(57)【要約】【課題】配線形成時の平坦化及び加工性能を向上させ、欠陥のない、高い平坦性を有する埋込み配線構造が得られるようにする。【解決手段】配線材料の表面の段差を解消して該表面を平坦化するステップと、非配線部分に位置する配線材料を薄膜化するステップと、薄膜化した配線材料を除去しバリア材料を表出させるステップと、不要の配線材料とバリア材料を、非配線部分に位置するバリア材料が薄膜化するまで同時に除去するステップと、不要の配線材料及び薄膜化したバリア材料を除去し非配線部分の絶縁材料を表出させるステップを有する。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料の上面に形成し表面にバリア材料を成膜した配線用凹部の内部に配線材料を埋込み、不要の配線材料及びバリア材料を除去し表面を平坦化するにあたり、
前記配線材料の表面の段差を解消して該表面を平坦化するステップと、
非配線部分に位置する前記配線材料を薄膜化するか、または該配線材料の一部が前記バリア材料の上に残るまで前記配線材料を除去するステップと、
薄膜化した前記配線材料またはバリア材料の上に一部残った前記配線材料を除去し、前記バリア材料を表出させるか、または加工するステップと、
不要の前記配線材料と前記バリア材料を、非配線部分に位置する前記バリア材料が薄膜化するか、または非配線部分の前記バリア材料の一部が残るまで同時に除去するステップと、
不要の前記配線材料及び薄膜化した前記バリア材料を除去し、非配線部分の前記絶縁材料を表出させるか、または加工するステップを有することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
不要の前記配線材料、前記バリア材料及び前記絶縁材料を同時に除去するステップを更に有することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
絶縁材料の上面に形成し表面にバリア材料を成膜した配線用凹部の内部に配線材料を埋込み、不要の配線材料及びバリア材料を除去し表面を平坦化するにあたり、
前記配線材料の表面の段差を解消して該表面を平坦化する第１ステップと、
非配線部分に位置する前記配線材料を薄膜化するか、または該配線材料の一部が前記バリア材料の上に残るまで前記配線材料を除去する第２ステップと、
薄膜化した前記配線材料またはバリア材料の上に一部残った前記配線材料を除去し、前記バリア材料を表出させるか、または加工する第３ステップと、
不要の前記配線材料と前記バリア材料を、非配線部分に位置する前記バリア材料が薄膜化するか、または非配線部分の前記バリア材料の一部が残るまで同時に除去する第４ステップと、
不要の前記配線材料及び薄膜化した前記バリア材料を除去し、非配線部分の前記絶縁材料を表出させるか、または加工する第５ステップとを順次経ることを特徴とする基板処理方法。
【請求項４】
不要の前記配線材料、前記バリア材料及び前記絶縁材料を同時に除去する第６ステップを更に有することを特徴とする請求項３記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記配線材料の表面の段差を解消して該表面を平坦化するステップを、切削または研削で行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記配線材料の表面の段差を解消して該表面を平坦化するステップを、ＣＭＰで行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記配線材料の表面の段差を解消して該表面を平坦化するステップを、複合電解加工、一般の電解加工または静電気または磁気力を利用した砥粒加工で行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記配線材料の表面の段差を解消して該表面を平坦化するステップを、触媒を利用した電解加工で行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記非配線部分に位置する前記配線材料を薄膜化するか、または該配線材料の一部が前記バリア材料の上に残るまで前記配線材料を除去するステップを、ＣＭＰで行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記非配線部分に位置する前記配線材料を薄膜化するか、または該配線材料の一部が前記バリア材料の上に残るまで前記配線材料を除去するステップを、複合電解加工または一般の電解加工で行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記非配線部分に位置する前記配線材料を薄膜化するか、または該配線材料の一部が前記バリア材料の上に残るまで前記配線材料を除去するステップを、触媒を利用した電解加工で行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記非配線部分に位置する前記配線材料を薄膜化するか、または該配線材料の一部が前記バリア材料の上に残るまで前記配線材料を除去するステップを、静電気または磁気力を利用した砥粒加工で行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記非配線部分に位置する前記配線材料を薄膜化するか、または該配線材料の一部が前記バリア材料の上に残るまで前記配線材料を除去するステップを、ドライエッチングまたはケミカルエッチングで行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１４】
前記薄膜化した前記配線材料またはバリア材料の上に一部残った前記配線材料を除去し、前記バリア材料を表出させるか、または加工するステップを、ＣＭＰで行うことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１５】
前記薄膜化した前記配線材料またはバリア材料の上に一部残った前記配線材料を除去し、前記バリア材料を表出させるか、または加工するステップを、複合電解加工、または一般の電解加工で行うことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１６】
前記薄膜化した前記配線材料またはバリア材料の上に一部残った前記配線材料を除去し、前記バリア材料を表出させるか、または加工するステップを、触媒を利用した電解加工で行うことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１７】
前記薄膜化した前記配線材料またはバリア材料の上に一部残った前記配線材料を除去し、前記バリア材料を表出させるか、または加工するステップを、ドライエッチングまたはケミカルエッチングで行うことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１８】
前記不要の前記配線材料と前記バリア材料を、非配線部分の前記バリア材料が薄膜化するか、または非配線部分の前記バリア材料の一部が残るまで同時に除去するステップを、ＣＭＰで行うことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１９】
前記不要の前記配線材料と前記バリア材料を、非配線部分の前記バリア材料が薄膜化するか、または非配線部分の前記バリア材料の一部が残るまで同時に除去するステップを、複合電解加工、または一般の電解加工で行うことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項２０】
前記不要の前記配線材料と前記バリア材料を、非配線部分の前記バリア材料が薄膜化するか、または非配線部分の前記バリア材料の一部が残るまで同時に除去するステップを、触媒を利用した電解加工で行うことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項２１】
前記不要の前記配線材料と前記バリア材料を、非配線部分の前記バリア材料が薄膜化するか、または非配線部分の前記バリア材料の一部が残るまで同時に除去するステップを、ドライエッチングまたはケミカルエッチングで行うことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項２２】
前記不要の前記配線材料と前記バリア材料を、非配線部分の前記バリア材料が薄膜化するか、または非配線部分の前記バリア材料の一部が残るまで同時に除去するステップを、前記配線材料と前記バリア材料を独立して加工することによって行うことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項２３】
前記不要の前記配線材料及び薄膜化した前記バリア材料を除去し、非配線部分の前記絶縁材料を表出させるか、または加工するステップを、ＣＭＰで行うことを特徴とする請求項１乃至２２のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項２４】
前記不要の前記配線材料及び薄膜化した前記バリア材料を除去し、非配線部分の前記絶縁材料を表出させるか、または加工するステップを、複合電解加工または一般の電解加工で行うことを特徴とする請求項１乃至２２のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項２５】
前記不要の前記配線材料及び薄膜化した前記バリア材料を除去し、非配線部分の前記絶縁材料を表出させるか、または加工するステップを、触媒を利用した電解加工で行うことを特徴とする請求項１乃至２２のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項２６】
前記不要の前記配線材料及び薄膜化した前記バリア材料を除去し、非配線部分の前記絶縁材料を表出させるか、または加工するステップを、ドライエッチングまたはケミカルエッチングで行うことを特徴とする請求項１乃至２２のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項２７】
前記不要の前記配線材料、前記バリア材料及び前記絶縁材料を同時に加工するステップを、ＣＭＰで行うことを特徴とする請求項２または４記載の基板処理方法。
【請求項２８】
前記不要の前記配線材料、前記バリア材料及び前記絶縁材料を同時に加工するステップを、ドライエッチングまたはケミカルエッチングで行うことを特徴とする請求項２または４記載の基板処理方法。
【請求項２９】
絶縁材料の上面に形成した配線用凹部の内部に配線材料を埋込み、不要の配線材料を除去し表面を平坦化するにあたり、
非配線部分に位置する前記配線材料を薄膜化するか、または非配線部分上の該配線材料が一部残るまで前記配線材料を除去する第１ステップと、
非配線部分の薄膜化した前記配線材料または一部残った前記配線材料を完全に除去し、非配線部分において前記配線材料の下に存在する下地表面を表出させる第２ステップとを有することを特徴とする基板処理方法。
【請求項３０】
前記第１ステップは、前記配線材料の表面の段差を解消するステップを更に含むことを特徴とする請求項２９記載の基板処理方法。
【請求項３１】
前記第１ステップは、非配線部分に位置する前記配線材料の膜厚が３００ｎｍ以下になった時点で終了することを特徴とする請求項２９または３０記載の基板処理方法。
【請求項３２】
非配線部分に位置する前記電気導電材料の膜厚を、渦電流式または光学的式の膜厚測定手段により検知することを特徴とする請求項２９乃至３１のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項３３】
前記第２ステップにおける前記配線材料の除去加工速度を前記第１ステップにおける前記配線材料の除去加工速度より遅くすることを特徴とする請求項２９乃至３２のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項３４】
前記第２ステップを、薬液を加えた加工液を使用して行うことを特徴とする請求項２９乃至３３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項３５】
前記第２ステップを基板に圧力を加えつつ行い、前記第１ステップを前記第２ステップよりも小さい圧力を基板に加えつつ行うことを特徴とする請求項２９乃至３４のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項３６】
非配線部分において、前記下地を該下地の更に下の物質が露出するまで除去するステップを更に有することを特徴とする請求項２９乃至３５のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項３７】
前記下地を除去するステップは、下地を薄膜化するか、または一部を残すまで下地を除去するステップと、非配線部分において下地の更に下に存在する材質が表出するまで該下地を除去するステップとを有することを特徴とする請求項３６記載の基板処理方法。
【請求項３８】
表面にバリア材料を成膜した配線用凹部の内部に配線材料を埋込み、不要の前記配線材料及び前記バリア材料を除去し表面を平坦化するにあたり、
不要の前記配線材料及び前記バリア材料を、非配線部分に位置する前記バリア材料が薄膜化するか、または非配線部分の該バリア材料の一部が残るまで同時に除去する第１ステップと、
不要の前記配線材料及び薄膜化した前記バリア材料または一部残った前記バリア材料を除去し、非配線部分において前記バリア材料の下に存在する下地表面を表出させる第２ステップとを有することを特徴とする基板処理方法。
【請求項３９】
前記第２ステップを基板に圧力を加えつつ行い、前記第１ステップを前記第２ステップよりも小さい圧力を基板に加えつつ行うことを特徴とする請求項３８記載の基板処理方法。
【請求項４０】
終点検知装置を備え、基板ホルダで保持した基板に電解加工を行う電解加工部と、
終点検知装置を備え、基板ホルダで保持した基板にＣＭＰを行うＣＭＰ部と、
基板を搬送する基板搬送装置とを有し、
基板は、前記電解加工部と前記ＣＭＰ部の両方で加工されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４１】
前記電解加工は、複合電解加工、電解液を使用した電解加工、触媒を利用した電解加工、一般の電解加工を含むことを特徴とする請求項４０記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理方法及び基板処理装置に関し、特に半導体ウエハ等の基板表面に設けた配線溝（トレンチ）や接続孔（ビアホール）等の配線用凹部内に埋込んだ銅等の電気導通材料（配線材料）の表面を平坦化して埋込み配線を形成するのに使用される基板処理方法及び基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板上に配線回路を形成するための配線材料としては、加工容易性、生産性等の観点からアルミニウムまたはアルミニウム合金が一般に用いられているが、半導体デバイスの微細化・高速化が進むにつれ、近年、銅を用いる動きが顕著になってきている。これは、銅の電気抵抗率は、１．７２μΩｃｍとアルミニウムの電気抵抗率より４０％近く低いので、信号遅延現象に対して有利となるばかりでなく、銅のエレクトロマイグレーション耐性が現用のアルミニウムより遙かに高い等の理由による。エレクトロマイグレーションとは、電流が流れることによって原子が移動し配線の断線が生じる現象である。
【０００３】
しかし、従来の加工方法である化学エッチング法を銅配線形成プロセスに用いると、加工時に発生するＣｕＣｌ化合物の蒸気圧が非常に低く、加工速度を向上させるためには、２５０〜３００℃まで昇温させる必要があって、化学的に銅を堆積させたり、化学的エッチングで銅を除去したりすることは生産性の観点から困難である。そのため、銅配線ではアルミ配線技術で広く用いられているスパッタリング法という成膜手法や、従来のエッチング技術が使えない。更に従来からのプロセス手法では、回路の短絡が発生しやすくなるといった致命的なメタル汚染問題が発生することがある。
【０００４】
また、銅材料にあっては、隣り合う絶縁材料への拡散が容易に起こりやすく、このため、この銅拡散を防止するための拡散防止膜（銅配線プロセスの場合、一般にバリアメタル（ＢＭ）と呼ぶ）を必要とする。
【０００５】
そのため、銅配線形成プロセスとして、絶縁材料の上面（内部）に形成した配線溝やビアホールの表面にバリアメタル（バリア材料）を成膜（堆積）し、この配線溝やビアホールの内部に配線材料としての銅を埋込んだ後、余分な金属を化学機械研磨法（ＣＭＰ法）により除去する、いわゆるデュアルダマシンプロセスと呼ばれる方法が採用される。
【０００６】
ここで、配線材料に隣り合う絶縁材料として、高速化の観点から電気が漏れ難く、しかもデバイス構造に起因する余分な回路を形成しにくい低誘電率材料を使用することが望まれており、ｌｏｗ−ｋ膜または  ｕｌｔｒａ  ｌｏｗ−ｋ膜（ＵＬＫ）が注目されてきている。つまり、従来のアルミ配線デバイスでは、一般に、絶縁材料としてＳｉＯ２膜を使用していたが、ＳｉＯ２の比誘電率は４．１で、銅配線にはそれより低い比誘電率の絶縁膜を使用することが望まれている。一般に、ｌｏｗ−ｋ膜は、比誘電率が３．０以下の膜である。
【０００７】
この低誘電率材料として、無機系材料と有機系材料が開発され、無機系材料としては、ＳｉＯＦ系ＦＳＧ、ＳｉＯＣ系ブラックダイヤモンドＢＤまたはＡｕｌｏｒａ等が、有機系材料としては、ＳｉＬＫ等が採用され始めている。更に、低誘電率化を進めるため、それらの材料のポーラス化が検討され始めている。
【０００８】
デュアルダマシンプロセスによって銅配線を形成する一例を、図１を参照して説明する。先ず、図１（ａ）に示すように、下層の完成した配線１０上に積層した導電層１２の上に、ＳｉＯ２からなる酸化膜やＳｉＦ、ＳｉＯＨ、ポーラスシリカ等のｌｏｗ−ｋ材（ＵＬＫ材）膜等の絶縁膜（絶縁材料）１４を堆積する。次に、図１（ｂ）に示すように、この絶縁膜１４の内部に、配線溝やビアホール等の配線用凹部（配線パターン）１６をリソグラフィー及びＲＩＥなどのエッチング法によって形成し、しかる後、図１（ｃ）に示すように、レジスト１８を除去して洗浄する。
【０００９】
次に、図１（ｄ）に示すように、配線溝やビアホール等の配線用凹部１６の表面に、銅のシリコンへの拡散を抑える拡散防止膜としてのバリアメタル（バリア材料）２０をスパッタリング法等で成膜する。そして、図１（ｅ）に示すように、電解めっきや無電解めっき法など（銅めっき法の一種）で、配線用凹部１６の全てが埋め込まれるまでの必要厚さの銅めっきを行って、配線用凹部１６の内部に、配線材料としての銅２２を充填するとともに、絶縁膜１４上に銅２２を堆積させる。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜１４上の銅２２及びバリアメタル２０を除去して、配線用凹部１６内に充填させた銅２２の表面と絶縁膜１４の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１（ｆ）に示すように、銅２２からなる配線（銅配線）２４が形成される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
半導体デバイスの更なる高性能化（高集積化、高速化）を進めるため、更なる微細化構造による高性能化が要求されてきており、より小さい技術ノードで設計製造することが求められている。そのため、前述の銅配線形成後の加工面及び周辺部は、欠陥がないことが要求され、更に、上層の配線形成のための高い平坦化性能が要求されている。そのため、銅配線形成プロセスにあっては、１種類のＣＭＰ工程のみでは目的とする構造の加工を実現できずに、２種類のＣＭＰ工程を行うことが提案されている。つまり、ＣＭＰ工程を、不要の銅を除去する一次研磨と、主に不要のバリアメタルを除去する二次研磨（仕上げ研磨）に分けることにより、各材質に対して有利なケミカルを使用した研磨を可能にしている。
【００１１】
しかし、絶縁材料として機械的強度の弱いｌｏｗ−ｋ材を使用した場合や、現状レベル以上の要求が必要になる次世代技術ノードでは、前述の銅配線形成後の加工面及び周辺部に対する要求を達成することが困難になってきている。また、従来の２種類のＣＭＰ工程、つまり一次研磨と二次研磨（仕上げ研磨）を行う場合、両研磨間における相対速度の変更や加工圧力の変更、スラリーの変更、基板洗浄、工具の洗浄または交換などを行うことで、一次研磨で得られた平坦化面を維持するよう工夫されて加工される。しかし、加工方法をＣＭＰのみに限定しているため、ＣＭＰの欠陥の少ないといったメリットを有するものの、平坦性（段差特性）や加工速度等に対するデメリットも有している。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、半導体デバイスの構造や、化学機械的研磨（ＣＭＰ）及びその他の特殊加工方法の特長を生かして、配線形成時の平坦化及び加工性能を向上させ、欠陥のない、高い平坦性を有する埋込み配線構造が得られるようにした基板処理方法及び基板処理装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の基板処理装置は、絶縁材料の上面に形成し表面にバリア材料を成膜した配線用凹部の内部に配線材料を埋込み、不要の配線材料及びバリア材料を除去し表面を平坦化するにあたり、前記配線材料の表面の段差を解消して該表面を平坦化するステップと、非配線部分に位置する前記配線材料を薄膜化するか、または該配線材料の一部が前記バリア材料の上に残るまで前記配線材料を除去するステップと、薄膜化した前記配線材料またはバリア材料の上に一部残った前記配線材料を除去し、前記バリア材料を表出させるか、または加工するステップと、不要の前記配線材料と前記バリア材料を、非配線部分に位置する前記バリア材料が薄膜化するか、または非配線部分の前記バリア材料の一部が残るまで同時に除去するステップと、不要の前記配線材料及び薄膜化した前記バリア材料を除去し、非配線部分の前記絶縁材料を表出させるか、または加工するステップを有することを特徴とする。
【００１４】
ここで、バリア材料は、電気導通材料からなる配線材料の絶縁部への拡散を防止する目的で使用され、配線溝やビアホール等の配線用凹部の表面に堆積される、例えばバリアメタル等の薄い層に用いる材料であり、単一または複数の電気導通材料や、単一または複数の電気導通材料と絶縁材料で形成される。例えば、配線材料として銅を使用する場合、前述のバリア材料としては、電気的、応力的、熱的拡散防止の観点からＴａ系材料が一般に使用されている。今後、銅の電気的、応力的、熱的拡散防止だけでなく、低抵抗化、隣り合う配線間の電流リーク（界面のリーク）防止や配線形成上の形状維持の観点から、異種材料との密着性が重要になっていくと考えられる。そのため、バリア材料として、Ｗ系材料、Ｒｕ系材料、更にはジルコニアなどのセラミックスなどの絶縁材料（例えばジルコニア）の適用性が検討され始めている。
【００１５】
配線材料とバリア材料は、一般に異なる電気的機械的性質を有しており、このため、今後、要求レベルが益々厳しくなる平坦化を実現する観点から、それぞれの材料に適した加工方法、加工条件を採用することが望まれる。
【００１６】
つまり、先ず、最表層にあって段差を有する配線材料を加工する際には、この配線材料に適した加工方法、加工条件で加工を行うことが段差をなくし平坦面を創出することや加工速度の点で望ましい。しかし、配線材料を加工し、配線材料の加工が進むにつれてバリア材料が表出し始めるため、その後の加工において、表層の配線材料に適した加工方法、加工条件のまま加工を継続すると、バリア材料に対しては、異常加工または非効率的な加工となり、平坦化された加工面が崩れ、加工完了した時の最終的な加工形状は凹凸のある、または表面粗れが生じた望ましくない形状、性状となってしまうと考えられる。このため、配線材料を加工して表面の段差を解消する際、配線材料を速い加工速度で均一に加工する条件で加工して、バリア材料が表出する前に加工を一旦停止し、その後、バリア材料が表出した場合でも平坦化面を維持可能な別の条件で加工することで、このような弊害を防止することができる。つまり、このような分割した加工ステップを採用することで、段差を解消したステップ後の高品位な平坦面を維持することが可能となる。
【００１７】
更に、近年、配線材料に用いられている銅材料は、腐食速度が速い特徴があり、加工が終了した直後の銅配線の表面は不安定である。このため、銅配線の腐食を防止する観点から、平坦化加工後に銅配線の表面を保護膜（キャップ膜）で保護することが行われている。この保護膜は、一般にＳｉＣやＳｉＮ、ＳｉＣＮ等を加工面の全面にプラズマＣＶＤなどで数十ｎｍの厚みで成膜することで形成される。更に平坦化加工直後、例えば研磨が終了し洗浄した後、基板をカセットに戻さずに、直ちに保護膜を成膜することは非常に有効であり、ＣＭＰ装置や、本発明で述べている他の平坦化加工装置とキャップ膜成膜装置を同一装置上に配置することは有効な解決手段である。また、カセットに基板を戻しても直ぐ取出し、保護膜の成膜を行ってもよい。
また、銅表面の変質、またはパーティクル付着などの汚染を防ぐため、本発明で行う各加工ステップ間で、銅を乾かすことなく、連続して加工条件を換えて加工することも有効である。
【００１８】
異なる加工方法を採る場合、同一装置内に異種の加工方法を行う加工ユニットが装着されていることが望ましく、基板を前の加工ステップの保持部材で保持したまま次の加工ステップに移行したり、その場で加工工具を交換して対応したりすることが好ましい。また、前述の本発明の各ステップ間や基板を他の加工ユニットに移動する際には、銅を乾かさない工夫として、高分子材料、特に親水性の高分子材料を添加した薬液などを使用して保水性を向上させることが有効である。ここで、加工工具の交換とは、例えば同じ加工テーブル（研磨テーブル）上で、固定砥粒を、イオン交換膜を備えた電解加工用工具に交換することが例示される。高分子を添加した薬液は、ステップ間における基板の洗浄時の薬液として用いたり、ＣＭＰ加工の仕上げである水ポリッシング（加工テーブル上に水を供給して低圧力で異物を除去する）時に添加したりすることができる。この時、基板をトップリングにチャッキングしたまま次工程に進むことも有効である（トップリング共用）。
【００１９】
また、同一の工具を使用する場合、クロスコンタミネーションを防止したり、プロセスの阻害となってしまうことを防止したりする観点から、必要に応じて、薬液の置換を目的とする基板や工具の洗浄をステップ間に行うことが有効である。その際にも基板を乾かすことなく、湿潤状態で保管することが望まれる。特に、ＣＭＰの異なるステップを行う場合に、薬液またはスラリーの供給をやめ、研磨テーブルに純水のみを供給してポリッシング動作を行う純水ポリッシングを行うことは、基板及び研磨テーブルの純水置換の手段として非常に有効であり、本発明のステップ間に、このような純水ポリッシングを行うことは、スループットを高める上で大いにメリットがある。
【００２０】
なお、請求項１に係る発明では、各ステップを有することが特徴で、各ステップの順番はこれに限られない。例えば、加工対象となる基板に形成した配線材料の初期段差が小さく、配線材料が厚い場合には、先にある程度の膜厚を高速で除去してから、配線材料の段差解消と薄膜化を同時に行うようにしてもよい。
