換体８８とを組み合わせることにより、イオン交換容量が少ないというイオン交換体９０の短所をイオン交換体８８により補うことができる。
【０１０５】
また、イオン交換体９０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９０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。従って、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。
【０１０６】
ここで、本発明は、イオン交換体を用いた電解加工に限られるものではない。例えば、加工液として電解液を用いた場合は、電極の表面に取付けられる加工部材（接触部材）としては、純水や超純水に最適なイオン交換体８８，９０に代えて、柔らかい研磨パッドや不織布のようなものであってもよい。また、接触部材として、ポリテックス（ロデール社の商標）、ポリウレタンスポンジ、不織布、発泡ポリウレタンまたはＰＶＤスポンジを使用してもよい。
【０１０７】
この実施の形態では、隣り合う電極部材８２の電極８６に、電源４８の陰極と陽極とが交互に接続されている。例えば、電極８６ａ（図１９参照）を電源４８の陰極に接続し、電極８６ｂ（図１９参照）を陽極に接続する。例えば、銅を加工する場合においては、陰極側に電解加工作用が生じるので、陰極に接続した電極８６ａが加工電極となり、陽極に接続した電極８６ｂが給電電極となる。このように、この実施の形態では、加工電極と給電電極とが並列に交互に配置される。
加工材料によっては、電源４８の陰極に接続される電極を給電電極とし、陽極に接続される電極を加工電極としてもよいことは、前述と同様である。
【０１０８】
また、被加工物が錫酸化物やインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの導電性酸化物の場合には、被加工物を還元した後に、電解加工を行う。すなわち、図１６において、電源４８の陽極に接続した電極が還元電極となり、陰極に接続した電極が給電電極となって、導電性酸化物の還元を行う。続いて、先程給電電極であった電極を加工電極として、還元された導電性酸化物の加工を行う。あるいは、導電性酸化物の還元時の極性を反転させることによって還元電極を加工電極にしてもよい。また、被加工物を陰極にして、陽極電極を対向させることによっても導電性酸化物の除去加工ができる。
【０１０９】
なお、上記の例では、基板の表面に形成した導電体膜としての銅膜６を電解加工するようにした例を示しているが、基板の表面に成膜乃至付着した不要なルテニウム（Ｒｕ）膜も同様にして、すなわちルテニウム膜を陽極となし、陰極に接続した電極を加工電極として、電解加工（エッチング除去）することができる。
このように、加工電極と給電電極とを電極部４６のＹ方向（電極部材８２の長手方向と垂直な方向）に交互に設けることで、基板Ｗの導電体膜（被加工物）に給電を行う給電部を設ける必要がなくなり、基板の全面の加工が可能となる。
【０１１０】
更に、上述したスクロール運動（第１の相対運動）に加えて、電解加工中に基板保持部４２をＹ方向に所定の距離だけ移動させて、基板Ｗと電極部材８２との間で第２の相対運動を行うことにより、加工量のバラツキをなくすことができる。すなわち、図２３Ａに示すように、スクロール運動（第１の相対運動）のみを行った場合には、基板ＷのＹ方向に沿って加工量に差が生じ、同一形状の加工量分布がピッチＰごとに現れるが、電解加工中に、往復運動用モータ５６を駆動させてアーム４０及び基板保持部４２をＹ方向に図２３Ａに示すピッチＰの整数倍だけ移動させて、基板Ｗと電極部材８２との間で第２の相対運動を行う。電解加工中にこのような第２の相対運動を上記第１の相対運動とともに行った場合、例えば、ピッチＰの等倍だけ移動させた場合には、図２３Ｂに示す基板Ｗ上の点Ｑは、面積ＳＱに相当する加工量だけ加工され、図２３Ｃに示す基板Ｗ上の点Ｒは、面積ＳＲに相当する加工量だけ加工される。ここで、各加工量分布の形状は互いに等しいため、これらの面積ＳＱ，ＳＲは互いに等しくなり、基板Ｗ上の点Ｑと点Ｒにおける加工量が等しくなる。このように、第１の相対運動とともに第２の相対運動をさせることで基板Ｗの全面を均一に加工することが可能となる。この場合において、第２の相対運動の移動速度は一定であることが好ましい。
【０１１１】
図１９に示すように、電極部４６のベース８４の内部には、被加工面に純水、より好ましくは超純水を供給するための流路９２が形成されており、この流路９２は純水供給管９４を介して、純水供給系１２０に接続されている。この純水供給系１２０は、純水ライン１２２を備え、この純水ライン１２２に該純水ライン１２２に沿って流れる純水の温度を調整する熱交換器１２４と、純水ライン１２２に沿って流れる純水中の溶存気体を脱気する脱気装置１２６が介装されている。これにより、前述の例と同様に、純水ライン１２２に沿って流れる純水を、先ず熱交換器１２４を通過させて、その液温が２５℃以下となるように冷却し、そして、脱気装置１２６を通過させることで、初期の溶存ガスを除去（脱気）するよう構成されている。
【０１１２】
各電極部材８２の両側には、前述のように、熱交換器１２４を通過して冷却（温度調整）され、脱気装置１２６を通過して脱気されて流路９２から供給される純水又は超純水を基板Ｗと電極部材８２のイオン交換体９０との間に噴射するための純水噴射ノズル９６が設置されている。この純水噴射ノズル９６には、電極部材８２に対向する基板Ｗの被加工面、すなわち基板Ｗとイオン交換体９０との接触部分に向けて純水又は超純水を噴射する噴射口９８がＸ方向に沿って複数箇所（図１８参照）に設けられている。この純水噴射ノズル９６の噴射口９８から流路９２内の純水又は超純水が基板Ｗの被加工面全域に供給される。ここで、図２０に示すように、純水噴射ノズル９６の高さは、電極部材８２のイオン交換体９０の高さよりも低くなっており、基板Ｗを電極部材８２のイオン交換体９０に接触させた際にも、純水噴射ノズル９６が基板Ｗに接触しないようになっている。
【０１１３】
また、各電極部材８２の電極８６の内部には、流路９２からイオン交換体８８に通じる貫通孔１００が形成されている。このような構成により、流路９２内の純水又は超純水は、貫通孔１００を通ってイオン交換体８８に供給される。ここで、純水、より好ましくは超純水の代わりに、電気伝導度５００μＳ／ｃｍ以下の液体や、任意の電解液等を使用しても良いことは前述と同様である。
【０１１４】
次に、この基板処理装置を用いた基板処理（電解加工）について説明する。まず、例えば、図１Ｂに示すように、表面に導電体膜（被加工膜）として銅膜６を形成した基板Ｗを収納したカセットをロード・アンロード部３０にセットし、このカセットから１枚の基板Ｗを搬送ロボット３６で取り出す。搬送ロボット３６は、取り出した基板Ｗを必要に応じて反転機３２に搬送し、基板Ｗの導電体膜（銅膜６）を形成した表面が下を向くように反転させる。
【０１１５】
搬送ロボット３６は反転させた基板Ｗを受け取り、これを電解加工装置３４に搬送し、基板保持部４２により吸着保持させる。アーム４０を移動させて基板Ｗを保持した基板保持部４２を電極部４６の直上方の加工位置まで移動させる。次に、上下動用モータ５０を駆動して基板保持部４２を下降させ、この基板保持部４２で保持した基板Ｗを電極部４６のイオン交換体９０の表面に接触又は近接させる。この状態で、自転用モータ５８を駆動して基板Ｗを回転させ、同時に中空モータ６０を駆動して電極部４６をスクロール運動させる。このとき、純水噴射ノズル９６の噴射口９８から基板Ｗと電極部材８２との間に純水又は超純水を噴射し、また、各電極部４６の貫通孔１００を通じて純水又は超純水をイオン交換体８８に含ませる。この実施の形態では、イオン交換体８８に供給された純水又は超純水は各電極部材８２の長手方向端部から排出される。
【０１１６】
そして、電源４８により加工電極と給電電極との間に所定の電圧を印加し、イオン交換体８８，９０により生成された水素イオン又は水酸化物イオンによって、加工電極（陰極）において基板Ｗの表面の導電体膜（銅膜６）の電解加工を行う。なお、この実施の形態では、基板保持部４２を回転させ、同時に電極部４６をスクロール運動させて加工を行うようにしているが、電解加工中に往復動用モータ５６を駆動させてアーム４０及び基板保持部４２をＹ方向に移動させるようにしてもよい。
【０１１７】
つまり、図２４Ａに示す状態で、上述したようにピッチＰの整数倍だけ基板Ｗを電極部材８２に対してＹ１方向に移動させる。次に、自転用モータ５８を駆動させて、基板Ｗを反時計回りに９０度回転させた後、ピッチＰの整数倍だけ基板ＷをＹ２方向に移動させる（図２４Ｂ参照）。同様に、基板Ｗを反時計回りに９０度回転させた後、ピッチＰの整数倍だけ基板ＷをＹ１方向に移動させ（図２４Ｃ参照）、更に基板Ｗを反時計回りに９０度回転させた後、ピッチＰの整数倍だけ基板ＷをＹ２方向に移動させる（図２４Ｄ参照）。このように、基板Ｗにおける第２の相対運動の方向を往路（Ｙ１方向への移動）と復路（Ｙ２方向への移動）で変化させることで、加工電極の加工レートに多少のバラツキがあっても、このバラツキを基板Ｗ上で均等に分散して、全体として加工の不均一を相殺することができる。
また、基板Ｗをスクロール運動させてもよく、スクロール運動に代えて、Ｙ方向への直進往復運動を行うこととしてもよい。
【０１１８】
電解加工中には、加工電極と給電電極との間に印加する電圧、又はこの間を流れる電流をモニタ部３８でモニタして、エンドポイント（加工終点）を検知する。すなわち、同じ電圧（電流）を印加した状態で電解加工を行うと、材料によって流れる電流（印加される電圧）に違いが生じる。例えば、図２１Ａに示すように、表面に材料Ｂと材料Ａとを順次成膜した基板Ｗの該表面に電解加工を施したときに流れる電流をモニタすると、材料Ａを電解加工している間は一定の電流が流れるが、異なる材料Ｂの加工に移行する時点で流れる電流が変化する。同様に、加工電極と給電電極との間に印加される電圧にあっても、図２１Ｂに示すように、材料Ａを電解加工している間は一定の電圧が印加されるが、異なる材料Ｂの加工に移行する時点で印加される電圧が変化する。なお、図２１Ａは、材料Ｂを電解加工するときの方が、材料Ａを電解加工するときよりも電流が流れにくくなる場合を、図２１Ｂは、材料Ｂを電解加工するときの方が、材料Ａを電解加工するときよりも電圧が高くなる場合の例を示している。これにより、この電流又は電圧の変化をモニタすることでエンドポイントを確実に検知することができる。
【０１１９】
なお、モニタ部３８で加工電極と給電電極との間に印加する電圧、又はこの間を流れる電流をモニタして加工終点を検知するようにした例を説明したが、このモニタ部３８で、加工中の基板の状態の変化をモニタして、任意に設定した加工終点を検知するようにしてもよい。この場合、加工終点は、被加工面の指定した部位について、所望の加工量に達した時点、もしくは加工量と相関関係を有するパラメータが所望の加工量に相当する量に達した時点を指す。このように、加工の途中においても、加工終点を任意に設定して検知できるようにすることで、多段プロセスでの電解加工が可能となる。
