(57)【要約】【課題】  水の解離反応を効率的に向上させて、電解加工を効率的に行うことができ、しかもイオン交換体の交換といった作業を不要となすことができるようにする。【解決手段】  被加工物Ｗに近接自在な加工電極４４と、被加工物Ｗに給電する給電電極４６と、被加工物Ｗと加工電極４４または給電電極４６の少なくとも一方との間に、この間の距離よりも小さな大きさのイオン交換物質２０が含まれている液体２２を供給する液体供給部８２と、加工電極４４と給電電極４６との間に電圧を印加する電源５０と、被加工物Ｗと加工電極４４または給電電極４６の少なくとも一方との間に相対運動を生じさせる駆動機構５９，６０を有し、非接触で、かつ加工電極４４との距離が１０μｍ以下となるまで被加工物Ｗを該加工電極４４に近接させて電解加工を行う。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に近接自在な加工電極と、
前記被加工物に給電する給電電極と、
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に、この間の距離よりも小さな大きさのイオン交換物質が含まれている液体を供給する液体供給部と、
前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加する電源と、
前記被加工物と前記加工電極または給電電極の少なくとも一方との間に相対運動を生じさせる駆動機構を有し、
非接触で、かつ前記加工電極との距離が１０μｍ以下となるまで前記被加工物を該加工電極に近接させて電解加工を行うことを特徴とする電解加工装置。
【請求項２】
前記イオン交換物質は、前記液体中に１〜９０重量％含まれてい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】
前記イオン交換物質は、前記被加工物と前記加工電極との間の隙間をスムーズに通過できる大きさであ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】
前記液体は、超純水、純水、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体または電解液のいずれかであ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】
前記イオン交換物質に加工中に取り込まれた加工生成物を、該イオン交換物質から除去する再生部を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電解加工装置。
【請求項６】
前記再生部は、前記イオン交換物質を前記液体から分離して再生液中に分散させて、該イオン交換物質に取り込まれた加工生成物を除去するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の電解加工装置。
【請求項７】
前記再生部は、前記イオン交換物質が含まれている前記液体を再生槽内に受け入れ、この再生槽内の液体に電界をかけてイオン交換物質に取り込まれた加工生成物を除去するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の電解加工装置。
【請求項８】
給電電極により給電する被加工物と加工電極とを、非接触で、両者の距離が１０μｍ以下となるまで互いに近接させて配置し、
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に、この間の距離よりも小さな大きさのイオン交換物質が含まれている液体を供給し、
前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加し、
前記被加工物と前記加工電極または給電電極の少なくとも一方とを互いに相対運動させることを特徴とする電解加工方法。
【請求項９】
前記イオン交換物質は、前記液体中に１〜９０重量％含まれていることを特徴とする請求項８記載の電解加工方法。
【請求項１０】
前記イオン交換物質に加工中に取り込まれた加工生成物を、該イオン交換物質から除去することを特徴とする請求項８または９記載の電解加工方法。
【請求項１１】
前記イオン交換物質を前記液体から分離し再生液中に分散させて、該イオン交換物質に取り込まれた加工生成物を除去することを特徴とする請求項１０記載の電解加工方法。
【請求項１２】
前記イオン交換物質が含まれている前記液体に電界をかけてイオン交換物質に取り込まれた加工生成物を除去することを特徴とする請求項１０記載の電解加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解加工装置及び方法に係り、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方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、アルミニウム又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。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（トレンチ）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のシード層７がスパッタリングやＣＶＤ等により形成されている。
【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】
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。
また、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。
【０００８】
このため、最近では、環境負荷、加工される製品の汚染または作業中の危険性などを改善させた金属の電解加工方法が開発されつつある（特許文献１、特許文献２等参照）。これらの電解加工方法は、純水または超純水を使用して電解加工を行う方法である。純水または超純水は電気をほとんど通さないため、この電解加工方法では、被加工物と加工電極との間にイオン交換体を配置して被加工物の電解加工が行われる。被加工物、イオン交換体及び加工電極は、総て純水または超純水下に置かれるので、環境負荷の問題及び被加工物の汚染の問題が著しく改善される。また、被加工物である金属は、電解反応により金属イオンとして除去され、イオン交換体に保持される。このように、除去された金属イオンがイオン交換体に保持されるため、被加工物及び液体（純水または超純水）自体の汚染を更に低減させることができ、上記方法は理想の電解加工方法として考えられている。
