(57)【要約】【課題】基板表面に形成した銅膜等の金属膜を高い研磨レートで均一に研磨してＣＭＰ処理の負荷を極力低減でき、しかも電界の分布をより均一にしてより均一に金属膜を研磨除去できるようにする。【解決手段】リテーナリング１０８で基板Ｗの外周部を囲繞して基板Ｗを保持する研磨ヘッド４４と、リテーナリング１０８の、基板Ｗの外周方向に沿った位置に、基板Ｗと離間して配置され、研磨ヘッド４４で保持した基板Ｗの金属膜に非接触で給電する複数の給電電極１１４と、研磨ヘッド４４で保持した基板Ｗに摺接または近接する加工電極１１８を有する研磨テーブル４６と、研磨ヘッド４４で保持した基板Ｗと研磨テーブル４６との間に加工液１２０を供給する加工液供給部１２２と、給電電極１１４と加工電極１１８との間に電圧を印加して加工液１２０を通して電流を流す電源１１２を有する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に形成した金属膜を研磨する研磨装置であって、
リテーナリングで基板の外周部を囲繞して基板を保持する研磨ヘッドと、
前記リテーナリングの、基板の外周方向に沿った位置に、基板と離間して配置され、前記研磨ヘッドで保持した基板の金属膜に非接触で給電する複数の給電電極と、
前記研磨ヘッドで保持した基板に摺接または近接する加工電極を有する研磨テーブルと、
前記研磨ヘッドで保持した基板と前記研磨テーブルとの間に加工液を供給する加工液供給部と、
前記給電電極と前記加工電極との間に電圧を印加して前記加工液を通して電流を流す電源を有することを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記給電電極を、前記リテーナリングの内周面に開口させて設けた凹部内に配置したことを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】
前記凹部の開口端部に、導電性材料、多孔質材料またはイオン交換体からなる蓋体を前記給電電極に当接させて配置したことを特徴とする請求項２記載の研磨装置。
【請求項４】
前記給電電極を、前記リテーナリングの前記研磨面との対向面に該研磨面に向けて開口させて設けた凹部内に配置したことを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項５】
前記リテーナリングと前記研磨テーブルとの間に隙間を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項６】
前記凹部内に、前記給電電極を上下動自在に配置したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項７】
前記電源から供給される電圧または電流の少なくとも一方をモニタするモニタ部を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項８】
前記加工電極を複数に分割して配置したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項９】
通電を伴う研磨を行った後に、通電を伴わない化学機械的研磨による仕上げ研磨を行うＣＭＰ処理部を更に有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項１０】
基板表面に被覆された第１の金属膜の残膜厚が２００ｎｍ以下になるまで通電を伴う研磨を行い、該第１の金属膜が完全に除去され第２の金属膜が露出するまで通電を伴わない第１の化学機械的研磨を行い、該第２の金属膜が除去されるまで通電を伴わない第２の化学機械的研磨を行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の研磨装置を用いた研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は研磨装置及び研磨方法に係り、特に半導体ウエハ等の基板の表面に形成した配線用の微細凹みの内部に銅（Ｃｕ）等の導電体を埋込んで埋込み配線を形成する際、基板上の不要な銅等の導電体（金属膜）を除去（研磨）するのに使用される研磨装置及び研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体ウエハ等の基板上に回路を形成するための配線材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を用いる動きが顕著になっている。この種の銅配線は、基板の表面に設けた微細凹みの内部に銅を埋込むことによって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、ＣＶＤ、スパッタリングまたはめっきといった手法があるが、いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜して、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により不要の銅を除去するようにしている。
【０００３】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、この種の銅配線基板Ｗの製造例を工程順に示すもので、先ず、図１４（ａ）に示すように、半導体素子が形成された半導体基材２０１上の導電層２０１ａの上にＳｉＯ２からなる酸化膜やＬｏｗ−ｋ材膜などの絶縁膜２０２を堆積し、リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール２０３と配線用の溝２０４を形成する。それらの上にＴａＮ等からなるバリア膜２０５、更にその上に電解めっきの給電層としてシード層２０７を形成する。
【０００４】
そして、図１４（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、半導体基材２０１のコンタクトホール２０３及び溝２０４内に銅を充填するとともに、絶縁膜２０２上に銅膜２０６を堆積する。その後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２０２上の銅膜２０６及びバリア膜２０５を除去して、コンタクトホール２０３及び配線用の溝２０４に充填させた銅膜２０６の表面と絶縁膜２０２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１４（ｃ）に示すように銅膜２０６からなる配線が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１５に示すように、例えば、直径ｄ１が０．２μｍ程度の微細穴２０８と、直径ｄ２が１００μｍ程度の大穴２０９とが混在する基板Ｗの表面に銅めっきを施して銅膜２０６を形成すると、めっき液や該めっき液に含有される添加剤の働きを最適化したとしても、微細穴２０８の上ではめっきの成長が促進されて銅膜２０６が盛り上がる傾向があり、一方、大穴２０９の内部ではボトムアップ性を高めためっきの成長を行うことができず、結果として、基板Ｗ上に堆積した銅膜２０６には、微細穴２０８上の盛り上がり高さａと、大穴２０９上の凹み深さｂとをプラスした段差ａ＋ｂが残る。このため、微細穴２０８及び大穴２０９の内部に銅を埋込んだ状態で、基板Ｗの表面を平坦化させるには、銅膜２０６の膜厚を十分に厚くし、しかもＣＭＰで前記段差ａ＋ｂ分を余分に研磨する必要があった。