【０１２０】
電解加工完了後、電源４８の接続を切り、基板保持部４２と電極部４６の回転を停止させ、しかる後、基板保持部４２を上昇させ、アーム４０を移動させて基板Ｗを搬送ロボット３６に受け渡す。基板Ｗを受け取った搬送ロボット３６は、必要に応じて反転機３２に搬送して反転させた後、基板Ｗをロード・アンロード部３０のカセットに戻す。
【０１２１】
この実施の形態において、基板Ｗと電極部材８２のイオン交換体９０とを接触させて加工を行う場合、電極部４６のイオン交換体９０と基板Ｗの被加工面との接触範囲内で加工が進行する。このため、図２２に示すように、この電解加工に際して、イオン交換体９０と基板Ｗの被加工面とは、その接触幅ｗ１が、０．１〜１．５ｍｍ、好ましくは０．２〜１．２ｍｍ、更に好ましくは０．２〜１．０ｍｍで、線状に接触するように構成されている。また、電解加工に際して、電極部４６はスクロール運動を行い、基板保持部４２で保持された基板Ｗも回転するのであるが、この電極部４６と基板Ｗとは、０．２ｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは０．５ｍ／ｓｅｃ以上、更に好ましくは０．７ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度で相対運動するように構成されている。これにより、基板Ｗの導電体膜、例えば図１Ｂに示す銅膜６等の被加工面にピットが発生することを防止することができる。この原理を以下に説明する。
【０１２２】
なお、熱交換器１２４を通過して冷却（温度調整）され、脱気装置１２６を通過して脱気されて流路９２から供給される純水又は超純水を基板Ｗと電極部材８２のイオン交換体９０との間に噴射（供給）することで、基板の被加工面にピットが発生することが防止できることは前述と同様である。
【０１２３】
つまり、液体中へのガス溶解量は、図２５に示すように、ガス溶解時間に依存して増加し、最終的にはガス溶解容量に漸近する。このため、ガス溶解時間が大きいほど、液体中へのガス溶解量は増加する。そこで、電極８６を覆うイオン交換体９０が基板保持部４２で保持した基板Ｗと線状に接触する接触幅ｗ１をより狭くすることで、基板Ｗの任意の加工点に対する電極８６の通過時間（加工時間）を相対的に短くすることができ、これによって、ガス発生時間を短くするとともに、ガス溶解時間を長くして、ガス溶解量を増加させて、ガス発生箇所での気泡発生量を減少させることができる。
【０１２４】
図２７に、下記の表１に示す電極幅を有する電極１〜４を使用し、イオン交換体と基板Ｗの被加工面との接触幅を表１に示すように設定して加工を行った時における基板と電極との相対速度と各電極でのピット数の関係を示す。この試験において、イオン交換体と基板の被加工面との接触幅は、電極上に設置するイオン交換膜の張力およびその際の曲率により決まり、イオン交換体自体に絶縁フィルムを貼る等で接触範囲を制限することはしていない。
【表１】
2007528933.tif 000003
この図２７から、相対速度が同じ０．２２ｍ／ｓｅｃにおける各電極でのピット数を比較すると、特にイオン交換体と基板の被加工面との接触幅が１ｍｍと狭い電極1で良好な結果が得られていることが判る。
【０１２５】
また、電解加工において、発生したガスは、電極８６と基板Ｗとの間に存在する液体中に溶解する。つまり、液体体積Ａ，Ｂ（Ａ＞Ｂ）中に溶解するガスのガス溶解速度及びガス溶解量と液体の圧力（水力）の関係は、図２６に示すようになる。このため、電極８６と基板Ｗとの相対速度をより大きくして、電極８６と基板Ｗと間に存在し、電極８６と基板Ｗとの相対速度に伴って置換される流量を大きくすることで、ガス発生箇所での気泡発生量を減少させることができる。
【０１２６】
このことは、前述の図２７からも明らかである。つまり、電極８６と基板Ｗとの相対速度を大きくすることで、ピット数を減少させることができる。
これを基板の被加工面のある一点に対する電極（イオン交換体）との接触時間として表すと、図２８に示すようになる。この図２８から、基板の被加工面のある一点の電極（イオン交換体）に対する接触時間が短いほど、ピット発生数が減少することが判る。
【０１２７】
上記のイオン交換体９０と基板Ｗの被加工面との接触幅ｗ１の好適値と、電極部４６と基板Ｗとの間の相対移動速度の好適値から求められる基板の被加工面のある一点の電極（イオン交換体）に対する電極（イオン交換体）との接触時間は、一般には１０ｍｓｅｃ以下であり、好ましくは５ｍｓｅｃ以下、更に好ましくは１．５ｍｓｅｃ以下である。
なお、上記の例では、電解加工中に、電源４８から電極８６に常時電圧を印加して電解加工を行うようにした例を示しているが、電極部４６と基板Ｗとの間の相対的なスクロール運動と同期して、電源４８をＯＮ／ＯＦＦ制御するようにしてもよい。
【０１２８】
つまり、スクロール運動では、例えば図２９Ｂに示す電極（イオン交換体）Ａに対して垂直な一方向の相対速度：Ｖｃｏｓθが常に変化し、この相対速度が最大となる点（図２９Ｃにおける点ａ）や、相対速度がゼロとなる点（図２９Ｃにおける点ｂ）が存在する。このため、スクロール運動と電源４８のＯＮ／ＯＦＦ制御を同期させ、図３０に示すように、スクロール運動の相対速度が速い区間でのみ電源４８をＯＮとして加工が行われるようにすることで、前述の高相対速度によるときの同様なピット減少効果が得られる。このスクロール運動と同期した電源４８のＯＮ／ＯＦＦ制御は、例えばスクロール運動用の回転モータが発するパルス信号やスクロール運動するテーブルに設置した位置センサからの信号より該テーブルの回転角度を検出し、電源装置のＯＮ／ＯＦＦを連動させることで行うことができる。
【０１２９】
このように、スクロール運動と電源のＯＮ／ＯＦＦ制御を同期させ、例えば、電極部の電極と基板の被加工面との間における該電極部の幅方向の相対速度が、０．２ｍ／ｓｅｃ以上、より好ましく０．５ｍ／ｓｅｃ以上、更に好ましくは０．７ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度が速い区間でのみ加工が行われるようにすることで、前述の相対速度をより大きくした場合と同様にして、ガス発生箇所での気泡発生量を減少させることができる。
【０１３０】
この場合にあっても、前述と同様に、イオン交換体９０と基板Ｗの被加工面とが、その接触幅ｗ１が、０．１〜１．５ｍｍ、好ましくは０．２〜１．２ｍｍ、更に好ましくは０．２〜１．０ｍｍで線状に接触することが好ましい。また、基板の被加工面のある一点の電極（イオン交換体）に対する電極（イオン交換体）との接触時間は、一般には１０ｍｓｅｃ以下であり、好ましくは５ｍｓｅｃ以下、更に好ましくは１．５ｍｓｅｃ以下である。
【０１３１】
ここで、θａ＝４５゜（ＯＮ／ＯＦＦ  デュ−ティ５０％）または３０゜（ＯＮ／ＯＦＦ  デュ−ティ３０％）として、ＯＮ時の最小相対速度ｖを０．２ｍ／ｓ、最大接触時間を１．５ｍｓｅｃとなる条件で、スクロール半径ｒ（ｍｍ）、スクロール回転速度Ｎ（ｒｐｍ）、回転角度θ（ｄｅｇ）及び接触幅Ｌ（ｍｍ）の関係を試算した結果を表２に示す。
【表２】
2007528933.tif 000004
【０１３２】
以上説明したように、本発明によれば、基板等の被加工物に物理的な欠陥を与えて被加工物の特性を損なうことを防止しつつ、電気化学的作用によって、例えばＣＭＰに代わる電解加工等を施すことができ、これによって、ＣＭＰ処理そのものを省略したり、ＣＭＰ処理の負荷を低減したり、更には基板等の被加工物の表面に付着した付着物を除去（洗浄）することができる。しかも、純水または超純水のみを使用しても基板を加工することができ、これによって、基板の表面に電解質等の余分な不純物が付着したり、残留したりすることをなくして、除去加工後の洗浄工程を簡略化できるばかりでなく、廃液処理の負荷を極めて小さくすることができる。また、本発明によれば、被加工物の不良品化を招いていたピットの発生を防止することができる。
【０１３３】
図３１は、本発明の他の実施の形態における電解加工方法を行う電解加工装置を備えた基板処理装置の構成を示す平面図である。図３１に示すように、この基板処理装置は、例えば、図１Ｂに示す、表面に導電体膜（薄膜）としての銅膜６及びバリア膜５を有する基板Ｗを収納したカセットを搬出入する搬出入部としての一対のロード・アンロード部３０と、基板の１次洗浄を行う第１洗浄機３１ａと、基板の２次洗浄（仕上げ洗浄）を行う第２洗浄機３１ｂと、基板Ｗを反転させる反転機３２と、電解加工装置３４ａを備えている。これらの機器は、直列に配置されており、これらの機器の間で基板Ｗを搬送して授受する搬送装置としての搬送ロボット３６がこれらの機器と平行に走行自在に配置されている。また、電解加工装置３４による電解加工の際に、下記のように、渦電流センサ２００からの出力に基づいて電極部４６の回転速度を制御する制御部３８がロード・アンロード部３０に隣接して配置されている。
【０１３４】
図３２は、基板処理装置内の電解加工装置３４ａを示す縦断面図である。この電解加工装置３４ａの前述の図１５乃至図２０に示す電解加工装置３４と異なる点は以下の通りである。すなわち、電極部４６の内部には、基板Ｗの表面に堆積した銅膜６（図１Ｂ参照）等の導電性膜の内部に渦電流を発生させ、しかも、この時に発生した渦電流の大きさを検出する渦電流センサ２００が埋め込まれている。そして、この渦電流センサ２００で検出した信号は、膜厚検出部としての信号処理装置２０２に入力され、この信号処理装置２０２で処理された信号は、制御部３８ａに入力される。
【０１３５】
この渦電流センサ２００は、センサコイルを有し、このセンサコイルに高周波電流を流すことで、基板Ｗの表面に堆積した銅膜６等の導電性膜の内部に渦電流を発生させるようになっており、この時に発生する渦電流は、銅膜６等の導電性膜の膜厚によって変化する。
【０１３６】
そこで、この例では、この基板Ｗの表面に堆積した銅膜６等の導電性膜の内部に発生する渦電流の大きさを渦電流センサ２００で検出し、この渦電流センサ２００で検出した信号を信号処理装置２０２に送り、この信号処理装置２０２で、例えば、この渦電流の変化の大きさが所定値以上に達したことを検知した時に、基板Ｗの表面に堆積した銅膜６等の導電性膜の膜厚（残膜厚）が所定の値に達したと判断して、所定の加工の終点を検出するようになっている。信号処理装置２０２は、所定の加工の終点を検出すると制御部３８に所定の信号を送る。
【０１３７】
次に、この基板処理装置を用いた基板処理（電解加工）について説明する。まず、例えば、図１Ｂに示すように、表面に導電体膜（被加工部）として銅膜６を形成した基板Ｗを収納したカセットをロード・アンロード部３０にセットし、このカセットから１枚の基板Ｗを搬送ロボット３６で取り出す。搬送ロボット３６は、取り出した基板Ｗを必要に応じて反転機３２に搬送し、基板Ｗの導電体膜（銅膜６）を形成した表面が下を向くように反転させる。
【０１３８】