【０００９】
上述したように、イオン交換体を配置した状態で超純水を供給しつつ被加工物を加工する電解加工方法によれば、被加工物の汚染が防止され、環境負荷を著しく低減させることができる。また、上記電解加工方法によれば、各種金属部品の表面に鏡面光沢を与えることができ、更には、従来の金属機械加工仕上げ方法に必要とされる切削油、研磨剤を含むスラリー、電解液などを不要とすることができる。
【００１０】
また、電解液を用いた電解加工（エッチング）において、被加工物と対向電極との距離を、特に１０μｍ以下、例えば１μｍに保ってエッチングを行うことで、処理後の被加工物表面の平坦性を向上させるようにしたもの（例えば、特許文献３等参照）や、プラテン電極とウエハ（基板）の表面との距離を１ｍｍ以下、好ましくは２０００Åにし、プラテン電極とウエハとの間に研磨パッド（厚み約２００Å）をウエハ表面に接触させつつ介在させて、ウエハ表面を研磨するようにしたもの（特許文献４等参照）等が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−５２２３５号公報
【特許文献２】特開２００１−６４７９９号公報
【特許文献３】特開２００１−１０２３５６号公報
【特許文献４】ＷＯ  ０２／０６４３１４  Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
イオン交換体を用いた電解加工では、イオン交換体を被加工物と加工電極もしくは給電電極との間の少なくとも一方に固定して配置することで、水の解離反応を促進させ、生成されたＯＨ−イオンやＨ＋イオンを被加工物の表面に供給して加工を行うようにしている。しかし、イオン交換体の形態により、イオン交換体自身の通水性が異なってくるため、例えば、通水性に乏しいイオン交換体を用いた場合に、被加工物と電極（加工電極もしくは給電電極）との間への水の供給が制限される。このため、イオン交換体への水の供給が不足して、水の分解効率、ひいては反応種であるＯＨ−イオンやＨ＋イオンの供給量が減少したり、加工時に被加工物や電極の表面に発生する加工生成物やガスの除去効率が減少して、加工表面の形状が劣化したりするという問題が生じることがある。
【００１２】
また、イオン交換体の内部には、加工の進行に伴って、加工特性に影響を与える加工生成物が徐々に蓄積される。この問題に対し、イオン交換体の内部に蓄積された加工生成物を電気的に除去する方法もあるが、恒常的な解決策には至っていない。このため、最終的には、イオン交換体の交換が必要となり、イオン交換体を交換する間、装置を停止せざるを得ず、スループットの低下に繋がってしまう。
このため、（１）イオン交換体への水の供給流量の増加、（２）加工時に発生する加工生成物やガスの高効率除去、（３）イオン交換体の交換の簡便性、の要求を満たした電解加工装置及び方法の開発が望まれている。
【００１３】
また、半導体ウエハ等の基板の表面に形成した、表面に凹凸のある導電性膜、例えば図１（ｂ）に示すトレンチ等の内部に埋め込んだ銅膜６の不要な部分を、電解液を用いた電解加工で除去するのに際し、代表的な問題に、導電性膜表面の凹凸を平坦化することが困難であることが挙げられる。これは、導電性膜表面の凹凸がサブミクロンオーダであるのに対し、被加工物と電極との間の距離が大きく、しかも、電解液の電気抵抗率が一般に小さいため、導電性膜表面の凹部と凸部において、所望の加工速度差が得られないためである。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、水の解離反応を効率的に向上させて、電解加工を効率的に行うことができ、しかもイオン交換体の交換といった作業を不要となすことができるようにした電解加工装置及び方法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】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、被加工物に近接自在な加工電極と、前記被加工物に給電する給電電極と、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に、この間の距離よりも小さな大きさのイオン交換物質が含まれている液体を供給する液体供給部と、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加する電源と、前記被加工物と前記加工電極または給電電極の少なくとも一方との間に相対運動を生じさせる駆動機構を有し、非接触で、かつ前記加工電極との距離が１０μｍ以下となるまで前記被加工物を該加工電極に近接させて電解加工を行うことを特徴とする電解加工装置である。
【００１６】
図２は、本発明の加工原理を示す。図２は、被加工物１０と加工電極１２とを互いに近接させて配置し、この被加工物１０と加工電極１２との間に、電源１４を介して電圧を印加しつつ、基材１６の表面にイオン交換基１８を付与したイオン交換物質２０が含まれている液体２２を供給している状態を示す。なお、この例では、基材１６の表面にイオン交換基１８を付与した例を示しているが、基材の内部にイオン交換基を付与するようにしてもよいことは勿論である。
【００１７】
これにより、超純水等の液体２２中の水分子Ｈ２Ｏをイオン交換物質２０のイオン交換基１８で水酸化物イオンＯＨ−と水素イオンＨ＋に解離し、例えば生成された水酸化物イオンＯＨ−を、被加工物１０と加工電極１２との間の電界と超純水等の液体２２の流れによって、被加工物１０の加工電極１２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ＯＨ−の密度を高め、被加工物１０の原子と水酸化物イオンＯＨ−を反応させる。反応によって生成された反応生成物は、液体２２中に溶解、もしくはイオン交換物質２０のイオン交換基１８に取り込まれ、被加工物１０の表面に沿った超純水等の液体２２の流れによって被加工物１０から除去される。これにより、被加工物１０の表面層の除去加工が行われる。
【００１８】
