平坦化方法及び平坦化装置
平坦化方法は、配線材料としての金属膜の表面に初期段差が形成されていても、金属膜の表面を全面に亘って、しかも十分な加工速度で平坦に研磨できる。この平坦化方法は、被加工物上に形成した初期段差を有する金属膜表面を加工して平坦化するにあたり、金属膜表面の初期段差を形成する凹部のみを固体またはペースト状の被覆材料で被覆し、研磨剤を用いない電解加工によって金属膜表面を加工する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は平坦化方法及び平坦化装置に係り、特に半導体ウエハ等の基板の表面に設けた微細な配線用凹部の内部に埋込みつつ該表面に成膜した銅膜等の金属膜からなる配線材料（導電膜）の表面を加工して平坦化するのに使用される平坦化方法及び平坦化装置に関する。
【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を用いる動きが顕著になっている。銅配線は、基板の表面に設けた微細な配線用凹部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、研磨により不要の銅を除去するようにしている。
【０００３】
図１Ａ〜１Ｃ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１Ａ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配線用凹部としてのコンタクトホール３とトレンチ４を形成する。そして、この上にＴａＮ等からなるバリア膜５、更にバリア膜５の上に電解めっきの給電層としてのシード層７をスパッタリングやＣＶＤ等により形成する。
【０００４】
そして、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、図１Ｂに示すように、基板Ｗのコンタクトホール３及びトレンチ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）等により基板Ｗの表面を研磨し、絶縁膜２上の銅膜６、シード層７及びバリア膜５を除去して、コンタクトホール３及びトレンチ４内に充填させた銅膜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１Ｃに示すように、銅膜６からなる配線が絶縁膜２の内部に形成される。
【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。したがって、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重要となってくる。
【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。したがって、これらの加工方法は、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】
例えば、化学機械的研磨（ＣＭＰ）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排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自体を省略もしくはこの負荷を軽減することが強く求められている。
【０００８】
このような課題を解決する手段として、電極と被加工物の間に加工処理部材としてのイオン交換体を配置し、電解液として純水もしくは超純水のような電気抵抗の大きな液体を用いて加工を行うことで、被加工物に与える機械的ストレスをなくし、後洗浄も簡便な電解加工が提案されている（例えば、特開２００３−１４５３５４号公報参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えば、銅配線を形成するため、表面に配線材料としての銅膜を成膜した基板にあっては、図２Ａに示すように、絶縁膜２の内部に所定のピッチで設けた多数のトレンチ４の内部に銅を埋込みつつ絶縁膜２の表面に銅膜（金属膜）６を堆積させたパターン部Ｐと、このパターン部Ｐの周囲を囲繞するように絶縁膜２の表面の銅膜６を堆積させたフィールド部Ｆが一般に存在する。そして、このパターン部Ｐには、形成すべき配線の密度や配線幅等により、様々な初期段差が形成される。
【００１０】
電解加工で銅膜６の表面を加工して平坦化する際、銅膜６の表面の初期段差が原因となって電極と銅膜６との間の電界強度が異なる。特に凸部が集中するパターン部Ｐではフィールド部Ｆより電解強度が高くなるため、反応種イオン（研磨する導電膜の溶解を促進するイオン性物質。例えば反応する導電膜が銅の場合、水酸化物イオン）の供給量がフィールド部Ｆより多くなる。これにより、パターン部Ｐにおける銅膜６の加工速度がフィールド部Ｆにおける銅膜６の加工速度よりも大きくなる。しかも、段差を形成する凹部６ａと凸部６ｂにおける銅膜６の加工速度差が得にくく、凹部６ａも凸部６ｂとほぼ同じ速度で加工される。このため、図２Ｂ及び２Ｃに示すように、初期段差が加工によって除去されるに残り、銅膜６の表面を全面に亘って平坦化することが困難となる。しかも、電解加工を更に継続すると、図２Ｄに示すように、トレンチ４内に埋込んだ銅が加工除去されて配線容量が目減りし、配線抵抗が上昇してしまう。
【００１１】
このため、酸化剤や錯化剤などの表面皮膜形成剤を添加した電解液を使用して、銅膜６のような被加工物の電解加工を行うようにしている。これにより、銅膜６の凹部６ａ内での電解溶出反応を抑制し、凹部６ａにおける銅膜６の加工速度を凸部６ｂよりも遅くして、凸部６ｂを選択的に加工することで、平坦度を上げることができる。しかし、この場合、加工速度を上げるために印加電圧を高くすると、これらの皮膜による電解反応を抑制する効果が不十分となって、十分な段差解消能力を得ることができない。
【００１２】
また、前述のように、パターン部Ｐにおける銅膜６の研磨速度がフィールド部Ｆにおける銅膜６の研磨（処理）速度よりも大きくなる結果、図３Ａ〜３Ｃに示すように、パターン部Ｐに位置する銅膜６の全体に凹部９が形成される現象が生じることもある。この凹部９の大きさは、パターン部Ｐの形状等によってはかなり大きくなり、銅膜６の全面に亘る平坦化を困難にしている。
【００１３】
このため、図４Ａ及び４Ｂに示すように、銅膜６のパターン部Ｐにおける銅膜６の研磨速度と、フィールド部Ｆにおけるの銅膜６の研磨速度を同等し、これによって、図４Ｃに示すように、パターン部Ｐ及びフィールド部Ｆの存在に拘わらず、銅膜６の表面を全面に亘って平坦に研磨することが求められる。この要請に応えるため、様々な試みがなされているが、パターン部Ｐにおける銅膜６の研磨速度をフィールド部Ｆにおける銅膜６の研磨速度と同等にするのは一般にかなり困難である。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、例えば配線材料としての銅膜等の金属膜（導電膜）の表面に初期段差が形成されていても、金属膜の表面を全面に亘って、しかも十分な加工速度で平坦に研磨できるようにした平坦化方法及び平坦化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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の平坦化方法は、被加工物上に形成した初期段差を有する金属膜表面を加工して平坦化するにあたり、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凹部のみを固体またはペースト状の被覆材料で被覆し、研磨剤を用いない電解加工によって前記金属膜表面を加工する。
【００１６】
この平坦化方法によれば、金属膜表面の凹部を被覆材料で被覆して該凹部の加工を抑制しつつ、金属膜の凸部を選択的に電解加工で加工することで、金属膜表面を平坦化することができる。しかも、被覆材料として、例えば１０Ｖ以上の印加電圧による電解加工を行っても金属膜と分離することがない、金属膜との結合力の高い固体またはペースト状材料を使用することで、十分な加工速度を得ることができる。
【００１７】
通常の電解液を使用して電解加工を行ってもよいが、超純水、純水、または電気導電率が５００μＳ/ｃｍ以下の液体を使用して電解加工を行うことが望ましく、これにより、被加工物表面の汚染を大幅に低減することができ、また加工後の廃液の処理も容易となる。
【００１８】
本発明の好ましい一態様において、平坦化方法は、前記金属膜表面に電解加工によって加工されずに残った前記被覆材料を除去し、前記金属膜表面を更に加工する。
【００１９】
金属膜表面の凹部を被覆材料で被覆し該凹部における金属膜の加工を抑制しつつ金属膜表面を電解加工で加工すると、例えば絶縁材からなる被覆部材が完全に除去されずに金属膜表面に残ることがある。このような場合に、例えば凸部が解消して被覆材料が露出した段階で被覆材料を除去し、金属膜表面を更に加工することで、被覆材料がない平坦化された金属膜表面を得ることができる。被覆材料を除去した後の金属膜表面の加工は、例えば電解液または超純水を用いた電解加工で行っても、通常のＣＭＰ等、任意の方法で行ってもよい。
【００２０】
前記被覆材料は、例えば抵抗率が１０６Ω・ｃｍ以上の絶縁性材料、または抵抗率が１０３Ω・ｃｍ以下の導電性材料からなる。
【００２１】
被覆材料として、抵抗率が１０６Ω・ｃｍ以上（導電率１μＳ／ｃｍ以下）の絶縁性材料を使用し、被覆材料に電流が殆ど流れないようにすることで、被覆材料で被覆された金属膜凹部で電解反応が進行しないようにすることができる。これによって、金属膜の凸部を優先的に除去することができる。この絶縁性材料としては、例えばフォトレジスト、塗料、油性インクまたは速乾性接着剤等が挙げられる。
【００２２】
被覆材料として、抵抗率が１０３Ω・ｃｍ以下（導電率１０３μＳ／ｃｍ以上）の導電性材料を使用し、被覆材料に電流が流れるようにすることで、導電性材料表面でも電解反応が進行するようにすることができる。これによって、被覆材料内部を通って凹部の金属膜にも電子電流が流れるようにして、金属膜全面における電流密度をより均一にして、被覆部以外の金属膜を均一に加工することができる。この導電性材料としては、例えば導電性塗料、導電性インク、導電性接着剤または導電性ペースト等が挙げられる。これらは、樹脂中に金属微粒子やカーボン等の導電性粒子を配合して導電性を持たせたものであり、導電性粒子の配合量で導電率を制御することができる。
【００２３】
絶縁性材料または導電性材料からなる被覆材料は、電解加工によって多少（金属膜よりも遅く）加工されることが好ましい。
【００２４】
本発明の好ましい一態様において、前記被覆材料を前記金属膜表面の全面に塗布した後、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凸部に位置する前記被覆材料のみを除去して、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凹部のみを被覆材料で被覆する。
【００２５】
例えば、金属膜表面の全面に油性インクや油性塗料を塗布した後、金属膜表面の油性インクをアルコールやシンナで拭き取ったり、金属膜表面の全面にレジストを塗布し露光した後、現像したりすることで、金属膜表面の初期段差を形成する凹部のみを被覆材料で被覆することができる。
【００２６】
本発明の好ましい一態様において、前記被覆材料を前記金属膜表面の前記凹部に選択的に塗布して、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凹部のみを被覆材料で被覆する。
例えば、インクジェット法によって、金属膜表面の凹部のみに選択的にインクを塗布することによって、金属膜表面の初期段差を形成する凹部のみを被覆材料で被覆することができる。
【００２７】
本発明の好ましい一態様において、被加工物の金属膜に近接させた加工電極と該金属膜に給電する給電電極との間に電圧を印加し、加工処理部材が存在する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液体を供給し、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を相対運動させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行う。
【００２８】
液体として、通常の電解液を使用してもよいが、超純水、純水、または電気導電率が５００μＳ/ｃｍ以下の液体を使用することが望ましく、これにより、被加工物表面の汚染を大幅に低減することができ、また加工後の廃液の処理も容易となる。
【００２９】
前記加工処理部材は、イオン交換体またはイオン交換体を含む材料からなることが好ましい。
加工処理部材として、イオン交換体またはイオン交換体を含む材料を使用することで、超純水等の液体中の水分子の水酸化物イオンと水素イオンへの解離を促進しながら、金属膜表面を加工し平坦化することができる。加工処理部材として、ＣＭＰパッド、固定砥粒パッドまたはＰＶＡスポンジ等を使用してもよい。
【００３０】
本発明の好ましい一態様において、被加工物の金属膜に近接させた加工電極と該金属膜に給電する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前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給し、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を相対運動させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行う。
【００３１】
本発明の好ましい一態様において、前記加工電極及び／または前記給電電極の側方に配置した接触部材を前記被加工物の前記金属膜表面に接触させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行う。
【００３２】
このように、接触部材を金属膜表面に接触させて電解加工による金属膜表面の加工を行うことで、加工速度を調整しつつ固体またはペースト状の被覆材料を加工（除去）することができる。この接触部材として、例えばＣＭＰパッド、固定砥粒パッドまたはＰＶＡスポンジ等を使用することができ、イオン交換体またはイオン交換体を含む材料を使用してもよい。
【００３３】
本発明の平坦化装置は、金属膜表面の初期段差を形成する凹部のみを固体またはペースト状の被覆材料で被覆する被覆材料処理装置と、研磨剤を用いない電解加工によって前記金属膜表面を加工する電解加工装置とを有する。
前記被覆材料処理装置は、例えばレジスト処理装置からなる。
【００３４】
本発明の他の平坦化方法は、被加工物上に形成したパターン部とフィールド部を有する金属膜（導電膜）表面を研磨して平坦化するにあたり、前記パターン部における金属膜の研磨速度を前記フィールド部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で金属膜表面の第１研磨を行い、前記フィールド部における金属膜の研磨速度を前記パターン部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で金属膜表面の第２研磨を行う。
【００３５】
この平坦化方法により、第１研磨で主にパターン部内の金属膜（導電膜）表面の初期段差を解消し、第２研磨で主に金属膜表面のパターン部とフィールド部との間の段差を解消して、被加工物全面における金属膜表面を平坦に研磨することができる。第１研磨におけるフィールド部の金属膜の研磨速度、及び第２研磨におけるパターン部の金属膜の研磨速度は、共にゼロであることが最も好ましい。
【００３６】
第１研磨は、パターン部内の金属膜表面の初期段差が解消されるまで継続される。第１研磨におけるパターン部内の金属膜の研磨速度が小さいと、第２研磨でパターン部とフィールド部との間における金属膜表面の段差を解消するのに使用できる金属膜の厚さが小さくなる。従って、第１研磨では、パターン部内の金属膜の研磨速度をフィールド部の金属膜の研磨速度よりも少なくとも２倍以上増加させて、第１研磨でパターン部とフィールド部との間に段差が形成される速度を大きくすることが望ましい。
【００３７】
前記第１研磨及び前記第２研磨の少なくとも一方を電解加工で行うことが好ましい。
これにより、ＣＭＰ自体を省略もしくはこの負荷を軽減することができる。
【００３８】
本発明の好ましい一態様において、被加工物の金属膜表面に近接させた加工電極と該金属膜に給電する給電電極との間に電圧を印加し、加工処理部材が存在する、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液体を供給し、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を相対運動させて前記第１研磨及び前記第２研磨をそれぞれ行う。
【００３９】
このように、電気化学的相互作用により従来のＣＭＰよりも低圧力で金属膜の研磨を行うことで、金属膜の特性が損なわれることを防止することができる。液体として、超純水、純水、または電気導電率が５００μＳ／ｃｍ以下の液体または電解液を使用することが好ましく、これにより、被加工物表面の汚染を大幅に低減することができ、また加工後の洗浄及び廃液の処理も容易となる。
【００４０】
前記加工処理部材は、イオン交換体またはイオン交換体を含む材料からなることが好ましい。
本発明の好ましい一態様において、前記パターン部と前記加工処理部材とを接触させて前記第１研磨を行い、前記パターン部と前記加工処理部材とを非接触状態にして前記第２研磨を行う。
【００４１】
特に、加工処理部材としてイオン交換体等を使用した時、加工処理部材（イオン交換体等）をパターン部に接触させて第１研磨を行い、加工処理部材（イオン交換体等）とパターン部とを非接触状態にすることで、パターン部における金属膜の研磨速度を第１研磨よりも遅くした第２研磨を行うことができる。この第２研磨時に、加工処理部材は、金属膜のフィールド部に接触していても良い。
【００４２】
