(57)【要約】  【課題】ウェハ表面の導電性膜の通電不良による加工残りを無くし、ウェハ全面に安定して電流を供給して導電性膜を除去し、既に加工された導電性膜の腐食を防止する。  【解決手段】ウェハＷの外周部に複数のウェハチャック４１〜４６を着脱可能に取り付け、各ウェハチャック４１〜４６に電解加工時にウェハＷと接触する給電電極を設ける。加工ヘッド３はアーム６によりウェハＷの半径方向に移動可能に保持し、加工ヘッド３をウェハＷの中心から外周部に向かって移動させながら、常に均等な電気を供給してウェハＷ表面の導電性膜Ｍを除去する。又、既に電解加工が終了した部分から、導電性膜を保護する表面保護用の酸化防止剤５３を塗布する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性膜を形成したウェハが載置固定される回転可能なウェハチャックと、該ウェハ表面と対向する加工電極を有する加工ヘッドとを備え、前記ウェハと加工電極との間に電解液１０を供給しつつ電圧を印加して、前記ウェハ表面の導電性膜を除去する電解加工による導電性膜の除去方法において、
前記ウェハの外周部に複数の給電電極を取り付け、且つ、前記加工電極を前記ウェハの中心から外周部に向かって移動させながら前記導電性膜をウェハ中心部から除去するとともに、既に電解加工が終了したウェハ中心部付近から前記導電性膜を保護する表面保護用の液体を塗布することを特徴とする電解加工による導電性膜の除去方法。
【請求項２】
上記表面保護用の液体の塗布方法が、固体表面ないしは界面に前記表面保護用の液体を含ませて、該固体を上記ウェハ表面に接触させるか、或いは、液滴が生じない程度に該ウェハ表面近接させて毛細管現象の原理ないしは界面張力を利用して、上記ウェハ表面の導電性膜に前記表面保護用の液体を塗布することを特徴とする請求項１記載の電解加工による導電性膜の除去方法。
【請求項３】
上記表面保護用の液体が撥水性の液体であることを特徴とする請求項１又は２記載の電解加工による導電性膜の除去方法。
【請求項４】
導電性膜を表面に形成して成るウェハが載置固定される回転可能なウェハチャックと、前記ウェハ表面と対向する加工電極を有する加工ヘッドとを備え、該ウェハと加工電極との間に電解液１０を供給しつつ電圧を印加して、前記ウェハ表面の導電性膜を除去する電解加工装置おいて、
前記ウェハの外周部に複数の給電電極を着脱可能に取り付け、且つ、前記加工電極を前記ウェハの半径方向に移動可能に設け、電解加工中、該加工電極を前記ウェハの中心から外周部に向かって移動させながら前記導電性膜をウェハ中心から除去するように構成し、
電解加工中、既に電解加工が終了したウェハ中心部付近から前記導電性膜を保護する表面保護用の液体を塗布する機構を有することを特徴とする電解加工装置。
【請求項５】
導電性膜を表面に形成してなるウェハが載置固定される回転可能なウェハチャックと、該ウェハ表面と対向する加工電極を有する加工ヘッドとを備え、該ウェハと加工電極との間に電解液１０を供給しつつ電圧を印加して、前記ウェハ表面の導電性膜を除去する電解加工装置おいて、
前記ウェハの外周部に複数の給電電極を取り付け、且つ、前記加工電極を前記ウェハの半径方向に移動可能に設け、電解加工中、該加工電極を前記ウェハの中心から外周部に向かって移動させながら該導電性膜をウェハ中心から除去するように構成し、
既に電解加工が終了したウェハ中心部付近から前記導電性膜を保護する表面保護用の液体を塗布する機構を有し、該機構は、表面保護用の液体を固体に含ませて、該固体を上記ウェハ表面に接触させるか、或いは、液滴が生じない程度に該ウェハ表面近接させて毛細管現象の原理ないしは界面張力を利用して、上記ウェハ表面の導電性膜に前記表面保護用の液体を塗布するように構成したことを特徴とする電解加工装置。
【請求項６】
導電性膜を表面に形成して成るウェハが載置固定される回転可能なウェハチャックと、該ウェハ表面と対向する加工電極を有する加工ヘッドとを備え、該ウェハと加工電極との間に電解液１０を供給しつつ電圧を印加して、前記ウェハ表面の導電性膜を除去する電解加工装置において、
前記ウェハの外周部に複数の給電電極を取り付け、且つ、前記加工電極を前記ウェハの半径方向に移動可能に設け、電解加工中、該加工電極を前記ウェハの中心から外周部に向かって移動させながら該導電性膜をウェハ中心から除去するように構成し、
更に、前記ウェハの回転軸が傾斜して形成され、該傾斜したウェハ上で、該ウェハの下側略半分領域に前記電解液を供給する機構を有し、該ウェハの下側略半分領域に前記加工ヘッドが配置され、
電解加工中に、既に電解加工が終了したウェハ中心部付近から前記導電性膜を保護する表面保護用の液体を塗布する機構を有することを特徴とする電解加工装置。
【請求項７】
導電性膜を表面に形成して成るウェハが載置固定される回転可能なウェハチャックと、該ウェハ表面と対向する加工電極を有する加工ヘッドとを備え、該ウェハと加工電極との間に電解液を供給しつつ電圧を印加して、前記ウェハ表面の導電性膜を除去する電解加工装置おいて、
前記ウェハの外周部に複数の給電電極を取り付け、且つ、前記加工電極を前記ウェハの半径方向に移動可能に設け、電解加工中、該加工電極を前記ウェハの中心から外周部に向かって移動させながら前記導電性膜をウェハ中心から除去するように構成し、