このように、この加工法は、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。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Ｌｏｗ−ｋ材の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ことで、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】
本発明によれば、イオン交換物質を含んだ液体を被加工物と加工電極及び／または給電電極との間に供給して電解加工を行うことで、イオン交換物質の周りに大量の水を存在させて水の解離反応の効率を上昇させ、しかも被加工物と加工電極及び／または給電電極との間に大量の液体を供給して、電解加工を効率的に行うことができる。
また、非接触で、かつ加工電極との距離が１０μｍ以下となるまで被加工物を該加工電極に近接させて電解加工を行うことで、例えば導体ウエハ等の基板の表面に形成した導電性膜表面の凹凸段差（例えば２００ｎｍ）に対する導電性膜表面の凸部先端と加工電極との距離の割合を高め、導電性膜表面の凸部先端を優先的に加工して、導電性膜表面をより平坦化することができる。この被加工物と加工電極との距離は、互いに接触することなく、可能な限り狭く、例えば数μｍ〜数百ｎｍオーダとすることが、導電性膜表面の段差を解消する上で好ましい。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、前記イオン交換物質は、前記液体中に１〜９０重量％含まれてい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。
イオン交換物質は、粒子状またはゲル状で液体中に存在し、一般的には、１〜９０重量％の割合で液体中に含まれているが、１〜５０重量％の割合で液体中に含まれていることが好ましい。イオン交換物質の量が多いと、イオン分離が起こり、ＯＨ−の生成速度が大きくなり、加工電極と被加工物の間の電流密度が増え、電流密度に比例する加工速度が増す。しかし、水の量に対して、イオン交換物質の量が多すぎると、イオン交換の対象となる水が足らず、ＯＨ−の生成がある程度以上に増えずに、逆に電流密度が小さくなるおそれがある。従って、イオン交換物質の液体中の割合は、一般的には１〜９０重量％で、１〜５０重量％であることが望ましい。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、前記イオン交換物質は、前記被加工物と前記加工電極との間の隙間をスムーズに通過できる大きさであ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。
これにより、イオン交換物質が被加工物と加工電極及び／または給電電極との間に入っていかないか、また例え入ったとしても、無理に入ることで、被加工物の表面を傷つけてしまうことを防止することができる。例えば粒状のイオン交換物質の大きさ（直径）は、例えば被加工物と加工電極との距離を数μｍ〜数百ｎｍオーダとした場合、これより小さく、好ましくは、被加工物と加工電極との距離の１／１０以下である。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、前記液体は、超純水、純水、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体または電解液のいずれかであ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。
【００２３】
超純水は、例えば電気伝導度（１ａｔｍ，２５℃換算、以下同じ）が０．１μＳ／ｃｍ以下の水であり、純水は、電気伝導度が１０μＳ／ｃｍ以下の水である。このように、超純水または純水を使用して電解加工を行うことで、加工面に不純物を残さない清浄な加工を行うことができ、これによって、電解加工後の洗浄工程を簡素化することができる。具体的には、電解加工後の洗浄工程は１段若しくは２段でよい。しかも、例えば半導体ウエハ等の基板の表面に形成した導電性膜表面の凹凸段差における凹部底部と加工電極との間の電気抵抗を、凸部先端と加工電極との間の電気抵抗に比べより大きくして、導電性膜表面の平坦化特性を向上させることができる。
【００２４】
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（比抵抗で１０ＭΩ・ｃｍ以上）以下にした液体を使用してもよく、これによっても、例えば導体ウエハ等の基板の表面に形成した導電性膜表面の凹凸段差における凹部底部と加工電極との間の電気抵抗を、凸部先端と加工電極との間の電気抵抗に比べより大きくして、導電性膜表面の平坦化特性を向上させることができる。
【００２５】
この添加剤は、イオン（例えば水酸化物イオン（ＯＨ−イオン））の局部的な集中を防ぐ役割を果たす。つまり、平坦面を作る重要な要素の中に「加工面全面の各点に於いて除去加工速度が均一である」というものがあり、ある単一の電気化学的な除去反応が生じている状況下に於いて、局部的な除去加工速度の差が生じる原因としては、局部的な反応種の集中が考えられ、その集中の原因としては、主に加工電極と給電電極間の電界強度の偏りや反応種であるイオンの被加工物表面近傍での分布の偏りが考えられる。そこで、液体中に、イオン（例えば水酸化物イオン）の局部的な集中を防ぐ役割を果たす添加剤を添加することで、イオンの局所的な集中を抑えことができる。
【００２６】
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。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、前記イオン交換物質に加工中に取り込まれた加工生成物を、該イオン交換物質から除去する再生部を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電解加工装置である。
このように、液体に含まれるイオン交換物質に加工中に取り込まれた加工生成物をイオン交換物質から除去して再生することで、例えばイオン交換体を固定して用いた電解加工装置の場合のような、イオン交換体の交換作業を不要となすことができる。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、前記再生部は、前記イオン交換物質を前記液体から分離して再生液中に分散させて、該イオン交換物質に取り込まれた加工生成物を除去するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の電解加工装置である。
