(57)【要約】【課題】  比較的簡単な構成で、高精度かつ安定して電解加工の加工終点を検出できるようにする。【解決手段】  被加工物を保持する保持部４２と、被加工物に近接自在な加工電極５０と、被加工物に給電する給電電極５２と、被加工物と加工電極または給電電極の少なくとも一方との間に液体を流体供給部７２と、加工電極と給電電極との間に電圧を印加する加工電源７８と、被加工物と加工電極または給電電極の少なくとも一方とを相対運動させる駆動部と、加工電極及び／または給電電極に非接触または絶縁物を介して配置され、渦電流損の変化から前記被加工物の厚さを検出する渦電流センサ１１０とを有する。【選択図】        図４
2005120464.tif 000002
【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を供給する流体供給部と、
前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加する加工電源と、
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を相対運動させる駆動部と、
前記加工電極及び／または前記給電電極に非接触または絶縁物を介して配置され、渦電流損の変化から前記被加工物の厚さを検出する渦電流センサとを有することを特徴とする電解加工装置。
【請求項２】
前記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を供給する流体供給部と、
前記加工電極と前記給電電極との間にオフの時間を設けた電圧を印加する加工電源と、
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を相対運動させる駆動部と、
前記加工電極及び／または前記給電電極に非接触または絶縁物を介して配置され、前記加工電極と前記給電電極との間に印加される任意の入力形態の電圧がオフの時間に渦電流損の変化から前記被加工物の厚さを検出する渦電流センサとを有することを特徴とする電解加工装置。
【請求項３】
前記加工電極と前記給電電極との間に印加される電圧は、周期的に０となるパルス電圧であ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】
前記渦電流センサは、前記加工電極及び前記給電電極の外部に１個以上配置されてい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】
前記渦電流センサは、前記被加工物に渦電流を生じさせるセンサコイルと、該センサコイルに接続され前記渦電流損に対応して可変周波数を発振する発振回路とが一体的に構成されてい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】
前記渦電流センサは、被加工物の近傍に配置されるセンサコイルと、該センサコイルに交流信号を供給して前記被加工物に渦電流を形成する信号源と、前記被加工物に形成された渦電流を前記センサコイルにより検出する検出回路とを備えてい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７】
前記センサコイル周囲に強磁性体を配置したことを特徴とする請求項５または６記載の電解加工装置。
【請求項８】
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接触部材を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電解加工装置。
【請求項９】
前記接触部材は、電解質を含む部材、絶縁体または導電性パッドのいずれか、またはそれらの任意の組合せからなることを特徴とする請求項８記載の電解加工装置。
【請求項１０】
前記電解質を含む部材は、イオン交換体又はイオン交換物質を含む材料からなることを特徴とする請求項９記載の電解加工装置。
【請求項１１】
被加工物を加工電極に近接させ、
前記被加工物と前記加工電極または前記被加工物に給電する給電電極の少なくとも一方との間に超純水、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つつ、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を相対運動させ、
前記被加工物の厚さを渦電流損の変化から渦電流センサで検出することを特徴とする電解加工方法。
【請求項１２】
被加工物を加工電極に近接させ、
前記被加工物と前記加工電極または前記被加工物に給電する給電電極の少なくとも一方との間に超純水、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を供給し、
前記加工電極と前記給電電極との間にオフの時間を設けた電圧を印加しつつ、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を相対運動させ、
前記加工電極と前記給電電極との間に印加される任意の入力形態の電圧がオフの時間に、被加工物の厚さを渦電流損の変化から渦電流センサで検出することを特徴とする電解加工方法。
【請求項１３】
前記加工電極と前記給電電極との間に印加される電圧は、周期的に０となるパルス電圧であることを特徴とする請求項１２記載の電解加工方法。
【請求項１４】
前記渦電流センサは、前記加工電極及び／または前記給電電極に非接触または絶縁物を介して配置されることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の電解加工方法。
【請求項１５】
前記渦電流センサは、前記被加工物に渦電流を生じさせるセンサコイルと、該センサコイルに接続され前記渦電流損に対応して可変周波数を発振する発振回路とが一体的に構成されていることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかに記載の電解加工方法。
【請求項１６】
前記渦電流センサは、被加工物の近傍に配置されるセンサコイルと、前記センサコイルに交流信号を供給して前記被加工物に渦電流を形成する信号源と、前記被加工物に形成された渦電流を前記センサコイルにより検出する検出回路とを備えていることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかに記載の電解加工方法。
【請求項１７】
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接触部材を配置することを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれかに記載の電解加工方法。
【請求項１８】
前記接触部材は、電解質を含む部材、絶縁体または導電性パッドのいずれか、またはそれらの任意の組合せからなることを特徴とする請求項１７記載の電解加工方法。
【請求項１９】
前記電解質を含む部材は、イオン交換体又はイオン交換物質を含む材料からなることを特徴とする請求項１８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、電解加工装置及び電解加工方法に関し、特に半導体ウェハ等の基板表面の導電性材料を加工したり、基板表面に付着した不純物を除去したりするのに使用される電解加工装置及び電解加工方法に関する。
【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）〜（ｃ）は、この種の銅配線基板Ｗの一製造例を工程順に示す。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等からなるバリア層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１（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、シード層７及びバリア層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１（ｃ）に示すように銅膜６からなる配線が形成される。
【０００５】
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、イオン交換体の触媒作用を利用して、超純水中において加工を行う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との間に流体供給部１９から超純水等の流体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。
【０００８】
この電解加工によれば、超純水等の流体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流体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、超純水等の流体１８中に溶解し、被加工物１０の表面に沿った超純水等の流体１８の流れによって被加工物１０から除去される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電解加工は、その加工原理がイオンと被加工物との化学的相互作用によるものであるため、工具である電極と被加工物とが非接触の状態において除去加工が可能である。従って、電解加工は、機械的加工のような被加工物への物理的ダメージを与えることがない利点がある。しかし、一方で、非接触状態でも除去加工が生じるために、特に加工終点（ここでは所望の加工量に達した時点）で加工を確実に終了するようにした制御が一般に困難である。特に、半導体基板に代表されるような、加工とともに電気伝導度の異なる複数の物質（例えば銅とシード層）が被加工面に露出する被加工物を電解加工する場合、被加工面に露出する、異なる物質の面積（被加工面積）の変化に伴って加工速度の急激な変化が生じ、その結果、加工終点時に過加工が生じ易くなる。