該ウェハの回転軸が傾斜して形成され、該傾斜したウェハ上で、該ウェハの下側略半分領域に電解液が供給される機構を有し、該ウェハの下側略半分領域に前記加工ヘッドが配置され、
電解加工中に、既に電解加工が終了したウェハ中心部付近から前記導電性膜を保護する表面保護用の液体を塗布する機構を有し、
更に、該表面保護用の液体は前記電解液よりも高い粘性を有し、前記ウェハが傾斜した状態で回転しても、前記電解液と該膜保護用とが互いに混ざることがないように構成されていることを特徴とする電解加工装置。
【請求項８】
上記複数の各給電電極と上記加工電極との間の電気抵抗は、テスタにより個別に検出され、該検出値に基づいて各給電電極による上記ウェハへの通電量が所定値になるように制御されていることを特徴とする請求項４,５,６又は７記載の電解加工装置。
【請求項９】
上記表面保護用の液体が撥水性の液体であることを特徴とする請求項４,５,６,７又は８記載の電解加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電解加工による導電性膜の除去方法及び電解加工装置に関するものであり、特に、ウェハ表面の導電性膜を電解研磨により除去する電解加工による導電性膜の除去方法及び電解加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、此種電解加工装置においては、前記ウェハと加工電極の間に電解液を供給しつつ電圧を印加して、前記ウェハ表面に形成された導電性膜全域を同時に電解研磨にて除去している。しかし、ウェハ表面の導電性膜全域を同時に除去した場合、該導電性膜全域を均一に除去することはできない。
【０００３】
従来装置において、ウェハ外周部の導電性膜を最初に除去し、その後、ウェハ内周部の導電性膜を除去した場合は、ウェハの内周部には電気が十分に供給されないので、ウェハ内周部の導電性膜を完全に均一に除去することができず、導電性膜の一部に取り残しが起こる。
【０００４】
そこで、電解加工を行う際に、予めウェハ表面の導電性膜の厚さを測定して所望の除去加工量を算出し、該算出値に基づいて加工電極の移動速度を割り出して電解加工を行う方法が提案されている。この場合、加工電極を流れる電流などを測定器で計測し、該計測値を参照して所望の除去加工量を見積もっている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００２−９３７６１号公報
【特許文献２】特開２００３−２０５４２８号公報
【特許文献３】特開２００３−２６６２４５号公報
【特許文献４】特開２００６−１３５０４５号公報
【特許文献５】米国特許第７０８４０６４号
【特許文献６】米国特許第６００４８８０号
【特許文献７】特開２００４−２０９５８８号公報
【特許文献８】特開２００４−１１１９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術、例えば特許文献６、７、８等においては、ウェハ全面を同時に加工する技術が開示されているが、必ずしも全面完全に均一に研磨されるとは限らない。そのためウェハ面内のどこかが速く研磨され、どこかが遅く研磨されることになる。仮に、比較的電極に近いウェハ外周部分が速く研磨された場合、導電性の膜が途中で断絶してしまうため、ウェハ中央部に残された導電性膜を電解加工によって加工することはできなくなる。結果的に、ウェハ中心部の導電性膜が削り残りとして残存することとになる。
【０００６】
従来技術において、例えば、特許文献４や５などは、ウェハ表面全面から電流を供給されるようになっているため、上記のような原理的に研磨残りが生じてしまう問題は生じない。しかし、ウェハ表面に供給される電流は、パッドとウェハ間で摺動した状態で供給されるため、安定した供給にならない。場所によっては、接触抵抗が大きくなったり、または接触点として接触する部分がまばらになったりするため、やはりウェハ全面にくまなく均一に安定して電流が供給されることはなく、非常にウェハ面内でばらついた研磨が行われる。
【０００７】
また、電極をウェハに対してスキャンさせる方法が特許文献１〜３に開示されている。
しかし、この場合ウェハ面内で順番に加工が進行するが、既に電解加工が完了した部分も電解液に晒されることになる。電解加工は行われないまでも、一部電解加工が終わった部分の銅表面が荒らされたり、或いは、酸化することにより変質してくる場合がある。そのようなことから、部分的に加工を行いながら、全面を加工していく場合、加工後のウェハ表面が改質してくることを防ぐための保護手段を講ずる必要であった。
【０００８】
そこで、電解加工において、ウェハ表面の導電性膜の通電不良による加工残りを無くすとともに、ウェハ全面に安定して電流を供給することで均一に導電性膜を除去し、既に加工された導電性膜の腐食を防止するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、導電性膜を形成したウェハが載置固定される回転可能なウェハチャックと、該ウェハ表面と対向する加工電極を有する加工ヘッドとを備え、前記ウェハと加工電極との間に電解液を供給しつつ電圧を印加して、前記ウェハ表面の導電性膜を除去する電解加工による導電性膜の除去方法において、前記ウェハの外周部に複数の給電電極を取り付け、且つ、前記加工電極を前記ウェハの中心から外周部に向かって移動させながら前記導電性膜をウェハ中心部から除去するとともに、既に電解加工が終了したウェハ中心部付近から前記導電性膜を保護する表面保護用の液体を塗布することを特徴とする電解加工による導電性膜の除去方法を提供する。
