(57)【要約】【課題】  例えばＣＭＰ処理そのものを省略したり、ＣＭＰ処理の負荷を極力低減しつつ、基板表面に設けられた導電性材料を平坦に加工したり、更には基板等の被加工物の表面に付着した付着物を除去（洗浄）できるようにした電解加工装置を提供する。【解決手段】  電極８６と該電極８６の表面を覆うイオン交換体９０とを有する電極部材９２を備えた電極部４６と、電極部材９２のイオン交換体９０に被加工物を接触または近接自在に保持する保持部と、電極部４９の電極部材９２の電極４６に接続される電源とを備え、電極８６の被加工物との対向面の少なくともエッジ部には、丸み（面取り部１０２が設けられている。【選択図】    図９
2005264304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と該電極の表面を覆うイオン交換体とを有する電極部材を備えた電極部と、
前記電極部材のイオン交換体に被加工物を接触または近接自在に保持する保持部と、
前記電極部の電極部材の電極に接続される電源とを備え、
前記電極の前記被加工物との対向面の少なくともエッジ部には、丸みが設けられていることを特徴とする電解加工装置。
【請求項２】
電極と該電極の表面を覆うイオン交換体とを有する電極部材を備えた電極部と、
前記電極部材のイオン交換体に被加工物を接触または近接自在に保持する保持部と、
前記電極部の電極部材の電極に接続される電源とを備え、
前記電極の前記被加工物との対向面には、絶縁体が前記イオン交換体で表面を覆われて介装されていることを特徴とする電解加工装置。
【請求項３】
前記電極と前記絶縁体は、一体に成形されていることを特徴とする請求項２記載の電解加工装置。
【請求項４】
電極と該電極の表面を覆うイオン交換体とを有する電極部材を備えた電極部と、
前記電極部材のイオン交換体に被加工物を接触または近接自在に保持する保持部と、
前記電極部の電極部材の電極に接続される電源とを備え、
前記イオン交換体は、被加工物に接触または近接するイオン交換体と他のイオン交換体を有し、前記電極と前記加工物に接触または近接するイオン交換体は、少なくとも一部において、絶縁体を介して互いに絶縁されていることを特徴とする電解加工装置。
【請求項５】
前記絶縁体は、前記電極の前記被加工物との対向面のエッジ部と前記被加工物に接触または近接するイオン交換体との間に介装されている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】
前記電極と前記絶縁体は、一体に成形されていることを特徴とする請求項４または５記載の電解加工装置。
【請求項７】
電極と該電極の表面を覆うイオン交換体とを有する電極部材を備えた電極部と、
前記電極部材のイオン交換体に被加工物を接触または近接自在に保持する保持部と、
前記電極部の電極部材の電極に接続される電源とを備え、
前記イオン交換体は、被加工物に接触または近接するイオン交換体と他のイオン交換体を有し、前記被加工物に接触または近接するイオン交換体と他のイオン交換体は、少なくとも一部において、絶縁体を介して互いに絶縁されていることを特徴とする電解加工装置。
【請求項８】
前記他のイオン交換体の被加工物との対向面を除く周囲は、前記絶縁体で一体に包囲されていることを特徴とする請求項７記載の電解加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解加工装置に係り、特に半導体ウェハ等の基板の表面に形成された導電性材料を加工したり、基板の表面に付着した不純物を除去したりするために使用される電解加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体ウェハ等の基板上に回路を形成するための配線材料として、アルミニウム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め込むことによって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、化学気相成長法（ＣＶＤ）、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ある。図１（ａ）に示すように、半導体素子が形成された半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる酸化膜やＬｏｗ−ｋ材膜などの絶縁膜２が堆積され、リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール３と配線溝４が形成されている。これらの上にＴａＮ等からなるバリア層５、更にその上に電解めっきの給電層としてスパッタリングやＣＶＤ等によりシード層７が形成されている。
【０００４】
そして、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、図１（ｂ）に示すように、半導体基材１のコンタクトホール３及び配線溝４内に銅を充填するとともに、絶縁膜２上に銅膜６を堆積する。その後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅膜６及びシード層７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１（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方法では、加工によって被加工物に多くの欠陥を生み出してしまうため、被加工物の特性が劣化してしまう。従って、いかに材料の特性を損なうことなく加工を行うことができるかが問題となってくる。
【０００６】
この問題を解決する手段として開発された特殊加工法に、化学研磨や電解加工、電解研磨がある。これらの加工方法は、従来の物理的な加工とは対照的に、化学的溶解反応を起こすことによって、除去加工等を行うものである。従って、塑性変形による加工変質層や転位等の欠陥は発生せず、上述の材料の特性を損なわずに加工を行うといった課題が達成される。
【０００７】
近年、半導体基板上に強誘電体を用いたキャパシタを形成する際の電極材料として、白金属の金属乃至その酸化物が候補として上がっている。中でもルテニウムは成膜性が良好であることから、実現性の高い材料として検討が進んでいる。
【０００８】
ここで、回路形成部以外の基板の周縁部及び裏面に成膜乃至付着したルテニウムは不要であるばかりでなく、その後の基板の搬送、保管及び各種処理工程において、クロスコンタミネーションの原因となり、例えば、誘電体の性能を低下させることも起こり得る。従って、ルテニウム膜の成膜工程やルテニウム膜に対して何らかの処理を行った後で、これらを完全に除去しておく必要がある。更に、例えば、キャパシタの電極材料としてルテニウムを使用した場合には、回路形成部に成膜したルテニウム膜の一部を除去する工程が必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えば、ＣＭＰ工程は、一般にかなり複雑な操作が必要で、制御も複雑となり、加工時間もかなり長い。更に、研磨後の基板の後洗浄を十分に行う必要があるばかりでなく、スラリーや洗浄液の廃液処理のための負荷が大きい等の課題がある。このため、ＣＭＰ自体を省略する、あるいはこの負荷を軽減することが強く求められている。また、今後、絶縁膜も誘電率の小さいＬｏｗ−ｋ材に変わると予想され、このＬｏｗ−ｋ材は強度が弱くＣＭＰによるストレスに耐えられなくなる。従って、基板にストレスを与えることなく、平坦化できるようにしたプロセスが望まれている。
【００１０】