【０００６】
ここで、ＣＭＰによる銅膜の研磨の原理は、銅膜の表面を、例えば、Ｈ２Ｏ２等の酸化剤で酸化させ、生成された銅酸化物をキレート剤で錯化して、銅膜の表面に銅錯体を形成させ、この銅錯体を、研磨液（スラリ、砥粒なしの場合もある）の存在の下で、例えば銅膜の表面を研磨パッドで擦付けることで機械的に除去して銅膜の表面を露出させる。そして、この露出した銅膜の表面を再び酸化し、この繰り返しで銅膜の研磨が進行する。
【０００７】
しかし、めっき膜のＣＭＰ工程を考えた時、めっき膜厚を厚くして研磨量を多くすればする程、ＣＭＰの加工時間が延びてしまい、これをカバーするためにＣＭＰの加工レートを上げれば、ＣＭＰ加工時に大穴でのディッシングが生じるといった問題があった。
【０００８】
つまり、これらを解決するには、めっき膜厚を極力薄くし、基板表面に微細穴と大穴が混在しても、めっき膜の盛り上がりや凹みを無くして、平坦性を上げる必要があるが、例えば硫酸銅浴で電解めっき処理を行った場合、めっき液や添加剤の作用だけで盛り上がりを減らすことと凹みを減らすことを両立することができないのが現状であった。また、成膜中におけるめっき電源を一時逆電圧としたり、ＰＲパルス電源としたりすることで盛り上がりを少なくすることは可能であるが、凹部の解消にはならず、加えて表面の膜質を劣とすることになっていた。
【０００９】
このため、電気分解によって銅膜等の金属膜の酸化反応を促進させて研磨を行うようにした、電解作用を用いた電解複合研磨が提案されている（例えば、特開平２００１−３２２０３６号公報等参照）。この電解複合研磨は、例えば、図１６に示すように、銅膜２０６の表面に対向して配置される研磨パッド２１０の内部等の研磨パッド２１０側に、電源２１２の陽極に接続したアノード電極２１４と、陰極に接続したカソード電極２１６とを配置し、この銅膜２０６と研磨パッド２１０との間に電解液（加工液）２１８を満たすことで、銅膜２０６の表面の酸化反応（Ｃｕ→Ｃｕ＋（Ｃｕ２Ｏ））またはＣｕ２＋（ＣｕＯ）を促進させて研磨速度の向上を図るようにしている。そして、銅酸化物をキレート剤で錯化して銅膜２０６の表面に銅錯体２２０を形成させ、研磨液の存在の下で、研磨パッド２１０を銅膜２０６の表面に擦付けて銅錯体２２０を機械的に除去して銅膜２０６の表面を露出させ、この露出した銅膜２０６の表面を再び酸化させることの繰り返しで銅膜２０６の研磨が進行する。
【００１０】
ここで、銅膜２０６の表面をアノード化させるため、アノード電極２１４として、銅よりイオン化傾向の低い、例えば、白金またはチタンを白金でコーティングしたものが使用されており、このアノード電極２１４を銅膜２０６に接触させたり、銅膜２０６の近傍に配置したりしている。アノード電極２１４を銅膜２０６の近傍に配置した場合には、電流は、主に「アノード電極２１４→銅膜２０６→カソード電極２１６」（各界面には電解液２１８が存在する）のように銅膜２０６を経由して流れるので、銅膜２０６の表面の酸化反応が進む。なお、アノード電極２１４を銅膜２０６の表面よりもカソード電極２１６寄りに配置すると、電流は、主に銅膜２０６を経由することなく、直接「アノード電極２１４→カソード電極２１６」（界面には電解液２１８が存在する）のように流れるので、銅膜２０６の酸化反応は進まない。
【００１１】
ここで、例えば白金等で構成されるアノード電極は、一般に硬いので、これを銅膜等の金属膜の表面に直接接触させると、銅膜の表面が傷つく可能性が高い。このため、アノード電極を銅膜の表面に直接接触させることなく、つまり、非接触で銅膜等の金属膜のアノード化を図ることが望ましい。
【００１２】
一方、電極（アノード電極及びカソード電極）を研磨パッド側に配置すると、研磨パッドが減耗すると電極が露出して、銅膜等の金属膜の表面と接触することが懸念される。また、研磨パッドの減耗に伴って、電極と銅膜表面との距離が変化する（次第に近づく）ので、電極と銅膜表面との間に存在する電解液による液間抵抗も変化し（安定しない）、電界の分布が不均一となって、膜厚の不均一に繋がってしまう。更に、研磨パッドは、一般に寿命の関係から頻繁に交換する必要がある（約基板１０００枚処理ごとに交換）が、この研磨パッドに電極を設けると、研磨パッドへの電極交換作業にかなりの手間がかかり、作業工数の増大と装置稼動率の低下をもたらすと考えられる。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、基板表面に形成した銅膜等の金属膜を高い研磨レートで均一に研磨してＣＭＰ処理の負荷を極力低減でき、しかも電界の分布をより均一にしてより均一に金属膜を研磨除去できるようにした研磨装置及び研磨方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板表面に形成した金属膜を研磨する研磨装置であって、リテーナリングで基板の外周部を囲繞して基板を保持する研磨ヘッドと、前記リテーナリングの、基板の外周方向に沿った位置に、基板と離間して配置され、前記研磨ヘッドで保持した基板の金属膜に非接触で給電する複数の給電電極と、前記研磨ヘッドで保持した基板に摺接または近接する加工電極を有する研磨テーブルと、前記研磨ヘッドで保持した基板と前記研磨テーブルとの間に加工液を供給する加工液供給部と、前記給電電極と前記加工電極との間に電圧を印加して前記加工液を通して電流を流す電源を有することを特徴とする研磨装置である。
【００１５】
本発明の研磨（電解複合研磨）の原理を図１により説明する。図１は、基板に設けた金属膜として銅膜２０６の側方に、電源２１２の陽極に接続されるアノード電極（給電電極）２１４を、ギャップＧを介して該銅膜２０６に非接触状態で配置し、銅膜２０６がアノードとなるようにするとともに、銅膜２０６に対向する研磨パッド２１０の背面側に、電源２１２の陰極に接続されるカソード電極（加工電極）２１６を配置し、更に、銅膜２０６とカソード電極２１６との間に電解液２１８を満たした状態を示している。なお、研磨パッド２１０は、多孔質材料等の通水性を有する親水性材料で構成されている。通水しにくい材料を用いる場合は、図示していないが、研磨パッド２１０の内部に、上下に連通する多数の連通孔を設けて、この内部を電解液２１８が流れるようにしておく。また、通液性材料または多孔性の材料にイオン交換基を結合させたものや、イオン交換不織布を用いることにより、導伝率を高めてもよい。これにより、電流は、主に「アノード電極２１４→銅膜２０６→カソード電極２１６」（各界面には電解液２１８が存在する）のように銅膜２０６を経由して流れるので、銅膜２０６の表面の酸化反応（Ｃｕ→Ｃｕ＋（Ｃｕ２Ｏ））またはＣｕ２＋（ＣｕＯ）が促進される。そして、銅酸化物をキレート剤で錯化して銅膜２０６の表面に銅錯体２２０を形成させ、研磨液の存在の下で、銅膜２０６の表面に研磨パッド２１０を擦付けて銅錯体２２０を機械的に除去して銅膜２０６の表面を露出させ、この露出した銅膜２０６の表面を再び酸化させることの繰り返しで銅膜２０６の研磨が進行する。