【００１０】
この方法によれば、加工電極をウェハに取り付ける際は、前記ウェハ外周部に複数の給電電極を取り付け、各給電電極からウェハの中心に向けて電気を供給する。又、加工ヘッドの加工電極はウェハ中心の導電性膜に近接対向させて、該ウェハと加工電極との間に電解液を供給しつつ電解加工を行う。この場合、該加工電極はウェハの中心から外周部に向かって移動させて、導電性膜をウェハ中心部から順次除去する。また、電解加工が終了した部分は電解液にそのまま晒されることなく、電解加工終了と同時に表面保護用の液体を塗布していく。
【００１１】
請求項２の発明は、上記表面保護用の液体の塗布方法が、固体表面ないしは界面に前記表面保護用の液体を含ませて、該固体を上記ウェハ表面に接触させるか、或いは、液滴が生じない程度に該ウェハ表面近接させて毛細管現象の原理ないしは界面張力を利用して、上記ウェハ表面の導電性膜に前記表面保護用の液体を塗布することを特徴とする請求項１記載の電解加工による導電性膜の除去方法を提供する。
【００１２】
この方法によれば、ウェハ中央部付近に極少量の導電性膜の保護膜用の液体を塗布することが可能になるため、その表面保護用の液体はウェハ中央部付近に留まる。ウェハの外周部で電解加工を行っている場合でも、ウェハ外周部で供給されている電解液と混合することは無く、電解加工部に悪影響を及ぼさない。
【００１３】
ここで、上記「塗布する」という用語の意味を定義する。即ち、本発明に係る「塗布する」とは、ある固体の表面から別の固体の表面に表面保護用の液体を移送して塗布することと定義する。この際、ある固体と別の固体は接触してもよいが、互いに近接させても構わない。ただし、本明細書において「近接」とは、表面保護用の液体が移送される固体表面から、その表面保護用の液体が液滴となって離れて落ちない程度の距離を有する近接であると定義する。
【００１４】
これによって、表面保護用の液体がある固体表面の界面張力ないしは毛細管現象の原理によって保持されて薄く引き延ばされ、その状態で別の固体表面に液滴を形成することな
く供給される。その結果、表面保護用の液体は、過剰に供給されることなく、導電性膜の表面を保護するのに必要な最小量で供給される。
【００１５】
請求項３の発明は、上記表面保護用の液体が撥水性の液体であることを特徴とする請求項１又は２記載の電解加工による導電性膜の除去方法を提供する。
【００１６】
この方法によれば、導電性膜を保護する表面保護用の液体が撥水性の液体であるので、該表面保護用の液体が電解液と互いに混ざり合う虞がない。
【００１７】
請求項４記載の発明は、導電性膜を表面に形成して成るウェハが載置固定される回転可能なウェハチャックと、前記ウェハ表面と対向する加工電極を有する加工ヘッドとを備え、該ウェハと加工電極との間に電解液を供給しつつ電圧を印加して、前記ウェハ表面の導電性膜を除去する電解加工装置おいて、前記ウェハの外周部に複数の給電電極を着脱可能に取り付け、且つ、前記加工電極を前記ウェハの半径方向に移動可能に設け、電解加工中、該加工電極を前記ウェハの中心から外周部に向かって移動させながら前記導電性膜をウェハ中心から除去するように構成し、電解加工中、既に電解加工が終了したウェハ中心部付近から前記導電性膜を保護する表面保護用の液体を塗布する機構を有することを特徴とする電解加工装置を提供する。
【００１８】
この構成によれば、加工電極をウェハに取り付ける際は、前記ウェハ外周部に複数の給電電極を取り付け、各給電電極からウェハの中心に向けて電気を供給する。又、加工ヘッドの加工電極はウェハ中心の導電性膜に近接対向させて、該ウェハと加工電極との間に電解液を供給しつつ電解加工を行う。この場合、該加工電極はウェハの中心から外周部に向かって移動させて、導電性膜をウェハ中心部から順次除去する。また、電解加工が終了した部分は、電解液にそのまま晒されることなく、電解加工終了と同時に表面保護用の液体を塗布していく。
【００１９】
請求項５の発明は、導電性膜を表面に形成してなるウェハが載置固定される回転可能なウェハチャックと、該ウェハ表面と対向する加工電極を有する加工ヘッドとを備え、該ウェハと加工電極との間に電解液を供給しつつ電圧を印加して、前記ウェハ表面の導電性膜を除去する電解加工装置おいて、前記ウェハの外周部に複数の給電電極を取り付け、且つ、前記加工電極を前記ウェハの半径方向に移動可能に設け、電解加工中、該加工電極を前記ウェハの中心から外周部に向かって移動させながら該導電性膜をウェハ中心から除去するように構成し、既に電解加工が終了したウェハ中心部付近から前記導電性膜を保護する表面保護用の液体を塗布する塗布機構を有し、該塗布機構は、表面保護用の液体を固体に含ませて、該固体を上記ウェハ表面に接触させるか、或いは、液滴が生じない程度に該ウェハ表面近接させて毛細管現象の原理ないしは界面張力を利用して、上記ウェハ表面の導電性膜に前記表面保護用の液体を塗布するように構成したことを特徴とする電解加工装置を提供する。
【００２０】
この構成によれば、上記請求項４記載の発明と同様の作用を有し、加えて、ウェハ中央部付近に極少量の導電性膜の保護膜用の液体を塗布することが可能になるため、その表面保護用の液体はウェハ中央部付近に留まる。ウェハの外周部で電解加工を行っている場合でも、ウェハ外周部で供給されている電解液と混合することは無く、電解加工部に悪影響を及ぼさない。