加工処理部材をパターン部に非接触な状態にして研磨を行うためには、加工処理部材の接触圧力による変形を小さくする必要がある。このため、加工処理部材として、剛性が高いもの、例えばヤング率を増加させたり、加工処理部材の厚さを厚くして断面２次モーメントが増加するような形状を有するようにしたものが使用される。加工処理部材とフィールド部の金属膜との接触圧力を低減してもよい。
【００４３】
本発明の好ましい一態様において、前記パターン部と前記加工処理部材とを接触させて前記第１研磨を行い、前記第２研磨より前または第２研磨と同時に前記パターン部の抵抗形成処理を行う。
【００４４】
パターン部に抵抗を形成する抵抗形成処理を行うことで、パターン部における金属膜の研磨速度を遅らせることができる。この抵抗形成処理としては、以下のような処理が挙げられる。
（１）パターン部を酸化剤（Ｈ２Ｏ２，Ｏ３等）または錯化剤に晒し、パターン部における金属膜表面を不働態化または錯体化させて、反応種イオンがパターン部における金属膜表面へ到達するのを抑制する処理。
（２）液体に絶縁性を有する添加剤を導入し、パターン部における金属膜表面を該添加剤（絶縁物）で被覆して、反応種イオンがパターン部における金属膜表面に到達するのを防止する処理。
（３）液体に反応種イオンと金属膜との反応を抑制する添加剤、例えばＢＴＡ（ベンゾトリアゾール）のような防食剤を導入して、反応種イオンと金属膜との反応そのものを抑制する処理。
【００４５】
抵抗形成処理は、パターン部にのみに行われることが望ましいが、仮にフィールド部に行われても、加工処理部材または接触部材の接触圧力でフィールド部から除去または除外できる程度であれば良い。抵抗形成処理は、第２研磨の前に行っても、第２研磨と同時に行ってもよい。
【００４６】
本発明の好ましい一態様において、前記第２研磨は、前記パターン部の抵抗形成処理を行いつつ、前記パターン部と前記加工処理部材とを非接触状態にして行う。
第２研磨の際に、加工処理部材がパターン部に接触しないようにすることで、抵抗形成処理によって、パターン部の金属膜表面に形成された不働態化膜、錯化物または絶縁物等の抵抗が、加工処理部材と接触して除去されてしまうことを防止することができる。
【００４７】
前記加工電極及び／または前記給電電極の近傍に配置した接触部材を前記被加工物の前記金属膜表面に接触させて前記第１研磨及び前記第２研磨の少なくとも一方を行うようにしてもよい。
【００４８】
本発明の好ましい一態様において、被加工物の金属膜に近接させた加工電極と該金属膜に給電する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前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給し、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を相対運動させて前記第１研磨及び前記第２研磨をそれぞれ行う。
【００４９】
第２研磨より前または第２研磨と同時に抵抗形成処理を行ってもよい。また、前記パターン部の抵抗形成処理を行いつつ、前記パターン部と前記加工電極とを非接触状態にして前記第２研磨を行ってもよい。
【００５０】
前記加工電極及び／または前記給電電極の近傍に配置した接触部材を前記被加工物の導電膜表面に接触させて前記第１研磨及び前記第２研磨の少なくとも一方を行ってもよい。
前記加工電極と前記被加工物の前記金属膜表面との距離を０．０５μｍ以上５０μｍ以下にして前記第１研磨及び前記第２研磨の少なくとも一方を行ってもよい。
【００５１】
イオン性反応促進剤を導電率が５００μＳ／ｃｍ以下の液体と組合せて使用することによって、加工電極と被加工物の金属膜表面との距離を０．０５μｍ以上５０μｍ以下にした第１研磨を行うことができる。イオン性反応促進剤は、抵抗形成処理に使用される絶縁性の添加剤または防腐剤として作用し電解処理を抑制する物質の吸着を阻止して、電解処理（反応）を維持することができる。イオン性反応促進剤として、ビス（３−スルホポリピル）ジスルフィドに代表されるスルホン基を有する有機硫黄が好ましく使用される。液体の電気導電率が高いと、パターン部及びフィールド部における金属膜の研磨が共に等方的となり、パターン部とフィールド部における金属膜の研磨速度に差が出ないが、液体の電気導電率を小さくすることで、これらの研磨を異方性に近づけて、パターン部とフィールド部における金属膜の研磨速度に差が出るようにすることができる。また、研磨時に、イオン性反応促進剤を電界強度の強い部分、つまりパターン部における金属膜の凸部上端に集中させ、これによって、パターン部における金属膜の研磨速度を上昇させることができる。加工電極と金属膜との距離を変化させて電解研磨を行ったところ、この距離を０．０５μｍから５０μｍとすることで、金属膜を好適に研磨できることが実験的に確認されている。
【００５２】
時間管理、テーブル電流の検出または画像認識によって、前記第１研磨の終点を検知することができる。
時間管理とは、加工時間管理のことであり、電流条件を下に決定された所定の加工時間が経過した時点で第一研磨を終了する。
【００５３】
第１研磨の進行に伴って、パターン部内のパターン形状、つまり金属膜表面の段差が徐々に解消され、この段差がほぼ完全に解消されて平坦化された時点を第１研磨の終点とする。例えば加工処理部材を金属膜に接触させつつ該金属膜表面を研磨する時、研磨の進行に伴って金属膜表面が平坦化されると、金属膜と加工処理部材との間の接触面積が大きくなって、テーブル電流が大きくなり、またパターン画像の変化として捉えた時、パターン形状が徐々に消えてゆく。このため、テーブル電流の検出または画像認識によって第１研磨の終点を検知することができる。
【００５４】
本発明の平坦化装置は、被加工物上に形成したパターン部とフィールド部を有する導電膜表面を、前記パターン部における導電膜の研磨速度の方が前記フィールド部における導電膜の研磨速度よりも高い状態で研磨する第１研磨部と、前記フィールド部における導電膜の研磨速度の方が前記パターン部における導電膜の研磨速度よりも高い状態で導電膜表面を研磨する第２研磨部を有する。
前記第１研磨部及び第２研磨部の少なくとも一方は、電解加工で研磨を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、例えば配線材料としての銅膜等の金属膜（導電膜）の表面に初期段差が形成されていても、導電膜の表面を全面に亘って平坦に研磨して、導電膜表面の平坦化をより簡便に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、本発明の実施の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、基板の表面に形成した配線材料としての銅膜６（図１Ｂ参照）を加工の対象となる金属膜（導電膜）として、この銅膜（金属膜）６の表面を加工して平坦化するようにした例を示している。本発明を基板以外の被加工物や、銅膜以外の金属膜（導電膜）の平坦化にも適用できることは言うまでもない。
【００５７】
図５は、本発明の実施の形態に係る平坦化装置を示す平面図である。図５に示すように、平坦化装置は、例えば、図１Ｂに示すように、表面に加工の対象となる金属膜（導電膜）としての銅膜６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Ｗを反転させる反転機３２と、基板Ｗの表面に被覆材料としてのレジストを塗布し露光する、被覆材料処理装置としてのレジスト処理装置３４と、研磨材を用いない電解加工を行う電解加工装置３６と、電解加工後の基板Ｗを洗浄・乾燥する洗浄部３８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４０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３６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４２がロード・アンロード部３０に隣接して配置されている。
【００５８】
図６は、基板処理装置内のレジスト処理装置（被覆材料処理装置）３４を示す。図６に示すように、レジスト処理装置３４は、レジスト塗布部５０と露光部５２とから主に構成されている。レジスト塗布部５０は、銅膜６（図１Ｂ参照）が形成された表面を上向きにして基板Ｗを着脱自在に保持する回転自在な基板ステージ５４と、この基板ステージ５４の上方に揺動自在に配置された揺動アーム５６と、この揺動アーム５６の自由端に取付けられて、基板ステージ５４で保持した基板Ｗのほぼ中央の処理位置と側方の待避位置との間を移動するレジスト滴下ノズル５８を備えている。基板ステージ５４の直上方に位置して、紫外線ランプ６０を内蔵した露光部５２が配置されている。更に、図示しないが、レジスト塗布装置３４は、基板Ｗの表面に現像液を供給して露光したレジストを現像する現像部、及び現像後の基板表面を洗浄する洗浄部が備えられている。基板を洗浄した後に、レジストを、例えば１００〜１５０℃でベーク処理するヒータステージをレジスト処理装置３４の側方等に設置するようにしてもよい。
【００５９】
この例では、抵抗率が１０６Ω・ｃｍ以上（導電率１μＳ／ｃｍ以下）の絶縁性材料からなるポジ型フォトレジストを被覆材料として使用し、このポジ型フォトレジスト６２を基板Ｗの表面に塗布するようにしている。レジストには、感光する光の波長によって、フォトレジストの他に、Ｘ線レジスト、電子線レジストなどがあるが、本発明では、いずれのレジストを使用してもよい。また、感光した部分が現像により溶解するか、感光していない部分が溶解するかによって、ポジ型とネガ型に分類でき、この例では、ポジ型を使用しているが、ネガ型を使用するようにしてもよい。レジストの代わりに、塗料、油性インク（油性マーカ）または乾燥性接着剤等を使用してもよい。
【００６０】
このレジスト処理装置３４の操作を、図７Ａ〜７Ｃを参照して説明する。先ず、基板ステージ５４の上面に表面を上向きにして基板Ｗを保持する。そして、基板ステージ５４の側方の待避位置にあったレジスト滴下ノズル５８を基板ステージ５４で保持した基板Ｗのほぼ中央の処理位置に移動させる。この状態で、基板Ｗのほぼ中央にレジスト滴下ノズル５８からポジ型フォトレジスト６２を滴下し、基板Ｗを基板ステージ５４と共に回転させてスピンコートする。これにより、図７Ａに示すように、絶縁膜２に設けたトレンチ４の内部に埋込み絶縁膜２を覆う銅膜（金属膜）６の凹部６ａ内に入り込ませながら、ポジ型フォトレジスト６２を銅膜６の表面に均一に塗布する。
【００６１】
次に、レジスト滴下ノズル５８を処理位置から待避位置に移動させ、露光部５２の紫外線ランプ６０から基板Ｗの表面に向けて紫外線を照射し、これによって、図７Ｂに示すように、銅膜６の凹部６ａの底部に位置するレジスト６２ａを残して他のレジスト６２ｂを露光する。そして、この基板Ｗの表面に現像液を供給し現像して、図７Ｃに示すように、露光されたレジスト６２ｂを除去する。これによって、銅膜６の凹部６ａを絶縁性材料のレジスト（被覆材料）６２（６２ｂ）からなる被覆層（絶縁層）で被覆する。
【００６２】
そして、基板Ｗの表面を純水等で洗浄（リンス）し、必要に応じて、例えば１００〜１５０℃のベーク処理を行う。このように、レジスト６２にベーク処理を行い、レジスト６２中の溶媒を蒸発させることによって、下記の電解加工におけるレジスト６２の除去速度を変化させることができる。これを利用し、ベーク処理温度とベーク処理時間を調整することよって、銅膜（金属膜）６とレジスト６２の電解加工における選択比を制御して、銅膜６を平坦化することが可能となる。一般的には、高い温度で、長時間ベーク処理することによって、レジストの加工速度は遅くなる。
【００６３】
図８は、図５に示す電解加工装置３６を模式的に示す平面図で、図９は、図８の縦断面図である。図８及び図９に示すように、この電解加工装置３６は、上下動可能かつ水平面に沿って往復運動可能なアーム２４０と、アーム２４０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２４２と、アーム２４０が取付けられる可動フレーム２４４とを備えている。
【００６４】
可動フレーム２４４の上部には上下動用モータ２５０が設置されており、この上下動用モータ２５０には上下方向に延びるボールねじ２５２が連結されている。ボールねじ２５２にはアーム２４０の基部２４０ａが係合しており、上下動用モータ２５０の駆動に伴ってアーム２４０がボールねじ２５２を介して上下動する。また、可動フレーム２４４は、水平方向に延びるボールねじ２５４に取付けられており、往復運動用モータ２５６の駆動に伴ってアーム２４０と共に水平面に沿って往復運動する。
【００６５】
基板保持部２４２は、アーム２４０の自由端に設置された自転用モータ２５８に接続されており、自転用モータ２５８の駆動に伴って回転（自転）する。上述したように、アーム２４０は、上下動及び水平方向に往復運動可能となっており、基板保持部２４２は、アーム２４０と一体となって上下動及び水平方向に往復運動可能となっている。
【００６６】
基板保持部２４２の下方には、矩形状の電極部２４６が配置されている。この電極部２４６の大きさは、基板保持部２４２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。
【００６７】
電極部２４６の下方には中空モータ２６０が設置されており、この中空モータ２６０の主軸２６２には、この主軸２６２の上端面の中心から偏心した位置に駆動端２６４が設けられている。電極部２４６は、その中央において、駆動端２６４に軸受（図示せず）を介して回転自在に連結されている。電極部２４６と中空モータ２６０との間には、周方向に３つ以上の自転防止機構（図示せず）が設けられている。これによって、中空モータ２６０の駆動により電極部２４６がスクロール運動（並進回転運動）を行う。
【００６８】
次に、電極部２４６について詳細に説明する。図１０は、電極部２４６の縦断面図である。図８及び図１０に示すように、電極部２４６は、Ｘ方向（図８参照）に延びる複数の電極部材２８２を備えており、これらの電極部材２８２は、平板状の加工テーブル２８４上に並列に等ピッチで配置されている。
【００６９】
図１０に示すように、各電極部材２８２は、電源２４８（図８参照）に接続される電極２８６と、電極２８６の表面を一体的に覆う、加工処理部材としてのイオン交換体２９０とを備えている。イオン交換体２９０は、電極２８６の両側に配置された保持プレート２８５により電極２８６に取付けられている。
【００７０】
なお、この例では、加工処理部材として、イオン交換体を使用した例を示しているが、イオン交換体を含む材料や、発泡ポリウレタンパッド（例えばＩＣ−１０００，ロームアンドハースエレクトロニックマテリアルズ社製）等の研磨パッド、固定砥粒パッドまたはＰＶＡスポンジ等で加工処理部材を構成してもよい。
【００７１】
イオン交換体２９０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。純水や超純水がイオン交換体２９０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。このような通水性を有する部材としては、例えば、通液性を有するスポンジ状の部材やナフィオン（デュポン社の商標）のような膜状部材に開孔を設けて通水性をもたせるようにしたものを使用することができる。
【００７２】
イオン交換体２９０は、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てもよい。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。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。また、イオン交換体２９０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、又はその他有機高分子が挙げられる。素材形態としては、不織布の他に、織布、シート、多孔質材、ネット、または短繊維等が挙げられる。イオン交換体２９０の内部に強酸性陽イオン交換繊維（不織布イオン交換体）を配置して、イオン交換容量を高めてもよい。
【００７３】
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、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。したがって、グラフト重合前の素材の重量に対し、グラフト重合によって増加した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。
【００７４】
強酸性カチオン交換基を付与した不織布は、上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。
【００７５】
イオン交換体２９０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、又はその他有機高分子が挙げられる。またイオン交換体２９０の素材形態としては、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。ポリエチレンやポリプロピレンを素材として使用した場合は、放射線（γ線又は電子線）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重合物ができる。一方、ポリオレフィン以外の有機高分子を素材として使用し場合は、素材にモノマーを含浸させ、そこに放射線（γ線、電子線及び紫外線）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、グラフと鎖の均一性に欠けるが、ほとんどの素材に適用できる。
【００７６】
イオン交換体２９０をアニオン交換基又はカチオン交換基を付与した不織布で構成することで、純水や超純水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や超純水等の液体の移動に伴って効率良く電極２８６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。