不要の前記配線材料、前記バリア材料及び前記絶縁材料を同時に除去するステップを更に有するようにしてもよい。
【００２１】
本発明の他の基板処理装置は、絶縁材料の上面に形成し表面にバリア材料を成膜した配線用凹部の内部に配線材料を埋込み、不要の配線材料及びバリア材料を除去し表面を平坦化するにあたり、前記配線材料の表面の段差を解消して該表面を平坦化する第１ステップと、非配線部分に位置する前記配線材料を薄膜化するか、または該配線材料の一部が前記バリア材料の上に残るまで前記配線材料を除去する第２ステップと、薄膜化した前記配線材料またはバリア材料の上に一部残った前記配線材料を除去し、前記バリア材料を表出させるか、または加工する第３ステップと、不要の前記配線材料と前記バリア材料を、非配線部分に位置する前記バリア材料が薄膜化するか、または非配線部分の前記バリア材料の一部が残るまで同時に除去する第４ステップと、不要の前記配線材料及び薄膜化した前記バリア材料を除去し、非配線部分の前記絶縁材料を表出させるか、または加工する第５ステップとを順次経ることを特徴とする。
【００２２】
第１ステップ（段差解消ステップ）は、工具の加工作用面を転写するか、または工具の運動面を転写するようにすることが望ましく、高いヤング率の工具や強力なケミカル作用を有する薬液による加工が望ましい。そのため、加工後の被加工面に物理的、化学的ダメージを受けやすく、段差は解消可能であるがダメージのない高品位な加工面を得にくい。このため、本加工ステップ組合せの前半、特に最初に、つまり第１ステップとして、この段差解消ステップを行うことが望ましい。これにより、以降の加工ステップにおける加工方法の選択肢が広がり、性能のみならずコストやスループットをも考慮に入れた選択が可能となる。
【００２３】
また、第２ステップ（配線材料（銅）の一部残しステップ）は、配線材料のみを加工対象とするため、バリア材料を意識することなく、均一性及び高速加工を有する加工方法を選択できる。一方、第３ステップでは、加工中にバリア材料が表出してくるため、配線材料とバリア材料の双方の材料を意識した加工が必要であり、第１ステップで得られた平坦性を維持しながら、２つの異種材料（配線材料とバリア材料）とを加工することになる。このため、電気的に（または磁気的または静電気的に）、または化学的または機械的に調整を行い、２つの材料の加工速度が同程度になる条件や加工方法を選択する必要がある。
【００２４】
更に、第４ステップ（配線材料及びバリア材料の同時除去ステップ）では、配線材料とバリア材料の２種類の材料の同時加工であり、第５ステップでは、更に絶縁材料が加わる３種類の材料の同時加工となる。このため、第２ステップと第３ステップの場合と同様に、平坦性維持の観点から、加工方法及び加工条件を慎重に選ぶ必要がある。
不要の前記配線材料、前記バリア材料及び前記絶縁材料を同時に除去する第６ステップを更に有するようにしてもよい。
【００２５】
前記配線材料の表面の段差を解消して該表面を平坦化するステップ（第１ステップ）は、下記の図６（ａ）〜（ｂ）に示す加工ステップであり、このステップを、例えば▲１▼切削または研削、▲２▼ＣＭＰ、▲３▼複合電解加工、▲４▼一般の電解加工、▲５▼静電気または磁気力を利用した砥粒加工、▲６▼触媒を利用した電解加工の少なくとも一つの加工法で行うことが望ましい。このステップの終点検出（ＥＰＤ）には、配線材料（電気導通材料）の膜厚を計測可能な渦電流式や光学式による方法が使用できる。
【００２６】
ここで、▲１▼切削または研削は、工具の加工作用面を転写するか、または工具の運動面を転写する加工法である。▲２▼ＣＭＰには、通常の研磨パッドと砥粒含有スラリーの組合せによるＣＭＰの他に、固定砥粒ＣＭＰやアブレッシブフリー薬液によるＣＭＰが含まれる。ここで固定砥粒ＣＭＰとは、樹脂粒子または砥粒入り樹脂などの研磨パッド上にスラリーまたは薬液等の研磨液を供給し、基板を前記研磨パッドに押圧することによって除去する加工法である。アブレッシブフリー薬液によるＣＭＰとは、薬液による酸化、錯体化後、研磨パッドとの接触（機械的作用）で錯体を除去する加工法である。このアブレッシブフリー薬液によるＣＭＰは、固定砥粒ＣＭＰと同様に、硬質パッドを用い、更に接触点を弾性変形のない平坦面のみで行うことで除去することで、機械的に作用する箇所を平面に限定でき、凸部のみを選択的に除去加工することができる。また、絶縁材料が低誘電率素材になると、低圧化条件での加工が求められることから、４ｐｓｉ以下、好ましくは２ｐｓｉ以下で加工するのが望ましい。低圧条件で加工すると、研磨パッドの弾性変形の影響を少なくでき、研磨パッドが基板の凹凸に倣わずに凸部のみを優先的に加工できて段差解消がし易くなる。
【００２７】
▲３▼複合電解加工とは、金属表面を酸化及びキレート化（錯体化）させることにより金属表面を脆弱化し、接触部材との機械的接触によりスクラブ除去する加工法である。キレート化させるために、電解液にキレート剤を添加する。電解液としては、硫酸銅、硫酸アンモニウムなどの電解質を含む電解液が例示できる。電解液に砥粒またはスラリーを加えて機械的研磨作用を増やしてもよい。
接触部材としては、研磨パッドやスクラブ部材等が一般に用いられる。接触部材としては、材料自体に通液性を有しているか、または多数の細孔を設けて通液性を持たせたもの、更には、基板と密着性を保つため、また基板を傷つけないために、弾性を有するものが好ましい。導電性、もしくはイオンの交換が可能なものであれば、更に好ましい。接触部材の具体例としては、発泡ポリウレタンなどの多孔質高分子、不織布などの繊維状のもの、各種研磨パッド、スクラブ洗浄部材等が挙げられる。砥粒やスラリーを外部から供給せずに、砥粒を含有した研磨パッドを用いてもよい。
【００２８】
▲４▼一般の電解加工は、基板と加工電極の間に電解液を供給して、両者の間に電圧を印加することにより、基板表面から金属を溶解除去する加工法である。特に、表面調整剤などの添加剤を添加することにより、基板の凸部のみを選択的に除去することができる。この一般の電解加工は、非接触で加工を行っても、接触部材と接触させてもよい。接触部材としては、前述の複合電解加工で用いられるものと同じものが適用できる。この際にも前述と同様に基板と加工電極の間に砥粒又はスラリーを供給してもよい。
【００２９】
▲５▼磁気力を利用した砥粒加工方法は、磁極間に配置された工具と基板に対し、磁性砥粒を有するスラリーを介在させると、前記磁極間に形成された磁界内において磁性砥粒が磁力線に沿って並列されて基板と砥粒が接触し、更に基板を工具に対して相対運動を与えると、砥粒と基板の間に摩擦力が発生し、これによって、砥粒による加工が進む原理を利用した加工法である。同様にして、静電気力を利用する場合には、磁気を静電気に置き換え、電極間に電場を掛け、帯電砥粒、または樹脂等の絶縁体粒子を作用させることもできる。これらの加工方法は、基板に薬液、電磁気力、熱などによる電気化学的変化を与える、与えないに関わらず、機械的作用により加工できるため、ほとんどのステップで使用可能である。更に、電気力も静電気力も、工具と基板との距離の２乗に反比例した力が働くため、大きな段差の解消には有利であると同時に、段差解消後は均一な加工が可能である。また、基板側から電場、磁場を制御することにより、配線溝やビアホール等の形状パターンや半導体構造に応じた様々な加工も可能である。
【００３０】
静電気または磁気力を利用した砥粒加工の場合、例えば工具側に電場また磁場センサを一つないし複数設置し、その信号をＰＣなどで処理し、電場または磁場が均一になる様に電場磁場のかけ方を工夫することで、段差を解消する加工が可能となる。また、複数の微細な電極や磁極を基板保持部または工具側に設け、前記ＰＣで処理した信号に応じて電気的に電極または磁極に作用させることにより均一な加工が可能となる。更に、エンドポイント検知機構を利用することも有効である。
【００３１】
▲６▼触媒を利用した電解加工は、純水、好ましくは超純水または電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体を基板と電極の間に供給し、触媒としてのイオン交換体を基板と電極の間に介在させ、基板と電極の間に電界をかけることにより、イオン交換体により電離されたイオンで基板表面の除去を行うものである。段差解消の目的のためには、５００μＳ／ｃｍ以下の液体が適するが、更に電気導電率が高い液体を利用することで加工速度を高めることができる。
【００３２】
ここで用いられるＣＭＰや、複合電解加工（研磨）や一般の電解加工や触媒を利用した電解加工等では、研磨テーブル（加工工具）等として、ロータリー式、リニア式、スクロール式、ベルト式、ローラ式など様々な相対運動の与える方式を採用したものが、その運動方式の利点や欠点などを考慮し選択して使用できる。また、加工対象である基板に対し、サイズの大きい工具を使用することが一般的であるが、装置小型化のメリットがある小型（小径）工具（ペンシル型）や、小型ローラ型（前記ローラ式でローラの長さを基板よりも小さくし、縦横スキャンするもの）を選択して使用するようにしてもよい。更に、工具形状に関しても、加工平面を有する円盤型や加工平面を有する矩形型を含むウェブ（Ｗｅｂ）型、カップ型、加工曲面を有する円筒型（前出のロール型など）など必要に応じて使用できる。
【００３３】
前述の加工方法のうち、研磨パッドとスラリーによるＣＭＰ、固定砥粒ＣＭＰ、アブレッシブフリー薬液よるＣＭＰ、複合電解加工の一般的な加工原理は、配線材料の表面を外部から供給されるスラリー中のケミカル成分により酸化させて配線材料のキレート膜（不動態化膜）を形成し、配線材料の凹凸に応じた前記キレート膜の凸部分を、外部から供給されるスラリー中の砥粒成分と、研磨パッドと基板の相対運動により選択的に除去し、このキレート膜を形成する工程とキレート膜を除去する工程とを繰り返し行って、前記配線材料の凸部を平坦化するものである。
【００３４】
このステップ（第１ステップ）は、段差解消を目的とするため、研削や研削など加工方法の選択肢が広がる。また、切削や研削においても、薬液の添加により一般的な加工原理が適用可能である。
【００３５】
一般に切削や研削方法は、平坦な加工面を得るために使用されることが多いが、高い加工圧力で加工を行うと、加工単位が大きいため、加工ひずみやクラックが発生し易く、このため半導体ウエハの加工にはあまり用いられていない。しかし、近年、ＭＥＭＳ技術が発達し、微細構造物の製作が容易になり、微細加工工具の製作が可能になってきている。そのため、最近用いられているＵＬＫ（超低誘電率）材料の機械的耐性を加味すると、微細バイトのアレー構造といった微細化加工工具が使用可能になり、この微細加工工具と３ｐｓｉ以下の面積平均押圧圧力といった低圧の加工圧力で加工することで、ダメージのない高品位の段差解消プロセスが可能である。
【００３６】
研削についても同様に、近年、超微細砥粒の製作が容易となり、更に砥粒を結合するためのバインダとして水溶性バインダや常温付近をＴｇとする熱可塑性樹脂を使用した砥石工具が製作されるようになり、微細砥粒の含有率の高い工具の採用や低圧加工によってダメージのない加工が可能となっている。更に、切削や研削方法では、冷却用の液体の存在下で加工することが望ましく、切削の場合には、加工面の荒れを防止したり、加工を促進したり、更にはバイトを保護したりするための薬液や（電流電解をアシストするための）電解液などを加えても良く、また、研削の場合には、加工作用面に残存する古い砥粒の自生を促進したり、自生後の分散性を促進したりするための薬液や（電流電解をアシストするための）電解液などを加えても良い。
【００３７】
このステップ（第１ステップ）では、仮に配線材料にダメージが発生しても、微小な加工ひずみやクラック、スクラッチなどのダメージ（表面欠陥）であれば、その後の加工ステップで欠陥の除去が可能である。このため、微小欠陥の発生確率が高い切削や研削でも使用可能である。更に切削や研削は、運動転写技術であり、精密機械技術を駆使し、高速運動することによって、工具の運動面を安定化させ、バイトや砥粒ひとつの加工機会を増やすことによるダメージの微小化、平均化を図ることによって、高品位に段差を解消した加工が可能である。
【００３８】
ＣＭＰ法の場合、通常使用されている高い押圧力（５〜７ｐｓｉ）と低い相対運動（０．１〜０．４ｍ／ｓｅｃ）では、その工具の加工作用面に弾性変形による歪みが生じ、段差を解消することは困難であるが、高いヤング率の工具、または低い圧力（０．１〜３ｐｓｉ程度）、高い相対速度（０．５〜１０ｍ／ｓｅｃ）の条件で加工することで段差解消を実現出来る。現状の加工圧力は、６ｐｓｉ付近で使用していることが多いＣＭＰであるが、ＵＬＫ材料の保護や、配線材料の剥離やクラッキング防止のため、及び加工速度の観点など実用的観点からも、ＣＭＰの場合は、０．１〜３ｐｓｉ程度の加工圧力で加工を行うことが望ましい。つまり、図２に示すように、プレストンの式（加工速度∝加工圧力×相対速度）からも分かるように、低圧加工時にあっても、工具または砥粒は高い相対速度を与えることで高速加工が可能である。
【００３９】
複合電解加工（研磨）法は、配線材料（電気導通材料）の表面を酸化し、かつ当該酸化された配線材料のキレート膜（不動態化膜）を形成するキレート膜形成工程と、配線材料の凹凸に応じて前記キレート膜の凸部分を選択的に除去し、当該凸部分の配線材料を表面に露出させるキレート膜除去工程と、配線材料の凸部が平坦化されるまで、前記キレート膜形成工程と前記キレート膜除去工程とを繰り返し行うようにした加工方法である（例えば、特開２００１−３２６２０４号公報参照）。場合によってはスラリーまたは砥粒を介在させてもよい。
【００４０】
この加工方法は、前述のＣＭＰと加工原理はほぼ同様であるが、配線材料の表面酸化を電気力でアシストし、加工表面を機械的に弱い酸化膜（不動態化膜）で覆って、工具と接触する加工表面のみを加工でき、段差解消方法として使用することが出来る。更に酸化膜厚を制御可能であるため、速い平坦加速度を実現可能である。更に、工具と基板の加工圧力を０．１以上３ｐｓｉ以下に抑えることにより、欠陥のない加工が可能である。
【００４１】
触媒を利用した電解加工としては、工具として、触媒作用を行うイオン交換体を使用し、使用する液体（環境）として純水、好ましくは超純水、もしくは電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体を使用したものが開発されている。めっき後の基板は、その表面（被めっき面）に微小な凹凸を有しており、この電解加工方法では、液体として純水を使用した場合、基板表面の凹部の内部にも純水が存在し、純水そのものはほとんど電離されていないため、凹部内の純水と接している部分では基板の除去加工はほとんど進行しない。従って、イオンが豊富に存在するイオン交換体と接する部分のみで除去加工が進んでいき、通常の電解液を用いた電解加工方法よりも平坦化性能に優れているという利点がある。
【００４２】
この触媒を利用した電解加工の加工原理は、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、配線材料の特性を損なわずに加工を行うといった特徴がある。この加工方法は、イオンを解離する触媒であるイオン交換膜を基板の被加工面に接触させることにより、接触部を選択的に電気化学的に加工可能にする加工方法であるため、加工圧力を非常に低圧（０．１以上３ｐｓｉ以下の押圧圧力）にコントロールしても高い加工速度を得ることが可能である。しかも、同時に高い段差特性（段差解消性が高い）を有しており、非常に有効な加工方法である。段差解消の目的のためには、５００μＳ／ｃｍ以下の液体が適するが、更に電気導電率が高い液体を利用することで加工速度を高めることができる。
【００４３】
前記非配線部分に位置する前記配線材料を薄膜化するか、または該配線材料の一部が前記バリア材料の上に残るまで前記配線材料を除去するステップ（第２ステップ）は、下記の図６（ｂ）〜（ｃ）に示す加工ステップであり、このステップを、例えば▲１▼ＣＭＰ、▲２▼複合電解加工、▲３▼触媒を利用した電解加工、▲４▼一般の電解加工、▲５▼静電気または磁気力を利用した砥粒加工、▲６▼ドライエッチングまたはケミカルエッチングの少なくとも一つの加工法で行うことが好ましい。このステップ（第２ステップ）は、平坦化が行われた配線材料を、その表面の平坦性を維持したまま、残膜厚が数〜数百ｎｍとなるまで薄膜化するか、または一部をバリア材料に上に残すまで除去加工するステップであり、そのため、均一な加工を行うことができ、且つ配線材料の堆積量が大きい場合には、高速で加工可能な加工方法を使用することが望ましい。なお、この▲１▼ＣＭＰには、前述と同様に、通常の研磨パッドと砥粒含有スラリーの組合せによるＣＭＰの他に、固定砥粒ＣＭＰやアブレッシブフリー薬液を使用したＣＭＰが含まれる。このことは、以下の各ステップにおいても同様である。
【００４４】
特に、電気力を使用した加工方法は、その制御性から高速な加工を実現可能である。また、等方性の優れたケミカル作用による加工も有効である。更に、配線材料が粒界などを含む場合、ケミカルのみでは等方性を維持できない場合があるため、ドライエッチングも有効である。ドライエッチングを利用できる場合、更に上層の配線も形成できる。ただし、配線材料として銅を用いるデバイスの場合、銅は前述のようにエッチングが困難であるため、使用できない。
【００４５】
また、切削や研削方法等の大きな加工ひずみやクラック、スクラッチなどのダメージ（表面欠陥）を残しやすい加工方法は、このステップ終了後の加工すべき深さ（次ステップ以降の加工完了までの加工代）が数〜百ｎｍ程度であるため、その後のステップで欠陥除去が不可能なほど大きな欠陥が発生する可能性が高く、好ましくない。
【００４６】
このステップ（第２ステップ）は、従来のプロセスと異なり、異種材料であるバリア材料が加工面に現れる前に加工ステップを終了するため、簡略化された加工系で加工が実現でき、高品位の加工が可能である。バリア材料が表出せず導電性配線材料の加工なので、電解加工、複合電解加工のような電気力を利用した加工方法、または一般の電解エッチングや超純水電解加工など電気力を利用した加工方法で安定した均一性の高い加工が可能となる。
更に目標とする膜厚で加工を終了するため、膜厚検知装置などの終点検知装置（ＥＰＤ）を備えた装置で行うことが望ましい。配線材料が銅の場合は、渦電流による膜厚検知が適している。渦電流以外にも、光学的に膜厚を検知するようにしてもよい。
【００４７】
一般に、ＣＭＰでこのステップ（第２ステップ）の加工を行う場合、段差解消と同じプロセスで行うことが提案されている。しかし、段差解消ステップ（第１ステップ）とは独立させて、平坦化面を均一に加工し、薄膜化するステップに特化することにより、高速で且つ均一加工に有利なプロセス条件で加工することが可能になる。もし、前述のステップ（第１ステップ）とこのステップ（第２ステップ）を同じ加工工具を用いて行う場合、このステップ（第２ステップ）では、前述のステップ（第１ステップ）よりも加工圧力を高くしたり、相対速度を高めたりして、平坦化後の削り増しを高速で行うことが望ましい。
【００４８】
複合電解加工は、前述と同様に、電解による配線材料表面の陽極酸化とキレート化、及び機械的接触による研磨を組み合わせた加工方法であり、例えば電解液を含むスラリーまたは電解液を含む薬液を外部から供給しながら基板の電極の間に研磨パッド等を接触させ、同時に基板の電極の間に電界をかけることにより加工が進行する。化学研磨や電解加工、複合電解加工、電解研磨など、電気力を利用した物理的加工や、電気化学による加工を使用するプロセスを使うことにより、従来の物理的な加工がメインの加工とは対照的に、化学的溶解反応を起こさせることで非常に弱い物理力によって除去加工を行い、これにより、塑性変形による加工変質層や転位等の欠陥が発生することを防止して、材料の特性を損なわずに加工を行うことが出来る。更に、電気力を使用するプロセスは、加工速度の制御が容易であるばかりでなく、高速加工を実現可能である。
【００４９】
現状のめっきによる配線材料の埋込みプロセスは、その低い被覆性、埋込み性のために、配線材料をある程度厚く堆積する必要があり、堆積プロセスで発生する段差ばかりでなく、余分の堆積を除去するプロセスが必要となっている。堆積方法や堆積材料によっては、このステップでの加工代が厚い場合があり、スクラッチの発生が少なく、しかも高速で加工可能な電気力を使用したプロセスを採用することが有効である。
【００５０】
なお、段差解消性の優れた加工方法をこのステップ（第２ステップ）にも採用可能である。すなわち、例えば複合電解加工では、前述の段差解消ステップ（第１ステップ）とこのステップ（第２ステップ）を分けることなく併合させても、もしくは連続して行うことも可能である。
【００５１】
このステップに、触媒を利用した電解加工を適用し、更に流体として純水、好ましくは超純水を使用することにより、汚染のない高品位な加工が実現可能である。更に、この加工法は、電気化学力による加工のため、欠陥のない高速な加工が実現可能である。段差解消性の優れた触媒を利用した電解加工方法をこのステップにも採用する場合は、前述と同様に、前述の段差解消ステップ（第１ステップ）とこのステップ（第２ステップ）を併合して、同一条件で連続して行うことも可能である。または、第１ステップで５００μＳ／ｃｍ以下の液体を供給して加工を行い、続く第２ステップで供給する液体を電解液に換えることにより、平坦化後の高速加工が可能である。
【００５２】
一般の電解加工（例えば、電解液に被加工物を浸漬させる形態）によれば、物理的欠陥がない高品位な加工面が得られると同時に、高速で均一な加工が可能であり、このため、一般の電解加工は、このステップに有効な加工方法である。
【００５３】
ケミカルエッチングは、等方的であり且つ高速な加工原理からこのステップに有効な加工方法である。更に、平坦化特性に有利なスラリーや薬液（Ｈ２Ｏ２などの酸化剤やＢＴＡなどの防腐剤）の高速相対速度を利用したエッチングも有効である。例えば、他工程で使用されるスピンコーターと同様の装置を使用し、基板の被加工面に対し、スラリーまたは薬液をほぼ並行に基板に向けて噴射すること、またはそれら液体を高速に流すことの可能な水槽に、流れに対して加工面が水平となるように基板を配置するなどして加工できる。この方法は、前述の段差解消ステップ（第１ステップ）にも使用できる。
【００５４】
更に、導電性材料が粒界などを含む場合には、ケミカルエッチングのみでは等方性を維持できない場合があるが、このような場合に、ＲＩＥなどのドライエッチングも使用できる。
第２ステップでは、渦電流センサや光学的膜厚検知手段等により非配線部の配線材料の膜厚を検知し、例えば３００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下になったら第２ステップを終了する。時間管理で第２ステップを終了してもよい。
【００５５】
前記薄膜化した前記配線材料またはバリア材料の上に一部残った前記配線材料を除去し、前記バリア材料を表出させるか、または加工するステップ（第３ステップ）は、下記の図６（ｃ）〜（ｄ）に示す加工ステップであり、このステップを、例えば▲１▼ＣＭＰ、▲２▼複合電解加工、▲３▼一般の電解加工、▲４▼触媒を利用した電解加工、▲５▼ドライエッチングまたはケミカルエッチングの少なくとも一つの加工法で行うことが好ましい。このステップ（第３ステップ）は、前述した配線材料を薄膜化するステップ（第２ステップ）と同様に、同材質を加工するステップであるが、加工ステップ終了時に、バリア材料が表出するステップであるため、加工終了を適切に判断し、また配線材料とバリア材料の加工選択比を１付近にした加工を行う必要がある。更に加工量は、数〜数百ｎｍと非常に少なく、加工速度が要求されないが、その代わりに、異種材質であるバリア材料が表出するため、選択比の調整が必要であると同時に、配線材料とバリア材料に大きなダメージを残存させないプロセスが要求される。
【００５６】
ここで言う選択比とは、材料間の加工速度比の意味であり、例えば、２つの材料の加工で選択比１：１とは、同じ加工速度で加工できることを意味する。よって、平坦性の優れた機械的作用を含む加工方法を選択することが望ましいが、機械的作用を含む加工方法の場合、バリア材料の表出と同時にバリア材料の同時加工が行われてしまう。そのため、加工速度を同程度にする（選択比１付近）加工環境、加工条件を調整することでこのステップ（第３ステップ）を実現できる。この場合、特に固定砥粒ＣＭＰやアブレッシブフリー薬液によるＣＭＰや複合電解加工が有効である。
【００５７】
一般に、配線材料は、結晶粒界が存在するため、一般的なＣＭＰ法では加工異方性が存在し、平坦な加工が困難である。更に欠陥の発生に対してもプロセスを調整する必要がある。そのため、固定砥粒など高ヤング率の工具を使用し且つ弾性変形を抑えることで対応が可能である。その際、前述の欠陥対策にも注意が必要であり、より低圧で加工することが望ましい。望ましい圧力としては、加工対象材料やデバイス構造などにもよるが、現状で使用されている５〜７ｐｓｉより低圧な０．１〜３ｐｓｉ程度が望ましい。また、前述のステップ（第２ステップ）よりも低圧にすることが望ましい。
【００５８】
または、バリア材料を殆ど加工しない条件で、且つバリア材料が表出した直後に配線材料の加工を停止することが可能な、特殊なプロセスを使用するようにしてもよい。この場合、高度にケミカル調整したＣＭＰや、触媒を利用した（純水）電解加工方法などが使用できる。配線材料に銅以外のエッチング可能な材質を使用する場合には、工具接触のない電解加工、ドライエッチング、ケミカルエッチングなども使用できる。
【００５９】
また、このステップ（第３ステップ）にあっては、異種材料であるバリア材料が完全に表出したことを感知して、加工を終了することが平坦化を維持するためには重要である。配線材料が銅である場合、この終点検知装置として、渦電流式の膜厚検知センサが使用出来る。また、配線材料とバリア材料における光等の透過率、屈折率、反射率が異なる場合には、終点検知装置として、光学式の膜厚検知センサ（光学式センサ）も利用でき、反射率の違いを検知することが可能な光学式センサ（エンドポイントディテクター）の使用が実用上望ましい。
さらに、光学的膜厚検知センサではバリア層の一部露出と完全露出が判断しにくい場合は、バリア層の露出を光学的センサで検知した後、所定時間加工を続行しその後終了する、という膜厚検知手段と時間管理を組み合わせることが望ましい。
【００６０】
前記不要の前記配線材料と前記バリア材料を、非配線部分の前記バリア材料が薄膜化するか、または非配線部分の前記バリア材料の一部が残るまで同時に除去するステップ（第４ステップ）は、下記の図６（ｄ）〜（ｅ）に示す加工ステップであり、このステップを、例えば▲１▼ＣＭＰ、▲２▼複合電解加工、▲３▼一般の電解加工、▲４▼触媒を利用した電解加工、▲５▼ドライエッチングまたはケミカルエッチング、▲６▼配線材料とバリア材料の独立した加工の少なくとも一つの加工法で行うことが好ましい。このステップ（第４ステップ）は、薄膜化した配線材料を除去し、配線溝やビアホールの表面を覆うように堆積（成膜）したバリア材料も同時に除去するステップであるため、必ず異種材料（配線材料とバリア材料）を同時に加工するステップとなる。また、前述の各ステップより欠陥制御性に優れ、欠陥の発生をより確実に防止した加工方法及び加工条件を必要とする。つまり、前述のプロセスで得られた表面の平坦性を維持しながら、異種材料である配線材料とバリア材料を同時に加工するため、化学的または電気化学的加工方法では高度に制御された加工条件が必要となる。