【００２１】
斯くして、表面保護用の液体がある固体表面の界面張力ないしは毛細管現象の原理によって保持されて薄く引き延ばされ、その状態で別の固体表面に液滴を形成することなく供給される。その結果、表面保護用の液体は、過剰に供給されることなく、電解加工の終了部分を保護するのに必要な最小量で供給される。
【００２２】
請求項６の発明は、導電性膜を表面に形成して成るウェハが載置固定される回転可能なウェハチャックと、該ウェハ表面と対向する加工電極を有する加工ヘッドとを備え、該ウェハと加工電極との間に電解液を供給しつつ電圧を印加して、前記ウェハ表面の導電性膜を除去する電解加工装置において、前記ウェハの外周部に複数の給電電極を取り付け、且つ、前記加工電極を前記ウェハの半径方向に移動可能に設け、電解加工中、該加工電極を前記ウェハの中心から外周部に向かって移動させながら該導電性膜をウェハ中心から除去するように構成し、更に、前記ウェハの回転軸が傾斜して形成され、該傾斜したウェハ上で、該ウェハの下側略半分領域に前記電解液が供給される機構を有し、該ウェハの下側略半分領域に前記加工ヘッドが配置され、電解加工中に、既に電解加工が終了したウェハ中心部付近から前記導電性膜を保護する表面保護用の液体を塗布する機構を有することを特徴とする電解加工装置を提供する。
【００２３】
この構成によれば、上記請求項４及び５記載の発明と同様の作用を有し、加えて、電解液はウェハの傾斜に沿ってウェハ中心部へ移動することなく、そのまま下方へ流されるが、導電性膜を保護する表面保護用の液体は、電解加工後のウェハ中心部に残ることになる。従って、表面保護用の液体は、供給される量が非常に微量であるため、下方へ流れ出すことは無く、その位置に留まる。
【００２４】
請求項７の発明は、導電性膜を表面に形成して成るウェハが載置固定される回転可能なウェハチャックと、該ウェハ表面と対向する加工電極を有する加工ヘッドとを備え、該ウェハと加工電極との間に電解液を供給しつつ電圧を印加して、前記ウェハ表面の導電性膜を除去する電解加工装置おいて、前記ウェハの外周部に複数の給電電極を取り付け、且つ、前記加工電極を前記ウェハの半径方向に移動可能に設け、電解加工中、該加工電極を前記ウェハの中心から外周部に向かって移動させながら前記導電性膜をウェハ中心から除去するように構成し、ウェハの回転軸が傾斜して形成され、該傾斜したウェハ上で、該ウェハの下側略半分領域に電解液が供給される機構を有し、該ウェハの下側略半分領域に前記加工ヘッドが配置され、電解加工中に、既に電解加工が終了したウェハ中心部付近から前記導電性膜を保護する表面保護用の液体を塗布する機構を有し、更に、該表面保護用の液体は、前記電解液よりも高い粘性を有し、前記ウェハが傾斜した状態で回転しても、前記電解液と該膜保護用とが互いに混ざることがないように構成されていることを特徴とする電解加工装置を提供する。
【００２５】
この構成によれば、上記請求項４,５及び６記載の発明と同様の作用を奏し、電解液はウェハの傾斜に沿ってウェハ中心部へ行くことなく、そのまま下方へ流されるが、導電性膜を保護する表面保護用の液体は、電解加工後のウェハ中心部に残ることになる。また、表面保護用の液体は、電解液と比べて供給される量が非常に微量であるばかりか粘性が高いために、下方へ流れ出すことは無くその位置に留まる。
【００２６】
請求項８記載の発明は、上記複数の各給電電極と上記加工電極との間の電気抵抗はテスタにより個別に検出され、該検出値に基づいて各給電電極による上記ウェハへの通電量が所定値になるように制御されていることを特徴とする請求項４,５,６又は７記載の電解加工装置を提供する。
【００２７】
この構成によれば、電解加工中、複数の各給電電極と上記加工電極との間の電気抵抗は、テスタにより個別にリアルタイムで検出し、該検出された電気抵抗に基づいて、各給電電極によるウェハへの通電量が互いに同等になるように制御される。従って、前記導電性膜の除去加工に伴いウェハの電気抵抗が変化しても、該導電性膜の除去加工部には常に一定の通電量が供給される。
【００２８】
請求項９の発明は、上記表面保護用の液体が撥水性の液体であることを特徴とする請求項４,５,６,７又は８記載の電解加工装置を提供する。
【００２９】
この構成によれば、表面保護用の液体と電解液とが互いに混ざり合う虞がない。
【発明の効果】
【００３０】
請求項１記載の発明は、導電性膜の除去領域はウェハと同心円状を描きつつウェハの外周部へ拡がるように形成されることにより、ウェハ中心部に加工残しが生じることなく、ウェハ中心部から順次電解加工が進行するため、結果として最終的にウェハ全面に亘って、均一に電解加工することができる。また、電解加工が終了した部分は、電解液にそのまま晒されることなく、電解加工終了と同時に表面保護用の液体を塗布していくので、電解加工終了後の配線材料などが酸化や腐食することなく、安定した状態のままで保護することができる。
【００３１】
更に、電解加工中、ウェハ全面における導電性膜の除去加工部に十分な通電量を供給でき、且つ、ウェハ外周上の複数の等間隔地点からウェハ中心側に均等な通電量を安定供給できるので、従来に比べて前記導電性膜全域を完全かつ均一に除去することができる。又、前記導電性膜の除去加工部に一様な電気量が常に流れるので、該導電性膜の取り残し、或いは、導電性膜の削り過ぎによるディッシング、エロージョン、リセス等の発生を無くすことができる。