請求項７に記載の発明は、前記再生部は、前記イオン交換物質が含まれている前記液体を再生槽内に受け入れ、この再生槽内の液体に電界をかけてイオン交換物質に取り込まれた加工生成物を除去するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の電解加工装置である。
【００２９】
請求項８に記載の発明は、給電電極により給電する被加工物と加工電極とを、非接触で、両者の距離が１０μｍ以下となるまで互いに近接させて配置し、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に、この間の距離よりも小さな大きさのイオン交換物質が含まれている液体を供給し、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加し、前記被加工物と前記加工電極または給電電極の少なくとも一方とを互いに相対運動させることを特徴とする電解加工方法である。
【００３０】
請求項９に記載の発明は、前記イオン交換物質は、前記液体中に１〜９０重量％含まれていることを特徴とする請求項８記載の電解加工方法である。
請求項１０に記載の発明は、前記イオン交換物質に加工中に取り込まれた加工生成物を、該イオン交換物質から除去することを特徴とする請求項８または９記載の電解加工方法である。
【００３１】
請求項１１に記載の発明は、前記イオン交換物質を前記液体から分離し再生液中に分散させて、該イオン交換物質に取り込まれた加工生成物を除去することを特徴とする請求項１０記載の電解加工方法である。
請求項１２に記載の発明は、前記イオン交換物質が含まれている前記液体に電界をかけてイオン交換物質に取り込まれた加工生成物を除去することを特徴とする請求項１０記載の電解加工方法である。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、イオン交換物質を含んだ液体を被加工物と加工電極及び／または給電電極との間に供給して電解加工を行うことにより、イオン交換物質の周りに大量の水を存在させて水の解離反応の効率を向上させ、しかも、液体の供給流量がイオン交換物質自身の通水性に寄らないようにして、被加工物と加工電極及び／または電極との間へ供給される液体流量を容易に増加させ、これによって、電解加工を効率的に行うことができる。更に、イオン交換物質中に加工中に取り込まれた加工生成物をイオン交換物質から除去する機構を更に備えることで、被加工物と加工電極及び／または給電電極との間に常に新鮮なイオン交換物質を含む液体を供給し、しかも、イオン交換体の交換といった作業を不要となすことができる。更に、例えば半導体ウエハ等の基板表面に形成した導電性膜の加工を行う場合にあっても、良好な平坦化特性を得るようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、被加工物として基板を使用し、基板の表面に形成した銅膜等の薄膜を除去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勿論である。
【００３４】
図３は、本発明の実施の形態の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、表面に導電性膜としての銅膜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、下記のように、加工電極４４と給電電極４６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。
【００３５】
図４は、基板処理装置内の電解加工装置３４の縦断面図を示し、図５は、電解加工装置３４の電極部の平面図を示す。図４及び図５に示すように、電解加工装置３４は、上下動かつ水平方向に揺動可能な揺動アーム４０の自由端に垂設されて基板Ｗを下向き（フェースダウン）に吸着保持する基板保持部４２と、円板状で絶縁体からなり、内部に扇状の加工電極４４と給電電極４６とを表面を露出させて交互に埋設した電極部４８とを上下に備えている。そして、この加工電極４４に電源５０の陰極が、給電電極４６に電源５０の陽極がそれぞれ接続されるようになっている。この実施の形態では、電極部４８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。
【００３６】
揺動アーム４０は、上下動用モータ５２の駆動に伴ってボールねじ５４を介して上下動し、揺動用モータ５６の回転に伴って回転する揺動軸５８の上端に連結さている。また、基板保持部４２は、揺動アーム４０の自由端に取付けた自転用モータ５９に接続され、この自転用モータ５９の駆動に伴って回転（自転）するようになっている。
【００３７】
電極部４８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４８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４８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。
【００３８】
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４８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４８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４８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。
【００３９】
図４に戻って、電極部４８の側上方には、電極部４８と基板保持部４２で保持した基板Ｗとの間に、イオン交換物質２０を含んだ液体２２（図２参照、以下同じ）を供給する液体供給部としての液体供給ノズル８２が配置されている。電極部４８の外周部には、電極部４８と基板保持部４２で保持した基板Ｗとの間に供給された液体２２を回収する液体回収槽８４が設けられている。
【００４０】