【００６１】
バリア材料が電気導電材料の場合、配線材料としての電気導通材料とバリア材料としての電気導通材料の加工速度比（選択比）を１付近に調整した加工条件が必要であり、この条件に合致するようにケミカル調整された電解液（Ｈ２Ｏ２などの酸化剤やＢＴＡなどの防腐剤を添加したもの）や薬液を供給しながら電気化学加工することにより、この要求を満たすことができる。なお、このステップの処理時間や次ステップの加工精度にもよるが、選択比（バリア材料に対する配線材料の加工速度比）を０．２５〜４．０程度にすることが望ましい。
【００６２】
また、同様に、選択比を１付近に調整したケミカル条件（研磨液にＨ２Ｏ２などの酸化剤やＢＴＡなどの防腐剤を添加したもの）や低い押圧圧力、高速相対速度で加工する条件下で、樹脂または砥粒入り樹脂などの研磨パッド上にスラリーまたは薬液を供給し、基板を前記研磨パッドに押圧することによって加工する固定砥粒ＣＭＰやアブレッシブフリー薬液によるＣＭＰを含むＣＭＰを用いることにより、この加工ステップを実現可能である。
【００６３】
また、機械的加工を利用しているＣＭＰ法や複合電解加工では、高速相対運動を利用することにより選択性を調整可能であり、且つ低い押圧圧力で欠陥の少ない加工を実現可能である。更に、触媒を利用した（純水）電解加工法では、接触部を優先的に加工できることから、表面の平坦性を維持しつつ加工することが可能である。
除去するバリア材料が少ない場合には、選択比を１に近づけなくても、例えばバリア材料を優先的に除去する条件で、先にバリア材料の加工を優先的に進めた後、配線材料を優先的に除去する条件で、配線材料の加工を優先的に進めるようにしてもよい。
【００６４】
また、バリア材料が絶縁材料の場合には、このステップの加工方法として、化学的機械的加工（ＣＭＰ）が利用でき、一般的な研磨パッドと砥粒含有スラリーによるＣＭＰの他に、前述と同様にして樹脂粒子または砥粒入り樹脂などの研磨パッド上にスラリーまたは薬液を供給し、基板を前記パッドに押圧することによって加工する固定砥粒ＣＭＰまたはアブレッシブフリー薬液によるＣＭＰを含むＣＭＰが利用できる。
【００６５】
選択比をケミカル制御された場合には、ケミカルエッチングでも加工できる。また、平坦化特性に有利なスラリーや薬液の高速相対速度を利用したエッチングも利用できる。
更に、バリア材料が難加工材料の場合、配線材料の加工とバリア材料の加工を独立に行ってもよい。その場合、配線材料にフォトレジストによるマスクを行いドライエッチングでバリア材料を加工することが出来る。
【００６６】
前記不要の前記配線材料及び薄膜化した前記バリア材料を除去し、非配線部分の前記絶縁材料を表出させるか、または加工するステップ（第５ステップ）は、下記の図６（ｅ）〜（ｆ）に示す加工ステップであり、このステップを、例えば▲１▼ＣＭＰ、▲２▼複合電解加工、▲３▼一般の電解加工、▲４▼触媒を利用した電解加工、▲５▼ドライエッチングまたはケミカルエッチングの少なくとも一つの加工法で行うことが好ましい。このステップ（第５ステップ）は、前述した配線材料とバリア材料を薄膜化するステップ（第４ステップ）と同様に、同材質を加工するステップであるが、加工ステップ終了時に、絶縁材料が表出するステップであるため、加工終了を適切に判断し、配線材料とバリア材料と絶縁材料の加工選択比を１：１：１付近にした加工を行う必要がある。更に加工量は、数ｎｍ〜数十ｎｍと非常に少なく、加工速度を要求されないが、その代わりに、異種材質としての絶縁材料が表出するため、選択比の調整が必要であると同時に、配線材料、バリア材料及び絶縁材料の表面に小さなダメージも残存させないプロセスが要求される。
【００６７】
よって、平坦性に優れ、且つ欠陥発生の少ない、機械的作用を含む加工方法を選択することが望ましいが、機械的作用を含む加工方法の場合、絶縁材料が表出と同時に、絶縁材料が同時に加工されてしまう。そのため、加工速度を同程度にする（選択比１：１：１付近）ような加工環境、加工条件を調整することでこのステップを実現できる。この場合、固定砥粒ＣＭＰ、アブレッシブフリー薬液によるＣＭＰや複合電解加工が有効である。
【００６８】
ただし、加工終了面までの深さが数ｎｍ程度と浅いため、特に前述の欠陥対策にも注意が必要であり、より低圧で加工することが望ましい。ＣＭＰにおける望ましい圧力としては、加工対象材料やデバイス構造などにもよるが、現状使用されている５〜７ｐｓｉより低圧な０．１〜３ｐｓｉが望ましく、前述の第４ステップよりも更に低圧にすることが望ましい。
【００６９】
または、絶縁材料を殆ど加工しない条件で、且つ絶縁材料が表出した直後に、配線材料及びバリア材料の加工をストップ可能な、特殊なプロセスを使用するようにしてもよい。この場合、非常に高度にケミカル調整したＣＭＰや触媒を利用した（純水）電解加工方法などが使用できる。また、工具接触のない電解加工、ドライエッチング、ケミカルエッチングなども適宜利用できる。
【００７０】
また、異種材料が表出することを感知し、加工を終了することが、表面の平坦化を維持するために重要である。配線材料が銅である場合、もしくはバリア層が導電性部材の場合、終点検知装置として、渦電流式の膜厚検知センサが使用出来る。また、バリア材料と絶縁材料の光等の反射率が異なる場合には、終点検知装置として、光学式センサも利用できる。
今後、技術ノードが小さくなるとバリア材料の薄膜化が進み、このステップ（第５ステップ）は、前後の第４ステップや第６ステップと同じ条件で加工を行っても、即ち、第４ステップと第５ステップ、第５ステップと第６ステップ、もしくは第４ステップ、第５ステップ、第６ステップを分けずに１つのステップとしても、表面の平坦化が崩れることなく、加工できる場合があると考えられる。
【００７１】
前記不要の前記配線材料、前記バリア材料及び前記絶縁材料を同時に加工するステップ（第６ステップ）は、図６（ｆ）〜（ｇ）に示す加工ステップであり、このステップを、例えば▲１▼ＣＭＰ、▲２▼ドライエッチングまたはケミカルエッチングの少なくとも一方を有する加工法で行うことが好ましい。このステップ（第６ステップ）は、配線部や絶縁部の加工が終了し、加工後の加工面がそのままデバイス性能に影響することから、欠陥の発生を制御したり、表面の平坦性を確保したりする上で重要な加工プロセスである。このステップは、必要に応じて行われるもので、このステップの以前に行ったステップで発生した欠陥を除去することを目的とする。そのため、欠陥の発生しない加工方法を選定することが望ましい。
【００７２】
このステップでは、加工対象に電気化学的に安定であることが要求される絶縁材料が含まれることから、電解液を含むスラリーまたは薬液を外部から供給しながら研磨パッドの加工面と基板の間に電解をかけることにより配線材料を加工する複合電解加工、触媒を利用した電解加工方法、工具接触のない電解加工などは好ましい加工方法でない。つまり、このステップに有効な加工方法は、樹脂または砥粒入り樹脂などの樹脂パッド上にスラリーまたは薬液を供給し、基板を前記研磨パッドに押圧することによって加工する固定砥粒ＣＭＰまたはアブレッシブフリー薬液によるＣＭＰを含むＣＭＰ、またはドライエッチングやケミカルエッチングなどであり、更に好ましくは、弱い物理的作用を伴う加工方法であることが望ましい。更に、例えば３ｐｓｉ以下の低圧で加工することで、欠陥のない加工を実現できる。
【００７３】
例えば、ＣＭＰの場合、非常に微細な砥粒、樹脂粒子、樹脂粒子や界面活性剤を核とした砥粒担持複合砥粒、砥粒の周りに界面活性剤や高分子などの保護膜をもち、押圧力によって保護膜から突出した砥粒部分のみで加工できる複合粒子など特殊な砥粒を含有したスラリーを使用することで、この加工を実現できる。また、ケミカルで絶縁材料の最表面を軟化または脆性化し、その変質部分を加工する、光による最表面変質化（光触媒の併用も可能）など特殊なケミカル調整を行うことでも、この加工を実現できる。
【００７４】
本発明の更に他の基板処理方法は、絶縁材料の上面に形成した配線用凹部の内部に配線材料を埋込み、不要の配線材料を除去し表面を平坦化するにあたり、非配線部分に位置する前記配線材料を薄膜化するか、または非配線部分上の該配線材料が一部残るまで前記配線材料を除去する第１ステップと、非配線部分の薄膜化した前記配線材料または一部残った前記配線材料を完全に除去し、非配線部分において前記配線材料の下に存在する下地表面を表出させる第２ステップとを有することを特徴とする。
前記第１ステップを、前記配線材料の表面の段差を解消するステップを更に含むようにしてもよく、また非配線部分に位置する前記配線材料の膜厚が３００ｎｍ以下になった時点で終了するようにしてもよい。この場合、非配線部分に位置する前記配線材料の膜厚を、渦電流式または光学式の膜厚測定手段により検知することが好ましい。
【００７５】
前記第２ステップにおける前記配線材料の加工速度を、前記第１ステップにおける前記配線材料の加工速度より遅くすることが好ましい。また、前記第２ステップを、薬液を加えた加工液を使用して行うようにしてもよい。
前記第２ステップを基板に圧力を加えつつ行い、前記第１ステップを前記第１ステップよりも小さい圧力を基板に加えつつ行うようにしてもよい。
【００７６】
非配線部分において、前記下地を該下地の更に下の物質が露出するまで除去するステップを更に有するようにしてもよい。この場合、前記下地を除去するステップは、下地を薄膜化するか、または一部を残すまで下地を除去するステップと、非配線部分において下地の更に下に存在する材質が表出するまで該下地を除去するステップとを有するようにしてもよい。
【００７７】
本発明の更に他の基板処理方法は、表面にバリア材料を成膜した配線用凹部の内部に配線材料を埋込み、不要の前記配線材料及び前記バリア材料を除去し表面を平坦化するにあたり、不要の前記配線材料及び前記バリア材料を、非配線部分に位置する前記バリア材料が薄膜化するか、または非配線部分の該バリア材料の一部が残るまで同時に除去する第１ステップと、不要の前記配線材料及び薄膜化した前記バリア材料または一部残った前記バリア材料を除去し、非配線部分において前記バリア材料の下に存在する下地表面を表出させる第２ステップとを有することを特徴とする。
【００７８】
前記第２ステップを基板に圧力を加えつつ行い、前記第１ステップを前記第２ステップよりも小さい圧力を基板に加えつつ行うようにしてもよい。一般に、第２ステップは、第１ステップより低圧で加工することでスクラッチフリーを実現容易であるが、工具の硬度や弾性係数を変えることで、段差解消、高速加工性を実現できる。そのため、条件によっては、第１ステップを第２ステップよりも小さい圧力で加工することでも対応可能である。
【００７９】
本発明の基板処理装置は、終点検知装置を備え、基板ホルダで保持した基板に電解加工を行う電解加工部と、終点検知装置を備え、基板ホルダで保持した基板にＣＭＰを行うＣＭＰ部と、基板を搬送する基板搬送装置とを有し、基板は、前記電解加工部と前記ＣＭＰ部の両方で加工されることを特徴とする。
前記電解加工には、複合電解加工、電解液を使用した電解加工、触媒を利用した電解加工、一般の電解加工等が含まれる。
【００８０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図３は、本発明の実施の形態における基板処理装置の全体を示す。図３に示すように、この基板処理装置は、多数の半導体ウエハ等の基板をストックする基板カセット３０を載置するロード・アンロードステージ３２を４つ備えている。ロード・アンロードステージ３２上の各基板カセット３０に到達可能となるように、走行機構３４の上に２つのハンドを有する第１搬送ロボット３６が配置されている。走行機構３４には、リニアモータからなる走行機構が採用されている。リニアモータからなる走行機構３４を採用することにより、基板が大口径化し重量が増した場合であっても、基板を高速且つ安定して搬送することができる。
【００８１】
この例は、基板カセット３０を載置するロード・アンロードステージ３２として、ＳＭＩＦ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）  ポッド、もしくはＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄ）を用い、ロード・アンロードステージ３２が外付けされた例を示している。ＳＭＩＦ，ＦＯＵＰは、中に基板カセット３０を収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。ＳＭＩＦもしくはＦＯＵＰを、基板処理装置のロード・アンロードステージ３２に設置した場合、基板処理装置側のハウジング３８に設けられたシャッタ４０、及びＳＭＩＦもしくはＦＯＵＰ側のシャッタが開くことにより、基板処理装置と基板カセット３０側が一体化する。ＳＭＩＦもしくはＦＯＵＰは、基板処理工程が終わると、シャッタを閉じ、基板処理装置と分離し、別の処理工程へ自動もしくは手動で搬送されるため、その内部雰囲気を清浄に保っておく必要がある。
【００８２】
そのため、基板が基板カセットに戻る直前に通る領域Ａの上部には、ケミカルフィルタを通して清浄な空気のダウンフローが形成されている。また、第１搬送ロボット３６の移動にリニアモータを用いているため、発塵が抑えられ、領域Ａの雰囲気をより正常に保つことができる。
なお、基板カセット３０内の基板を清浄に保つために、ＳＭＩＦやＦＯＵＰの様な密閉容器にケミカルフィルタ、ファンを内蔵し、自らクリーン度を維持するクリーンボックスを用いるようにしてもよい。
【００８３】
第１搬送ロボット３６の走行機構３４を対称軸に、ロード・アンロードステージ３２とは反対側に、一対の洗浄機４２が配置されている。各洗浄機４２は、第１搬送ロボット３６のハンドが到達可能な位置に配置されている。また一対の洗浄機４２の間で、第１搬送ロボット３６のハンドが到達可能な位置に、４つの基板載置台４４を備えた基板ステーション４６が配置されている。
【００８４】
前記洗浄機４２と基板ステーション４６が配置されている領域Ｂと、前記基板カセット３０と第１搬送ロボット３６が配置されている領域Ａのクリーン度を分けるために隔壁４８が配置され、互いの領域Ａ，Ｂの間で基板を搬送するため、隔壁４８には、開閉自在なシャッタ５０が設けられている。洗浄機４２と基板ステーション４６に到達可能な位置に、一対の第２搬送ロボット５２が配置されている。更に、前記洗浄機４２と隣接するように、第２搬送ロボット５２のハンドが到達可能な位置に、一対の洗浄機５４が配置されている。
【００８５】
前記洗浄機４２，５４と基板ステーション４６と第２搬送ロボット５２は、全て領域Ｂの中に配置されていて、この領域Ｂは、領域Ａ内の気圧よりも低い気圧に調整されている。前記洗浄機５４は、例えば両面洗浄可能な洗浄機である。
【００８６】
この基板処理装置は、各機器を囲むようにハウジング（図示せず）を有しており、前記ハウジング内は、前記隔壁４８及び一対の隔壁５６により複数の部屋（領域Ａ、領域Ｂを含む）に区画されている。つまり、一対の隔壁５６によって、領域Ｂと区分された２つの基板処理室が形成される２つの領域ＣとＤに区分されている。ここで、各領域Ｃ，Ｄ内の構成は同じであるので、以下、領域Ｃについてのみ説明する。
【００８７】
領域Ｃには、１枚の基板を着脱自在に保持する基板ホルダ（トップリング）６０と、この基板ホルダ６０で保持した基板にＣＭＰ（化学機械的研磨）を行うＣＭＰ部６２と、同じく、触媒としてのイオン交換体を利用した電解加工を行う電解加工部６４が配置されている。ここで、ＣＭＰ部６２は、表面（上面）に樹脂または砥粒入りの樹脂などの研磨パッド６６を設けた、回転（自転）自在な研磨テーブル６８と、この研磨テーブル６８の側方に位置して、研磨パッド６６の上面にスラリーや薬液等の液体（研磨液）を供給する液体供給ノズル７０と、研磨パッド６６のドレッシングを行うためのドレッサ７２とを有している。一方、電解加工部６４は、表面（上面）にイオン交換体７４を貼着した、この例では、いわゆるスクロール運動（並進回転運動）を行う加工テーブル７６を有している。
【００８８】
ＣＭＰ部６２は、機械的ドレッサ７２の他に、流体圧によるドレッサとして、アトマイザー７８を備えている。アトマイザーとは、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素）の混合流体を霧状にして、複数のノズルから研磨面に噴射するものである。アトマイザーの主な目的は、研磨面上に堆積、目詰まりした研磨カス、スラリー粒子を洗い流すことである。アトマイザーの流体圧による研磨面の浄化と、機械的接触であるドレッサ７２による研磨面の目立て作業により、より望ましいドレッシング、即ち研磨面の再生を達成することができる。
【００８９】
図４は、基板ホルダ６０とＣＭＰ部６２及び電解加工部６４との関係を示す図である。図４に示すように、基板ホルダ６０は、回転可能な駆動軸８０によって基板ヘッド８２から吊下げ支持されている。基板ヘッド８２は、位置決め可能な揺動軸８４の上端に連結されており、基板ホルダ６０は、ＣＭＰ部６２の研磨テーブル６８と電解加工部６４の加工テーブル７６にアクセス可能になっている。また、ドレッサ７２は、回転可能な駆動軸８６によってドレッサヘッド８８から吊下げ支持されている。ドレッサヘッド８８は、位置決め可能な揺動軸９０の上端に連結されており、ドレッサ７２は、待機位置と研磨テーブル６８上のドレッサ位置との間を移動可能になっている。
【００９０】
電解加工部６４には、加工テーブル７６の側方に位置して、イオン交換体７４を再生する再生部９２が備えられている。この再生部９２は、待機位置と加工テーブル７６の再生位置との間を揺動自在な揺動アーム９４と、この揺動アーム９４の自由端に保持した再生ヘッド９６とを有している。この再生ヘッド９６は、加工テーブル７６の直径よりも長い長尺状の形状を成している。そして、電源１０８（図５参照）を介して、イオン交換体７４に加工時とは逆の電位を与えつつ、再生ヘッド９６を車のワイパーの様に揺動させ、イオン交換体７４に蓄積した銅等を再生ヘッド９６側に移動させることで、イオン交換体７４を再生できるようになっている。この場合、再生されたイオン交換体７４は、加工テーブル７６の上面に供給される純水または超純水でリンスされる。
なお、図示しないが、このＣＭＰ部６２の研磨テーブル６８には、基板ホルダ６０で保持した基板Ｗの銅２２（図６（ａ）参照）等の膜厚を、渦電流式または光学式、更にはこれらを複合した方式で検知する膜厚検知センサが取付けられている。
【００９１】
図５は、電解加工部６４の詳細を示す。図５に示すように、電解加工部６４は、中空モータ１００に直結され該中空モータ１００の駆動に伴って、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）を行う加工テーブル７６を有している。この加工テーブル７６は、絶縁体から構成されており、この加工テーブル７６の上面に、扇状の加工電極１０２と給電電極１０４とが円周方向に沿って所定間隔離間して交互に埋設され、この加工電極１０２と給電電極１０４の上面にイオン交換体７４が配置されている。更に、中空モータ１００の内部には、外部から延びる純水供給管１０５が配置され、加工テーブル７６の中心部には、この純水供給管１０５と連通して加工テーブル７６の上面で開口する貫通孔７６ａが設けられている。これによって、この純水供給管１０５と連通孔７６ａを通って、純水、好ましくは超純水が加工テーブル７６の上面のイオン交換体７４に供給されるようになっている。
【００９２】
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。なお、純水、好ましくは超純水の代わりに、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体や、任意の電解液を使用し、または酸化防止剤（例えばＢＴＡ；ベンゾトリアゾール）を添加してもよい。加工中に電解液を供給、または酸化防止剤（例えばＢＴＡ；ベンゾトリアゾール）を添加することにより、加工生成物、気体発生等による加工不安定性を除去でき、均一な、再現性のよい加工が得られる。ＢＴＡは、各種金属の表面に薄い皮膜（不溶性錯体）を形成する。本発明による電解加工では形成された皮膜をイオン交換体７４のスクラブ効果により取除くことができ、露出した酸化膜の形成されていない金属表面を加工電極１０２もしくは加工電極１０２の上のイオン交換体７４と接触させることができる。
【００９３】
この例では、加工テーブル７６の上面に複数の扇状の電極板１０６を円周方向に沿って配置し、この電極板１０６に電源１０８の陰極と陽極とを交互に接続することで、電源１０８の陰極と接続した電極板１０６が加工電極１０２となり、陽極と接続した電極板１０６が給電電極１０４となるようにしている。この場合、陰極と陽極の間には絶縁体を介在させる。これは、例えば銅にあっては、陰極側に電解加工作用が生じるからであり、被加工材料によっては、陰極側が給電電極となり、陽極側が加工電極となるようにしてもよい。つまり、被加工材料が、例えば銅、モリブデンまたは鉄にあっては、陰極側に電解加工作用が生じるため、電源１０８の陰極と接続した電極板１０６が加工電極１０２となり、陽極と接続した電極板１０６が給電電極１０４となるようにする。一方、例えばアルミニウムやシリコンにあっては、陽極側で電解加工作用が生じるため、電極の陽極に接続した電極を加工電極となし、陰極側を給電電極とすることができる。
【００９４】
電極の配置は、上記の例に限られない。加工テーブル７６上に多数の陰極と陽極とを絶縁体を介して点在させる構成としてもよい。基板ホルダ側から基板ベベル部に給電し、加工テーブル７６の上面は加工電極のみとしてもよい。
電解加工部６４の加工テーブル７６には、基板ホルダ６０で保持した基板Ｗの銅２２（図６（ａ）参照）等の膜厚を、渦電流式または光学式、更にはこれらを複合した方式で検知する膜厚検知センサ１０９（図３参照）が取付けられている。
【００９５】
イオン交換体７４は、例えば、アニオン交換能また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（第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（第３級以下のアミノ基）を担持したものでもよい。
【００９６】
ここで、例えば強塩基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所謂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第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。
【００９７】
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所謂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。
【００９８】
なお、イオン交換体７４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、また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、ネット、短繊維等が挙げられる。
【００９９】
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。
【０１００】
このように、イオン交換体７４をアニオン交換能またはカチオン交換能を付与した不織布で構成することで、純水また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。さらに、解離によって生成した水酸化物イオンが純水また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１０２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。
【０１０１】
図３に示すように、隔壁５６によって領域Ｂとは仕切られた領域Ｃの中にあって、第２搬送ロボット５２のハンドが到達可能な位置に、基板を反転させる反転機１１０が配置されている。領域Ｂと領域Ｃを仕切る隔壁５６の反転機１１０に対向する位置には、基板搬送用の開口部が設けられ、これらの各開口部には、シャッタ１１２が設けられている。
【０１０２】
前記反転機１１０は、基板をチャックするチャック機構と、基板を１８０゜を鉛直方向に反転させる反転機構と、基板を前記チャック機構によりチャックしているかどうかを確認する基板有無検知センサとを備えている。また、反転機１１０には、第２搬送ロボット５２によって基板が移送される。
【０１０３】
領域Ｃ内には、反転機１１０と基板ホルダ６０との間で基板を移送するための搬送ロボットを構成するリニアトランスポータ１１４が配置されている。このリニアトランスポータ１１４は、直線往復移動する２個のステージ１１６，１１８を備えており、リニアトランスポータ１１４と基板ホルダ６０または反転機１１０との間で基板を受け渡しする場合に、基板トレイを介して行うように構成されている。
【０１０４】
図４の右側部分には、リニアトランスポータ１１４とリフタ１２０とプッシャー１２２との関係が示されている。図４に示すように、リニアトランスポータ１１４の下方にリフタ１２０とプッシャー１２２とが配置されている。またリニアトランスポータ１１４の上方に反転機１１０が配置されている。そして、一方のステージ１１６をリフタ１２０の上方に、他方のステージ１１８をプッシャー１２２の上方にそれぞれ位置させた後に、両ステージ１１６，１１８を同時に移動させすれ違わせた後に、ステージ１１６をプッシャー１２２の上方に、ステージ１１８をリフタ１２０の上方にそれぞれ位置させることができるようになっている。また、基板ホルダ６０は、揺動してプッシャー１２２およびリニアトランスポータ１１４の上方に位置できるようになっている。
【０１０５】
次に、図３乃至図５に示す基板処理装置における基板処理工程の概略を、更に図６を参照して説明する。なお、この例は、図１（ｅ）及び図６（ａ）に示すように、表面に銅めっきを施して、配線用凹部１６の内部に配線材料としての銅２２を充填するとともに、絶縁膜１４上に銅２２を堆積させた基板Ｗを用意し、この絶縁膜１４上の銅２２及びバリアメタル２０を除去して、銅２２の表面と絶縁膜１４の表面とをほぼ同一平面にして、銅２２からなる配線（銅配線）２４を形成する例を説明する。
【０１０６】
先ず、前述のように、表面に配線材料としての銅２２を形成した基板Ｗを収納し、ロード・アンロードステージ３２にセットした基板カセット３０から、１枚の基板Ｗを第１搬送ロボット３６で取出し、この基板Ｗを、基板ステーション４６の基板載置台４４を経由して、第２搬送ロボット５２で反転機１１０に搬送して反転させ、基板Ｗの銅２２を形成した表面が下を向くようにする。次に、この反転後の基板Ｗを第２搬送ロボット５２でリニアトランスポータ１１４に搬送する。そして、基板ヘッド８２を揺動させて、基板ホルダ６０をリフタ１２０の直上方に移動させ、リフタ１２０を上昇させて、リニアトランスポータ１１４からリフタ１２０で受け取って上昇させた基板Ｗを基板ホルダ６０で吸着保持する。
【０１０７】