搬送ロボット３６は、反転させた基板Ｗを受け取り、これを電解加工装置３４ａに搬送し、基板保持部４２により吸着保持させる。アーム４０を移動させて基板Ｗを保持した基板保持部４２を電極部４６の直上方の加工位置まで移動させる。次に、上下動用モータ５０を駆動して基板保持部４２を下降させ、この基板保持部４２で保持した基板Ｗを電極部４６のイオン交換体９０の表面に接触または近接させる。この状態で、自転用モータ５８を駆動して基板Ｗを回転させ、同時に中空モータ６０を駆動して電極部４６をスクロール運動させることで、基板保持部４２で保持した基板Ｗと各電極８６とを相対運動させる。このとき、純水噴射ノズル９６の噴射口９８から基板Ｗと電極部材８２との間に純水または超純水を噴射し、また、各電極部４６の貫通孔１００を通じて純水または超純水をイオン交換体８８に含ませる。この実施の形態では、イオン交換体８８に供給された純水または超純水は各電極部材８２の長手方向端部から排出される。
【０１３９】
そして、電源４８により加工電極と給電電極との間に所定の電圧を印加し、イオン交換体８８，９０により生成された水素イオンまたは水酸化物イオンによって、加工電極（陰極）において基板Ｗの表面の導電体膜（銅膜６）の電解加工を行う。この実施の形態では、基板保持部４２を回転させ、同時に電極部４６をスクロール運動させることで、基板Ｗと電極８６とを相対移動させて加工を行うようにしている。電解加工中に往復動用モータ５６を駆動させてアーム４０及び基板保持部４２をＹ方向に移動させるようにしてもよい。
【０１４０】
ここで、図３３に示すように、電解加工の初期（〜ｔ１）においては、例えば電極部４６のスクロール運動速度を速くして、基板保持部４２で保持した基板Ｗと各電極８６との間の相対速度が速くなるようにする。つまり、例えば、この相対速度が、０．４ｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは０．５ｍ／ｓｅｃ以上、更に好ましくは０．６ｍ／ｓｅｃ以上となるようにする。このように、基板保持部４２で保持した基板Ｗと各電極８６との間の相対速度が速くなるようにすることで、前述のように、加工速度を遅くし、基板Ｗの表面に形成した薄膜、例えば図１Ｂに示す銅膜６を除去し平坦化する時の段差解消能力を向上させる。
【０１４１】
そして、この銅膜６の残膜厚が所定の値、例えば６００ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下、更に好ましくは４００ｎｍ以下に達したことを渦電流センサ２００で検知した時、この信号を信号処理装置２０２に送り、信号処理装置２０２と制御部３８を介して、例えば電極部４６のスクロール運動速度を落とし、これによって、図３３に示すように、加工後期（ｔ１〜）において、基板保持部４２で保持した基板Ｗと各電極８６との間の相対速度が遅くなるようにする。このように、基板Ｗと各電極８６との間の相対速度を落とすことで、前述のように、加工速度を速める。一般に、被加工面の初期段差は３００〜５００ｎｍであるが、加工速度上昇のための相対速度の切替えは、初期段差が完全に解消する前、初期段差分の膜厚を除去加工するより前に行う。
【０１４２】
このように、加工初期（〜ｔ１）においては、基板Ｗと電極８６との間の相対速度を速めることで段差解消能力を高め、段差が解消した加工後期（ｔ１〜）においては、基板Ｗと電極８６との間の相対速度を遅くすることで加工速度を早めることで、段差解消性能を高め、かつ加工時間を短縮することができる。
【０１４３】
電解加工完了後、電源４８の電極８６との接続を切り、基板保持部４２と電極部４６の回転を停止させ、しかる後、基板保持部４２を上昇させ、アーム４０を移動させて基板Ｗを搬送ロボット３６に受け渡す。基板Ｗを受け取った搬送ロボット３６は、必要に応じて反転機３２に搬送して反転させ、第１洗浄機３１ａに搬送して基板の１次洗浄を、第２洗浄機３１ｂに搬送して基板の２次洗浄（仕上げ洗浄）を、順次行って乾燥させ、乾燥後の基板Ｗをロード・アンロード部３０のカセットに戻す。
【０１４４】
ここで、超純水のような液自身の抵抗値が大きい液体を使用する場合には、イオン交換体９０を基板Ｗに接触させることにより、電気抵抗を低減させることができ、印加電圧も小さくて済み、消費電力も低減できる。この「接触」は、例えばＣＭＰのように物理的なエネルギー（応力）を被加工物に与えるために、「押し付ける」ことを意味するものではない。従って、この実施の形態における本電解加工装置では、基板Ｗの電極部４６への接触または近接には上下動用モータ５０を用いており、例えばＣＭＰ装置において基板と研磨部材を積極的に押し付ける押圧機構は具備していない。すなわち、ＣＭＰにおいては、一般に２０〜５０ｋＰａ程度の押圧力で基板を研磨面に押し付けているが、この実施の形態の電解加工装置では、例えば、２０ｋＰａ以下の圧力でイオン交換体９０を基板Ｗに接触させればよく、１０ｋＰａ以下の圧力でも十分除去加工効果が得られる。
【０１４５】
なお、上記の例では、電解加工に際し、基板Ｗと電極８６との間の相対速度を、加工初期では速く、加工後期では遅くした例を示しているが、図３４に示すように、基板Ｗと電極８６との間の相対速度を、加工初期（〜ｔ２）では速く、加工中期（ｔ２〜ｔ３）では遅く、加工後期（ｔ３〜）では再び速くするようにしてもよい。
【０１４６】
つまり、電解加工の初期（〜ｔ２）においては、例えば電極部４６のスクロール運動速度を速くして、基板保持部４２で保持した基板Ｗと各電極８６との間の相対速度が速くなるようにして、加工速度を遅くし、基板Ｗの表面に形成した薄膜、例えば図１Ｂに示す銅膜６を除去し平坦化する時の段差解消能力を向上させる。
【０１４７】
そして、この銅膜６の残膜厚が所定の値、例えば６００ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下、更に好ましくは４００ｎｍに達したことを渦電流センサ２００で検知した後の加工中期（ｔ２〜ｔ３）においては、例えば電極部４６のスクロール運動速度を落とし、基板保持部４２で保持した基板Ｗと各電極８６との間の相対速度が遅くなるようにして、加工速度を速める。ここで相対速度を遅くするとは、その直前の相対速度より遅くすることである。具体的には、０．４ｍ／ｓｅｃ以下、好ましくは０．３ｍ／ｓｅｃ以下、更に好ましくは０．２ｍ／ｓｅｃ以下となるようにする。
【０１４８】
更に、この銅膜６の残膜厚が、例えば５０〜３００ｎｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍ、更に好ましくは５０〜１５０ｎｍであることを渦電流センサ２００で検知した後の加工後期（ｔ３〜）においては、例えば電極部４６のスクロール運動速度を再度速め、基板保持部４２で保持した基板Ｗと各電極８６との間の相対速度が速くなるようにして、段差解消能力を高め、しかも加工面にピットの発生を防止した仕上げ加工を行う。
【０１４９】
このように、加工後期（ｔ３〜）において、基板Ｗと各電極８６との間の相対速度が速くなるようにすることで、段差解消能力を更に高めるとともに、加工面にピットの発生を防止することができる。つまり、この例のように、電極部４６をスクロール運動させ、基板保持部４２で保持した基板Ｗも回転させつつ相対運動させて電解加工を行うようにした場合、電極８６と基板Ｗとを、０．４ｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは０．５ｍ／ｓｅｃ以上、更に好ましくは０．６ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度で相対運動させながら加工を行うことで、基板Ｗの導電体膜、例えば図１Ｂに示す銅膜６等の被加工面に、加工後にピットが発生することを防止することができることが確かめられている。しかも、このように、加工後期で加工速度を落とすことで、加工終点（エンドポイント）をより正確に検知することができる。
【０１５０】
なお、加工前期と加工後期における基板Ｗと各電極８６との間の相対速度とを一致させる必要はなく、その目的に応じて、例えば加工後期における基板Ｗと各電極８６との間の相対速度を加工前期における相対速度より速くするようにしてもよい。
【０１５１】
また、図３５に示すように、基板Ｗと電極８６との間の相対速度を、加工初期（〜ｔ４）では遅く、加工中期（ｔ４〜ｔ５）では速くし、更に、必要に応じて、加工中期（ｔ４〜ｔ５）よりも、加工後期（ｔ５〜）の方が、更に速くなるようにしてもよい。
【０１５２】
つまり、電解加工の初期（〜ｔ４）においては、例えば電極部４６のスクロール運動速度を遅くし、基板保持部４２で保持した基板Ｗと各電極８６との間の相対速度が遅くなるようにして、加工速度を速める。そして、基板Ｗの表面に形成した薄膜、例えば図１Ｂに示す銅膜６の残膜厚が所定の値、例えば５００ｎｍ以下、好ましくは４００ｎｍ以下、更に好ましくは３００ｎｍ以下に達したことを渦電流センサ２００で検知した後の加工中期（ｔ４〜ｔ５）においては、例えば電極部４６のスクロール運動速度を速め、基板保持部４２で保持した基板Ｗと各電極８６との間の相対速度が速くなるようにして、例えば銅膜６を除去し平坦化する時の段差解消能力を向上させる。これによっても、段差解消性能を高め、かつ加工時間を短縮することができる。
【０１５３】
更に、このように、加工中期で基板Ｗと各電極８６との間の相対速度が速くなるようにすることで、被加工面にピットが発生することを防止し、しかも加工中期（ｔ４〜ｔ５）よりも、加工後期（ｔ５〜）の方が、更に速くなるようにすることで、段差解消能力と被加工面にピットが発生するのを防止する効果をより高めることができる。
【０１５４】
更に、図３６に示すように、基板Ｗと電極８６との間の相対速度を、残膜厚６００ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下、更に好ましくは４００ｎｍ以下までの加工初期（〜ｔ７）では速く、残膜厚５０〜３００ｎｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍ、更に好ましくは５０〜１５０ｎｍとなるまでの加工中期（ｔ７〜ｔ８）では遅く、加工後期（ｔ８〜）では再び速くするようにして電解加工を行うに際し、加工初期（〜ｔ７）において、その初期（〜ｔ６）の方が後期（ｔ６〜ｔ７）よりも相対速度が遅くなるようにして加工速度を稼ぎ、加工後期（ｔ８〜）において、その後期（ｔ９〜）の方が初期（ｔ８〜ｔ９）よりも相対運動が速くなるようにして、段差解消能力と被加工面にピットが発生するのを防止する効果をより高めるようにしてもよい。
【０１５５】
前述の各例においては、基板Ｗと電極８６との間の相対速度を段階的に変化させるようにした例を示しているが、図３７に示すように、例えば、基板Ｗと電極８６との間の相対速度を、加工初期（〜ｔ１０）では速く、加工中期（ｔ１０〜ｔ１１）では遅く、加工後期（ｔ１１〜）では再び速くするようにして電解加工を行うに際し、加工初期（〜ｔ１０）においては、基板Ｗと電極８６との間の相対速度を直線的に減少させ、加工後期（ｔ１１〜）においては、基板Ｗと電極８６との間の相対速度を直線的に増加させるようにしてもよい。この時、加工初期（〜ｔ１０）における、相対速度減少直線の傾きと、加工後期（ｔ１１〜）における、相対速度増加直線の傾きは、任意に設定される。
【０１５６】