前述のイオン交換物質２０（図２参照）は、基材１６の表面に、イオン交換基（アニオン交換基またはカチオン交換基）１８を付与して構成されている。カチオン交換基は、好ましくは強酸性カチオン交換基（スルホン酸基）であるが、弱酸性カチオン交換基（カルボキシル基）でもよい。また、アニオン交換基は、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）であるが、弱塩基性アニオン交換基（３級以下のアミノ基）でもよい。
【００４１】
ここで、例えば強塩基性アニオン交換基からなるイオン交換基１８を付与したイオン交換物質２０は、基材１６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１８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１８は、最大で５ｍｅｑ／ｇが可能である。
【００４２】
強酸性カチオン交換基からなるイオン交換基１８を付与したイオン交換物質２０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、基材１６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１８は、最大で５ｍｅｑ／ｇが可能である。
【００４３】
イオン交換物質２０の基材１６としては、有機物、無機物いずれでもよく、有機物としては、例えばポリスチレン−ジビニルベンゼン共重合体等の炭化水素性樹脂やフッ素系樹脂が挙げられる。また、無機物としては、例えばプラチナや金等の不活性金属、ＳｉＯ２等の非導電性酸化物や導電性酸化物が挙げられる。また、イオン交換物質２０の形態は、粒子状でも、何らかのゲル状であってもよく、液体２２中に、一般的に1〜９０重量％、好ましく１〜５０重量％含まれている。ここで、イオン交換物質２０を含む液体２２は、下記のように、下降した基板Ｗと電極部４８との間の隙間に容易に入り込むように、十分な流動性を有している必要がある。このため、イオン交換物質２０が、何らかのゲル状で、その粘性が小さい場合には、そのままの状態で使用してもよい。
【００４４】
ここで、基材１６として、ポリエチレンやポリプロピレンを使用した場合、放射線（γ線と電子線）を先に基材１６に照射する（前照射）ことで、基材１６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を基材１６として使用した場合、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、ほとんどの基材に適用できる。
【００４５】
このように、イオン交換基１８を付与したイオン交換物質２０を含む液体２２を基板Ｗと電極部４８との間に供給することで、イオン交換物質２０の周りに大量の水を存在させて水の解離反応の効率を上昇させることができ、これによって、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、純水又は超純水や電解液等の液体２２の移動に伴って効率良く加工電極４４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、基板Ｗと加工電極４４及び給電電極４６との間に大量の液体２２を供給することで、電解加工を効率的に行うことができる。
【００４６】
ここで、イオン交換物質２０として、アニオン交換基又はカチオン交換基の一方のイオン交換基１８を付与したもののみを使用すると、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、液体２２中に、イオン交換基１８としてアニオン交換基を使用したイオン交換物質（アニオン交換物質）２０と、イオン交換基１８としてカチオン交換基を使用したイオン交換物質（カチオン交換物質）２０を含むようにしたり、イオン交換基１８として、カチオン交換基とアニオン交換基の双方を使用したイオン交換物質２０を使用したりしてもよく、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。
【００４７】
この実施の形態では、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５０の陰極に接続した電極が加工電極４４となり、電源５０の陽極に接続した電極が給電電極４６となって、この加工電極４４と給電電極４６が円周方向に沿って交互に配置されるようになっている。加工材料によっては、電源５０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５０の陰極に接続した電極が加工電極４４となり、陽極に接続した電極が給電電極４６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５０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。
【００４８】
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４において、電源５０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。又、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。
【００４９】
なお、上記の例では、基板の表面に形成した導電性膜としての銅膜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。
【００５０】
このように、加工電極４４と給電電極４６とを円周方向に沿って交互に設けることで、基板Ｗの導電性膜（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、電圧、電流の印加方式としては、直流入力の他に、矩形波、パルス、サイン波入力でもよい。矩形波入力の場合、電圧、電流の入力は、正と負、正とゼロの矩形波であり、デュティ比は加工対象により任意で設定する。
【００５１】
ここで、加工電極４４及び給電電極４６は、電解反応により、酸化又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、導電性酸化物又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又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。
【００５２】