【００３２】
請求項２の発明は、表面保護用の液体はウェハ中央部付近に留まるので、外周部で電解加工を行っていても、ウェハ外周部で供給されている電解液と混合することは無く、電解加工部に悪影響を及ぼさない。また、表面保護用の液体は、過剰に供給されることなく、電解加工の終了部分を保護するのに必要な最小量で供給されるため、表面保護用の液体を効率良く電解加工の終了部分に供給することが可能となる。
【００３３】
請求項３記載の発明は、表面保護用の液体と電解液とが互いに混ざり合う虞がないので、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、電解液の成分が変化して電解加工自体が安定して行われなくなるという問題が解消する。
【００３４】
請求項４記載の発明は、導電性膜の除去領域はウェハと同心円状を描きつつウェハの外周部へ拡がるように形成されることにより、ウェハ中心部に加工残しが生じることなく、ウェハ中心部から順次電解加工が進行するため、結果として最終的にウェハ全面に亘って、均一に電解加工することができる。また、電解加工が終了した部分は、電解液にそのまま晒されることなく、電解加工終了と同時に表面保護用の液体を塗布していくので、電解加工終了後の配線材料などが酸化や腐食することなく、安定した状態のままで保護することができる。
【００３５】
更に、電解加工中、ウェハ全面における導電性膜の除去加工部に十分な通電量を供給でき、且つ、ウェハ外周上の複数の等間隔地点からウェハ中心側に均等な通電量を安定供給できるので、従来に比べて前記導電性膜全域を完全かつ均一に除去することができる。又、前記導電性膜の除去加工部に一様な電気量が常に流れるので、該導電性膜の取り残し、或いは、導電性膜の削り過ぎによるディッシング、エロージョン、リセス等の発生を無くすことができる。
【００３６】
請求項５の発明は、上記請求項４記載の発明の効果に加えて、表面保護用の液体は、ウェハ中央部付近に留まるので、外周部で電解加工を行っていても、ウェハ外周部で供給されている電解液と混合することは無く、電解加工部に悪影響を及ぼさない。また、表面保護用の液体は、過剰に供給されることなく、電解加工の終了部分を保護するのに必要な最
小量で供給されるため、表面保護用の液体を効率良く電解加工の終了部分に供給することができる。
【００３７】
請求項６の発明は、上記請求項４及び５記載の発明の効果に加えて、電解液はウェハの傾斜に沿って下方へ流されるが、表面保護用の液体はウェハ中心部に残るので、表面保護用の液体の供給量が非常に微量であることと相まって、表面保護用の液体が電解液と混合することは無く、表面保護用の液体を一層効率良く導電性膜電解加工の終了部分の表面に供給することができる。
【００３８】
請求項７の発明は、上記請求項４,５及び６記載の発明の効果を奏し、特に、導電性膜を保護する表面保護用の液体は、電解液と比べて供給される量が非常に微量であるばかりか粘性が高いために、表面保護用の液体と電解液とが互いに混ざり合うことは無く、電解加工が安定して行われる。また、電解加工直後に露出した電解加工の終了部分に表面保護用の液体が順次塗装されて保護されるため、電解加工後の電解加工の終了部分が腐食することを一層確実に防止して、より安定した電解加工の終了部分を得ることができる。
【００３９】
請求項８記載の発明は、導電性膜の除去加工に伴いウェハの電気抵抗が変化しても、該電気抵抗を直接リアルタイムで検出して監視することにより、導電性膜の除去加工部に常に一定の通電量を供給できるので請求項４,５,６又は７記載の発明の効果に加えて、ウェハの中心から外周部に亘り導電性膜全域を一層均一に除去することができる。
【００４０】
請求項９記載の発明は、導電性膜を保護する表面保護用の液体と電解液とが互いに混ざり合う虞がないので、請求項４,５,６,７又は８記載の発明の効果に加えて、電解液の成分が変化して電解加工自体が安定して行われなくなるという問題を解消させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明は、ウェハ表面の導電性膜の通電不良による加工残りを無くすとともに、ウェハ全面に安定して電流を供給することで均一に導電性膜を除去し、既に加工された導電性膜の腐食を防止するという目的を達成するため、導電性膜を形成したウェハが載置固定される回転可能なウェハチャックと、該ウェハ表面と対向する加工電極を有する加工ヘッドとを備え、前記ウェハと加工電極との間に電解液を供給しつつ電圧を印加して、前記ウェハ表面の導電性膜を除去する電解加工による導電性膜の除去方法において、前記ウェハの外周部に複数の給電電極を取り付け、且つ、前記加工電極を前記ウェハの中心から外周部に向かって移動させながら前記導電性膜をウェハ中心部から除去するとともに、既に電解加工が終了したウェハ中心部付近から前記導電性膜を保護する表面保護用の液体を塗布することによって実現した。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明の好適な実施例を図１乃至図５に従って説明する。本実施例は、ウェハ表面に形成された導電性膜を電気研磨にて均一に除去する電解加工装置に適用したものである。