【００１０】
このため、異なる物質の被加工面積の変化に対応させて電流や電圧の印加方式を制御することで、加工終了時の過加工を抑制することが考えられる。しかし、このように、異なる物質の被加工面積の変化に対応させて電流や電圧の印加方式を制御すると、制御がかなり複雑となると考えられる。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、比較的簡単な構成で、高精度かつ安定して電解加工の加工終点を検出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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の電解加工装置は、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を供給する流体供給部と、前記加工電極と前記給電電極との間に電圧を印加する加工電源と、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を相対運動させる駆動部と、前記加工電極及び／または前記給電電極に非接触または絶縁物を介して配置され、渦電流損の変化から前記被加工物の厚さを検出する渦電流センサとを有することを特徴とする。
【００１３】
このように、加工電極及び／または給電電極に非接触または絶縁物を介して配置して短絡を防止した渦電流センサによって、加工中における被加工物の厚さを、渦電流損の変化から、その場で(in-situ)常時検出することで、比較的簡単な構成で、高精度かつ安定して電解加工の加工終点を検出することができる。
【００１４】
例えば、加工電極と給電電極とが互いに近接して配置されている場合に、加工電極内に渦電流センサを配置すると、渦電流センサの部分だけ加工が行われないようになるが、給電電極内に渦電流センサを配置することで、このような弊害を防止することができる。しかも給電電極と渦電流センサとの間に絶縁物を配置することで、渦電流センサの磁場が給電電極による影響を受けないようにすることができる。渦電流センサの個数は、任意に設定できる。
【００１５】
本発明の他の電解加工装置は、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を供給する流体供給部と、前記加工電極と前記給電電極との間にオフの時間を設けた電圧を印加する加工電源と、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を相対運動させる駆動部と、前記加工電極及び／または前記給電電極に非接触または絶縁物を介して配置され、前記加工電極と前記給電電極との間に印加される任意の入力形態の電圧がオフの時間に渦電流損の変化から前記被加工物の厚さを検出する渦電流センサとを有することを特徴とする。
【００１６】
電解加工にあっては、加工電極と給電電極との間に電圧が印加されている状態で加工が進行する。このため、加工電極と給電電極との間に電圧が印加されている状態で被加工物の厚さを測定すると、測定された厚さと実際の厚さとの間に差が生じることがある。また、加工電極と給電電極との間にパルス電圧を印加して電解加工を行いながら、渦電流センサを使用して被加工物の厚さを測定しようとすると、印加するパルス電圧の周波数がセンサ自身が検出のために発振する周波数（数１０ＭＨｚの交流）に近づいた場合に、渦電流センサの検出信号にノイズが混じりやすくなる。
【００１７】
この電解加工装置にあっては、加工電極と給電電極との間に印加される任意の入力形態の電圧がオフの時間に渦電流損の変化から被加工物の厚さを渦電流センサで検出することで、加工電極と給電電極との間に印加する電圧によって、センサの検出信号へノイズが混じるのを低減しつつ、精密な加工量制御を行うことができる。
【００１８】
前記加工電極と前記給電電極との間に印加される電圧は、周期的に０となるパルス電圧であることが好ましい。
このように、加工電極と給電電極との間にパルス電圧を印加することで、加工面にピットが発生することを効果的に抑制し、しかも、パルス電圧の最低電位を０とすることで、周期的に訪れる電圧が０（オフ）の時に、被加工物の厚さを随時測定することができる。
【００１９】
前記渦電流センサは、前記加工電極及び前記給電電極の外部に１個以上配置される。
例えば、加工電極と給電電極との間に、これらの電極と接触することなく渦電流センサを配置できるスペースがある場合には、このスペース内に渦電流センサを配置することで、渦電流センサを加工電極及び給電電極に非接触で配置することができる。渦電流センサの個数は、任意に設定できる。
【００２０】
前記渦電流センサは、前記被加工物に渦電流を生じさせるセンサコイルと、該センサコイルに接続され前記渦電流損に対応して可変周波数を発振する発振回路とが一体的に構成されていることが好ましい。
これにより、低インピーダンス（５０Ω）の信号電送が可能となり、加工テーブル等の回転に伴うノイズを拾うことなく安定して動作させることができる。また、発振回路（基板）をセンサコイルと直交する方向に配置することで、ＶＨＦ帯の高い発振周波数を用いて渦電流損出の検出が可能となる。
【００２１】
前記渦電流センサは、被加工物の近傍に配置されるセンサコイルと、前記センサコイルに交流信号を供給して前記被加工物に渦電流を形成する信号源と、前記被加工物に形成された渦電流を前記センサコイルにより検出する検出回路とを備えていてもよい。
【００２２】
これにより、発振周波数を固定したままで、例えば極薄領域の抵抗成分の変化を見ることで、その領域の膜厚の変化を直線的に良好な感度で検出することが可能である。また、導電性膜の比較的厚い膜厚領域において、リアクタンス成分の変化を見ることで、その領域の膜厚の変化を直線的に良好な感度で検出することが可能である。また、抵抗成分とリアクタンス成分を含めたインピーダンスの変化を見ることで、極薄の膜厚から比較的厚い膜厚まで、広いダイナミックレンジで膜厚の変化を直線的に良好な感度で検出することが可能である。
【００２３】
従って、高比抵抗の薄い膜厚の導電性膜における渦電流損の検出が可能となり、例えば、バリア層を構成するタンタル（Ｔａ）等、オングストロームオーダの薄膜の電解加工状態を検出して、格段に精度の高い加工終点の検出が行える。
【００２４】
前記センサコイル周囲に強磁性体を配置することが好ましい。
このようにセンサコイルの周囲に強磁性体を配置することで、磁力線による磁場を小さくして、その分、絶縁物として、肉厚の薄いものを使用することができる。
【００２５】
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接触部材を配置することが好ましい。
この接触部材は、例えば電解質を含む部材、絶縁体または導電性パッドのいずれか、またはそれらの任意の組合せからなる。電解質を含む部材は、例えばイオン交換体又はイオン交換物質を含む材料からなる。
【００２６】
このように、被加工物と加工電極または給電電極の少なくとも一方との間にイオン交換体を配置することで、イオン交換体中の官能基と水分子との相互作用により水分子の解離反応に関する活性化エネルギを低下させ、水の解離を促進させて、加工速度を向上させることができる。
【００２７】
本発明の電解加工方法は、給電電極により給電する被加工物を加工電極に近接させ、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つつ、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を相対運動させ、前記被加工物の厚さを、渦電流損の変化から渦電流センサで検出することを特徴とする。
【００２８】
本発明の他の電解加工方法は、被加工物を加工電極に近接させ、前記被加工物と前記加工電極または前記被加工物に給電する給電電極の少なくとも一方との間に超純水、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を供給し、前記加工電極と前記給電電極との間にオフの時間を設けた電圧を印加しつつ、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を相対運動させ、前記加工電極と前記給電電極との間に印加される任意の入力形態の電圧がオフの時間に、被加工物の厚さを渦電流損の変化から渦電流センサで検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、加工電極及び給電電極に非接触で配置した渦電流センサによって、電解加工中における被加工物の厚さを、渦電流損の変化から検出することで、比較的簡単な構成で、高精度かつ安定して電解加工の加工終点を検出することができる。
特に、加工電極と給電電極との間に印加される任意の入力形態の電圧がオフの時間に被加工物の厚さを渦電流センサで検出することで、例えば加工電極と給電電極との間にパルス電圧を印加する場合に、センサの検出信号へノイズが混じるのを低減しつつ、精密な加工量制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図３は、本発明の実施の形態の電解加工装置を備えた基板処理装置の平面配置図を示す。なお、この例では、電解加工装置で基板の表面に形成した銅膜やバリア層等の導電性膜を加工（研磨）するようにした例を示しているが、基板以外にも適用できることは勿論である。