【００１６】
このように、アノード電極２１４を研磨ヘッド側に該研磨ヘッドで保持した基板の銅膜（金属膜）２０６に非接触で給電するように設けることで、電極間距離（アノード電極２１４、銅膜２０６の表面及びカソード電極２１６の位置関係）を一定に保つことができ、これにより、この間の抵抗値を安定させ、その結果、電流値、すなわち銅膜の酸化速度も安定させることができる。勿論、アノード電極２１４と銅膜２０６を接触させてもよい。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、前記給電電極を、前記リテーナリングの内周面に開口させて設けた凹部内に配置したことを特徴とする請求項１記載の研磨装置である。これにより、リテーナリングの内径を変更することなく、この内周面に給電電極を基板ホルダで保持した基板と接触しないように配置することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、前記凹部の開口端部に、導電性材料、多孔質材料またはイオン交換体からなる蓋体を前記給電電極に当接させて配置したことを特徴とする請求項２記載の研磨装置である。これにより、リテーナリングの内周面を凹凸のない平坦面となすことができる。この場合、導電性材料、通液性を有する多孔質材料またはイオン交換体の内部に入り込んだ加工液（電解液）を介して、基板の表面に設けた金属膜（銅膜）への給電電極（アノード電極）からの給電が行われる。導電性材料と多孔質材料、イオン交換体材料は組み合わせたもので構成してもよい。例えば、ポーラス状の材質にイオン交換基を結合させたものでもよい。研磨テーブル上面もしくはリテーナリングの電極上面にイオン交換体を介在させた場合は、加工液としては純水等各種液体を用いてもよい。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、前記給電電極を、前記リテーナリングの前記研磨面との対向面に該研磨面に向けて開口させて設けた凹部内に配置したことを特徴とする請求項１記載の研磨装置である。この場合、研磨ヘッドと研磨テーブルとの間に位置する加工液を介して、基板の表面に設けた金属膜（銅膜）への給電電極（アノード電極）からの給電が行われる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、前記リテーナリングと前記研磨テーブルとの間に隙間を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の研磨装置である。これにより、研磨作業によって、リテーナリングが摩耗することがないので、電極間距離（アノード電極２１４、銅膜２０６の表面及びカソード電極２１６の位置関係）を一定に保つことができ、これにより、この間の抵抗値を安定させ、その結果、電流値、即ち銅膜の酸化速度も安定させることができる。この場合、リテーナリングは、加工中は研磨面に接しないが、基板の側面を保持するために基板ホルダの基板保持面よりは下方に突出した構造となっている。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、前記凹部内に、前記給電電極を上下動自在に配置したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の研磨装置である。これにより、リテーナリングが少しずつ摩耗しても、給電電極が摩耗したり研磨ヘッドに接触したりしないようにするとともに、特に、給電電極を前記リテーナリングの前記研磨面との対向面に設けた場合に、電極間距離（アノード電極、金属膜（銅膜）の表面及びカソード電極の位置関係）が常に一定となるようにすることができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、前記電源から供給される電圧または電流の少なくとも一方をモニタするモニタ部を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の研磨装置である。基板表面に形成された金属膜が研磨されて、下地のバリア膜等が表面に露出すると、抵抗が急激に変化して、電圧を一定にした場合には電流が、電流を一定にした場合には電圧が大きく変化する。このため、この電流または電圧の少なくとも一方をモニタすることで、エンドポイントや加工の状況を検知して、研磨プロセスを管理することができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、前記加工電極を複数に分割して配置したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の研磨装置である。これにより、複数に分割して配置した各加工電極の抵抗値をコントロールして、各領域毎に電流値を制御することで、金属膜の酸化速度を調整し、基板面内における金属膜の除去速度を制御することができる。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、通電を伴う研磨を行った後に、通電を伴わない化学機械的研磨による仕上げ研磨を行うＣＭＰ処理部を更に有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の研磨装置である。これにより、通電を伴う研磨で荒れた銅等の表面を仕上げ研磨で鏡面にすることができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、基板表面に被覆された第１の金属膜の残膜厚が２００ｎｍ以下になるまで通電を伴う研磨を行い、該第１の金属膜が完全に除去され第２の金属膜が露出するまで通電を伴わない第１の化学機械的研磨を行い、該第２の金属膜が除去されるまで通電を伴わない第２の化学機械的研磨を行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の研磨装置を用いた研磨方法である。これにより、３段研磨により、ディッシングやエロージョンを抑えた鏡面仕上げを行うことが可能である。
【００２６】
【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２は、本発明の実施の形態の研磨装置を備えた基板処理装置を示すもので、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１を載置する４つのロード／アンロードステージ２を備えている。ロード／アンロードステージ２は昇降可能な機構を有していてもよい。ロード／アンロードステージ２上の各基板カセット１に到達可能となるように、走行機構３の上に搬送ロボット４が配置されている。