なお、この例では、基板Ｗと電極８６との間の相対速度を直線的に減少または増加させるようにした例を示しているが、基板Ｗと電極８６との間の相対速度を曲線的に任意に減少または増加させるようにしてもよい。
【０１５７】
また、上記の例では、渦電流センサ２００によって、加工中における、例えば図１Ｂに示す銅膜６の残膜厚を測定して、相対速度の切替えを行うタイミングを検知するようにしているが、（１）予め測定した初期膜厚と加工速度より計算した加工時間により、（２）印加電流または印加電圧値の一方を固定し、他方の変化を測定することにより、（３）電極部４６を回転させる中空モータ６０のトルク値を測定するか、またはその時間当たりの変化量を測定することにより、または（４）光学的手段により膜厚を検知することにより、相対速度の切替えを行うタイミングを検知するようにしてもよい。また加工量対段差の関係を予め測定することなく、加工終了後の段差が最適となるよう、試行錯誤等で速度切替えの為の加工量／残膜厚を決定するようにしてもよい。また、各種膜厚をｉｎ−ｓｉｔｕで測定し、相対速度だけではなく、基板Ｗと電極８６（イオン交換体９０）との間の印加電圧や接触圧を変え、またこれら複数の加工因子の組合せを変えて加工してもよい。
【０１５８】
図３８は、本発明の電解加工方法を行うのに適した更に他の電解加工装置の要部を示す縦断面図で、図３９は、図３８の要部を拡大して示す要部拡大図である。図３８に示すように、この電解加工装置６００は、表面を下向きにして基板Ｗを吸着する基板保持部６０２と、矩形状の電極部６０４とを上下に備えている。この基板保持部６０２は、前述の例と同様に、上下動、左右動及び回転自在に構成されている。電極部６０４は、中空スクロールモータ６０６を備えており、この中空スクロールモータ６０６の駆動により、自転を行わない円運動、いわゆるスクロール運動（並進回転運動）を行うようになっている。
【０１５９】
電極部６０４は、直線状に延びる複数の電極部材６０８と、上方に開口する容器６１０とを備えており、複数の電極部材６０８は容器６１０内に並列に等ピッチで配置されている。更に、この容器６１０の上方に位置して、該容器６１０の内部に超純水や純水等の液体を供給する液体供給ノズル６１２が配置されている。各電極部材６０８は、装置内の電源に接続される電極６１４を備えており、この各電極６１４に電源の陰極と陽極とが交互に、つまり、電極６１４ａに電源の陰極が、電極６１４ｂに陽極が交互に接続されている。これによって、前述と同様に、例えば、銅を加工する場合においては、陰極側に電解加工作用が生じるので、陰極に接続した電極６１４ａが加工電極となり、陽極に接続した電極６１４ｂが給電電極となるようになっている。
【０１６０】
そして、この陰極に接続した加工電極６１４ａにあっては、図３９に詳細に示すように、この上部に、例えば不織布からなるイオン交換体６１６ａが取付けられ、この加工電極６１４ａ及びイオン交換体６１６ａは、液体の通過を遮断しイオンのみを通過可能に構成されたイオン交換膜からなる第２のイオン交換体６１８ａで一体に覆われている。陽極に接続した給電電極６１４ｂにあってもほぼ同様に、この上部に、例えば不織布からなるイオン交換体６１６ｂが取付けられ、この加工電極６１４ａ及びイオン交換体６１６ｂは、液体の通過を遮断しイオンのみを通過可能に構成されたイオン交換膜からなる第２のイオン交換体６１８ｂで一体に覆われている。
【０１６１】
これにより、不織布からなるイオン交換体６１６ａ，６１６ｂにあっては、電極６１４の長さ方向に沿った所定の位置に設けられた貫通孔（図示せず）を通過した超純水や液体が、こ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できるが、この液体は、イオン交換膜からなるイオン交換体６１８ａ，６１８ｂで流れを遮断されて、このイオン交換体６１８ａ，６１８ｂが、下記の第２の隔壁を構成するようになっている。
【０１６２】
電源の陰極に接続された加工電極６１４ａの両側には、一対の液体供給ノズル６２０が配置され、この液体供給ノズル６２０の内部には、長さ方向に沿って延びる流体流通路６２０ａが設けられ、更に、長さ方向に沿った所定の位置に、上面に開口し流体流通路６２０ａに連通する液体供給孔６２０ｃが設けられている。
【０１６３】
そして、加工電極６１４ａと一対の液体供給ノズル６２０は、一対のタップバー６２２を介して一体化され、一対のインサートプレート６２４に挟持されて電極ベース６２６に固定されている。一方、給電電極６１４ｂは、その表面をイオン交換体６１８ｂで覆った状態で、一対の保持プレート６２８で挟持されて電極ベース６２６に固定されている。
【０１６４】
なお、イオン交換体６１６ａ，６１６ｂは、例えば、アニオン交換基またはカチオン交換基を付与した不織布で構成されているが、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６１６ａ，６１６ｂ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、また、素材の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系高分子、またはその他有機高分子が挙げられることは前述と同様である。また、電極部材６０８の電極６１４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とは前述と同様である。
【０１６５】
そして、各液体供給ノズル６２０の上面には、例えば弾性を有する樹脂等からなる隔壁６３０がその長さ方向の全長にわたって取付けられている。この隔壁６３０の肉厚は、基板保持部６０２で保持した基板Ｗを、電極部材６０８のイオン交換体６１８ａ，６１８ｂに接触乃至近接させて、この基板Ｗに電解加工を施す際に、この隔壁６３０の上面が基板保持部６０２で保持された基板Ｗに圧接する厚さに設定されている。
【０１６６】
これによって、電解加工を行う際に、電極部６０４と基板保持部６０２との間に、隔壁６３０で隔離された、加工電極６１４ａと基板Ｗとの間に形成される流路６３２と、給電電極６１４ｂと基板との間に形成される流路６３４が並列に形成され、しかも、加工電極６１４ａと基板Ｗとの間に形成される流路６３２は、イオン交換膜で構成された第２の隔壁としてのイオン交換体６１８ａで２つの流路６３２ａ，６３２ｂに隔離され、給電電極６１４ｂと基板Ｗとの間に形成される流路６３４は、イオン交換膜で構成された第２の隔壁としてのイオン交換体６１８ｂで２つの流路６３４ａ，６３４ｂに隔離されるようになっている。
【０１６７】
この例では、容器６１０の内部は液体供給ノズル６１２から供給された超純水や純水等の液体で満たされ、一方、電極６１４に設けた貫通孔（図示せず）から加工電極６１４ａ及び給電電極６１４ｂの上部に配置された不織布からなるイオン交換体６１６ａ，６１６ｂに超純水や純水等の液体が供給された状態で電解加工が行われる。容器６１０の外側には、この容器６１０の外周壁６１０ａをオーバフローした液体を排出するオーバフロー路６３６が設けられており、外周壁６１０ａをオーバフローした液体は、オーバフロー路６３６を介して排液タンク（図示せず）に入るようになっている。
【０１６８】
この例では、加工電極の両側に、長手方向に沿った所定位置に液体供給孔を設けた液体供給ノズルを使用し、液体供給ノズルによる液体の供給を行うことで、加工電極６１４ａと基板Ｗとの間に形成される流路６３２に沿って流れる流体と、給電電極６１４ｂと基板との間に形成される流路６３４に沿って流れる流体の流れをより確実に制御して、隔壁を越えて隣接する空間へ流れる流体の量を減らすようにすることができる。電極に沿った液体流れを各電極の長手方向に押し出すことにより形成してもよい。
【０１６９】
また、前述の例では電極にイオン交換体を装着した例を示しているが、電極の形状や加工に用いる液体は、特に限定されない。隣り合う電極の間に、接触部材や隔壁を設けるようにすればよい。即ち、電極の形状は、棒状のものに限られず、被加工物に対して複数の電極が対向するようにした任意の形状が選択される。電極にイオン交換体以外の通液性または含液性スクラブ部材を取付けるようにしてもよい。また、接触部材や隔壁を電極面よりも高くして、被加工物と電極が直接接しないようにすることで、電極の表面を露出させることができる。電極表面にイオン交換体を装着しない場合でも、被加工物と電極の間の流体の流れを仕切る第２の隔壁はあった方が好ましい。
【０１７０】
図４０は、本発明の電解加工方法を行うのに適した更に他の電解加工装置の概要を示す。この電解加工装置は、基板を着脱自在に保持する基板保持部１３４と、この基板保持部１３４の直径の２倍以上の直径を有する回転（自転）自在な電極部１３６を上下に備えている。この電極部１３６の上面には、半径方向に放射状に延びる複数の加工電極１５２が設けられ、この各加工電極１５２を挟んだ両側に、直線状に延びる各一対の給電電極１５４が配置されている。そして、加工電極１５２の上面（表面）には、例えばイオン交換体からなる接触部材１５６が設けられ、給電電極１５４の上面（表面）にも、例えばイオン交換体からなる接触部材１５８が設けられている。
【０１７１】
この例では、加工電極１５２は、図示しないスリップリングを介して電源の陰極に、給電電極１５４は、図示しないスリップリングを介して電源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ことは前述と同様である。
【０１７２】
この例にあっては、基板保持部１３４を電極部１３６上に所定に位置に位置させて下降させ、この基板保持部１３４で保持した基板Ｗを、電極部１３６の上面に取付けた加工電極１５２及び給電電極１５４の表面を覆う接触部材１５６，１５８の表面に接触させる。この状態で、加工電極１５２と給電電極１５４との間に電源から所定の電圧を印加しつつ、基板保持部１３４と電極部１３６を回転（自転）させる。同時に、基板保持部１３４で保持した基板Ｗと接触部材１５６，１５８との間に、純水、好ましくは超純水等の供給し、これによって、基板Ｗの表面の電解加工が行われる。
【０１７３】
この電解加工装置によれば、電極（加工電極１５２及び給電電極１５４）と基板保持部１３４で保持した基板との相対速度を一定に保ちながら、単純な回転によって加工を行うことができ、しかも、電極（加工電極１５２及び給電電極１５４）と基板との相対速度を、例えばスクロール型と比較して、より速くすることができる。
【０１７４】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な形態の電解加工に適用でき、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
本発明の電解加工装置及び電解加工方法は、半導体ウェ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のに有利に使用される。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】図１Ａ乃至１Ｃは、銅配線基板の一製造例を工程順に示す図である。