【００３１】
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（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、電解加工装置３４を制御する制御部３８がロード・アンロード部３０に隣接して配置されている。
【００３２】
図４は、図３に示す電解加工装置３４の縦断面図、図５は、図４の平面図を示す。図４に示すように、電解加工装置３４は、水平方向に揺動自在な揺動アーム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、図５に示す扇状の加工電極５０と給電電極５２とを該加工電極５０と給電電極５２の表面（上面）を露出させて交互に埋設した加工テーブル４４とを上下に備えている。加工テーブル４４の上面には、加工電極５０と給電電極５２の表面を一体に覆って、膜状のイオン交換体５６が取付けられている。
この例では、加工電極５０と給電電極５２とを有する加工テーブル４４として、基板保持部４２で保持する基板Ｗの直径の２倍以上の直径を有するものを使用して、基板Ｗの表面全域を電解加工するようにした例を示している。
【００３３】
このイオン交換体５６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。
【００３４】
ここで、例えば強塩基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所謂放射線グラフト重合法により、グラフト鎖を導入し、次に導入したグラフト鎖をアミノ化して第４級アンモニウム基を導入して作製される。導入されるイオン交換基の容量は、導入するグラフト鎖の量により決定される。グラフト重合を行うためには、例えばアクリル酸、スチレン、メタクリル酸グリシジル、更にはスチレンスルホン酸ナトリウム、クロロメチルスチレン等のモノマーを用い、これらのモノマー濃度、反応温度及び反応時間を制御することで、重合するグラフト量を制御することができる。従って、グラフト重合前の素材の重量に対し、グラフト重合後の重量の比をグラフト率と呼ぶが、このグラフト率は、最大で５００％が可能であり、グラフト重合後に導入されるイオン交換基は、最大で５ｍｅｑ／ｇが可能である。
【００３５】
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。
【００３６】
なお、イオン交換体５６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。
【００３７】
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。
【００３８】
このように、イオン交換体５６を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することで、純水または超純水や電解液等の液体が不織布の内部を自由に移動して、不織布内部の水分解触媒作用を有する活性点に容易に到達することが可能となって、多くの水分子が水素イオンと水酸化物イオンに解離される。さらに、解離によって生成した水酸化物イオンが純水または超純水や電解液等の液体の移動に伴って効率良く加工電極５０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。
【００３９】
ここで、イオン交換体５６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５６を、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同心状に配置して一体構成としてもよい。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被処理基板の被加工面と垂直に重ねればよいが、扇状に形成して、交互に配置するようにしてもよい。または、イオン交換体５６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ことで、このような問題を解決することができる。
【００４０】
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、アニオン交換基またはカチオン交換基の一方を付与したイオン交換体５６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。
【００４１】
揺動アーム４０は、図４に示すように、上下動用モータ６０の駆動に伴ってボールねじ６２を介して上下動し、揺動用モータ６４の駆動に伴って回転する揺動軸６６の上端に連結されている。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６８に接続され、この自転用モータ６８の駆動に伴って回転（自転）する。
【００４２】
加工テーブル４４は、中空モータ７０に直結され、この中空モータ７０の駆動に伴って回転（自転）する。加工テーブル４４の中央部には、純水、より好ましくは超純水を供給する純水供給部としての貫通孔（図示せず）が設けられている。そして、この貫通孔は、中空モータ７０の中空部の内部を延びる純水供給管（図示せず）に接続されている。純水または超純水は、この貫通孔を通して供給された後、吸水性を有するイオン交換体５６を通じて加工面全域に供給される。
【００４３】
更に、加工テーブル４４の上方には、図５に示すように、加工テーブル４４の直径方向に沿って延びて、純水、より好ましくは超純水を供給する複数の供給口を有する純水ノズル７２が配置されている。これによって、純水、より好ましくは超純水が基板Ｗの表面に該基板Ｗの上下方向から同時に供給される。ここで、純水は、例えば電気伝導度が１０μＳ／ｃｍ（１ａｔｍ、２５℃換算）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。加工中に加工液を供給することにより、加工生成物、気体発生等による加工不安定性を除去でき、均一な、再現性のよい加工が得られる。
【００４４】
この例では、図４及び図５に示すように、加工テーブル４４に扇状の電極板７４を配置し、加工の際、基板保持部４２で保持した基板Ｗと対面する電極板７４に、スリップリング７６を介して加工電源７８の陰極と陽極とを交互に接続することで、加工電源７８の陰極と接続した電極板７４が加工電極５０となり、陽極と接続した電極板７４が給電電極５２となるようにしている。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、加工電源７８の陰極と接続した電極板７４が加工電極５０となり、陽極と接続した電極板７４が給電電極５２となるようにする。一方、例えばアルミニウムやシリコンにあっては、陽極側で電解加工作用が生じるため、電極の陽極に接続した電極を加工電極となし、陰極側を給電電極とすることができる。
【００４５】
このように、加工電極５０と給電電極５２とを加工テーブル４４の円周方向に沿って分割して交互に設けることで、基板の導電性膜（被加工物）への固定給電部を不要となして、基板の全面の加工が可能となる。更に、パルス状に正負を変化させることで、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。
【００４６】
ここで、加工電極５０及び給電電極５２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、この加工電極５０や給電電極５２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。
【００４７】
ここで、例えばイオン交換体５６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）５６のイオン交換基を飽和しており、次の加工を行う時の加工効率が悪くなる。また、イオン交換体５６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）５６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。
【００４８】
そこで、この例では、イオン交換体５６を再生する再生部８０を設けて、加工中に再生部８０でイオン交換体５６を再生することで、これらの弊害を除去するようにしている。すなわち、この再生部８０は、基板保持部４２を保持する揺動アーム４０の加工テーブル４４を挟んだ対向位置に設けた該揺動アーム４０と同様な構成の揺動アーム８２と、この揺動アーム８２の自由端に保持した再生ヘッド８４を有しており、この再生ヘッド８４の下面に再生電極８６が取付けられている。
【００４９】
そして、再生電源８８を介して、イオン交換体５６に加工時とは逆の電位を与えることで、つまり、再生電極８６を再生電源８８の陰極に接続するととともに、再生電極８６と対面する電極板７４を、スリップリング９０を介して再生電源８８の陽極に接続して再生電極８８と電極板７４との間に電圧を印加することで、再生電極８８と電極板７４との間に位置するイオン交換体５６に付着した銅等の付着物の溶解を促進させ、これによって、加工中にイオン交換体５６を再生できるようになっている。この場合、再生されたイオン交換体５６は、再生電極８６と加工テーブル４４との間に供給されて吸引除去される純水または超純水でリンスされる。