イオン交換物質２０を含む液体２２として、純水、好ましくは超純水が使用される。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又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、イオン交換物質２０のイオン交換基１８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。
【００５３】
また、純水又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、例えば純水又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。
【００５４】
更に、純水又は超純水の代わりに、純水又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、純水又は超純水に界面活性剤を添加することで、基板Ｗの表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。
【００５５】
次に、この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、表面に導電性膜（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の導電性膜（銅膜６）を形成した表面が下を向くように反転させる。
【００５６】
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、この状態で、揺動アーム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４８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５２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４８の表面、つまり加工電極４４及び給電電極４６の表面に近接させる。この状態で、自転用モータ５９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４８をスクロール運動させることで、基板保持部４２で保持した基板Ｗと加工電極４４及び給電電極４６とを相対運動させる。このとき、液体供給ノズル８２から基板Ｗと電極部４８との間に、イオン交換物質２０を含む液体２２を供給して、基板Ｗと電極部４８との間を液体２２で満たしながら、この間を流れた液体２２を液体回収槽８４内に回収する。
【００５７】
そして、電源５０により加工電極４４と給電電極４６との間に所定の電圧を印加し、イオン交換物質２０のイオン交換基１８により生成された水素イオン又は水酸化物イオンによって、加工電極（陰極）４４において、基板Ｗの表面の導電性膜（銅膜６）の電解加工を行う。この実施の形態では、基板保持部４２を回転させ、同時に電極部４８をスクロール運動させることで、基板Ｗと加工電極４４及び給電電極４６とを相対移動させて加工を行うようにしているが、基板Ｗと電極部４８との相対運動はこの限りではなく、少なくとも一方が回転、偏心回転、並進、往復、スクロール運動するようにしてもよい。
【００５８】
ここで、図７に示すように、基板保持部４２で保持した基板Ｗを、加工電極４４との距離Ｄが１０μｍ以下、好ましくは、数μｍ〜数百ｎｍオーダとなるまで、可能な限り加工電極４４に接触させることなく近接させた状態で電解加工を行うことが、基板Ｗの表面の、銅膜６（図１参照）等の導電性膜表面の段差を解消する上で好ましい。すなわち、例えば、図１に示す、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面に形成した導電性膜として銅膜６の表面には、図７に示すように、通常２００ｎｍ程度の数百ｎｍオーダの凹凸段差Ｔがある。このため、例えば銅膜６の表面と加工電極４４との距離Ｄが、例えば１ｍｍ（≪Ｔ＝２００ｎｍ）程度であると、この距離Ｄの凹凸段差Ｔに対する割合が極端に小さくなり、電気抵抗は距離に比例するため、銅膜６の凸部のみを優先的に除去することが困難となる。しかし、銅膜６の表面と加工電極４４との距離Ｄが、例えば１μｍの場合は、この距離Ｄの凹凸段差Ｔに対する割合が高くなり、このため、図８に示すように、銅膜６の表面と加工電極４４との距離Ｄをより狭くすることで、銅膜６の凸部先端を優先的に加工して、加工量の増加に伴って残留段差をより小さくして、銅膜６の表面をより平坦に加工することができる。
【００５９】
更に、液体２２として、電気抵抗率の大きい純水、超純水または電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体を使用することで、銅膜６の表面の凹凸段差Ｔにおける凹部底部と加工電極４４との間の電気抵抗Ｒ１を、凸部先端と加工電極４４との間の電気抵抗Ｒ２に比べより大きくし（Ｒ１＞Ｒ２）、凹凸段差Ｔの凸部先端と凹部底部との間に加工速度差を生じさせて、銅膜６の表面の平坦化特性を向上させることができる。
【００６０】
液体２２に含まれるイオン交換物質２０の大きさ（直径）ｄは、この銅膜６の表面と加工電極４４（及び給電電極４６）との距離Ｄ（ｄ＜Ｄ）より小さく、基板Ｗと加工電極４４との間の隙間をスムーズに通過できる大きさであることが好ましい。これによって、イオン交換物質２０が基板Ｗ（銅膜６）と加工電極４４との間に入っていかないか、また例え入ったとしても、無理に入ることで、銅膜６の表面を傷つけてしまうことを防止することができる。このイオン交換物質２０の大きさ（直径）ｄは、例えば基板Ｗと加工電極４４との距離を数μｍ〜数百ｎｍオーダとした場合、これより小さい、例えば基板Ｗと加工電極４４との距離の１／１０以下である。
【００６１】
この時、加工電極４４と給電電極４６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。つまり、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９（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時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４４と給電電極４６との間に印加される電圧にあっても、図９（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９（ａ）は、材料Ｂを電解加工する時の方が、材料Ａを電解加工する時よりも電流が流れにくくなる場合を、図９（ｂ）は、材料Ｂを電解加工する時の方が、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。