【００４３】
図１に示すように、電解加工装置１は、ウェハＷが載置固定される円盤状のウェハチャック２と、該ウェハチャック２の上方に配置された加工ヘッド３とを備え、ウェハチャック２は図示しないモータにより回転駆動される。又、前記ウェハＷの上面にはＴａ膜を介してＣｕ膜（導電性膜Ｍ）が形成されている。
【００４４】
図示例ではウェハＷの外周部には、６個のウェハチャック４１〜４６が着脱可能に取り付けられ、これらウェハチャック４１〜４６は、図２に示すように、ウェハＷの外周方向
にて等間隔を有して配置されている。又、ウェハチャック４１〜４６は、ウェハチャック２上のウェハＷ外周部に対して進退動作可能かつ上下位置調整可能に設けられている。
【００４５】
更に、各ウェハチャック４１〜４６の内側にはそれぞれ、ウェハＷに電気を供給するための給電電極（アノード）Ａ〜Ｆが設けられ、ウェハチャック状態の給電電極Ａ〜Ｆは、ウェハＷ外周部に通電可能に接触するように装着されている。又、給電電極Ａ〜Ｆはシール部材により封止されてため、処理液等による給電電極Ａ〜Ｆ表面の腐食が防止されている。尚、給電電極Ａ〜Ｆは、シ−ル構造のカップリングを介して配線することが好ましく、この配線の途中には電流計を設置することができる。
【００４６】
上記ウェハチャック４１〜４６の具体的な内部構造はそれぞれ同一であって、図３に例示するウェハチャック４１の内側には断面逆Ｌ形の電極保持部２０が設けられている。更に、該電極保持部２０の内側には断面逆Ｌ形の給電電極Ａが装着され、この給電電極Ａの下端部は、ウェハＷの外周部上面に通電可能に接触するように保持されている。
【００４７】
さらに、ウェハチャック４１と給電電極Ａの間にはシリコンゴム等の弾性体２７が介装され、この弾性体２７の内面の所定箇所には嵌合溝２８が形成されている。又、該嵌合溝２８にはウェハＷの外周部が着脱可能に嵌着され、この嵌着状態では、ウェハＷは弾性体２７から適度な挟持力を受けて固定されている。
【００４８】
一方、上記加工ヘッド３の先端部にはカソードである加工電極（対向電極）５が設けられ、該加工電極５はウェハＷ上面に微小ギャップを有して対面している。この加工電極５及び給電電極Ａ〜Ｆの材料としては所要の導電性を有するものであれば、カーボン、銅、銀、金、プラチナ等を任意に選択して使用できる。
【００４９】
又、加工ヘッド３はアーム（又はスライダ等の可動部材）６の先端部に取り付けられ、該アーム６の基端部は、高さ調整可能な鉛直軸７の上部に回動可能に連結されている。従って、加工ヘッド３は鉛直軸７を中心としてアーム６を水平回動することにより、ウェハＷの半径方向に移動することができる。
【００５０】
８は前記ウェハＷと加工ヘッド３との間に電圧を印加するための直流電源である。該直流電源８の一方側は加工ヘッド３の加工電極５に接続され、直流電源８の他方側はウェハＷの給電電極Ａ〜Ｆに回転自在に構成されたスリップリング（図示せず）を介して接続されている。また、９はウェハＷの上方に設けた供給ノズルであり、この供給ノズル９は電解加工時にウェハＷ上面に電解液１０（スラリー等）を供給する。
【００５１】
給電電極Ａ〜Ｆ同士は、図２に例示するように、導線１１〜１６により接続され、各導線１１〜１６には電気抵抗を測定するためのテスタ２１〜２６が夫々設けられている。各テスタ２１〜２６による測定値はコントローラ１７に送信され、該測定値に基づいて給電電極Ａ〜Ｆ間の導通状態が個別に評価判定される。この結果はモニタ装置１８にて画面表示され、給電電極Ａ〜Ｆ間の少なくとも１つの測定値が許容範囲以外（導通不良）にあるときは、アラームを発生してオペレータに自動的に報知される。
【００５２】
更に、本実施例では、電解加工中、６個の給電電極Ａ〜Ｆと上記加工電極５との間の電気抵抗（電極間距離に対応する値）も図示しないテスタにより個別に測定され、該測定値はコントローラ１７に送信される。そして、該測定値に基づいて各給電電極Ａ〜ＦによるウェハＷへの通電量が所定値になるように制御されている。
【００５３】
更に、上記加工電極５を流れる電流は電流計（図示せず）により測定され、該電流計による測定値はコントローラ１７に送信され、該コントローラ１７にて電流値を積算して、
該積算値と対応するウェハＷの加工量が算出される。該算出されたウェハＷの加工量は、モニタ装置１８にて画面表示される。
【００５４】
更に又、ウェハＷの上方には、分光器を備えた膜色変化検出手段１９がウェハＷの半径方向へ移動可能に配設され、該膜色変化検出手段１９により、電解加工中、ウェハＷ表面の導電性膜Ｍの加工変化点（加工終点ではない）が光学的に検出される。
【００５５】
具体的には、膜色変化検出手段１９は、電解加工の進行に伴うウェハＷの導電性膜Ｍの除去領域と未除去領域との間の加工境界部分Ｓ（厳密には該加工境界部分の両側近傍領域を含む）の色変化を検出する５つの色センサから構成され、該色センサは加工境界部分Ｓを走査する投光部と受光部を有する。
【００５６】
そして、膜色変化検出手段１９により検出された信号は、分光器からコントローラ１７に送信され、該信号に基づき加工進行状況、即ち、導電性膜Ｍの除去加工部の位置、並びに、該導電性膜Ｍの加工進行速度（スキャン速度）を算出してデータを生成・解析し、その結果はモニタ装置１８にて画面表示される。尚、加工ヘッド３の移動速度は、前記アーム８の回動速度をコントローラ１７で制御することにより、該コントローラ１７で算出した前記加工進行速度と一致するように、追従制御（フィードバック制御）される。