【００７７】
イオン交換体２９０をアニオン交換基又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２９０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。
【００７８】
この例では、隣り合う電極部材２８２の電極２８６に、電源２４８の陰極と陽極とが交互に接続されている。例えば、電極２８６ａ（図１０参照）を電源２４８の陰極に接続し、電極２８６ｂ（図１０参照）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、陰極に接続した電極２８６が加工電極２８６ａとなり、陽極に接続した電極２８６が給電電極２８６ｂとなる。このように、この例では、加工電極２８６ａと給電電極２８６ｂとが並列に交互に配置される。
【００７９】
加工材料によっては、電源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、電源の陰極に接続した電極２８６ａが加工電極となり、陽極に接続した電極２８６ｂ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、電源の陽極に接続した電極２８６ｂが加工電極となり、陰極に接続した電極２８６ａが給電電極となる。
【００８０】
このように、加工電極２８６ａと給電電極２８６ｂとを電極部２４６のＹ方向（電極部材２８２の長手方向と垂直な方向）に交互に設けることで、基板Ｗの銅膜（金属膜）６（図１Ｂ参照）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、電極２８６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、加工の繰り返しの多重性によって加工面の平坦度を向上させることができる。
【００８１】
ここで、電極部材２８２の電極２８６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、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。
【００８２】
図１０に示すように、電極部２４６の加工テーブル２８４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２９２が形成されており、この流路２９２は純水供給管２９４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２８２の両側には、支持体２９６が立設され、この各支持体２９６の上面に基板Ｗの表面（下面）に接触する接触部材２９８が設置されている。この支持体２９６及び接触部材２９８の内部には、流路２９２に連通する連通孔２９６ａが形成されており、この連通孔２９６ａを介して純水、好ましくは超純水が基板Ｗと電極部材２８２のイオン交換体２９０との間に供給される。
【００８３】
この接触部材２９８として、ＣＭＰパッド、固定砥粒パッドまたはＰＶＡスポンジ等を使用することができる。イオン交換体またはイオン交換体を含む材料を使用してもよい。
【００８４】
この電解加工装置３６にあっては、図１１に示すように、基板Ｗをある程度の力でイオン交換体２９０に押し付けて基板Ｗを接触部材２９８の上面に接触させる。これによって、基板Ｗの押圧力を接触部材２９８が受け、基板Ｗとイオン交換体２９０との接触面積が変化しないようにして、基板Ｗが傾くことを防止し、接触面積を均一にして、均一な加工を実現することができる。接触部材２９８によって、レジスト等の被覆材料の除去加工速度を調整することが可能となる。
【００８５】
各電極部材２８２の電極２８６の内部には、流路２９２からイオン交換体２９０に通じる貫通孔３００が形成されている。このような構成により、流路２９２内の純水または超純水等の流体は、貫通孔３００を通ってイオン交換体２９０に供給される。
【００８６】
本発明は、イオン交換体を用いた電解加工に限られない。例えば、加工液として電解液を用いた場合は、電極の表面に取付けられる加工処理部材としては、イオン交換体に限られず、柔らかい研磨パッドや不織布のようなものであってもよい。
【００８７】
このような構成の電解加工装置３６の操作においては、図１１に示すように、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを、接触部材２９８の上面に接触させつつ、電極部２４６のイオン交換体２９０の表面にも接触させる。この状態で、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを回転させつつ、中空モータ２６０を駆動して電極部２４６をスクロール運動させ、同時に、支持体２９６の連通孔２９６ａから基板Ｗと電極部材２８２との間に純水又は超純水を供給し、各電極部材２８２の貫通孔３００を通じて純水又は超純水をイオン交換体２９０に含ませる。この例では、イオン交換体２９０に供給された純水又は超純水は、各電極部材２８２の長手方向端部から排出される。そして、電源２４８により加工電極２８６ａと給電電極２８６ｂとの間に所定の電圧を印加して、基板Ｗの表面に堆積させた銅膜（金属膜）６の電解加工を行う。
【００８８】
次に、この実施の形態における平坦化装置を用いた電解加工について説明する。まず、例えば、図１Ｂに示すように、絶縁膜２内に形成したトレンチ４内の埋込みつつ該絶縁膜２の表面に金属膜（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４０で取出す。この銅膜６には、図１２Ａに示すように、多数の凹部６ａと凸部６ｂを有するパターン部Ｐと該パターン部Ｐを包囲するフィールド部Ｆが形成されている。搬送ロボット４０は、取出した基板Ｗをレジスト処理装置（被覆材料処理装置）３４に搬送し、このレジスト処理装置３４で、この例では、前述のようにして、銅膜６の凹部６ａを絶縁性材料のレジスト（被覆材料）６２からなる被覆層（絶縁層）で被覆する。そして、このレジスト６２に、所定の温度で所定の時間のベーク処理を行って、電解加工におけるレジスト６２の除去速度を調整する。
【００８９】
搬送ロボット４０は、ベーク処理後の基板Ｗをレジスト処理装置３４から受取り、必要に応じて反転機３２に搬送して、基板Ｗの銅膜６を形成した表面が下を向くように反転させる。
【００９０】
搬送ロボット４０は反転させた基板Ｗを受取り、これを電解加工装置３６に搬送し、基板保持部２４２に吸着保持させる。次に、上下動用モータ２５０を駆動して基板保持部２４２を下降させ、この基板保持部２４２で保持した基板Ｗを電極部２４６の接触部材２９８及びイオン交換体２９０の表面に接触させる。この状態で、自転用モータ２５８を駆動して基板Ｗを回転させ、同時に中空モータ２６０を駆動して電極部２４６をスクロール運動させる。同時に、基板Ｗとイオン交換体２９０との間に純水又は超純水を供給する。
【００９１】
そして、電源２４８により加工電極２８６ａと給電電極２８６ｂとの間に所定の電圧を印加し、イオン交換体２９０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）２８６ａにおいて電解加工を行う。この加工において、銅膜６のパターン部Ｐ内の凹部６ａは、絶縁性材料からなり、従って電解加工による加工が抑制されるレジスト（被覆材料）６２で被覆されており、このため、銅膜６のレジスト（被覆材料）６２で被覆されていない部分が優先的に加工されて、銅膜６の表面が徐々に平坦化される。
【００９２】
つまり、図１２Ａに示すように、絶縁膜２の内部に形成したトレンチ４内に埋込みつつ成膜した銅膜６のパターン部Ｐにおける凹部６ａの底部を絶縁性材料からなるレジスト（被覆材料）６２で被覆した状態で電解加工を開始すると、最初は、主にパターン部Ｐにおける銅膜６の凸部６ｂが優先的に加工され、これによって、図１２Ｂに示すように、パターン部Ｐ内が徐々に平坦化される。更に加工が進行すると、パターン部Ｐ内の銅膜６の加工が抑制されて、フィールド部Ｆの銅膜６が優先的に加工され、これによって、図１２Ｃに示すように、銅膜６のパターン部Ｐにおける凹部６ａ内に絶縁性材料からなるレジスト（被覆材料）６２を僅かに残した状態で、パターン部Ｐ及びフィールド部Ｆが平坦化される。そして、更に加工が進行すると、銅膜６のパターン部Ｐにおける凹部６ａ内に残ったレジスト６２が除去されて、図１２Ｄに示すように、銅膜６の表面が平坦化される。
【００９３】
このレジスト６２として、加工電極２８６ａと給電電極２８６ｂとの間に、例えば１０Ｖ以上の電圧を印加して電解加工を行っても、銅膜６と分離することがない、銅膜６との結合力の高い被覆層（絶縁層）を形成する材料を使用することで、レジスト６２による電解反応を抑制する効果を維持しながら、十分な加工速度を得ることができる。
【００９４】
このように、絶縁性材料からなるレジスト６２等の被覆材料は、電解加工によって、銅膜６等の金属膜よりも遅い速度で多少加工されることが好ましい。しかも電解加工におけるレジスト６２の加工速度と銅膜６の加工速度の選択比を調整することで、銅膜６の表面にレジスト６２を残すことなく、銅膜６の表面を平坦化することができる。
【００９５】
前述のように、銅膜６の表面に接触部材２９８を接触させつつ相対的に移動させ、この接触部材２９８で被覆材料の表面を削り取るようにすることによっても、レジスト（被覆材料）６２の加工速度を調整することができる。このことは、以下の例にあっても同様である。
【００９６】
この例では、銅膜６及びレジスト６２を連続的に加工して、レジスト６２を残すことなく銅膜６の表面を平坦化するようにした例を示しているが、例えば、レジスト６２の加工速度の関係で、連続的な加工ではレジスト６２を残すことなく除去して銅膜６の表面を平坦化することが困難な場合がある。このような場合には、例えば図１２Ｃに示すように、パターン部Ｐ及びフィールド部Ｆにおける銅膜６の表面が平坦化して、銅膜６の表面にレジスト６２が露出した段階で、このレジスト６２を別工程で除去し、しかる後、銅膜６の表面を更に加工することで、図１２Ｄに示すように、レジスト６２を残すことなく銅膜６の表面を平坦化するようにしてもよい。このレジスト６２を除去した後の加工は、例えば電解液または超純水を用いた電解加工で行っても、通常のＣＭＰ等、任意の方法で行ってもよい。
【００９７】
前述のように、銅膜６の表面に接触部材２９８を接触させつつ両者を相対的に移動させることで、例えば図１２Ｃに示す、銅膜６の表面に露出したレジスト６２を接触部材２９８で除去するようにしてもよい。
【００９８】
電解加工終了後、加工電極２８６ａ及び給電電極２８６ｂの電源２４８との接続を切り、基板保持部２４２の回転と電極部２４６のスクロール運動を停止させる。しかる後、基板保持部２４２を上昇させ、アーム２４０を移動させて基板Ｗを搬送ロボット４０に受け渡す。基板Ｗを受け取った搬送ロボット４０は、必要に応じて反転機３２に搬送して基板Ｗを反転させた後、基板Ｗをロード・アンロード部３０のカセットに戻す。
【００９９】
ここで、電解加工中に基板Ｗとイオン交換体２９０との間に供給する純水は、ここでは電気導電率が１０μＳ／ｃｍ以下の水であり、超純水は、例えば電気導電率が０．１μＳ／ｃｍ以下の水である。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、イオン交換体２９０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。
【０１００】
純水又は超純水の代わりに、電気導電率５００μＳ／ｃｍ以下の液体、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。
【０１０１】
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、電気導電率が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。純水又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２９０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、電気導電率の値が高すぎる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以下の電気導電率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。
【０１０２】
図１３は、被覆材料処理装置としてのレジスト処理装置の他の例を示す。図１３に示すように、このレジスト処理装置（被覆材料処理装置）３４ａは、図６に示すレジスト処理装置３４と同じ構成のレジスト塗布部５０とレジスト拭き取り部７０を有している。このレジスト拭き取り部７０は、レジスト塗布部５０の基板ステージ５４の上方に上下動及び回転自在に配置された回転板７２と、この回転板７２の下面に下向きで取付けた拭き取りパッド７４を有している。
【０１０３】
このレジスト処理装置３４ａにあっては、基板ステージ５４の上面に表面を上向きにして保持した基板Ｗほぼ中央にレジスト滴下ノズル５８からレジスト６２を滴下し、基板Ｗを基板ステージ５４と共に回転させてスピンコートする。これにより、図１４Ａに示すように、絶縁膜２に設けたトレンチ４の内部に埋込みつつ絶縁膜２を覆う銅膜（金属膜）６の凹部６ａ内に入り込ませながら、レジスト６２を銅膜６の表面に均一に塗布する。次に、回転板７２を回転させながら下降させ、拭き取りパッド７４の表面（下面）をレジスト６２の表面に擦り付ける。これによって、図１４Ｂに示すように、銅膜６の凹部６ａ内に位置するレジスト６２を残しながら、銅膜６の凸部６ｂの上部に位置するレジスト６２を除去して、銅膜６の凹部６ａのみをレジスト（被覆材料）６２からなる被覆層で被覆する。
【０１０４】
このように、基板Ｗの表面にレジスト６２を滴下した後、基板Ｗを回転させてスピンコートすると、銅膜６の凹部６ａの方が凸部６ｂよりも厚くレジスト６２が塗布される。例えば配線部が９μｍ、スペース部が１μｍのパターンの場合、配線部とスペース部におけるレジスト６２の膜厚差を４００ｎｍ以上にすることが可能である。このため、拭き取りパッド７４の表面（下面）をレジスト６２の表面に擦り付けることで、銅膜６の凸部６ｂの上部に位置するレジスト６２のみを選択的に除去することができる。
【０１０５】
この例にあっては、被覆材料として、ポジ型フォトレジスト以外の任意のレジストを使用することができる。
なお、レジスト処理装置３４ａの側方等にヒータステージを設置し、レジスト６２を、例えば１００〜１５０℃でベーク処理して、レジスト６２の電解加工における除去速度を調整するようにしてもよいことは前述と同様である。
【０１０６】
上記の例では、被覆材料として、抵抗率が１０６Ω・ｃｍ以上（電気導電率１μＳ／ｃｍ以下）の絶縁性材料からなるレジストを使用して絶縁層（被覆層）を形成しているが、抵抗率が１０３Ω・ｃｍ以下（導電率１０３μＳ／ｃｍ以上）の導電性材料を使用して導電層（被覆層）を形成してもよい。この導電性材料としては、導電性塗料、導電性インク、導電性接着剤または導電性ペースト等が挙げられる。これらの導電性材料は、樹脂中に金属微粒子やカーボン等の導電性粒子を配合して導電性を持たせたものであり、導電性粒子の配合量で導電率を制御することができる。
【０１０７】
被覆材料６４として導電性材料を使用した場合にあっても、先ず、図１５Ａに示すように、絶縁膜２に設けたトレンチ４の内部に埋込みつつ該絶縁膜２の表面に成膜した銅膜（金属膜）６の凹部６ａを被覆材料６４で被覆する。この被覆方法としては、例えば銅膜６の全面に油性マーカ等の導電性インクを塗布し、しかる後、銅膜６の表面の導電性インクをアルコールやシンナで拭き取ったり、インクジェット法によって、銅膜６の凹部６ａのみに選択的に導電性インクを塗布したりすることが挙げられる。
【０１０８】
そして、この銅膜６の凹部６ａを被覆材料６４からなる被覆層（導電層）で被覆した基板Ｗに電解加工を施して銅膜６の表面を平坦化する。図１５Ａに示すように、パターン部Ｐにおける銅膜（金属膜）６の凸部６ｂが被覆材料６４の表面から突出している場合にあっては、この凸部６ｂ及びフィールド部Ｆの銅膜６が優先的に加工されて、図１５Ｂに示すようにパターン部Ｐとフィールド部Ｆが平坦化される。更に加工が進行すると、被覆材料６４の表面でも電解反応が進行し、被覆材料６４を通って凹部６ａの銅膜６にも電子電流が流れるため、被覆材料６４を含めた銅膜６の全面における電流密度がより均一となり、これによって、図１５Ｃに示すように、銅膜６の表面が、全面に亘ってより均一に加工される。そして、更に加工が進行すると、銅膜６のパターン部Ｐにおける凹部６ａ内に残った被覆材料６４が除去されて、銅膜６の表面が平坦化される。
【０１０９】
この場合においても、導電性材料からなる被覆材料６４は、電解加工によって、銅膜６等の金属膜よりも遅い速度で多少加工されることが好ましく、電解加工における被覆材料６４の加工速度と銅膜６の加工速度の選択比を調整することで、銅膜６の表面に被覆材料６４を残すことなく、銅膜６の表面を平坦化することができる。
【０１１０】
前述と同様に、銅膜６の表面に被覆材料６４が露出した段階で、この被覆材料６４を別工程に除去し、しかる後、銅膜６の表面を更に加工したり、銅膜６の表面に接触部材２９８を接触させつつ相対的に移動させることで、銅膜６の表面に露出した被覆材料６４を接触部材２９８で除去したりしてもよい。
【０１１１】
図１６は、電解加工装置の他の例における電極部の要部を示す。この電解加工装置の電極部２４６ａの前述の電解加工装置における電極部２４６と異なる点は以下の通りである。
電極部２４６ａは、互いに平行に延びる複数の電極３０２を備えており、これらの電極３０２は、イオン交換体等で覆われることなく、外部に露出した状態で、平板状の加工テーブル上に並列に等ピッチで配置されている。隣り合う電極３０２に電源の陰極と陽極とが交互に接続され、これによって、例えば、銅を加工する場合においては、電源の陰極に接続した電極３０２が加工電極３０２ａとなり、陽極に接続した電極３０２が給電電極３０２ｂとなる。