なお、化学機械的電解研磨のように、めっきをしながらＣＭＰで削るというプロセスも発表されているが、めっき成長面に機械加工が付加されることで、めっきの異常成長を促すことにもなり、膜質に問題を起こしている。
【００１１】
また、上述した電解加工や電解研磨では、被加工物と電解液（ＮａＣｌ，ＮａＮＯ３，ＨＦ，ＨＣｌ，ＨＮＯ３，ＮａＯＨ等の水溶液）との電気化学的相互作用によって加工が進行するとされている。従って、このような電解質を含む電解液を使用する限り、その電解液で被加工物が汚染されることは避けられない。
【００１２】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、例えばＣＭＰ処理そのものを省略したり、ＣＭＰ処理の負荷を極力低減しつつ、基板表面に設けられた導電性材料を平坦に加工したり、更には基板等の被加工物の表面に付着した付着物を除去（洗浄）できるようにした電解加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、電極と該電極の表面を覆うイオン交換体とを有する電極部材を備えた電極部と、前記電極部材のイオン交換体に被加工物を接触または近接自在に保持する保持部と、前記電極部の電極部材の電極に接続される電源とを備え、前記電極の前記被加工物との対向面の少なくともエッジ部には、丸みが設けられていることを特徴とする電解加工装置である。
【００１４】
図２は、本発明の加工原理を示すものである。図２は、被加工物１０の表面に、加工電極１４に取り付けたイオン交換体１２ａと、給電電極１６に取り付けたイオン交換体１２ｂとを接触または近接させ、加工電極１４と給電電極１６との間に電源１７を介して電圧を印加しつつ、加工電極１４及び給電電極１６と被加工物１０との間に液体供給部１９から超純水等の液体１８を供給した状態を示している。
【００１５】
超純水のような液自身の抵抗値が大きい液体を使用する場合には、イオン交換体１２ａを被加工物１０の表面に「接触させる」ことが好ましく、このようにイオン交換体１２ａを被加工物１０の表面に接触させることにより、電気抵抗を低減させることができ、印加電圧も小さくて済み、消費電力も低減できる。従って、本発明に係る加工における「接触」は、例えばＣＭＰのように物理的なエネルギー（応力）を被加工物に与えるために、「押し付ける」ものではない。
【００１６】
これにより、超純水等の液体１８中の水分子２０をイオン交換体１２ａ，１２ｂで水酸化物イオン２２と水素イオン２４に解離し、例えば生成された水酸化物イオン２２を、被加工物１０と加工電極１４との間の電界と超純水等の液体１８の流れによって、被加工物１０の加工電極１４と対面する表面に供給して、ここでの被加工物１０近傍の水酸化物イオン２２の密度を高め、被加工物１０の原子１０ａと水酸化物イオン２２を反応させる。反応によって生成された反応物質２６は、超純水１８中に溶解し、被加工物１０の表面に沿った超純水等の液体１８の流れによって被加工物１０から除去される。さらに、反応によって生成された反応物質２６は、イオン交換体１２ａ，１２ｂにイオン交換反応で即座に捕捉される。これにより、被加工物１０の表面層の除去加工が行われる。
【００１７】
このように、本加工法は純粋に被加工物との電気化学的相互作用のみにより被加工物の除去加工を行うものであり、ＣＭＰのような研磨部材と被加工物との物理的な相互作用及び研磨液中の化学種との化学的相互作用の混合による加工とは加工原理が異なるものである。この方法では、被加工物１０の加工電極１４と対面する部位が加工されるので、加工電極１４を移動させることで、被加工物１０の表面を所望の表面形状に加工することができる。
【００１８】
なお、本発明に係る電解加工装置は、電気化学的相互作用による溶解反応のみにより被加工物の除去加工を行うため、ＣＭＰのような研磨部材と被加工物との物理的な相互作用及び研磨液中の化学種との化学的相互作用の混合による加工とは加工原理が異なるものである。従って、材料の特性を損なわずに除去加工を行うことが可能であり、例えば前述のＬｏｗ−ｋ材に挙げられる機械的強度の小さい材料に対しても、物理的な相互作用を及ぼすことなく除去加工が可能である。また、通常の電解加工装置と比較しても、電解液に５００μＳ／ｃｍ以下の液体、好ましくは純水、更に好ましくは超純水を用いるため、被加工物表面への汚染も大幅に低減させることが可能であり、また加工後の廃液の処理も容易となる。
【００１９】
電極を被覆する形でイオン交換体を配置すると、電極間（加工電極・給電電極）に電圧を印加して加工を行う際、電極の、特に被加工物との対向面のエッジ部に電界集中が発生する。反応によって生成された加工生成物（銅イオンや銅水酸化物）は、イオン交換体の、この電界集中が発生するエッジ部に接する部分から優先的に捕捉され蓄積されるため、イオン交換体の他の部分に比較してエッジ部では加工生成物の蓄積量が増加する。イオン交換体の一部分の加工生成物蓄積量がイオン交換容量以上に達すると、イオン交換反応に供する電子が、イオン交換体の表面ではなく、イオン交換体に蓄積された反応生成物を介して被加工物へ供給されるため、水分子の解離反応が起こらないか、または非常に減少し、所望の被加工物除去能力を発揮できなくなるばかりではなく、イオン交換体の、反応生成物の蓄積量が少ない部分のイオン交換容量を最大限に使用することができなくなる。
【００２０】
本発明では、電極の被加工物との対向面の少なくともエッジ部に丸みを設けることで電界集中を軽減し、上記の加工生成物の局所的な蓄積を緩和することにより、イオン交換体の寿命を延ばすことができる。
【００２１】
前記電極は、横断面矩形状で前記電極部に並列に配置され、前記被加工物との対向面は半円状に形成されていることが好ましい。電極として、幅が狭く、長尺状に延びるものを使用した場合には、被加工物との対向面全体を半円状にすることで、電極を覆うイオン交換体への加工生成物の局所的な蓄積を緩和するとともに、イオン交換体の被加工物に接触乃至近接する面積を狭くすることができる。
【００２２】
前記電極は、横断面円形状で前記電極部に並列に配置されていてもよい。電極として、横断面円形状で、長尺状に延びるものを使用することによっても、電極を覆うイオン交換体への加工生成物の局所的な蓄積を緩和するとともに、イオン交換体の被加工物に接触乃至近接する面積を狭くすることができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、電極と該電極の表面を覆うイオン交換体とを有する電極部材を備えた電極部と、前記電極部材のイオン交換体に被加工物を接触または近接自在に保持する保持部と、前記電極部の電極部材の電極に接続される電源とを備え、前記電極の前記被加工物との対向面には、絶縁体が前記イオン交換体で表面を覆われて介装されていることを特徴とする電解加工装置である。
【００２４】
電極を被覆する形でイオン交換体を配置すると、電極間（加工電極−給電電極）に電圧を印加して加工を行う際、電極の被加工物との距離が最短となる部分すなわち被加工物との対向面に電界集中が発生する。反応によって生成された加工生成物（銅イオンや銅水酸化物）は、イオン交換体の、電界集中が発生する被加工物との対向面に優先的に捕捉され蓄積されるため、被加工物との対向面ではイオン交換体の他の部分に比較して加工生成物の蓄積量が増加する。イオン交換体の一部分の加工生成物蓄積量がイオン交換容量以上に達すると、イオン交換反応に供する電子が、イオン交換体の表面ではなく、イオン交換体に蓄積された反応生成物を介して被加工物へ供給されるため、水分子の解離反応が起こらないか、または非常に減少し、所望の被加工物除去能力を発揮できなくなるばかりではなく、イオン交換体の、反応生成物の蓄積量が少ない部分のイオン交換容量を最大限に使用することができなくなる。