【００５０】
加工テーブル４４の内部には、渦電流損出の変化から導電性膜等の被加工物の厚さを検出して、加工終点を検知する渦電流センサ１１０が、給電電極５２となる電極板７４内を貫通して配置されている。つまり、加工テーブル４４の給電電極５２となる電極板７４内を貫通する位置には、凹部４４ａが設けられ、この凹部４４ａの内部に、周囲を絶縁物９４で包囲した渦電流センサ１１０が収納されて配置されている。そして、この渦電流センサ１１０から延びる同軸ケーブル１１５は、制御部３８に接続されている。これによって、渦電流センサ１１０によって、加工中における導電性膜等の被加工物の厚さ（膜厚）を、渦電流損の変化から、その場で(in-situ)常時検出することができるようになっている。渦電流センサ１１０の個数は、任意に設定できる。
【００５１】
このように、渦電流センサ１１０が給電電極５２に接触しないようにすることで、渦電流センサ１１０の給電電極５２との短絡を防止し、しかも渦電流センサ１１０の周囲を絶縁物９４で包囲することで、渦電流センサ１１０の磁場が給電電極５２による影響を受けないようにすることができる。この絶縁物９４として、強磁性体からなるものを使用することが好ましく、これにより、磁力線による磁場を小さくして、その分、絶縁物９４として、肉厚の薄いものを使用することができる。
【００５２】
この例のように、加工電極５０と給電電極５２とが互いに近接して配置される場合に、加工電極内に渦電流センサを配置すると、渦電流センサの部分だけ加工が行われないようになるが、給電電極内に渦電流センサを配置することで、このような弊害を防止することができる。
【００５３】
なお、下記のように、加工電極と給電電極との間にかける電流をパルスや交流にすると、銅膜等の被加工物（導電性膜）内にも交流が発生するが、パルス電極や交流は数ｋＨｚのオーダーで、他方、渦電流センサに流す電流は数ＭＨｚオーダーなので、センサ側で検出する上では、パルスや交流による影響はほとんど誤差として処理することができる。
【００５４】
図６は、渦電流センサ１１０の構造の概略を示す。渦電流センサ１１０は、導電性膜に渦電流を生じさせるセンサコイル１１１と、このセンサコイル１１１に接続され渦電流損に対応して可変周波数を発振する発振回路（基板）１１２とが一体的に構成されている。そして、センサコイル１１１と発振回路１１２とが箱体１１３に収納されている。箱体１１３の寸法は、例えば縦横がそれぞれ２０ｍｍ以下、高さが１０ｍｍ以下程度となっている。発振回路１１２には、インピーダンス５０Ω程度の同軸ケーブル１１５が接続され、これにより渦電流センサ１１０に直流電源が供給される。この同軸ケーブル１１５は、発振信号を出力する出力線の役割を果たしている。
【００５５】
ここで、センサコイル１１１は空芯渦巻状で、例えば２ターン程度のものが採用される。発振回路１１２は、空芯渦巻状のセンサコイル１１１に対して直交するように配置されている。これにより、センサコイル１１１が、発振回路（基板）１１２上の導電性材料に渦電流を生じさせないようになっている。即ち、仮にセンサコイル１１１を発振回路１１２に平行に配置すると、センサコイル１１１から生じる磁束が回路基板上の導電性材料等の内部に渦電流を生じさせ、渦電流センサ１１０は、この渦電流損を検出することとなって精度が劣化する。また、発振回路（基板）１１２においても、基板上の導電性材料中に渦電流が生じることはその動作上好ましくない。センサコイル１１１と発振回路（基板）１１２とを直交して配置することで、後述するように、例えば２００ＭＨｚ程度の高い発振周波数で精度良く渦電流損失を計測することが可能となる。
【００５６】
発振回路１１２には、例えばコルピッツ型の発振回路が採用され、センサコイル１１１のインダクタンスと発振回路１１２のコンデンサのキャパシタンスによりタンク回路が形成され、このタンク回路の発振周波数により発振周波数が決定される。ここで、渦電流損に対応してセンサコイルの等価的なインピーダンスのリアクタンス成分が変化し、これにより発振周波数が変動する。
【００５７】
この例においては、センサコイル１１１のインダクタンス値と発振回路１１２のコンデンサのキャパシタンス値とを選択することにより、約２００ＭＨｚ程度のＶＨＦ帯の発振周波数となるように設定している。この発振周波数を選択することにより、渦電流損を発生する導電性膜の比抵抗に対応した検出感度が得られる。即ち、電解加工の対象となる導電性膜としては、一般にタンタル（Ｔａ）からなるバリア層と、バリア層の表面に形成された銅膜が挙げられる。ここで、タンタル（Ｔａ）の比抵抗は１６０Ωｍ程度であり、銅（Ｃｕ）の比抵抗は１．６Ωｍ程度であり、約１００倍の差がある。
【００５８】
ここで、導電性膜が銅（Ｃｕ）である場合には、発振周波数は、図７（ａ）に示すように、約２０ＭＨｚ程度で良好な検出精度が得られる。即ち、銅（Ｃｕ）の膜厚が十分に大きい場合には、発振周波数は、２０．７ＭＨｚ程度が得られ、銅（Ｃｕ）の膜が殆ど除去された状態では、発振周波数は２０．０ＭＨｚ程度となる。このため、膜厚が十分にある場合とない場合との差が０．７ＭＨｚ程度の十分な検出幅が得られる。
【００５９】
これに対して、バリア層として用いられるタンタル（Ｔａ）膜の場合には、図７（ｂ）に示すように、タンタル（Ｔａ）膜の膜厚が十分に厚い場合には１８７ＭＨｚ程度の発振周波数が得られ、タンタル（Ｔａ）膜の膜厚がほぼ０となった場合には発振周波数は１８４ＭＨｚ程度となる。この場合にも上述と同様に、３ＭＨｚ程度の十分な検出幅が得られる。
【００６０】
ここで、バリア層となるタンタル（Ｔａ）膜の膜厚は、オングストロームオーダであり、銅（Ｃｕ）の膜厚はμｍオーダである。この渦電流センサ１１０によれば、バリア層を形成する極めて薄いタンタル（Ｔａ）膜に対してその電解加工の進行状況を検出することが可能となる。即ち、発振周波数を７ＭＨｚとした銅膜の検出においては、電解加工の終点が、例えば１０００Å程度の誤差が生じるが、極めて薄い膜厚のタンタル（Ｔａ）層の電解加工の終点を、発振周波数を約１８０ＭＨｚとして検出することで、オングストロームオーダの膜厚を有するバリア層の電解加工終点の検出が可能となる。これにより、電解加工の終点の検出精度を格段に向上させることができる。
【００６１】
図８は、渦電流センサ１１０による渦電流損の検出回路を示す。渦電流センサ１１０は、センサコイル１１１と、このセンサコイル１１１とタンク回路を形成するコンデンサ１１６，１１７と、トランジスタ等からなる能動回路素子１１８により構成されている。キャパシタンスは、固定キャパシタ（コンデンサ）１１６と可変キャパシタ（コンデンサ）１１７とからなり、この可変キャパシタ１１７により後述するように自動周波数調整回路を構成している。渦電流センサ１１０には、同軸ケーブル１１５を介して、分周器または減算器１６１および波形変換を行うディストリビューションボード１５４が接続されている。
【００６２】
ここで、同軸ケーブル１１５は、上述したように、電源の供給線と信号線とを兼ねていて、渦電流センサ１１０は、結合コンデンサを介して発振信号検出部に接続され、インタフェースボード側から直流電源が供給される。ここで、分周器は、検出した発振周波数を変更するものであるが、減算器によれば変化分に対する固定分の多くの部分を減算して除くことにより、分解能を高めることができる。
【００６３】
プロセッサ１５５内の発振信号検出部は、電解加工の進行に伴う渦電流損の変化から電解加工の進行状況を検出するものであり、以下に述べる大略２つの方式が採用される。第１の方式は、発振信号の発振周波数の変化を検出する。図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、導電性膜の電解加工が進行すると、これに伴い渦電流損が変化し、センサコイルの等価的な抵抗値が変化する。従って、発振回路の発振周波数が変化するので、この発振信号を分周器により分周するか、または減算器により減算することにより、検出幅の周波数の大きさに対応した信号をモニタに表示する。これにより、上述した図７（ａ）及び（ｂ）に示すような周波数軌跡の推移グラフが得られる。
【００６４】
膜厚が十分に厚い場合には、電解加工の進行（時間ｔの経過）に伴う渦電流損の変化は少なく、従って発振周波数の変化も少ない。電解加工が進行し、導電性膜の残膜の厚さが薄くなると、渦電流損は急激に減少する。このため、発振周波数も急激に下降する。そして、導電性膜の残膜が完全になくなると、下地の絶縁膜（酸化膜）の加工は進行するとしても、導電性膜自体が存在しなくなるので、発振周波数は略一定となる。従って、発振周波数が急激に下降してそれから略一定に変化する点が電解加工の終点となる。渦電流センサ１１０の出力を移動平均処理した後に微分処理を行い、この微分処理結果を観察することにより、電解加工の終点を精度良く検出することが可能となる。
【００６５】
また、膜厚が薄いことを渦電流センサ１１０が検知した際に、電解加工のレシピを変更することもできる。すなわち、膜厚が所定の厚さになったことを渦電流センサ１１０が検知すると、渦電流センサ１１０から制御部３８へ信号が送られ、制御部３８は電解加工の運転条件を変更する。電解加工初期から所定の膜厚までの加工条件を第１加工条件とすると、所定の膜厚を渦電流センサが検知した後の第２加工条件は、第１の加工条件よりも、（１）基板と加工電極との接触を短くする（２）給電電極と加工電極に印加する電圧を低くする（３）加工液の電気伝導度を低くする、のいずれか、または任意の組合せが選択され、実行される。