【０１１２】
電極部２４６ａの加工テーブルの内部には、被加工面に純水等の液体（電解液）を供給するための流路が形成されており、この流路は液体供給管を介して液体供給源に接続されている。各電極３０２の両側には、支持体３１０が立設され、この各支持体３１０の上面に基板Ｗの表面（下面）に接触する接触部材３１２が設置されている。この支持体３１０及び接触部材３１２の内部には、流路に連通する貫通孔３１４が、電極３０２の内部には流路に連通する貫通孔３１６がそれぞれ形成されており、この貫通孔３１４，３１６を介して純水等の液体が基板Ｗと電極３０２との間に供給される。
【０１１３】
接触部材３１２として、ＣＭＰパッド、固定砥粒パッドまたはＰＶＡスポンジ等を使用することができる。イオン交換体またはイオン交換体を含む材料を使用してもよい。
【０１１４】
この電極部２４６ａにあっては、基板保持部２４２（図８及び図９参照）で保持した基板Ｗを電極部２４６ａの接触部材３１２の表面に接触させつつ電解加工を行うのであるが、この電解加工時に、基板Ｗと電極３０２とが互いに接触することなく、基板Ｗと電極３０２との距離Ｄが０．０５μｍ以上で５０μｍ以下となるようにする。
電解加工時に、基板Ｗと電極３０２との間に、例えば純水、超純水または電気導電率が５００μＳ／ｃｍ以下の液体を供給する。
【０１１５】
本発明によれば、例えば配線材料としての銅膜等の金属膜（導電膜）の表面に初期段差が形成されていても、金属膜の表面を、十分な加工速度で全面に亘って平坦に加工して、金属膜表面の平坦化をより簡便かつ高速で行うことができる。
【０１１６】
図１７は、本発明の他の実施の形態に係る平坦化装置を示す平面図である。図１７に示すように、平坦化装置は、一対のロード・アンロード部１３０と、基板Ｗを反転させる反転機１３２と、第１研磨部１３４と第２研磨部１３６を有する、研磨装置としての電解加工装置１３８と、電解加工後の基板Ｗを洗浄・乾燥する洗浄部１４０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１４２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、平坦化装置には、加工電極と給電電極との間に印加する電圧、またはこれらの間を流れる電流をモニタしたり、テーブル電流を検出したりする制御部１４４がロード・アンロード部３０に隣接して備えられている。
【０１１７】
図１８は、図１７に示す電解加工装置（研磨装置）１３８を模式的に示す平面図である。図１８に示すように、この電解加工装置１３８は、図８及び図９に示す電解加工装置３６と同様に、上下動可能かつ水平面に沿って往復運動可能なアーム２４０と、アーム２４０の自由端に垂設されて表面を下向き（フェースダウン）にして基板Ｗを吸着保持する基板保持部２４２と、アーム２４０が取付けられる可動フレーム２４４とを備えている。
【０１１８】
可動フレーム２４４の上部には上下動用モータ２５０が設置され、この上下動用モータ２５０の駆動に伴ってアーム２４０が上下動する。また、可動フレーム２４４自体も、水平方向に延びるボールねじ２５４に取付けられて、往復運動用モータ２５６の駆動に伴って可動フレーム２４４及びアーム２４０が水平面に沿って往復運動する。基板保持部２４２は、アーム２４０の自由端に設置された自転用モータ２５８に接続されており、この自転用モータ２５８の駆動に伴って回転（自転）する。
【０１１９】
この基板保持部２４２の下方には、基板保持部２４２と共に第１研磨部１３４を構成する矩形状の第１電極部２４６ｂと、基板保持部２４２と共に第２研磨部１３６を構成する矩形状の第２電極部２４６ｃが配置されている。基板保持部２４２は、第１電極部２４６ｂの直上方位置と、第２電極部２４６ｃの直上方位置との間を移動する。
【０１２０】
第１電極部２４６ｂ及び第２電極部２４６ｃは、図８及び図９に示す電解加工装置３６の電極部２４６と同様に、中空モータの駆動によりスクロール運動（並進回転運動）を行う。
【０１２１】
第１電極部２４６ｂは、図８及び図９に示す電解加工装置３６の電極部２４６と同様な構成であり、図１９に示すように、基板Ｗをある程度の力で各電極２８６を覆うイオン交換体２９０に押し付けて基板Ｗを接触部材２９８の上面に接触させる。これによって、基板Ｗの押圧力を接触部材２９８が受け、基板Ｗとイオン交換体２９０との接触面積が変化しないようにして、基板Ｗが傾くことを防止し、接触面積を均一にして、均一な加工を実現することができる。
【０１２２】
第１電極部２４６ｂの各イオン交換体（加工処理部材）２９０は、基板Ｗをある程度の力でイオン交換体２９０に押し付けて基板Ｗを接触部材２９８の上面に接触させた時、イオン交換体２９０が、図２１Ａに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（金属膜）６の凸部６ｂの表面に接触し、加工中も該凸部６ｂの表面に接触し続けて、図２１Ｂに示すように、凸部６ｂを選択的に研磨してパターン部Ｐ内における銅膜６の表面を平坦化できる弾性を有している。
【０１２３】
このような構成の第１研磨部１３４においては、図１９に示すように、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを、接触部材２９８の上面に接触させつつ、第１電極部２４６ｂのイオン交換体２９０の表面にも接触させ、これによって、イオン交換体２９０を、図２１Ａに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（金属膜）６の凸部６ｂの表面に接触させる。基板保持部２４２で保持した基板Ｗを回転させつつ第１電極部２４６ｂをスクロール運動させ、同時に、支持体２９６の連通孔２９６ａから基板Ｗと電極部材２８２との間に純水又は超純水を供給し、また、各電極２８６の貫通孔３００を通じて純水又は超純水をイオン交換体２９０に含ませる。そして、電源２４８（図１８参照）により加工電極２８６ａと給電電極２８６ｂとの間に所定の電圧を印加し、イオン交換体２９０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）２８６ａにおいて基板Ｗの表面に堆積させた銅膜（導電膜）６の第１研磨（電解加工）を行う。
【０１２４】
この時、特に凸部が集中するパターン部Ｐでは電解強度がフィールド部Ｆより高くなるため、反応種イオンの供給量がフィールド部Ｆより多くなり、パターン部Ｐにおける銅膜６の研磨速度がフィールド部Ｆにおける銅膜６の研磨速度よりも大きくなる。
【０１２５】
純水や超純水等にイオン性反応促進剤を添加した電解液を使用してもよい。電界強度の強い部分、つまりパターン部Ｐにおける銅膜６の凸部６ｂの上端にイオン性反応促進剤を集中させて、パターン部Ｐにおける銅膜６の凸部６ｂの研磨速度を更に上昇させる。これによって、パターン部Ｐとフィールド部Ｆにおける銅膜６の十分な研磨（加工）速度差を得ることができる。
【０１２６】
特に、第１研磨部１３４による第１研磨は、パターン部Ｐ内の銅膜６表面の初期段差が解消されるまで継続される。このため、第１研磨における銅膜６の研磨速度が小さいと、下記の第２研磨でパターン部Ｐとフィールド部Ｆにおける銅膜６の表面の段差を解消するのに使用できる銅膜６の厚さが小さくなる。従って、第１研磨では、パターン部Ｐ内の銅膜６の研磨速度をフィールド部Ｆの銅膜６の研磨速度よりも少なくとも２倍以上増加させて、第１研磨でパターン部Ｐとフィールド部Ｆとの間に段差が形成される速度を大きくすることが望ましい。純水や超純水等の電解液（液体）中にイオン性反応促進剤を添加することで、この要請に応えることができる。
【０１２７】
図２０は、第２研磨部１３６を構成する第２電極部２４６ｃの要部を示す。この第２電極部２４６ｃの第１電極部２４６ｂと異なる点は、加工処理部材として、剛性が高く弾性変形の少ないイオン交換体２９０ａを使用するとともに、上面に接触部材２９８を取付けた支持体２９６の高さをより高くして、基板Ｗをある程度の力で押し付けて接触部材２９８の上面に接触させた時、イオン交換体２９０ａが、図２１Ｂに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（金属膜）６の表面に接触しないようにした点である。イオン交換体２９０ａは、フィールド部Ｆにおける銅膜６の表面に接触するようにしてもよい。
【０１２８】
この第２研磨部１３６の操作にあっては、図２０に示すように、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを、第２電極部２４６ｃの接触部材２９８の表面に接触させる。イオン交換体２９０ａは、図２１Ｂに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（金属膜）６の表面に接触しない。なお、イオン交換体２９０ａが、図２１Ｂに示す、フィールド部Ｆにおける銅膜（金属膜）６の表面に接触していてもよい。
【０１２９】
前述の第１研磨部１３４と同様に、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを回転させつつ、第２電極部２４６ｃをスクロール運動させる。同時に、基板Ｗと電極部材２８２との間に純水又は超純水を供給し、また、純水又は超純水をイオン交換体２９０ａに含ませ、加工電極２８６ａと給電電極２８６ｂとの間に所定の電圧を印加して、加工電極（陰極）２８６ａにおいて基板Ｗの表面に堆積させた銅膜（導電膜）６の電解加工（研磨）を行う。
【０１３０】
研磨中、イオン交換体２９０ａは、図２１Ｂに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（金属膜）６の表面に接触しておらず、このため、パターン部Ｐにおける銅膜６の研磨速度が低下してフィールド部Ｆよりも遅くなり、主に、フィールド部Ｆの銅膜６が選択的に研磨される。これによって、図２１Ｃに示すように、銅膜６の表面に残ったパターン部Ｐとフィールド部Ｆとの間の段差が解消されて、銅膜６の表面が平坦化される。
【０１３１】
このように、第１研磨で主にパターン部Ｐ内の銅膜６の表面の初期段差を解消し、その後、第２研磨で主に銅膜６の表面のパターン部Ｐとフィールド部Ｆとの間の段差を解消することで、基板Ｗの全面における銅膜６の表面を平坦に研磨することができる。
【０１３２】
第２研磨に際し、パターン部Ｐにおける銅膜６の表面に抵抗を形成する抵抗形成処理を行い、パターン部Ｐにおける銅膜（導電膜）６の研磨速度を遅らせることで、フィールド部Ｆの研磨速度との間により大きな研磨速度差を持たせることが好ましい。この抵抗形成処理としては、処理液（電解液）として、純水や超純水等に酸化剤（Ｈ２Ｏ２，Ｏ３等）または錯化剤を添加したものを使用し、パターン部Ｐにおける銅膜６の表面を不働態化または錯体化させて、反応種イオンがパターン部Ｐにおける銅膜６の表面へ到達するのを抑制する処理がある。
【０１３３】
他の処理として、処理液（電解液）として、純水や超純水等に絶縁性を有する添加剤を導入したものを使用し、図２２に示すように、パターン部Ｐにおける銅膜６の表面を添加剤（絶縁物）１０で被覆して、反応種イオンがパターン部Ｐにおける銅膜６の表面に到達するのを防止する処理がある。
【０１３４】
更に他の処理として、処理液（電解液）として、純水や超純水等に反応種イオンと銅膜６との反応を抑制する添加剤、例えばＢＴＡ（ベンゾトリアゾール）のような防食剤を導入したものを使用し、反応種イオンと銅膜６との反応そのものを抑制する処理がある。
【０１３５】
これらの処理、特に、銅膜６の表面の不働態化または錯体化、または添加剤（絶縁物）１０による被覆は、パターン部Ｐにおいてのみ行われることが望ましいが、仮にフィールド部Ｆに行われても、イオン交換体（加工処理部材）２９０ａまたは接触部材２９８の接触圧力でフィールド部Ｆから除去または除外できる程度の強度であれば良い。第２研磨に際して、イオン交換体２９０ａがパターン部Ｐに接触しないようにすることで、パターン部Ｐにおける銅膜６の表面に形成された不働態化膜、錯化物または絶縁物等の抵抗が、イオン交換体２９０ａと接触して除去されてしまうことはない。一方、第２研磨中、接触部材２９８をフィールド部Ｆに接触させることで、フィールド部Ｆにおける銅膜６の表面に形成された不働態化膜等の抵抗を接触部材２９８の接触圧力で除去することができる。
【０１３６】
接触部材２９８を設けない場合にあっては、第２研磨に際して、イオン交換体２９０ａをフィールド部Ｆに接触させることで、フィールド部Ｆにおける銅膜６の表面に形成された不働態化膜等の抵抗をイオン交換体２９０ａの接触圧力で除去することができる。
この例では、パターン部Ｐの抵抗形成処理を第２研磨と同時に行うようにしているが、第２研磨の前に行うようにしてもよい。
【０１３７】
この実施の形態における平坦化装置の操作に際して、基板Ｗを保持した基板保持部２４２を第１電極部２４６ｂの直上方の第１研磨位置まで移動させる。次に、基板保持部２４２を下降させ、この基板保持部２４２で保持した基板Ｗを第１電極部２４６ｂの接触部材２９８及びイオン交換体２９０の表面に接触させ、これによって、イオン交換体２９０を、図２１Ａに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（導電膜）６の凸部６ｂの表面に接触させる。その後、基板Ｗを回転させ、同時に第１電極部２４６ｂをスクロール運動させながら、基板Ｗとイオン交換体２９０との間に、必要に応じてイオン性反応促進剤を添加した純水又は超純水を供給する。
【０１３８】
電源２４８により加工電極２８６ａと給電電極２８６ｂとの間に所定の電圧を印加し、イオン交換体２９０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）２８６ａにおいて、パターン部Ｐにおける銅膜６の研磨速度をフィールド部Ｆにおける銅膜６の研磨速度よりも大きくした第１研磨（電解加工）を行う。そして、図２１Ｂに示すように、パターン部Ｐ内の銅膜６の凸部６ｂが選択的に研磨されて初期段差が解消された時に、第１研磨を終了する。
【０１３９】
この例にあっては、加工テーブル２８４をスクロール運転させるのに供給される電流（テーブル電流）を制御部１４４で検出して第１研磨の終点を検知するようにしている。つまり、第１研磨の進行に伴って、銅膜６の表面の段差が解消されて平坦化されると、銅膜６とイオン交換体（加工処理部材）２９０との間の接触面積が大きくなって、図２３に示すように、テーブル電流が大きくなる。テーブル電流を検知し、これが所定の値より大きくなった時を第１研磨の終点とすることができる。
【０１４０】
第１研磨の終点を画像認識によって検知してもよい。銅膜６の表面を、パターン画像の変化として捉えると、第１研磨の進行に伴って、図２４Ａに示すように、パターン形状１２が鮮明に捉えられていた状態から、図２１Ｂに示すように、パターン形状１２が徐々に消えてゆく状態に推移する。そこで、例えば加工テーブル２８４（図１０参照）上に配置したカメラで加工中の銅膜６の画像認識を行うか、または加工テーブル２８４の側方に配置したカメラで加工中に加工テーブル２８４からオーバハングさせた基板Ｗの銅膜６の画像認識を行って、第１研磨の終点を検知することができる。第１研磨の終点を時間管理で検知しても良い。
【０１４１】
第１研磨完了後、第１電極部２４６ｂの加工電極２８６ａ及び給電電極２８６ｂの電源２４８との接続を切り、基板保持部２４２の回転と第１電極部２４６ｂのスクロール運動を停止させる。基板保持部２４２を上昇させ、第２電極部２４６ｃの直上方の第２研磨位置に移動させた後、下降させて基板保持部２４２で保持した基板Ｗを第２電極部２４６ｃの接触部材２９８の表面に接触させる。しかし、図２０に示すように、イオン交換体２９０ａが、図２１Ｂに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（導電膜）６の表面に接触しない状態にする。この状態で、基板Ｗとイオン交換体２９０ａとの間に、必要に応じて、酸化剤、錯化剤または絶縁性を有する添加剤を添加した純水又は超純水を供給しつつ、前述と同様にして、銅膜６の表面の第２研磨（電解加工）を行う。なお、第１研磨（電解研磨）と第２研磨（電解研磨）は、同一電極部で行ってもよい。
【０１４２】
第２研磨中、イオン交換体２９０ａは、図２１Ｂに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（導電膜）６の表面に接触していないため、パターン部Ｐにおける銅膜６の研磨速度が低下してフィールド部Ｆよりも遅くなり、更に、必要に応じて、パターン部Ｐにおける銅膜６の表面に抵抗を形成する抵抗形成処理を行い、パターン部Ｐにおける銅膜（導電膜）６の研磨速度を更に遅らせることで、主に、フィールド部Ｆの銅膜６のみが選択的に研磨される。これによって、図２１Ｃに示すように、銅膜６の表面に残ったパターン部Ｐとフィールド部Ｆとの間の段差が解消されて、銅膜６の表面が平坦化される。
【０１４３】
第２研磨にあっては、例えば、凹凸を除去したことにより生じる摩擦力の変化等を検出することで加工量を判断し、加工終点を検出することができる。
【０１４４】
第２研磨完了後、第２電極部２４６ｃの加工電極２８６ａ及び給電電極２８６ｂの電源２４８との接続を切り、基板保持部２４２の回転と第２電極部２４６ｃのスクロール運動を停止させる。しかる後、基板保持部２４２を上昇させ、アーム２４０を移動させて基板Ｗを搬送ロボット１４２に受け渡す。搬送ロボット１４２は、必要に応じて基板Ｗを反転機１３２に搬送して反転させた後、基板Ｗをロード・アンロード部１３０のカセットに戻す。
【０１４５】
なお、上記の例では、共通の基板保持部２４２を使用し、基板保持部２４２と第１電極部２４６ｂで第１研磨部１３４を、基板保持部２４２と第２電極部２４６ｃで第２研磨部１３６を構成するようにした例を示しているが、第１研磨と第２研磨をそれぞれ別の電解加工装置で行うようにしてもよい。
【０１４６】