次に、基板ホルダ６０で基板Ｗを保持したまま、基板ヘッド８２を揺動させて、基板ホルダ６０を加工テーブル７６の上方に移動させる。しかる後、基板ホルダ６０を下降させて、基板ホルダ６０で保持した基板Ｗを加工テーブル７６のイオン交換体７４に接触させ、この状態で、加工テーブル７６と基板ホルダ６０とを回転させ、同時に純水、好ましくは超純水を加工テーブル７６の上面のイオン交換体７４に供給しながら、加工電極１０２と給電電極１０４との間に電圧を印加して、基板の表面（下面）の電解加工（第１ステップ）を行う。
【０１０８】
つまり、イオン交換体７４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、基板Ｗに設けられた銅２２の電解加工を行うのであり、純水、好ましくは超純水がイオン交換体７４の内部を流れるようにすることで、水素イオンまたは水酸化物イオンを多量に生成し、これを基板Ｗの表面に供給することで、効率のよい電解加工を行うことができる。
【０１０９】
この電解加工方法では、液体として純水を使用した場合、基板表面の凹部の内部にも純水が存在し、純水そのものはほとんど電離されていないため、凹部内の純水と接している部分では基板の除去加工はほとんど進行しない。従って、イオンが豊富に存在するイオン交換体と接する部分のみで除去加工が進んでいき、通常の電解液を用いた電解加工方法よりも平坦化性能に優れているという利点がある。
【０１１０】
ここで、純水、好ましくは超純水がイオン交換体７４の内部を流れるようにすることで、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）に充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、好ましくは超純水の流れは必要で、また純水、好ましくは超純水の流れとしては、一様かつ均一であることが望ましく、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。
【０１１１】
この時、加工電極１０２と給電電極１０４との間に印加する電圧、またはこの間に供給する電流を制御して加工レートを最適に調整するとともに、この時の電流値と加工時間の積から電気量を求め、この電気量が所定の値に達した時に、第１ステップとしての電解加工を終了する。なお、加工テーブル７６に取付けた膜厚検知センサ１０９で銅２２の膜厚を測定し、この膜厚が所定の値に達した時に、第１ステップとしての電解加工を終了するようにしてもよい。
【０１１２】
この第１ステップとしての電解加工は、図６（ａ）に示す、段差を有する銅２２の表面を除去加工して、図６（ｂ）に示すように、銅２２の表面を平坦化する加工である。つまり、この電解加工は、銅２２の凹凸面の凸部のみを選択的に、または優先的に除去加工して段差を解消する加工である。このため、基板Ｗと接触するイオン交換体７４として、硬質のものを使用して、イオン交換体７４の弾性変形による影響を少なくすることが好ましい。このように、イオン交換体７４として、硬質のものを使用すると、段差解消特性に優れているものの、加工後の被加工面に物理的、化学的ダメージを受けやすく、段差は解消可能であるがダメージのない高品位な加工面を得にくい。しかし、仮に銅２２の表面にダメージが発生しても、微小な加工ひずみやクラック、スクラッチなどのダメージ（表面欠陥）であれば、その後の加工ステップで欠陥の除去が可能である。このため、加工ステップ組合せの前半、特に最初に、つまり第１ステップとして、この段差解消ステップを行うことが望ましく、これにより、以降の加工ステップにおける加工方法の選択肢が広がり、性能のみならずコストやスループットをも考慮に入れた選択が可能となる。
【０１１３】
なお、この第１ステップ（段差解消ステップ）を、切削や研削で行ってもよく、また、ＣＭＰ法で行ってもよい。ＣＭＰ法の場合、通常使用されている高い押圧力（５〜７ｐｓｉ）と低い相対運動（０．１〜０．４ｍ／ｓｅｃ）では、その工具の加工作用面に弾性変形による歪みが生じ、段差を解消することは困難であるが、高いヤング率の工具、または低い圧力（０．１〜３ｐｓｉ程度）、高い相対速度（０．５〜１０ｍ／ｓｅｃ）の条件で加工することで段差解消を実現出来る。
【０１１４】
第１ステップは、更に、銅の表面を酸化し、かつ当該酸化された銅のキレート膜（不動態化膜）を形成するキレート膜形成工程と、銅の凹凸に応じて前記キレート膜の凸部分を選択的にスクラブ除去し、当該凸部分の銅を表面に露出させるキレート膜除去工程と、銅の凸部が平坦化されるまで、前記キレート膜形成工程と前記キレート膜除去工程とを繰り返し行うようにした複合電解加工方法で行うようにしてもよい。この加工方法は、ＣＭＰと加工原理はほぼ同様であるが、銅の表面酸化を電気力でアシストし、被加工表面を機械的に弱い酸化膜で覆って、工具と接触する加工表面のみを加工でき、段差解消方法として使用することが出来る。更に酸化膜厚を制御可能であるため、速い平坦加速度を実現可能である。更に、工具と基板の加工圧力を０．１以上３ｐｓｉ以下に抑えることにより、欠陥のない加工が可能である。
【０１１５】
装置形態としては、前述の図５に基づいたものを用い、図５で配置したイオン交換体７４の代わりに、通液性をもたせた研磨パッド等を装着させる。この時、使用する電解液に砥粒を含有させる、もしくは電解液とは別にスラリーを供給することによって、機械的作用を強め、複合電解加工方法としてもよい。
【０１１６】
次に、前述の同様に、基板ホルダ６０で保持した基板Ｗを加工テーブル７６のイオン交換体７４に接触させ、この状態で、加工テーブル７６と基板ホルダ６０とを回転させ、同時に純水、好ましくは超純水を加工テーブル７６の上面のイオン交換体７４に供給しながら、加工電極１０２と給電電極１０４との間に電圧を印加して、基板の表面（下面）の電解加工（第２ステップ）を行う。つまり、この第２ステップの電解加工では、第１ステップと同じ電解加工であっても、加工条件を変更して、加工レートを上げ、これによって、スループットを向上させる。
【０１１７】
この第２ステップとしての電解加工は、図６（ｂ）に示す、平坦化した銅２２の表面を均一に除去加工して、図６（ｃ）に示すように、例えば非配線部分に位置するバリアメタル２０上に銅２２の膜厚が、例えば数〜数百ｎｍとなるまで薄膜化するか、または一部を非配線部のバリアメタル２０に上に残すまで銅２２を除去加工するステップであり、例えば渦電流式や光学式の膜厚検知センサ１０９で銅２２の膜厚を測定して、この膜厚が所定の値に達した時に、このステップを終了する。このため、この第２ステップは、均一な銅２２の除去加工を行うことができ、且つ銅２２の堆積量が大きい場合には、高速で加工可能な加工方法を使用することが望ましい。
【０１１８】
この第２ステップは、バリアメタル２０が加工面に現れる前に加工ステップを終了するため、非常に簡略化された加工系で加工が実現でき、高品位の加工が可能である。バリアメタル２０が表出しないため、前述の電解加工の他に、複合電解加工のような電気力を利用した加工方法、または一般の電解エッチングなどの加工方法で安定した均一性の高い加工が可能となる。
【０１１９】
一般に、ＣＭＰでこの第２ステップの加工を行う場合、段差解消と同じプロセスで行うことが提案されている。しかし、段差解消ステップ（第１ステップ）とは独立させて、平坦化面を均一に加工し、薄膜化するステップに特化することにより、高速で且つ均一加工に有利なプロセス条件で加工することが可能になる。もし、前述のステップ（第１ステップ）とこのステップ（第２ステップ）を同じ加工工具を用いて行う場合、このステップ（第２ステップ）では、前述のステップ（第１ステップ）よりも加工圧力を高くしたり、相対速度を高めたりして、平坦化後の削り増しを高速で行うことが望ましい。
【０１２０】
複合電解加工は、前述と同様に、電解による配線材料表面の陽極酸化とキレート化と、接触部材との接触によるスクラブ研磨を組み合わせた加工方法であり、例えば電解液を含むスラリーまたは電解液を含む薬液を外部から供給しながら、研磨パッド加工面と基板の間に電界をかけつつ、スクラブ除去することにより加工が進行する。化学研磨や電解加工、複合電解加工、電解研磨など、電気力を利用した物理的加工や、電気化学による加工を使用するプロセスを使うことにより、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非常に弱い物理力によって除去加工を行い、これにより、塑性変形による加工変質層や転位等の欠陥が発生することを防止して、材料の特性を損なわずに加工を行うことが出来る。更に、電気力を使用するプロセスは、加工速度の制御が容易であるばかりでなく、高速加工を実現可能である。
【０１２１】
なお、例えば、段差解消性の優れ、純水、好ましく超純水を使用して汚染のない電解加工方法をこのステップ（第２ステップ）にも採用し、前述の段差解消ステップ（第１ステップ）とこのステップ（第２ステップ）を同じ条件で連続して行うことで、スループットを向上させることができる。
【０１２２】
なお、この第２ステップを、一般の電解加工で行うこともでき、この種の電解加工によれば、物理的欠陥がない高品位な加工面が得られると同時に、高速な均一な加工が可能である。更に、ケミカルエッチングで行うこともできる。ケミカルエッチングは、等方的であり且つ高速な加工原理からこの第２ステップに有効な加工方法である。更に、平坦化特性に有利なスラリーや薬液（Ｈ２Ｏ２などの酸化剤やＢＴＡなどの防腐剤）の高速相対速度を利用したエッチングも有効である。例えば、他工程で使用されるスピンコーターと同様の装置を使用し、基板の被加工面に対し、スラリーまたは薬液をほぼ並行に基板に向けて噴射すること、またはそれら液体を高速に流すことの可能な水槽に、流れに対して加工面が水平となるように基板を配置するなどして加工できる。この方法は、前述の段差解消ステップ（第１ステップ）にも使用できる。
【０１２３】
更に、導電性材料が粒界などを含む場合には、ケミカルエッチングのみでは等方性を維持できない場合があるが、このような場合に、ＲＩＥなどのドライエッチングも使用できる。
【０１２４】
なお、この第２ステップは、非配線部分の銅２２の膜厚が、例えば３００ｎｍ以下になったところで終了する。第２ステップを電解加工で行う場合は、電解加工ではピットが生じることがあり、最大のピット深度を多めに考慮した場合は、銅２２の膜厚が４００ｎｍ以下になった時点で第２ステップを終了するようにしてもよいが、電解加工の高速研磨のメリットを生かすために、通常は３００ｎｍ以下、もしくは２００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下、更に好ましくは５０ｎｍ以下になるまで電解加工（第２ステップ）を行うようにすることが好ましい。
そして、電解加工（第１ステップ及び第２ステップ）完了後、電源の接続を切り、基板ホルダ６０を上昇させて、加工テーブル７６と基板ホルダ６０の回転を停止させる。
【０１２５】
次に、基板ホルダ６０で基板Ｗを保持した状態で、基板ヘッド８２を揺動させて、基板ホルダ６０を研磨テーブル６８の直上方に移動させる。しかる後、基板ホルダ６０を下降させ、基板ホルダ６０で保持した基板Ｗを研磨テーブル６８の研磨パッド６６に所定の押圧力で押圧する。この状態で、研磨テーブル６８と基板ホルダ６０とを回転させ、同時に液体供給ノズル７０から研磨パッド６６に液体（研磨液）を供給して、基板Ｗの表面（下面）の第３ステップとしての第１ＣＭＰ（化学機械的研磨）を行う。
【０１２６】
この第３ステップは、図６（ｃ）に示す、薄膜化した銅２２またはバリアメタル２０の上に一部残った銅２２を除去し、図６（ｄ）に示すように、バリアメタル２０を表出させるか、または加工するステップであり、例えば、加工テーブル６８に備えられた膜厚検知センサからの信号及び／または時間管理によって、この加工を終了する。つまり、この第３ステップは、銅２２を薄膜化するステップ（第２ステップ）と同様に、銅２２のみを加工するステップであるが、加工ステップ終了時に、バリアメタル２０が表出するステップであるため、加工終了を適切に判断し、また銅２２とバリアメタル２０の加工選択比を１付近にした加工を行う必要がある。更に加工量は、数ｎｍ〜数十ｎｍと非常に少なく、加工速度が要求されないが、その代わりに、バリアメタル２０が表出するため、選択比の調整が必要であると同時に、銅２２とバリアメタル２０の表面に大きなダメージを残存させないプロセスが要求される。
【０１２７】
このため、この第３ステップは、この例のように、ＣＭＰに行う場合には、研磨速度を遅く、かつ基板Ｗを研磨パッド６６に低圧で押し付ける、精密な加工を行う。また、銅２２とバリアメタル２０の加工速度を同程度にする（選択比１付近）ように加工環境、加工条件を調整する。
【０１２８】
つまり、一般に、配線材料としての銅は、結晶粒界が存在するため、一般的なＣＭＰ法では加工異方性が存在し、平坦な加工が困難である。更に欠陥の発生に対してもプロセスを調整する必要がある。そのため、固定砥粒など高ヤング率の研磨パッド（工具）６６を使用し且つ弾性変形を抑えることで対応が可能である。その際、欠陥対策にも注意が必要であり、より低圧で加工することが望ましい。望ましい圧力としては、加工対象材料やデバイス構造などにもよるが、現状のＣＭＰで一般に使用されている５〜７ｐｓｉより低圧な０．１〜３ｐｓｉ程度が望ましい。また、前述のステップ（第２ステップ）よりも低圧にすることが望ましい。
【０１２９】
または、バリアメタル２０を殆ど加工しない条件で、且つバリアメタル２０が表出した直後に銅２２の加工を停止することが可能な、特殊なプロセスを使用するようにしてもよい。この場合、高度にケミカル調整したＣＭＰや触媒を利用した（純水）電解加工方法などが使用できる。配線材料に銅以外のエッチング可能な材質を使用する場合には、工具接触のない電解加工、ドライエッチング、ケミカルエッチングなども使用できる。
【０１３０】
また、この第３ステップにあっては、異種材料であるバリアメタル２０が表出したことを感知して、加工を終了することが平坦化を維持するためには重要である。配線材料が銅である場合、この終点検知装置として、渦電流式の膜厚検知センサが使用出来る。また、配線材料とバリア材料における光等の透過率、屈折率、反射率が異なる場合には、終点検知装置として、光学式の膜厚検知センサ（光学式センサ）も利用でき、反射率の違いを検知することが可能な光学式センサ（エンドポイントディテクター）の使用が実用上望ましい。
【０１３１】
第３ステップの加工方法としては、各種電解加工なども適用可能であるが、銅が徐々に少なくなってくるので、砥粒を使用する機械的研磨を含む加工方法が適する。
そして、この第３ステップ終了後、必要に応じて、研磨テーブル６８上に純水または水を供給し、更に基板への押圧力を低くして、異物を除去する水ポリッシングを行う。
【０１３２】
次に、前述と同様に、基板ホルダ６０で保持した基板Ｗを研磨テーブル６８の研磨パッド６６に所定の押圧力で押圧し、この状態で、研磨テーブル６８と基板ホルダ６０とを回転させ、同時に液体供給ノズル７０から研磨パッド６６に液体（研磨液）を供給して、基板Ｗの表面（下面）の第４ステップとしての第２ＣＭＰ（化学機械的研磨）を行う。
【０１３３】
この第４ステップは、図６（ｄ）に示す、バリアメタル２０が表出した基板の該バリアメタル２０と配線部の銅２２を同時に研磨して、図６（ｅ）に示すように、非配線部分のバリアメタル２０が薄膜化するまでバリアメタル２０と銅２２を同時に除去するステップであり、バリアメタル２０の膜厚を研磨テーブル６８に備えられた膜厚検知センサで測定し、この膜厚が所定の値に達した時に、この加工を終了する。つまり、この第４ステップは、配線部の銅２２を除去し、配線溝やビアホールの表面を覆うように堆積（成膜）したバリアメタル２０も同時に除去するステップであるため、必ず異種材料（配線材料とバリア材料）を同時に加工するステップとなる。また、前述の各ステップより欠陥制御性に優れ、欠陥の発生をより確実に防止した加工方法及び加工条件を必要とする。つまり、前述のプロセスで得られた平坦化面を維持しながら、異種材料（配線材料とバリア材料）を同時に加工するため、化学的または電気化学的加工方法では高度に制御された加工条件が必要となる。
【０１３４】
ここで、この例のように、バリア材料が電気導電材料（バリアメタル）の場合、配線材料としての電気導通材料とバリアメタルとしての電気導通材料の加工速度比（選択比）を１付近に調整した加工条件が必要であり、この条件に合致するようにケミカル調整された電解液（Ｈ２Ｏ２などの酸化剤やＢＴＡなどの防腐剤を添加したもの）や薬液を供給しながら電気化学加工することにより、この要求を満たすことができる。なお、このステップの処理時間や次ステップの加工精度にもよるが、選択比（バリアメタルに対する配線材料の加工速度比）を０．２５〜４．０程度、好ましくは０．５〜２．０程度にすることが望ましい。
【０１３５】
また、同様に、選択比を１付近に調整したケミカル条件（研磨液にＨ２Ｏ２などの酸化剤やＢＴＡなどの防腐剤を添加したもの）や低い押圧圧力、高速相対速度で加工する条件下で、樹脂または砥粒入り樹脂などの研磨パッド６６上にスラリーまたは薬液を供給し、基板Ｗを前記研磨パッド６６に押圧することによって加工する固定砥粒ＣＭＰや、下記のようなアブレッシブフリー薬液によるＣＭＰを含むＣＭＰを用いることにより、第４ステップ加工を実現可能である。
【０１３６】
また、機械的加工を利用しているＣＭＰ法や複合電解加工では、高速相対運動を利用することにより選択性を調整可能であり、且つ低い押圧圧力で欠陥の少ない加工を実現可能である。更に、この第４ステップを、触媒を利用した（純水）電解加工法で行ってもよく、この方法では、接触部を優先的に加工できることから、平坦性を維持しつつ加工することが可能である。
【０１３７】
また、バリア材料が絶縁材料の場合にも、この第４ステップの加工方法として、化学的機械的加工（ＣＭＰ）が利用でき、前述と同様にして樹脂または砥粒入り樹脂などの研磨パッド上にスラリーまたは薬液を供給し、基板を前記研磨パッドに押圧することによって加工する固定砥粒ＣＭＰまたはアブレッシブフリー薬液によるＣＭＰを含むＣＭＰが利用できる。
選択比をケミカル制御された場合には、ケミカルエッチングでも加工できる。また、平坦化特性に有利なスラリーや薬液の高速相対速度を利用したエッチングも利用できる。
【０１３８】
更に、バリア材料が難加工材料の場合、配線材料の加工とバリア材料の加工を独立に行ってもよい。その場合、配線材料にフォトレジストによるマスクを行いドライエッチングでバリア材料を加工することが出来る。
そして、この第４ステップ終了後、必要に応じて、研磨テーブル６８上に水を供給して低圧力で異物を除去する水ポリッシングを行う。
【０１３９】
次に、前述と同様に、基板ホルダ６０で保持した基板Ｗを研磨テーブル６８の研磨パッド６６に所定の押圧力で押圧し、この状態で、研磨テーブル６８と基板ホルダ６０とを回転させ、同時に液体供給ノズル７０から研磨パッド６６に液体（研磨液）を供給して、基板Ｗの表面（下面）の第５ステップとしての第３ＣＭＰ（化学機械的研磨）を行う。
【０１４０】
この第５ステップは、図６（ｅ）に示す、銅２２及び薄膜化したバリアメタル２０を同時に除去し、図６（ｆ）に示すように、非配線部分の絶縁膜１４を表出させるか、または加工するステップであり、例えば、研磨テーブル６８に備えられた膜厚検知センサからの信号と時間管理によって、この加工を終了する。つまり、この第５ステップは、前述した銅２２とバリアメタル２０を除去してバリアメタル２０を薄膜化する第４ステップと同様に、同材質を加工するステップであるが、加工ステップ終了時に、絶縁膜１４が表出するステップであるため、加工終了を適切に判断し、銅２２とバリアメタル２０と絶縁膜１４の加工選択比を１：１：１付近にした加工を行う必要がある。更に加工量は、数ｎｍ〜数十ｎｍと非常に少なく、加工速度を要求されないが、その代わりに、異種材質としての絶縁膜１４が表出するため、選択比の調整が必要であると同時に、銅２２、バリアメタル２０及び絶縁膜１４の表面に小さなダメージも残存させないプロセスが要求される。
【０１４１】
よって、平坦性に優れ、且つ欠陥発生の少ない、機械的作用を含む加工方法を選択することが望ましいが、機械的作用を含む加工方法の場合、絶縁膜１４が表出と同時に、絶縁膜１４が同時に加工されてしまう。そのため、銅２２、バリアメタル２０及び絶縁膜１４の加工速度を同程度にする（選択比１：１：１付近）ような加工環境、加工条件を調整することでこのステップを実現できる。
【０１４２】
ただし、加工終了面までの深さが数ｎｍ程度と浅いため、特に欠陥対策にも注意が必要であり、より低圧で加工することが望ましい。つまり、この例のように、この第５ステップを、固定砥粒ＣＭＰで行う場合には、この第５ステップは、最終的な仕上げに当たり、また絶縁膜１４として、ＵＬＫ（超低誘電率素材）を使用した場合に、このＵＬＫが露出するため、各ステップ中最も精密に低圧で加工することが求められる。このＣＭＰによる第５ステップにおける望ましい圧力としては、加工対象材料やデバイス構造などにもよるが、現状のＣＭＰで一般に使用されている５〜７ｐｓｉより低圧な０．１〜３ｐｓｉが望ましく、前述の第４ステップよりも更に低圧な、１ｐｓｉ以下であることが更に好ましい。また、基板Ｗと研磨パッド６６との相対速度を第４ステップよりも上昇させるとよい。更に、より低圧にして、基板Ｗと研磨パッド６６との間の液体によるハイドロプレーニング研磨を行ってもよい。
【０１４３】
または、絶縁膜１４を殆ど加工しない条件で、且つ絶縁膜１４が表出した直後に、銅２２及びバリアメタル２０の加工をストップ可能な、特殊なプロセスを使用するようにしてもよい。この場合、非常に高度にケミカル調整したＣＭＰや触媒を利用した（純水）電解加工方法などが使用できる。また、工具接触のない電解加工、ドライエッチング、ケミカルエッチングなども適宜利用できる。
【０１４４】
また、絶縁膜１４が表出することを感知し、加工を終了することが平坦化を維持するために重要である。配線材料が銅である場合、終点検知装置として、渦電流式の膜厚検知センサが使用出来る。また、バリア材料と絶縁材料の光等の反射率が異なる場合には、終点検知装置として、光学式センサも利用できる。
今後、技術ノードが小さくなるとバリア材料の薄膜化が進み、このステップ（第５ステップ）は、前後ステップと同様のステップで加工を行っても、すなわち、第４ステップと第５ステップを併合させても、平坦化が崩れることなく、加工できる場合があると考えられる。
そして、この第５ステップ終了後、必要に応じて、研磨テーブル６８上に水を供給しつつ基板押圧力を下げて低圧力で異物を除去する水ポリッシングを行う。
【０１４５】
次に、必要に応じて、前述と同様に、基板ホルダ６０で保持した基板Ｗを研磨テーブル６８の研磨パッド６６に所定の押圧力で押圧し、この状態で、研磨テーブル６８と基板ホルダ６０とを回転させ、同時に液体供給ノズル７０から研磨パッド６６に液体（研磨液）を供給して、基板Ｗの表面（下面）の第６ステップとしての第４ＣＭＰ（化学機械的研磨）を行う。
【０１４６】
この第６ステップは、図６（ｆ）に示す、銅２２及びバリアメタル２０を除去して絶縁膜１４を表出させた基板Ｗの表面を更に研磨して、図６（ｇ）に示すように、銅２２、バリアメタル２０及び絶縁膜１４の削り込みを行うステップであり、そのため、銅２２、バリアメタル２０及び絶縁膜１４の加工速度を同程度にする（選択比１：１：１付近）ような加工環境、加工条件を調整することでこのステップを実現でき、例えば、研磨テーブル６８に備えられた膜厚検知センサからの信号と時間管理によって、この加工を終了する。この第６ステップは、配線部や絶縁部の加工が終了し、加工後の加工面がそのままデバイス性能に影響することから、欠陥の発生を制御したり、平坦性を確保したりする上で重要な加工プロセスである。この第６ステップは、必要に応じて行われるもので、この第６ステップの以前に行ったステップで発生した欠陥を除去することを目的とする。そのため、欠陥の発生しない加工方法を選定することが望ましい。
【０１４７】
この第６ステップは、加工対象に電気化学的安定であることが要求される絶縁膜（絶縁材料）１４が含まれることから、樹脂（粒子）または砥粒入り樹脂などの研磨パッド上にスラリーまたは薬液を供給し、基板を前記研磨パッドに押圧することによって加工する固定砥粒ＣＭＰまたはアブレッシブフリー薬液によるＣＭＰを含むＣＭＰ、またはドライエッチングやケミカルエッチングなどが好ましく、更に好ましくは、弱い物理的作用を伴う加工方法であることが望ましい。更に、例えば３ｐｓｉ以下の低圧で加工することで、欠陥のない加工を実現できる。
【０１４８】
例えば、ＣＭＰの場合、非常に微細な砥粒、樹脂粒子、樹脂粒子や界面活性剤を核とした砥粒担持複合砥粒、砥粒の周りに界面活性剤や高分子などの保護膜をもち、押圧力によって保護膜から突出した砥粒部分のみで加工できる複合粒子など特殊な砥粒を含有したスラリーを使用することで、この加工を実現できる。また、ケミカルで絶縁材料の最表面を軟化または脆性化し、その変質部分を加工する、光による最表面変質化（光触媒の併用も可能）など特殊なケミカル調整を行うことでも、この加工を実現できる。
そして、この第６ステップ終了後、必要に応じて、研磨テーブル６８上に水を供給して低圧力で異物を除去する水ポリッシングを行う。
次に、基板ホルダ６０を上昇させ、研磨テーブル６８と基板ホルダ６０の回転を停止し、更に液体の供給を停止して化学機械的研磨を終了する。
【０１４９】
この研磨終了後、基板ヘッド８２を揺動させて、基板Ｗを、プッシャー１２２を介してリニアトランスポータ１１４に受け渡す。第２搬送ロボット５２は、このリニアトランスポータ１１４から基板Ｗを受取り、必要に応じて反転機１１０に搬送して反転させ、更に洗浄機５４に搬送して第１次洗浄を行い、更に洗浄機４２に搬送して仕上げ洗浄・スピン乾燥を行う。しかる後、この乾燥後の基板を第１搬送ロボット３６でロード・アンロードステージ３２の基板カセット３０に戻す。
【０１５０】
なお、上記例では、電解加工部６４に純水、好ましくは超純水を供給した例を示している。このように電解質を含まない純水、好ましく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。更に、電解によって溶解した銅イオン等が、イオン交換体７４にイオン交換反応で即座に捕捉されるため、溶解した銅イオン等が基板Ｗの他の部分に再度析出したり、酸化されて微粒子となり基板Ｗの表面を汚染したりすることがない。
【０１５１】
ここで、超純水は、比抵抗が大きく電流が流れ難いため、電極と被加工物との距離を極力短くしたり、電極と被加工物との間にイオン交換体を挟むことで電気抵抗を低減したりしているが、さらに電解液を組み合わせることで、更に電気抵抗を低減して消費電力を削減することができる。なお、電解液による加工では、被加工物の加工される部分が加工電極よりやや広い範囲に及ぶが、超純水とイオン交換体の組合せでは、超純水にほとんど電流が流れないため、被加工物の加工電極とイオン交換体が投影された範囲内のみが加工されることになる。
【０１５２】
また、純水または超純水の代わりに、純水または超純水に電解質を添加した電解液を使用してもよい。電解液を使用することで、さらに電気抵抗を低減して消費電力を削減することができる。また、被加工物の除去加工速度が上昇する。この電解液としては、例えば、ＮａＣｌやＮａ２ＳＯ４等の中性塩、ＨＣｌやＨ２ＳＯ４等の酸、更には、アンモニア等のアルカリなどの溶液が使用でき、被加工物の特性によって適宜選択して使用すればよい。
【０１５３】
