(57)【要約】【課題】装置のスループットに悪影響を与えることなく、イオン交換体をその交換容量の再生率を向上させて再生することができるようにする。【解決手段】被加工物を保持する保持部３２と、電極５６，６６、接触部材５８，６８、及び加工中に被加工物から接触部材５８，６８に取り込まれた金属イオンを排出する排出部６４，７４を備え、液体の存在下で、保持部で保持した被加工物に近接乃至接触して該被加工物に加工を施す電極部３４と、接触部材５８，６８に接触乃至近接自在な再生ダミー電極８４を有する【選択図】        図３
2005060732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する保持部と、
電極、接触部材、及び加工中に前記被加工物から前記接触部材に取り込まれた金属イオンを排出する排出部を備え、液体の存在下で、前記保持部で保持した被加工物に近接乃至接触して該被加工物に加工を施す電極部と、
前記接触部材に接触乃至近接自在な再生ダミー電極を有することを特徴とする電解加工装置。
【請求項２】
前記接触部材は、イオン交換体またはパッドのいずれかまたはその組合せからなることを特徴とする請求項１記載の電解加工装置。
【請求項３】
前記再生ダミー電極と前記電極部の電極との間に電圧を印加することを特徴とする請求項１または２記載の電解加工装置。
【請求項４】
前記接触部材と前記再生ダミー電極との間に、超純水、純水または電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体のいずれかを供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電解加工装置。
【請求項５】
前記接触部材と前記再生ダミー電極との間への液体の供給を、（１）接触部材の加工面への滴下、（２）再生ダミー電極表面からの供給、（３）電極間に配置した供給口からの供給、（４）電極の供給口からの供給のいずれか、もしくは任意の組合せで行うことを特徴とする請求項４記載の電解加工装置。
【請求項６】
前記再生ダミー電極の少なくとも前記接触部材に接触乃至近接する部分は、化学的または電気化学的に不活性な導電性材料からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電解加工装置。
【請求項７】
前記再生ダミー電極は、前記再生ダミー電極を前記接触部材に接触または近接させる機構を有し、前記保持部で保持した被加工物の前記電極部による加工と、前記再生ダミー電極の前記接触部材への接触または近接を個別に行うように構成されてい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電解加工装置。
【請求項８】
前記再生ダミー電極は、前記保持部で保持した被加工物の前記電極部による加工と同時に、前記再生ダミー電極を前記接触部材に接触または近接させるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電解加工装置。
【請求項９】
前記再生ダミー電極は、前記保持部で保持した被加工物の周囲を囲繞する位置に配置され、該保持部と一体に移動するように構成されてい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電解加工装置。
【請求項１０】
前記再生ダミー電極を前記接触部材に接触させる接触圧力を制御する接触圧制御部を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の電解加工装置。
【請求項１１】
前記接触圧制御部は、自重、アクチュエータまたは圧力室内に導入する流体圧で前記接触圧力を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１０記載の電解加工装置。
【請求項１２】
電解加工装置において、被加工物に接触する接触部材に電解加工により取り込まれた金属イオンを接触部材の外部に排出するイオン排出機構を有し、該イオン排出機構は、
前記接触部材が被加工物と接触している部分から前記接触部材中の金属イオンを排出する第１のイオン排出機構と、
前記接触部材が被加工物と接触していない部分から前記接触部材中の金属イオンを外部に排出する第２のイオン排出機構とを有することを特徴とする電解加工装置。
【請求項１３】
液体の存在下で、保持部で保持した被加工物に電極部の接触部材を接触させて該被加工物に加工を施しつつ、該加工中に前記接触部材に取り込まれた金属イオンを前記電極部の内部に設けた排出部から排出し、
さらに、前記接触部材内の金属イオンを、該接触部材に再生ダミー電極を接触させて前記排出部から排出することを特徴とする電解加工方法。
【請求項１４】
前記接触部材は、イオン交換体またはパッドのいずれかまたはその組合せからなることを特徴とする請求項１３記載の電解加工方法。
【請求項１５】
被加工物の前記加工中の前記接触部材内の金属イオンの前記排出部からの排出と、前記再生ダミー電極を接触させることによる前記排出部からの金属イオンの排出を個別に行うことを特徴とする請求項１３または１４記載の電解加工方法。
【請求項１６】
被加工物の前記加工中の前記接触部材内の金属イオンの前記排出部からの排出と、前記再生ダミー電極を接触させることによる前記排出部からの金属イオンの排出を同時に行うことを特徴とする請求項１３または１４記載の電解加工方法。
【請求項１７】
被加工物に接触して加工を行う接触部材に加工中に取り込まれた金属イオンを接触部材の外部に排出するに際し、
前記接触部材の被加工物と接触する部分の金属イオンを第１のイオン排出機構により接触部材の外部に排出し、
前記接触部材に被加工物に接触しない部分の金属イオンを第２のイオン排出機構により接触部材の外部に排出することを特徴とする電解加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解加工装置及び電解加工方法に係り、特に半導体ウエハ等の基板の表面に形成された導電性材料を加工したり、基板の表面に付着した不純物を除去したりするために使用される電解加工装置及び電解加工方法に関するものである。
【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、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜して、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により不要の銅を除去するようにしている。
【０００３】
図１（ａ）乃至図１（ｃ）は、この種の銅配線基板Ｗの一製造例を工程順に示すもので、先ず、図１（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる酸化膜やＬｏｗ−Ｋ材膜等の絶縁膜２を堆積し、この絶縁膜２の内部に、リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール３と配線溝４を形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア膜５、更にその上に電解めっきの給電層としてシード層７を形成する。
【０００４】