【図２】図２は、被加工物と加工電極との間の相対速度と加工速度との関係を示すグラフである。
【図３】図３Ａは、被加工物と加工電極との間の相対速度が遅い場合におけるハイドロプレーニング現象の説明に付する図で、図３Ｂは、被加工物と加工電極との間の相対速度が速い場合におけるハイドロプレーニング現象の説明に付する図である。
【図４】図４Ａは、被加工物と加工電極との間の相対速度が遅い場合における反応生成物の濃度変化の説明に付する図で、図４Ｂは、被加工物と加工電極との間の相対速度が速い場合における反応生成物の濃度変化の説明に付する図である。
【図５】図５は、加工量と段差の関係を示すグラフである。
【図６】図６Ａ及び６Ｂは、被加工物と加工電極との間の相対速度が異なる場合における反応生成物の濃度変化の説明に付する図である。
【図７】図７Ａは、被加工物と加工電極との間の相対速度が遅い場合におけるイオン交換体の変形の説明に付する図で、図７Ｂは、被加工物と加工電極との間の相対速度が速い場合におけるイオン交換体の変形の説明に付する図である。
【図８】図８は、加工電極及び給電電極を基板（被加工物）に近接させ、加工電極及び給電電極と基板（被加工物）との間に純水または電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体を供給するようにしたときの本発明による電解加工の原理の説明に付する図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態の電解加工装置の概要図である。
【図１０】図１０は、ガス溶解速度及びガス溶解量と水圧の関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、ガス溶解量と水温の関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、初期溶存ガス量が異なる液体中に溶解するガスのガス溶解容量と水圧の関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、ガス溶解速度と液体中の既存ガス量の関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、本発明の他の実施の形態における電解加工装置を備えた基板処理装置の構成を示す平面図である。
【図１５】図１５は、図１４に示す基板処理装置の電解加工装置を示す平面図である。
【図１６】図１６は、図１５の縦断面図である。
【図１７】図１７Ａは、図１５の電解加工装置における自転防止機構を示す平面図、図１７Ｂは、図１７ＡのＡ−Ａ線断面図である。
【図１８】図１８は、図１５の電解加工装置における電極部を示す平面図である。
【図１９】図１９は、図１８のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２０】図２０は、図１９の部分拡大図である。
【図２１】図２１Ａは、異なる材料を成膜した基板の表面に電解加工を施したときに流れる電流と時間の関係を、図２１Ｂは、同じく印加される電圧と時間の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図２２】図２２は、電解加工中におけるイオン交換体と基板との接触状態の説明に付する断面図である。
【図２３】図２３Ａ乃至２３Ｃは、電解加工中に、電極部のスクロール運動に加えて基板保持部をＹ方向に所定の距離だけ移動させることで、加工量のバラツキをなくすことができる原理の説明に付する図である。
【図２４】図２４Ａ乃至２４Ｄは、電解加工中に、電極部のスクロール運動に加えて基板保持部をＹ方向に所定の距離だけ移動させることで、加工量のバラツキをなくすことができるようにした電解加工方法の説明に付する図である。
【図２５】図２５は、ガス溶解量とガス溶解時間との関係を示すグラフである。
【図２６】図２６は、ガスが溶解する溶媒（液体）の体積が異なる場合のガス溶解速度及びガス溶解量と水圧との関係を示すグラフである。
【図２７】図２７は、接触幅が異なる電極１〜４を使用して電解加工を行った時におけるピット数と相対速度の関係を示すグラフである。
【図２８】図２８は、接触幅が異なる電極１〜４を使用して電解加工を行った時におけるピット数と電極（イオン交換体）接触時間の関係を示すグラフである。
【図２９】図２９Ａ乃至２９Ｃは、スクロール運動の解析の説明に付する図である。
【図３０】図３０は、スクロール運動に同期して電源をＯＮ／ＯＦＦ制御する時の回転角とＯＮ／ＯＦＦ時の関係を示す図である。
【図３１】図３１は、本発明の他の実施の形態における電解加工方法を行う電解加工装置を備えた基板処理装置の構成を示す平面図である。
【図３２】図３２は、図３１に示す基板処理装置の電解加工装置の縦断面図である。
【図３３】図３３は、本発明の電解加工方法における被加工物（基板）と加工電極（電極）との間の相対速度と加工時間との関係の一例を示すグラフである。
【図３４】図３４は、本発明の電解加工方法における被加工物（基板）と加工電極（電極）との間の相対速度と加工時間との関係の他の例を示すグラフである。
【図３５】図３５は、本発明の電解加工方法における被加工物（基板）と加工電極（電極）との間の相対速度と加工時間との関係の更に他の例を示すグラフである。
【図３６】図３６は、本発明の電解加工方法における被加工物（基板）と加工電極（電極）との間の相対速度と加工時間との関係の更に他の例を示すグラフである。
【図３７】図３７は、本発明の電解加工方法における被加工物（基板）と加工電極（電極）との間の相対速度と加工時間との関係の更に他の例を示すグラフである。
【図３８】図３８は、本発明の電解加工方法を行うのに適した他の電解加工装置の要部を示す縦断面図である。
【図３９】図３９は、図３８の要部を拡大して示す要部拡大図である。
【図４０】図４０は、本発明の電解加工方法を行うのに適した更に他の電解加工装置の概要を示す平面図である。
【図１】
2007528933.tif 000005
【図２】
2007528933.tif 000006
【図３】
2007528933.tif 000007
【図４】
2007528933.tif 000008
【図５】
2007528933.tif 000009
【図６】
2007528933.tif 000010
【図７】
2007528933.tif 000011
【図８】
2007528933.tif 000012
【図９】
2007528933.tif 000013
【図１０】
2007528933.tif 000014
【図１１】
2007528933.tif 000015
【図１２】
2007528933.tif 000016
【図１３】
2007528933.tif 000017
【図１４】
2007528933.tif 000018
【図１５】
2007528933.tif 000019
【図１６】
2007528933.tif 000020
【図１７】
2007528933.tif 000021
【図１８】
2007528933.tif 000022
【図１９】
2007528933.tif 000023
【図２０】
2007528933.tif 000024
【図２１】
2007528933.tif 000025
【図２２】
2007528933.tif 000026
【図２３】
2007528933.tif 000027
【図２４】
2007528933.tif 000028
【図２５】
2007528933.tif 000029
【図２６】
2007528933.tif 000030
【図２７】
2007528933.tif 000031
【図２８】
2007528933.tif 000032
【図２９】
2007528933.tif 000033
【図３０】
2007528933.tif 000034
【図３１】
2007528933.tif 000035
【図３２】
2007528933.tif 000036
【図３３】
2007528933.tif 000037
【図３４】
2007528933.tif 000038
【図３５】
2007528933.tif 000039
【図３６】
2007528933.tif 000040
【図３７】
2007528933.tif 000041
【図３８】
2007528933.tif 000042
【図３９】
2007528933.tif 000043
【図４０】
2007528933.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成18年2月6日(2006.2.6)
【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】
被加工物を加工する加工電極と、
被加工物に給電する給電電極と、
前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加する電源と、
前記加工電極及び前記給電電極を内部に収納した耐圧容器と、
前記耐圧容器内に高圧液体を供給する高圧液体供給系を有することを特徴とする電解加工装置。
【請求項２】
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に接触部材を配置したことを特徴とする請求項１記載の電解加工装置。
【請求項３】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項２記載の電解加工装置。
【請求項４】
前記耐圧容器内に供給される高圧液体の圧力は、２ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項２記載の電解加工装置。
【請求項５】
前記高圧液体供給系には、前記耐圧容器内に供給される高圧液体の温度を調節する熱交換器が備えられていることを特徴とする請求項２記載の電解加工装置。
【請求項６】
前記給電電極と前記加工電極を有する電極部と、前記電極部と前記被加工物との間及び／または前記電極部の前記加工電極と前記給電電極との間に配置される接触部材を更に有すること特徴とする請求項１記載の電解加工装置。
【請求項７】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項６記載の電解加工装置。
【請求項８】
前記耐圧容器内に供給される高圧液体の圧力は、２ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項１記載の電解加工装置。
【請求項９】
前記高圧液体供給系には、前記耐圧容器内に供給される高圧液体の温度を調節する熱交換器が備えられていることを特徴とする請求項６記載の電解加工装置。
【請求項１０】
前記高圧液体供給系には、前記耐圧容器内に供給される高圧液体の温度を調節する熱交換器が備え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。
【請求項１１】
前記高圧液体供給系には、前記耐圧容器内に供給される高圧液体中の溶存気体を脱気するための脱気装置が備え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。