【００５７】
又、膜色変化検出手段１９は、図示しないアームまたはスライダ等の可動部材の先端部に取り付けられ、該可動部材の水平回転または直線動作によりウェハＷの半径方向へ移動する。この膜色変化検出手段用可動部材は、加工ヘッド用の可動部材（アーム６等）と共用させることができるが、加工ヘッド用可動部材と別個に設けて互いに同期運転させることもできる。
【００５８】
上記電解加工において、供給ノズル１０から電解液１０をウェハＷ上面に供給しつつ電圧を印加して、ウェハＷを回転させると共に、ウェハＷ表面の中心Ｏに加工ヘッド３の加工電極５を一定圧力で接触させて若干量だけ揺動させることにより、ウェハＷ表面の導電性膜Ｍを所定の加工量だけ除去する。この場合、最初はウェハＷの中心部に小円の除去領域を形成し、この後、図４に示すように、加工電極５をウェハＷの中心Ｏから外周部に向けて徐々に移動させながら、導電性膜Ｍ全域を電解研磨して順次除去する。
【００５９】
又、加工電極５を外周部に向かって移動させる場合、図５に示すように、該加工電極５をウェハＷの半径方向に若干量だけ揺動させつつ、徐々に移動させることもできる。尚、加工電極５の揺動速度は、ウェハＷの内周部と外周部とで同一であってもよい。
【００６０】
理論上、ウェハＷの周長に対する加工電極５を横切る長さは、ウェハＷの内周部にいくほどこの割合が大きく、且つ、ウェハＷの外周部にいくほどこの割合が小さくなる。そのため、理論上、膜厚分布形状は、ウェハＷの内周部から外周部にかけて変化が非常に緩やかになる。また、途中の膜厚が薄くなると、それだけ電気抵抗が増加するため、当該加工地点に至る電気抵抗が大きくなる。
【００６１】
この電解研磨では、給電電極Ａ〜ＦとウェハＷの間に電解液１０が流入して微小ギャップが形成され、前記電圧の印加によりウェハＷ表面の凸部に電界集中が生じて、該凸部が選択的に除去加工される。
【００６２】
このように本実施例では、前記ウェハＷ外周部の６箇所に給電電極Ａ〜Ｆを等間隔で装着し、各給電電極Ａ〜ＦによりウェハＷに均等な電気量を供給する。又、加工ヘッド３の加工電極５はウェハＷ表面の導電性膜Ｍに近接対向させて電解加工を行う。この場合、該加工電極５をウェハＷの中心Ｏから外周部に向かって移動させて導電性膜Ｍを除去する。
斯くして、導電性膜Ｍの除去領域は、ウェハＷと同心円状を描きながら外側に拡がるように形成される。
【００６３】
本実施例によれば、６個の給電電極Ａ〜ＦによるウェハＷの外周部から中心Ｏへの通電方向と、加工電極５によるウェハＷの中心Ｏから外周部への電解加工方向とが互いに逆になり、且つ、ウェハＷの外周上の６箇所から導電性膜Ｍの除去加工部に常に均等な電気が安定的に供給される。従って、導電性膜Ｍの取り残し、或いは、該導電性膜Ｍの削り過ぎ（過大な電解研磨）によるディッシング、エロージョン、リセス等の発生を確実に無くすことができる。
【００６４】
又、電解加工中、６個の給電電極Ａ〜Ｆと加工電極５との間の電気抵抗を個別に正確に検出し、該検出値に基づいて各給電電極Ａ〜ＦからウェハＷへの通電量が互いに同等になるように制御される。従って、導電性膜Ｍの除去加工に伴い、該導電性膜Ｍの形状寸法の変化と対応してウェハＷ表面の電気抵抗が変化しても、該電気抵抗を直接リアルタイムで検出して監視することにより、該ウェハＷへの通電量は常に一定に調整されるので、ウェハＷの中心Ｏから外周部に亘り導電性膜Ｍ全域を一層確実かつ均一に除去することができる。
【００６５】
本実施例では、電解加工の終了部分が電解液１０に晒されないように、電解加工終了と同時に撥水性の表面保護用液体を塗布する装置が設けられている。これについて、図６及び図７を参照しつつ説明する。図６、図７はそれぞれ、塗布機構５０を具備した電解加工装置の平面図、正面図（給電部の図示は省略）であって、この塗布機構５０は表面保護用液体（酸化防止剤）をウェハＷに塗布して、該ウェハＷの表面酸化を抑制して表面劣化を防止する。
【００６６】
尚、表面保護用液体としては、ＢＴＡ、1,2,3-ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾールなどが代表的である。ベンゾフロキサン、2-1-3-ベンゾチアゾール、フェニレンジアミン、カテコール、ｏ-アミノフェノール、2-メルカプトベンゾイミダゾール、2-メルカプトベンゾオキサゾールなどを使用できる。又、ウェハＷの表面に酸化防止液が塗られる前に、まずアルコール供給機構４３により、エタノール、イソプロピルアルコール、又はエチレングリコール等を供給して、ウェハＷの表面に一定の液膜を形成してもよい。
【００６７】
塗布機構５０は、酸化防止剤供給管５１の先端部をウェハＷに近接又は接触させて、相対的に移動させる回転可能な酸化防止剤供給アーム５２を有している。酸化防止剤供給アーム５２には酸化防止剤供給管５１が取り付けられ、酸化防止剤供給アーム５２がウェハＷの中央部から外周部まで旋回することで、ウェハＷ上を酸化防止剤供給管５１が移動するように構成されている。
【００６８】
酸化防止剤供給管５１には、酸化防止液タンクからＢＴＡ等の酸化防止剤５３が図示しないポンプにより供給される。この酸化防止剤供給管５１は、ウェハＷの中央部から外周部まで旋回させることで、ウェハＷ表面の全面に広く近接又は接触して移動することができる。