そして、図２（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、コンタクトホール３及び配線溝４内に銅を充填するとともに、絶縁膜２上に銅膜６を堆積する。その後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅膜６及びバリア膜５を除去して、コンタクトホール３及び配線溝４に充填させた銅膜６の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図２（ｃ）に示すように銅膜６からなる配線が形成される。
【０００５】
また、最近ではあらゆる機器の構成要素において微細化かつ高精度化が進み、サブミクロン領域での物作りが一般的となるにつれて、加工法自体が材料の特性に与える影響は益々大きくなっている。このような状況下においては、従来の機械加工のように、工具が被加工物を物理的に破壊しながら除去していく加工法では、加工によって被加工物に多くの欠陥を生み出してしまうため、被加工物の特性が劣化する。従って、いかに材料の特性を損なうことなく加工を行うことができるかが問題となってくる。
【０００６】
この問題を解決する手段として開発された特殊加工法に、化学研磨や電解加工、電解研磨がある。これらの加工法は、従来の物理的な加工とは対照的に、化学的溶解反応を起こすことによって、除去加工等を行うものである。従って、塑性変形による加工変質層や転位等の欠陥は発生せず、前述の材料の特性を損なわずに加工を行うといった課題が達成される。
【０００７】
電解加工として、イオン交換体を使用したものが開発されている。これは、図２に示すように、被加工物１０の表面に、加工電極１４に取付けたイオン交換体１２ａと、給電電極１６に取付けたイオン交換体１２ｂとを接触乃至近接させ、加工電極１４と給電電極１６との間に電源１７を介して電圧を印加しつつ、加工電極１４及び給電電極１６と被加工物１０との間に液体供給部１９から超純水等の加工用液体１８を供給して、被加工物１０の表面層の除去加工を行うようにしたものである。この電解加工によれば、超純水等の加工用液体１８中の水分子２０をイオン交換体１２ａ，１２ｂで水酸化物イオン２２と水素イオン２４に解離し、例えば生成された水酸化物イオン２２を、被加工物１０と加工電極１４との間の電界と超純水等の加工用液体１８の流れによって、被加工物１０の加工電極１４と対面する表面に供給して、ここでの被加工物１０近傍の水酸化物イオン２２の密度を高め、被加工物１０の原子１０ａと水酸化物イオン２２を反応させる。反応によって生成された反応物質２６は、超純水等の加工用液体１８中に溶解し、被加工物１０の表面に沿った超純水等の加工用液体１８の流れによって被加工物１０から除去される。
【０００８】
ここで、例えばイオン交換体としてカチオン交換基（陽イオン交換基）を付与したカチオン交換体を使用して銅の電解加工を行うと、銅が陽イオン交換基に捕らえられる。このように銅による陽イオン交換基の消費が進むと、継続的な加工が不能になる。また、イオン交換体としてアニオン交換基（陰イオン交換基）を付与したアニオン交換体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）の表面に銅の酸化物が生成されて付着し、加工速度の均一性を妨げるおそれがある。
【０００９】
そこで、このような場合に、イオン交換体を再生することで、これらの弊害を除去することが考えられる。イオン交換体の再生とは、イオン交換体に捕らえられたイオンを、例えばカチオン交換体の場合は水素イオンに、アニオン交換体の場合は水酸化物イオンにそれぞれ交換することである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
イオン交換体の再生は、通常、カチオン交換体の場合は酸を、アニオン交換体の場合はアルカリを用い、これらの液体にイオン交換体を浸漬させることで一般に行われる。ここで、例えば、ナトリウムイオンのように、水素イオンとイオン選択係数が近いイオンを捕らえた陽イオン交換体にあっては、酸に浸漬させることによって非常に短時間でイオン交換体を再生することができる。しかし、イオン選択係数の大きいイオンを捕らえたイオン交換体を酸やアルカリを使用して再生すると、この再生速度が非常に遅い。また再生後のイオン交換体には、薬液が高濃度に残留し、このため、イオン交換体の洗浄が必要となる。更に、再生液を溜める再生槽が別途必要となって、かなり広い設置面積を占めてしまうばかりでなく、イオン交換体の再生のために加工を中断する必要があって、スループットの低下に繋がってしまう。
【００１１】
なお、被加工物に接するイオン交換体は、表面平滑性を持たせるため、例えば薄いフィルム形状に形成されており、そのため、イオンの蓄積容量の目安となるイオン交換容量が一般に小さい。このため、フィルム形状のイオン交換体と電極の間に、イオン交換容量の大きいイオン交換体を積層し、加工生成物の大部分の取込みをこの積層部（積層イオン交換体）で行っていた。しかし、ある程度加工を行うと、それ以上この積層部が加工生成物を取り込めなくなるので、イオン交換体の交換、もしくは再生を要していた。このため、この交換に多大な時間が掛かり、また再生するにしても、その間は加工ができないので、装置のスループットに悪影響を与えていた。
【００１２】
このため、例えば電気透析式再生法等を使用し、被加工物より除去されてイオン交換体中に取り込まれた金属イオン等を加工中に排出部（系外）へ排出することで、イオン交換体を加工と同時に再生することが考えられる。しかし、加工と同時にイオン交換体を再生する方法であるため、被加工物から溶出した新しい金属イオン等が、常にイオン交換体中に取り込まれてしまい、このため、ある加工条件下では、イオン交換体に取り込まれた全ての金属イオン等を系外に完全に排出しきれないと考えられる。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、装置のスループットに悪影響を与えることなく、イオン交換体をその交換容量の再生率を向上させて再生することができるようにした電解加工装置及び電解加工方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、被加工物を保持する保持部と、被加工物を保持する保持部と、電極、接触部材、及び加工中に前記被加工物から前記接触部材に取り込まれた金属イオンを排出する排出部を備え、液体の存在下で、前記保持部で保持した被加工物に近接乃至接触して該被加工物に加工を施す電極部と、前記接触部材に接触乃至近接自在な再生ダミー電極を有することを特徴とする電解加工装置である。
再生ダミー電極を接触部材に接触させ、あたかもこの再生ダミー電極に電解加工を施すように操作することで、電極部に設けた排出部を利用した接触部材の再生を行うことができる。この場合、再生ダミー電極は、実際には電解加工されないので、再生ダミー電極からイオン金属等が溶出することがなく、従って、接触部材中にイオン金属等が取り込まれることはない。
【００１５】
このように、加工中に被加工物から接触部材に取り込まれた金属イオンを、電極部に備えられた排出部から加工中に排出して接触部材の再生を行うことで、この再生が装置のスループットに悪影響を与えることを防止し、しかも、金属イオン等が接触部材中に取り込まれることがない非加工状態にある接触部材に再生ダミー電極を接触させ、接触部材中の金属イオンを排出部から排出して接触部材を更に再生することで、接触部材をその蓄積容量の再生率を向上させて再生することができる。
【００１６】