【請求項１２】
被加工物を加工する加工電極と、
被加工物に給電する給電電極と、
前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加する電源と、
記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給する液体供給系を有し、
前記液体供給系には、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に供給される前記液体の温度を調節する熱交換器が備えられていることを特徴とする電解加工装置。
【請求項１３】
前記加工電極と前記被加工物の間に接触部材を配置したことを特徴とする請求項１２記載の電解加工装置。
【請求項１４】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項１３記載の電解加工装置。
【請求項１５】
前記熱交換器は、液温が２５℃以下となるように前記被加工物と前記接触部材との間に供給される前記液体を調節することを特徴とする請求項１３記載の電解加工装置。
【請求項１６】
前記給電電極と前記加工電極を有する電極部と、前記電極部と前記被加工物との間及び／または前記電極部の前記加工電極と前記給電電極との間に配置される接触部材を更に有すること特徴とする請求項１２記載の電解加工装置。
【請求項１７】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項１６記載の電解加工装置。
【請求項１８】
前記熱交換器は、液温が２５℃以下となるように前記被加工物と前記接触部材との間に供給される前記液体を調節することを特徴とする請求項１６記載の電解加工装置。
【請求項１９】
電極と該電極の表面を覆うイオン交換体とを有する電極部材を有する電極部と、
被加工物を保持し、前記電極部材のイオン交換体に被加工物を接触させる保持部と、
前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物との間に液体を供給する液体供給系と、
前記電極部と前記被加工物との間に相対運動を生じさせる駆動機構と、
前記電極部の各電極部材の電極に接続される電源とを備え、
被加工物の被加工面のある一点の前記イオン交換体に対する該イオン交換体との連続接触時間は、１０ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする電解加工装置。
【請求項２０】
前記駆動機構は、前記電極部と前記被加工物とを０．２ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度で相対運動させるように構成されていることを特徴とする請求項１９記載の電解加工装置。
【請求項２１】
前記電極を覆うイオン交換体は、前記保持部で保持した被加工物と０．２〜１．５ｍｍの接触幅で接触するように構成されていることを特徴とする請求項１９記載の電解加工装置。
【請求項２２】
前記駆動機構は、前記電極部と前記被加工物とを０．２ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度で相対運動させるように構成されていることを特徴とする請求項２１記載の電解加工装置。
【請求項２３】
電極を有する電極部材を有する電極部と、
前記電極と被加工物との間に液体を供給する液体供給系と、
前記電極部と前記被加工物との間に相対運動を生じさせる駆動機構と、
前記電極部の各電極部材の電極に接続される電源とを備え、
前記電源は、前記電極部と前記被加工物との間の相対運動に同期してＯＮ／ＯＦＦまたは正／負制御されることを特徴とする電解加工装置。
【請求項２４】
電極の表面を覆うイオン交換体と被加工物を保持し該被加工物を電極部材のイオン交換体に接触させる保持部を更に有することを特徴とする請求項２３記載の電解加工方法。
【請求項２５】
電極部に電圧を印加し、高圧液体を介して被加工物の加工を行うことを特徴とする電解加工方法。
【請求項２６】
前記高圧液体は、前記電極部と前記被加工物との間に供給されることを特徴とする請求項２５記載の電解加工方法。
【請求項２７】
前記被加工物と前記電極部を前記高圧液体に浸漬させつつ被加工物の加工を行うことを特徴とする請求項２５記載の電解加工方法。
【請求項２８】
前記電極部は、被加工物を加工する加工電極と前記被加工物に給電する給電電極とからなることを特徴とする請求項２５記載の電解加工方法。
【請求項２９】
前記高圧液体の圧力は、２ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項２５記載の電解加工方法。
【請求項３０】
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に接触部材を配置したことを特徴とする請求項２５記載の電解加工方法。
【請求項３１】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項３０記載の電解加工方法。
【請求項３２】
被加工物を加工する加工電極と前記被加工物に給電する給電電極とからなる電極部に電圧を印加し、高圧液体を介して被加工物の加工を行うことを特徴とする電解加工方法。
【請求項３３】
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に接触部材を配置したことを特徴とする請求項３２記載の電解加工方法。
【請求項３４】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項３３記載の電解加工方法。
【請求項３５】
被加工物に近接または接触自在な加工電極と被加工物に給電する給電電極とを用意し、
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に温度を調整した液体を供給しつつ、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加して被加工物の加工を行うことを特徴とする電解加工方法。
【請求項３６】
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間にイオン交換体を配置したことを特徴とする請求項３５記載の電解加工方法。
【請求項３７】
被加工物に近接または接触自在な加工電極と被加工物に給電する給電電極とを用意し、
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に溶存気体を脱気した液体を供給しつつ、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加して被加工物の加工を行うことを特徴とする電解加工方法。
【請求項３８】
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間にイオン交換体を配置したことを特徴とする請求項３７記載の電解加工方法。
【請求項３９】
電極の表面を覆うイオン交換体と保持部で保持した被加工物とを、被加工物の被加工面のある一点の前記イオン交換体に対する該イオン交換体との接触時間が１０ｍｓｅｃ以下となるように、互いに接触させながら相対運動させ、液体の存在下で、前記電極に電圧を印加して被加工物を加工することを特徴とする電解加工方法。
【請求項４０】
前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物とを、０．２〜１．５ｍｍの接触幅で互いに接触させることを特徴とする請求項３９記載の電解加工方法。
【請求項４１】
前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物とを互いに線状に接触させながら０．２ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度で相対運動させることを特徴とする請求項３９記載の電解加工方法。
【請求項４２】
前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物とを互いに線状に接触させながら０．２ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度で相対運動させることを特徴とする請求項４０記載の電解加工方法。
【請求項４３】
電極と被加工物とを相対運動させ、液体の存在下で、前記相対運動に同期してＯＮ／ＯＦＦ制御された電圧を前記電極に印加して前記被加工物を加工することを特徴とする電解加工方法。
【請求項４４】
複数の電極の表面を覆うイオン交換体と被加工物を保持し該被加工物を電極のイオン交換体に接触させる保持部を更に有することを特徴とする請求項４３記載の電解加工方法。
【請求項４５】
被加工物と加工電極とを互いに近接または接触させ、液体の存在下で、被加工物と加工電極との間に電圧を印加しつつ、両者を相対運動させて加工を行う電解加工方法であって、
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を加工初期では速く、加工後期では遅くすることを特徴とする電解加工方法。
【請求項４６】
被加工物表面の加工に付する薄膜の残膜厚が６００ｎｍ以下に達したときに、前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を遅くすることを特徴とする請求項４５記載の電解加工方法。
【請求項４７】
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を段階的に変化させることを特徴とする請求項４５記載の電解加工方法。
【請求項４８】
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を連続的に変化させることを特徴とする請求項４５記載の電解加工方法。
【請求項４９】
前記被加工物と前記加工電極との間に接触部材を配置したことを特徴とする請求項４５記載の電解加工方法。
【請求項５０】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項４９記載の電解加工方法。
【請求項５１】
前記被加工物に給電する給電電極と、この給電電極と被加工物との間に配置される接触部材を更に有することを特徴とする請求項４５記載の電解加工方法。
【請求項５２】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項５１記載の電解加工方法。
【請求項５３】
被加工物と加工電極とを互いに近接または接触させ、液体の存在下で、被加工物と加工電極との間に電圧を印加しつつ、両者を相対運動させて加工を行う電解加工方法であって、
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を加工初期では速く、加工中期では遅く、加工後期では再び前記加工中期より速くすることを特徴とする電解加工方法。
【請求項５４】