【００６６】
そして、発振信号検出部で検出された発振周波数を制御回路に伝達し、可変コンデンサ（バリキャップ）１１７のキャパシタンス値を変更することで、自動周波数調整（Automatic Frequency Tuning）により発振周波数のずれの自動補正を行うことができる。これによりセンサの自己発振周波数の変動を抑え、センサの個体差をなくして、渦電流センサ１１０からの出力信号周波数の感度の安定化を図り、且つ渦電流センサ１１０自体の製作精度によるバラツキをなくすことができる。
【００６７】
自動振幅制御（ＡＬＣ）方式を用いて、発振回路の発振振幅の安定化を行い、振幅を一定にするためには、図９に示すように、発振信号検出部内に高周波振幅検出器１２４を設け、検出された信号の大きさを比較器１２５にて基準振幅信号と比較する。これにより減衰器１２６を操作することで振幅を一定に制御することができる。このような回路を導入することで、渦電流センサの高周波信号からＴＴＬレベル信号変換時の動作とＳ／Ｎ比を安定にすることができる。
【００６８】
渦電流センサ１１０の発振周波数信号を周波数の時間勾配変化としてとらえ、即ち発振周波数の時間微分信号を演算し、この特徴点により電解加工終点の判定を行うことができる。図１０（ａ）は、発振周波数自体の時間ｔに対する推移軌跡を示し、図１０（ｂ）は、この微分値の推移軌跡を示す。ここでＡはメタル層（銅膜）クリアを示し、Ｂはバリア１層目クリアを示し、Ｃはバリア２層目のクリアを示す。この様に、発振周波数自体の変化は僅かでも、この微分値を観察することで、オングストロームオーダの膜厚を有するバリア層の電解加工終点の検出が容易となる。
【００６９】
第２の渦電流損の検出方式は、センサコイル１１１の渦電流損の等価インピーダンスの抵抗成分をＬＣＲメータにより直接測定する。図８における信号検出部として、ＬＣＲメータを用いることにより、図１１に示すように、モニタ画面には、横軸に抵抗成分Ｒ、縦軸にリアクタンス成分Ｘが表示される。導電性膜の渦電流損が電解加工の進行に伴い変化することにより、導電性膜の渦電流損の変化と共に抵抗値Ｒおよびリアクタンス値Ｘの軌跡が推移する様子を観察することができる。
【００７０】
即ち、点Ｂは残膜量が多く、渦電流損失が大きい状態を示し、点Ａは導電性膜が電解加工の進行に伴なって無くなり、渦電流損が無くなり、インピーダンスメータ側から見た固定抵抗分のみとなる状態である。図１１に示すように、センサのインピーダンス変化は、
ΔＲ≫ΔＸ
であり、リアクタンス成分（ΔＸ）よりは抵抗成分（ΔＲ）がはるかに大きく変化することに着目している。なお、電解加工装置の動作をさせている時に、渦電流センサの測定結果が予め定めた範囲から逸脱した場合には、センサ故障と判断し、エラー信号を発生させる。そして、電解加工を停止させることで異常時の影響を最小限に止めることができる。
【００７１】
次に、この実施の形態における電解加工装置３４を備えた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（被加工物）として銅膜６及びバリア層５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で取出す。搬送ロボット３６は、取出した基板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。
【００７２】
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に吸着保持させる。そして、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を加工テーブル４４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６０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を加工テーブル４４上のイオン交換体５６の表面に接触または近接させる。
【００７３】
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５６を基板Ｗに接触させることにより、電気抵抗を低減させ、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（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、本実施例における電解加工装置では、基板Ｗの加工テーブル４４への接触乃至近接には上下動用モータ６０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有していない。このことは、後述の各実施の形態においても同様である。
【００７４】
つまり、ＣＭＰにあっては、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、ここでは例えば、２０ｋＰａ以下の圧力でイオン交換体５６を基板Ｗに接触させればよく、１０ｋＰａ以下の圧力でも充分除去加工効果が得られる。
【００７５】
再生部８０にあってもほぼ同様に、揺動アーム８２を移動させて再生ヘッド８４を加工テーブル４４の直上方の再生位置まで移動させ、更に下降させて、再生ヘッド８４の下面に取付けた再生電源８８を加工テーブル４４上のイオン交換体５６の表面に接触または近接させる。
【００７６】
この状態で、基板保持部４２で保持した基板Ｗと対面する位置の電極板７４にあっては、スリップリング７６を介して、加工電源７８の陰極を加工電極５０に、加工電源７８の陽極を給電電極５２にそれぞれ接続して、加工電極５０と給電電極５２との間に所定の電圧を印加する。また、再生部８０にあっては、再生電極８６を再生電源８８の陰極に、再生電極８６と対面する電極板７４を、スリップリング９０を介して再生電源８８の陽極にそれぞれ接続して、再生電極８８と電極板７４との間に所定の電圧を印加する。そして、基板保持部４２と加工テーブル４４を共に回転させる。
【００７７】
同時に、加工テーブル４４に設けた貫通孔を通じて、加工テーブル４４の下側から該加工テーブル４４の上面に純水、好ましくは超純水を、純水ノズル７２により加工テーブル４４の上側から該加工テーブル４４の上面に純水、好ましくは超純水を同時に供給して、加工テーブル４４と基板保持部４２で保持した基板Ｗとの間、及び加工テーブル４４と再生電極８６との間に純水、好ましくは超純水を満たす。更に、再生部８０にあっては、加工テーブル４４と再生電極８６との間への純水、好ましくは超純水の供給及び吸引を行う。
【００７８】
これによって、イオン交換体５６により生成された水素イオンまたは水酸化物イオンによって、基板Ｗに設けられた導電性膜（銅膜６やバリア膜５）の加工電極５０による電解加工を行い、同時に、イオン交換体５６の再生部８０による再生を行う。ここに、純水または超純水がイオン交換体５６の内部を流れるようにすることで、水素イオンまたは水酸化物イオンを多量に生成し、これを基板Ｗの表面に供給することで、効率のよい電解加工を行うことができる。
【００７９】
すなわち、純水または超純水がイオン交換体５６の内部を流れるようにすることで、水の解離反応を促進させる官能基（強酸性陽イオン交換材料ではスルホン酸基）に充分な水を供給して水分子の解離量を増加させ、水酸化物イオン（もしくはＯＨラジカル）との反応により発生した加工生成物（ガスも含む）を水の流れにより除去して、加工効率を高めることができる。従って、純水または超純水の流れは必要で、また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望ましく、一様かつ均一な流れとすることで、イオンの供給及び加工生成物の除去の一様性及び均一性、ひいては加工効率の一様性及び均一性を図ることができる。
【００８０】
この時、加工テーブル４４に設けた渦電流センサ１１０により、加工中の導電性膜（銅膜６やバリア層５）の膜厚を、その場で（in-situ）測定し、この測定結果を基にして電解加工の終点（エンドポイント）を検知する。
そして、電解加工完了後、加工電源７８及び再生電源８８の加工電源７８との接続を切り、基板保持部４２と加工テーブル４４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を揺動させて、電解加工後の基板Ｗを搬送ロボット３６に受け渡す。基板を受け取った搬送ロボット３６は、必要に応じて、基板を反転機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。
【００８１】
なお、加工電極と被加工物との間にイオン交換体を介在させることなく、電解加工を行うと、電気抵抗は、“被加工物と加工電極との距離（電極間距離）”に比例する。これは、イオンの移動距離が小さくなり、その分、必要なエネルギが小さくなるためである。例えば、超純水（１８．２５ＭΩ・ｃｍ）については、電極間距離が１ｃｍの時に電気抵抗１８．２５ＭΩ（電圧１０Ｖで０．５４μＡ）となり、電極間距離が１μｍの時に電気抵抗１．８２５ｋΩ（電圧１０Ｖで５．４ｍＡ）となる。
【００８２】
また、加工電極と被加工物との間にイオン交換体を介在させた場合には、イオン交換体を被加工物に接触させることなく、近接させると、電気抵抗は、基本的には前述と同様に、”被加工物とイオン交換体表面との距離”に比例する。しかし、イオン交換体に被加工物を接触させると、電気抵抗はこれ以上に低下する。この理由は、イオン交換体の内部と外部とでイオンの濃度が大きく異なるためである。
【００８３】