【００２７】
搬送ロボット４は、上下に２つのハンドを備えている。搬送ロボット４の２つのハンドのうち下側のハンドは、基板を真空吸着する吸着型ハンドであり、基板カセット１から基板を受け取るときのみに使用される。この吸着型ハンドは、基板カセット内の基板のずれに関係なく正確に基板を搬送することができる。一方、搬送ロボット４の上側のハンドは、基板の周縁部を保持する落し込み型ハンドであり、基板カセット１に基板を戻すときのみに使用される。この落し込み型ハンドは、吸着型ハンドのようにゴミを集めてこないので、基板の裏面のクリーン度を保ちながら基板を搬送することができる。このように洗浄した後のクリーンな基板を上側に配置することとして、それ以上基板を汚さないようにしている。
【００２８】
搬送ロボット４の走行機構３を対称軸として基板カセット１とは反対側には、基板を洗浄する２台の洗浄機５，６が配置されている。各洗浄機５，６は、搬送ロボット４のハンドが到達可能な位置に配置されている。また、これらの洗浄機５，６は、基板を高速回転させて乾燥させるスピンドライ機能を有しており、これにより基板の２段洗浄及び３段洗浄の際にモジュール交換することなく対応することができる。
【００２９】
２台の洗浄機５，６の間には、搬送ロボット４が到達可能な位置に、基板の載置台７，８，９，１０を４つ備えた基板ステーション１２が配置されている。洗浄機５と３つの載置台７，９，１０に到達可能な位置には、２つのハンドを有する搬送ロボット１４が配置されている。また、洗浄機６と３つの載置台８，９，１０に到達可能な位置には、２つのハンドを有する搬送ロボット１５が配置されている。
【００３０】
載置台７は、搬送ロボット４と搬送ロボット１４との間で基板を互いに受渡すために使用され、載置台８は、搬送ロボット４と搬送ロボット１５との間で基板を搬送するために使用される。これらの載置台７，８には、基板の有無を検知する検知センサ１６，１７がそれぞれ設けられている。
【００３１】
載置台９は、搬送ロボット１５から搬送ロボット１４へ基板を搬送するために使用され、載置台１０は、搬送ロボット１４から搬送ロボット１５へ基板を搬送するために使用される。これらの載置台９，１０には、基板の有無を検知する検知センサ１８，１９と、基板の乾燥を防止する又は基板を洗浄するためのリンスノズル２０，２１とがそれぞれ設けられている。
【００３２】
これらの載置台９，１０は、共通の防水カバーの中に配置されており、このカバーに設けられた搬送用の開口部にはシャッター２２が設けられている。また、載置台９は載置台１０の上方に位置しており、洗浄後の基板は載置台９に、洗浄前の基板は載置台１０に載置される。このような構成とすることで、リンス水の落下による基板の汚染を防止している。なお、センサ１６，１７，１８，１９、リンスノズル２０，２１、及びシャッター２２は模式的に示されており、これらの位置及び形状は正確に図示されていない。
【００３３】
搬送ロボット１４のハンドが到達可能な位置には、洗浄機５と隣接するように洗浄機２４が配置されている。また、搬送ロボット１５のハンドが到達可能な位置には、洗浄機６と隣接するように洗浄機２５が配置されている。これらの洗浄機２４，２５は、基板の両面を洗浄することができる洗浄機である。
【００３４】
搬送ロボット１４及び搬送ロボット１５の上側のハンドは、一度洗浄された基板を洗浄機又は基板ステーション１２の載置台へ搬送するのに使用される。一方、下側のハンドは、一度も洗浄されていない基板及び研磨される前の基板を搬送するために使用される。下側のハンドを用いて後述する反転機への基板の出し入れを行うことにより、反転機上部の壁からのリンス水の滴により上側のハンドが汚染されることがない。
上記洗浄機５，６，２４，２５の基板搬入口には、それぞれシャッター５ａ，６ａ，２４ａ，２５ａが取付けられており、基板が搬入されるときのみ開口可能となっている。
【００３５】
基板処理装置は、各機器を囲むようにハウジング２６を備えており、ハウジング２６の内部は、隔壁２８、隔壁３０、隔壁３２、隔壁３４、及び隔壁３６により複数の領域（領域Ａ、領域Ｂを含む）に区画されている。
【００３６】
基板カセット１と搬送ロボット４が配置されている領域Ａと、洗浄機５，６と載置台７，８，９，１０が配置されている領域Ｂとの間には、領域Ａと領域Ｂとのクリーン度を分けるために隔壁２８が配置されている。この隔壁２８には、領域Ａと領域Ｂとの間で基板を搬送するための開口部が設けられており、この開口部にはシャッター３８が設けられている。上記洗浄機５，６，２４，２５、基板ステーション１２の載置台７，８，９，１０、及び搬送ロボット１４，１５は、すべて領域Ｂの中に配置されており、領域Ｂの圧力は領域Ａ内の気圧よりも低い気圧に調整されている。
【００３７】
隔壁３４によって領域Ｂとは区切られた領域Ｃの内部において搬送ロボット１４のハンドが到達可能な位置には、基板を反転させる反転機４０が配置されており、反転機４０には搬送ロボット１４によって基板が搬送される。また、領域Ｃの内部において搬送ロボット１５のハンドが到達可能な位置には、基板を反転させる反転機４１が配置されており、反転機４１には搬送ロボット１５によって基板が搬送される。反転機４０及び反転機４１は、基板をチャックするチャック機構と、基板の表面と裏面を反転させる反転機構と、基板を上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検知センサとを備えている。
【００３８】
隔壁３４によって領域Ｂと区分された研磨室が形成されており、この研磨室は更に隔壁３６によって２つの領域Ｃ及び領域Ｄに区分されている。なお、領域Ｂと領域Ｃ及びＤとを区切る隔壁３４には、基板搬送用の開口部が設けられ、この開口部には、反転機４０と反転機４１のためのシャッター４２，４３が設けられている。
【００３９】
２つの領域Ｃ，Ｄには、それぞれ２つの研磨テーブルと、１枚の基板を保持し且つ基板を研磨テーブルに対して押し付けながら研磨するための１つの研磨ヘッドとを有する研磨装置１００，１０２が配置されている。即ち、領域Ｃには、研磨ヘッド４４と、ＣＭＰ（化学機械的研磨）を行う大径の研磨テーブル４６と、電解複合研磨を行う小径の研磨テーブル４８と、研磨テーブル４６に研磨液を供給するための研磨液供給ノズル５０と、窒素ガス供給源及び液体供給源に接続される複数の噴射ノズル（図示せず）を備えたアトマイザ５２と、研磨テーブル４６のドレッシングを行うためのドレッサ５４と、研磨テーブル４８のドレッシングを行うためのドレッサ５６とを有する研磨装置１００が配置されている。大径の研磨テーブル４６の研磨面の直径は、基板の直径の２倍以上であり、小径の研磨テーブル４８の研磨面の直径は、基板の直径より大きく且つこの直径の２倍よりは小さい。
【００４０】