【００２５】
本発明では、電極の被加工物との対向面とイオン交換体との間に絶縁体を介装することで、電極の被加工物との対向面に電界集中をなくし、上記の加工生成物の局所的な蓄積を緩和することにより、イオン交換体の寿命を延ばすことができる。更に、必要に応じて、絶縁体を介して、電極の電界集中が起こるイオン交換体の接点と、被加工物との距離を遠ざけ、電界集中部から被加工物までのイオン交換体体積を増加させることにより、イオン交換体の寿命を伸ばすことができる。
【００２６】
請求項３に記載の発明は、前記電極と前記絶縁体は、一体に成形されていることを特徴とする請求項２記載の電解加工装置である。これにより、任意の高さ（厚み）、あるいは電界集中部から被加工物まで任意の距離を有する絶縁体を備えた電極の製作の便を図ることができる。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、電極と該電極の表面を覆うイオン交換体とを有する電極部材を備えた電極部と、前記電極部材のイオン交換体に被加工物を接触または近接自在に保持する保持部と、前記電極部の電極部材の電極に接続される電源とを備え、前記イオン交換体は、被加工物に接触または近接するイオン交換体と他のイオン交換体を有し、前記電極と前記加工物に接触または近接するイオン交換体は、少なくとも一部において、絶縁体を介して互いに絶縁されていることを特徴とする電解加工装置である。
【００２８】
イオン交換体として、複数のイオン交換体を有するものを使用する場合において、被加工物に接触乃至近接するイオン交換体と電極を直接接触するように介装すると、このイオン交換体に電流が優先的に流れ、加工生成物が集中的・局所的に蓄積し、他のイオン交換体を含めたイオン交換体のイオン交換総量を最大限に利用することができない。特に、ナフィオン（デュポン社商標）のように薄いイオン交換膜の場合、イオン交換容量が小さいため、その傾向が顕著となる。
本発明では、電極と被加工面に接触または近接するイオン交換体とを、少なくとも一部において、絶縁体を介して互いに絶縁し、被加工物に接触または近接するイオン交換体に優先的に電流が流れることを防止することで、イオン交換体の長寿命化の効果が得られる。
【００２９】
請求項５に記載の発明は、前記絶縁体は、前記電極の前記被加工物との対向面のエッジ部と前記被加工物に接触または近接するイオン交換体との間に介装されていることを特徴とする請求項４記載の電解加工装置である。
請求項６に記載の発明は、前記電極と前記絶縁体は、一体に成形されていることを特徴とする請求項４または５記載の電解加工装置である。これにより、絶縁体を備えた電極の製作の便を図ることができる。
【００３０】
請求項７に記載の発明は、電極と該電極の表面を覆うイオン交換体とを有する電極部材を備えた電極部と、前記電極部材のイオン交換体に被加工物を接触または近接自在に保持する保持部と、前記電極部の電極部材の電極に接続される電源とを備え、前記イオン交換体は、被加工物に接触または近接するイオン交換体と他のイオン交換体を有し、前記被加工物に接触または近接するイオン交換体と他のイオン交換体は、少なくとも一部において、絶縁体を介して互いに絶縁されていることを特徴とする電解加工装置である。
【００３１】
イオン交換体として、複数のイオン交換体を有するものを使用すると、電極に接するイオン交換体から順に加工生成物の蓄積・成長が進行する。この時、被加工物に接触または近接するイオン交換体と他のイオン交換体（例えば、電極に接するイオン交換体）が接触していると、他のイオン交換体に蓄積した加工生成物が、その接点から被加工物に接触または近接するイオン交換体に広がり、加工生成物がイオン交換体の表面を伝って被加工物に接するまで成長すると、電流の短絡が起こり、このため、イオン交換体のイオン交換容量を最大限に利用することができない。
【００３２】
この発明では、被加工物に接触または近接するイオン交換体と他のイオン交換体と、少なくとも部分的に絶縁し、他のイオン交換体に蓄積した加工生成物が被加工物に接触または近接するイオン交換体へ拡散することを防止することで、イオン交換体の長寿命化効果が得られる。
【００３３】
請求項８に記載の発明は、前記他のイオン交換体の被加工物との対向面を除く周囲は、前記絶縁体で一体に包囲されていることを特徴とする請求項７記載の電解加工装置である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、基板等の被加工物に物理的な欠陥を与えて被加工物の特性を損なうことを防止しつつ、電気化学的作用によって、例えばＣＭＰに代わる電解加工等を施すことができ、これによって、ＣＭＰ処理そのものを省略したり、ＣＭＰ処理の負荷を低減したり、更には基板等の被加工物の表面に付着した付着物を除去（洗浄）することができる。しかも、純水または超純水のみを使用しても基板を加工することができ、これによって、基板の表面に電解質等の余分な不純物の付着したり、残留したりすることをなくして、除去加工後の洗浄工程を簡略化できるばかりでなく、廃液処理の負荷を極めて小さくすることができる。更に、電極の表面を覆うイオン交換体の寿命を延ばして、生産効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明に係る基板処理装置の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、被加工物として基板を使用し、電解加工装置で基板を加工するようにした例を示しているが、本発明を基板以外にも適用できることは言うまでもない。
【００３６】
図３は、本発明の実施の形態における電解加工装置を備えた基板処理装置の構成を示す平面図である。図３に示すように、この基板処理装置は、例えば、図１（ｂ）に示す、表面に導電体膜（被加工物）としての銅膜６及びバリア層５を有する基板Ｗを収納したカセットを搬出入する搬出入部としての一対のロード・アンロード部３０と、基板の１次洗浄を行う第１洗浄機３１ａと、基板の２次洗浄（仕上げ洗浄）を行う第２洗浄機３１ｂと、基板Ｗを反転させる反転機３２と、電解加工装置３４とを備えている。これらの機器は、直列に配置されており、これらの機器の間で基板Ｗを搬送して授受する搬送装置としての搬送ロボット３６がこれらの機器と平行に走行自在に配置されている。また、電解加工装置３４による電解加工の際に、後述する加工電極と給電電極との間に印加する電圧またはこれらの間を流れる電流をモニタするモニタ部３８がロード・アンロード部３０に隣接して配置されている。
【００３７】
図４は、基板処理装置内の電解加工装置３４を示す平面図、図５は、図４の縦断面図である。図４及び図５に示すように、電解加工装置３４は、上下動可能かつ水平面に沿って往復動可能なアーム４０と、アーム４０の自由端に垂設されて基板Ｗを下向き（フェイスダウン）に吸着保持する基板保持部４２と、アーム４０が取り付けられる可動フレーム４４と、矩形状の電極部４６と、電極部４６に接続される電源４８とを備えている。この実施の形態では、電極部４６の大きさは基板保持部４２で保持する基板Ｗの外径よりも一回り大きな大きさに設定されている。
【００３８】
図４及び図５に示すように、可動フレーム４４の上部には上下動用モータ５０が設置されており、この上下動用モータ５０には上下方向に延びるボールねじ５２が連結されている。ボールねじ５２にはアーム４０の基部４０ａが取り付けられており、上下動用モータ５０の駆動に伴ってアーム４０がボールねじ５２を介して上下動するようになっている。また、可動フレーム４４自体も、水平方向に延びるボールねじ５４に取り付けられており、往復動用モータ５６の駆動に伴って可動フレーム４４及びアーム４０が水平面に沿って往復動するようになっている。