更に、加工テーブルをカートリッジ式にして、基板保持部２４２で基板Ｗを保持したまま、加工テーブルを研磨中に任意に交換するようにしてもよい。
第１電極部２４６ｂ及び第２電極部２４６ｃとして、図１６に示す電極部２４６ａを使用し、互いに接触することなく、距離Ｄが０．０５μｍ以上５０μｍ以下となるようにした基板Ｗと電極３０２との間に異なる液体（電解液）を供給して、第１研磨及び第２研磨を行うようにしてもよい。
【０１４７】
つまり、第１研磨を行う時には、基板Ｗと電極３０２との間に、例えば純水、超純水または電気導電率が５００μＳ／ｃｍ以下の液体にイオン性反応促進剤を添加したものを供給する。これにより、図２１Ａに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（金属膜）６の研磨速度をフィールド部Ｆにおける銅膜６の研磨速度よりも高めた第１研磨を行うことができる。つまり、液体の電気導電率が高いと、パターン部Ｐ及びフィールド部Ｆにおける銅膜６の研磨が共に等方的となり、パターン部Ｐとフィールド部Ｆにおける銅膜６の研磨速度に差が出ないが、液体の電気導電率を小さく、例えば５００μＳ／ｃｍ以下にすることで、これらの研磨を異方性に近づけて、パターン部Ｐとフィールド部Ｆにおける銅膜６の研磨速度に差が出るようにすることができる。また、イオン性反応促進剤を電界強度の強い部分、つまりパターン部Ｐにおける銅膜６の凸部６ｂ上端に集中させ、これによって、パターン部Ｐにおける銅膜６の研磨速度を上昇させることができる。
【０１４８】
第２研磨を行う時には、基板Ｗと電極３０２との間に、例えば純水、超純水または電気導電率が５００μＳ／ｃｍ以下の液体に、必要に応じて、酸化剤（Ｈ２Ｏ２，Ｏ３等）または錯化剤を添加したもの、絶縁性を有する添加剤を導入したもの、または反応種イオンと銅膜６との反応を抑制する添加剤を導入したものを供給し、これによって、第２研磨と同時にパターン部Ｐの抵抗形成処理を施す。抵抗形成処理により、図２１Ｂに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（金属膜）６の研磨速度を遅らせて、フィールド部Ｆの銅膜６の研磨速度との間により大きな研磨速度差を持たせることができる。
【０１４９】
この時、フィールド部Ｆの銅膜６の表面にも、不働態化、錯体化、または添加剤（絶縁物）による被覆等の抵抗が形成されていても、この抵抗は、接触部材３１２の接触圧力でフィールド部Ｆから除去される。
【０１５０】
この例にあっても、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを、電極部２４６ａの接触部材３１２に接触させた状態で、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを回転させつつ、電極部２４６ａをスクロール運動させる。同時に、基板Ｗと電極３０２との間に、例えばイオン性反応促進剤を添加した電気導電率が５００μＳ／ｃｍ以下の液体（電解液）を供給し、加工電極３０２ａと給電電極３０２ｂとの間に所定の電圧を印加して、加工電極（陰極）３０２ａにおいて基板Ｗの表面に堆積させた銅膜（導電膜）６の第１研磨を行う。
【０１５１】
そして、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを、電極部２４６ａの接触部材３１２に接触させた状態で、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを回転させつつ、電極部２４６ａをスクロール運動させる。同時に、基板Ｗと電極３０２との間に、必要に応じて、酸化剤、錯化剤または絶縁性を有する添加剤等を添加した電気導電率が５００μＳ／ｃｍ以下の液体（電解液）供給し、加工電極３０２ａと給電電極３０２ｂとの間に所定の電圧を印加して、加工電極（陰極）３０２ａにおいて基板Ｗの表面に堆積させた銅膜（導電膜）６の第２研磨（電解加工）を行う。
【０１５２】
これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されず、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。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明は、基板の表面に設けた微細な配線用凹部の内部に埋込みつつ該表面に成膜した金属膜の表面を加工して平坦化するのに使用される。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】図１Ａ〜１Ｃは、銅配線基板の一製造例を工程順に示す図である。
【図２】図２Ａ〜２Ｄは、従来の電解加工方法で配線材料としての銅膜を加工する状態を模式的に示す図である。
【図３】図３Ａ〜３Ｃは、従来の電解加工方法で配線材料としての銅膜を研磨する他の状態を模式的に示す図である。
【図４】図４Ａ〜４Ｃは、電解加工方法で配線材料としての銅膜を研磨する理想的な状態を模式的に示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態における平坦化装置を示す平面図である。
【図６】図６は、図５に示す平坦化装置のレジスト処理装置（被覆材料処理装置）の概要図である。
【図７】図７Ａ〜７Ｃは、図６に示すレジスト処理装置を使用して銅膜の凹部を被覆材料で被覆する時の状態を示す図である。
【図８】図８は、図５に示す平坦化装置の電解加工装置の平面図である。
【図９】図９は、図８に示す電解加工装置の縦断面図である。
【図１０】図１０は、図８に示す電解加工装置の電極部の縦断面図である。
【図１１】図１１は、図８に示す電解加工装置の電極部で加工を行っている時の要部を示す断面図である。
【図１２】図１２Ａ〜１２Ｄは、本発明の実施の形態の平坦化方法で配線材料としての銅膜の加工する時の状態を模式的に示す図である。
【図１３】図１３は、レジスト処理装置の他の例を示す概要図である。
【図１４】図１４Ａ及び１４Ｂは、図１３に示すレジスト処理装置を使用して銅膜の凹部を被覆材料で被覆する時の状態を示す図である。
【図１５】図１５Ａ〜１５Ｄは、本発明の他の実施の形態の平坦化方法で配線材料としての銅膜を加工する時の状態を模式的に示す図である。
【図１６】図１６は、電解加工装置の他の電極部の要部を示す断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の他の実施の形態における平坦化装置を示す平面図である。
【図１８】図１８は、図１７に示す平坦化装置の電解加工装置の平面図である。
【図１９】図１９は、図１８に示す電解加工装置の第１電極部（第１研磨部）で研磨を行っている時の要部を示す断面図である。
【図２０】図２０は、図１８に示す電解加工装置の第２電極部（第２研磨部）で研磨を行っている時の要部を示す断面図である。
【図２１】図２１Ａ〜２１Ｃは、本発明の平坦化方法で配線材料としての銅膜を研磨する時の状態を模式的に示す図である。
【図２２】図２２は、パターン部における銅膜の表面を添加剤（絶縁物）で被覆した状態を模式的に示す図である。
【図２３】図２３は、本発明の平坦化方法で第１研磨を行った時のテーブル電流と研磨時間の関係を示すグラフである。
【図２４】図２４Ａ及び２４Ｂは、第１研磨によってパターン形状が変化する状態を示すグラフである。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【技術分野】
【０００１】
本発明は平坦化方法及び平坦化装置に係り、特に半導体ウエハ等の基板の表面に設けた微細な配線用凹部の内部に埋込みつつ該表面に成膜した銅膜等の金属膜からなる配線材料（導電膜）の表面を加工して平坦化するのに使用される平坦化方法及び平坦化装置に関する。
【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を用いる動きが顕著になっている。銅配線は、基板の表面に設けた微細な配線用凹部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、研磨により不要の銅を除去するようにしている。
【０００３】
図１Ａ〜１Ｃ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１Ａ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配線用凹部としてのコンタクトホール３とトレンチ４を形成する。そして、この上にＴａＮ等からなるバリア膜５、更にバリア膜５の上に電解めっきの給電層としてのシード層７をスパッタリングやＣＶＤ等により形成する。
【０００４】
そして、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、図１Ｂに示すように、基板Ｗのコンタクトホール３及びトレンチ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）等により基板Ｗの表面を研磨し、絶縁膜２上の銅膜６、シード層７及びバリア膜５を除去して、コンタクトホール３及びトレンチ４内に充填させた銅膜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１Ｃに示すように、銅膜６からなる配線が絶縁膜２の内部に形成される。
【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。したがって、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重要となってくる。
【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。したがって、これらの加工方法は、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】
例えば、化学機械的研磨（ＣＭＰ）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排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自体を省略もしくはこの負荷を軽減することが強く求められている。
【０００８】
このような課題を解決する手段として、電極と被加工物の間に加工処理部材としてのイオン交換体を配置し、電解液として純水もしくは超純水のような電気抵抗の大きな液体を用いて加工を行うことで、被加工物に与える機械的ストレスをなくし、後洗浄も簡便な電解加工が提案されている（例えば、特開２００３−１４５３５４号公報参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えば、銅配線を形成するため、表面に配線材料としての銅膜を成膜した基板にあっては、図２Ａに示すように、絶縁膜２の内部に所定のピッチで設けた多数のトレンチ４の内部に銅を埋込みつつ絶縁膜２の表面に銅膜（金属膜）６を堆積させたパターン部Ｐと、このパターン部Ｐの周囲を囲繞するように絶縁膜２の表面の銅膜６を堆積させたフィールド部Ｆが一般に存在する。そして、このパターン部Ｐには、形成すべき配線の密度や配線幅等により、様々な初期段差が形成される。
【００１０】
電解加工で銅膜６の表面を加工して平坦化する際、銅膜６の表面の初期段差が原因となって電極と銅膜６との間の電界強度が異なる。特に凸部が集中するパターン部Ｐではフィールド部Ｆより電解強度が高くなるため、反応種イオン（研磨する導電膜の溶解を促進するイオン性物質。例えば反応する導電膜が銅の場合、水酸化物イオン）の供給量がフィールド部Ｆより多くなる。これにより、パターン部Ｐにおける銅膜６の加工速度がフィールド部Ｆにおける銅膜６の加工速度よりも大きくなる。しかも、段差を形成する凹部６ａと凸部６ｂにおける銅膜６の加工速度差が得にくく、凹部６ａも凸部６ｂとほぼ同じ速度で加工される。このため、図２Ｂ及び２Ｃに示すように、初期段差が加工によって除去されるに残り、銅膜６の表面を全面に亘って平坦化することが困難となる。しかも、電解加工を更に継続すると、図２Ｄに示すように、トレンチ４内に埋込んだ銅が加工除去されて配線容量が目減りし、配線抵抗が上昇してしまう。
【００１１】
このため、酸化剤や錯化剤などの表面皮膜形成剤を添加した電解液を使用して、銅膜６のような被加工物の電解加工を行うようにしている。これにより、銅膜６の凹部６ａ内での電解溶出反応を抑制し、凹部６ａにおける銅膜６の加工速度を凸部６ｂよりも遅くして、凸部６ｂを選択的に加工することで、平坦度を上げることができる。しかし、この場合、加工速度を上げるために印加電圧を高くすると、これらの皮膜による電解反応を抑制する効果が不十分となって、十分な段差解消能力を得ることができない。
【００１２】
また、前述のように、パターン部Ｐにおける銅膜６の研磨速度がフィールド部Ｆにおける銅膜６の研磨（処理）速度よりも大きくなる結果、図３Ａ〜３Ｃに示すように、パターン部Ｐに位置する銅膜６の全体に凹部９が形成される現象が生じることもある。この凹部９の大きさは、パターン部Ｐの形状等によってはかなり大きくなり、銅膜６の全面に亘る平坦化を困難にしている。
【００１３】
このため、図４Ａ及び４Ｂに示すように、銅膜６のパターン部Ｐにおける銅膜６の研磨速度と、フィールド部Ｆにおけるの銅膜６の研磨速度を同等し、これによって、図４Ｃに示すように、パターン部Ｐ及びフィールド部Ｆの存在に拘わらず、銅膜６の表面を全面に亘って平坦に研磨することが求められる。この要請に応えるため、様々な試みがなされているが、パターン部Ｐにおける銅膜６の研磨速度をフィールド部Ｆにおける銅膜６の研磨速度と同等にするのは一般にかなり困難である。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、例えば配線材料としての銅膜等の金属膜（導電膜）の表面に初期段差が形成されていても、金属膜の表面を全面に亘って、しかも十分な加工速度で平坦に研磨できるようにした平坦化方法及び平坦化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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の平坦化方法は、被加工物上に形成した初期段差を有する金属膜表面を加工して平坦化するにあたり、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凹部のみを固体またはペースト状の被覆材料で被覆し、研磨剤を用いない電解加工によって前記金属膜表面を加工する。
【００１６】
この平坦化方法によれば、金属膜表面の凹部を被覆材料で被覆して該凹部の加工を抑制しつつ、金属膜の凸部を選択的に電解加工で加工することで、金属膜表面を平坦化することができる。しかも、被覆材料として、例えば１０Ｖ以上の印加電圧による電解加工を行っても金属膜と分離することがない、金属膜との結合力の高い固体またはペースト状材料を使用することで、十分な加工速度を得ることができる。
【００１７】
通常の電解液を使用して電解加工を行ってもよいが、超純水、純水、または電気導電率が５００μＳ/ｃｍ以下の液体を使用して電解加工を行うことが望ましく、これにより、被加工物表面の汚染を大幅に低減することができ、また加工後の廃液の処理も容易となる。
【００１８】
本発明の好ましい一態様において、平坦化方法は、前記金属膜表面に電解加工によって加工されずに残った前記被覆材料を除去し、前記金属膜表面を更に加工する。
【００１９】
金属膜表面の凹部を被覆材料で被覆し該凹部における金属膜の加工を抑制しつつ金属膜表面を電解加工で加工すると、例えば絶縁材からなる被覆部材が完全に除去されずに金属膜表面に残ることがある。このような場合に、例えば凸部が解消して被覆材料が露出した段階で被覆材料を除去し、金属膜表面を更に加工することで、被覆材料がない平坦化された金属膜表面を得ることができる。被覆材料を除去した後の金属膜表面の加工は、例えば電解液または超純水を用いた電解加工で行っても、通常のＣＭＰ等、任意の方法で行ってもよい。
【００２０】
前記被覆材料は、例えば抵抗率が１０６Ω・ｃｍ以上の絶縁性材料、または抵抗率が１０３Ω・ｃｍ以下の導電性材料からなる。
【００２１】
被覆材料として、抵抗率が１０６Ω・ｃｍ以上（導電率１μＳ／ｃｍ以下）の絶縁性材料を使用し、被覆材料に電流が殆ど流れないようにすることで、被覆材料で被覆された金属膜凹部で電解反応が進行しないようにすることができる。これによって、金属膜の凸部を優先的に除去することができる。この絶縁性材料としては、例えばフォトレジスト、塗料、油性インクまたは速乾性接着剤等が挙げられる。
【００２２】
被覆材料として、抵抗率が１０３Ω・ｃｍ以下（導電率１０３μＳ／ｃｍ以上）の導電性材料を使用し、被覆材料に電流が流れるようにすることで、導電性材料表面でも電解反応が進行するようにすることができる。これによって、被覆材料内部を通って凹部の金属膜にも電子電流が流れるようにして、金属膜全面における電流密度をより均一にして、被覆部以外の金属膜を均一に加工することができる。この導電性材料としては、例えば導電性塗料、導電性インク、導電性接着剤または導電性ペースト等が挙げられる。これらは、樹脂中に金属微粒子やカーボン等の導電性粒子を配合して導電性を持たせたものであり、導電性粒子の配合量で導電率を制御することができる。
【００２３】
絶縁性材料または導電性材料からなる被覆材料は、電解加工によって多少（金属膜よりも遅く）加工されることが好ましい。
【００２４】
本発明の好ましい一態様において、前記被覆材料を前記金属膜表面の全面に塗布した後、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凸部に位置する前記被覆材料のみを除去して、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凹部のみを被覆材料で被覆する。
【００２５】