つまり、イオン交換体の内部は、触媒作用により超純水の電離反応が促進され、イオン（Ｈ＋及びＯＨ−）の濃度が増加する。従って、イオン交換体の内部は、イオン交換基が存在するために、高濃度のイオンを蓄積している（またはできる）特殊な場となる。一方、イオン交換体の外部は、イオン交換基が無いため、増加したイオンは元（Ｈ２Ｏ）に戻ろうとし、イオン濃度は格段に低下する。
従って、イオン交換体を被処理物に接触させると、イオン交換体を被処理物に接触させた状態における被加工物と加工電極との距離に関係なく、電気抵抗を一定の低レベルにすることができる。
【００８４】
なお、この例では、加工テーブル４４と基板Ｗとの間に純水、好ましくは超純水を供給した例を示している。このように電解質を含まない純水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５６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。
【００８５】
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んだりすることで電気抵抗を低減しているが、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。
【００８６】
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５６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。
【００８７】
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５６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。
【００８８】
また、基板Ｗと加工電極５０及び給電電極５２との間にイオン交換体５６を挟むことで、加工速度を大幅に向上させるようにしている。つまり、超純水電気化学的加工は、超純水中の水酸化物イオンと被加工材料との化学的相互作用によるものである。しかし、超純水中に含まれる反応種である水酸化物イオン濃度は、常温・常圧状態で１０−７ｍｏｌ／Ｌと微量であるため、除去加工反応以外の反応（酸化膜形成等）による除去加工効率の低下が考えられる。このため、除去加工反応を高効率で行うためには、水酸化物イオンを増加させる必要がある。そこで、水酸化物イオンを増加させる方法として、触媒材料により超純水の解離反応を促進させる方法があり、その有力な触媒材料としてイオン交換体が挙げられる。具体的には、イオン交換体中の官能基と水分子との相互作用により水分子の解離反応に関する活性化エネルギを低下させる。これによって、水の解離を促進させて、加工速度を向上させることができる。
【００８９】
なお、このイオン交換体５６を省略して、基板Ｗと加工電極５０及び給電電極５２との間に純水または超純水を供給するようにしてもよい。このように、イオン交換体５６を省略すると加工速度が遅くなるが、極めて薄い膜を電解加工で除去するのに特に有効である。しかも、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がない。
【００９０】
更に、この例では、電解加工の際に、イオン交換体５６が基板Ｗに接触乃至近接するようにしている。イオン交換体５６と基板Ｗとが近接した状態では、この間隔の大きさにもよるが、電気抵抗がある程度大きいので、必要とする電流密度を与えようとした時の電圧が大きくなる。しかし、一方では、非接触であるため、基板Ｗの表面に沿った純水または超純水の流れが作り易く、基板表面での反応生成物を高効率で除去することができる。これに対して、イオン交換体５６を基板Ｗに接触させると、電気抵抗が極めて小さくなって、印加電圧も小さくて済み、消費電力も低減できる。
【００９１】
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が困難となる。これに対して、イオン交換体５６を基板Ｗに接触させると、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。
【００９２】
なお、この例では、イオン交換体５６を電解質を含む部材として使用した例を示している。このイオン交換体５６の代わりに、他の接触部材を使用し、この接触部材を基板Ｗの表面に接触させながら電解加工を行うようにしてもよい。この接触部材としては、絶縁体または導電性パッドが挙げられる。また、イオン交換体等の電解質を含む部材、絶縁体及び導電性パッド等を任意に組合せて使用してもよい。
【００９３】
図１２は、本発明の他の実施の形態の電解加工装置３４ａを示す。これは、加工テーブル４４として、矩形状で固定タイプのものを、基板保持部４２として、上下動自在で、しかも揺動することなく、水平面に沿って往復動するようにしたものをそれぞれ使用した例を示す。すなわち、矩形状の加工テーブル４４の上面に、その幅方向の全長に亘って延びる電極板７４を互いに離間させつつ所定のピッチで並列に配置し、この電極板７４に加工電源７８の陰極と陽極とを交互に接続して、加工電極７８の陰極に接続した電極板７４が加工電極５０になり、加工電極７８の陽極に接続した電極板７４が給電電極５２となるようにしている。
【００９４】
一方、基板保持部４２は、上下動用モータ６０ａの駆動に伴ってボールねじを介して上下動する上下動アーム４０ａの自由端に保持され、自転用モータ６８の駆動に伴って自転し、更に、往復動用モータ６０ａの駆動に伴ってボールねじ６２ａを介して上下動アーム４０ａと一体に電極板７４と直交する方向に往復動するようになっている。なお、図示しないが、加工電極５０と給電電極５２の上面は、イオン交換体で覆われている。
【００９５】
そして、加工電極５０と給電電極５２との間に、周囲を絶縁物９４で包囲した渦電流センサ１１０を配置している。このように、加工電極５０と給電電極５２との間に、これらの電極５０，５２と接触することなく、渦電流センサ１１０を配置できるスペースがある場合には、このスペース内に渦電流センサ１１０を配置することで、渦電流センサ１１０を加工電極５０及び給電電極５２に非接触で配置することができる。渦電流センサ１１０の個数は、任意に設定できる。
【００９６】
この電解加工装置３４ａは、基板保持部４２で保持した基板Ｗをイオン交換体に接触乃至近接させた状態で、基板保持部４２を介して基板Ｗを回転させ、同時に往復動用モータ６０ａを駆動して基板保持部４２を往復させながら、加工テーブル４４の上面に純水または超純水を供給し、加工電極５０と給電電極５２との間に所定の電圧を印加する。これにより、基板Ｗの表面を電解加工し、同時に、加工テーブル４４に設けた渦電流センサ１１０により、加工中の導電性膜（銅膜６やバリア膜５）の膜厚を、その場で（in-situ）常時測定し、この測定結果を基にして電解加工の終点（エンドポイント）を検知するようにしている。
【００９７】
図１３（ａ）は、渦電流センサの他の例を示す。この渦電流センサは、例えば図１（ｂ）に示す基板Ｗの表面に形成された銅膜６やバリア層５等の検出対象となる導電性膜２０１の近傍に配置されるセンサコイル２０２と、このセンサコイル２０２に接続される交流信号源２０３を有している。ここで、検出対象の導電性膜は、例えば、図１（ｂ）に示す基板Ｗ上に形成された、厚さが０〜１μｍ程度の銅膜６、或いはその下地に形成された、厚さがオングストロームオーダのバリア層５である。バリア層５は、Ｔａ，ＴａＮ，Ｔｉｎからなる高抵抗層である。センサコイル２０２は、１〜数ターンのコイルであり、検出対象の導電性膜に対して、例えば１０〜２０ｍｍ程度の近傍に配置される。交流信号源２０３は、８〜３２ＭＨｚ程度の固定周波数の発振器であり、例えば水晶発振器が用いられる。
【００９８】
また、センサコイル２０２の端部には、導電性膜２０１に形成された渦電流を該センサコイル２０２により検出する同期検波回路２０５が接続されている。この同期検波回路２０５は、導電性膜２０１を含めてセンサコイル２０２側を見たインピーダンスを計測することが可能である。
【００９９】
図１３（ｂ）は、交流信号源２０３とセンサコイル２０２と導電性膜２０１との間の等価回路を示す。交流信号源２０３により供給される交流電圧により、センサコイル２０２に電流Ｉ１が流れる。導電性膜２０１の近傍に配置されたコイル２０２に電流が流れ、この磁束が導電性膜２０１と鎖交することで、その間に相互インダクタンスＭが形成され、導電性膜２０１中に渦電流Ｉ２が流れる。ここで、Ｒ１は、センサコイル２０２を含む一次側の等価抵抗であり、Ｌ１は、同様にセンサコイル２０２を含む一次側の自己インダクタンスである。導電性膜２０２側では、Ｒ２は渦電流損に相当する等価抵抗であり、Ｌ２は、その自己インダクタンスである。交流信号源２０３の端子ａ，ｂからセンサコイル側を見たインピーダンスＺは、導電性膜２０１中に形成される渦電流損の大きさによって変化する。
【０１００】
図１４は、交流信号源側から見たインピーダンスＺの変化を示す。横軸は抵抗成分（Ｒ）であり、縦軸はリアクタンス成分（Ｘ）である。点Ａは、膜厚が例えば１００μｍ以上と極めて大きい場合である。この場合には、交流信号源２０３の端子ａ，ｂからセンサコイル２０２側を見たインピーダンスＺは、センサコイル２０２に近接して配置された導電性膜２０１の渦電流が極めて大きく、センサコイル２０２と等価的に並列に接続された抵抗成分（Ｒ２）とリアクタンス成分ｊω（Ｍ＋Ｌ２）が極めて小さくなる。従って、抵抗成分（Ｒ）およびリアクタンス成分（Ｘ）が共に小さくなる。
【０１０１】