同様に、領域Ｄには、研磨ヘッド４５と、ＣＭＰ（化学機械的研磨）を行う大径の研磨テーブル４７と、電解複合研磨を行う小径の研磨テーブル４９と、研磨テーブル４７に研磨液を供給するための研磨液供給ノズル５１と、窒素ガス供給源及び液体供給源に接続される複数の噴射ノズル（図示せず）を備えたアトマイザ５３と、研磨テーブル４７のドレッシングを行うためのドレッサ５５と、研磨テーブル４９のドレッシングを行うためのドレッサ５７とを有する研磨装置１０２が配置されている。
研磨液供給ノズル５０，５１からは研磨に使用する研磨液やドレッシングに使用するドレッシング液（例えば、水）がそれぞれ研磨テーブル４６，４７上に供給される。なお、電解複合研磨を行う研磨テーブルを大径とし、ＣＭＰを行う研磨テーブルを小径としてもよい。
【００４１】
反転機４０及び４１と研磨ヘッド４４及び４５の下方に、洗浄室（領域Ｂ）とポリッシング室（領域Ｃ，Ｄ）の間で基板を搬送するロータリトランスポータ６０が配置されている。ロータリトランスポータ６０には、基板を載せるステージが４ヶ所等配に設けてあり、同時に複数の基板を搭載できるようになっている。
【００４２】
反転機４０及び４１に搬送された基板は、ロータリトランスポータ６０のステージの中心が、反転機４０又は４１でチャックされた基板の中心と位相が合ったときに、ロータリトランスポータ６０の下方に設置されたリフタ６２又は６３が昇降することで、ロータリトランスポータ６０上に搬送される。ロータリトランスポータ６０のステージ上に載せられた基板は、ロータリトランスポータ６０の位置を９０°変えることで、研磨ヘッド４４又は４５の下方へ搬送される。研磨ヘッド４４又は４５は、予めロータリトランスポータ６０の位置に揺動している。研磨ヘッド４４又は４５の中心が前記ロータリトランスポータ６０に搭載された基板の中心と位相が合ったときに、それらの下方に配置されたプッシャー６４又は６５が昇降することで、基板はロータリトランスポータ６０から研磨ヘッド４４又は４５へ移送される。
【００４３】
図３乃至図５に一方の研磨装置１００を示す。なお、他方の研磨装置１０２も、この研磨装置１００と同様な構成を備えている。
図３に示すように、研磨ヘッド４４は、回転可能な研磨ヘッド駆動軸７０によって研磨ヘッド駆動部７２から吊下されている。研磨ヘッド駆動部７２は、位置決め可能な揺動軸７４によって支持されており、研磨ヘッド４４は、研磨テーブル４６，４８の双方にアクセス可能になっている。
【００４４】
また、ドレッサ５４は、回転可能なドレッサ駆動軸７６によってドレッサ駆動部７８から吊下されている。ドレッサ駆動部７８は、位置決め可能な揺動軸８０によって支持されており、これによりドレッサ５４は、待機位置と研磨テーブル４６上のドレッサ位置との間を移動可能になっている。同様に、ドレッサ５６は、回転可能なドレッサ駆動軸８２によってドレッサ駆動部８４から吊下されている。ドレッサ駆動部８４は、位置決め可能な揺動軸８６によって支持されており、これによりドレッサ５６は、待機位置と研磨テーブル４８上のドレッサ位置との間を移動可能になっている。
【００４５】
研磨ヘッド４４は、図４及び図５に示すように、研磨ヘッド駆動軸７０に、球面軸受機構及び回転伝達機構（図示せず）を介して連結された略円板状のハウジング１０４を有しており、このハウジング１０４の下方に、チャッキングプレート１０６が配置され、更に周縁部下面に、基板Ｗの外径とほぼ同じ内径を有するリテーナリング１０８が取付けられている。チャッキングプレート１０６には、基板Ｗを吸着保持する吸着部（図示せず）が備えられ、また、この吸着部を介して吸着保持した基板Ｗを背面側から研磨テーブル４８に向けて押圧する圧力室１１０が区画形成されている。リテーナリング１０８は、チャッキングプレート１０６の吸着部で吸着保持した基板Ｗの外周部を囲繞して、この飛び出しを防止するためのもので、この例では、チャッキングプレート１０６として、チャッキングプレート１０６の吸着部で吸着保持した基板Ｗの下面（表面）とリテーナリング１０８の下面が同一平面となるようにしたものを使用した例を示している。
【００４６】
リテーナリング１０８の内周面から下面に亘る角部の円周方向に沿った所定の位置には、複数の凹部１０８ａが設けられ、この各凹部１０８ａの内部に、電源１１２の陽極に接続されるアノード電極（給電電極）１１４が配置されている。このアノード電極１１４は、下記のように、例えば銅膜２０６（図１４参照）からなる金属膜をアノード化させるためのものであり、このように、銅膜をアノード化させるため、銅よりイオン化傾向の低いもの、例えば、白金またはチタンを白金でコーティングしたもので構成されている。なお、銅またはチタンを銅でコーティングしたものであってもよい。
【００４７】
ここで、前記凹部１０８ａのリテーナリング１０８の直径方向に沿った深さは、アノード電極１１４のリテーナリング１０８の直径方向に沿った肉厚よりも大きく設定されている。これによって、凹部１０８ａ内にアノード電極１１４を装着した時、この電極１１４の内周面とチャッキングプレート１０６の吸着部で吸着保持した基板Ｗの外周面との間に僅かなギャップＧが形成されて、非接触で、すなわち、下記のように、このギャップＧ内に浸入した電解液１２０を介してアノード電極１１４から基板Ｗの銅膜２０６に給電されて、この銅膜２０６がアノード化されるように構成されている。このギャップＧの深さは、好ましくは、２ｍｍ程度以下である。このように、アノード電極１１４から基板Ｗの銅膜２０６に非接触で給電することにより、例えば白金等の一般に硬い材料で構成されているアノード電極１１４が基板Ｗの銅膜２０６に接触して、基板Ｗの銅膜２０６が損傷してしまうことを防止することができる。
【００４８】
更に、この例では、リテーナリング１０８の下面と、該リテーナリング１０８の凹部１０８ａ内に装着したアノード電極１１４の下面が同一面をなして、研磨作業の際に、このアノード電極１１４の下面が、下記の研磨パッド１１６の研磨面１１６ａに摺接するようにした例を示している。
【００４９】
一方、研磨テーブル４８の上面には、表面を研磨面１１６ａとした研磨パッド１１６が貼着されており、この研磨テーブル４８の研磨パッド１１６との貼着面に、電源１１２の陰極と接続される円板状のカソード電極（加工電極）１１８が装着されている。なお、研磨パッド１１６は、例えば多孔質材料等の通水性を有する親水性材料で構成されているが、通水性を有さない材料で構成した場合には、研磨パッド１１６の内部に、上下に連通する多数の連通孔を設けて、この内部を電解液１２０が流れるようにしておく必要がある。
【００５０】
また、研磨テーブル４８の研磨パッド１１６と研磨ヘッド４４で保持した基板Ｗとの間に、電解質及び添加剤として、例えば銅をキレート化するキレート剤を含む電解液１２０を供給する電解液供給部１２２ａを、研磨テーブル４８の内部に設け、上方の研磨パッド１１６に向けて電解液１２０を供給する。また、研磨テーブル４８が大径の場合は、電解液１２０は電解液供給ノズル１２２から供給する。供給された電解液１２０は、研磨パッド１１６と基板Ｗとの間の隙間を満たし、電極１１４の内周面と基板Ｗの外周面との間に僅かなギャップＧを満たす。更に、研磨パッド１１６を、例えば多孔質材料等の通水性を有する材料で構成した場合には、この内部に電解液１２０が入込み、研磨パッド１１６の内部に貫通孔を設けた場合には、この貫通孔の内部に電解液１２０が流れ込んで、電解液１２０を介してアノード電極１１４とカソード電極１１８とが電気的に導通する。