例えば、金属膜表面の全面に油性インクや油性塗料を塗布した後、金属膜表面の油性インクをアルコールやシンナで拭き取ったり、金属膜表面の全面にレジストを塗布し露光した後、現像したりすることで、金属膜表面の初期段差を形成する凹部のみを被覆材料で被覆することができる。
【００２６】
本発明の好ましい一態様において、前記被覆材料を前記金属膜表面の前記凹部に選択的に塗布して、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凹部のみを被覆材料で被覆する。
例えば、インクジェット法によって、金属膜表面の凹部のみに選択的にインクを塗布することによって、金属膜表面の初期段差を形成する凹部のみを被覆材料で被覆することができる。
【００２７】
本発明の好ましい一態様において、被加工物の金属膜に近接させた加工電極と該金属膜に給電する給電電極との間に電圧を印加し、加工処理部材が存在する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液体を供給し、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を相対運動させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行う。
【００２８】
液体として、通常の電解液を使用してもよいが、超純水、純水、または電気導電率が５００μＳ/ｃｍ以下の液体を使用することが望ましく、これにより、被加工物表面の汚染を大幅に低減することができ、また加工後の廃液の処理も容易となる。
【００２９】
前記加工処理部材は、イオン交換体またはイオン交換体を含む材料からなることが好ましい。
加工処理部材として、イオン交換体またはイオン交換体を含む材料を使用することで、超純水等の液体中の水分子の水酸化物イオンと水素イオンへの解離を促進しながら、金属膜表面を加工し平坦化することができる。加工処理部材として、ＣＭＰパッド、固定砥粒パッドまたはＰＶＡスポンジ等を使用してもよい。
【００３０】
本発明の好ましい一態様において、被加工物の金属膜に近接させた加工電極と該金属膜に給電する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前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給し、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を相対運動させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行う。
【００３１】
本発明の好ましい一態様において、前記加工電極及び／または前記給電電極の側方に配置した接触部材を前記被加工物の前記金属膜表面に接触させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行う。
【００３２】
このように、接触部材を金属膜表面に接触させて電解加工による金属膜表面の加工を行うことで、加工速度を調整しつつ固体またはペースト状の被覆材料を加工（除去）することができる。この接触部材として、例えばＣＭＰパッド、固定砥粒パッドまたはＰＶＡスポンジ等を使用することができ、イオン交換体またはイオン交換体を含む材料を使用してもよい。
【００３３】
本発明の平坦化装置は、金属膜表面の初期段差を形成する凹部のみを固体またはペースト状の被覆材料で被覆する被覆材料処理装置と、研磨剤を用いない電解加工によって前記金属膜表面を加工する電解加工装置とを有する。
前記被覆材料処理装置は、例えばレジスト処理装置からなる。
【００３４】
本発明の他の平坦化方法は、被加工物上に形成したパターン部とフィールド部を有する金属膜（導電膜）表面を研磨して平坦化するにあたり、前記パターン部における金属膜の研磨速度を前記フィールド部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で金属膜表面の第１研磨を行い、前記フィールド部における金属膜の研磨速度を前記パターン部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で金属膜表面の第２研磨を行う。
【００３５】
この平坦化方法により、第１研磨で主にパターン部内の金属膜（導電膜）表面の初期段差を解消し、第２研磨で主に金属膜表面のパターン部とフィールド部との間の段差を解消して、被加工物全面における金属膜表面を平坦に研磨することができる。第１研磨におけるフィールド部の金属膜の研磨速度、及び第２研磨におけるパターン部の金属膜の研磨速度は、共にゼロであることが最も好ましい。
【００３６】
第１研磨は、パターン部内の金属膜表面の初期段差が解消されるまで継続される。第１研磨におけるパターン部内の金属膜の研磨速度が小さいと、第２研磨でパターン部とフィールド部との間における金属膜表面の段差を解消するのに使用できる金属膜の厚さが小さくなる。従って、第１研磨では、パターン部内の金属膜の研磨速度をフィールド部の金属膜の研磨速度よりも少なくとも２倍以上増加させて、第１研磨でパターン部とフィールド部との間に段差が形成される速度を大きくすることが望ましい。
【００３７】
前記第１研磨及び前記第２研磨の少なくとも一方を電解加工で行うことが好ましい。
これにより、ＣＭＰ自体を省略もしくはこの負荷を軽減することができる。
【００３８】
本発明の好ましい一態様において、被加工物の金属膜表面に近接させた加工電極と該金属膜に給電する給電電極との間に電圧を印加し、加工処理部材が存在する、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液体を供給し、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を相対運動させて前記第１研磨及び前記第２研磨をそれぞれ行う。
【００３９】
このように、電気化学的相互作用により従来のＣＭＰよりも低圧力で金属膜の研磨を行うことで、金属膜の特性が損なわれることを防止することができる。液体として、超純水、純水、または電気導電率が５００μＳ／ｃｍ以下の液体または電解液を使用することが好ましく、これにより、被加工物表面の汚染を大幅に低減することができ、また加工後の洗浄及び廃液の処理も容易となる。
【００４０】
前記加工処理部材は、イオン交換体またはイオン交換体を含む材料からなることが好ましい。
本発明の好ましい一態様において、前記パターン部と前記加工処理部材とを接触させて前記第１研磨を行い、前記パターン部と前記加工処理部材とを非接触状態にして前記第２研磨を行う。
【００４１】
特に、加工処理部材としてイオン交換体等を使用した時、加工処理部材（イオン交換体等）をパターン部に接触させて第１研磨を行い、加工処理部材（イオン交換体等）とパターン部とを非接触状態にすることで、パターン部における金属膜の研磨速度を第１研磨よりも遅くした第２研磨を行うことができる。この第２研磨時に、加工処理部材は、金属膜のフィールド部に接触していても良い。
【００４２】
加工処理部材をパターン部に非接触な状態にして研磨を行うためには、加工処理部材の接触圧力による変形を小さくする必要がある。このため、加工処理部材として、剛性が高いもの、例えばヤング率を増加させたり、加工処理部材の厚さを厚くして断面２次モーメントが増加するような形状を有するようにしたものが使用される。加工処理部材とフィールド部の金属膜との接触圧力を低減してもよい。
【００４３】
本発明の好ましい一態様において、前記パターン部と前記加工処理部材とを接触させて前記第１研磨を行い、前記第２研磨より前または第２研磨と同時に前記パターン部の抵抗形成処理を行う。
【００４４】
パターン部に抵抗を形成する抵抗形成処理を行うことで、パターン部における金属膜の研磨速度を遅らせることができる。この抵抗形成処理としては、以下のような処理が挙げられる。
（１）パターン部を酸化剤（Ｈ２Ｏ２，Ｏ３等）または錯化剤に晒し、パターン部における金属膜表面を不働態化または錯体化させて、反応種イオンがパターン部における金属膜表面へ到達するのを抑制する処理。
（２）液体に絶縁性を有する添加剤を導入し、パターン部における金属膜表面を該添加剤（絶縁物）で被覆して、反応種イオンがパターン部における金属膜表面に到達するのを防止する処理。
（３）液体に反応種イオンと金属膜との反応を抑制する添加剤、例えばＢＴＡ（ベンゾトリアゾール）のような防食剤を導入して、反応種イオンと金属膜との反応そのものを抑制する処理。
【００４５】
抵抗形成処理は、パターン部にのみに行われることが望ましいが、仮にフィールド部に行われても、加工処理部材または接触部材の接触圧力でフィールド部から除去または除外できる程度であれば良い。抵抗形成処理は、第２研磨の前に行っても、第２研磨と同時に行ってもよい。
【００４６】
本発明の好ましい一態様において、前記第２研磨は、前記パターン部の抵抗形成処理を行いつつ、前記パターン部と前記加工処理部材とを非接触状態にして行う。
第２研磨の際に、加工処理部材がパターン部に接触しないようにすることで、抵抗形成処理によって、パターン部の金属膜表面に形成された不働態化膜、錯化物または絶縁物等の抵抗が、加工処理部材と接触して除去されてしまうことを防止することができる。
【００４７】
前記加工電極及び／または前記給電電極の近傍に配置した接触部材を前記被加工物の前記金属膜表面に接触させて前記第１研磨及び前記第２研磨の少なくとも一方を行うようにしてもよい。
【００４８】
本発明の好ましい一態様において、被加工物の金属膜に近接させた加工電極と該金属膜に給電する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前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給し、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を相対運動させて前記第１研磨及び前記第２研磨をそれぞれ行う。
【００４９】
第２研磨より前または第２研磨と同時に抵抗形成処理を行ってもよい。また、前記パターン部の抵抗形成処理を行いつつ、前記パターン部と前記加工電極とを非接触状態にして前記第２研磨を行ってもよい。
【００５０】
前記加工電極及び／または前記給電電極の近傍に配置した接触部材を前記被加工物の導電膜表面に接触させて前記第１研磨及び前記第２研磨の少なくとも一方を行ってもよい。
前記加工電極と前記被加工物の前記金属膜表面との距離を０．０５μｍ以上５０μｍ以下にして前記第１研磨及び前記第２研磨の少なくとも一方を行ってもよい。
【００５１】
イオン性反応促進剤を導電率が５００μＳ／ｃｍ以下の液体と組合せて使用することによって、加工電極と被加工物の金属膜表面との距離を０．０５μｍ以上５０μｍ以下にした第１研磨を行うことができる。イオン性反応促進剤は、抵抗形成処理に使用される絶縁性の添加剤または防腐剤として作用し電解処理を抑制する物質の吸着を阻止して、電解処理（反応）を維持することができる。イオン性反応促進剤として、ビス（３−スルホポリピル）ジスルフィドに代表されるスルホン基を有する有機硫黄が好ましく使用される。液体の電気導電率が高いと、パターン部及びフィールド部における金属膜の研磨が共に等方的となり、パターン部とフィールド部における金属膜の研磨速度に差が出ないが、液体の電気導電率を小さくすることで、これらの研磨を異方性に近づけて、パターン部とフィールド部における金属膜の研磨速度に差が出るようにすることができる。また、研磨時に、イオン性反応促進剤を電界強度の強い部分、つまりパターン部における金属膜の凸部上端に集中させ、これによって、パターン部における金属膜の研磨速度を上昇させることができる。加工電極と金属膜との距離を変化させて電解研磨を行ったところ、この距離を０．０５μｍから５０μｍとすることで、金属膜を好適に研磨できることが実験的に確認されている。
【００５２】
時間管理、テーブル電流の検出または画像認識によって、前記第１研磨の終点を検知することができる。
時間管理とは、加工時間管理のことであり、電流条件を下に決定された所定の加工時間が経過した時点で第一研磨を終了する。
【００５３】
第１研磨の進行に伴って、パターン部内のパターン形状、つまり金属膜表面の段差が徐々に解消され、この段差がほぼ完全に解消されて平坦化された時点を第１研磨の終点とする。例えば加工処理部材を金属膜に接触させつつ該金属膜表面を研磨する時、研磨の進行に伴って金属膜表面が平坦化されると、金属膜と加工処理部材との間の接触面積が大きくなって、テーブル電流が大きくなり、またパターン画像の変化として捉えた時、パターン形状が徐々に消えてゆく。このため、テーブル電流の検出または画像認識によって第１研磨の終点を検知することができる。
【００５４】
本発明の平坦化装置は、被加工物上に形成したパターン部とフィールド部を有する導電膜表面を、前記パターン部における導電膜の研磨速度の方が前記フィールド部における導電膜の研磨速度よりも高い状態で研磨する第１研磨部と、前記フィールド部における導電膜の研磨速度の方が前記パターン部における導電膜の研磨速度よりも高い状態で導電膜表面を研磨する第２研磨部を有する。
前記第１研磨部及び第２研磨部の少なくとも一方は、電解加工で研磨を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、例えば配線材料としての銅膜等の金属膜（導電膜）の表面に初期段差が形成されていても、導電膜の表面を全面に亘って平坦に研磨して、導電膜表面の平坦化をより簡便に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、本発明の実施の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、基板の表面に形成した配線材料としての銅膜６（図１Ｂ参照）を加工の対象となる金属膜（導電膜）として、この銅膜（金属膜）６の表面を加工して平坦化するようにした例を示している。本発明を基板以外の被加工物や、銅膜以外の金属膜（導電膜）の平坦化にも適用できることは言うまでもない。
【００５７】
図５は、本発明の実施の形態に係る平坦化装置を示す平面図である。図５に示すように、平坦化装置は、例えば、図１Ｂに示すように、表面に加工の対象となる金属膜（導電膜）としての銅膜６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Ｗを反転させる反転機３２と、基板Ｗの表面に被覆材料としてのレジストを塗布し露光する、被覆材料処理装置としてのレジスト処理装置３４と、研磨材を用いない電解加工を行う電解加工装置３６と、電解加工後の基板Ｗを洗浄・乾燥する洗浄部３８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４０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３６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４２がロード・アンロード部３０に隣接して配置されている。
【００５８】
図６は、基板処理装置内のレジスト処理装置（被覆材料処理装置）３４を示す。図６に示すように、レジスト処理装置３４は、レジスト塗布部５０と露光部５２とから主に構成されている。レジスト塗布部５０は、銅膜６（図１Ｂ参照）が形成された表面を上向きにして基板Ｗを着脱自在に保持する回転自在な基板ステージ５４と、この基板ステージ５４の上方に揺動自在に配置された揺動アーム５６と、この揺動アーム５６の自由端に取付けられて、基板ステージ５４で保持した基板Ｗのほぼ中央の処理位置と側方の待避位置との間を移動するレジスト滴下ノズル５８を備えている。基板ステージ５４の直上方に位置して、紫外線ランプ６０を内蔵した露光部５２が配置されている。更に、図示しないが、レジスト塗布装置３４は、基板Ｗの表面に現像液を供給して露光したレジストを現像する現像部、及び現像後の基板表面を洗浄する洗浄部が備えられている。基板を洗浄した後に、レジストを、例えば１００〜１５０℃でベーク処理するヒータステージをレジスト処理装置３４の側方等に設置するようにしてもよい。
【００５９】
この例では、抵抗率が１０６Ω・ｃｍ以上（導電率１μＳ／ｃｍ以下）の絶縁性材料からなるポジ型フォトレジストを被覆材料として使用し、このポジ型フォトレジスト６２を基板Ｗの表面に塗布するようにしている。レジストには、感光する光の波長によって、フォトレジストの他に、Ｘ線レジスト、電子線レジストなどがあるが、本発明では、いずれのレジストを使用してもよい。また、感光した部分が現像により溶解するか、感光していない部分が溶解するかによって、ポジ型とネガ型に分類でき、この例では、ポジ型を使用しているが、ネガ型を使用するようにしてもよい。レジストの代わりに、塗料、油性インク（油性マーカ）または乾燥性接着剤等を使用してもよい。
【００６０】
このレジスト処理装置３４の操作を、図７Ａ〜７Ｃを参照して説明する。先ず、基板ステージ５４の上面に表面を上向きにして基板Ｗを保持する。そして、基板ステージ５４の側方の待避位置にあったレジスト滴下ノズル５８を基板ステージ５４で保持した基板Ｗのほぼ中央の処理位置に移動させる。この状態で、基板Ｗのほぼ中央にレジスト滴下ノズル５８からポジ型フォトレジスト６２を滴下し、基板Ｗを基板ステージ５４と共に回転させてスピンコートする。これにより、図７Ａに示すように、絶縁膜２に設けたトレンチ４の内部に埋込み絶縁膜２を覆う銅膜（金属膜）６の凹部６ａ内に入り込ませながら、ポジ型フォトレジスト６２を銅膜６の表面に均一に塗布する。
【００６１】
次に、レジスト滴下ノズル５８を処理位置から待避位置に移動させ、露光部５２の紫外線ランプ６０から基板Ｗの表面に向けて紫外線を照射し、これによって、図７Ｂに示すように、銅膜６の凹部６ａの底部に位置するレジスト６２ａを残して他のレジスト６２ｂを露光する。そして、この基板Ｗの表面に現像液を供給し現像して、図７Ｃに示すように、露光されたレジスト６２ｂを除去する。これによって、銅膜６の凹部６ａを絶縁性材料のレジスト（被覆材料）６２（６２ｂ）からなる被覆層（絶縁層）で被覆する。
【００６２】