再生ダミー電極を接触させることによる金属イオンの排出は、被加工物が接触部材に接触していない部分、即ち接触部材の加工に用いられていない部分において行われる。ここで、「接触部材の加工に用いられていない部分」とは、
（１）加工物との相対運動の中で、被加工物との接触（乃至近接）が解かれ、加工に寄与しない状態、
（２）加工終了時、または加工のインターバルにおいて、被加工物との接触（乃至近接）が解かれている状態、を意味する。
【００１７】
再生ダミー電極は、電極（加工電極及び給電電極）を備えた電極部の形状に沿った形状で、接触部材の被加工物の加工に使用する面積より大きな大きさを有することが好ましい。再生時に再生ダミー電極と接触部材とを相対移動させることにより、加工に使用する接触部材の全面を再生できるようにしても良い。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、前記接触部材は、イオン交換体またはパッドのいずれかまたはその組合せからなることを特徴とする請求項１記載の電解加工装置である。
接触部材にイオン交換体を使用することで、接触部材（イオン交換体）の効果的な再生を行うことができる。イオン交換体以外の接触部材としては、例えば通液性を有する不織布、発泡ポリウレタン、ＰＶＡスポンジ、ポリウレタンスポンジ等のスクラブ部材等が挙げられる。なお、通液性は、接触部材に穴を開けて通液性をもたせる様にしてもよい。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、前記再生ダミー電極と前記電極部の電極との間に電圧を印加することを特徴とする請求項１または２記載の電解加工装置である。
このように、再生ダミー電極と電極部の電極との間に電圧を印加することによっても、電極部に設けた排出部を利用した接触部材の再生を行うことができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、前記接触部材と前記再生ダミー電極との間に、超純水、純水または電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体のいずれかを供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電解加工装置である。
【００２１】
純水は、例えば、電気伝導度（１ａｔｍ，２５℃換算値、以下同じ）が１０μＳ／ｃｍ以下の水である。このように、純水、より好ましくは、超純水（例えば、電気伝導度が０．１μＳ／ｃｍ以下の水）を使用することで、清浄な再生を行うことができ、これによって、後の洗浄や廃液の処理を簡素化することができる。また、例えば、純水または超純水に界面活性剤等の添加剤を添加して、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下、好ましくは、５０μＳ／ｃｍ、より好ましくは、０．１μＳ／ｃｍ以下にした液体を使用し、液体中に、イオンの局部的な集中を防ぐ役割を果たす添加剤を存在させることで、イオンの局所的な集中を抑えることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、前記接触部材と前記再生ダミー電極との間への液体の供給を、（１）接触部材の加工面への滴下、（２）再生ダミー電極表面からの供給、（３）電極間に配置した供給口からの供給、（４）電極の供給口からの供給のいずれか、もしくは任意の組合せで行うことを特徴とする請求項４記載の電解加工装置である。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、前記再生ダミー電極の少なくとも前記接触部材に接触乃至近接する部分は、化学的または電気化学的に不活性な導電性材料からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電解加工装置である。
この化学的または電気化学的に不活性な導電性材料としては、白金やイリジウム等が挙げられる。この再生電極は、例えば、下地の電極素材としてのチタン表面に、めっきやコーティングで白金またはイリジウムを付着させている。さらにその後、高温で焼結して安定化と強度を保つ処理を行ってもよい。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、前記再生ダミー電極は、前記再生ダミー電極を前記接触部材に接触または近接させる機構を有し、前記保持部で保持した被加工物の前記電極部による加工と、前記再生ダミー電極の前記接触部材への接触または近接を個別に行うように構成されてい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電解加工装置である。
このように、再生ダミー電極の接触部材への接触または近接による接触部材の再生を、保持部で保持した被加工物の電極部による加工と個別に行うようにすることで、これらの操作を個別に制御して最適な状態で行うことができる。
ここで、接触部材の再生を、電極部による加工と「個別に行うようにする」とは、
（１）制御的な意味で、電極保持部と再生ダミー電極を個別に制御する場合、（２）加工と再生を別々のタイミングで、例えば、加工後または加工中のインターバル時に再生を行う場合、を含む。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、前記再生ダミー電極は、前記保持部で保持した被加工物の前記電極部による加工と同時に、前記再生ダミー電極を前記接触部材に接触または近接させるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電解加工装置である。
このように、保持部で保持した被加工物の電極部による加工と同時に、再生ダミー電極を接触部材に接触または近接させて加工に使用されていない接触部材を再生することで、装置のスループットをより高めることができる。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、前記再生ダミー電極は、前記保持部で保持した被加工物の周囲を囲繞する位置に配置され、該保持部と一体に移動するように構成されてい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電解加工装置である。
これにより、再生ダミー電極を移動させるための機構を不要となして、装置として、より簡素化を図ることができる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、前記再生ダミー電極を前記接触部材に接触させる接触圧力を制御する接触圧制御部を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の電解加工装置である。
例えば、再生ダミー電極の接触部材への押圧力を、被加工物の接触部材への押圧量よりも大きくすると、再生ダミー電極と電極部との距離が小さくなり両者間の抵抗が小さくなって、流れる電流が大きくなると共に再生効率が上昇する。しかし、この場合、再生ダミー電極と接触部材が相対運動すると両者の摩擦が大きくなるため、接触部材が摩耗しやすい。一方、再生ダミー電極の接触部材への押圧力を、被加工物の接触部材への押圧力よりも小さくする場合は、両者の摩擦は小さくなるが、抵抗が大きくなり、再生効率は低くなる。本発明では、再生ダミー電極の押圧力を適宜設定することにより、再生に要する電力を低減し、かつ接触部材の摩耗をなるべき少なくする条件を設定することが好ましい。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は、前記接触圧制御部は、自重、アクチュエータまたは圧力室内に導入する流体圧で前記接触圧力を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１０記載の電解加工装置である。