【００３９】
基板保持部４２は、アーム４０の自由端に設置された自転用モータ５８に接続されており、この自転用モータ５８の駆動に伴って回転（自転）するようになっている。また、上述したように、アーム４０は上下動及び水平方向に往復動可能となっており、基板保持部４２は、アーム４０と一体となって上下動及び水平方向に往復動可能となっている。
【００４０】
電極部４６の下方には中空モータ６０が設置されており、この中空モータ６０の主軸６２には、この主軸６２の中心から偏心した位置に駆動端６４が設けられている。電極部４６は、その中央において上記駆動端６４に軸受（図示せず）を介して回転自在に連結されている。また、電極部４６と中空モータ６０との間には、周方向に３つ以上の自転防止機構が設けられている。
【００４１】
図６（ａ）は、この実施の形態における自転防止機構を示す平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、電極部４６と中空モータ６０との間には、周方向に３つ以上（図６（ａ）においては４つ）の自転防止機構６６が設けられている。図６（ｂ）に示すように、中空モータ６０の上面と電極部４６の下面の対応する位置には、周方向に等間隔に複数の凹所６８，７０が形成されており、これらの凹所６８，７０にはそれぞれ軸受７２，７４が装着されている。軸受７２，７４には、距離“ｅ”だけずれた２つの軸体７６，７８の一端部がそれぞれ挿入されており、軸体７６，７８の他端部は連結部材８０により互いに連結される。ここで、中空モータ６０の主軸６２の中心に対する駆動端６４の偏心量も上述した距離“ｅ”と同じになっている。従って、電極部４６は、中空モータ６０の駆動に伴って、主軸６２の中心と駆動端６４との間の距離“ｅ”を半径とした、自転を行わない公転運動、いわゆるスクロール運動（並進回転運動）を行うようになっている。
【００４２】
次に、この実施の形態における電極部４６について説明する。この実施の形態における電極部４６は複数の電極部材８２を備えている。図７は、この実施の形態における電極部４６を示す平面図、図８は、図７のＢ−Ｂ線断面図、図９は、図８の部分拡大図である。図７及び図８に示すように、電極部４６は、Ｘ方向（図４及び図７参照）に延びる複数の電極部材８２を備えており、これらの電極部材８２は平板状のベース８４上に並列に配置されている。
【００４３】
図９に示すように、各電極部材８２は、電源４８（図４及び図５参照）に接続される電極８６と、電極８６の表面を一体的に覆うイオン交換体（イオン交換膜）９０とを備えている。イオン交換体９０は、電極８６の両側に配置された保持プレート８５により電極８６に取り付けられている。
【００４４】
ここで、イオン交換体９０には、以下の４点が求められる。
（１）加工生成物（ガス含む）の除去
これは、加工レートの安定性、加工レート分布の均一性に影響するためである。このため、「通水性」及び「吸水性」のあるイオン交換体を用いることが好ましい。ここで「通水性」とは、マクロな透過性を意味する。すなわち、素材自体に通水性がなくても、該部材に穴及び溝を切ることで水が通過できるようになり、通水性を持たせることができる。一方、「吸水性」とは、素材に水がしみ込む性質を意味する。
【００４５】
（２）加工レートの安定性
加工レートの安定性を図るためには、イオン交換材料を多数枚重ねて、イオン交換能力を確保することが好ましいと考えられる。
（３）被加工面の平坦性（段差解消能力）
被加工面の平坦性を確保するためには、イオン交換体の加工面の表面平滑性が良好であることが好ましいと考えられている。更に、硬い部材ほど加工表面の平坦性（段差解消能力）が高いのではないかと考えられている。
（４）長寿命
機械的寿命に関しては、耐磨耗性の高いイオン交換材料が好ましいと考えられている。
【００４６】
イオン交換体９０は、硬度が高く、しかも良好な表面平滑性を有することが好ましい。この実施の形態では、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、配線パターンを有するウェハ等の、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、被加工物である配線パターンを有する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。
【００４７】
また、イオン交換体９０としては通水性に優れたものを使用することがより好ましい。純水または超純水がイオン交換体９０を通過するように流すことで、水の解離反応を促進させる官能基（強酸性陽イオン交換材料ではスルホン酸基）に十分な水を供給して水分子の解離量を増加させ、水酸化物イオン（もしくはＯＨラジカル）との反応により発生した加工生成物（ガスも含む）を水の流れにより除去して、加工効率を高めることができる。従って、純水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。
【００４８】
このようなイオン交換体９０は、例えば、アニオン交換基またはカチオン交換基を付与した不織布で構成されている。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。
【００４９】
ここで、例えば強塩基性アニオン交換基を付与した不織布は、繊維径２０〜５０μｍで空隙率が約９０％のポリオレフィン製の不織布に、γ線を照射した後グラフト重合を行ういわゆる放射線グラフト重合法により、グラフト鎖を導入し、次に導入したグラフト鎖をアミノ化して４級アンモニウム基を導入して作製される。導入されるイオン交換基の容量は、導入するグラフト鎖の量により決定される。グラフト重合を行うためには、例えばアクリル酸、スチレン、メタクリル酸グリシジル、更にはスチレンスルホン酸ナトリウム、クロロメチルスチレン等のモノマーを用い、これらのモノマー濃度、反応温度及び反応時間を制御することで、重合するグラフト量を制御することができる。従って、グラフト重合前の素材の重量に対し、グラフト重合後の重量の比をグラフト率と呼ぶが、このグラフト率は、最大で５００％が可能であり、グラフト重合後に導入されるイオン交換基は、最大で５ｍｅｑ／ｇが可能である。
【００５０】
強酸性カチオン交換基を付与した不織布は、前記強塩基性アニオン交換基を付与する方法と同様に、繊維径２０〜５０μｍで空隙率が約９０％のポリオレフィン製の不織布に、γ線を照射した後グラフト重合を行ういわゆる放射線グラフト重合法により、グラフト鎖を導入し、次に導入したグラフト鎖を、例えば加熱した硫酸で処理してスルホン酸基を導入して作製される。また、加熱したリン酸で処理すればリン酸基が導入できる。ここでグラフト率は、最大で５００％が可能であり、グラフト重合後に導入されるイオン交換基は、最大で５ｍｅｑ／ｇが可能である。
【００５１】
イオン交換体９０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、短繊維等が挙げられる。
【００５２】
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。
【００５３】
このように、イオン交換体９０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。更に、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。