更に、純水または超純水の代わりに、純水または超純水に界面活性剤等を添加して、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下、好ましくは、５０μＳ／ｃｍ以下、更に好ましくは、０．１μＳ／ｃｍ以下（比抵抗で１０ＭΩ・ｃｍ以上）にした液体を使用してもよい。このように、純水または超純水に界面活性剤を添加することで、基板Ｗとイオン交換体７４の界面にイオンの移動を防ぐ一様な抑制作用を有する層を形成し、これによって、イオン交換（金属の溶解）の集中を緩和して加工面の平坦性を向上させることができる。ここで、界面活性剤濃度は、１００ｐｐｍ以下が望ましい。なお、電気伝導度の値があまり高いと電流効率が下がり、加工速度が遅くなるが、５００μＳ／ｃｍ以下、好ましくは、５０μＳ／ｃｍ以下、更に好ましくは、０．１μＳ／ｃｍ以下の電気伝導度を有する液体を使用することで、所望の加工速度を得ることができる。
【０１５４】
また、電解加工部６４では、基板Ｗと加工電極１０２及び給電電極１０４との間にイオン交換体７４を挟むことで、加工速度を大幅に向上させることができる。つまり、超純水電気化学的加工は、超純水中の水酸化物イオンと被加工材料との化学的相互作用によるものである。しかし、超純水中に含まれる反応種である水酸化物イオン濃度は、常温・常圧状態で１０−７ｍｏｌ／Ｌと微量であるため、除去加工反応以外の反応（酸化膜形成等）による除去加工効率の低下が考えられる。このため、除去加工反応を高効率で行うためには、水酸化物イオンを増加させる必要がある。そこで、水酸化物イオンを増加させる方法として、触媒材料により超純水の解離反応を促進させる方法があり、その有力な触媒材料としてイオン交換体が挙げられる。具体的には、イオン交換体中の官能基と水分子との相互作用により水分子の解離反応に関する活性化エネルギを低下させる。これによって、水の解離を促進させて、加工速度を向上させることができる。
【０１５５】
ここで、例えばイオン交換体７４としてカチオン交換基を付与したものを使用して銅の電解加工を行うと、加工終了後に銅がイオン交換体（カチオン交換体）７４のイオン交換基を飽和しており、次の加工を行う時の加工効率が悪くなる。また、イオン交換体７４としてアニオン交換基を付与したものを使用して銅の電解加工を行うと、イオン交換体（アニオン交換体）７４の表面に銅の酸化物の微粒子が生成されて付着し、次の処理基板の表面を汚染するおそれがある。
【０１５６】
そこで、このような場合に、揺動アーム９４に取付けた再生ヘッド９６を加工テーブル７６のイオン交換体７４に近接乃至接触させ、この状態で、電源１０８を介してイオン交換体７４に加工時とは逆の電位を与え、イオン交換体７４に付着した銅等の付着物の溶解を促進させることで、加工中にイオン交換体７４を再生する。この場合、再生されたイオン交換体７４は、加工テーブル７６の上面に供給される純水または超純水でリンスされる。
【０１５７】
上記の例では、第６ステップ終了後、基板Ｗを洗浄・乾燥させて基板Ｗを基板カセット３０に戻すようにしているが、例えば一対の洗浄機４２または一対の洗浄機５４の少なくとも一つを無電解めっき装置に置換え、この無電解めっき装置で、図７に示すように、配線２４の露出表面に、Ｃｏ合金やＮｉ合金等からなる保護膜２６を選択的に形成し、この保護膜２６によって、配線２４の表面を保護するようにしてもよい。つまり、例えば、配線２４をＣＭＰ等で露出させ、洗浄した後、直ちに配線２４の露出表面を保護膜２６で覆って保護することで、銅配線の腐食を防止することができる。配線部を保護膜２６で覆った後、基板を洗浄機で洗浄し乾燥させて、カセット３０に戻す。
【０１５８】
図８は、この無電解めっき装置の一例を示す。この無電解めっき装置は、基板Ｗをその上面に保持する保持手段９１１と、保持手段９１１に保持された基板Ｗの被めっき面（上面）の周縁部に当接して該周縁部をシールする堰部材９３１と、堰部材９３１でその周縁部をシールされた基板Ｗの被めっき面にめっき液を供給するシャワーヘッド９４１を備えている。無電解めっき装置は、さらに保持手段９１１の上部外周近傍に設置されて基板Ｗの被めっき面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段９５１と、排出された洗浄液等（めっき廃液）を回収する回収容器９６１と、基板Ｗ上に保持しためっき液を吸引して回収するめっき液回収ノズル９６５と、保持手段９１１を回転駆動するモータＭとを備えている。
【０１５９】
保持手段９１１は、その上面に基板Ｗを載置して保持する基板載置部９１３を有している。この基板載置部９１３は、基板Ｗを載置して固定するように構成されており、具体的には基板Ｗをその裏面側に真空吸着する図示しない真空吸着機構を有している。一方、基板載置部９１３の裏面側には、面状であって基板Ｗの被めっき面を下面側から暖めて保温する裏面ヒータ９１５が設置されている。この裏面ヒータ９１５は、例えばラバーヒータによって構成されている。この保持手段９１１は、モータＭによって回転駆動されると共に、図示しない昇降手段によって上下動できるように構成されている。
堰部材９３１は、筒状であってその下部に基板Ｗの外周縁をシールするシール部９３３を有し、図示の位置から上下動しないようになっている。
【０１６０】
シャワーヘッド９４１は、先端に多数のノズルを設けることで、供給されためっき液をシャワー状に分散して基板Ｗの被めっき面に略均一に供給する構造のものである。また洗浄液供給手段９５１は、ノズル９５３から洗浄液を噴出する構造である。めっき液回収ノズル９６５は、上下動且つ旋回でき、その先端が基板Ｗの上面周縁部の堰部材９３１の内側に下降して基板Ｗ上のめっき液を吸引するように構成されている。
【０１６１】
次に、この無電解めっき装置の動作を説明する。まず図示の状態よりも保持手段９１１を下降させて堰部材９３１との間に所定寸法の隙間を設け、基板載置部９１３に基板Ｗを載置・固定する。
次に、保持手段９１１を上昇させて、図示のようにその上面を堰部材９３１の下面に当接させ、同時に基板Ｗの外周を堰部材９３１のシール部９３３によってシールする。このとき基板Ｗの表面は開放された状態となっている。
【０１６２】
次に、裏面ヒータ９１５によって基板Ｗ自体を直接加熱して、シャワーヘッド９４１から、例えば５０℃に加熱されためっき液を噴出して基板Ｗの表面の略全体にめっき液を降り注ぐ。基板Ｗの表面は、堰部材９３１によって囲まれているので、注入しためっき液は全て基板Ｗの表面に保持される。供給するめっき液の量は、基板Ｗの表面に１ｍｍ厚（約３０ｍｌ）となる程度の少量で良い。なお被めっき面上に保持するめっき液の深さは１０ｍｍ以下であれば良く、この例のように１ｍｍでも良い。この例のように供給するめっき液が少量で済めばこれを加熱する加熱装置も小型のもので良くなる。
【０１６３】
このように基板Ｗ自体を加熱するように構成すれば、加熱するのに大きな消費電力の必要なめっき液の温度をそれほど高く昇温しなくても良いので、消費電力の低減化やめっき液の材質変化の防止が図れ、好適である。なお基板Ｗ自体の加熱のための消費電力は小さくて良く、また基板Ｗ上に溜めるめっき液の量は少ないので、裏面ヒータ９１５による基板Ｗの保温は容易に行え、裏面ヒータ９１５の容量は小さくて良く装置のコンパクト化を図ることができる。また基板Ｗ自体を直接冷却する手段を用いれば、めっき中に加熱・冷却を切替えてめっき条件を変化させることも可能である。半導体基板上に保持されているめっき液は少量なので、感度良く温度制御が行える。
【０１６４】
そして、モータＭによって基板Ｗを瞬時回転させて被めっき面の均一な液濡れを行い、その後基板Ｗを静止した状態で被めっき面のめっきを行う。具体的には、基板Ｗを１ｓｅｃだけ１００ｒｐｍ以下で回転して基板Ｗの被めっき面上をめっき液で均一に濡らし、その後静止させて１ｍｉｎ間無電解めっきを行わせる。なお瞬時回転時間は長くても１０ｓｅｃ以下とする。
【０１６５】
上記めっき処理が完了した後、めっき液回収ノズル９６５の先端を基板Ｗの表面周縁部の堰部材９３１の内側近傍に下降させ、めっき液を吸い込む。このとき基板Ｗを例えば１００ｒｐｍ以下の回転速度で回転させれば、基板Ｗ上に残っためっき液を遠心力で基板Ｗの周縁部の堰部材９３１の部分に集めることができ、効率良く、且つ高い回収率でめっき液の回収ができる。そして保持手段９１１を下降させて基板Ｗを堰部材９３１から離し、基板Ｗの回転を開始して洗浄液供給手段９５１のノズル９５３から洗浄液（超純水）を基板Ｗの被めっき面に噴射して被めっき面を冷却すると同時に希釈化・洗浄することで無電解めっき反応を停止させる。このときノズル９５３から噴射される洗浄液を堰部材９３１にも当てることで堰部材９３１の洗浄を同時に行っても良い。このときのめっき廃液は、回収容器９６１に回収され、廃棄される。
【０１６６】
なお、一度使用しためっき液は再利用せず、使い捨てとする。前述のようにこの装置において使用されるめっき液の量は従来に比べて非常に少なくできるので、再利用しなくても廃棄するめっき液の量は少ない。なお場合によってはめっき液回収ノズル９６５を設置しないで、使用後のめっき液も洗浄液と共にめっき廃液として回収容器９６１に回収しても良い。
そしてモータＭによって基板Ｗを高速回転してスピン乾燥した後、保持手段９１１から取出す。
【０１６７】
図９は、他の無電解めっき装置の概略構成図である。図９において、前記の図８に示す例と相違する点は、保持手段９１１内に裏面ヒータ９１５を設ける代わりに、保持手段９１１の上方にランプヒータ（加熱手段）９１７を設置し、このランプヒータ９１７とシャワーヘッド９４１−２とを一体化した点である。即ち、例えば複数の半径の異なるリング状のランプヒータ９１７を同心円状に設置し、ランプヒータ９１７の間の隙間からシャワーヘッド９４１−２の多数のノズル９４３−２をリング状に開口させている。なおランプヒータ９１７としては、渦巻状の一本のランプヒータで構成しても良いし、さらにそれ以外の各種構造・配置のランプヒータで構成しても良い。
【０１６８】
このように構成しても、めっき液は、各ノズル９４３−２から基板Ｗの被めっき面上にシャワー状に略均等に供給でき、またランプヒータ９１７によって基板Ｗの加熱・保温も直接均一に行える。ランプヒータ９１７の場合、基板Ｗとめっき液の他に、その周囲の空気をも加熱するので基板Ｗの保温効果もある。
【０１６９】
なおランプヒータ９１７によって基板Ｗを直接加熱するには、比較的大きい消費電力のランプヒータ９１７が必要になるので、その代わりに比較的小さい消費電力のランプヒータ９１７と前記図８に示す裏面ヒータ９１５とを併用して、基板Ｗは主として裏面ヒータ９１５によって加熱し、めっき液と周囲の空気の保温は主としてランプヒータ９１７によって行うようにしても良い。また、基板Ｗを直接、または間接的に冷却する手段をも設けて、温度制御を行っても良い。
【０１７０】
図１０乃至図１５は、更に他の無電解めっき装置を示す。この無電解めっき装置は、めっき槽２００と、このめっき槽２００の上方に配置されて基板Ｗを着脱自在に保持する基板ヘッド２０４を有している。
【０１７１】
基板ヘッド２０４は、図１０に詳細に示すように、ハウジング部２３０とヘッド部２３２とを有し、このヘッド部２３２は、吸着ヘッド２３４と該吸着ヘッド２３４の周囲を囲繞する基板受け２３６から主に構成されている。そして、ハウジング部２３０の内部には、基板回転用モータ２３８と基板受け駆動用シリンダ２４０が収納され、この基板回転用モータ２３８の出力軸（中空軸）２４２の上端はロータリジョイント２４４に、下端はヘッド部２３２の吸着ヘッド２３４にそれぞれ連結され、基板受け駆動用シリンダ２４０のロッドは、ヘッド部２３２の基板受け２３６に連結されている。更に、ハウジング部２３０の内部には、基板受け２３６の上昇を機械的に規制するストッパ２４６が設けられている。
【０１７２】
ここで、吸着ヘッド２３４と基板受け２３６との間には、同様なスプライン構造を採用してあり、基板受け駆動用シリンダ２４０の作動に伴って基板受け２３６は吸着ヘッド２３４と相対的に上下動するが、基板回転用モータ２３８の駆動によって出力軸２４２が回転すると、この出力軸２４２の回転に伴って、吸着ヘッド２３４と基板受け２３６が一体に回転するように構成されている。
【０１７３】
吸着ヘッド２３４の下面周縁部には、図１１乃至図１３に詳細に示すように、下面をシール面として基板Ｗを吸着保持する吸着リング２５０が押えリング２５１を介して取付けられ、この吸着リング２５０の下面に円周方向に連続させて設けた凹状部２５０ａと吸着ヘッド２３４内を延びる真空ライン２５２とが吸着リング２５０に設けた連通孔２５０ｂを介して互いに連通するようになっている。これにより、凹状部２５０ａ内を真空引きすることで、基板Ｗを吸着保持するのであり、このように、小さな幅（径方向）で円周状に真空引きして基板Ｗを保持することで、真空による基板Ｗへの影響（たわみ等）を最小限に抑え、しかも吸着リング２５０をめっき液（処理液）中に浸すことで、基板Ｗの表面（下面）のみならず、エッジについても、全てめっき液に浸すことが可能となる。基板Ｗのリリースは、真空ライン２５２にＮ２を供給して行う。
【０１７４】
一方、基板受け２３６は、下方に開口した有底円筒状に形成され、その周壁には、基板Ｗを内部に挿入する基板挿入窓２３６ａが設けられ、下端には、内方に突出する円板状の爪部２５４が設けられている。更に、この爪部２５４の上部には、基板Ｗの案内となるテーパ面２５６ａを内周面に有する突起片２５６が備えられている。
【０１７５】
これにより、図１１に示すように、基板受け２３６を下降させた状態で、基板Ｗを基板挿入窓２３６ａから基板受け２３６の内部に挿入する。すると、この基板Ｗは、突起片２５６のテーパ面２５６ａに案内され、位置決めされて爪部２５４の上面の所定位置に載置保持される。この状態で、基板受け２３６を上昇させ、図１２に示すように、この基板受け２３６の爪部２５４上に載置保持した基板Ｗの上面を吸着ヘッド２３４の吸着リング２５０に当接させる。次に、真空ライン２５２を通して吸着リング２５０の凹状部２５０ａを真空引きすることで、基板Ｗの上面の周縁部を該吸着リング２５０の下面にシールしながら基板Ｗを吸着保持する。そして、めっき処理を行う際には、図１３に示すように、基板受け２３６を数ｍｍ下降させ、基板Ｗを爪部２５４から離して、吸着リング２５０のみで吸着保持した状態となす。これにより、基板Ｗの表面（下面）の周縁部が、爪部２５４の存在によってめっきされなくなることを防止することができる。
【０１７６】
図１４は、めっき槽２００の詳細を示す。このめっき槽２００は、底部において、めっき液供給管（図示せず）に接続され、周壁部にめっき液回収溝２６０が設けられている。めっき槽２００の内部には、ここを上方に向かって流れるめっき液の流れを安定させる２枚の整流板２６２，２６４が配置され、更に底部には、めっき槽２００の内部に導入されるめっき液の液温を測定する温度測定器２６６が設置されている。また、めっき槽２００の周壁外周面のめっき槽２００で保持しためっき液の液面よりやや上方に位置して、直径方向のやや斜め上方に向けてめっき槽２００の内部に、ｐＨが６〜７．５の中性液からなる停止液、例えば純水を噴射する噴射ノズル２６８が設置されている。これにより、めっき終了後、ヘッド部２３２で保持した基板Ｗをめっき液の液面よりやや上方まで引き上げて一旦停止させ、この状態で、基板Ｗに向けて噴射ノズル２６８から純水（停止液）を噴射して基板Ｗを直ちに冷却し、これによって、基板Ｗに残っためっき液によってめっきが進行してしまうことを防止することができる。
【０１７７】
更に、めっき槽２００の上端開口部には、アイドリング時等のめっき処理の行われていない時に、めっき槽２００の上端開口部を閉じて該めっき槽２００からのめっき液の無駄な蒸発を防止するめっき槽カバー２７０が開閉自在に設置されている。
【０１７８】
図１５は、めっき槽２００の側方に付設されている洗浄槽２０２の詳細を示す。この洗浄槽２０２の底部には、純水等のリンス液を上方に向けて噴射する複数の噴射ノズル２８０がノズル板２８２に取付けられて配置され、このノズル板２８２は、ノズル上下軸２８４の上端に連結されている。更に、このノズル上下軸２８４は、ノズル位置調整用ねじ２８７と該ねじ２８７と螺合するナット２８８との螺合位置を変えることで上下動し、これによって、噴射ノズル２８０と該噴射ノズル２８０の上方に配置される基板Ｗとの距離を最適に調整できるようになっている。
【０１７９】
更に、洗浄槽２０２の周壁外周面の噴射ノズル２８０より上方に位置して、直径方向のやや斜め下方に向けて洗浄槽２０２の内部に純水等の洗浄液を噴射して、基板ヘッド２０４のヘッド部２３２の、少なくともめっき液に接液する部分に洗浄液を吹き付けるヘッド洗浄ノズル２８６が設置されている。
【０１８０】
この洗浄槽２０２にあっては、基板ヘッド２０４のヘッド部２３２で保持した基板Ｗを洗浄槽２０２内の所定の位置に配置し、噴射ノズル２８０から純水等の洗浄液（リンス液）を噴射して基板Ｗを洗浄（リンス）するのであり、この時、ヘッド洗浄ノズル２８６から純水等の洗浄液を同時に噴射して、基板ヘッド２０４のヘッド部２３２の、少なくともめっき液に接液する部分を該洗浄液で洗浄することで、めっき液に浸された部分に析出物が蓄積してしまうことを防止することができる。
【０１８１】
この無電解めっき装置にあっては、基板ヘッド２０４を上昇させた位置で、前述のようにして、基板ヘッド２０４のヘッド部２３２で基板Ｗを吸着保持し、めっき槽２００のめっき液を循環させておく。
そして、めっき処理を行うときには、めっき槽２００のめっき槽カバー２７０を開き、基板ヘッド２０４を回転させながら下降させ、ヘッド部２３２で保持した基板Ｗをめっき槽２００内のめっき液に浸漬させる。
【０１８２】
そして、基板Ｗを所定時間めっき液中に浸漬させた後、基板ヘッド２０４を上昇させて、基板Ｗをめっき槽２００内のめっき液から引き上げ、必要に応じて、前述のように、基板Ｗに向けて噴射ノズル２６８から純水（停止液）を噴射して基板Ｗを直ちに冷却し、更に基板ヘッド２０４を上昇させて基板Ｗをめっき槽２００の上方位置まで引き上げて、基板ヘッド２０４の回転を停止させる。
【０１８３】
次に、基板ヘッド２０４のヘッド部２３２で基板Ｗを吸着保持したまま、基板ヘッド２０４を洗浄槽２０２の直上方位置に移動させる。そして、基板ヘッド２０４を回転させながら洗浄槽２０２内の所定の位置まで下降させ、噴射ノズル２８０から純水等の洗浄液（リンス液）を噴射して基板Ｗを洗浄（リンス）し、同時に、ヘッド洗浄ノズル２８６から純水等の洗浄液を噴射して、基板ヘッド２０４のヘッド部２３２の、少なくともめっき液に接液する部分を該洗浄液で洗浄する。
この基板Ｗの洗浄が終了した後、基板ヘッド２０４の回転を停止させ、基板ヘッド２０４を上昇させて基板Ｗを洗浄槽２０２の上方位置まで引き上げ、しかる後、この基板Ｗを受渡して次工程に搬送する。
【０１８４】
なお、前記実施の形態では、第２ステップと第３ステップ、第４ステップと第５ステップなど、各工程を分けるようにした例を示しているが、それに限られないことは勿論であり、種々の加工手段、搬送ロボット、及びエンドポイント検知手段を備えることにより、それらを組合せ、複数の異種材料を含む加工対象である半導体デバイスの平坦化に適する研磨方法を選択し、実現することができる。
【０１８５】
現在、主にＴａやＴａＮなどＴａ系材料が使用されるバリア材料の形成方法として、一般にスパッタリング法が採用されており、カバレッジ性の観点から、その厚みは、６０−８０ｎｍ（ノード１００ｎｍ前後の時）程度である。今後技術進歩に伴い、成膜方法がＣＶＤ法に取って代わるとバリア材料の厚みは更に薄くなり、数〜数十ｎｍレベルにまで薄膜化され、バリア材料の加工性より欠陥制御の重要性が高まると考えられる。更にデバイスの微細化が進み、６５ｎｍ技術ノードでは、バリア材料の厚みは数ｎｍにまで薄膜化するとも言われている。
【０１８６】
異種材料（配線材料とバリア材料）を同時に加工する時、加工厚みが厚い場合には、同時加工の困難さから、平坦性の悪化が問題になることが多い。しかし、バリア材料の薄膜化が進むと、バリア材料の加工時間が短くて済むため、様々な加工方法を使用しても平坦化性能への影響が少なくなる。よってバリア材料の研磨（除去）を含む加工ステップは、前後ステップを分けることなく、１つにまとめることが容易になる。例えば、現在問題になっている平坦性への影響が少なく、段差解消ステップの加工レベルが向上すれば、前述の第３ステップと第４ステップの加工方法として、一般的なＣＭＰ法の採用が可能となる。
【０１８７】
また、銅材料は、化学的エッチングで除去することが困難であるが、バリア材料を薄膜化したり、配線材料として銅以外の材料を使用したりする場合には、化学電気加工や化学エッチングも有効であるため、加工方法の選択肢が広がる。
【０１８８】
また、前述の第５ステップの場合でも、平坦化面を維持可能な条件で加工する必要があるため、その前後に第４ステップと第６ステップを入れることが望ましい。しかし、前述のように、バリア材料の薄膜化によって、同一加工方法で複数のステップを行うことが可能になる場合もあると考えられる。つまり、この場合、第４ステップと第５ステップ、第５ステップと第６ステップ、または第４〜第６ステップを同じステップで併合して行うことができると考えられる。
【０１８９】
前述の各第１〜第６ステップは、目的ごとに好適な加工方法を選定することが望ましいが、ステップの加工方法が同一の条件で２つまたは複数のステップの目的を実現可能な場合には、その２つまたは複数のステップを併合し、一つの加工方法、加工条件で行っても良い。例えば、電気力を利用した加工方法を使用する場合、第２ステップと第３ステップの間で加工方法または加工条件を変更することで、高品位且つ単純なプロセスが設定できるが、段差解消特性に優れ、均一加工及び高速加工性に優れた触媒を利用した純水電解加工方法を使用する場合には、第１ステップと第２ステップを同一の加工方法で加工することが可能となる。また同様に、例を挙げると、第１ステップと第２ステップとを触媒を利用した超純水電解加工で併合して行ったり、第３ステップと第４ステップ、第３〜第５ステップ、第３〜第６ステップ、第４ステップと第５ステップ、第４〜第６ステップを超微細砥粒とケミカル調整されたスラリーを使用した低圧高速相対速度の条件で行うＣＭＰでまとめて行ったりすることもできる。
【０１９０】
例えば、バリア材料（バリアメタル）が存在しないか、またはあっても平坦化性能への影響が少ない程度に薄い場合にあっては、絶縁材料の上面に形成した配線用凹部の内部に配線材料を埋込み、不要の配線材料を除去し表面を平坦化するにあたり、配線材料の表面の段差を解消し、更に非配線部分に位置する配線材料を薄膜化するか、または該配線材料が一部残るまで配線材料を除去する第１ステップと、薄膜化した配線材料または一部残った配線材料を、非配線部分において前記配線材料の下に存在する下地表面が表出するまで除去する第２ステップとを有するようにしてもよい。
【０１９１】
この場合、前記第１ステップを、非配線部分に位置する前記配線材料の膜厚が３００ｎｍ以下になった時点で終了するようにしてもよく、この非配線部分に位置する前記配線材料の膜厚は、例えば、渦電流式または光学的式の膜厚検知センサによって検知される。
【０１９２】
ここで、前記第２ステップにおける配線材料の加工速度を、前記第１ステップにおける前記配線材料の加工速度より速くすることが好ましく、また、前記第２ステップを、薬液を加えた加工液を使用して行うようにしてもよい。更に、欠陥の発生を抑制する前記第２ステップを、基板に圧力を加えつつ行い、前記第１ステップを、前記第２ステップよりも小さい圧力を基板に加えつつ行うようにしてもよい。
【０１９３】
更に、非配線部分において、前記下地を該下地の下の物質が露出するまで除去するステップを更に有するようにしてもよい。この場合、前記下地を除去するステップは、下地を薄膜化するか、または一部を残すまで下地を除去するステップと、非配線部分において下地の下に存在する材質が表出するまで該下地を除去するステップとを有するようにしてもよい。
【０１９４】
また、バリア層のみを２段に研磨する場合にあっては、表面にバリア材料を成膜した配線用凹部の内部に配線材料を埋込み、不要の配線材料及びバリア材料を除去し表面を平坦化するにあたり、不要の配線材料及びバリア材料を、非配線部分に位置するバリア材料が薄膜化するか、または該バリア材料の一部が残るまで同時に除去する第１ステップと、不要の配線材料及び薄膜化した前記バリア材料または一部残った前記バリア材料を除去し、非配線部分の絶縁材料を表出させるか、または加工する第２ステップとを有するようにしても良い。
この場合、前記第２ステップを基板に圧力を加えつつ行い、前記第１ステップを前記第２ステップよりも小さい圧力を基板に加えつつ行うようにしてもよい。
【０１９５】
基板の搬送工程や、前記各ステップに求められる条件を考慮すると、最適な加工方法として以下のものが挙げられる。
第１ステップ、第２ステップは、純水を用いた電解加工にて行う。電解加工は、例えば図３に示す電解加工部６４において行われる。純水を用いた電解加工によれば、ケミカルや砥粒による加工後の基板の汚染がないため、洗浄工程が不要になる。また、第１ステップ、第２ステップを同じ加工工具で行うことにより、基板の搬送工程が少なくてすみ、スループットの向上につながる。第１ステップでは、例えば加工テーブル７４を駆動する中空モータ１００のトルク電流の変化を見るなどして、段差解消がされたことを確認して、第２ステップに移行する。
【０１９６】
第２ステップでは、第１ステップと同じ条件で配線材料の削り増しを行ってもよい。例えば、第１ステップを、電圧を一定に制御した定電圧制御条件で加工し、第２ステップを、電流が一定になるように制御した定電流制御条件で加工を行う。第１ステップを定電圧制御で行うと、当初段差がある被加工物表面の接触面積が変わっても同じ電圧を確保でき、安定した加工条件で研磨することができて段差解消に優れる。平坦面が得られた後、第２ステップを定電流制御で行う場合は、大電流での加工レートの確保が可能になる。第２ステップは、全加工工程中、最も研磨除去速度が速くなるような条件で加工を行うことができる。第２ステップでは、例えば渦電流センサにより、導電性配線材料（銅２２）の膜厚を測定し、この膜厚が所定の値以下（例えば３００ｎｍ、好ましくは１００ｎｍ以下、更に好ましくは５０ｎｍ以下（例えば第２ステップでの加工性能による））になったら加工を終了する。
【０１９７】
第３ステップは、ＣＭＰにて行う。この時、図３に示すＣＭＰ部６２でＣＭＰを行う場合は、同一基板ホルダ６０で基板を保持したまま、第２ステップから第３ステップへ移動することができる。第３ステップでは、例えば銅からなる配線材料とバリア材料を同時に研磨するため、精密に加工することが求められる。即ち、基板の押圧力を０．１〜３ｐｓｉ程度で、かつ前記第２ステップの押圧力よりも小さくする。ここでは、異種材料が露出するため、光学的膜厚検知もしくは渦電流センサにより加工終了（エンドポイント）を判断する。このステップは、非配線部の配線材料のクリアが目的であるが、配線材料のクリアが明確に判断できない場合は、光学的検知手段でバリア層である下面の異種材料を検知した後、所定の時間管理によって加工終了を判断すればよい。第３ステップでは、前記第１ステップ、第２ステップよりも、研磨除去速度が遅くなるような条件で加工を行うことが望ましい。第３ステップ終了後、研磨テーブル６８上に供給する液体を純水に切換え、研磨テーブル６８上の純水置換による洗浄と、基板の水ポリッシュ効果で、基板上の異物（ｄｅｂｒｉｓ）を除去することが好ましい。さらに、工具をドレッシングすることにより、工具の洗浄性を向上することも出来る。ドレッシングは加工中に行ってもよい。