請求項１２に記載の発明は、電解加工装置において、被加工物に接触する接触部材に電解加工により取り込まれた金属イオンを接触部材の外部に排出するイオン排出機構を有し、該イオン排出機構は、前記接触部材が被加工物と接触している部分から前記接触部材中の金属イオンを排出する第１のイオン排出機構と、前記接触部材が被加工物と接触していない部分から前記接触部材中の金属イオンを外部に排出する第２のイオン排出機構とを有することを特徴とする電解加工装置である。
【００２９】
請求項１３に記載の発明は、液体の存在下で、保持部で保持した被加工物に電極部の接触部材を接触させて該被加工物に加工を施しつつ、該加工中に前記接触部材に取り込まれた金属イオンを前記電極部の内部に設けた排出部から排出し、さらに、前記接触部材内の金属イオンを、該接触部材に再生ダミー電極を接触させて前記排出部から排出することを特徴とする電解加工方法である。
請求項１４に記載の発明は、前記接触部材は、イオン交換体またはパッドのいずれかまたはその組合せからなることを特徴とする請求項１３記載の電解加工方法である。
【００３０】
請求項１５に記載の発明は、被加工物の前記加工中の前記接触部材内の金属イオンの前記排出部からの排出と、前記再生ダミー電極を接触させることによる前記排出部からの金属イオンの排出を個別に行うことを特徴とする請求項１３または１４記載の電解加工方法である。
請求項１６に記載の発明は、被加工物の前記加工中の前記接触部材内の金属イオンの前記排出部からの排出と、前記再生ダミー電極を接触させることによる前記排出部からの金属イオンの排出を同時に行うことを特徴とする請求項１３または１４記載の電解加工方法である。
請求項１７に記載の発明は、被加工物に接触して加工を行う接触部材に加工中に取り込まれた金属イオンを接触部材の外部に排出するに際し、前記接触部材の被加工物と接触する部分の金属イオンを第１のイオン排出機構により接触部材の外部に排出し、前記接触部材に被加工物に接触しない部分の金属イオンを第２のイオン排出機構により接触部材の外部に排出することを特徴とする電解加工方法である。
【００３１】
【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。なお、以下の例では、被加工物として基板を使用し、基板の表面に堆積させた銅膜６（図１（ｂ）参照）を除去（研磨）するようにした電解加工装置（電解研磨装置）に適用した例を示しているが、基板以外にも適用でき、更には、他の電解加工にも適用できることは勿論である。
【００３２】
図３は、本発明の実施の形態における電解加工装置３０の縦断正面図を、図４は、図３の平面図を示す。図３及び図４に示すように、この電解加工装置３０は、半導体ウエハ等の被加工物としての基板Ｗを着脱自在に保持する基板保持部３２と、複数の電極部材（加工電極部材及び給電電極部材）を有する電極部３４と、この電極部３４に隣接した位置に配置された再生ダミー電極保持部３６とから主に構成されている。
【００３３】
基板保持部３２は、下記の電極部材５２，５４と直交する横方向に水平移動自在な基板保持ヘッド３８と、この基板保持ヘッド３８の内部を挿通して上下に延びる回転及び上下動自在な主軸４０と、この主軸４０の下端に連結され、基板Ｗをその表面（被処理面）を下向き（フェースダウン）にして着脱自在に保持する基板ホルダ４２とを有しており、主軸４０は、自転用モータ４４に連結されて該自転用モータ４４の回転に伴って回転するようになっている。
【００３４】
電極部３４は、矩形平板状の電極ベース５０を有しており、この電極ベース５０の上面に、複数の長尺状に延びる加工電極部材５２と給電電極部材５４とが、交互かつ等ピッチで並列に配置されている。この加工電極部材５２は、加工電極５６と接触部材としてのイオン交換体５８とを有し、この加工電極５６とイオン交換体（接触部材）５８との間に、隔壁６０と該隔壁６０で区画された排出路６２とを有し、イオン排出機構を構成する排出部６４が設けられている。給電電極部材５４もほぼ同様に、給電電極６６とイオン交換体（接触部材）６８とを有し、この給電電極６６とイオン交換体６８との間に、隔壁７０と該隔壁７０で区画された排出路７２とを有し、イオン排出機構を構成する排出部７４が設けられている。なお、給電電極６６を覆うイオン交換体６８に生成物の蓄積がない場合には、排出部７４を設けないようにしてもよい。
【００３５】
この例では、加工電極５６は電源７６の陰極に接続され、給電電極６６は電源７６の陽極に接続されている。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、電源の陰極に接続された電極が加工電極に、電源の陰極に接続された電極が給電電極となる。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、電源の陽極に接続した電極が加工電極となり、陰極に接続した電極が給電電極となる。
【００３６】
このように、加工電極５６と給電電極６６とを互いに並列に交互に設けることで、基板Ｗの導電体膜（被加工物）に給電を行う給電部を設ける必要がなくなり、基板Ｗの全面の加工が可能となる。また、加工電極５６と給電電極６６との間に印加される電圧を、例えばＯＮ、ＯＦＦに矩形パルス状に変化させることで、電解生成物を溶解させ、加工の繰り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。
【００３７】
ここで、加工電極５６及び給電電極６６は、電解反応により、電極の酸化または溶出が一般に問題となる。このため、この電極の素材として、電極に広く使用されている金属や金属化合物よりも、炭素、比較的不活性な貴金属、導電性酸化物または導電性セラミックスを使用することが好ましい。この貴金属を素材とした電極としては、例えば、下地の電極素材にチタンを用い、その表面にめっきやコーティングで白金またはイリジウムを付着させ、高温で焼結して安定化と強度を保つ処理を行ったものが挙げられる。セラミックス製品は、一般に無機物質を原料として熱処理によって得られ、各種の非金属・金属の酸化物・炭化物・窒化物などを原料として、様々な特性を持つ製品が作られている。この中に導電性を持つセラミックスもある。電極が酸化すると電極の電気抵抗値が増加し、印加電圧の上昇を招くが、このように、白金などの酸化しにくい材料や酸化イリジウムなどの導電性酸化物で電極表面を保護することで、電極素材の酸化による電極抵抗の増大を防止することができる。
【００３８】
イオン交換体５８，６８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（４級アンモニウム基）を担持したものであるが、弱塩基性アニオン交換基（３級以下のアミノ基）を担持したものでもよい。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
なお、イオン交換体５８，６８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、短繊維、ネット等が挙げられる。