【００５４】
ここで、イオン交換体９０をアニオン交換基またはカチオン交換基の一方を付与したもののみで構成すると、電解加工できる被加工材料が制限されるばかりでなく、極性により不純物が生成しやすくなる。そこで、アニオン交換基を有するアニオン交換体とカチオン交換基を有するカチオン交換体とを重ね合わせたり、イオン交換体９０自体にアニオン交換基とカチオン交換基の双方の交換基を付与するようにしたりしてもよく、これにより、被加工材料の範囲を拡げるとともに、不純物を生成しにくくすることができる。
【００５５】
この実施の形態では、隣り合う電極部材８２の電極８６に、電源４８の陰極と陽極とが交互に接続されている。例えば、電極８６ａ（図８参照）を電源４８の陰極に接続し、電極８６ｂ（図８参照）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、電源４８の陰極に接続した電極８６ａが加工電極となり、陽極に接続した電極８６ｂが給電電極となる。このように、この実施の形態では、加工電極と給電電極とが並列に交互に配置される。
【００５６】
加工材料によっては、電源４８の陰極に接続される電極を給電電極とし、陽極に接続される電極を加工電極としてもよい。すなわち、被加工材料が例えば銅やモリブデン、鉄である場合には、陰極側に電解加工作用が生じるため、電源４８の陰極に接続した電極８６ａが加工電極となり、陽極に接続した電極８６ｂが給電電極となる。一方、被加工材料が例えばアルミニウムやシリコンである場合には、陽極側で電解加工作用が生じるため、電源４８の陽極に接続した電極８６ｂが加工電極となり、陰極に接続した電極８６ａが給電電極となる。
【００５７】
また、被加工物が錫酸化物やインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの導電性酸化物の場合には、被加工物を還元した後に、電解加工を行う。すなわち、図５において、電源４８の陽極に接続した電極が還元電極となり、陰極に接続した電極が給電電極となって、導電性酸化物の還元を行う。続いて、先程給電電極であった電極を加工電極として、還元された導電性酸化物の加工を行う。あるいは、導電性酸化物の還元時の極性を反転させることによって還元電極を加工電極にしてもよい。また、被加工物を陰極にして、陽極電極を対向させることによっても導電性酸化物の除去加工ができる。
【００５８】
なお、上記の例では、基板の表面に形成した導電体膜としての銅膜６を電解加工するようにした例を示しているが、基板の表面に成膜乃至付着した不要なルテニウム（Ｒｕ）膜も同様にして、すなわちルテニウム膜を陽極となし、陰極に接続した電極を加工電極として、電解加工（エッチング除去）することができる。
【００５９】
このように、加工電極と給電電極とを電極部４６のＹ方向（電極部材８２の長手方向と垂直な方向）に交互に設けることで、基板Ｗの導電体膜（被加工物）に給電を行う給電部を設ける必要がなくなり、基板の全面の加工が可能となる。また、電極８６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。
【００６０】
ここで、電極部材８２の電極８６は、電解反応により、酸化または溶出が一般に問題となる。このため、電極の素材として、電極に広く使用されている金属や金属化合物よりも、炭素、比較的不活性な貴金属、導電性酸化物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イリジウムなどの導電性酸化物で電極表面を保護することで、電極素材の酸化による導電性の低下を防止することができる。
【００６１】
図８に示すように、電極部４６のベース８４の内部には、被加工面に純水、より好ましくは超純水を供給するための流路９２が形成されており、この流路９２は純水供給管９４を介して純水供給源（図示せず）に接続されている。各電極部材８２の両側には、流路９２から供給される純水または超純水を基板Ｗと電極部材８２のイオン交換体９０との間に噴射するための純水噴射ノズル９６が設置されている。この純水噴射ノズル９６には、電極部材８２に対向する基板Ｗの被加工面、すなわち基板Ｗとイオン交換体９０との接触部分に向けて純水または超純水を噴射する噴射口９８がＸ方向に沿って複数箇所（図７参照）に設けられている。この純水噴射ノズル９６の噴射口９８から流路９２内の純水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９に示すように、純水噴射ノズル９６の高さは、電極部材８２のイオン交換体９０の高さよりも低くなっており、基板Ｗを電極部材８２のイオン交換体９０に接触させた際にも、純水噴射ノズル９６が基板Ｗに接触しないようになっている。
【００６２】
各電極部材８２の電極８６の基板Ｗとの対向面の両エッジ部には、図９に示すように、丸みを持った面取り部１０２が設けられ、イオン交換体９０は、この面取り部１０２の形状に沿った丸みを持って、該面取り部１０２の表面を覆うようになっている。このように、電極８６の基板Ｗとの対向面のエッジ部に丸みを持った面取り部１０２を設けることで、この電極８６の基板Ｗとの対向面のエッジ部に発生する電界集中を軽減して、イオン交換体９０の寿命を延ばすことができる。
【００６３】
つまり、基板Ｗとの対向面のエッジ部に丸みを持たない電極８６の表面をイオン交換体９０で覆った状態で、電源４８の陰極に接続した電極８６ａが加工電極となり、陽極に接続した電極８６ｂが給電電極となるように所定の電圧を印加して加工を行うと、図１１に示すように、電極８６の、特に基板Ｗとの対向面のエッジ部Ａに電界集中が発生する。すると、イオン交換体９０の、この電界集中が発生する電極８６のエッジ部Ａに接する部分から優先的に加工生成物（銅イオンや銅酸化物）が蓄積して、結果的に電流の短絡が発生し、イオン交換体９０全体のイオン交換容量を使い切ることができなくなる。これは、イオン交換体９０の内部に加工生成物が蓄積し、この加工生成物が被加工面まで達して電流の短絡が発生すると、加工が進行しない、あるいは加工均一性が保てなくなり、しかも、再生することも困難（析出物を再生で消すのが困難）となり、この時点でイオン交換体９０のイオン交換容量に余裕があっても、イオン交換体として寿命とみなさざるを得ず、イオン交換体の交換が必要となるからである。
【００６４】
これに対して、この実施の形態では、電極８６の基板Ｗとの対向面のエッジ部に丸みを持った面取り部１０２を設けることで、この面取り部１０２に発生する電界集中を軽減し、上記の加工生成物のイオン交換体９０内への局所的な蓄積を緩和することにより、イオン交換体９０の寿命を伸ばすことができる。
【００６５】
また、各電極部材８２の電極８６の内部には、流路９２からイオン交換体９０に通じる貫通孔１００が形成されている。このような構成により、流路９２内の純水または超純水は、貫通孔１００を通ってイオン交換体９０に供給される。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。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９０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。
【００６６】
また、純水または超純水の代わりに電気伝導度５００μＳ／ｃｍ以下の液体や、任意の電解液、例えば純水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、電気抵抗を低減して消費電力を削減することができる。この電解液としては、例えば、ＮａＣｌやＮａ２ＳＯ４等の中性塩、ＨＣｌやＨ２ＳＯ４等の酸、更には、アンモニア等のアルカリなどの溶液を使用することができ、被加工物の特性によって適宜選択して使用することができる。