そして、基板Ｗの表面を純水等で洗浄（リンス）し、必要に応じて、例えば１００〜１５０℃のベーク処理を行う。このように、レジスト６２にベーク処理を行い、レジスト６２中の溶媒を蒸発させることによって、下記の電解加工におけるレジスト６２の除去速度を変化させることができる。これを利用し、ベーク処理温度とベーク処理時間を調整することよって、銅膜（金属膜）６とレジスト６２の電解加工における選択比を制御して、銅膜６を平坦化することが可能となる。一般的には、高い温度で、長時間ベーク処理することによって、レジストの加工速度は遅くなる。
【００６３】
図８は、図５に示す電解加工装置３６を模式的に示す平面図で、図９は、図８の縦断面図である。図８及び図９に示すように、この電解加工装置３６は、上下動可能かつ水平面に沿って往復運動可能なアーム２４０と、アーム２４０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２４２と、アーム２４０が取付けられる可動フレーム２４４とを備えている。
【００６４】
可動フレーム２４４の上部には上下動用モータ２５０が設置されており、この上下動用モータ２５０には上下方向に延びるボールねじ２５２が連結されている。ボールねじ２５２にはアーム２４０の基部２４０ａが係合しており、上下動用モータ２５０の駆動に伴ってアーム２４０がボールねじ２５２を介して上下動する。また、可動フレーム２４４は、水平方向に延びるボールねじ２５４に取付けられており、往復運動用モータ２５６の駆動に伴ってアーム２４０と共に水平面に沿って往復運動する。
【００６５】
基板保持部２４２は、アーム２４０の自由端に設置された自転用モータ２５８に接続されており、自転用モータ２５８の駆動に伴って回転（自転）する。上述したように、アーム２４０は、上下動及び水平方向に往復運動可能となっており、基板保持部２４２は、アーム２４０と一体となって上下動及び水平方向に往復運動可能となっている。
【００６６】
基板保持部２４２の下方には、矩形状の電極部２４６が配置されている。この電極部２４６の大きさは、基板保持部２４２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。
【００６７】
電極部２４６の下方には中空モータ２６０が設置されており、この中空モータ２６０の主軸２６２には、この主軸２６２の上端面の中心から偏心した位置に駆動端２６４が設けられている。電極部２４６は、その中央において、駆動端２６４に軸受（図示せず）を介して回転自在に連結されている。電極部２４６と中空モータ２６０との間には、周方向に３つ以上の自転防止機構（図示せず）が設けられている。これによって、中空モータ２６０の駆動により電極部２４６がスクロール運動（並進回転運動）を行う。
【００６８】
次に、電極部２４６について詳細に説明する。図１０は、電極部２４６の縦断面図である。図８及び図１０に示すように、電極部２４６は、Ｘ方向（図８参照）に延びる複数の電極部材２８２を備えており、これらの電極部材２８２は、平板状の加工テーブル２８４上に並列に等ピッチで配置されている。
【００６９】
図１０に示すように、各電極部材２８２は、電源２４８（図８参照）に接続される電極２８６と、電極２８６の表面を一体的に覆う、加工処理部材としてのイオン交換体２９０とを備えている。イオン交換体２９０は、電極２８６の両側に配置された保持プレート２８５により電極２８６に取付けられている。
【００７０】
なお、この例では、加工処理部材として、イオン交換体を使用した例を示しているが、イオン交換体を含む材料や、発泡ポリウレタンパッド（例えばＩＣ−１０００，ロームアンドハースエレクトロニックマテリアルズ社製）等の研磨パッド、固定砥粒パッドまたはＰＶＡスポンジ等で加工処理部材を構成してもよい。
【００７１】
イオン交換体２９０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。純水や超純水がイオン交換体２９０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。このような通水性を有する部材としては、例えば、通液性を有するスポンジ状の部材やナフィオン（デュポン社の商標）のような膜状部材に開孔を設けて通水性をもたせるようにしたものを使用することができる。
【００７２】
イオン交換体２９０は、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てもよい。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。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。また、イオン交換体２９０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、又はその他有機高分子が挙げられる。素材形態としては、不織布の他に、織布、シート、多孔質材、ネット、または短繊維等が挙げられる。イオン交換体２９０の内部に強酸性陽イオン交換繊維（不織布イオン交換体）を配置して、イオン交換容量を高めてもよい。
【００７３】
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、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。したがって、グラフト重合前の素材の重量に対し、グラフト重合によって増加した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。
【００７４】
強酸性カチオン交換基を付与した不織布は、上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。
【００７５】
イオン交換体２９０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、又はその他有機高分子が挙げられる。またイオン交換体２９０の素材形態としては、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。ポリエチレンやポリプロピレンを素材として使用した場合は、放射線（γ線又は電子線）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重合物ができる。一方、ポリオレフィン以外の有機高分子を素材として使用し場合は、素材にモノマーを含浸させ、そこに放射線（γ線、電子線及び紫外線）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、グラフと鎖の均一性に欠けるが、ほとんどの素材に適用できる。
【００７６】
イオン交換体２９０をアニオン交換基又はカチオン交換基を付与した不織布で構成することで、純水や超純水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や超純水等の液体の移動に伴って効率良く電極２８６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。
【００７７】
イオン交換体２９０をアニオン交換基又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２９０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。
【００７８】
この例では、隣り合う電極部材２８２の電極２８６に、電源２４８の陰極と陽極とが交互に接続されている。例えば、電極２８６ａ（図１０参照）を電源２４８の陰極に接続し、電極２８６ｂ（図１０参照）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、陰極に接続した電極２８６が加工電極２８６ａとなり、陽極に接続した電極２８６が給電電極２８６ｂとなる。このように、この例では、加工電極２８６ａと給電電極２８６ｂとが並列に交互に配置される。
【００７９】
加工材料によっては、電源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、電源の陰極に接続した電極２８６ａが加工電極となり、陽極に接続した電極２８６ｂ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、電源の陽極に接続した電極２８６ｂが加工電極となり、陰極に接続した電極２８６ａが給電電極となる。
【００８０】
このように、加工電極２８６ａと給電電極２８６ｂとを電極部２４６のＹ方向（電極部材２８２の長手方向と垂直な方向）に交互に設けることで、基板Ｗの銅膜（金属膜）６（図１Ｂ参照）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、電極２８６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、加工の繰り返しの多重性によって加工面の平坦度を向上させることができる。
【００８１】
ここで、電極部材２８２の電極２８６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、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。
【００８２】
図１０に示すように、電極部２４６の加工テーブル２８４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２９２が形成されており、この流路２９２は純水供給管２９４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２８２の両側には、支持体２９６が立設され、この各支持体２９６の上面に基板Ｗの表面（下面）に接触する接触部材２９８が設置されている。この支持体２９６及び接触部材２９８の内部には、流路２９２に連通する連通孔２９６ａが形成されており、この連通孔２９６ａを介して純水、好ましくは超純水が基板Ｗと電極部材２８２のイオン交換体２９０との間に供給される。
【００８３】
この接触部材２９８として、ＣＭＰパッド、固定砥粒パッドまたはＰＶＡスポンジ等を使用することができる。イオン交換体またはイオン交換体を含む材料を使用してもよい。
【００８４】
この電解加工装置３６にあっては、図１１に示すように、基板Ｗをある程度の力でイオン交換体２９０に押し付けて基板Ｗを接触部材２９８の上面に接触させる。これによって、基板Ｗの押圧力を接触部材２９８が受け、基板Ｗとイオン交換体２９０との接触面積が変化しないようにして、基板Ｗが傾くことを防止し、接触面積を均一にして、均一な加工を実現することができる。接触部材２９８によって、レジスト等の被覆材料の除去加工速度を調整することが可能となる。
【００８５】
各電極部材２８２の電極２８６の内部には、流路２９２からイオン交換体２９０に通じる貫通孔３００が形成されている。このような構成により、流路２９２内の純水または超純水等の流体は、貫通孔３００を通ってイオン交換体２９０に供給される。
【００８６】
本発明は、イオン交換体を用いた電解加工に限られない。例えば、加工液として電解液を用いた場合は、電極の表面に取付けられる加工処理部材としては、イオン交換体に限られず、柔らかい研磨パッドや不織布のようなものであってもよい。
【００８７】
このような構成の電解加工装置３６の操作においては、図１１に示すように、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを、接触部材２９８の上面に接触させつつ、電極部２４６のイオン交換体２９０の表面にも接触させる。この状態で、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを回転させつつ、中空モータ２６０を駆動して電極部２４６をスクロール運動させ、同時に、支持体２９６の連通孔２９６ａから基板Ｗと電極部材２８２との間に純水又は超純水を供給し、各電極部材２８２の貫通孔３００を通じて純水又は超純水をイオン交換体２９０に含ませる。この例では、イオン交換体２９０に供給された純水又は超純水は、各電極部材２８２の長手方向端部から排出される。そして、電源２４８により加工電極２８６ａと給電電極２８６ｂとの間に所定の電圧を印加して、基板Ｗの表面に堆積させた銅膜（金属膜）６の電解加工を行う。
【００８８】
次に、この実施の形態における平坦化装置を用いた電解加工について説明する。まず、例えば、図１Ｂに示すように、絶縁膜２内に形成したトレンチ４内の埋込みつつ該絶縁膜２の表面に金属膜（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４０で取出す。この銅膜６には、図１２Ａに示すように、多数の凹部６ａと凸部６ｂを有するパターン部Ｐと該パターン部Ｐを包囲するフィールド部Ｆが形成されている。搬送ロボット４０は、取出した基板Ｗをレジスト処理装置（被覆材料処理装置）３４に搬送し、このレジスト処理装置３４で、この例では、前述のようにして、銅膜６の凹部６ａを絶縁性材料のレジスト（被覆材料）６２からなる被覆層（絶縁層）で被覆する。そして、このレジスト６２に、所定の温度で所定の時間のベーク処理を行って、電解加工におけるレジスト６２の除去速度を調整する。
【００８９】
搬送ロボット４０は、ベーク処理後の基板Ｗをレジスト処理装置３４から受取り、必要に応じて反転機３２に搬送して、基板Ｗの銅膜６を形成した表面が下を向くように反転させる。
【００９０】
搬送ロボット４０は反転させた基板Ｗを受取り、これを電解加工装置３６に搬送し、基板保持部２４２に吸着保持させる。次に、上下動用モータ２５０を駆動して基板保持部２４２を下降させ、この基板保持部２４２で保持した基板Ｗを電極部２４６の接触部材２９８及びイオン交換体２９０の表面に接触させる。この状態で、自転用モータ２５８を駆動して基板Ｗを回転させ、同時に中空モータ２６０を駆動して電極部２４６をスクロール運動させる。同時に、基板Ｗとイオン交換体２９０との間に純水又は超純水を供給する。
【００９１】
そして、電源２４８により加工電極２８６ａと給電電極２８６ｂとの間に所定の電圧を印加し、イオン交換体２９０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）２８６ａにおいて電解加工を行う。この加工において、銅膜６のパターン部Ｐ内の凹部６ａは、絶縁性材料からなり、従って電解加工による加工が抑制されるレジスト（被覆材料）６２で被覆されており、このため、銅膜６のレジスト（被覆材料）６２で被覆されていない部分が優先的に加工されて、銅膜６の表面が徐々に平坦化される。
【００９２】
つまり、図１２Ａに示すように、絶縁膜２の内部に形成したトレンチ４内に埋込みつつ成膜した銅膜６のパターン部Ｐにおける凹部６ａの底部を絶縁性材料からなるレジスト（被覆材料）６２で被覆した状態で電解加工を開始すると、最初は、主にパターン部Ｐにおける銅膜６の凸部６ｂが優先的に加工され、これによって、図１２Ｂに示すように、パターン部Ｐ内が徐々に平坦化される。更に加工が進行すると、パターン部Ｐ内の銅膜６の加工が抑制されて、フィールド部Ｆの銅膜６が優先的に加工され、これによって、図１２Ｃに示すように、銅膜６のパターン部Ｐにおける凹部６ａ内に絶縁性材料からなるレジスト（被覆材料）６２を僅かに残した状態で、パターン部Ｐ及びフィールド部Ｆが平坦化される。そして、更に加工が進行すると、銅膜６のパターン部Ｐにおける凹部６ａ内に残ったレジスト６２が除去されて、図１２Ｄに示すように、銅膜６の表面が平坦化される。
【００９３】
このレジスト６２として、加工電極２８６ａと給電電極２８６ｂとの間に、例えば１０Ｖ以上の電圧を印加して電解加工を行っても、銅膜６と分離することがない、銅膜６との結合力の高い被覆層（絶縁層）を形成する材料を使用することで、レジスト６２による電解反応を抑制する効果を維持しながら、十分な加工速度を得ることができる。
【００９４】
このように、絶縁性材料からなるレジスト６２等の被覆材料は、電解加工によって、銅膜６等の金属膜よりも遅い速度で多少加工されることが好ましい。しかも電解加工におけるレジスト６２の加工速度と銅膜６の加工速度の選択比を調整することで、銅膜６の表面にレジスト６２を残すことなく、銅膜６の表面を平坦化することができる。
【００９５】
前述のように、銅膜６の表面に接触部材２９８を接触させつつ相対的に移動させ、この接触部材２９８で被覆材料の表面を削り取るようにすることによっても、レジスト（被覆材料）６２の加工速度を調整することができる。このことは、以下の例にあっても同様である。
【００９６】
この例では、銅膜６及びレジスト６２を連続的に加工して、レジスト６２を残すことなく銅膜６の表面を平坦化するようにした例を示しているが、例えば、レジスト６２の加工速度の関係で、連続的な加工ではレジスト６２を残すことなく除去して銅膜６の表面を平坦化することが困難な場合がある。このような場合には、例えば図１２Ｃに示すように、パターン部Ｐ及びフィールド部Ｆにおける銅膜６の表面が平坦化して、銅膜６の表面にレジスト６２が露出した段階で、このレジスト６２を別工程で除去し、しかる後、銅膜６の表面を更に加工することで、図１２Ｄに示すように、レジスト６２を残すことなく銅膜６の表面を平坦化するようにしてもよい。このレジスト６２を除去した後の加工は、例えば電解液または超純水を用いた電解加工で行っても、通常のＣＭＰ等、任意の方法で行ってもよい。
【００９７】
前述のように、銅膜６の表面に接触部材２９８を接触させつつ両者を相対的に移動させることで、例えば図１２Ｃに示す、銅膜６の表面に露出したレジスト６２を接触部材２９８で除去するようにしてもよい。
【００９８】
電解加工終了後、加工電極２８６ａ及び給電電極２８６ｂの電源２４８との接続を切り、基板保持部２４２の回転と電極部２４６のスクロール運動を停止させる。しかる後、基板保持部２４２を上昇させ、アーム２４０を移動させて基板Ｗを搬送ロボット４０に受け渡す。基板Ｗを受け取った搬送ロボット４０は、必要に応じて反転機３２に搬送して基板Ｗを反転させた後、基板Ｗをロード・アンロード部３０のカセットに戻す。