【００４２】
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。
【００４３】
このように、イオン交換体５８，６８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、通水性があるために、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、液相中のイオンとイオン交換体のイオン交換基の間で容易にイオン交換反応が行える。
【００４４】
ここで、イオン交換体５８，６８をアニオン交換能またはカチオン交換能の一方を付与したもので構成すると、電解加工できる被加工材料が制限されるばかりでなく、極性により不純物が生成しやすくなる。そこで、イオン交換体５８，６８を、アニオン交換能を有するアニオン交換体とカチオン交換能を有するカチオン交換体とを同心状に配置して一体構成としてもよい。また、アニオン交換能を有するアニオン交換体とカチオン交換能を有するカチオン交換体とを重ね合わせたり、扇状に形成して、交互に配置したりしてもよい。更に、イオン交換体５８，６８自体にアニオン交換能とカチオン交換能の双方の交換基を付与するようにしてもよい。このようなイオン交換体としては、陰イオン交換基と陽イオン交換基を任意に分布させて存在させた両性イオン交換体、陽イオン交換基と陰イオン交換基を層状に存在させたバイポーラーイオン交換体、更には陽イオン交換基が存在する部分と陰イオン交換基が存在する部分とを厚さ方向に並列に存在させたモザイクイオン交換体が挙げられる。なお、アニオン交換能またはカチオン交換能の一方を付与したイオン交換体５８，６８を、被加工材料に合わせて使い分けてもよいことは勿論である。
【００４５】
なお、この例では、接触部材として、イオン交換体５８，６８を使用した例を示しているが、このイオン交換体５８，６８の代わりに、例えば、通液性を有する不織布や多孔質のスポンジ等のパッドを使用してもよい。なお、接触部材に穴を開けて通液性をもたせてもよい。このことは、以下の例においても同様である。
【００４６】
電極部３４の電極ベース５０の内部には、純水供給源に接続された流路（図示せず）が形成されており、加工電極部材５２と給電電極部材５４に挟まれた位置には、この流路と互いに連通して上下に貫通する貫通孔７８ａを内部に有する純水供給ノズル７８が立設されている。これにより、この貫通孔７８ａを通して、純水、好ましくは超純水が基板Ｗとイオン交換体５８，６８との間、更には下記の再生ダミー電極８４とイオン交換体５８，６８との間に供給される。この純水供給ノズル７８の高さは、加工（再生）の際に純水供給ノズル７８が基板Ｗに接触することがないよう、電極部材５２，５４の高さより低く設定されている。なお、純水供給ノズル７８の上面に、基板Ｗの表面を傷つけない程度の弾性を有する材質により形成された緩衝部材を取付けるようにしてもよい。このような緩衝部材としては、例えばポリテックスパッド（ロデール社の商標）、不織布、発泡ポリウレタン、ＰＶＡスポンジ、ポリウレタンスポンジ等のパッドを用いることができる。
【００４７】
ここで、純水は、例えば電気伝導度が１０μＳ／ｃｍ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、純水の代わりに電気伝導度５００μＳ／ｃｍ以下の液体や、任意の電解液を使用してもよい。加工中に加工用液体を供給することにより、加工生成物、気体溶解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。
【００４８】
再生ダミー電極保持部３６は、電極部材５２，５４と直交する横方向に水平移動自在な再生電極ヘッド８０と、この再生電極ヘッド８０から垂下する昇降自在な昇降軸８２と、この昇降軸８２の下端に連結された矩形状の再生ダミー電極８４とを有しており、この昇降軸８２は、再生電極ヘッド８０に取付けた接触圧制御部としてのシリンダ８６に連結されている。この再生ダミー電極８４のイオン交換体５８，６８と対面する再生表面（下面）は、電気的に不活性な金属材料、例えば白金やイリジウムから構成され、これによって、電解反応によって溶液中に溶出しないようになっている。この再生ダミー電極８４は、例えば、下地の電極素材としてのチタン表面に、めっきやコーティングで白金またはイリジウムを付着させ、しかる後、高温で焼結して安定化と強度を保つ処理を行って製作される。
なお、この例では、再生ダミー電極８４の再生表面の全域を電気的に不活性な金属材料で覆った例を示しているが、被加工物としての基板Ｗに接触乃至近接する領域のみを電気的に不活性な金属材料で覆うようにしてもよい。
【００４９】
この再生ダミー電極８４の電極部材５２，５４の長さ方向に沿った長さは、電極部材５２，５４の基板ホルダ４２で保持した基板Ｗに接触して電解加工を行うイオン交換体５８，６８の長さより長く設定され、横方向に平行移動することで、加工に使用するイオン交換体５８，６８の全面を再生できるようになっている。なお、再生ダミー電極として、電極（加工電極及び給電電極）を備えた電極部の形状に沿った形状で、イオン交換体の加工に使用する面積より大きな大きさを有するようにしたものを使用して、再生ダミー電極を横方向に平行移動させることなく、加工に使用するイオン交換体の全面を一度に再生できるようにしてもよい。
【００５０】
この再生ダミー電極８４は、下記のように、再生に付されるイオン交換体５８，６８に近接乃至接触させた状態で、イオン交換体５８，６８を再生するのに使用されるのであるが、再生ダミー電極８４をイオン交換体５８，６８に接触させる接触圧力を制御する接触圧制御部としてのシリンダ８６を備え、この再生ダミー電極８４のイオン交換体５８，６８への押圧力を、例えば電解加工時における基板Ｗのイオン交換体５８，６８に対する押圧力より大きく設定することで、再生時における再生ダミー電極８４と電極５６，６６との距離を小さくして、再生ダミー電極８４と電極５６，６６との間の電圧を高くすることができる。この場合、再生ダミー電極８４とイオン交換体５８，６８とを相対移動させないか、またはゆっくりと移動させることで、イオン交換体５８，６８の摩耗を防止することができる。
【００５１】
ここで、例えば加工電極部材５２のイオン交換体５８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）５８のイオン交換基の多くを占有しており、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５８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）５８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。そこで、この例では、イオン交換体５８として、カチオン交換体を使用し、加工中に基板Ｗに接触して加工に使用されるイオン交換体５８を、加工中に排出部６４で再生するようにしている。
【００５２】
同様に、給電電極部材５４のイオン交換体６８として、カチオン交換体を使用し、加工中に基板Ｗに接触して加工（給電）に使用されるイオン交換体６８を、加工中に排出部７４で再生するようにしている。
【００５３】