【００６７】
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９０の界面にイオンの移動を防ぐ一様な抑制作用を有する層を形成し、これによって、イオン交換（金属の溶解）の集中を緩和して被加工面の平坦性を向上させることができる。ここで、界面活性剤濃度は、１００ｐｐｍ以下が好ましい。なお、電気伝導度の値があまり高いと電流効率が下がり、加工速度が遅くなるが、５００μＳ／ｃｍ以下、好ましくは、５０μＳ／ｃｍ以下、更に好ましくは、０．１μＳ／ｃｍ以下の電気伝導度を有する液体を使用することで、所望の加工速度を得ることができる。
【００６８】
次に、この実施の形態における基板処理装置を用いた基板処理（電解加工）について説明する。まず、例えば、図１（ｂ）に示すように、表面に導電体膜（被加工部）として銅膜６を形成した基板Ｗを収納したカセットをロード・アンロード部３０にセットし、このカセットから１枚の基板Ｗを搬送ロボット３６で取り出す。搬送ロボット３６は、取り出した基板Ｗを必要に応じて反転機３２に搬送し、基板Ｗの導電体膜（銅膜６）を形成した表面が下を向くように反転させる。
【００６９】
搬送ロボット３６は、反転させた基板Ｗを受け取り、これを電解加工装置３４に搬送し、基板保持部４２により吸着保持させる。アーム４０を移動させて基板Ｗを保持した基板保持部４２を電極部４６の直上方の加工位置まで移動させる。次に、上下動用モータ５０を駆動して基板保持部４２を下降させ、この基板保持部４２で保持した基板Ｗを電極部４６のイオン交換体９０の表面に接触または近接させる。この状態で、自転用モータ５８を駆動して基板Ｗを回転させ、同時に中空モータ６０を駆動して電極部４６をスクロール運動させる。このとき、純水噴射ノズル９６の噴射口９８から基板Ｗと電極部材８２との間に純水または超純水を噴射し、また、各電極部４６の貫通孔１００を通じて純水または超純水をイオン交換体９０に含ませる。この実施の形態では、イオン交換体９０に供給された純水または超純水は各電極部材８２の長手方向端部から排出される。
【００７０】
そして、電源４８の陰極に接続した電極８６ａが加工電極となり、陽極に接続した電極８６ｂが給電電極となるように所定の電圧を印加して、イオン交換体９０により生成された水素イオンまたは水酸化物イオンによって、加工電極（陰極）において基板Ｗの表面の導電体膜（銅膜６）の電解加工を行う。なお、この実施の形態では、電解加工中に往復動用モータ５６を駆動させてアーム４０及び基板保持部４２をＹ方向に移動させる。このように、この実施の形態では、電極部４６をスクロール運動させ、基板Ｗを電極部材８２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４６を電極部材８２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。
【００７１】
この電解加工の進行に伴って、イオン交換体９０の内部には、銅イオンや銅酸化物等の加工生成物が取り込まれて蓄積されるが、前述のように、電極８６の基板Ｗとの対向面のエッジ部に丸みを持った面取り部１０２を設け、この面取り部１０２に発生する電界集中を軽減することで、上記の加工生成物のイオン交換体９０内への局所的な蓄積を緩和して、イオン交換体９０の寿命を延ばすことができる。
【００７２】
電解加工中には、加工電極と給電電極との間に印加する電圧、またはこの間を流れる電流をモニタ部３８でモニタして、エンドポイント（加工終点）を検知する。すなわち、同じ電圧（電流）を印加した状態で電解加工を行うと、材料によって流れる電流（印加される電圧）に違いが生じる。例えば、図１０（ａ）に示すように、表面に材料Ｂと材料Ａとを順次成膜した基板Ｗの該表面に電解加工を施したときに流れる電流をモニタすると、材料Ａを電解加工している間は一定の電流が流れるが、異なる材料Ｂの加工に移行する時点で流れる電流が変化する。同様に、加工電極と給電電極との間に印加される電圧にあっても、図１０（ｂ）に示すように、材料Ａを電解加工している間は一定の電圧が印加されるが、異なる材料Ｂの加工に移行する時点で印加される電圧が変化する。なお、図１０（ａ）は、材料Ｂを電解加工するときの方が、材料Ａを電解加工するときよりも電流が流れにくくなる場合を、図１０（ｂ）は、材料Ｂを電解加工するときの方が、材料Ａを電解加工するときよりも電圧が高くなる場合の例を示している。これにより、この電流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。
【００７３】
なお、モニタ部３８で加工電極と給電電極との間に印加する電圧、またはこの間を流れる電流をモニタして加工終点を検知するようにした例を説明したが、このモニタ部３８で、加工中の基板の状態の変化をモニタして、任意に設定した加工終点を検知するようにしてもよい。この場合、加工終点は、被加工面の指定した部位について、所望の加工量に達した時点、もしくは加工量と相関関係を有するパラメータが所望の加工量に相当する量に達した時点を指す。このように、加工の途中においても、加工終点を任意に設定して検知できるようにすることで、多段プロセスでの電解加工が可能となる。
【００７４】
電解加工完了後、電源４８の電極８６との接続を切り、基板保持部４２と電極部４６の回転を停止させ、しかる後、基板保持部４２を上昇させ、アーム４０を移動させて基板Ｗを搬送ロボット３６に受け渡す。基板Ｗを受け取った搬送ロボット３６は、必要に応じて反転機３２に搬送して反転させ、第１洗浄機３１ａに搬送して基板の１次洗浄を、第２次洗浄機３１ｂに搬送して基板の２次洗浄（仕上げ洗浄）を、順次行って乾燥させ、乾燥後の基板Ｗをロード・アンロード部３０のカセットに戻す。
【００７５】
ここで、超純水のような液自身の抵抗値が大きい液体を使用する場合には、イオン交換体９０を基板Ｗに接触させることにより、電気抵抗を低減させることができ、印加電圧も小さくて済み、消費電力も低減できる。この「接触」は、例えばＣＭＰのように物理的なエネルギー（応力）を被加工物に与えるために、「押し付ける」ことを意味するものではない。従って、この実施の形態における本電解加工装置では、基板Ｗの電極部４６への接触または近接には上下動用モータ５０を用いており、例えばＣＭＰ装置において基板と研磨部材を積極的に押し付ける押圧機構は具備していない。すなわち、ＣＭＰにおいては、一般に２０〜５０ｋＰａ程度の押圧力で基板を研磨面に押し付けているが、この実施の形態の電解加工装置では、例えば、２０ｋＰａ以下の圧力でイオン交換体９０を基板Ｗに接触させればよく、１０ｋＰａ以下の圧力でも十分除去加工効果が得られる。
【００７６】
なお、上記の例では、電極部材８２として、図１２（ａ）に示すように、電極８６の基板Ｗとの対向面の両エッジ部に丸みを持った面取り部１０２を設け、この電極８６をイオン交換体９０で一体に覆ったものを使用しているが、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）に示す電極部材を使用してもよい。つまり、図１２（ｂ）に示す電極部材１８２は、電源４８（図４及び図５参照）に接続される電極１８６として、幅Ｓの狭い横断面矩形状で長尺状に延び、基板Ｗとの対向面１８８全体を半円状にしたものを使用し、この電極１８６の表面をイオン交換体１９０で一体的に覆って構成されている。このように、電極１８６として、幅が狭く、長尺状に延びるものを使用した場合には、基板Ｗとの対向面１８８全体を半円状にすることで、電極１８６を覆うイオン交換体１９０への加工生成物の局所的な蓄積を緩和するとともに、イオン交換体１９０の基板Ｗに接触乃至近接する面積を狭くすることができる。