【００５１】
更に、図示しないが、研磨テーブル４８の内部に、上方の研磨パッド１１６に研磨液（砥粒を含むスラリ）を供給する研磨液供給部が設けられている。また、研磨テーブル４８が大径の場合は、研磨テーブル４８の上方に研磨パッド１１６に向けて研磨液を供給する研磨液供給ノズルが配置されている。スラリ流路と電解加工液の流路は兼ねてもよい。キレート剤等によって基板表面に生成された不動態をより効率的に除去するために、スラリは電解液と同時に供給される。
【００５２】
電源１１２から延びる配線には、この電源１１２から供給される電圧または電流の少なくとも一方をモニタするモニタ部１２４が接続されている。基板表面に形成された、例えば図１４に示す銅膜２０６が研磨されて、下地のバリア膜２０５が露出すると、電気抵抗が急激に変化して、電圧を一定にした場合には電流が、電流を一定にした場合には電圧が大きく変化する。つまり、同じ電圧（電流）を印加した状態で基板表面に形成した金属膜の電解複合研磨を行うと、材料によって流れる電流（印加される電圧）に違いが生じる。例えば、図６（ａ）に示すように、表面に材料（例えば銅膜）Ａと材料（例えばバリア膜）Ｂとを成膜した基板Ｗの該表面に電解複合研磨を施した時に流れる電流をモニタすると、材料Ａを電解複合研磨している間は一定の電流が流れるが、異なる材料Ｂの加工に移行する時点で流れる電流が変化する。同様に、印加される電圧にあっても、図６（ｂ）に示すように、材料Ａを電解複合研磨している間は一定の電圧が印加されるが、異なる材料Ｂの加工に移行する時点で印加される電圧が変化する。なお、図６（ａ）は、材料Ｂを電解複合研磨する時の方が、材料Ａを電解複合研磨する時よりも電流が流れにくくなる場合を、図６（ｂ）は、材料Ｂを電解複合研磨する時の方が、材料Ａを電解複合研磨するときよりも電圧が高くなる場合の例を示している。これにより、この電流または電圧の変化をモニタすることでエンドポイントを確実に検知することができる。
【００５３】
なお、この例では、モニタ部１２４で電源１１２から供給される電圧または電流の少なくとも一方をモニタして加工終点を検知するようにした例を示しているが、このモニタ部１２４で、研磨中における金属膜や基板の状態の変化をモニタして、任意に設定した加工終点を検知するようにしてもよい。この場合、加工終点は、被加工面の指定した部位について、所望の加工量に達した時点、若しくは加工量と相関関係を有するパラメータについて、所望の加工量に相当する量に達した時点を指す。このように、加工の途中においても、加工終点を任意に設定して検知できるようにすることで、多段プロセスでの電解加工が可能となる。
【００５４】
次に、この研磨装置１００を用いて、図１４（ａ）に示す、基板Ｗの表面に形成した銅膜（金属膜）２０６を研磨して平坦化するようにした例を説明する。
先ず、表面に銅膜２０６を形成した基板Ｗを、該表面を下向きにして研磨ヘッド４４で吸着保持し、この研磨ヘッド４４で保持した基板Ｗを、電解複合研磨用の研磨テーブル４８の直上方に位置させる。この状態で、研磨ヘッド４４と研磨テーブル４８とを共に回転させつつ、研磨ヘッド４４で吸着保持した基板Ｗの表面（下面）を研磨テーブル４８の研磨パッド１１６の研磨面１１６ａに押し付ける。同時に、研磨テーブル４８の内部または電解液供給ノズル１２２から研磨ヘッド４４と研磨テーブル４８との間に電解液１２０を供給しつつ、電源１１２の陽極をアノード電極（給電電極）１１４に、陰極をカソード電極（加工電極）１１８にそれぞれ接続する。更に、図示しない研磨液供給ノズルから、研磨ヘッド４４と研磨テーブル４８との間に研磨液を供給し、これによって、銅膜２０６の電解作用を用いた電解複合研磨を行う。
【００５５】
つまり、電流は、主に「アノード電極１１４→銅膜２０６→カソード電極１１８」（界面には電解液１２０が存在する）のように銅膜２０６を経由して流れるので、銅膜２０６の表面の酸化反応（Ｃｕ→Ｃｕ＋（Ｃｕ２Ｏ））またはＣｕ２＋（ＣｕＯ）が促進される。そして、この銅酸化物をキレート剤で錯化して銅膜２０６の表面に銅錯体を形成させ、この銅錯体を、研磨液の存在下で、研磨パッド１１６を銅膜２０６に擦付けて機械的に除去して銅膜２０６の表面を露出させ、この露出した銅膜２０６の表面を再び酸化させることの繰り返しで銅膜２０６を研磨する。
【００５６】
この時、この例にあっては、リテーナリング１０８の下面と研磨ヘッド４４で吸着保持した基板Ｗの表面（下面）が同一平面となり、更にアノード電極１１４の下面も同一平面となるようになっており、このため、銅膜２０６の研磨に伴って、リテーナリング１０８の下面及びアノード電極１１４の下面も研磨されるが、この研磨速度は、研磨パッド１１６の研磨速度に比べて極めて遅く、交換の作業工数や装置稼働率への影響も少ない。しかも、アノード電極１１４を研磨ヘッド４４側に該研磨ヘッド４４で保持した基板Ｗの銅膜２０６に非接触で給電するように設けることで、電極間距離（アノード電極１１４、銅膜２０６の表面及びカソード電極１１８の位置関係）を一定に保つことができ、これにより、この間の電気抵抗値を安定させ、その結果、電流値、すなわち銅膜の酸化速度も安定させることができる。
【００５７】
そして、バリア膜２０５の上の銅膜２０６が所定量除去されたことを、前述のように、電源１１２から供給される電圧または電流の少なくとも一方をモニタ部１２４でモニタし、この値が急激に変化した時点をエンドポイントとして検知し、この時点（エンドポイント）で、アノード電極１１４及びカソード電極１１８を電源１１２から切離し、かつ電解液１２０の供給を停止して電解複合研磨を終了する。この時、除去すべき銅膜２０６の残膜厚は、２００ｎｍ以下が望ましい。そして、研磨ヘッド４４及び研磨テーブル４８の回転を停止し、研磨ヘッド４４を上昇させる。
【００５８】
ここで、電解複合研磨後の研磨面は、一般のＣＭＰ後の研磨面に比べて、多少荒れている。このため、電解複合研磨後に、通常のＣＭＰにより仕上げ研磨を行うことが望ましい。
【００５９】
そこで、この例では、研磨ヘッド４４で吸着保持した基板ＷをＣＭＰ用の研磨テーブル４６の直上方に位置させ、この研磨ヘッド４４及び研磨テーブル４６を共に回転させつつ、研磨ヘッド４４で吸着保持した基板を研磨テーブル４６の研磨面に押付け、同時に研磨面に研磨液供給ノズル５０から研磨液を供給する通常のＣＭＰ処理を行い、これによって、バリア膜２０５上に残った銅膜２０６を完全に除去する。そして、引き続いて、研磨液供給ノズル５０から供給する研磨液を交換して、前述の同様な、通常のＣＭＰ処理を行い、これによって、図１４（ｃ）に示すように、絶縁膜２０２上のバリア膜２０５を除去して絶縁膜２０２の表面を露出させ、この絶縁膜２０２の表面とコンタクトホール２０３及び配線用の溝２０４に充填した銅膜２０６の表面を平坦化させ、更に、基板Ｗの表面を純水等で洗浄して研磨処理を終了する。