被加工物表面の加工に付する薄膜の残膜厚が６００ｎｍ以下に達したときに、前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を遅くし、薄膜の残膜厚が５０〜３００ｎｍのときに、前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を再び速くすることを特徴とする請求項５３記載の電解加工方法。
【請求項５５】
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を段階的に変化させることを特徴とする請求項５３記載の電解加工方法。
【請求項５６】
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を連続的に変化させることを特徴とする請求項５３記載の電解加工方法。
【請求項５７】
前記被加工物と前記加工電極との間に接触部材を配置したことを特徴とする請求項５３記載の電解加工方法。
【請求項５８】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項５７記載の電解加工方法。
【請求項５９】
前記被加工物に給電する給電電極と、この給電電極と被加工物との間に配置される接触部材を更に有することを特徴とする請求項５３記載の電解加工方法。
【請求項６０】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項５３記載の電解加工方法。
【請求項６１】
被加工物と加工電極とを互いに近接または接触させ、液体の存在下で、被加工物と加工電極との間に電圧を印加しつつ、両者を相対運動させて加工を行う電解加工方法であって、
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を加工初期では遅く、加工後期では速くすることを特徴とする電解加工方法。
【請求項６２】
被加工物表面の加工に付する薄膜の残膜厚が５０〜３００ｎｍに達したときに、前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を速くすることを特徴とする請求項６１記載の電解加工方法。
【請求項６３】
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を段階的に変化させることを特徴とする請求項６１記載の電解加工方法。
【請求項６４】
前記被加工物と前記加工電極との間の相対速度を連続的に変化させることを特徴とする請求項６１記載の電解加工方法。
【請求項６５】
前記被加工物と前記加工電極との間に接触部材を配置したことを特徴とする請求項６１記載の電解加工方法。
【請求項６６】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項６５記載の電解加工方法。
【請求項６７】
前記被加工物に給電する給電電極と、この給電電極と被加工物との間に配置される接触部材を更に有することを特徴とする請求項６１記載の電解加工方法。
【請求項６８】
前記接触部材は、イオン交換体または研磨パッドであることを特徴とする請求項６７記載の電解加工方法。
【請求項６９】
被加工物と加工電極とを互いに近接または接触させ、液体の存在下で、被加工物と加工電極との間に電圧を印加しつつ、被加工物及び／または加工電極が所定の周期運動を行うことにより、被加工物と加工電極との間に相対運動を起こさせ加工を行う電解加工方法であって、
前記加工の途中で、前記被加工物及び／または加工電極の運動の周期を変えることを特徴とする電解加工方法。
【請求項７０】
前記電源は、前記電極部の電極と前記被加工物との間における該電極部の幅方向の相対速度が０．２ｍ／ｓｅｃ以上の時にＯＮとなるようにＯＮ／ＯＦＦ制御されることを特徴とする請求項２４記載の電解加工装置。
【請求項７１】
前記液体は、純水、超純水または電気伝導度が５００μｓ／ｃｍ以下の液体であることを特徴とする請求項４４記載の電解加工方法。
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月18日(2007.6.18)
【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】
電極と該電極の表面を覆うイオン交換体とを有する電極部材を有する電極部と、
被加工物を保持し、前記電極部材のイオン交換体に被加工物を接触させる保持部と、
前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物との間に液体を供給する液体供給系と、
前記電極部と前記被加工物との間に相対運動を生じさせる駆動機構と、
前記電極部の各電極部材の電極に接続される電源とを備え、
被加工物の被加工面のある一点の前記イオン交換体に対する該イオン交換体との連続接触時間は、１０ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする電解加工装置。
【請求項２】
前記駆動機構は、前記電極部と前記被加工物とを０．２ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度で相対運動させるように構成さ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。
【請求項３】
前記電極を覆うイオン交換体は、前記保持部で保持した被加工物と０．２〜１．５ｍｍの接触幅で接触するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の電解加工装置。
【請求項４】
電極の表面を覆うイオン交換体と保持部で保持した被加工物とを、被加工物の被加工面のある一点の前記イオン交換体に対する該イオン交換体との接触時間が１０ｍｓｅｃ以下となるように、互いに接触させながら相対運動させ、液体の存在下で、前記電極に電圧を印加して被加工物を加工することを特徴とする電解加工方法。
【請求項５】
前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物とを、０．２〜１．５ｍｍの接触幅で互いに接触させることを特徴とする請求項４記載の電解加工方法。
【請求項６】
前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物とを互いに線状に接触させながら０．２ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度で相対運動させることを特徴とする請求項４または５記載の電解加工方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
本発明の電解加工装置は、電極と該電極の表面を覆うイオン交換体とを有する電極部材を有する電極部と、被加工物を保持し、前記電極部材のイオン交換体に被加工物を接触させる保持部と、前記イオン交換体と前記保持部で保持した被加工物との間に液体を供給する液体供給系と、前記電極部と前記被加工物との間に相対運動を生じさせる駆動機構と、前記電極部の各電極部材の電極に接続される電源とを備え、被加工物の被加工面のある一点の前記イオン交換体に対する該イオン交換体との連続接触時間は、１０ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
本発明の電解加工方法は、電極の表面を覆うイオン交換体と保持部で保持した被加工物とを、被加工物の被加工面のある一点の前記イオン交換体に対する該イオン交換体との接触時間が１０ｍｓｅｃ以下となるように、互いに接触させながら相対運動させ、液体の存在下で、前記電極に電圧を印加して被加工物を加工することを特徴とする。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
本発明によれば、基板等の被加工物に物理的な欠陥を与えて被加工物の特性を損なうことを防止しつつ、電気化学的作用によって、例えばＣＭＰに代わる電解加工等を施すことができ、これによって、ＣＭＰ処理そのものを省略したり、ＣＭＰ処理の負荷を低減したり、更には基板等の被加工物の表面に付着した付着物を除去（洗浄）することができる。しかも、純水または超純水のみを使用しても基板を加工することができ、これによって、基板の表面に電解質等の余分な不純物が付着したり、残留したりすることをなくして、除去加工後の洗浄工程を簡略化できるばかりでなく、廃液処理の負荷を極めて小さくすることができる。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
図９は、電解加工装置の系統図を示す。この電解加工装置は、密閉可能な耐圧容器２００を有する装置本体２０２と、この装置本体２０２の耐圧容器２００に高圧液体を供給する高圧液体供給系２０４と、この耐圧容器２００内の液体を外部に排出する液体排出系２０６と、補助ライン系２０８とから主に構成されている。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
この例では、加工電極２１０は、電源２３２の陰極に、給電電極２１２は、電源２３２の陽極にそれぞれ接続される。これは、例えば、銅を加工する場合においては、陰極側に電解加工作用が生じるためである。加工材料によっては、電源２３２の陰極に接続される電極を給電電極とし、陽極に接続される電極を加工電極としてもよい。すなわち、被加工材料が例えば銅やモリブデン、鉄である場合には、陰極側に電解加工作用が生じるため、電源２３２の陰極に接続した電極が加工電極２１０となり、陽極に接続した電極が給電電極２１２となる。一方、被加工材料が例えばアルミニウムやシリコンである場合には、陽極側で電解加工作用が生じるため、電源２３２の陽極に接続した電極が加工電極となり、陰極に接続した電極が給電電極となる。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
次に、この電解加工装置を使用した電解加工例について説明する。
まず、基板保持部２２０で基板Ｗを保持する。この時、耐圧容器２００内は空の状態で、また電極板２１８は、基板保持部２２０で保持した基板Ｗと所定間隔離間した対峙位置にある。
この状態で、不活性ガス供給ライン２６６の開閉弁２６４を開き、耐圧容器２００内にＮ２ガス等の不活性ガスを供給して、耐圧容器２００内をＮ２ガス等の不活性ガスで置換する。このように、電解加工に先立って、耐圧容器２００内のＯ２等の気体をＮ２ガス等の不活性ガスで置換することで、電解加工で発生し該電解加工で使用する液体（純水）中に溶解させたいガスを外方に押しやって予め除去しておく。特に、Ｏ２ガスは大気中に多量に存在するため、予め除去しておくことが望ましい。
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