すなわち、排出部６４，７４の隔壁６０，７０で区画された排出路６２，７２の一端は、図４に示すように、排出液供給源８８から延びて汚染物排出用の排出用液体を供給する排出液供給ライン９０に接続され、他端は、排出液排出ライン９２に接続されている。これによって、排出用液体は、排出路６２，７２の内部に供給され、この排出路６２，７２に沿って一方向に流れた後、外部に排出されるようになっている。
【００５４】
隔壁６０，７０は、下記のように、再生に付するイオン交換体５８，６８から除去される不純物イオン等の移動の妨げとなることなく、しかも排出路６２，７２の内部を流れる排出用液体（液体中のイオンも含む）のイオン交換体５８，６８側への透過を防止できることが望ましい。イオン交換体は、カチオンまたはアニオンの一方を選択的に透過することができ、しかも、膜状のイオン交換体を用いることで、隔壁６０と加工電極５６との間、及び隔壁７０と給電電極６６との間を流れる排出用液体がイオン交換体５８，６８側に進入することを防止することができ、これらの要求を満たすことができる。
【００５５】
また、排出路６２，７２内に供給する排出用液体は、電気伝導度（誘電率）が、例えば５０μＳ／ｃｍ以上と高くかつイオン交換体５８，６８から除去されるイオンとの反応により不溶性の化合物を生成しない液体であることが望ましい。
つまり、この排出用液体は、下記のように、再生に付するイオン交換体５８，６８から移動し隔壁６０，７０を通過したイオンを該液体の流れで系外に排出するためのもので、このように、電気伝導度（誘電率）が高くかつイオン交換体５８，６８から除去されるイオンとの反応により不溶性の化合物を生じない液体を供給することで、この液体の電気抵抗を下げて排出部６４，７４の消費電力を少なく抑え、しかも、イオン交換体５８，６８との反応で難溶性もしくは不溶性の化合物（２次生成物）が生成されて隔壁６０，７０に付着することを防止することができる。この排出用液体は、排出する不純物イオンの種類によって選択されるが、例えば、銅の電解研磨に使用したイオン交換体を再生する時に使用するものとして、濃度が１ｗｔ％以上の硫酸を挙げることができる。
【００５６】
ここに、隔壁６０，７０として、この例では、再生に付するイオン交換体５８，６８と同じイオン交換基を有しているイオン交換体、すなわち加工電極部材５２側の隔壁６０としてカチオン交換体を、給電電極部材５４側の隔壁７０としてアニオン交換体をそれぞれ使用している。これにより、イオン交換体５８，６８から出たイオンのみを隔壁６０，７０を透過させ、排出路６２，７２内を流れる排出用液体中のイオンが隔壁６０，７０を透過してイオン交換体５８，６８側に移動することを防止することができる。
【００５７】
次に、図５を参照して、再生の原理について説明する。
カチオン交換体にあっては、カチオン交換体の内部をカチオン（陽イオン）のみが電気的に移動可能である。そこで、加工電極５６を陰極としたこの例にあっては、加工電極部材５２側のイオン交換体５８としてカチオン交換体を使用している。一方、アニオン交換体にあっては、アニオン交換体の内部をアニオン（陰イオン）のみが電気的に移動可能である。そこで、給電電極６６を陽極としたこの例にあっては、給電電極部材５４側のイオン交換体６８としてアニオン交換体を使用している。
【００５８】
そして、イオン交換体（カチオン交換体）５８及びイオン交換体（アニオン交換体）６８に基板Ｗ等の被処理材を近接乃至接触させた状態で、排出路６２，７２に排出液供給源８８から汚染物排出用の排出用液体Ａを、基板Ｗとイオン交換体５８，６８との間に純水供給ノズル７８（図３参照）から純水等の電解加工用の加工用液体Ｂをそれぞれ供給し、同時に、加工電極５６と給電電極６６との間に、加工電極５６を陰極、給電電極６６を陽極とした電圧を電源７６から印加し、これによって、電解加工を行う。
【００５９】
この時、加工電極部材５２側のイオン交換体（カチオン交換体）５８にあっては、図５の右側に示すように、この内部に加工中に取り込まれた被加工物の溶解イオンＭ＋等のイオンが加工電極（陰極）５６側に向かって移動して隔壁６０を通過し、この隔壁６０を通過したイオンＭ＋は、隔壁６０と加工電極５６との間の排出路６２に供給される排出用液体Ａの流れで系外に排出され、これによって、イオン交換体（カチオン交換体）５８が再生される。この隔壁６０として、カチオン交換体を使用することで、イオン交換体（カチオン交換体）５８から出たイオンＭ＋のみを隔壁（カチオン交換体）６０を透過させることができる。
【００６０】
一方、給電電極部材５４側のイオン交換体（アニオン交換体）６８にあっては、図５の左側に示すように、この内部のイオンＸ−が、給電電極（陽極）６６側に向かって移動して隔壁７０を通過し、この隔壁７０を通過したイオンＸ−は、隔壁７０と給電電極６６との間の排出路７２に供給される排出用液体Ａの流れで系外に排出され、これによって、イオン交換体（アニオン交換体）６８が再生される。この隔壁７０として、アニオン交換体を使用することで、イオン交換体（アニオン交換体）６８から出たイオンＸ−のみを隔壁（アニオン交換体）７０を透過させることができる。
なお、この例では、汚染物排出用の液体として、単一の液体Ａを使用しているが、イオン交換体から排出する不純物イオンの種類に合わせて異なる液体を使用してもよい。
【００６１】
このように、加工中に基板Ｗに接触して加工に使用されるイオン交換体５８，６８の再生を行うと、例えば加工電極部材５２側のイオン交換体５８にあっては、基板Ｗ等の被加工物から溶出した新しい溶解イオン（金属イオン）Ｍ＋等のイオンが、常にイオン交換体５８中に取り込まれているため、ある加工条件下では、イオン交換体５８中に取り込まれた全ての溶解イオン（金属イオン）Ｍ＋等のイオンを系外に完全に排出しきれない。
そこで、この例では、再生ダミー電極８４を備え、この再生ダミー電極８４と前述の排出部６４，７４でイオン排出機構を構成し、加工に用いられていないイオン交換体５８，６８の前述の排出部６４，７４を利用した再生を行うことで、イオン交換体５８，６８をその交換容量の再生率を向上させて再生することができるようになっている。
【００６２】
この再生の原理を、図６を参照して説明する。なお、給電電極部材５４側にあっては、前述の図５に示す場合とほぼ同様であるので、ここではその説明を省略する。
つまり、加工に使用されていないイオン交換体５８，６８に再生ダミー電極保持部３６で保持した再生ダミー電極８４を近接乃至接触させた状態で、排出路６２，７２に排出液供給源８８から汚染物排出用の排出用液体Ａを、再生ダミー電極８４とイオン交換体５８，６８との間に純水供給ノズル７８（図３参照）から純水等の液体Ｂをそれぞれ供給し、同時に、加工電極５６と給電電極６６との間に、加工電極５６を陰極、給電電極６６を陽極とした電圧を電源７６から印加し、これによって、イオン交換体５８，６８の再生を行う。
【００６３】
この時、前述の図５に示す場合と同様に、加工電極部材５２側のイオン交換体（カチオン交換体）５８の内部に取り込まれた被加工物の溶解イオンＭ＋等のイオンが加工電極（陰極）５６側に向かって移動して隔壁６０を通過し、この隔壁６０を通過したイオンＭ＋は、隔壁６０と加工電極５６との間の排出路６２に供給される排出用液体Ａの流れで系外に排出され、これによって、イオン交換体（カチオン交換体）５８が再生される。しかし、前述の図５に示す加工中での再生とは異なり、イオン交換体５８は、電解加工によって溶出が生じない再生表面を有する再生ダミー電極８４に近接乃至接触しているため、この再生の際に、イオン交換体５８中に、溶出イオン（金属イオン）等のイオンが取り込まれることはない。これにより、イオン交換体５８中に取り込まれ、前述の加工中の再生によって除去されずイオン交換体５８中に残った溶出イオン（金属イオン）等のイオンが、この再生によって除去される。