電解加工が進行し、導電性膜２０１が薄くなると、センサコイル入力端（端子ａ，ｂ）から見たインピーダンスＺは、抵抗成分（Ｒ２）が増大し、リアクタンス成分ｊω（Ｍ＋Ｌ２）も増大する。センサコイル入力端から見たインピーダンスＺの抵抗成分（Ｒ）が最大となる点をＢで示す。この時、センサコイル入力端から見た渦電流損が最大となる。さらに電解加工が進行し、導電性膜２０１がより薄くなると、渦電流が減少し、センサコイル入力端から見た抵抗成分は、渦電流損が徐々に減少することから、徐々に小さくなる。そして、導電性膜２０１が全て電解加工により除去されると、そこには渦電流損が存在せず、等価的に並列接続された抵抗成分（Ｒ２）は無限大となり、センサコイル自体の抵抗成分（Ｒ１）のみが残ることになる。この時のリアクタンス成分（Ｘ）は、センサコイル自体のリアクタンス成分（Ｌ１）である。この状態を、点Ｃで示す。
【０１０２】
実際に、例えばシリコン酸化膜中に設けられた配線溝に銅等からなる埋込み配線を、いわゆるダマシンプロセスで形成する場合には、シリコン酸化膜上に窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）等のバリア層が設けられ、その上に導電率の高い銅またはタングステン等の金属配線が設けられる。従って、これらの導電性膜の電解加工にあたっては、バリア層の電解加工の終点検出が重要となる。ところが、バリア層は、上述したように、窒化タンタル（ＴａＮ）または窒化チタン（ＴｉＮ）等の導電率が比較的低く、かつ膜厚がオングストロームオーダの極めて薄い膜からなる。
【０１０３】
この例の渦電流センサにおいては、このようなバリア層の電解加工終点近傍の膜厚検出が容易に可能となる。即ち、図１４に示す点Ｄは、例えば膜厚が１０００Å程度の位置を示し、これより膜厚がゼロとなる点Ｃに向けて、膜厚の変化に対応して抵抗成分の変化が極めて大きく、かつ略直線的に変化する。この時に、リアクタンス成分（Ｘ）は、図１４に示すように、抵抗成分と比較して、極めて変化量が小さい。このため、リアクタンス成分の変化に伴って生じる発振周波数の変化に基づいて膜厚を検出するという原理に基づく従来の渦電流センサでは、この膜厚変化に対して発振周波数の変化は極めて小さい。このため、周波数変化の分解能を上げるためには、周波数を高くする必要があった。しかしながら、この渦電流センサによれば、発振周波数は固定したままで、抵抗成分の変化を見ることにより膜厚の変化を検出するものであるので、比較的低い周波数でこの極めて薄い膜厚の電解加工状態を明瞭に観察することが可能となる。
【０１０４】
図１５（ａ）〜（ｃ）は、オングストロームオーダの微細な導電性層の膜厚の検出結果を示す。それぞれ横軸は残膜厚を示し、縦軸の実線は抵抗成分（Ｒ）を示し、点線はリアクタンス成分（Ｘ）を示している。図１５（ａ）は、タングステン（Ｗ）膜に関するデータであり、１０００Å以下の微細な残膜厚で抵抗成分の変化を見ることにより明瞭に膜厚の変化を検出できることがわかる。図１５（ｂ）は、窒化チタン（ＴｉＮ）膜に関するデータであり、同様に１０００Å以下の領域で膜厚の変化を明瞭に検出できる。図１５（ｃ）は、チタン（Ｔｉ）膜に関するデータであり、図１５（ｃ）に示すように、膜厚が５００〜０Åに変化する間に、その抵抗成分が大幅に変化することで、明瞭にその膜厚の変化を検出することができる。
【０１０５】
交流信号源の発振周波数は、導電率が比較的低いバリア層の検出では、発振周波数を、例えば３２ＭＨｚ程度に高くすることが望ましい。発振周波数を高くすることにより、０〜２５０Åのバリア層の膜厚変化を明瞭に観察することができる。これに対して、例えば銅膜等の導電率が比較的高い金属においては、８ＭＨｚ程度の低い発振周波数でも明瞭に膜厚の変化の検出が可能である。また、タングステン膜の場合には、１６ＭＨｚ程度の発振周波数が好適である。このように、電解加工対象膜の種類に対応して、発振周波数を選択することが好ましい。
【０１０６】
図１５（ａ）〜（ｃ）に示す各例において、抵抗成分（Ｒ）の変化に対して、リアクタンス成分（Ｘ）の変化は極めて小さい。バリア層の膜厚検出例で、タンタル膜において、残膜厚が０Åと２５０Åでリアクタンス成分（Ｘ）の変化は、０．００５％であった。これに対して抵抗成分（Ｒ）の変化は、１．８％であった。よって、検出感度は、リアクタンス成分の変化を見る方式に対して、約３６０倍検出感度が向上することになる。
【０１０７】
図１６は、交流信号源側からセンサコイル側を見たインピーダンスＺの計測回路例を示す。上述した膜厚の検出例は、主として抵抗成分（Ｒ）の変化に着目したものであるが、図１６に示すインピーダンスＺの計測回路においては、膜厚の変化に伴う抵抗成分（Ｒ）、リアクタンス成分（Ｘ）、振幅出力（Ｚ）および位相出力（ｔａｎ−１Ｒ／Ｘ）を取出すことができる。従って、これらの信号出力を用いることで、例えば振幅の大きさにより膜厚を計測するなど、より多面的な電解加工の進行状況のチェックが可能となる。
【０１０８】
センサコイル２０２は、検出対象の導電性膜を備えた基板Ｗの近傍に配置される。センサコイル２０２に交流信号を供給する信号源２０３は、水晶発振器からなる固定周波数の発振器であり、例えば、８，１６，３２ＭＨｚの固定周波数の電圧を供給する。信号源２０３で形成される交流電圧は、バンドパスフィルタ３０２を介してセンサコイル２０２に供給される。センサコイル２０２の端子で検出された信号は、高周波アンプ３０３および位相シフト回路３０４を経て、ｃｏｓ同期検波回路３０５およびｓｉｎ同期検波回路３０６からなる同期検波部に入力され、検出信号のｃｏｓ成分とｓｉｎ成分とが取出される。ここで、交流信号源２０３で形成される発振信号から、位相シフト回路３０４により、信号源２０３の同相成分（０゜）と直交成分（９０゜）の２つの信号が形成され、それぞれｃｏｓ同期検波回路３０５とｓｉｎ同期検波回路３０６とに導入され、上述の同期検波が行われる。
【０１０９】
同期検波された信号は、ローパスフィルタ３０７，３０８により、信号成分以上の不要な高周波成分が除去され、ｃｏｓ同期検波出力である抵抗成分（Ｒ）出力と、ｓｉｎ同期検波出力であるリアクタンス成分（Ｘ）出力とがそれぞれ取出される。また、ベクトル演算回路３０９により、抵抗成分（Ｒ）出力とリアクタンス成分（Ｘ）出力とから振幅出力（√Ｒ２＋Ｘ２）が得られる。また、ベクトル演算回路３１０により、同様に抵抗成分出力とリアクタンス成分出力とから位相出力（ｔａｎ−１Ｒ／Ｘ）が得られる。
【０１１０】
図１７は、渦電流センサにおけるセンサコイルの構成例を示す。センサコイル２１０は、導電性膜に渦電流を形成するためのコイルと、導電性膜の渦電流を検出するためのコイルとを分離したもので、ボビン２１１に巻回された３層のコイル２１２，２１３，２１４により構成されている。ここで中央のコイル２１２は、交流信号源２０３に接続される発振コイルである。この発振コイル２１２は、交流信号源２０３より供給される電流が形成する磁界により、近傍に配置される基板Ｗ上の導電性膜に渦電流を形成する。ボビン２１１の上側（導電性膜側）には、検出コイル２１３が配置され、導電性膜に形成される渦電流により発生する磁界を検出する。そして、発振コイル２１２の検出コイル２１３と反対側にはバランスコイル２１４が配置されている。
【０１１１】
コイル２１２，２１３，２１４は、この例においては、同じターン数（例えば４ターン）のコイルにより形成され、検出コイル２１３とバランスコイル２１４とは互いに逆相に接続されている。従って、コイル２１３，２１４に鎖交する同一磁束に対して、発生する起電力が互いに打ち消し合うように結線されている。コイル２１２，２１３，２１４の直径は、例えば１５ｍｍ程度である。
【０１１２】
図１８は、各コイルの接続例を示す。検出コイル２１３とバランスコイル２１４とは、上述したように直列回路を構成し、その両端は、図１８に示すように、可変抵抗２１６を含む抵抗ブリッジ回路２１７に接続されている。可変抵抗２１６の抵抗値を調整することで、コイル２１３，２１４からなる直列回路の出力電圧が、導電性膜が存在しないときにはゼロとなるように調整可能としている。コイル２１２は、交流信号源２０３に接続され、交番磁束を生成することで、近傍に配置される導電性膜に渦電流を形成する。即ち、センサコイル２１０の近傍に導電性膜が存在せず、ここに渦電流が形成されていないときには、互いに逆相に接続されたコイル２１３，２１４からなる直列回路の出力がゼロとなるように可変抵抗２１６を調整する。従って、コイル２１２が交番磁束を発生させても、コイル２１３，２１４の互いに逆相に接続された直列回路には出力は現れない。
【０１１３】
そして、導電性膜が検出コイル２１３の近傍に存在する時には、導電性膜中に形成される渦電流によって生じる磁束が検出コイル２１３とバランスコイル２１４とに鎖交するが、検出コイル２１３のほうが導電性膜に近い位置に配置されているので、両コイル２１３，２１４に生じる誘起電圧のバランスが崩れ、これにより導電性膜の渦電流によって形成される鎖交磁束を検出することができる。即ち、交流信号源に接続された発振コイル２１２から、検出コイル２１３とバランスコイル２１４との直列回路を分離して、抵抗ブリッジ回路でバランスの調整を行うことで、ゼロ点の調整が可能である。従って、導電性膜に流れる渦電流をゼロの状態から検出することが可能になるので、導電性膜中の渦電流の検出感度が高められる。これにより、広いダイナミックレンジで導電性膜に形成される渦電流の大きさの検出が可能となる。
【０１１４】