【０１９８】
第４ステップは、引き続き第３ステップと同じ研磨テーブル６８でＣＭＰにより加工する。第４ステップでは、配線部分の配線材料とバリア材料を削り込むため、第３ステップで使用した研磨液に、例えば配線材料（銅）とバリア材料の選択比が１：１に近づくような薬液を加え、もしくはそのような薬液に切換る。また、押圧力、回転速度、ドレッシング程度などを途中で変化させる。第４ステップでは、光学的または渦電流式膜厚検知手段により加工終点を判断するのが適する。第４ステップの後も、前記第３ステップの時と同じように水ポリッシュや工具のドレッシングを行ってもよい。この場合もドレッシングは加工中に行ってもよい。
【０１９９】
第５ステップも、引き続き第４ステップと同じ研磨テーブル６８でＣＭＰにより加工する。薬液や押圧力、回転速度、ドレッシング程度などを途中で変化させる。第５ステップは、バリア材料の除去で、最終的な仕上げに当たり、また加工が下層の絶縁膜、例えばＵＬＫ（超低誘電率素材）が本ステップで露出するため、第３ステップ、第４ステップよりも低圧で加工することが求められる。具体的には１ｐｓｉ以下、かつ基板と加工部材との相対速度を第４ステップよりも上昇させる条件で加工するとよい。より低圧にして、基板と加工部材との間の液体によるハイドロプレーニング研磨を行ってもよい。この第５ステップも、例えば時間管理で加工の終点を管理する。
【０２００】
必要に応じて第６ステップとして絶縁膜（絶縁材料）の削り増しを行う。この場合も、特に絶縁膜がＵＬＫ（超低誘電率素材）の場合は、第５ステップと同じ、若しくは更に低圧で加工をする。第５ステップ及び第６ステップの終了後は、必要によって前記水ポリッシュやドレッシングを行うとよい。この場合もドレッシングは加工中に行ってもよい。
なお、各ステップは、ｉｎ−ｓｉｔｕによる膜厚またはエンドポイントの測定及び／または時間管理で、ＰＣを使用した自動プロセスとすることが好ましく、これにより、より精密にプロセス制御を行うことができる。ある程度の時間管理を行い、特定する時間枠で膜厚を測定するようにしてもよい。また、光学的検知手段、電気的検知手段、トルクによる検知手段など、２種類の終点検知手段を組み合わせることにより精度を向上させることができる。
【０２０１】
前述のステップで加工された基板は、除去加工終了後、洗浄機４２で多段洗浄した後、乾燥し、第１搬送ロボット３６で、加工前の基板が納められていた基板カセット３０に戻される。その際に、配線部の配線材料を保護するため、一対の洗浄機４２の一方を、前述の無電解めっき装置に置き換え、加工終了後、洗浄機４２で洗浄し、しかる後、無電解めっき装置で配線部に保護膜を形成し、その後、更に洗浄機４２で多段洗浄した後、乾燥し、同様に基板カセット３０に戻すようにしてもよい。
【０２０２】
図１６及び図１７は、図２に示す基板ホルダ６０を備えた基板ヘッド８２とＣＭＰ部６２に置き換え可能なＣＭＰ装置を示す。このＣＭＰ装置は、各種電解加工装置としても使用でき、循環並進運動する研磨工具面を提供する並進テーブル部３３１と、被研磨面を下に向けて基板Ｗを把持し、所定圧力で研磨工具面に押圧するトップリング３３２を備えている。なお、図３に示すＣＭＰ部６２に備えられている加工テーブル７６も、この例と同様に、循環並進運動するように構成されている。
【０２０３】
並進テーブル部３３１は、内部にモータ３３３を収容する筒状のケーシング３３４の上部に、内側に環状に張り出す支持板３３５が設けられ、これには周方向に３つ以上の支持部３３６が形成され、定盤３３７が支持されている。つまり、この支持部３３６の上面と定盤３３７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３３８，３３９が形成され、これにはそれぞれベアリング３４０，３４１が装着されている。そして、このベアリング３４０，３４１には、図１７に示すように“ｅ”だけずれた２つの軸体３４２，３４３を持つ連結部材３４４が、各軸体の端部を挿入して装着され、これにより定盤３３７が半径“ｅ”の円に沿って並進運動可能となっている。
【０２０４】
また、定盤３３７の中央下面側には、モータ３３３の主軸３４５の上端に偏心して設けられた駆動端３４６を軸受３４７を介して収容する凹所３４８が形成されている。この偏心量も同様に“ｅ”である。モータ３３３は、ケーシング３３４内に形成されたモータ室３４９に収容され、その主軸３４５は上下の軸受３５０，３５１により支持されているとともに、偏心による負荷のバランスをとるバランサ３５２ａ，３５２ｂが設けられている。
【０２０５】
定盤３３７は、研磨または加工すべき基板Ｗの径に偏心量“ｅ”を加えた値よりやや大きい径に設定され、２枚の板状部材３５３，３５４を接合して構成されている。これらの部材の間には、研磨面（加工面）に供給する研磨液（加工液）を流通させる空間３５５が形成されている。この空間３５５は側面に設けられた研磨液供給口３５６に連通しているとともに、上面に開口する複数の研磨液吐出孔３５７と連通している。
【０２０６】
ＣＭＰ装置の定盤３３７の上面には、固定砥粒（砥石板）３５９が貼付されており、この固定砥粒３５９にも対応する位置に吐出孔３５８が形成されている。これらの吐出孔３５７，３５８は、通常は定盤３３７、固定砥粒３５９の全面にほぼ均一に分散配置されている。なお、この固定砥粒３５９の代わりに発泡ポリウレタンなどの研磨パッドを使用してもよい。また、電解加工用で用いる場合には、この固定砥粒３５９の代わりに、イオン交換体やスクラブ部材を備え付けるようにしてもよい。
【０２０７】
固定砥粒３５９は、例えば、粒度が数μｍ以下であるような微細な砥粒（例えば、ＣｅＯ２や、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３、樹脂を結合剤（バインダ）として固め、円板状に成形して製造されている。表面の平坦度を確保するために、成形や保管時における反りや変形が無いような素材の選択や製造工程管理が行われている。固定砥粒３５９の表面には、研磨液を流通させ、あるいは削りくずを排除するために、格子状、スパイラル状、あるいは放射状等の溝（図示略）が設けられており、この溝に吐出口３５８が連通している。
【０２０８】
押圧手段であるトップリング３３２は、シャフト３６０の下端に研磨面に合わせてある程度の傾動を可能として取付けられ、図示しないエアシリンダの押圧力と駆動モータの回転力がシャフト３６０を介してこのトップリング３３２に伝達される。このトップリング３３２の基板保持部３６１には弾性シート３６２が装着され、これにより、基板保持部３６１の微細な凹凸が基板の被研磨面に転写されないようになっている。なお、ケーシング３３４の上部外側には供給された研磨液を回収する回収槽３６３が取付けられている。
【０２０９】
以下、前記のように構成されたＣＭＰ装置の作用を説明する。基板Ｗは、トップリング３３２に取付けられ、モータ３３３の作動によって定盤３３７が並進円運動し、トップリング３３２に取付けられた基板Ｗは、定盤３３７に貼付した固定砥粒３５９の面上に押し付けられる。研磨液供給口３５６、研磨液空間３５５、研磨液吐出孔３５７，３５８を介して研磨面には研磨液が供給され、これは固定砥粒３５９の面の溝を経て固定砥粒３５９と基板Ｗの間に供給される。
【０２１０】
ここで、固定砥粒３５９の面と基板Ｗ面には半径“ｅ”の微小な相対並進円運動が生じて、基板Ｗの被研磨面はその全面において均一な研磨がなされる。なお、被研磨面と研磨面の位置関係が同じであると、研磨面の局部的な差異による影響を受けるので、これを避けるためにトップリング３３２を徐々に自転させて、固定砥粒３５９の同じ場所のみで研磨がなされるのを防止している。
また、研磨液としては、通常は純水を用いた水研磨とし、必要に応じて薬液やスラリーを用いる。スラリーを用いる場合に、スラリーに含まれる砥粒が砥石の素材と同一の成分であるようにして良好な効果が得られる場合もある。なお、電解加工の場合は、例えば電解液や砥粒を含有した電解液を、超純水を使用した電解加工の場合は、例えば５００μＳ／ｃｍ以下の液体を研磨液の代わりに供給する。
【０２１１】
この例のＣＭＰ装置は、循環並進運動型であるので、定盤３３７の大きさは基板Ｗの大きさより偏心量である“ｅ”だけ大きな程度の径であれば良い。従って、設置面積を大幅に小さくすることができる。これに伴い、洗浄装置や反転装置と組み合わせてユニット化する場合も設計が容易であり、また変更も容易である。
さらに、このＣＭＰ装置では、定盤３３７が循環並進運動をするので、定盤３３７をその縁部の複数箇所で支持することができ、従来の高速で回転するターンテーブルに比べてより平坦度の高い研磨を行うことができる。
【０２１２】
図１８は、他のＣＭＰまたは電解加工装置を示す。この加工装置には、可撓性シート状の固定砥粒や弾性を有する研磨パッド３０５やイオン交換体、スクラブ部材を表面に貼付したベルト３０２が、平行な軸回りに回転する一対のローラ３０３，３０４に卷回されている。ローラ３０３，３０４の中間でベルト３０２が直線になった箇所には、ベルト３０２を裏から支持するバックアップ板３０９が設けられ、支持されたベルト３０２に対向して基板Ｗを研磨パッド３０５に押し付けて保持するトップリング３０８が回転可能に配置されている。
【０２１３】
図１９は、更に他のＣＭＰまたは電解加工装置を示す。この加工装置には、ガイド面を水平に設置した直線状のガイドとしてのレール３１１のガイド面上に、ガイドレール３１１による直動案内で水平方向に往復直線運動する研磨テーブル３１２が載置されている。ここでｘ、ｙ、ｚ直交座標系を、ｘ軸がガイドレール３１１の往復直線運動方向に、ｙ軸がｘ軸に直交し且つ水平面内に、そしてｚ軸が鉛直方向になるようにとる。ここでは、第１の方向がｘ軸方向にとられていることになる。
【０２１４】
加工テーブル３１２の上面は、水平面内に含まれる加工面３１３を構成している。加工面３１３は、高速加工用加工面３１４と目の細かい仕上げ用加工面３１５に分割されており、同一の加工装置で加工面を変えることにより２種類のステップを行うことができる。高速回転用加工面３１４と仕上げ用加工面３１５との間には、ガイドレール３１１による直線運動方向（ｘ軸方向）に直交する方向（ｙ軸方向）に直線状に掘られた多機能溝３１６が設けられている。以下の説明では、加工面を高速加工用加工面３１４と仕上げ用加工面３１５に区別して説明する必要がないときは、単に加工面３１３という。
【０２１５】
ここでは、加工面が２種類３１４，３１５の場合で説明するが、これに限定されず、プロセスにより３種類以上に増やしてもよい。例えば、粗削り、仕上げの他、洗浄効果を向上する目的で表面を改質するための改質面を備えてもよい。電解加工に用いる場合は、イオン交換体や研磨パッド、スクラブ部材を用いる。一方の加工面をＣＭＰ用に用い、他方の加工面に電極を配置することによって電解加工用に用いるようにしてもよい。
【０２１６】
加工面３１３の鉛直方向上方には、加工面３１３に対向して被加工物、例えば円形の半導体基板を保持し、加工面３１３に押し付ける、円板状のトップリング３１７が配置されている。トップリング３１７は、基板Ｗの保持面とは反対の側に、トップリング３１７を水平方向に回転させるパッド押し付け機構３１８を有している。パッド押し付け機構３１８は、研磨テーブル３１２の運動方向に対して直交する水平方向にトップリング３１７を移動し、また研磨パッド３１３に押し付けるように構成されている。パッド押し付け機構３１８は、アーム３１９により移動可能に構成されている。
【０２１７】
さらにトップリング３１７のｘ軸方向に隣接する位置には、加工面３１３をドレッシングまたはイオン交換体を再生するドレッサ３２１ａ，３２１ｂが、トップリング３１７に対称に一対設けられている。ドレッサ３２１ａ，３２１ｂは、ドレッサ素材３２２ａ，３２２ｂを加工面３１３に対向するように有している。ドレッサ３２１ａ，３２１ｂ及びそれに取付けたドレッサ素材３２２ａ，３２２ｂは、長方形に形成されており、ドレッサ素材３２２ａ，３２２ｂは、長方形の長手方向がｙ軸方向に向けて配置されている。またドレッサ３２１ａ，３２１ｂに液体を供給するためのノズル３２３ａ，３２３ｂが、それぞれトップリング３１７とドレッサ３２１ａ，３２１ｂとの間に設けられている。
【０２１８】
またドレッサ３２１ａ，３２１ｂに対してノズル３２３ａ，３２３ｂのそれぞれｘ軸方向反対側には、長方形のドレッサポッド３２４ａ，３２４ｂが長方形の長手方向をｙ軸方向に向けてそれぞれ配置されている。
以下の説明では、複数の例えば２つの同一要素、例えばドレッサ３２１ａ，３２１ｂを区別して説明する必要がないときは、添字ａ、ｂを省略して、例えば単にドレッサ３２１という。
【０２１９】
以上のように構成された加工装置の作用を説明する。先ず、  加工処理をするに当たって、ｘ軸方向に往復直線運動をしている加工面３１４，３１５に、トップリング３１７で被加工面を鉛直方向下向きに真空吸着により保持された基板を押し付ける。
【０２２０】
トップリング３１７は、加工面３１４，３１５の往復直線運動方向（ｘ軸方向）に対して直交する方向（ｙ軸方向）に往復直線運動する。被加工面に局所的な傷が付くことを防止するために、トップリング３１７は、例えば１０ｍｉｎ―１程度までの低速回転で回転させる。回転が低速であるので、基板Ｗの被加工面は、加工面３１３に対しては、実質的に直線運動していることに変わりはない。または、トップリング３１７は、被加工面が加工面３１３に対して実質的に直線運動していることに変わりがないと言える程度の低速で回転させると言い換えてもよい。
【０２２１】
一般に、往復直線運動する加工面３１３に対して、静止した状態で押し付けられた被加工面は、そのすべての面で加工面に対して同じ移動速度をもつので、均一な加工（研磨）が理論上成り立つ。さらに、被加工面をごく低速で回転することにより均一な加工を維持しつつ、被加工面に局所的な傷が付くことを防止することができる。
【０２２２】
加工面３１４，３１５には、加工液吐出用の複数の穴（図示せず）が開いており、加工面３１４，３１５と基板Ｗとの間に、砥液等の加工液を直接供給する。このように加工液（砥液）を供給するので、往復直線運動は、回転運動と違って加工液が供給しにくいが、加工液を被加工面に対して均一に供給することができる。
【０２２３】
先ず第１の加工を加工面３１４で行うため、加工テーブル３１２は、加工面３１４のみで基板Ｗが除去加工されるようにｘ軸方向に往復直線運動する。同様に、第２の加工を行う加工面３１５の場合も、加工面３１５の範囲に合わせて、加工テーブル３１２は、ｘ軸方向に往復直線運動をする。これにより、同一加工テーブル３１２上で異なるステップの加工を行うことができる。
【０２２４】
加工面３１４，３１５は、ＣＭＰを行う場合、研磨布のような弾性パッドとしてもよいが、加工テーブル３１２を往復直線運動させる構造としているので、加工面３１４，３１５のいずれか一方または双方に固定砥粒を用いることができる。固定砥粒を用いれば、被加工面にディッシングが生じるのを防止することができる。また加工テーブル３１２は、往復直線運動させる構造であるので、加工テーブル３１２の上面は、エンドレスベルトと異なり、所定の広がりを持つ通常は矩形の平面であるので、パッドの交換が容易である。
【０２２５】
すなわち、一般に研磨パッドを貼りつけることで形成されている装置では、砥液がポリッシング（研磨）対象物と研磨パッドの間に供給される。しかし、研磨パッドは弾性体であるので、ポリッシング対象物全体を均等に加圧して研磨を行っても、ポリッシング対象物の被加工面に凹凸があると、凸の部分だけでなく、凹の部分も研磨されてしまう。凸の部分の研磨が終了した段階で、凹の部分にも研磨が進んでしまっている。このような、研磨後に生じている凹部をディッシングと呼ぶ。研磨レートを高める一つの方法として、押圧力を上げることが挙げられる。しかし、研磨パッドを用いると上述のような問題が顕著に現れてくるので、高い研磨レートと平坦化の両立が困難である。
【０２２６】
しかしながら、この例のように、固定砥粒を用いれば、高い研磨レートとディッシングの防止を同時に達成することができる。特に粗削り用の加工面３１４として固定砥粒を用いるとよい。
また粗削り用加工面３１４あるいは仕上げ削り用加工面３１５のいずれにしても、各種の溝が加工面を完全に横切るように設けるとよく、その溝の角度は加工面の運動方向（ｘ軸方向）に対して直角、または不要となった砥液等の排出を促し、且つクロスの剥がれを防止するために斜めに設置するとよい。
【０２２７】
次に、この例における加工面３１４，３１５の目立てや異物の除去、および再生を行うドレッシング処理を説明する。ドレッサ素材３２２ａ，３２２ｂ、例えば硬質のものであればダイヤモンド、軟質のものであればナイロンブラシなどを、ｘ軸方向に往復直線運動をしている加工面３１４，３１５にそれぞれ押し付ける。
【０２２８】
ドレッサ３２１ａ，３２１ｂは、加工面３１４，３１５の運動方向（ｘ軸方向）に対して直交する方向（ｙ軸方向）に往復直線運動を行う。このように、往復直線運動をする加工面３１４，３１５に対して、直角方向に運動するドレッサを具備することで、加工面３１４，３１５全体に対して均一なドレッシングを行うことができる。
ドレッシングを行う際には、ドレッシング用の液体がドレッサ３２１ａ，３２１ｂ近傍にあるノズル３２３ａ，３２３ｂから吐出され、浮遊した異物を加工面３１４，３１５外に排出させる。
【０２２９】
このようにドレッサ３２１ａ，３２１ｂをトップリング３１７の両側に備えることにより、ドレッシングのためのｘ方向の往復直線運動距離を短くすることができ、装置の小型化を図ることができる。また長方形のドレッサ３２１ａ，３２１ｂは、ドレッサ素材３２２ａ，３２２ｂの長手方向の長さを加工テーブル３１２の幅よりも大きくするのが好ましく、このように構成すると、ドレッシングの均一性を向上することができる。
【０２３０】
トップリング３１７側に異物等が留まると、研磨性能に悪影響を及ぼすので、例えば後半のドレッシング動作では、加工テーブル３１２の端がドレッサ３２１ａ，３２１ｂから離れる動作のときはドレッサ３２１ａ，３２１ｂを加工面３１４，３１５から離間させ、近づく動作のときはドレッサ３２１ａ，３２１ｂを加工面３１４，３１５に当てて異物等を加工テーブル３１２から多機能溝３１６とは反対側に掃き出す動作をしてもよい。その場合には、加工テーブル３１２がドレッサ３２１ａ，３２１ｂを加工テーブル３１２から外れる位置まで移動することで、完全に異物等を掃き出すことができる。また、多機能溝３１６の排出機能を用いてドレッサ３２１ａ，３２１ｂが寄せ集める異物等を排出させてもよい。
【０２３１】
ドレッシングを行わない場合は、ドレッサ３２１ａ，３２１ｂはその昇降機構を用いて加工面３１４，３１５より離間した位置で待機しており、この位置でもドレッサ素材３２２ａ，３２２ｂに液体をリンスできるようにノズル３２３ａ，３２３ｂの吐出位置は決められている。
【０２３２】
以上の説明では、ほぼ矩形のドレッサ３２１ａ，３２１ｂは、その長手方向をｙ軸方向に向けて取付けられており、また第２の方向としてのドレッサ３２１ａ，３２１ｂの往復直線運動の方向をｙ軸方向としたが、これに限らず、ｘ軸方向に交差する方向であればよい。但し、第２の方向は多機能溝３１６と同じ方向とするのが好ましい。同様に、第３の方向としてのトップリング３１７の往復直線運動の方向をｙ軸方向としたが、これに限らず、ｘ軸方向に交差する方向であればよい。
【０２３３】
図２０及び図２１は、更に他のＣＭＰまたは電解加工装置を示す。この加工装置は、カップ型加工工具４１０を備え、このカップ型加工工具４１０は、円板形状の加工部材支持部材４１１の下面に、リング状に形成された加工部材４１５を取付けて構成されている。加工部材４１５の下面内外周のエッジ部４１７，４１９には、その全体にわたって所定の半径の丸みが形成されている。
【０２３４】
なおこの加工部材４１５は、加工液を介してその表面に下記する基板を擦り付けることで、被加工物としての基板の表面を除去加工するものである。加工部材４１５として、砥石を用いる場合は、例えば、平均粒子径が２μｍ以下のＣｅＯ２，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，ＭｎＯ２またはＭｎ２Ｏ３等のからなる樹脂粒子、樹脂の周りに砥粒を担持する、または砥粒の周りに樹脂を被覆する等の複合粒子等からなる砥粒を、ポリイミド樹脂，フェノール樹脂，ウレタン，ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）または熱可塑性樹脂等からなる結合剤によって固めて構成されている。場合によっては、樹脂粒子、水溶性粒子などを添加してもよい。
【０２３５】
図２１は、このカップ型加工工具４１０を用いて構成した加工装置を示す概略斜視図である。同図に示すように、カップ型加工工具４１０の上面中央に取付けた回転軸４３１は、これを回転駆動する駆動機構を内蔵した加工装置のアーム部４０１に取付けられている。一方円板形状の基板（半導体ウエハ）Ｗは、基板ホルダ４１２の上に保持されている。電解加工で本装置を用いる場合は、リング状のカップ型加工工具の中に各々電源に接続する。加工部材としては、イオン交換体や導電性、通液性を持たせた研磨パッド、スクラブ部材を取付ける。
基板ホルダ４１２及び基板Ｗはテーブル４１３内に露出するように設置されており、該基板ホルダ４１２及び基板Ｗの上面とテーブル４１３の上面とは略同一面となるように構成されている。
【０２３６】
またテーブル４１３は、基板ホルダ４１２と共に、加工装置の基台４０３上において、図示しない駆動機構によって直線方向（矢印Ｊ方向）に移動自在に構成されている。
そして基板ホルダ４１２とカップ型加工工具４１０とをそれぞれ独立に回転しながら基板Ｗに加工部材４１５を押し付け、同時にテーブル４１３を直線運動させれば、基板Ｗの表面全体の加工が行なわれる。
【０２３７】
図２２は、更に他のＣＭＰまたは電解加工装置を示す。この加工装置においても、図２１に示す加工装置と同様に、基板ホルダ４１２の上に基板（半導体ウエハ）Ｗを保持し、基板ホルダ４１２及び基板Ｗをテーブル４１３面に露出せしめ、その上に前記カップ型加工工具４１０を配置して構成されている。
この加工装置において、図２１に示す例と相違する点は、テーブル４１３の一部に、基板ホルダ４１２から離れる方向に向かう１本の溝４２１を設け、その中に加工面再生機構４２３を収納した点である。
【０２３８】
この加工面再生機構４２３は、その下部に車輪（磁気ベアリングやリニアベアリング等のベアリング）４２５が取付けられることで、溝４２１内を矢印Ｃ方向に直線運動自在となるように構成されている。また加工面再生機構４２３の上面には、前記加工部材４１５の形状と同一形状の凹部４２７が設けられている。この凹部４２７の内表面は、この凹部４２７内を砥石や研磨パッドが通過することによって該加工部材４１５の表面を研磨して凹部４２７の形状と同一形状にするように機能する。イオン交換体を用いる場合は、凹部４２７と接することによってイオン交換体内に蓄積した金属イオンを溶出させる。
そして、図２１に示す例と同様に、回転する基板ホルダ４１２に保持された基板Ｗに、回転するカップ型加工工具４１０の加工部材４１５を押し付け、同時に基板ホルダ４１２を保持するテーブル４１３をスライド運動させることにより、基板Ｗを除去加工する。
【０２３９】
図２３は、ペレット型の加工部材を用いて構成したカップ型加工工具４４０を示す図であり、図２３（ａ）は側断面図（図２３（ｂ）のＧ−Ｇ線断面図）、図２３（ｂ）は裏面図である。図２３（ａ）及び（ｂ）に示すように、このカップ型加工工具４４０は、円板形状の加工部材支持部材４４１の下面に、リング状にまたは面内全体にペレット型（円柱型）の加工部材４４５を複数個（１２個）取付けて構成されている。リング状に一体成型された砥石やパッド等の加工工具を装着するようにしてもよい。電解加工の場合は、各々のパレット加工部材を加工電極または給電電極としてもよい。
【０２４０】
図２４は、更に他のＣＭＰまたは電解加工装置を示す。この加工装置は、基板Ｗの外周をチャック爪４５０で挟持し、主軸４５２を中心に矢印Ａ方向に回転する構造の回転チャック４５４を備えている。これに代わり静電チャック、真空チャック等のチャッキング方法をとってもよい。固定的に設けた加工液ノズル４５６が備えられ、該加工液ノズル４５６から、基板Ｗの加工面（上面）に加工液４５８を噴射できる構造となっている。加工部４６０は、アーム軸４６２に支持された揺動アーム４６４と、該揺動アーム４６４の先端に設けられた加工部材（固定砥粒や研磨パッド、イオン交換体、スポンジ等のスクラブ部材）４６６を具備している。アーム軸４６２は、矢印Ｃに示すように上下に昇降でき、該アーム軸４６２に支持される揺動アーム４は、この昇降により上昇すると同時に、アーム軸４６２の回動により矢印Ｂに示すように回動できるようになっている。
【０２４１】
この加工装置は、回転チャック４５４を矢印Ａ方向に向けて回転させながら、加工液ノズル４５６から、回転チャック４５４で保持した基板Ｗの上面に向けて加工液４５８を噴射し、同時に、揺動アーム４６４を矢印Ｂの基板Ｗに向かった方向に回動させつつ、加工部材４６６を基板Ｗの上面に押し付けながら回転させることで、基板Ｗの被加工面（上面）を加工部材４６６で除去加工するようになっている。本装置で電解加工を行う場合は、電源の陽極とチャック爪４５０を接続し、電源の陽極と揺動アーム４６４を介して加工部材４６６に接続する。チャック爪４５０から基板のベベル部を介して被加工材料に給電し、加工電極兼加工部材である４６６と接触させることにより電解加工を行う。また、研磨液等の加工液を、砥石またはパッドなどの加工部材４６６の内側から供給してもよい。
【０２４２】
図２５及び図２６は、更に他のＣＭＰまたは電解加工装置を示す。この加工装置は、矩形平板状の加工テーブル５１０と、この加工テーブル５１０を回転駆動するテーブル駆動用モータ５１２と、加工テーブル５１０の上方に上下動自在に配置されて加工対象物である半導体ウエハ等の基板Ｗの被加工面を加工テーブル５１０に向けて着脱自在に保持する回転自在なトップリング５１４とを備えている。
【０２４３】
加工テーブル５１０の両側部下面には、支持板５１６，５１８が取付けられている。一方の支持板５１６には、軸受５２０が取付けられ、この軸受５２０に巻付けロール５２２の一端が回転自在に支承されている。そして、巻付けロール５２２の他端は、カップリング５２４を介して巻付けロール駆動用モータ５２６に接続されており、巻付けロール駆動用モータ５２６の駆動に伴って巻付けロール５２２が自転するようになっている。他方の支持板５１８には、軸受５２８が取付けられ、この軸受５２８に巻取りロール５３０の一端が回転自在に支承されている。そして、巻取りロール５３０の他端は、カップリング５３２を介して巻取りロール駆動用モータ５３４に接続されており、巻取りロール駆動用モータ５３４の駆動に伴って巻取りロール５３０が自転するようになっている。
【０２４４】