【００６４】
次に、この電解加工装置３０による基板処理（電解加工及び再生処理）について説明する。なお、この例では、便宜上、図４における電極部３４の右半分の領域Ｓ１に位置する電極部材５２，５４を加工に使用し、左半分の領域Ｓ２に位置する電極部材５２，５４を加工に使用しないものとして説明する。
【００６５】
先ず、基板保持部３２の基板ホルダ４２で基板Ｗを吸着保持し、基板保持ヘッド３８を電極部３４の右半分の領域Ｓ１上に所定に位置に位置させる。次に、基板ホルダ４２を下降させ、この基板ホルダ４２で保持した基板Ｗを電極部３４の上面に取付けた電極部材５２，５４のイオン交換体５８，６８の表面に接触させるか、または近接させる。再生ダミー電極保持部３６にあっては、再生電極ヘッド８０を電極部３４の左半分の領域Ｓ２上に所定の位置に位置させ、シリンダ８６を作動させて、再生電極ヘッド８０を下降させ、電極部材５２，５４のイオン交換体５８，６８の表面に所定の圧力で接触させる。
【００６６】
この状態で、加工電極５６と給電電極６６との間に電源７６から所定の電圧を印加しつつ、基板ホルダ４２を回転（自転）させる。つまり、電極部３４の右半分の領域Ｓ１に位置する電極部材５２，５４のイオン交換体５８，６８と基板ホルダ４２で保持した基板Ｗを、接触もしくは近接させつつ相対運動させる。同時に、純水供給ノズル７８を通じて、基板Ｗとイオン交換体５８，６８との間、及び再生ダミー電極８４とイオン交換体５８，６８との間に、純水、好ましくは超純水等の加工用液体を供給する。更に、排出部６４，７４に設けた排出路６２，７２内に汚染物排出用の排出用液体を供給し、これによって、排出路６２，７２内に排出用液体を満たして、この排出用液体が排出路６２，７２内を一方向に流れて外部に流出するようにする。
【００６７】
これによって、電極部３４の右半分の領域Ｓ１にあっては、電極反応およびイオン交換体５８，６８内のイオンの移動を起こさせて、基板Ｗに設けられた、例えば図１（ｂ）に示す銅膜６等の電解加工を行う。同時に、イオン交換体５８，６８を固体電解質としたイオン交換反応により、イオン交換体５８，６８中のイオンを加工電極５６及び給電電極６６に向けて移動させ、隔壁６０，７０を通過させて排出路６２，７２に導き、この排出路６２，７２に移動したイオンをこの排出路６２，７２内に供給される排出用液体の流れで系外に排出して、この加工に使用されている電極部材５２，５４のイオン交換体５８，６８の再生を行う。
【００６８】
電極部３４の左半分の領域Ｓ２にあっては、前述とほぼ同様にして、加工に使用されていない電極部材５２，５４のイオン交換体５８，６８の電解加工を伴わない再生を行う。これにより、電極部３４の左半分の領域Ｓ２に位置する電極部材５２，５４のイオン交換体５８，６８のその交換容量の再生率を向上させた再生を行うことができる。この電極部３４の左半分の領域Ｓ２に位置する電極部材５２，５４の再生に際して、再生電極ヘッド８０をゆっくりと横方向に平行移動させるか、または、一旦上昇させた後、横方向に平行移動させ、しかる後、加工させることで、この領域Ｓ２に位置する電極部材５２，５４のイオン交換体５８，６８の全面に亘る再生を行う。
【００６９】
この時、イオン交換体５８として、カチオン交換体を使用した加工電極部材５２側にあっては、イオン交換体５８に取り込まれたカチオンが隔壁６０を通過して排出路６２の内部に移動し、アニオン交換体を使用した給電電極部材５４側にあっては、イオン交換体６８に取り込まれたアニオンが隔壁７０を通過して排出路７２の内部に移動して、イオン交換体５８，６８が再生される。
ここに、純水または超純水等の加工用液体がイオン交換体５８，６８の内部を流れるようにすることで、効率のよい電解加工を行うことができる。
【００７０】
前述のように、隔壁６０，７０として、再生に付するイオン交換体５８，６８と同じイオン交換基を有しているイオン交換体を使用することで、イオン交換体５８，６８中の不純物イオンの隔壁（イオン交換体）６０，７０の内部の移動が隔壁（イオン交換体）６０，７０によって妨げられることを防止して、消費電力が増加することを防止し、しかも隔壁６０，７０と電極５６，６６との間を流れる排出用液体（液体中のイオンも含む）のイオン交換体５８，６８側への透過を阻止して、再生後のイオン交換体５８，６８の再汚染を防止することができる。更に、隔壁６０，７０と電極５６，６６との間に、電気伝導度（導電率）が高くかつイオン交換体５８，６８から除去されるイオンとの反応により不溶性の化合物を生成しない排出用液体を供給することで、この排出用液体の電気抵抗を下げて再生部の消費電力を少なく抑え、しかも不純物イオンとの反応で生成された不溶性の化合物（２次生成物）が隔壁６０，７０に付着して加工電極５６と給電電極６６との間の電気抵抗が変化し、制御が困難となることを防止することができる。
【００７１】
電解加工完了後、電源７６と加工電極５６及び給電電極６６との電気的接続を切り、基板ホルダ４２の回転を停止させる。しかる後、基板ホルダ４２を上昇させ、基板保持ヘッド３８を横方向に水平移動させて、電解加工後の基板Ｗを次工程に搬送する。同時に、再生ダミー電極保持部３６にあっても、再生電極ヘッド８０を上昇させて、電極部３４の領域Ｓ２に位置する電極材料５２，５４のイオン交換体５８，６８の再生を終了する。
【００７２】
次に電解加工を行うときには、前述における基板保持部３２と再生ダミー電極保持部３６の位置関係を逆にして、つまり、電極部３４の左半分の領域Ｓ２に基板保持部３２が位置し、右半分の領域Ｓ１に再生ダミー電極保持部３６が位置するようにする。そして、前述と同様にして、電極部３４の左半分の領域Ｓ２に位置する電極部材５２，５４を使用して、基板保持部３２の基板ホルダ４２で保持した基板Ｗの加工と、この加工に使用している電極部材５２，５４のイオン交換体５８，６８の再生を同時に行い、同時に、右半分の領域Ｓ１に位置する、加工に使用していない電極部材５２，５４のイオン交換体５８，６８の再生を行う。
【００７３】
なお、この例では、電解加工に利用する電極部材５２，５４と、電解加工に使用することなく、再生のみを行う電極部材５２，５４とを互いに分離するようにしているが、基板保持部３２の基板保持ヘッド３８と再生ダミー電極保持部３６の再生電極ヘッド８０とを同期して横方向に平行移動させることで、電解加工に使用した電極部材５２，５４のイオン交換体５８，６８を、再生ダミー電極保持部３６を使用して連続して再生するようにしてもよい。
【００７４】
また、この例では、基板Ｗとイオン交換体５８，６８の間、及び再生ダミー電極８４とイオン交換体５８，６８との間に、純水、好ましくは超純水を供給するようにした例を示している。このように電解質を含まない純水または超純水を使用して電解加工及び再生を行うことで、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５８，６８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。
【００７５】
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。
【００７６】