図１９（ａ）は、導電性膜の膜厚の変化に伴うセンサコイル２１０の検出端子側に現れる同期検波出力のうち、導電性膜の膜厚の変化に対するリアクタンス成分（Ｘ＝ωＬ）の変化を示す。膜厚の変化に対するリアクタンス成分の変化の関係は、膜厚が厚い方から薄い方に変化するに従って、リアクタンス成分Ｘが図示するように変化する。即ち、導電性膜の膜厚は、極薄膜厚の領域（ａ）ではリアクタンス成分の変化（Ｘ＝ωＬ）が少なく、膜厚が厚くなる領域（ｂ）ではリアクタンス成分の変化（Ｘ＝ωＬ）は大きくなる。さらにそれ以上の膜厚の領域（ｃ）ではリアクタンス成分の変化（Ｘ＝ωＬ）は飽和する。
【０１１５】
図１９（ｂ）は、導電性膜の膜厚の変化に伴うセンサコイル２１０の検出端子側に現れる同期検波出力のうち、導電性膜の膜厚の変化に対する抵抗成分Ｒの変化を示す。膜厚の変化に対する抵抗成分Ｒの変化の関係は、膜厚が厚い方から薄い方に変化するに従って、抵抗成分Ｒが図示するように変化する。即ち、極薄膜厚の領域（ａ）では抵抗成分Ｒの出力が直線的に大きく変化し、ある厚さの領域（ｂ）になると抵抗成分Ｒの変化は飽和し、更に膜厚が厚くなる領域（ｃ）においては抵抗成分Ｒの出力が低下する。ここで、銅膜の場合は、（ａ）点が約１０００Å程度を示し、（ｂ）点が２０００−３０００Åを示し、（ｃ）点が５０００Å以上を示す。
【０１１６】
抵抗成分とリアクタンス成分の出力をそれぞれ二乗し、平方することでベクトル演算回路により導電性膜の膜厚に対応した合成インピーダンスＺを出力することが可能である。図１９（ｃ）は、導電性膜の膜厚と合成インピーダンスＺとの関係を示す。図１９（ｃ）から明らかなように、合成インピーダンスＺでは、膜厚の変化に対して出力が直線的に変化する領域が、図１９（ａ）または（ｂ）の抵抗成分またはリアクタンス成分を単独に計測するのと比較して格段に拡張する。即ち、合成インピーダンスＺによれば、ダイナミックレンジの広い導電性膜の膜厚の計測が可能になる。
【０１１７】
上記の各例では、加工電極５０と給電電極５２との間に加工電源５８から電圧を印加して導電性膜等の被加工物の電解加工を行い、この電解加工中に、渦電流センサで導電性膜等の被加工物の厚み（膜厚）を測定するようにしている。電解加工にあっては、加工電極５０と給電電極５２との間に電圧が印加されている状態で加工が進行する。このため、加工電極５０と給電電極５２との間に電圧が印加されている状態で被加工物の厚さを測定すると、測定された厚さと実際の厚さとの間に差が生じることがある。
【０１１８】
また、加工電極５０と給電電極５２との間に、電圧が周期的に変動するパルス電圧を印加して電解加工を行うことで、加工面にピットが発生することを効果的に抑制できることが判っている。このように、加工電極５０と給電電極５２との間にパルス電圧を印加して電解加工を行いながら、渦電流センサを使用して被加工物の厚さを測定しようとすると、印加するパルス電圧の周波数がセンサ自身が検出のために発振する周波数（例えば、数１０ＭＨｚの交流）に近づいた場合に、渦電流センサの検出信号にノイズが混じりやすくなる。
【０１１９】
そこで、加工電極５０と給電電極５２との間に電圧を印加する加工電源５８として、例えば、図２０に示す、電圧Ｖ１（オン）と電圧０（オフ）を周期的に繰り返すパルス電圧を印加するバイポーラ電源を使用し、このパルス電圧の周期的に訪れる電圧０の時、つまり加工電極５０と給電電極５２との間に電圧を印加していない時に、渦電流センサをオンとして、導電性膜等の被加工物の厚み（膜厚）を随時測定するようにしてもよい。
【０１２０】
このように、加工電極５０と給電電極５２との間に電圧を印加していない時、つまり電解加工が進行していない時に導電性膜等の被加工物の厚み（膜厚）を渦電流センサで測定することで、精密な加工量制御を行うことができる。しかも、加工電極５０と給電電極５２との間に印加するパルス電圧の周波数がセンサ自身が検出のために発振する周波数（例えば、数１０ＭＨｚの交流）に近づいた場合でも、渦電流センサの検出信号へノイズが混じるのを低減することができる。更に、パルス電圧の最低電位を０とすることで、周期的に訪れる電圧が０（オフ）の時に、被加工物の厚さを随時測定することができる。
【０１２１】
なお、パルス電圧を印加する電源として、バイポーラ電源以外の電源、例えば、タイマー及びリレー制御により周期的に通電をオンオフさせる直流電源を用いてもよい。また、工場や家庭に供給されている５０／６０Ｈｚの交流電源をダイオードを組み込んだ回路に連結し、交流電流を半波カットするようにしてもよい。さらに、交流電圧にバイアス電圧をかけてパルス電圧を形成してもよい。サイリスタ、コンデンサ、ダイオードを用いて周期的に変動する電圧（電位）が供給できる手段であってもよい。また、一般的に市販されているスウィッチング電源を使用することもできる。波形を制御できるプログラマブル電源やシーケンス制御電源が特に好ましく利用できる。
【０１２２】
この例では、加工電極５０と給電電極５２との間に印加されるパルス電圧として、方形波を使用しているが、サイン波、三角波、のこぎり波またはステップ波等を使用してもよい。
また、パルス電圧を使用することなく、加工電極５０と給電電極５２との間に連続的な直流電流（ＤＣ）を流しつつ電解加工を行いつつ、この電解加工中に電圧がオフの時間、つまり加工電極５０と給電電極５２との間に直流電流（ＤＣ）を流さない時間を設けて、この電圧がオフの時間に被加工物の厚さを渦電流センサで測定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【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を備えた基板処理装置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の平面図である。
【図６】渦電流センサの概略構成を示す透視斜視図である。
【図７】図６に示す渦電流センサにおける電解加工の進行に伴う発振周波数の変化を示すグラフである。
【図８】渦電流センサの発振信号の検出回路を示す図である。
【図９】図８における振幅調整回路を示す図である。
【図１０】（ａ）は発振周波数の推移軌跡を示す図であり、（ｂ）は発振周波数の時間微分値の推移軌跡を示す図である。
【図１１】ＬＣＲメータによる等価インピーダンスの推移軌跡を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態の電解加工装置を示す一部切断の平面図である。
【図１３】（ａ）は、他の渦電流センサの構成を示す図で、（ｂ）は、（ａ）の等価回路である。
【図１４】図１３（ａ）に示す渦電流センサによる膜厚の変化に伴う抵抗成分（Ｒ）とリアクタンス成分（Ｘ）の推移軌跡を示す図である。
【図１５】図１３（ａ）に示す渦電流センサによる膜厚の変化に伴う抵抗成分（Ｒ）とリアクタンス成分（Ｘ）の変化例を示す図である。
【図１６】同期検波回路の構成例を示す図である。
【図１７】センサコイルの構成例を示す図である。
【図１８】図１７に示すセンサコイルの接続例を示す図である。
【図１９】（ａ）は、導電性膜の膜厚と同期検波出力の内のリアクタンス成分の変化を示すグラフで、（ｂ）は、導電性膜の膜厚と同期検波出力の内の抵抗成分の変化を示し、（ｃ）は、導電性膜の膜厚と同期検波出力の内のインピーダンス（振幅）の変化を示す。
【図２０】加工電極と給電電極との間に印加されるパルス電圧と渦電流センサによる測定のタイミングの関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１２４】
５  バリア層（被加工物）
６  銅膜（被加工物）
３０  ロード・アンロード部
３２  反転機
３４，３４ａ  電解加工装置
３６  搬送ロボット
３８  制御部
３９  洗浄・乾燥部
４０  揺動アーム
４０ａ  上下動アーム
４２  基板保持部
４４  加工テーブル
５０  加工電極
５２  給電電極
５６  イオン交換体
６６  揺動軸
７０  中空モータ
７２  純水ノズル
７４  電極板
７６，９０  スリップリング
７８  加工電源
８０  再生部
８２  揺動アーム
８４  再生ヘッド
８６  再生電極
８８  再生電源
９４  絶縁物
１１０  渦電流センサ
１１１，２０２，２１０  センサコイル
１１３  発振回路
１１３  箱体
１１５  同軸ケーブル
２０３  信号源
２０５  同期検波回路
２１１  ボビン
２１２，２１３，２１４  コイル
２１６  可変抵抗
２１７  抵抗ブリッジ回路
【図１】
2005120464.tif 000003
【図２】
2005120464.tif 000004
【図３】
2005120464.tif 000005
【図４】
2005120464.tif 000006
【図５】
2005120464.tif 000007
【図６】
2005120464.tif 000008
【図７】
2005120464.tif 000009
【図８】
2005120464.tif 000010
【図９】
2005120464.tif 000011
【図１０】
2005120464.tif 000012
【図１１】
2005120464.tif 000013
【図１２】
2005120464.tif 000014
【図１３】
2005120464.tif 000015
【図１４】
2005120464.tif 000016
【図１５】
2005120464.tif 000017
【図１６】
2005120464.tif 000018
【図１７】
2005120464.tif 000019
【図１８】
2005120464.tif 000020
【図１９】
2005120464.tif 000021
【図２０】
2005120464.tif 000022