【００６２】
なお、この例では、モニタ部３８で加工電極４４と給電電極４６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示しているが、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、若しくは加工量と相関関係を有するパラメータついて、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。
【００６３】
電解加工完了後、電源５０と加工電極４４及び給電電極４６との接続を切り、基板保持部４２と電極部４８の回転を停止させ、しかる後、基板保持部４２を上昇させ、揺動アーム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。
【００６４】
ここで、例えばイオン交換基１８としてカチオン交換基を付与したイオン交換物質（カチオン交換物質）２０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物質２０のイオン交換基１８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、イオン交換基１８としてアニオン交換基を付与したイオン交換物質（アニオン交換物質）２０を使用して銅の電解加工を行うと、イオン交換物質２０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。
【００６５】
そのため、この例では、図４に示すように、液体回収槽８４に排液ライン９０を接続し、この排液ライン９０に、イオン交換物質２０に加工中に取り込まれた加工生成物を除去する再生部９２を接続して、この再生部９２で再生した液体２２を貯槽９４の内部に溜め、この貯槽９４の内部に溜めた再生後の液体２２を、送液ポンプ９６の駆動に伴って、液体供給ノズル８２から基板保持部４２で保持した基板Ｗと電極部４８との間に供給するようにしている。
【００６６】
すなわち、この再生部９２には、上下側端部に一対の再生電極１００，１０２を有し、中間部に隔壁１０４を配置して、一方の再生電極１００側に再生槽１０６を、他方の再生電極１０２側の排出槽１０８をそれぞれ区画形成した再生容器１１０を有している。そして、この再生槽１０６の入口に排液ライン９０が接続され、出口に貯槽９４と結ぶ送液ライン１１２が接続されている。一方、排出槽１０８の入口に液供給ライン１１４が接続され、出口に液排出ライン１１６が接続されている。
【００６７】
これにより、液体回収槽８４の内部に流入した加工後の液体２２が、排液ライン９０の内部に介装した開閉弁１１８を介して、バッチ方式によって、再生槽１０６の内部に流入して一旦溜められ、一方、排出槽１０８にあっては、液供給ライン１１４から供給される液体（電解液）が該排出槽１０８の内部を満たしながら一方向に流通して、液排出ライン１１６から排出されるようになっている。
【００６８】
この隔壁１０４は、再生に付する液体２２に含まれるイオン交換物質２０から除去される不純物イオンの移動の妨げとなることなく、しかも排出槽１０８の内部を流れる液体（液体中のイオンも含む）の再生槽１０６側への透過、及び再生槽１０６内の液体の排出槽１０８側への透過を防止できることが望ましい。具体例としては、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、この内部の液体の透過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。
【００６９】
また、排出槽１０８の内部に供給する液体は、例えば、電解液で、導電率が高くかつ再生に付されるイオン交換物質２０から除去されるイオンとの反応により難溶性もしくは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、この液体は、再生に付するイオン交換物質２０から移動し隔壁１０４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、導電率が高くかつイオン交換物質２０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再生部９２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不溶性の化合物（２次生成物）が生成されて隔壁１０４に付着することを防止することができる。この液体は、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物質２０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。
【００７０】
更に、一方の再生電極１００は、再生電源１２０の一方の電極（例えば陰極）と電気的に接続され、他方の再生電極１０２は、再生電源１２０の他方の電極（例えば陽極）と電気的に接続される。
【００７１】
ここに、隔壁１０４として、この例では、イオン交換物質２０に付与したイオン交換基と同じイオンイオン交換基を有しているイオン交換体を使用している。つまり、イオン交換物質２０として、カチオン交換基を有するカチオン交換物質を使用していれば、隔壁（イオン交換体）１０４としてカチオン交換体を使用し、イオン交換物質２０として、アニオン交換基を有するアニオン交換物質を使用していれば、隔壁（イオン交換体）１０４としてアニオン交換体を使用している。
【００７２】
更に、イオン交換物質２０として、カチオン交換物質を使用した場合には、図４に示すように、再生槽１０６側の再生電極１００が陽極、排出槽１０８側の再生電極１０２が陰極となり、イオン交換物質２０として、アニオン交換物質を使用した場合には、この逆に、再生槽１０６側の再生電極１００が陰極、排出槽１０８側の再生電極１０２が陽極となるようにしている。
【００７３】
この再生部９２にあっては、再生槽１０６の内部に、加工に使用されて液体回収槽８４内に回収された液体２２を、バッチ方式で一旦溜めておく。この状態で、再生槽１０６側の再生電極１００に再生電源１２０の一方の電極（例えば陰極）を接続し、排出槽１０８側の再生電極１０２に他方の電極（例えば陽極）を接続して、再生電極１００，１０２間に電圧を印加するとともに、排出槽１０８の内部に液体を導入し、この液体が排出槽１０８の内部を一方向に流れて外部に流出するようにする。