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、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。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。電解液を用いる場合は、基板Ｗとイオン交換体５８，６８との間に僅かの隙間を設けて非接触とすることが好ましい。
【００７７】
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や再生ダミー電極８４とイオン交換体５８，６８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。
【００７８】
また、加工速度を上げるために電圧を上げて電流密度を大きくすると、電極と基板（被加工物）との間の抵抗が大きい場合では、放電が生じる場合がある。放電が生じると、被加工物表面にピッチングが起こり、加工面の均一性や平坦化の確保が困難となる。これに対して、イオン交換体５８，６８を基板Ｗに接触させて電解加工を行うと、電気抵抗が極めて小さいことから、このような放電が生じることを防止することができる。
【００７９】
図７は、本発明の他の実施の形態における電解加工装置３０ａを示す。この電解加工装置３０ａの前述の例と異なる点は、基板保持部３２と再生ダミー電極保持部３６とを互いに分離させて、この基板保持部３２の基板ホルダ４２で保持した基板Ｗの電極部３４による電解加工並びに加工に使用されているイオン交換体５８，６８の再生と、電極部３４の加工に使用されていない電極部材５２，５４の再生ダミー電極保持部３６によるイオン交換体５８，６８の再生を互いに独立して行うようにした点にある。
【００８０】
このように、再生ダミー電極保持部３６による電極部３４の電極部材５２，５４のイオン交換体５８，６８の再生を、電極部３４による電解加工並びに加工中における電極部材５２，５４のイオン交換体５８，６８の再生と独立させることにより、電極部３４及び基板保持部３２と、電極部３４及び再生ダミー電極保持部３６を互いに個別に制御して、これらの操作を最適な条件で行うことができる。
なお、この例の場合、図７の破線で示すように、電源７６の陽極を再生ダミー電極８４に接続するようにしてもよく、これにより、加工電極部材５２側のイオン交換体５８の再生を安定して効率よく行うことができる。
【００８１】
図８は、本発明の更に他の実施の形態における電解加工装置３０ｂを示す。この実施の形態の電解加工装置３０ｂは、基板保持部３２と再生ダミー電極保持部３６とを一体化している。つまり、この例の再生ダミー電極保持部３６は、矩形平板状で中央に基板ホルダ４２の外径に沿った形状の中央孔１００ａを設けた再生ダミー電極１００を備えており、この再生ダミー電極１００は、基板保持部３２の基板保持ヘッド３８の下面に固着したベース板１０２に取付けたシリンダ１０４のシリンダロッド１０６の下端に連結されている。そして、再生ダミー電極１００の中央孔１００ａ内に基板ホルダ４２が位置して、この基板ホルダ４２の周囲を再生ダミー電極１００が囲繞するようになっている。その他の構成は、前述の例と同様である。
【００８２】
この例によれば、基板ホルダ４２で保持した基板Ｗの該基板Ｗに接触乃至近接する電極部材５２，５４により電解加工並びにこの加工に使用されている電極部材５２，５４のイオン交換体５８，６８の再生と、この加工に使用されている電極部材５２，５４の側方に位置する、加工にして使用されていない電極部材５２，５４のイオン交換体５８，６８の加工を伴わない再生を同時に行うことができる。
なお、この例では、再生ダミー電極１００として、矩形平板状で、内部に中央孔１００ａを設けたものを使用しているが、リング状のものを使用してもよい。
【００８３】
なお、図９に示すように、再生ダミー電極保持部３６の内部に、再生ダミー電極８４の再生表面（下面）で開口する複数の噴射口１１０ａを有する流体供給部１１０を設け、この流体供給部１１０を通して、再生ダミー電極８４とイオン交換体５８，６８との間に流体を供給するようにしてもよい。
【００８４】
また、図１０に示すように、昇降用モータ１１２とボールねじ１１４を介して、昇降軸８２を昇降させ、更に再生ダミー電極８４とハウジング１１６との間に弾性膜１１８で周囲を水密的に封止した流体室１２０を区画形成し、この流体室１２０内に流体圧力供給ライン１２２を接続して、再生ダミー電極８４をイオン交換体５８，６８に接触させる接触圧力を制御する接触圧制御部１２４を構成してもよい。この場合、再生ダミー電極８４をイオン交換体５８，６８に接触させる接触圧力は、流体室１２０内に導入する流体の圧力を調整することで制御される。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加工中に被加工物から接触部材に取り込まれた金属イオンを、電極部に備えられた排出部から加工中に排出して接触部材の再生を行うことで、この再生が装置のスループットに悪影響を与えることを防止し、しかも、金属イオン等が接触部材中に取り込まれることがない非加工状態にある接触部材に再生ダミー電極を接触させ、接触部材中の金属イオンを排出部から排出して接触部材を更に再生することで、接触部材をその交換容量の再生率を向上させて再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】銅配線を形成する例を工程順に示す図である。
【図２】イオン交換体を備えた電解加工の原理の説明に付する図である。
【図３】本発明の実施の形態の電解加工装置の縦断正面図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】本発明の実施の形態における電解加工装置の加工電極部材側及び／または給電電極側のイオン交換体を、加工中に再生する時の原理の説明に付する図である。
【図６】本発明の実施の形態における電解加工装置の加工電極部材側及び／または給電電極側のイオン交換体を、再生電極部を介して加工を伴うことなく再生する時の原理の説明に付する図である。
【図７】本発明の他の実施の形態における電解加工装置を示す縦断正面図である。
【図８】本発明の更に他の実施の形態における電解加工装置を示す縦断正面図である。
【図９】外部再生部の他の例を示す概要図である。
【図１０】外部再生部の更に他の例を示す概要図である。
【符号の説明】
３０，３０ａ，３０ｂ  電解加工装置
３２  基板保持部
３４  電極部
３６  再生ダミー電極保持部
３８  基板保持ヘッド
４２  基板ホルダ
４４  自転用モータ
５０  電極ベース
５２  加工電極部材
５４  給電電極部材
５６  加工電極
５８，６８  イオン交換体
６０，７０  隔壁
６２，７２  排出路
６４，７４  排出部
６６  給電電極
７６  電源
７８  純水供給ノズル
８０  再生電極ヘッド
８４，１００  再生ダミー電極
８６，１０４  シリンダ
８８  排出液供給源
９０  排出液供給ライン
９２  排出液排出ライン
１０２  ベース板
１１０  流体供給部
１１２  昇降用モータ
１１６  ハウジング
１１８  弾性膜
１２０  流体室
１２２  流体圧力供給ライン
１２４  接触圧制御部
【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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