【００６９】
該酸化防止剤供給管５１に供給された酸化防止剤５３は、酸化防止剤供給管５１に沿ってウェハＷに塗布されるように構成されている。例えば電解加工中に酸化防止剤５３は、既に電解加工が終了したウェハＷ中心部付近から導電性膜Ｍに塗布される。
【００７０】
酸化防止剤供給管５１の先端側塗布部５４は、糸状部材を束ねたブラシ状部材もしくは線状部材、網状部材、ＰＶＡスポンジ又は発泡部材のいずれかで形成されている。塗布部
５４は、酸化防止剤５３を固体に含ませて、該固体をウェハＷ表面に接触させるか、或いは、液滴が生じない程度にウェハＷ表面近接させることにより、毛細管現象の原理ないしは界面張力を利用して、ウェハＷ表面の導電性膜Ｍに酸化防止剤５３を塗布する。尚、図6において、Ｒ１は酸化剤塗布領域、Ｒ２は加工変化領域、Ｒ３は未加工変化領域を示す。
【００７１】
従って、この塗布機構によれば、酸化防止剤供給管５１の先端がウェハＷに近接又は接触するように配置されているため、酸化防止剤５３が酸化防止剤供給管５１に沿って移送される。該移送により酸化防止剤５３がウェハＷに接触すると、ウェハＷと酸化防止剤５３の界面張力が作用する。これら力の作用の釣り合いでウェハＷ表面と酸化防止剤５３の液面との接触角が決まり、酸化防止剤５３の表面を大きくすることができる。この結果、酸化防止剤５３は少量であってもウェハＷ表面に円滑に広がる。
【００７２】
そして、酸化防止剤供給管５１とウェハＷの相対的移動により、ウェハＷ表面の全面に酸化防止剤５３が均一に塗布される。酸化防止剤５３の液量が極力少なく抑えられてウェハＷ表面に塗布される。
【００７３】
更に、ウェハＷの回転軸５５は傾斜して形成され、該傾斜したウェハＷ上で、該ウェハＷの下側略半分領域に電解液１０を供給する機構を有し、該ウェハＷの下側略半分領域に加工ヘッド５が配置されている。また、酸化防止剤５３は電解液１０よりも高い粘性を有し、ウェハＷが傾斜した状態で回転しても、電解液供給管５６の先端から電解液供給領域Ｒ４に電解液１０を供給したとき、該電解液１０と酸化防止剤５３とが互いに混ざることが殆どない。
【００７４】
本実施例では、電解加工が終了した部分は電解液１０にそのまま晒されることなく、電解加工終了と同時に酸化防止剤５３を塗布していくので、電解加工終了後の配線材料などが酸化や腐食することなく、安定した状態のままで電解加工終了部分を保護することができる。
【００７５】
更に、ウェハＷ中央部付近に極少量の酸化防止剤５３を塗布することが可能になるため、酸化防止剤５３はウェハＷ中央部付近に留まる。加えて、ウェハＷの外周部で電解加工を行っている場合でも、ウェハＷ外周部で供給されている電解液１０と混合することは無く、電解加工部に悪影響を及ぼさない。
【００７６】
以上説明したように、本実施例によれば、酸化防止剤５３は界面張力ないしは毛細管現象によって薄く引き延ばされ、その状態で液滴を形成することなく供給される。その結果、酸化防止剤５３は、過剰に供給されることなく、導電性膜Ｍの表面を保護するのに必要な最小量で供給される。従って、表面保護用の酸化防止剤５３を導電性膜Ｍの表面に効率良く供給することができる。
【００７７】
又、電解液１０は、ウェハＷの傾斜に沿ってウェハＷ中心部へ移動することなく、そのまま下方へ流されるので、酸化防止剤５３は、電解加工後のウェハＷ中心部に残ることになる。
【００７８】
表面保護用の酸化防止剤５３は、電解液１０と比べて供給される量が非常に微量であり、粘性が高く、且つ、下方へ流れ出すことは無くその位置に留まる。従って、酸化防止剤５３と電解液１０とが互いに混ざり合う虞がないので、電解液１０の成分が変化することが防止され、電解加工が安定して行われる。
【００７９】
本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発
明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施例を示し、電解加工装置の構成説明図。
【図２】一実施例に係る電解加工装置の平面図。
【図３】一実施例に係る電解加工装置の電極封止機構の構成例を示す要部側面図。
【図４】一実施例に係る電解加工装置の加工電極による加工状態を説明する要部側面図。
【図５】一実施例に係る電解加工装置の加工電極の移動動作を説明する要部側面図。
【図６】一実施例に係る塗布機構を具備した電解加工装置の平面図。
【図７】一実施例に係る塗布機構を具備した電解加工装置の正面図。
【符号の説明】
【００８１】
１  電解加工装置
２  ウェハチャック
３  加工ヘッド
５  加工電極（対向電極）
６  アーム（可動部材）
１７  コントローラ
１８  モニタ装置
１９  膜色変化検出手段
４１〜４６  ウェハチャック
５０  塗布機構
５１  酸化防止剤供給管
５２  酸化防止剤供給アーム
５３  酸化防止剤
Ａ〜Ｆ  給電電極
Ｍ  導電性膜  
Ｗ  ウェハ
【図１】
2008266693.tif 000003
【図２】
2008266693.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008266693.tif 000006
【図５】
2008266693.tif 000007
【図６】
2008266693.tif 000008
【図７】
2008266693.tif 000009