【００７４】
この時、前述のように、再生槽１０６側の再生電極１００がイオン交換物質２０（及び隔壁１０４）の極性と逆になるようにする。つまり、イオン交換物質２０（及び隔壁１０４）として、カチオン交換基を付加したものを使用した場合には、図４に示すように、再生槽１０６側の再生電極１００が陽極で排出槽１０８側の再生電極１０２が陰極となるようにする。イオン交換物質２０（及び隔壁１０４）として、アニオン交換基を付加したものを使用した場合には、この逆に、再生槽１０６側の再生電極１００が陰極で、排出槽１０８側の再生電極１０２が陽極となるようにする。
【００７５】
これによって、再生槽１０６内に一旦溜められた液体２２に含まれたイオン交換物質２０のイオン交換基１８に取り込まれた加工生成物（イオン）を、排出槽１０８に向けて移動させ、隔壁１０４を通過させて排出槽１０８に導き、この排出槽１０８に移動したイオンをこの排出槽１０８内に供給される液体の流れで系外に排出して、イオン交換物質２０の再生を行う。この時、イオン交換物質２０として、カチオン交換基を付与したものを使用した場合には、イオン交換物質２０のカチオン交換基に取り込まれたカチオンが隔壁１０４を通過して排出槽１０８の内部に移動し、アニオン交換基を付与したものを使用した場合には、イオン交換物質２０のアニオン交換基に取り込まれたアニオンが隔壁１０４を通過して排出槽１０８の内部に移動して、イオン交換物質２０が再生される。
【００７６】
ここに、前述のように、隔壁１０４として、再生に付するイオン交換物質２０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、イオン交換物質２０中の不純物イオンの隔壁（イオン交換体）１０４の内部の移動が隔壁（イオン交換体）１０４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、隔壁１０４を挟んで再生槽１０６側の液体と排出槽１０８側の液体（液体中にイオンも含む）が相互に透過してしまうことを阻止して、再生後のイオン交換物質２０の再汚染を防止することができる。更に、排出槽１０８の内部に、導電率が５０μＳ／ｃｍ以上でかつイオン交換物質２０から除去されるイオンとの反応により難溶性もしくは不溶性の化合物を生成し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１０４に付着して再生電極１００，１０２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。
【００７７】
このように、再生部９２でイオン交換物質２０を再生し、この再生したイオン交換物質２０を含む液体２２を基板保持部４２で保持した基板Ｗと電極部４８との間に供給することで、基板Ｗと加工電極４４及び給電電極４６との間に常に新鮮なイオン交換物質２０を含む液体２２を供給し、しかも、従来のイオン交換体を固定して用いるようにした電解加工装置では必須であったイオン交換体の交換といった作業を不要となすことができる。なお、上記の説明ではバッチ式としたが、連続処理で再生を行ってもよい。
【００７８】
図１０は、イオン交換物質の他の再生例を示すブロック図で、この例では、先ず、加工中に加工生成物を取り込んだイオン交換物質を液体から分離し、この液体から分離したイオン交換物質を再生液に導入し、これによって、イオン交換物質中に取り込んだ加工生成物をイオン交換物質から除去する。そして、この加工生成物を除去したイオン交換物質を再度溶液に添加して使用するようにしている。この再生液としては、イオン交換物質に付与するイオン交換基としてカチオン交換基を使用した場合にあっては、酸溶液が、アニオン交換基を使用した場合にはアルカリ溶液が使用される。
【００７９】
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】
【００８０】
【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】加工電極と被加工物との間にイオン交換物質を含む液体を供給して加工するとき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に示す電解加工装置の縦断面図である。
【図５】図４に示す電解加工装置の電極部の平面図である。
【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】加工中における加工電極と被加工物（基板）との関係を示す図である。
【図８】被加工物（基板）と電極間に距離を変化させた場合における、導電性膜表面の残留段差と加工量との関係を示すグラフである。
【図９】図９（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９（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１０】再生部の他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８１】
４  配線溝
６  銅膜（導電性膜）
７  シード層（導電性膜）
１０  被加工物
１２  加工電極
１４  電源
１６  基材
１８  イオン交換基
２０  イオン交換物質
２２  液体
３０  ロード・アンロード部
３１ａ，３１ｂ  洗浄機
３２  反転機
３４  電解加工装置
３６  搬送ロボット
３８  モニタ部
４２  基板保持部
４４  加工電極
４６  給電電極
４８  電極部
５０  電源
５８  揺動軸
５９  自転用モータ
６０  中空モータ
６２  主軸
６６  自転防止機構
８２  液体供給ノズル
８４  液体回収槽
９０  排液ライン
９２  再生部
９４  貯槽
９６  送液ポンプ
１００，１０２  再生電極
１０４  隔壁
１０６  再生槽
１０８  排出槽
１１０  再生容器
１１２  送液ライン
１１４  液供給ライン
１１６  液排出ライン
１２０  再生電源
【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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