【００７７】
図１２（ｃ）に示す電極部材１８２ａは、電源４８（図４及び図５参照）に接続される電極１８６ａとして、横断面円形状で長尺状に延びるものを使用し、この電極１８６ａの表面をイオン交換体１９０ａで一体的に覆って構成されている。この例によっても、電極１８６ａを覆うイオン交換体１９０ａへの加工生成物の局所的な蓄積を緩和するとともに、イオン交換体１９０ａの基板Ｗに接触乃至近接する面積を狭くすることができる。
【００７８】
図１３（ａ）乃至図１３（ｄ）は、本発明の更に他の実施の形態における電解加工装置のそれぞれ異なる電極部材の要部を示す。つまり、図１３（ａ）に示す電極部材２８２は、電源４８（図４及び図５参照）に接続される電極２８６の基板Ｗとの対向面に絶縁体２９２を一体に成形し、この電極２８６及び絶縁体２９２の表面をイオン交換体２９０で一体に覆って構成されている。この絶縁体２９２の基板Ｗとの対向面の両エッジ部には、丸みを持った面取り部２９４が形成されている。
【００７９】
前述と同様に、電極２８６を被覆する形でイオン交換体２９０を配置し、電極間（加工電極−給電電極）に電圧を印加して加工を行うと、電極２８６の基板Ｗとの対向面に電界集中が発生し、イオン交換体２９０の、この電極２８６の基板Ｗとの対向面に接触乃至近接する部分に優先的に加工生成物（銅イオンや銅酸化物）が蓄積する。この例のように、電極２８６の基板Ｗとの対向面とイオン交換体２９０との間に絶縁体２９２を介装することで、電極２８６の基板Ｗとの対向面に電界集中をなくし、更に、絶縁体２９２を介して、電極２８６の基板Ｗとの対向面を基板Ｗから遠くして、電極２８６の基板Ｗとの対向面と基板Ｗとの間に位置するイオン交換体２９０のイオン交換容量を使い切れるようにすることができる。これによって、イオン交換体２９０の寿命を伸ばすことができる。
【００８０】
図１３（ｂ）に示す電極部材２８２ａは、図１２（ｂ）に示す例とほぼ同様に、電源４８（図４及び図５参照）に接続される電極２８６ａとして、幅の狭い横断面矩形状で長尺状に延びるものを使用し、この電極２８６ａの基板Ｗとの対向面に、頂部全体を半円状とした絶縁体２９２ａを一体に成型し、この電極２８６ａ及び絶縁体２９２ａの表面をイオン交換体２９０ａ一体的に覆って構成されている。
【００８１】
図１３（ｃ）に示す電極部材２８２ｂは、図１２（ｃ）に示す例とほぼ同様に、電源４８（図４及び図５参照）に接続される電極２８６ｂとして、横断面半円状で長尺状に延びるものを使用し、この電極２８６ｂの基板Ｗとの対向面に、横断面半円状で該電極２８６ｂとの間に真円を生成するように絶縁体２９２ｂを一体に成形し、この電極２８６ｂ及び絶縁体２９２ｂの表面をイオン交換体２９０ｂで一体的に覆って構成されている。
【００８２】
図１３（ｄ）に示す電極部材２８２ｃは、電源４８（図４及び図５参照）に接続される電極２８６ｃとして、幅の狭い横断面矩形状で長尺状に延びるものを使用し、この電極２８６ｃの基板Ｗとの対向面に、頂部全体を半円状とした絶縁体２９２ｃを一体に成型し、更にこの絶縁体２９２ｃの頂部を除き、かつ電極２８６ｃの両側部を覆う領域に、例えばＣ膜からなるイオン交換体２９６を配置し、絶縁体２９２ｂの頂部及びイオン交換体２９６の側部を、例えばナフィオン（ディポン社の商標）からなるイオン交換体２９０ｃで一体に覆って構成されている。このように、電極２８６ｃと基板Ｗに接触するイオン交換体２９０ｃとの間に、他のイオン交換体２９６を配置することで、イオン交換容量を増大させることができる。
【００８３】
この図１３（ｂ）乃至図１３（ｄ）に示す例にあっても、図１３（ａ）に示す例と同様に、電極２８６ａ，２８６ｂ，２８６ｃの基板Ｗとの対向面に電界集中をなくし、更に、絶縁体２９２ａ，２９２ｂ，２９２ｃを介して、電極２８６ａ，２８６ｂ，２８６ｃの基板Ｗとの対向面を基板Ｗから遠くして、電極２８６ａ，２８６ｂ，２８６ｃの基板Ｗとの対向面と基板Ｗとの間に位置するイオン交換体２９０ａ，２９０ｂ，２９０ｃのイオン交換容量を使い切れるようにして、イオン交換体２９０ａ，２９０ｂ，２９０ｃの寿命を伸ばすことができる。
【００８４】
なお、図１３（ａ）乃至図１３（ｄ）にあっては、任意の高さ（厚み）を有する絶縁体２９２，２９２ａ，２９２ｂ，２９２ｃを電極２８６，２８６ａ，２８６ｂ，２８６ｃに一体に成形して、製作の便を図るとともに、絶縁体２９２，２９２ａ，２９２ｂ，２９２ｃを介して、電極２８６，２８６ａ，２８６ｂ，２８６ｃの基板Ｗとの対向面を基板Ｗから、所望の距離だけ遠くするようにした例を示しているが、電極２８６，２８６ａ，２８６ｂ，２８６ｃの基板Ｗとの対向面を、絶縁性の高いビニールテープ等で被覆するようにしてもよい。
【００８５】
図１４は、本発明の更に他の実施の形態における基板処理装置の電極部材を示す。この例は、イオン交換体３９０として、電極３８６の上部に積層される第１のイオン交換体３９０ａと、電極３８６及び第１のイオン交換体３９０ａの表面を一体的に覆う第２のイオン交換体（イオン交換膜）３９０ｂとを備えたものを使用している。そして、電極３８６の基板Ｗとの対向面の中心部を除く全周囲（すなわち、電極エッジ部と電極側面）を絶縁体３９２で被覆し、電極３８６と第２のイオン交換体３９０ｂとを互いに絶縁して、電極部材３８２が構成されている。
【００８６】
ここで、第１のイオン交換体３９０ａとしては、イオン交換容量の高いイオン交換体を用いることが好ましい。この実施の形態では、厚さが１ｍｍの不織布イオン交換体を使用して、イオン交換体３９０の持つトータルのイオン交換容量を増加させている。このように構成することで、電解反応により発生した加工生成物（銅酸化物や銅イオン）のイオン交換体３９０内に蓄積される総量を増やすことができる。
【００８７】
また、少なくとも被加工物と対面する第２のイオン交換体３９０ｂは、前述の例と同様、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。この実施の形態では、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。このように、表面平滑性を有する第２のイオン交換体３９０ｂと、イオン交換容量の大きな第１のイオン交換体３９０ａとを組み合わせてイオン交換体３９０を構成することにより、イオン交換容量が少ないという第２のイオン交換体３９０ｂの短所を第１のイオン交換体３９０ａにより補って、イオン交換体３９０全体として、イオン交換容量を増大させることができる。
【００８８】
ここで、この例のように、イオン交換体３９０として、複数のイオン交換体３９０ａ，３９０ｂを有するものを使用し、図１５に示すように、電極３８６と、基板Ｗに接触乃至近接する外側の第２のイオン交換体３９０ｂとを互いに接触させると、例えば外側のナフィオンからなる第２のイオン交換体（イオン交換膜）３９０ｂに電流が優先的に流れ、このイオン交換体（イオン交換膜）３９０ｂに加工生成物が集中的・局所的に蓄積し、他のイオン交換体３９０ａを含めたイオン交換体３９０のイオン交換総量を使い切ることができない。特に、ナフィオンのように薄いイオン交換膜の場合、イオン交換容量が小さいため、その傾向が顕著となる。
【００８９】
この例では、電極３８６と基板Ｗに接触または近接する第２のイオン交換体３９０ｂとを絶縁体３９２を介して互いに互いに絶縁し、基板Ｗに接触または近接する第２のイオン交換体３９０ｂに優先的に電流が流れることを防止することで、他のイオン交換体３９０ａを含めたイオン交換体３９０全体の長寿命化の効果が得られる。