また、巻付けロール５２２には、長尺状に延びる研磨パッドや交換体、シート状の固定砥粒、スクラブ部材等の加工部材５３６が巻付けられ、この加工部材５３６は、加工テーブル５１０の上面に沿って延び、加工部材５３６の自由端は、巻取りロール５３０に着脱自在に把持されている。これにより、巻付けロール駆動用モータ５２６及び巻取りロール駆動用モータ５３４によって巻付けロール５２２及び巻取りロール５３０を同一方向に同期して回転させて、巻付けロール５２２に巻付けた加工部材５３６を巻取りロール５３０で巻取ることで、加工部材５３６が加工テーブル５１０の上面に沿って走行する。そして、巻付けロール５２２及び巻取りロール５３０の回転速度を調整することで、加工部材５３６の張力を調整することができる。また巻付けロール５２２及び巻取りロール５３０を前述とは逆方向に回転させることで、加工部材５３６の巻戻しが行えるようになっている。
【０２４５】
加工テーブル５１０には、この上面に加工部材５３６を真空吸着して保持する吸着保持部５４０が設けられている。吸着保持部５４０は、加工テーブル５１０の上面に開口する複数の真空吸着孔を備えるとともに、吸着保持部５４０は、真空ポンプ等の真空源に接続されている。また、テーブル駆動用モータ５１２には、コントローラ５４２から延びる配線５４４と巻付けロール駆動用モータ５２６及び巻取りロール駆動用モータ５３４から延びる配線とを接続するロータリジョイント５４６が取付けられている。コントローラ５４２は、巻付けロール駆動用モータ５２６と巻取りロール駆動用モータ５３４の駆動を制御するように構成されている。コントローラ５４２は、配線を省略して無線で巻付けロール駆動用モータ５２６と巻取りロール駆動用モータ５３４の駆動を制御してもよい。
【０２４６】
この例によれば、加工テーブル５１０とトップリング５１４をそれぞれ運動、すなわち自転させながら、トップリング５１４により基板Ｗを一定の圧力で加工部材５３６に押付け、ノズル（図示せず）より砥液等の加工液を供給しつつ基板Ｗの被加工面を平坦且つ鏡面に研磨する。この時、加工部材５３６を加工テーブル５１０の上面に吸着保持することで、ポリッシングの際に加工部材５３６が加工テーブル５１０に対して移動する（ずれる）ことが防止される。
【０２４７】
ここに、例えば基板Ｗ上に形成された酸化膜をＣＭＰ研磨する時には、砥液として、ＳＳ−２５（キャボット社製）のようなシリカスラリーやＣｅＯ２スラリー等が使用され、タングステンを研磨する時には、Ｗ２０００（キャボット社製）のようなシリカスラリーでＨ２Ｏ２酸化剤が入ったものやアルミナベースで硝酸鉄系のスラリー等が使用される。また銅を研磨する時には、Ｈ２Ｏ２などの酸化銅にするための酸化剤が入ったスラリーやバリア層を削るスラリー等が使用される。また、研磨の途中から、パーティクルやディフェクト（欠陥）除去するため、研磨液として、界面活性剤もしくはアルカリ溶液を供給し、仕上げ研磨を行ってもよい。
【０２４８】
また、加工部材５３６として、例えばＩＣ１０００のような発泡ポリウレタンやポリテックスのようなスウェードタイプの研磨パッドが使用される。この場合、研磨パッド５３６の弾性力を増すため、研磨パッド５３６の裏面に不織布やスポンジ等を貼付けたり、また加工テーブル５１０の上面に不織布やスポンジ等を貼り付けておいても良い。
【０２４９】
なお、加工部材５３６として、その内部にＣｅＯ２、シリカ、アルミナ、ＳｉＣまたはダイヤモンド等の粒子をバインダに埋め込んだ、いわゆる固定砥粒パッドを使用する場合は、砥液を供給することなく、即ち、砥粒を含まない研磨液を供給することにより、研磨するようにしても良い。また、研磨中に基板の状態を測定する手段として、加工テーブル５１０及び／またはトップリング５１４に、電流計や振動計、或いは光学的なセンサ等を具備するようにしても良い。
【０２５０】
加工部材５３６がドレッサや再生によっても元の能力を取り戻せない時に、コントローラ５４２から信号を送り、この信号により巻付けロール駆動用モータ５２６及び巻取りロール駆動用モータ５３４を駆動し、巻付けロール５２２及び巻取りロール５３０を同一方向に同期して回転させて、巻付けロール５２２に巻付けた加工部材５３６を巻取りロール５３０で巻き取ることで、加工部材５３６を加工テーブル５１０の上面に沿って走行させる。そして、加工部材５３６が所定距離走行した後に加工部材５３６を停止させる。
【０２５１】
これにより、加工テーブル５１０の回転中であっても、加工テーブル５１０と一体に回転する巻付けロール５２２に巻付けた加工部材５３６を加工テーブル５１０の上面に沿って１パット分走行させて停止させることで、加工部材５３６を自動交換することができる。なお、加工部材５３６は、加工テーブル５１０の端から研磨位置における基板Ｗの中心部までの距離（図２５におけるａ）分を巻き取ってもよい。これによって、回転しながら除去加工される基板Ｗの半径方向の異なった領域に対して、新しい加工部材と古い加工部材が同時に接触して新しい加工部材と古い加工部材とが基板Ｗに均等な加工（研磨）作用を与える。
【０２５２】
なお、加工部材と巻付けロールとをいわゆるカートリッジ式に一体化しておいて、軸受とカップリングとの間にワンタッチで装着及び取り外しできるようにしても良い。また、巻付けロール駆動用モータを省略して、巻取りロール駆動用モータの回転に伴って巻付けロールに巻付けた加工部材を巻取りロールで巻き取るようにしても良い。更に、加工テーブルは、円形でも良いことは勿論である。
【０２５３】
図２７乃至図３１は、更に他のＣＭＰまたは電解加工装置を示す。この加工装置は、加工液を保持する加工部材６１６を表面に取付けた回転するドラム６０３を備えている。加工部材としては、例えば研磨パッド、固定砥粒、イオン交換体を用いる。ドラム６０３は、ドラムヘッド６０２内の軸受６０４，６０５によりその回転軸が支持され、ドラムモータ６０６により回転駆動される。ドラムヘッド６０２は、コラム６０１によりベース６１３に固定されている。加工対象物である基板Ｗは、台座６０８に載置されており、真空吸着により固定されている。台座６０８は、追従機構６１０を介してＹテーブル６１１に固定されている。Ｙテーブル６１１は、基板ＷをＹ方向（ドラム軸芯と同一方向）に揺動可能とする駆動機構を備えたテーブルである。Ｘテーブル６１２は、基板ＷをＸ方向（ドラム軸芯と直角方向）に加工対象物の全長に亘って移動可能とする駆動機構を備えたテーブルであり、ベース６１３に固定されている。ベース６１３は、レベラー６１４を介して設置床面に固定されており、レベラー６１４は、加工対象物である基板Ｗの加工面を水平面に保つように調整するものである。加工液供給パイプ６１５からは砥粒を含むスラリーや電解液、純水等の加工液がドラム６０３表面の加工部材６１６に供給され、加工部材６１６に加工液が保持されてドラム６０３が回転することにより基板Ｗとの接触面で加工が行なわれる。
【０２５４】
図２９は、図２８におけるＡ−Ａ矢視図を示し、図３０（ａ）は、図２８におけるＣ矢視図を示し、図３１は、図２７におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。図３０（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ図３０（ａ）の断面を示す。
図３０及び図３１に示すように、この加工装置においては、基板の外周部を保護するフチダレ防止用の犠牲板６１８を備えている。
【０２５５】
回転ドラムを用いた加工装置で、半導体ウエハのような円形の基板Ｗを加工する場合に、加工部材が基板Ｗの外側から内周部に移動するとき、基板Ｗの外縁部の段差を通過することになる。この場合、加工部材が基板Ｗの外縁部によって局部的に強い圧縮力を受け、加工部材表面や内部に保持されていた加工液や砥粒が絞り出されたり、加工部材そのものの表面性状が変化したりすることにより、加工部材に加工能力の不均一が生じ、加工面の平坦性が乱れ、いわゆるフチダレ現象を起こす。
【０２５６】
犠牲板６１８は、基板Ｗの被加工面の高さと同一または僅かに低い加工面を有しており、台座６０８上の基板Ｗの外周に固定されている。犠牲板６１８には、難研削材である硬質のセラミック板、ガラス状カーボン、またはステンレス鋼材または導電性材料等が用いられる。基板Ｗの表面加工に当たって、犠牲板６１８にも押圧力が基板Ｗと同様に与えられることになるので、基板外周部と同時に犠牲板６１８の表面が加工され、基板Ｗの外周部のみが過度に加工されるという問題が解決される。犠牲板６１８は、ドラム６０３表面に貼付された加工部材の移動範囲６１６Ａをすべてカバーできる大きさにすることが、犠牲板６１８の外縁部で加工部材が悪影響を受けないようにするために好ましい。
【０２５７】
図３０（ｂ）は、基板Ｗと犠牲板６１８が台座上の同一面に載置されている場合を示す。犠牲板６１８の強度が弱く、押圧力が加えられると割れ易い場合は、図３０（ｃ）に示すように、犠牲板６１８の下面にプラスチック等の補助板６６３を配置してもよい。
【０２５８】
図３０（ｂ）及び（ｃ）の断面図に示すように、基板Ｗ及び犠牲板６１８または補助板６６３と台座６０８との間には、例えば厚さ０．６ｍｍ程度のゴムまたはバッキングフィルム等の弾性体６６２が間挿されている。基板Ｗの厚さ自体にも数十μｍ程度のバラツキがあり、犠牲板６６２と基板Ｗの被加工面を完全に同一な面とするのは不可能である。このような僅かな犠牲板と基板の高さの違いによる段差でも、犠牲板と基板が剛体の台座６０８上に直接載置されている時は、加工部材に少なからず影響を及ぼし、平坦な加工面が得られない。特に加工速度を上げるため強い押圧力で加工するほど強い影響を受ける。
【０２５９】
基板Ｗと犠牲板６１８の下に弾性体６６２を間挿することにより、基板Ｗと犠牲板６１８の高さの違いによる段差の影響を和らげることができ、被加工面の平坦性を改善できる。
【０２６０】
なお、図３１に示すように、加工対象物である基板Ｗは、真空・圧力パイプ６１７により加工時は台座６０８に真空吸着され、加工終了後は、エア加圧され、台座６０８から外される。なお、基板Ｗを外す際には、基板押し上げピン６４０の固設された押し上げリング６４１がシリンダ６４２により押し上げられることにより、台座６０８に密着した基板Ｗを取り外すことができる。
また、台座６０８はロータリジョイント６４３により回転自在な構造となっており、図示しない駆動機構により基板Ｗをその中心の回りに回転できる構造となっている。
【０２６１】
この例の加工装置においては、回転するドラムの接触面に対して均一な押圧力となるように加工対象物の基板を接触させる追従機構を２種類備えている。第１の追従機構は、図３１に示す断面図において、基板が載置された台座６０８の下に、この台座６０８を支える状態で断面が円形の棒状支持体６２０を、その軸芯がドラム６０３の軸芯と直角で且つ台座６０８表面と平行になるように取付けている。ドラム６０３の軸芯と加工対象の基板Ｗの平行性が何らかの原因で失われると押圧力の分布が基板Ｗとドラム６０３との接触面において不均一となる。ところが、断面が円形の棒状支持体６２０のコロ作用により、押圧力が均等となるように台座６０８は、わずかに回転して基板Ｗの加工面がドラムの軸芯と平行になる。このため、回転するドラム６０３に対してその接触面全長において基板Ｗは、均一な押圧力で押し付けられるため、均一な鏡面加工が行なわれる。尚、部材６４４は、断面が円形の棒状支持体６２０の逃げを防止するためのものである。
【０２６２】
また、第２の追従機構は、昇降座６２１の下側部分が固定されたダイヤフラム６２２と、そのダイヤフラム６２２を支えるエアクッションによるものである。昇降座６２１は、昇降座ガイド６２５により上下方向に移動自在となっている。昇降座６２１の下面は、接続部材６２６を介してダイヤフラム６２２に固定されている。ダイヤフラム６２２の下部空間６２３は、エアパイプ６２４から圧縮空気が押し込まれエアクッションを形成する。エアクッションは、ダイヤフラム６２２の全面に亘って均一な押圧力を与えるため、昇降座６２１を介して台座６０８から回転するドラム６０３に接触する基板Ｗには、ドラム６０３に対して均一な押圧力が与えられ、均一な鏡面加工が加工対象物の全面に亘って行える。尚、第１の追従機構が円形の棒状支持体の軸芯に沿ったいわば線状部分に作用するのに対して、この第２の追従機構はエアクッションがダイヤフラムの全面に作用するので、加工対象物の全面に亘って均一な押圧力を与えることを可能にする。
【０２６３】
また、昇降座６２１は、図示しないシリンダにより大きく昇降することができる。加工対象物である基板Ｗの交換などの為の上下は、エアクッション６２３を調整することによりダイヤフラム６２２を上下動させることによって行う。メンテナンス時等の大きな昇降は、図示しないシリンダにより昇降座６２１を上下することによって行う。
【０２６４】
この加工装置によれば、図３０に示すように、基板Ｗを載置した台座の移動機構とドラム６０３を配置できるだけの面積があれば足りるので、大幅に小型軽量化を図ることができる。又、被加工面が上方から目視可能であるので、加工の途中で加工量や残膜量を常時確認することができる。
【０２６５】
なお、上記の例では、回転ドラム６０３の位置を固定して、基板Ｗを載置した台座６０８側を移動させることによって、加工対象物である基板Ｗの表面全面を鏡面加工する例について説明した。しかしながら、基板を載置した台座側を固定して、逆に回転ドラム側を移動するようにしても良い。また、追従機構を同様に回転ドラム側に持たせるようにしてもよい。電解加工の場合は、回転ドラム６０３を電源に接続し、回転ドラム６０３上に、複数の陰極電極と陽極電極を交互に配置する。
【０２６６】
図３２は、複合電解加工装置の一例を示す。この複合電解加工装置は、上方に開口して内部に電解液７１２を保持する有底円筒状の電解槽７１４と、電解槽７１４の上方に配置され基板Ｗを着脱自在に下向きに保持する基板保持部７１６ａとを有している。この電解液７１２としては、酸化剤やキレート剤に砥粒を含有したものが用いられる。
【０２６７】
電解槽７１４は、モータ等の駆動に伴って回転する主軸７１８に直結され、底部には、例えばＳＵＳ，Ｐｔ／Ｔｉ，Ｉｒ／Ｔｉ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂなど電解液に対して安定でかつ電解により不動体化しない金属からなり、電解液７１２中に浸漬されてカソードとなる平板状の陰極板７２０が水平に配置されている。この陰極板７２０の上面には、縦及び横方向に面内の全長に亘って直線状に延びる格子状の長溝７２０ａが設けられている。更に、陰極板７２０の上面には、例えば、連続発泡体式で不織布タイプの硬度研磨パッド（例えば：ロデールニッタ社  ＳＵＢＡ８００）からなる研磨具７２２が貼り付けられている。
【０２６８】
これによって、主軸７１８の回転に伴って電解槽７１４が研磨具７２２と一体に回転し、電解液７１２の供給に伴って電解液７１２が長溝７２０ａを通って流れ、しかも電解研磨に伴って生成される生成物や、水素ガス、酸素ガス等も長溝７２０ａを通って基板Ｗと研磨具７２２の間から外方に排出されるようになっている。
【０２６９】
なお、この例では、電解槽７１４が回転するようにした例を示しているが、スクロール運動（並進回転運動）するようにしたり、往復動するようにしたりしてもよい。また、長溝７２０ａの形状は、陰極板７２０の中央部と外周部とで電流密度に差が生じてしまうことを防止するとともに、電解液や水素ガス等が長溝７２０ａに沿ってスムーズに流れるようにするため、電解槽７１４がスクロール運動を行う場合には、格子状であることが好ましく、また電解槽７１４が往復動を行う場合には、この移動方向に沿った平行であることが好ましい。
【０２７０】
基板保持部７１６ａは、回転速度が制御可能な回転機構と研磨圧力が調整可能な上下動機構を備えた支持ロッド７２４の下端に連結され、この下面に、例えば真空吸着方式で基板Ｗを吸着保持するようになっている。
【０２７１】
基板保持部７１６ａの下面外周部には、基板保持部７１６ａで基板Ｗを吸着保持した時、基板Ｗの周縁部乃至ベベル部と接触して、基板Ｗの表面に堆積した銅２２（図６（ａ）参照）を陽極（アノード）にする電気接点７２６が設けられている。この電気接点７２６は、支持ロッド７２４に内蔵されたロール摺動コネクタおよび配線７２８ａにより、外部に配置した直流及びパルス電流電源としての整流器７３０の陽極端子へ結線され、前記陰極板７２０は、配線７２８ｂを介して整流器７３０の陰極端子に結線される。
【０２７２】
この整流器７３０は、例えば低電圧仕様で、８インチウエハの場合は、１５Ｖ×２０Ａ程度、１２インチウエハの場合は、１５Ｖ×３０Ａ程度の容量のものが使用される。パルス電流の周波数は、例えば通常〜ｍｓｅｃ．までのものが使用される。
更に、電解槽７１４の上方に位置して、この内部に電解液７１２を供給する電解液供給ユニット７３２が配置され、更に各機器及び運転全般を調節し管理する制御ユニット７３４および安全装置（図示せず）などが備えられている。
【０２７３】
この複合電解加工装置における加工（研磨）動作について説明する。
電解槽７１４内に電解液７１２を供給し、この電解液７１２が電解槽７１４をオーバフローする状態で、例えば９０  ｒｐｍ  程度の回転速度で電解槽７１４と研磨具７２２を一体に回転させる。一方、銅めっき等のめっき処理を施した基板Ｗを基板保持部７７６で下向きに吸着保持しておく。この状態で、基板Ｗを前記電解槽７１４とは反対方向に、例えば９０  ｒｐｍ  程度の回転速度で回転させながら下降させ、この基板Ｗの表面（下面）を、例えば３００ｇ／ｃｍ２程度の一定の圧力で研磨具７２２の表面に接触させ、同時に、整流器７３０により陰極板７２０と電気接点７２６との間に直流、または、例えば基板上の銅の表面積当たりの電流密度が１〜４Ａ／ｄｍ２程度で、例えば１０×１０−３秒間通電し、同じく１０×１０−３秒間停止するパルス電流を流す。
【０２７４】
すると、銅２２（図６（ａ）参照）は、従来の技術よりも速い速度で、しかも効果的に平坦化されながら研磨される。つまり、前述のように、電解液７１２として、酸化剤やしてキレート剤に砥粒を含有したものが用い、銅２２を陽極として電解研磨すると、図３３（ａ）に示すように、銅２２の表面に不動態膜（キレート膜）２２ａが生成される。この不動態膜２２ａは、機械的にきわめて脆弱であり、回転する低い圧力の研磨具で容易に研削除去できる。このため、研磨具７２２で研磨すると、図３３（ｂ）に示すように、銅２２の凸部表面に生成された不動態膜２２ａが主に研削除去され、この研削除去された部分で銅２２が外部に露出する。すると、不動態膜２２ａは、比較的高い電気抵抗を示し、この不動態膜２２ａで覆われた部分への通電は抑制され、金属面が露出している部分２２６ｂへ電流が集中する性質があり、このため、図３３（ｃ）に示すように、先に研磨されて銅２２が露出した表面に不動態膜２２ａが直ちに生成され、前述と同様に、この後に生成された不動態膜２２ａが主に研削除去される。つまり、銅２２の凹部の表面は、不動態膜２２ａで覆われたままの状態で、ここの研磨が抑制され、これによって、銅２２の凸部のみが選択的に研削除去される。
【０２７５】
なお、図３２に示す装置は、触媒を用いた超純水電解加工に用いることができる。その場合、電解液７１２の代わりに超純水などの５００μＳ／ｃｍの液体を用い、研磨具７２２の代わりにイオン交換体を用いる。他の運転方法は、前述の複合電解加工と同じである。
【０２７６】
図３４は、工具との接触のない、一般の電解加工を行う電解加工装置の概要を示す。この電解加工装置は、液体電解質７５０、すなわち塩の水溶液を入れるタンク７５２が備えられている。そして、電源７５４の陽極には、被加工物としての基板Ｗの銅２２（図６（ａ）参照）が接続され、陰極には、この基板Ｗに対向する位置に配置された陰極板（カソード）７５６に接続される。この装置の基板Ｗの銅２２と陰極板７５６に通電すると、銅２２の金属原子が電気でイオン化されて溶液中に溶け出し、銅２２が溶液（電解液）中に溶解する。溶解速度は、ファラデーの法則により、電流に比例する。銅２２と塩の化学反応に応じて、陽極（銅）から発生する金属イオンは、陰極板７５６をめっきするか、析出物として析出するか、または溶液中にそのまま残る。
【０２７７】
陰極板７５６は成形したツールであり、被加工物として基板Ｗの銅２２の近くに保持してゆっくりと銅２２に近づけてゆき、それと同時に電解質を電極間の間隙を通してポンプで供給する。陰極板７５６は工作機械の切刃に対応し、被加工物として基板Ｗの銅２２に向かってゆっくりと移動していく。加工が進むにつれて、被加工物として基板Ｗの銅２２は、陰極板７５６の形状になっていく。加工速度は、陰極板７５６と基板Ｗの距離に比例する。電極が接触することはないので、陰極板７５６は摩耗しない。
【０２７８】
この電解加工においては、陰極板７５６を徐々に基板Ｗに接近させていくだけで、金属（銅）が除去される。金属（銅）の溶解速度は、陰極板７５６が基板Ｗに接近した場合に最大となり、電極間の距離が増大するとともに低下する。こうなるのは、電場の影響を受けるためである。
【０２７９】
図３５乃至図３９は、図３に示す基板ホルダ６０を有する基板ヘッド８２と電解加工部６４に置き換え可能な電解加工装置を示す。図３５及び図３６に示すように、この電解加工装置は、上下動可能かつ水平面に沿って往復動可能なアーム８４０と、アーム８４０の自由端に垂設されて基板Ｗを下向き（フェイスダウン）に吸着保持する基板保持部８４２と、アーム８４０が取付けられる可動フレーム８４４と、矩形状の電極部８４６と、電極部８４６に接続される電源８４８とを備えている。
【０２８０】
可動フレーム８４４の上部には上下動用モータ８５０が設置されており、この上下動用モータ８５０には上下方向に延びるボールねじ８５２が連結されている。ボールねじ８５２にはアーム８４０の基部８４０ａが取付けられており、上下動用モータ８５０の駆動に伴ってアーム８４０がボールねじ８５２を介して上下動するようになっている。また、可動フレーム８４４自体も、水平方向に延びるボールねじ８５４に取付けられており、往復動用モータ８５６の駆動に伴って可動フレーム８４４及びアーム８４０が水平面に沿って往復動するようになっている。
【０２８１】
基板保持部８４２は、アーム８４０の自由端に設置された自転用モータ８５８に接続されており、この自転用モータ８５８の駆動に伴って回転（自転）するようになっている。また、上述したように、アーム８４０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８４２はアーム８４０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。
【０２８２】
電極部８４６の下方には中空モータ８６０が設置されており、この中空モータ８６０の主軸８６２には、この主軸８６２の中心から偏心した位置に駆動端８６４が設けられている。電極部８４６は、その中央において上記駆動端８６４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８４６と中空モータ８６０との間には、周方向に３つ以上の自転防止機構（図示せず）が設けられている。
【０２８３】
これによって、電極部８４６は、中空モータ８６０の駆動に伴って、主軸８６２の中心と駆動端８６４との間の距離を半径とした、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）を行うようになっている。
【０２８４】
電極部８４６は複数の電極部材８８２を備えている。図３７は、電極部８４６を示す平面図、図３８は、図３７のＢ−Ｂ線断面図、図３９は、図３８の部分拡大図である。図３７及び図３８に示すように、電極部８４６は、Ｘ方向（図３５及び図３７参照）に延びる複数の電極部材８８２を備えており、これらの電極部材８８２は平板状のベース８８４上に並列に配置されている。
【０２８５】
図３９に示すように、各電極部材８８２は、電源８４８（図３５参照）に接続される電極８８６と、電極８８６の上部に積層されたイオン交換体８８８と、電極８８６及びイオン交換体８８８の表面を一体的に覆うイオン交換体（イオン交換膜）８９０とを備えている。イオン交換体８９０は、電極８８６の両側に配置された保持プレート８８５により電極８８６に取付けられている。
【０２８６】
ここで、イオン交換体８８８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。この例では、厚さが１ｍｍのＣ膜（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８８８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８８８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８８８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８８８のイオン交換容量が高ければ１枚としてもよい。
【０２８７】
また、少なくとも被加工物と対面するイオン交換体８９０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。この例では、厚さ０．２ｍｍのナフィオン（ディポン社の商標）を使用している。ここで、「硬度が高い」とは、剛性が高く、かつ圧縮弾性率が低いことを意味する。硬度が高い材質を用いることにより、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８９０とイオン交換容量の大きなイオン交換体８８８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８９０の短所をイオン交換体８８８により補うことができる。
【０２８８】
また、イオン交換体８９０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。純水または超純水がイオン交換体８９０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、純水または超純水の流れが必要となり、純水また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。
【０２８９】
このようなイオン交換体８８８，８９０は、例えば、アニオン交換能また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（第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（第３級以下のアミノ基）を担持したものでもよい。
【０２９０】
この例では、隣り合う電極部材８８２の電極８８６に、電源８４８の陰極と陽極とが交互に接続されている。例えば、電極８８６ａ（図３８参照）を電源８４８の陰極に接続し、電極８８６ｂ（図３８参照）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８８６ａが加工電極となり、陽極に接続した電極８８６ｂが給電電極となる。このように、この例では、加工電極と給電電極とが並列に交互に配置される。
【０２９１】
このように、加工電極と給電電極とを電極部８４６のＹ方向（電極部材８８２の長手方向と垂直な方向）に交互に設けることで、基板Ｗの銅２２（図６（ａ）参照）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。また、電極８８６間に印加される電圧の正負をパルス状に変化させることで、電解生成物を溶解させ、加工の繰返しの多重性によって平坦度を向上させることができる。
【０２９２】