【００６０】
上述した場合において、大径の研磨テーブル４６に装着する研磨工具は、研磨パッドに限られず、固定砥粒であってもよい。大径の研磨テーブル４６に固定砥粒を設けた場合には、小径の研磨テーブル４８で基板の平坦化を行った後、大径の研磨テーブル４６で砥粒を含まない純水又は薬液を供給しながら仕上げ研磨を行うようにしてもよい。
【００６１】
図３に示した形式の研磨テーブル以外にも、図７及び図８に示すようなスクロール型研磨テーブルを研磨テーブル４６，４７，４８，４９として用いることができる。以下、このスクロール型研磨テーブルについて説明する。図７はスクロール型の第２の研磨テーブルを示す縦断面図であり、図８（ａ）は、図７のＰ−Ｐ線断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００６２】
スクロール型の研磨テーブルは、中空シャフトを有するモータ２５０の上部フランジ２５１、内部が中空になったシャフト２５２が順にボルトによって締結されている。シャフト２５２の上部には、ベアリング２５３によりセットリング２５４が支持されている。このセットリング２５４の上面にテーブル２５９が締結され、その上部に研磨テーブル２５５がボルト２９０により締結されている。研磨テーブル２５５は、全体を例えば固定砥粒で構成してもよいし、研磨テーブル２５５を例えばステンレス等の耐食性に優れた金属で構成し、その上面に研磨パッドを貼り付けて使用してもよい。また、固定砥粒や研磨パッドを利用する場合、研磨テーブル２５５の上面は、平坦でも良いし、凹凸をつけてもよい。テーブル２５５の外形は、基板の直径＋２“ｅ”以上に設定されていて、研磨テーブル２５５が並進運動をしても基板が研磨テーブル２５５からはみ出さない大きさになっている。
【００６３】
セットリング２５４には、周方向に３つ以上の支持部２５８が形成され、テーブル２５９が支持されている。つまり、この支持部２５８の上面とセットリング２５４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２６０，２６１が形成され、これらの凹所２６０，２６１にはベアリング２６２，２６３がそれぞれ装着されている。ベアリング２６２，２６３には、図７及び図８に示すように、“ｅ”だけずれた２つの軸体２６４，２６５を持つ支持部材２６６が各軸体の端部を挿入して支持され、モータ２５０を回転することにより研磨テーブル２５５が半径“ｅ”の円に沿って並進運動可能となっている。
【００６４】
また、フランジ２５１がモータ２５０とシャフト２５２との間で同様に“ｅ”だけ偏心している。偏心による負荷のバランスを取るためバランサ２６７がシャフト２５２に取付けられている。
【００６５】
研磨テーブル２５５上への電解液や研磨液の供給は、モータ２５０とシャフト２５２の内部を通り、テーブル２５９の中央に設けられた貫通孔２５７に継ぎ手２９１を介して供給される。供給された電解液や研磨液は、一旦研磨テーブル２５５とテーブル２５９の間で形成される空間２５６に溜められ、研磨テーブル２５５に設けられた複数の貫通孔２６８を経由して、直接基板に接触するように供給される。貫通孔２６８は、プロセスの種類により数や位置が適宜選択される。研磨パッドを研磨テーブル２５５に貼り付けて使用する場合は、研磨パッドにも貫通孔２６８の位置に対応した位置に貫通孔が設けられる。研磨テーブル２５５の全体を固定砥粒で製作する場合は、研磨テーブルの上面に、格子状、スパイラル状、あるいは放射状等の溝を設け、この溝に貫通孔２６８を連通させるようにしてもよい。
【００６６】
研磨中の電解液や研磨液から並進運動を行う機構を保護するために、テーブル２５５にフリンガー２６９が取付けられていて、樋２７０とラビリンス機構を形成している。
【００６７】
上述の構成において、モータ２５０の作動によって研磨テーブル２５５が並進円運動（スクロール運動）し、研磨ヘッド４４に取付けられた基板は、研磨テーブル２５５の研磨面上に押し付けられる。貫通孔２５７、空間２５６、貫通孔２６８を介して研磨面に供給された電解液や研磨液により研磨が行われる。研磨テーブル２５５上の研磨面と基板の間には、半径“ｅ”の微小な相対並進円運動が生じて、基板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研磨ヘッド４４を徐々に自転させて、研磨面の同じ場所のみで研磨されるのを防止している。
なお、研磨テーブルは、前述の例に限定されず、例えは往復直線運動を行うリニアテーブルなど、各種の適用が可能であることは勿論である。
【００６８】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、アノード電極１１４の他の取付け例を示すもので、図９（ａ）は、リテーナリング１０８に設けた凹部１０８ａの開口端部に、導電性材料または多孔質材料からなる蓋体１３０を、アノード電極１１４と接触させて取付け、この蓋体１３０で、研磨ヘッド４４で吸着保持した基板Ｗの外周面とアノード電極１１４との間のギャップＧを埋めるようにした例を示す。この例によれば、リテーナリング１０８の内周面を凹凸のない平坦面となすことができる。この場合、導電性材料または多孔質材料の内部に入り込んだ電解液を介して、基板の表面に設けた金属膜へのアノード電極（給電電極）１１４からの給電が行われる。
【００６９】
図９（ｂ）は、リテーナリング１０８に設けた凹部１０８ａの内部に、リテーナリング１０８の下面とアノード電極１１４との下面との間に、隙間Ｓが生じるようにして、アノード電極１１４を取付けた例を示す。この隙間Ｓの大きさは、１ｍｍ以下であることが好ましい。このように、リテーナリング１０８の下面とアノード電極１１４との下面、ひいては研磨ヘッド４４で吸着保持した基板Ｗの下面（表面）とアノード電極１１４との下面との間に隙間Ｓを設けることで、研磨の際にアノード電極１１４の下面が研磨パッド１１６の研磨面１１６ａに接触することを防止することができる。
【００７０】
図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）は、アノード電極１１４の他の取付け例を示すもので、図１０（ａ）は、リテーナリング１０８の内周面側に、上下に連通し、途中に段差を有する凹部１０８ｂを設けるとともに、この凹部１０８ｂの内部に、段差に係合するフランジ部１３２ａを有するピース１３２を該ピース１３２の自重により上下動自在かつ脱出不能に配置し、ピース１３２の下部にアノード電極１１４を保持した例を示す。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）とは異なり、凹部１０８ｂ内のピース１３２のフランジ部１３２ａで区画された上方空間を加圧空間１３４となし、この加圧空間１３４内に加圧流体を導入して、ピース１３２を上下動させるようにした例を示す。また、図１０（ｃ）は、ピース１３２の下面とアノード電極１１４の下面との間に隙間Ｓが生じて、ピース１３２の下面が研磨パッド１１６の研磨面１１６ａに接触しても、アノード電極１１４の下面が研磨パッド１１６の研磨面１１６ａに接触しないように、アノード電極１１４をピース１３２内に保持した例を示す。