図１４は、本発明の実施の形態における電解加工装置を備えた基板処理装置の構成を示す平面図である。図１４に示すように、この基板処理装置は、例えば、図１Ｂに示すように、表面に導電体膜（被加工膜）としての銅膜６を有する基板Ｗを収納したカセットを搬出入する搬出入部としての一対のロード・アンロード部３０と、基板Ｗを反転させる反転機３２と、電解加工装置３４とを備えている。これらの機器は直列に配置されており、これらの機器の間で基板Ｗを搬送して授受する搬送装置としての搬送ロボット３６がこれらの機器と平行に配置されている。また、電解加工装置３４による電解加工の際に、後述する加工電極と給電電極との間に印加する電圧又はこれらの間を流れる電流をモニタするモニタ部３８がロード・アンロード部３０に隣接して配置されている。
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３３】
図３１は、他の電解加工装置を備えた基板処理装置の構成を示す平面図である。図３１に示すように、この基板処理装置は、例えば、図１Ｂに示す、表面に導電体膜（薄膜）としての銅膜６及びバリア膜５を有する基板Ｗを収納したカセットを搬出入する搬出入部としての一対のロード・アンロード部３０と、基板の１次洗浄を行う第１洗浄機３１ａと、基板の２次洗浄（仕上げ洗浄）を行う第２洗浄機３１ｂと、基板Ｗを反転させる反転機３２と、電解加工装置３４ａを備えている。これらの機器は、直列に配置されており、これらの機器の間で基板Ｗを搬送して授受する搬送装置としての搬送ロボット３６がこれらの機器と平行に走行自在に配置されている。また、電解加工装置３４による電解加工の際に、下記のように、渦電流センサ２００からの出力に基づいて電極部４６の回転速度を制御する制御部３８がロード・アンロード部３０に隣接して配置されている。
【手続補正３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３８】
搬送ロボット３６は、反転させた基板Ｗを受け取り、これを電解加工装置３４ａに搬送し、基板保持部４２により吸着保持させる。アーム４０を移動させて基板Ｗを保持した基板保持部４２を電極部４６の直上方の加工位置まで移動させる。次に、上下動用モータ５０を駆動して基板保持部４２を下降させ、この基板保持部４２で保持した基板Ｗを電極部４６のイオン交換体９０の表面に接触または近接させる。この状態で、自転用モータ５８を駆動して基板Ｗを回転させ、同時に中空モータ６０を駆動して電極部４６をスクロール運動させることで、基板保持部４２で保持した基板Ｗと各電極８６とを相対運動させる。このとき、純水噴射ノズル９６の噴射口９８から基板Ｗと電極部材８２との間に純水または超純水を噴射し、また、各電極部４６の貫通孔１００を通じて純水または超純水をイオン交換体８８に含ませる。この例では、イオン交換体８８に供給された純水または超純水は各電極部材８２の長手方向端部から排出される。
【手続補正３９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４４】
ここで、超純水のような液自身の抵抗値が大きい液体を使用する場合には、イオン交換体９０を基板Ｗに接触させることにより、電気抵抗を低減させることができ、印加電圧も小さくて済み、消費電力も低減できる。この「接触」は、例えばＣＭＰのように物理的なエネルギー（応力）を被加工物に与えるために、「押し付ける」ことを意味するものではない。従って、この電解加工装置では、基板Ｗの電極部４６への接触または近接には上下動用モータ５０を用いており、例えばＣＭＰ装置において基板と研磨部材を積極的に押し付ける押圧機構は具備していない。すなわち、ＣＭＰにおいては、一般に２０〜５０ｋＰａ程度の押圧力で基板を研磨面に押し付けているが、この電解加工装置では、例えば、２０ｋＰａ以下の圧力でイオン交換体９０を基板Ｗに接触させればよく、１０ｋＰａ以下の圧力でも十分除去加工効果が得られる。
【手続補正４０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５８】
図３８は、更に他の電解加工装置の要部を示す縦断面図で、図３９は、図３８の要部を拡大して示す要部拡大図である。図３８に示すように、この電解加工装置６００は、表面を下向きにして基板Ｗを吸着する基板保持部６０２と、矩形状の電極部６０４とを上下に備えている。この基板保持部６０２は、前述の例と同様に、上下動、左右動及び回転自在に構成されている。電極部６０４は、中空スクロールモータ６０６を備えており、この中空スクロールモータ６０６の駆動により、自転を行わない円運動、いわゆるスクロール運動（並進回転運動）を行うようになっている。
【手続補正４１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７０】
図４０は、更に他の電解加工装置の概要を示す。この電解加工装置は、基板を着脱自在に保持する基板保持部１３４と、この基板保持部１３４の直径の２倍以上の直径を有する回転（自転）自在な電極部１３６を上下に備えている。この電極部１３６の上面には、半径方向に放射状に延びる複数の加工電極１５２が設けられ、この各加工電極１５２を挟んだ両側に、直線状に延びる各一対の給電電極１５４が配置されている。そして、加工電極１５２の上面（表面）には、例えばイオン交換体からなる接触部材１５６が設けられ、給電電極１５４の上面（表面）にも、例えばイオン交換体からなる接触部材１５８が設けられている。
【手続補正４２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７６】
【図１】図１Ａ乃至１Ｃは、銅配線基板の一製造例を工程順に示す図である。
【図２】図２は、被加工物と加工電極との間の相対速度と加工速度との関係を示すグラフである。
【図３】図３Ａは、被加工物と加工電極との間の相対速度が遅い場合におけるハイドロプレーニング現象の説明に付する図で、図３Ｂは、被加工物と加工電極との間の相対速度が速い場合におけるハイドロプレーニング現象の説明に付する図である。
【図４】図４Ａは、被加工物と加工電極との間の相対速度が遅い場合における反応生成物の濃度変化の説明に付する図で、図４Ｂは、被加工物と加工電極との間の相対速度が速い場合における反応生成物の濃度変化の説明に付する図である。
【図５】図５は、加工量と段差の関係を示すグラフである。
【図６】図６Ａ及び６Ｂは、被加工物と加工電極との間の相対速度が異なる場合における反応生成物の濃度変化の説明に付する図である。
【図７】図７Ａは、被加工物と加工電極との間の相対速度が遅い場合におけるイオン交換体の変形の説明に付する図で、図７Ｂは、被加工物と加工電極との間の相対速度が速い場合におけるイオン交換体の変形の説明に付する図である。
【図８】図８は、加工電極及び給電電極を基板（被加工物）に近接させ、加工電極及び給電電極と基板（被加工物）との間に純水または電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体を供給するようにしたときの本発明による電解加工の原理の説明に付する図である。
【図９】図９は、電解加工装置の概要図である。
【図１０】図１０は、ガス溶解速度及びガス溶解量と水圧の関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、ガス溶解量と水温の関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、初期溶存ガス量が異なる液体中に溶解するガスのガス溶解容量と水圧の関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、ガス溶解速度と液体中の既存ガス量の関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、本発明の他の実施の形態における電解加工装置を備えた基板処理装置の構成を示す平面図である。
【図１５】図１５は、図１４に示す基板処理装置の電解加工装置を示す平面図である。
【図１６】図１６は、図１５の縦断面図である。
【図１７】図１７Ａは、図１５の電解加工装置における自転防止機構を示す平面図、図１７Ｂは、図１７ＡのＡ−Ａ線断面図である。
【図１８】図１８は、図１５の電解加工装置における電極部を示す平面図である。
【図１９】図１９は、図１８のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２０】図２０は、図１９の部分拡大図である。
【図２１】図２１Ａは、異なる材料を成膜した基板の表面に電解加工を施したときに流れる電流と時間の関係を、図２１Ｂは、同じく印加される電圧と時間の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図２２】図２２は、電解加工中におけるイオン交換体と基板との接触状態の説明に付する断面図である。
【図２３】図２３Ａ乃至２３Ｃは、電解加工中に、電極部のスクロール運動に加えて基板保持部をＹ方向に所定の距離だけ移動させることで、加工量のバラツキをなくすことができる原理の説明に付する図である。
【図２４】図２４Ａ乃至２４Ｄは、電解加工中に、電極部のスクロール運動に加えて基板保持部をＹ方向に所定の距離だけ移動させることで、加工量のバラツキをなくすことができるようにした電解加工方法の説明に付する図である。
【図２５】図２５は、ガス溶解量とガス溶解時間との関係を示すグラフである。
【図２６】図２６は、ガスが溶解する溶媒（液体）の体積が異なる場合のガス溶解速度及びガス溶解量と水圧との関係を示すグラフである。
【図２７】図２７は、接触幅が異なる電極１〜４を使用して電解加工を行った時におけるピット数と相対速度の関係を示すグラフである。
【図２８】図２８は、接触幅が異なる電極１〜４を使用して電解加工を行った時におけるピット数と電極（イオン交換体）接触時間の関係を示すグラフである。
【図２９】図２９Ａ乃至２９Ｃは、スクロール運動の解析の説明に付する図である。
【図３０】図３０は、スクロール運動に同期して電源をＯＮ／ＯＦＦ制御する時の回転角とＯＮ／ＯＦＦ時の関係を示す図である。
【図３１】図３１は、他の電解加工装置を備えた基板処理装置の構成を示す平面図である。
【図３２】図３２は、図３１に示す基板処理装置の電解加工装置の縦断面図である。
【図３３】図３３は、被加工物（基板）と加工電極（電極）との間の相対速度と加工時間との関係の一例を示すグラフである。
【図３４】図３４は、被加工物（基板）と加工電極（電極）との間の相対速度と加工時間との関係の他の例を示すグラフである。
【図３５】図３５は、被加工物（基板）と加工電極（電極）との間の相対速度と加工時間との関係の更に他の例を示すグラフである。
【図３６】図３６は、被加工物（基板）と加工電極（電極）との間の相対速度と加工時間との関係の更に他の例を示すグラフである。
【図３７】図３７は、被加工物（基板）と加工電極（電極）との間の相対速度と加工時間との関係の更に他の例を示すグラフである。
【図３８】図３８は、他の電解加工装置の要部を示す縦断面図である。
【図３９】図３９は、図３８の要部を拡大して示す要部拡大図である。
【図４０】図４０は、更に他の電解加工装置の概要を示す平面図である。
【国際調査報告】
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