図３８に示すように、電極部８４６のベース８８４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８９２が形成されており、この流路８９２は純水供給管８９４を介して純水供給源（図示せず）に接続されている。各電極部材８８２の両側には、流路８９２から供給される純水または超純水を基板Ｗと電極部材８８２のイオン交換体８９０との間に噴射するための純水噴射ノズル８９６が設置されている。この純水噴射ノズル８９６には、電極部材８８２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８９０との接触部分に向けて純水または超純水を噴射する噴射口８９８がＸ方向に沿って複数箇所（図３７参照）に設けられている。この純水噴射ノズル８９６の噴射口８９８から流路８９２内の純水または超純水が基板Ｗの被加工面全域に供給される。ここで、図３９に示すように、純水噴射ノズル８９６の高さは、電極部材８８２のイオン交換体８９０の高さよりも低くなっており、基板Ｗを電極部材８８２のイオン交換体８９０に接触させた際にも、純水噴射ノズル８９６が基板Ｗに接触しないようになっている。
【０２９３】
また、各電極部材８８２の電極８８６の内部には、流路８９２からイオン交換体８８８に通じる貫通孔８９９が形成されている。このような構成により、流路８９２内の純水または超純水は、貫通孔８９９を通ってイオン交換体８８８に供給される。
【０２９４】
次に、この電解加工装置による電解加工について説明する。まず、基板保持部８４２により基板Ｗを吸着保持し、アーム８４０を移動させて基板Ｗを保持した基板保持部８４２を電極部８４６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８５０を駆動して基板保持部８４２を下降させ、この基板保持部８４２で保持した基板Ｗを電極部８４６のイオン交換体８９０の表面に接触させる。この状態で、自転用モータ８５８を駆動して基板Ｗを回転させ、同時に中空モータ８６０を駆動して電極部８４６をスクロール運動させる。このとき、純水噴射ノズル８９６の噴射口８９８から基板Ｗと電極部材８８２との間に純水または超純水を噴射し、また、各電極部８４６の貫通孔８９９を通じて純水または超純水をイオン交換体８８８に含ませる。この例では、イオン交換体８８８に供給された純水または超純水は各電極部材８８２の長手方向端部から排出される。
【０２９５】
そして、電源８４８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８８８，８９０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２２）の電解加工を行う。なお、この例では、電解加工中に往復動用モータ８５６を駆動させてアーム８４０及び基板保持部８４２をＹ方向に移動させる。このように、この例では、電極部８４６をスクロール運動させ、基板Ｗを電極部材８８２の長手方向と垂直な方向に移動させながら加工を行うが、例えば、電極部８４６を電極部材８８２の長手方向と垂直な方向に移動させながら、基板Ｗをスクロール運動させてもよい。また、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。
【０２９６】
図４０及び図４１は、基板Ｗを保持し、該基板Ｗの銅２２（図６（ａ）参照）に直接給電する給電機構を備えた基板保持部１０４８を示す。図４０及び図４１に示すように、この基板保持部１０４８のフランジ部１０６０と吸着プレート１０６１との間には、吸着プレート１０６１の吸着孔１０６１ａに連通する空間１０６３が形成されている。また、フランジ部１０６０と吸着プレート１０６１との間にはＯリング１０６４が配置されており、上記空間１０６３がこのＯリング１０６４によってシールされている。また、吸着プレート１０６１との外周部、すなわち吸着プレート１０６１とガイドリング１０６２との間には軟質のシールリング１０６５が配置されている。このシールリング１０６５は、吸着プレート１０６１に吸着された基板Ｗの外周部の裏面に接触するようになっている。
【０２９７】
基板保持部１０４８には、６つのチャック機構１０７０が周方向に等間隔に設けられている。このチャック機構１０７０は、図４０に示すように、基板保持部１０４８のフランジ部１０６０の上面に取付けられた台座１０７１と、上下動可能なロッド１０７２と、支軸１０７３を中心として回転可能な給電爪部材１０７４とを備えている。ロッド１０７２の上端にはナット１０７５が取付けられており、このナット１０７５と台座１０７１との間には圧縮コイルばね１０７６が介装されている。
【０２９８】
図４０に示すように、給電爪部材１０７４とロッド１０７２とは水平方向に移動可能なピン１０７７を介して連結されており、ロッド１０７２の上方への移動に伴って給電爪部材１０７４は支軸１０７３を中心として回転し内方に閉じ、ロッド１０７２の下方への移動に伴って給電爪部材１０７４は支軸１０７３を中心として回転し外方に開くような構造となっている。このような構造により、ロッド１０７２を下方に押下げると、圧縮コイルばね１０７６の付勢に抗してロッド１０７２が下方に移動し、これにより給電爪部材１０７４が支軸１０７３を中心として回転して外方に開くようになっている。そして、ロッド１０７２の押圧力を解くと、ロッド１０７２が圧縮コイルばね１０７６の弾性力で上昇し、これにより給電爪部材１０７４は支軸１０７３を中心として回転して内方に閉じるようになっている。これら６箇所に設けられたチャック機構１０７０によって基板Ｗの周縁部が位置決めされた状態で挟持され、基板Ｗが基板保持部１０４８の下面に保持される。
【０２９９】
図４０に示すように、給電爪部材１０７４の半径方向内側の表面には、導電性の給電部材１０７８が取付けられている。この給電部材１０７８は、導電性の通電プレート１０７９に接触するようになっている。通電プレート１０７９はボルト１０８０を介して電気的に電源ケーブル１０８１に接続されており、この電源ケーブル１０８１は電源（図示せず）に接続されている。給電爪部材１０７４が内方に閉じ、基板Ｗの周縁部を挟持すると、給電爪部材１０７４の給電部材１０７８が基板Ｗの周縁部に接触し、基板Ｗに対して給電を行うようになっている。
【０３００】
なお、図４０及び図４１に示した基板保持部１０４８を用いた場合は、基板への給電は給電爪部材１０７４の給電部材１０７８により給電されるので、図３８及び図３９に示す電極８８６は、全て加工電極にすることができる。そのように構成することにより、基板に対して、基板チャック機構１０７０から直接給電されるので、基板と給電電極が接触する部分が小さくて済み、給電電極からの気泡発生箇所が減る。また、加工電極の数を倍に増やすことができるので、基板に対して通過する加工電極の数が増え、基板面での加工面内均一性、及び加工速度が向上する。
【０３０１】
図３５〜図４１に示した装置は、電解液を用いた電解加工や砥粒研磨を含む複合電解研磨にも用いることができる。その場合は、加工液に純水の代わりにキレート剤等を含有した電解液や砥粒含有電解液を用い、イオン交換体８８８，８９０の代わりにスクラブ部材や研磨パッドを用いる。
【０３０２】
ここで、図３に示す基板ホルダ６０を有する基板ヘッド８２及びＣＭＰ部６２や、前述の各ＣＭＰ装置で、アブレッシブフリー薬液によるＣＭＰ加工を行うことができる。この場合、研磨液として、金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、水溶性高分子及び水を含有するものを使用する。この金属の酸化剤としては、例えば、過酸化水素、硝酸、過ヨウ素酸カリウム、次亜塩素酸及びオゾン水等が挙げられる。また、酸化金属溶解剤として、有機酸、有機酸エステル、有機酸のアンモニウム塩及び硫酸が、保護膜形成剤として、ベンゾトリアゾール及びベンゾトリアゾール誘導体がそれぞれ挙げられる。更に、水溶性高分子として、ポリアクリル酸及びポリアクリル酸の塩が挙げられる。
【０３０３】
図４２は、ドライエッチング装置の例を示す。このドライエッチング装置は、真空容器１００１と、この真空容器１００１内にガスを供給するガス供給装置１００２と、真空ポンプ１００３と、電極用高周波電源１００４に接続された下部電極１００５を備えている。これにより、真空容器１００１内にガス供給装置１００２より所定のガスを導入しつつ、排気装置としての真空ポンプ１００３により排気を行い、真空容器１００１内を所定の圧力に保ちながら、下部電極１００５に電極用高周波電源１００４から高周波電力を供給し、真空容器１００１内にプラズマを発生させることで、下部電極１００５上に載置された基板Ｗに対してエッチング処理を行うように構成されている。
【０３０４】
図４３は、ケミカルエッチング装置の例を示す。このエッチング装置は、半導体ウエハ等の基板Ｗを略水平に保持して回転させる、主軸２１１とテーブル２１２とからなる回転保持機構を備えている。テーブル２１２が真空吸着等により基板Ｗを固定保持する。基板面の近傍には、エッチング液吐出ノズル２１３が配置されていて、この吐出口は、基板Ｗの中心に向かう方向に向けて配置されている。そして、エッチング液吐出ノズル２１３の吐出口は、基板面から４５゜以内の仰角θでエッチング液Ｌが吐出されるように配置されている。
【０３０５】
エッチング液Ｌは、エッチング液供給タンクを備えた供給装置２１７より、所要の流速に調整されてエッチング液吐出ノズル２１３より噴射される。ここで、エッチング液Ｌには、エッチング処理に好適な薬液が用いられる。
【０３０６】
エッチング液Ｌが、基板面と４５゜以下の仰角をなす角度で所要のエッチング領域に対して噴射されることで、エッチング液Ｌの水平方向の速度分力は垂直方向の速度分力より大きくなる。そして、水平方向の流速が大きい状態で基板中心に向かう方向にエッチング液Ｌが供給される。このため、エッチング対象領域に速やかにエッチング液Ｌが供給されてエッチングが行われる。
【０３０７】
また、基板Ｗに入射するエッチング液Ｌの垂直方向の速度分力が大きいと、基板Ｗとエッチング液Ｌの衝突によるエッチング液Ｌの飛散が発生するが、基板Ｗに対するエッチング液Ｌの入射方向を４５゜以下にすることで、エッチング液Ｌと基板Ｗの衝突の際におけるエッチング液Ｌの垂直方向の速度分力が小さくなり、エッチング液Ｌの基板面での跳ねを防止することができる。以上の観点から、エッチング液Ｌの基板面に対する入射角度（仰角）は、なるべく小さいことが好ましく、３０゜以下、さらに好ましくは１５゜以下が好適である。
【０３０８】
上述の図５，図８〜図４３で示した各種の加工装置は、図３に示した基板処理装置のＣＭＰ部６２や電解加工部６４、更には洗浄機４２，５４等の各種ユニット等の設置部に適宜配置して、組合わせて使用することができる。必要によっては、図３の領域Ｃ、Ｄ内の加工ユニットの数を増やしてもよい。
【０３０９】
図４４乃至図４６は、渦電流式の膜厚センサ（渦電流センサ）を備えたＣＭＰ装置を示す。このＣＭＰ装置は、ターンテーブル８０１と、基板Ｗを保持しつつターンテーブル８０１に押圧するトップリング８０３とを具備している。ターンテーブル８０１はモータ８０７に連結されており、矢印で示すようにその軸心回わりに回転可能になっている。また、ターンテーブル８０１の上面には、研磨布８０４が貼設されている。
【０３１０】
また、トップリング８０３は、モータ（図示せず）に連結されるとともに昇降シリンダ（図示せず）に連結されている。これによって、トップリング８０３は、矢印で示すように昇降可能かつその軸心回わりに回転可能になっており、基板Ｗを研磨布８０４に対して任意の圧力で押圧することができるようになっている。トップリング８０３はトップリングシャフト８０８に連結されており、またトップリング８０３はその下面にポリウレタン等の弾性マット８０９を備えている。またトップリング８０３の下部外周部には、基板Ｗの外れ止めを行うガイドリング８０６が設けられている。
【０３１１】
また、ターンテーブル８０１の上方には研磨砥液ノズル８０５が設置されており、研磨砥液ノズル８０５によってターンテーブル８０１に貼設された研磨布８０４上に研磨砥液Ｑが供給されるようになっている。
【０３１２】
図４４に示すように、ターンテーブル８０１内には、渦電流センサ８１０が埋め込まれている。渦電流センサ８１０の配線８１４は、ターンテーブル８０１およびターンテーブル支持軸８０１ａ内を通り、ターンテーブル支持軸８０１ａの軸端に設けられたロータリコネクタ（またはスリップリング）８１１を経由してコントローラ８１２に接続されている。コントローラ８１２は表示装置（ディスプレイ）８１３に接続されている。
【０３１３】
図４５は、図４４に示すＣＭＰ装置の平面図である。図示するように、渦電流センサ８１０は、トップリング８０３に保持された研磨中の基板Ｗの中心Ｃｗを通過する位置に設置されている。符号ＣＴはターンテーブル８０１の回転中心である。渦電流センサ８１０は、基板Ｗの下方を通過している間、通過軌跡上で連続的に基板Ｗの銅等の導電性膜の膜厚を検出できるようになっている。
【０３１４】
図４６は渦電流センサ８１０の埋め込み状態を示す要部拡大断面図であり、図４６（ａ）はターンテーブル上に研磨布を貼設した場合を示し、図４６（ｂ）はターンテーブル上に固定砥粒プレートを設置した場合を示している。図４６（ａ）に示すように、ターンテーブル８０１上に研磨布８０４を貼設する場合には、渦電流センサ８１０はターンテーブル８０１内に埋め込む。また図４６（ｂ）に示すように、ターンテーブル８０１上に固定砥粒プレート８１５を設置する場合には、渦電流センサ８１０は固定砥粒プレート８１５内に埋め込む。
【０３１５】
図４６（ａ）及び図４６（ｂ）に示すいずれの方法においても、研磨布８０４の上面の加工面（研磨面）または固定砥粒プレート８１５の上面の加工面（研磨面）、即ち基板の被加工面から渦電流センサ８１０の上面までの距離Ｌは、１．３ｍｍ以上あってもよい。図４６（ａ）および図４６（ｂ）には、酸化膜（ＳｉＯ２）８０２ａ上に銅層やアルミニウム層からなる導電性膜８０２ｂが形成された半導体ウエハ８０２が示されている。
【０３１６】
研磨布には、例えば、ロデール社製のポリテックス（Ｐｏｌｉｔｅｘ）などの不織布やＩＣ１０００のような発泡ポリウレタンが用いられる。また固定砥粒プレート８１５は粒度が数μｍ以下であるような微細な砥粒（例えばＣｅＯ２）を樹脂を結合剤として固め、円板状に成形したものが用いられる。
【０３１７】
ここでは、ＣＭＰ装置を例に示したが、電解加工装置の場合も同様に、加工テーブルの適切な位置に渦電流センサを配置し、導電性膜の膜厚を測定し、ステップの切替えの指標にする。
図４７は、渦電流センサを備えた電解加工装置の要部を示す。すなわち、この電解加工装置は、例えば銅等の配線材料の内部に発生させた渦電流の加工に伴う変化を検出して加工終点を検出するようにしたもので、表面（上面）にイオン交換体２０７０を貼付け、基板Ｗを保持する基板ホルダ２１１２の下方に配置された加工テーブル２０６４の内部には、基板Ｗの表面に堆積した銅等の配線材料（導電性膜）の内部に渦電流を発生させ、しかもこの時の渦電流を大きさを検出する渦電流センサ２１５０が埋め込まれている。そして、この渦電流センサ２１５０で検出した信号は、加工終点検出部としての信号処理装置２１５２に入力され、この信号処理装置２１５２で処理された信号は、制御部２１５４に入力されるようになっている。なお、加工テーブル２０６４は、中空モータ１０６２に直結され、またこの加工テーブル２０６４の内部に配置された加工電極と給電電極（図示せず）との間には、電源２０７４から所定の電圧が印加されるようになっている。その他の構成は、前述の例とほぼ同様である。
【０３１８】
図４８乃至図５０は、膜厚モニターを備えた更に他のＣＭＰ装置を示す。図４８に示すように、このＣＭＰ装置には、軸１１１１を回転中心として回転する定盤１１１０と、半導体ウエハ等の基板Ｗを保持し軸１１２２を回転中心として回転する基板支持体１１２０と、モニター部１１３０が備えられている。このモニター部１１３０はセンサ部１１４０、分光器１１３１、光源１１３２及びデータ処理用パソコン１１３３等を具備している。
【０３１９】
上記構成のＣＭＰ装置において、定盤１１１０の上面には、固定砥粒（砥石）や研磨パッド等の研磨材１１１２が貼り付けられており、該研磨材１１１２と基板Ｗの相対的運動により、該基板Ｗの被加工面を研磨する。センサ部１１４０は、後に詳述するように、光源１１３２からの光を基板Ｗの被加工面に照射すると共に、反射光を受光する。分光器１１３１ではセンサ部１１４０で受光した反射光を分光して基板Ｗの被加工面の表面情報を得る。データ処理用パソコン１１３３は分光器１１３１からの被加工面の表面情報を、電気信号系１１３４を介して得、処理して被加工面の膜厚情報を得て、図示しない研磨装置のコントローラに伝送する。ＣＭＰ装置のコントローラは、この膜厚情報により研磨継続、研磨停止等の研磨装置の各種制御を行う。なお、センサ部１１４０に透明液の給排液を行う給排液系１１５０が備えられている。
【０３２０】
図４９は、センサ部１１４０の概略構成例を示す。図示するように、定盤１１１０の上面に貼り付けられた固定砥粒や研磨パッド等の研磨材１１１２には貫通孔１１４１が設けられ、定盤１１１０の該貫通孔１１４１の底部に相当する部分に給液孔１１４２が開口している。基板Ｗの研磨時は該基板Ｗで貫通孔１１４１の上部は閉塞され、給液孔１１４２から透明液（光が透過する液）Ｑを供給することにより、該貫通孔１１４１内は該透明液Ｑで満たされる。透明液Ｑは研磨材１１１２と被加工面との隙間から排出される。
【０３２１】
給液孔１１４２は、その中心線が基板Ｗの被加工面に対して垂直になるように定盤１１１０に配設され、即ち該基板Ｗから供給される透明液Ｑが基板Ｗの被加工面に対して略垂直に進む流れを形成するように配置形成されている。基板Ｗの被加工面に光を照射するための照射光用光ファイバ１１４３と反射光を受光するための反射光用光ファイバ１１４４はその中心線が給液孔１１４２の中心線と平行になるように給液孔１１４２内に配置されている。
【０３２２】
センサ部１１４０を上記のように構成することにより、給液孔１１４２から吐出された透明液Ｑは、上記のように、基板Ｗの被加工面に対して略垂直に進む流れを形成する。照射光用光ファイバ１１４３からの照射光は、透明液Ｑの垂直な流れ部分を通って基板Ｗの被加工面に達し、該被加工面で反射された反射光は、同じく透明液Ｑの被加工面に対して垂直な流れ部分を通って反射光用光ファイバ１１４４に達する。この透明液Ｑの基板Ｗの被加工面に対して略垂直に進む流れには、基板Ｗの被加工面を洗浄する作用を奏すると共に、被加工面と研磨材１１１２の上面との間の隙間に存在する研磨液中の研磨材粒、研磨材１１１２の削り滓、基板Ｗの削り滓等のパーティクルの浸入が阻止され、照射光及び反射光の好適な光路となる。従って、被加工面の薄膜の観測を安定且つ正確に行うことができる。
【０３２３】
なお、給液孔１１４２に接続された図示しない液流路には電磁弁を設け、該電磁弁の制御により、貫通孔１１４１が基板Ｗで塞がれていないときは透明液Ｑの供給を停止または抑制し、研磨特性への影響を低減することも可能である。また、上記構成のセンサ部１１４０は、貫通孔１１４１が基板で常に塞がれ、或いは定盤１１１０が１軸を回転中心に回転するのではなく、定盤の各点が同一半径の円軌跡を描くように平面運動する場合も有効である。
【０３２４】
図５０は、センサ部１１４０の他の概略構成例を示す図である。図５０のセンサ部１１４０が図４９のセンサ部１１４０と相違する点は、図５０のセンサ部１１４０では照射光が通る光ファイバと反射光が通る光ファイバを１本の照射・反射光用光ファイバ１１４５としている点であり、他は図４９と略同一の構成である。このように構成しても、図４９のセンサ部１１４０と略同様の作用効果が得られる。
【０３２５】
図４８乃至図５０には、貫通項１１４１を設けた例を示しているが、この貫通孔１１４１の開口端部を、光を透過する蓋体で該蓋体の上面が研磨材１１１２の上面と略同一平面となるように覆ってもよい。このように、蓋体で覆うことで、研磨液Ｑが基板Ｗに接しないようにすることができ、これによって、研磨面上の研磨液の組成が変わることを防止することができる。
【０３２６】
図４８乃至図５０では、ＣＭＰ装置における膜厚検知の例を示したが、電解加工装置にも適用できる。
図５１は、この種の電解加工装置の要部を示すものである。すなわち、この電解加工装置は、銅等の配線材料（導電体膜）膜の表面に入射し該表面で反射した反射光の強度の加工に伴う変化を検出して加工終点を検出するようにしたものであり、加工テーブル２０６４には、上方に露出した凹部２０６４ａが設けられ、この凹部２０６４ａ内に、投光素子と受光素子を具備した光学式センサ２１４０が設置されている。そして、この光学式センサ２１４０で検出した信号は、加工終点検出部としての信号処理装置２１４２に入力され、この信号処理装置２１４２で処理された信号は、制御部２１４４に入力されるようになっている。その他の構成は、前述の図４７に示すものとほぼ同様である。
【０３２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現在行われている配線形成ステップを見直し、加工ステップ（工程）を目的別に分割し、各目的に好適な加工方法で選択し、組み合わせて加工を行うことができ、これによって、配線形成時における平坦化の加工性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の銅配線形成例を工程順に示す図である。
【図２】ＣＭＰにおける相対速度と加工圧力の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態の基板処理装置の全体配置図である。
【図４】図３に示す基板ホルダ、ＣＭＰ部及び電解加工部の関係を示す図である。
【図５】図３に示す電解加工部の拡大図である。
【図６】本発明の基板処理方法を工程順に示す図である。
【図７】配線の露出表面を保護膜で保護した状態を示す図である。
【図８】無電解めっき装置の一例を示す概要図である。
【図９】無電解めっき装置の他の例を示す概要図である。
【図１０】無電解めっき装置の更に他の例の基板受渡し時における基板ヘッドを示す断面図である。
【図１１】図１０のＢ部拡大図である。
【図１２】図１０の無電解めっき装置の基板固定時における基板ヘッドを示す図１１相当図である。
【図１３】図１０の無電解めっき装置のめっき処理時における基板ヘッドを示す図１１相当図である。
【図１４】図１０の無電解めっき装置のめっき槽を示す一部切断の正面図である。
【図１５】図１０の無電解めっき装置の洗浄槽を示す断面図である。
【図１６】ＣＭＰ装置の一例を示す一部切断の正面図である。
【図１７】（ａ）は、図１６のＣＭＰ装置における支持板の平面図で、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図１８】ＣＭＰまたは電解加工装置の他の例を示す斜視図である。
【図１９】ＣＭＰまたは電解加工装置の更に他の例を示す斜視図である。
【図２０】ＣＭＰまたは電解加工装置の更に他の例におけるカップ型砥石を示す図である。
【図２１】図２０に示すカップ型砥石を使用したＣＭＰまたは電解加工装置の斜視図である。
【図２２】ＣＭＰまたは電解加工装置の更に他の例を示す断面図である。
【図２３】カップ型砥石の他の例を示す図である。
【図２４】ＣＭＰまたは電解加工装置の更に他の例を示す斜視図である。
【図２５】ＣＭＰまたは電解加工装置の更に他の例を示す正面図である。
【図２６】図２５の平面図である。
【図２７】ＣＭＰまたは電解加工装置の更に他の例を示す側面図である。
【図２８】図２７の正面図である。
【図２９】図２８のＡ−Ａ線断面図である。
【図３０】（ａ）は、図２８におけるＣ矢視図、（ｂ）及び（ｃ）は、（ａ）の側断面図である。
【図３１】図２７のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３２】複合電解加工装置の一例を示す概要図である。
【図３３】図３２の複合電解加工装置における複合電解加工を原理の説明に付する図である。
【図３４】一般の電解加工を行う電解加工装置の一例を示す概要図である。
【図３５】触媒を利用した電解加工装置の一例を示す平面図である。
【図３６】図３５に示す電解加工装置の縦断正面図である。
【図３７】図３５に示す電解加工装置の電極部の平面図である。
【図３８】図３７のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３９】図３８の部分拡大図である。
【図４０】触媒を利用した電解加工装置における基板保持部の他の例の要部を示す断面図である。
【図４１】図４０の基板保持部の平面図である。
【図４２】ドライエッチング装置の一例を示す概要図である。
【図４３】ケミカルエッチング装置の一例を示す図である。
【図４４】ＣＭＰ装置の更に他の例を示す縦断正面図である。
【図４５】図４４のターンテーブルの平面図である。
【図４６】それぞれ異なる渦電流センサの埋め込み状態を示す要部拡大断面図である。
【図４７】電解加工装置の更に他の例を示す縦断正面図である。
【図４８】ＣＭＰ装置の更に他の例を示す正面図である。
【図４９】図４８のセンサ部の概略構成例を示す図である。
【図５０】図４８のセンサ部の他の概略構成例を示す図である。
【図５１】電解加工装置の更に他の例を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
１４  絶縁膜（絶縁材料）
１６  配線用凹部
２０  バリアメタル（バリア材料）
２２  銅（配線材料）
２４  配線
２６  保護膜
３０  基板カセット
３２  ロード・アンロードステージ
４４  基板載置台
４６  基板ステーション
５４  洗浄機
６０  基板ホルダ
６２  ＣＭＰ部
６４  電解加工部
６６  研磨パッド
６８  研磨テーブル
７０  液体供給ノズル
７２  ドレッサ
７４  イオン交換体
７６  加工テーブル
８２  基板ヘッド
８８  ドレッサヘッド
９２  再生部
９６  再生ヘッド
１０２  加工電極
１０４  給電電極
１０６  電極板
１０８  電源
１１０  反転機
１１４  リニアトランスポータ
２００  めっき槽
２０２  洗浄槽
２０４  基板ヘッド
２３２  ヘッド部
２３４  吸着ヘッド
２６８  噴射ノズル
３０５  研磨パッド
３０８  トップリング
３１２  研磨テーブル
３１３  研磨パッド
３１７  トップリング
３２１  ドレッサ
３３２  トップリング
３５９  砥石板
３６１  基板保持部
３６２  弾性シート
４１２  基板ホルダ
４１５  砥石
４４０  カップ型砥石
４５６  研磨液ノズル
４５８  研磨液
４６０  研磨部
４６６  砥石
５１０  研磨テーブル
５３６  研磨パッド
５４０  吸着保持部
６１６  研磨用パッド
７１２  電解液
７１４  電解槽
７１６ａ  基板保持部
７１８  主軸
７２０  陰極板
７２２  研磨具
７２４  支持ロッド
７５６  陰極板
７７６  基板保持部
８０１  ターンテーブル
８０３  トップリング
８０４  研磨布
８１０  渦電流センサ
８４２  基板保持部
８８８  イオン交換体
８９０  イオン交換体
１０４８  基板保持部
１０７０  チャック機構
１０７４  給電爪部材
１１１２  研磨材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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