【００７１】
これにより、アノード電極１１４の研磨パッド１１６への押圧を極低面圧に設定して、リテーナリング１０８が少しずつ摩耗しても、ピース１３２を介してアノード電極１１４をリテーナリング１０８が摩耗した分、上昇させることで、アノード電極１１４が摩耗したり研磨パッド１１６の研磨面１１６ａに接触したりしないようにすることができる。しかも、特に、アノード電極１１４を、下記のように、リテーナリング１０８の下面に設けた場合に、電極間距離（アノード電極、銅膜の表面及びカソード電極の位置関係）が常に一定となるようにすることができる。
【００７２】
図１１は、本発明の他の実施の形態の研磨装置の要部拡大断面図を示す。この例は、リテーナリング１０８の下面に、研磨パッド１１６に向けて開口する複数の凹部１０８ｃをリテーナリング１０８の円周方向に沿った所定の位置に所定間隔離間して設け、この各凹部１０８ｃ内にアノード電極１１４を配置した例を示す。この例にあっては、アノード電極１１４と研磨ヘッド４４で保持した基板Ｗとの間に、研磨ヘッド４４の壁部４４ａが存在することになるが、基板Ｗの該基板Ｗの表面に設けた金属膜（銅膜２０６）へのアノード電極１１４からの給電は、研磨ヘッド４４と研磨パッド１１６との間に存在する電解液１２０を介して行われる。
【００７３】
このように、リテーナリング１０８の下面側にアノード電極１１４を設けることによっても、アノード電極１１４と基板Ｗに設けた金属膜との接触を防止することができる。しかも、前述のように、このアノード電極１１４を上下動自在とすることで、リテーナリング１０８が摩耗しても、電極間距離（アノード電極１１４、基板の金属膜（銅膜２０６）の表面及びカソード電極１１８の位置関係）が常に一定となるようにすることができる。
【００７４】
図１２は、本発明の更に他の実施の形態の研磨装置の要部拡大断面図を示す。この例は、リテーナリング１０８として、その下面が研磨ヘッド４４で吸着保持した基板Ｗの下面より上方に位置して、研磨作業の際に、このリテーナリング１０８の下面が研磨パッド１１６の研磨面１１６ａに接触して摩耗することがないようにしたものを使用した例に適用したものである。この例の場合、アノード電極１１４の摩耗を考慮することなく、アノード電極１１４をその下面がリテーナリング１０８の下面と同一面となるようにリテーナリング１０８に取付けることができる。
【００７５】
図１３は、本発明の更に他の実施の形態の研磨装置の要部拡大断面図を示す。この例は、電解複合研磨用の研磨テーブル４８として、その直径が研磨ヘッド４４の直径の２倍以上にものを使用し、更に、この研磨テーブル４８の内部に、電源１１２の陰極に接続される電圧コントローラ１４０を埋設し、この電圧コントローラ１４０に、同心状に複数に分割して配置したカソード電極（加工電極）１１８ａ，１１８ｂ……をそれぞれ接続して、これらのカソード電極（加工電極）１１８ａ，１１８ｂ……の抵抗を個別に制御できるようにしたものである。
【００７６】
これにより、複数に分割した各加工電極１１８ａ，１１８ｂ……の抵抗値をコントロールして、各領域毎に電流値を制御することで、金属膜の酸化速度を調整し、基板面内における金属膜の除去速度を制御することができる。
【００７７】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板表面に形成した金属膜を、電解作用を利用した電解複合研磨により高い研磨レートで均一に研磨してＣＭＰ処理の負荷を極力低減でき、しかも電極間距離（アノード電極、基板表面の金属膜及びカソード電極の位置関係）を一定に保って、この間の抵抗値を安定させ、これにより、電界の分布をより均一にして金属膜の酸化速度も安定させて、より均一に金属膜を研磨除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電解複合研磨の原理の説明に付する図である。
【図２】本発明の実施の形態の研磨装置を備えた基板処理装置の平面配置図である。
【図３】図２に示す基板処理装置に備えられている研磨装置の正面図である。
【図４】図３に示す研磨装置の要部拡大断面図である。
【図５】同じく、リテーナリングとアノード電極との関係を示す図である。
【図６】（ａ）は、異なる材料を形成した基板の表面を電解複合研磨した時に流れる電流と時間の関係を、（ｂ）は、同じく印加される電圧と時間の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図７】研磨テーブルの他の例を示す縦断面図である。
【図８】（ａ）は、図７のＰ−Ｐ線断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図９】それぞれ異なるアノード電極の他の装着例を示す図である。
【図１０】それぞれ異なるアノード電極の更に他の装着例を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態の研磨装置の要部拡大断面図である。
【図１２】本発明の更に他の実施の形態の研磨装置の要部拡大断面図である。
【図１３】本発明の更に他の実施の形態の研磨装置の要部拡大断面図である。
【図１４】銅めっき処理によって銅配線を形成する例を工程順に示す断面図である。
【図１５】従来の基板に銅めっき処理を施した時の問題点の説明に付する断面図である。
【図１６】従来の電解複合研磨の原理の説明に付する図である。
【符号の説明】
４４，４５  研磨ヘッド
４６，４７，４８，４９  研磨テーブル
５０，５１  研磨液供給ノズル
１００，１０２  研磨装置
１０６  チャッキングプレート
１０８  リテーナリング
１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ  凹部
１１０  圧力室
１１２，２１２  電源
１１４，２１４  アノード電極（給電電極）
１１６，２１０  研磨パッド
１１６ａ  研磨面
１１８，２１６  カソード電極（加工電極）
１２０，２１８  電解液（加工液）
１２２  電解液供給部（電解液供給ノズル）
１２４  モニタ部
１３０  蓋体
１３２  ピース
１３４  加圧空間
１４０  電圧コントローラ
２０２  絶縁膜
２０５  バリア膜
２０６  銅膜（金属膜）
２０７  シード層
２２０  銅錯体
【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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