【００９０】
図１６（ａ）乃至図１６（ｃ）は、この発明の更に他の実施の形態における電解加工装置のそれぞれ異なる電極部材を示す。図１６（ａ）に示す例は、イオン交換体４９０として、電極４８６の上部に複数（図示では４層）積層した、例えばイオン交換容量の高いＣ膜（不織布イオン交換体）からなる第１のイオン交換体４９０ａと、電極４８６及び複数の第１のイオン交換体４９０ａを一体的に覆う、例えばナフィオンからなる第２のイオン交換体（イオン交換膜）４９０ｂとを備えたものを使用し、更に、電極４８６の基板Ｗとの対向面の中心部を除く全周囲を絶縁体４９２で被覆し、電極４８６と第２のイオン交換体４９０ｂとを互いに絶縁して電極部材４８２が構成されている。
【００９１】
このように、例えばイオン交換容量の高いＣ膜（不織布イオン交換体）からなる第１のイオン交換体４９０ａを多数積層することで、イオン交換体４９０全体としてのイオン交換容量を更に増大させることができる。
【００９２】
図１６（ｂ）の図１６（ａ）に示す例と異なる点は、複数積層した第１のイオン交換体４９０ａの基板Ｗとの対向面を除く全周囲を第２の絶縁体４９２ａで包囲して、第１のイオン交換体４９０ａと第２のイオン交換体４９０ｂとを、第２の絶縁体４９２ａを介して互いに絶縁して電極部材４８２ａを構成した点にある。その他の構成は、図１６（ａ）に示す例とほぼ同様である。
【００９３】
複数膜のイオン交換体４９０ａ，４９０ｂを使用する場合、電極４８６に接する、最下層に位置にする第１のイオン交換体４９０ａから順に加工生成物の蓄積・成長が進行する。この時、図１６（ａ）に示す例のように、この最下層に位置する第１のイオン交換体４９０ａの外周部と第２の交換体４９０ｂとが互いに接していると、最下層に位置する第１のイオン交換体４９０ａに蓄積した加工生成物Ｐ１が、その接点から基板に接触乃至近接する第２のイオン交換体４９０ｂに向かって拡がって、この第１のイオン交換体４９０ａと第２のイオン交換体４９０ｂとの界面に加工生成物Ｐ２が蓄積する。そして、第１のイオン交換体４９０ｂに内部に加工生成物Ｐ３が蓄積して、短絡に至る。
【００９４】
これに対して、この図１６（ｂ）に示す例によれば、電極部材４８６と基板Ｗに接触乃至近接する第２のイオン交換体４９０ｂとを絶縁体４９２を介して、この第２イオン交換体４９０ｂと第１のイオン交換体４９０ａとを第２の絶縁体４９２ａを介して、それそれ絶縁することで、最下層に位置する第１のイオン交換体４９０ａに蓄積した加工生成物が、基板Ｗに接触または近接する第２のイオン交換体４９０ｂへ拡散することなく、その上に位置する第１のイオン交換体４９０ａに蓄積され、第１のイオン交換体４９０ａの全てに加工生成物が蓄積された後に、第２のイオン交換体４９０ｂ内に蓄積されるようにして、イオン交換体４９０全体の長寿命化効果が得られる。
【００９５】
なお、図１６（ｃ）に示すように、電極部材４８６と基板Ｗに接触乃至近接する第２のイオン交換体４９０ｂ、及び第２イオン交換体４９０ｂと第１のイオン交換体４９０ａとを、円筒状に一体に延びる絶縁体４９２ｃを介して、それそれ一体に絶縁するようにしてもよい。
【００９６】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、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。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】銅配線基板の一製造例を工程順に示す図である。
【図２】加工電極及び給電電極を基板（被加工物）に近接させ、加工電極及び給電電極と基板（被加工物）との間に純水または電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体を供給するようにしたときの本発明による電解加工の原理の説明に付する図である。
【図３】本発明の実施の形態における電解加工装置を備えた基板処理装置の構成を示す平面図である。
【図４】図３に示す基板処理装置の電解加工装置を示す平面図である。
【図５】図４の縦断面図である。
【図６】図６（ａ）は、図４の電解加工装置における自転防止機構を示す平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】図４の電解加工装置における電極部を示す平面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】図８の部分拡大図である。
【図１０】図１０（ａ）は、異なる材料を成膜した基板の表面に電解加工を施したときに流れる電流と時間の関係を、図１０（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１１】本発明の比較例として、基板Ｗとの対向面のエッジ部に丸みを持たない電極の表面をイオン交換体で覆った電極部材を示す断面図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態におけるそれぞれ異なる電極部材の要部を示す断面図である。
【図１３】本発明の更に他の実施の形態におけるそれぞれ異なる電極部材の要部を示す断面図である。
【図１４】本発明の更に他の実施の形態における電極部材の要部を示す断面図である。
【図１５】本発明の比較例として、イオン交換体として、複数のイオン交換体を有するものを使用し、電極と、基板に接触乃至近接する外側のイオン交換体とを互いに接触させた電極部材を示す断面図である。
【図１６】本発明の更に他の実施の形態におけるそれぞれ異なる電極部材の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９８】
６    銅膜（導電体膜）
７    シード層
１０    被加工物
１２ａ，１２ｂ    イオン交換体
１４    加工電極
１６    給電電極
１８    超純水
２０    水分子
２２    水酸化物イオン
２４    水素イオン
２６    反応物質
３０    ロード・アンロード部
３２    反転機
３４    電解加工装置
３６    搬送ロボット
３８    モニタ部
４０    アーム
４２    基板保持部
４４    可動フレーム
４６，４６ａ    電極部
４８    電源
５０    上下動用モータ
５２    ボールねじ
５４    ボールねじ
５６    往復動用モータ
５８    自転用モータ
６０    中空モータ
６２    主軸
６４    駆動端
６６    自転防止機構
６８，７０    凹所
７２，７４    軸受
７６，７８    軸体
８０    連結部材
８２，１８２，１８２ａ，２８２，２８２ａ，２８２ｂ，２８２ｃ，３８２，４８２，４８２ａ，４８２ｂ  電極部材
８４  ベース
８５  保持プレート
８６，１８６，１８６ａ，２８６，２８６ａ，２８６ｂ，２８６ｃ，３８６，４８６  電極
９０，１９０，１９０ａ，２９０，３９０，４９０  イオン交換体
９２  流路
９４  純水供給管
９６  純水噴射ノズル
９８  噴射口
１００  貫通孔
１０２  面取り部
２９２，２９２ａ，２９２ｂ，２９２ｃ，３９２，４９２，４９２ａ，４９２ｂ  絶縁体
【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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