【００９９】
ここで、電解加工中に基板Ｗとイオン交換体２９０との間に供給する純水は、ここでは電気導電率が１０μＳ／ｃｍ以下の水であり、超純水は、例えば電気導電率が０．１μＳ／ｃｍ以下の水である。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、イオン交換体２９０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。
【０１００】
純水又は超純水の代わりに、電気導電率５００μＳ／ｃｍ以下の液体、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。
【０１０１】
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、電気導電率が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。純水又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２９０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、電気導電率の値が高すぎる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以下の電気導電率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。
【０１０２】
図１３は、被覆材料処理装置としてのレジスト処理装置の他の例を示す。図１３に示すように、このレジスト処理装置（被覆材料処理装置）３４ａは、図６に示すレジスト処理装置３４と同じ構成のレジスト塗布部５０とレジスト拭き取り部７０を有している。このレジスト拭き取り部７０は、レジスト塗布部５０の基板ステージ５４の上方に上下動及び回転自在に配置された回転板７２と、この回転板７２の下面に下向きで取付けた拭き取りパッド７４を有している。
【０１０３】
このレジスト処理装置３４ａにあっては、基板ステージ５４の上面に表面を上向きにして保持した基板Ｗほぼ中央にレジスト滴下ノズル５８からレジスト６２を滴下し、基板Ｗを基板ステージ５４と共に回転させてスピンコートする。これにより、図１４Ａに示すように、絶縁膜２に設けたトレンチ４の内部に埋込みつつ絶縁膜２を覆う銅膜（金属膜）６の凹部６ａ内に入り込ませながら、レジスト６２を銅膜６の表面に均一に塗布する。次に、回転板７２を回転させながら下降させ、拭き取りパッド７４の表面（下面）をレジスト６２の表面に擦り付ける。これによって、図１４Ｂに示すように、銅膜６の凹部６ａ内に位置するレジスト６２を残しながら、銅膜６の凸部６ｂの上部に位置するレジスト６２を除去して、銅膜６の凹部６ａのみをレジスト（被覆材料）６２からなる被覆層で被覆する。
【０１０４】
このように、基板Ｗの表面にレジスト６２を滴下した後、基板Ｗを回転させてスピンコートすると、銅膜６の凹部６ａの方が凸部６ｂよりも厚くレジスト６２が塗布される。例えば配線部が９μｍ、スペース部が１μｍのパターンの場合、配線部とスペース部におけるレジスト６２の膜厚差を４００ｎｍ以上にすることが可能である。このため、拭き取りパッド７４の表面（下面）をレジスト６２の表面に擦り付けることで、銅膜６の凸部６ｂの上部に位置するレジスト６２のみを選択的に除去することができる。
【０１０５】
この例にあっては、被覆材料として、ポジ型フォトレジスト以外の任意のレジストを使用することができる。
なお、レジスト処理装置３４ａの側方等にヒータステージを設置し、レジスト６２を、例えば１００〜１５０℃でベーク処理して、レジスト６２の電解加工における除去速度を調整するようにしてもよいことは前述と同様である。
【０１０６】
上記の例では、被覆材料として、抵抗率が１０６Ω・ｃｍ以上（電気導電率１μＳ／ｃｍ以下）の絶縁性材料からなるレジストを使用して絶縁層（被覆層）を形成しているが、抵抗率が１０３Ω・ｃｍ以下（導電率１０３μＳ／ｃｍ以上）の導電性材料を使用して導電層（被覆層）を形成してもよい。この導電性材料としては、導電性塗料、導電性インク、導電性接着剤または導電性ペースト等が挙げられる。これらの導電性材料は、樹脂中に金属微粒子やカーボン等の導電性粒子を配合して導電性を持たせたものであり、導電性粒子の配合量で導電率を制御することができる。
【０１０７】
被覆材料６４として導電性材料を使用した場合にあっても、先ず、図１５Ａに示すように、絶縁膜２に設けたトレンチ４の内部に埋込みつつ該絶縁膜２の表面に成膜した銅膜（金属膜）６の凹部６ａを被覆材料６４で被覆する。この被覆方法としては、例えば銅膜６の全面に油性マーカ等の導電性インクを塗布し、しかる後、銅膜６の表面の導電性インクをアルコールやシンナで拭き取ったり、インクジェット法によって、銅膜６の凹部６ａのみに選択的に導電性インクを塗布したりすることが挙げられる。
【０１０８】
そして、この銅膜６の凹部６ａを被覆材料６４からなる被覆層（導電層）で被覆した基板Ｗに電解加工を施して銅膜６の表面を平坦化する。図１５Ａに示すように、パターン部Ｐにおける銅膜（金属膜）６の凸部６ｂが被覆材料６４の表面から突出している場合にあっては、この凸部６ｂ及びフィールド部Ｆの銅膜６が優先的に加工されて、図１５Ｂに示すようにパターン部Ｐとフィールド部Ｆが平坦化される。更に加工が進行すると、被覆材料６４の表面でも電解反応が進行し、被覆材料６４を通って凹部６ａの銅膜６にも電子電流が流れるため、被覆材料６４を含めた銅膜６の全面における電流密度がより均一となり、これによって、図１５Ｃに示すように、銅膜６の表面が、全面に亘ってより均一に加工される。そして、更に加工が進行すると、銅膜６のパターン部Ｐにおける凹部６ａ内に残った被覆材料６４が除去されて、銅膜６の表面が平坦化される。
【０１０９】
この場合においても、導電性材料からなる被覆材料６４は、電解加工によって、銅膜６等の金属膜よりも遅い速度で多少加工されることが好ましく、電解加工における被覆材料６４の加工速度と銅膜６の加工速度の選択比を調整することで、銅膜６の表面に被覆材料６４を残すことなく、銅膜６の表面を平坦化することができる。
【０１１０】
前述と同様に、銅膜６の表面に被覆材料６４が露出した段階で、この被覆材料６４を別工程に除去し、しかる後、銅膜６の表面を更に加工したり、銅膜６の表面に接触部材２９８を接触させつつ相対的に移動させることで、銅膜６の表面に露出した被覆材料６４を接触部材２９８で除去したりしてもよい。
【０１１１】
図１６は、電解加工装置の他の例における電極部の要部を示す。この電解加工装置の電極部２４６ａの前述の電解加工装置における電極部２４６と異なる点は以下の通りである。
電極部２４６ａは、互いに平行に延びる複数の電極３０２を備えており、これらの電極３０２は、イオン交換体等で覆われることなく、外部に露出した状態で、平板状の加工テーブル上に並列に等ピッチで配置されている。隣り合う電極３０２に電源の陰極と陽極とが交互に接続され、これによって、例えば、銅を加工する場合においては、電源の陰極に接続した電極３０２が加工電極３０２ａとなり、陽極に接続した電極３０２が給電電極３０２ｂとなる。
【０１１２】
電極部２４６ａの加工テーブルの内部には、被加工面に純水等の液体（電解液）を供給するための流路が形成されており、この流路は液体供給管を介して液体供給源に接続されている。各電極３０２の両側には、支持体３１０が立設され、この各支持体３１０の上面に基板Ｗの表面（下面）に接触する接触部材３１２が設置されている。この支持体３１０及び接触部材３１２の内部には、流路に連通する貫通孔３１４が、電極３０２の内部には流路に連通する貫通孔３１６がそれぞれ形成されており、この貫通孔３１４，３１６を介して純水等の液体が基板Ｗと電極３０２との間に供給される。
【０１１３】
接触部材３１２として、ＣＭＰパッド、固定砥粒パッドまたはＰＶＡスポンジ等を使用することができる。イオン交換体またはイオン交換体を含む材料を使用してもよい。
【０１１４】
この電極部２４６ａにあっては、基板保持部２４２（図８及び図９参照）で保持した基板Ｗを電極部２４６ａの接触部材３１２の表面に接触させつつ電解加工を行うのであるが、この電解加工時に、基板Ｗと電極３０２とが互いに接触することなく、基板Ｗと電極３０２との距離Ｄが０．０５μｍ以上で５０μｍ以下となるようにする。
電解加工時に、基板Ｗと電極３０２との間に、例えば純水、超純水または電気導電率が５００μＳ／ｃｍ以下の液体を供給する。
【０１１５】
本発明によれば、例えば配線材料としての銅膜等の金属膜（導電膜）の表面に初期段差が形成されていても、金属膜の表面を、十分な加工速度で全面に亘って平坦に加工して、金属膜表面の平坦化をより簡便かつ高速で行うことができる。
【０１１６】
図１７は、本発明の他の実施の形態に係る平坦化装置を示す平面図である。図１７に示すように、平坦化装置は、一対のロード・アンロード部１３０と、基板Ｗを反転させる反転機１３２と、第１研磨部１３４と第２研磨部１３６を有する、研磨装置としての電解加工装置１３８と、電解加工後の基板Ｗを洗浄・乾燥する洗浄部１４０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１４２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、平坦化装置には、加工電極と給電電極との間に印加する電圧、またはこれらの間を流れる電流をモニタしたり、テーブル電流を検出したりする制御部１４４がロード・アンロード部３０に隣接して備えられている。
【０１１７】
図１８は、図１７に示す電解加工装置（研磨装置）１３８を模式的に示す平面図である。図１８に示すように、この電解加工装置１３８は、図８及び図９に示す電解加工装置３６と同様に、上下動可能かつ水平面に沿って往復運動可能なアーム２４０と、アーム２４０の自由端に垂設されて表面を下向き（フェースダウン）にして基板Ｗを吸着保持する基板保持部２４２と、アーム２４０が取付けられる可動フレーム２４４とを備えている。
【０１１８】
可動フレーム２４４の上部には上下動用モータ２５０が設置され、この上下動用モータ２５０の駆動に伴ってアーム２４０が上下動する。また、可動フレーム２４４自体も、水平方向に延びるボールねじ２５４に取付けられて、往復運動用モータ２５６の駆動に伴って可動フレーム２４４及びアーム２４０が水平面に沿って往復運動する。基板保持部２４２は、アーム２４０の自由端に設置された自転用モータ２５８に接続されており、この自転用モータ２５８の駆動に伴って回転（自転）する。
【０１１９】
この基板保持部２４２の下方には、基板保持部２４２と共に第１研磨部１３４を構成する矩形状の第１電極部２４６ｂと、基板保持部２４２と共に第２研磨部１３６を構成する矩形状の第２電極部２４６ｃが配置されている。基板保持部２４２は、第１電極部２４６ｂの直上方位置と、第２電極部２４６ｃの直上方位置との間を移動する。
【０１２０】
第１電極部２４６ｂ及び第２電極部２４６ｃは、図８及び図９に示す電解加工装置３６の電極部２４６と同様に、中空モータの駆動によりスクロール運動（並進回転運動）を行う。
【０１２１】
第１電極部２４６ｂは、図８及び図９に示す電解加工装置３６の電極部２４６と同様な構成であり、図１９に示すように、基板Ｗをある程度の力で各電極２８６を覆うイオン交換体２９０に押し付けて基板Ｗを接触部材２９８の上面に接触させる。これによって、基板Ｗの押圧力を接触部材２９８が受け、基板Ｗとイオン交換体２９０との接触面積が変化しないようにして、基板Ｗが傾くことを防止し、接触面積を均一にして、均一な加工を実現することができる。
【０１２２】
第１電極部２４６ｂの各イオン交換体（加工処理部材）２９０は、基板Ｗをある程度の力でイオン交換体２９０に押し付けて基板Ｗを接触部材２９８の上面に接触させた時、イオン交換体２９０が、図２１Ａに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（金属膜）６の凸部６ｂの表面に接触し、加工中も該凸部６ｂの表面に接触し続けて、図２１Ｂに示すように、凸部６ｂを選択的に研磨してパターン部Ｐ内における銅膜６の表面を平坦化できる弾性を有している。
【０１２３】
このような構成の第１研磨部１３４においては、図１９に示すように、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを、接触部材２９８の上面に接触させつつ、第１電極部２４６ｂのイオン交換体２９０の表面にも接触させ、これによって、イオン交換体２９０を、図２１Ａに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（金属膜）６の凸部６ｂの表面に接触させる。基板保持部２４２で保持した基板Ｗを回転させつつ第１電極部２４６ｂをスクロール運動させ、同時に、支持体２９６の連通孔２９６ａから基板Ｗと電極部材２８２との間に純水又は超純水を供給し、また、各電極２８６の貫通孔３００を通じて純水又は超純水をイオン交換体２９０に含ませる。そして、電源２４８（図１８参照）により加工電極２８６ａと給電電極２８６ｂとの間に所定の電圧を印加し、イオン交換体２９０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）２８６ａにおいて基板Ｗの表面に堆積させた銅膜（導電膜）６の第１研磨（電解加工）を行う。
【０１２４】
この時、特に凸部が集中するパターン部Ｐでは電解強度がフィールド部Ｆより高くなるため、反応種イオンの供給量がフィールド部Ｆより多くなり、パターン部Ｐにおける銅膜６の研磨速度がフィールド部Ｆにおける銅膜６の研磨速度よりも大きくなる。
【０１２５】
純水や超純水等にイオン性反応促進剤を添加した電解液を使用してもよい。電界強度の強い部分、つまりパターン部Ｐにおける銅膜６の凸部６ｂの上端にイオン性反応促進剤を集中させて、パターン部Ｐにおける銅膜６の凸部６ｂの研磨速度を更に上昇させる。これによって、パターン部Ｐとフィールド部Ｆにおける銅膜６の十分な研磨（加工）速度差を得ることができる。
【０１２６】
特に、第１研磨部１３４による第１研磨は、パターン部Ｐ内の銅膜６表面の初期段差が解消されるまで継続される。このため、第１研磨における銅膜６の研磨速度が小さいと、下記の第２研磨でパターン部Ｐとフィールド部Ｆにおける銅膜６の表面の段差を解消するのに使用できる銅膜６の厚さが小さくなる。従って、第１研磨では、パターン部Ｐ内の銅膜６の研磨速度をフィールド部Ｆの銅膜６の研磨速度よりも少なくとも２倍以上増加させて、第１研磨でパターン部Ｐとフィールド部Ｆとの間に段差が形成される速度を大きくすることが望ましい。純水や超純水等の電解液（液体）中にイオン性反応促進剤を添加することで、この要請に応えることができる。
【０１２７】
図２０は、第２研磨部１３６を構成する第２電極部２４６ｃの要部を示す。この第２電極部２４６ｃの第１電極部２４６ｂと異なる点は、加工処理部材として、剛性が高く弾性変形の少ないイオン交換体２９０ａを使用するとともに、上面に接触部材２９８を取付けた支持体２９６の高さをより高くして、基板Ｗをある程度の力で押し付けて接触部材２９８の上面に接触させた時、イオン交換体２９０ａが、図２１Ｂに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（金属膜）６の表面に接触しないようにした点である。イオン交換体２９０ａは、フィールド部Ｆにおける銅膜６の表面に接触するようにしてもよい。
【０１２８】
この第２研磨部１３６の操作にあっては、図２０に示すように、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを、第２電極部２４６ｃの接触部材２９８の表面に接触させる。イオン交換体２９０ａは、図２１Ｂに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（金属膜）６の表面に接触しない。なお、イオン交換体２９０ａが、図２１Ｂに示す、フィールド部Ｆにおける銅膜（金属膜）６の表面に接触していてもよい。
【０１２９】
前述の第１研磨部１３４と同様に、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを回転させつつ、第２電極部２４６ｃをスクロール運動させる。同時に、基板Ｗと電極部材２８２との間に純水又は超純水を供給し、また、純水又は超純水をイオン交換体２９０ａに含ませ、加工電極２８６ａと給電電極２８６ｂとの間に所定の電圧を印加して、加工電極（陰極）２８６ａにおいて基板Ｗの表面に堆積させた銅膜（導電膜）６の電解加工（研磨）を行う。
【０１３０】
研磨中、イオン交換体２９０ａは、図２１Ｂに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（金属膜）６の表面に接触しておらず、このため、パターン部Ｐにおける銅膜６の研磨速度が低下してフィールド部Ｆよりも遅くなり、主に、フィールド部Ｆの銅膜６が選択的に研磨される。これによって、図２１Ｃに示すように、銅膜６の表面に残ったパターン部Ｐとフィールド部Ｆとの間の段差が解消されて、銅膜６の表面が平坦化される。
【０１３１】
このように、第１研磨で主にパターン部Ｐ内の銅膜６の表面の初期段差を解消し、その後、第２研磨で主に銅膜６の表面のパターン部Ｐとフィールド部Ｆとの間の段差を解消することで、基板Ｗの全面における銅膜６の表面を平坦に研磨することができる。
【０１３２】
第２研磨に際し、パターン部Ｐにおける銅膜６の表面に抵抗を形成する抵抗形成処理を行い、パターン部Ｐにおける銅膜（導電膜）６の研磨速度を遅らせることで、フィールド部Ｆの研磨速度との間により大きな研磨速度差を持たせることが好ましい。この抵抗形成処理としては、処理液（電解液）として、純水や超純水等に酸化剤（Ｈ２Ｏ２，Ｏ３等）または錯化剤を添加したものを使用し、パターン部Ｐにおける銅膜６の表面を不働態化または錯体化させて、反応種イオンがパターン部Ｐにおける銅膜６の表面へ到達するのを抑制する処理がある。
【０１３３】
他の処理として、処理液（電解液）として、純水や超純水等に絶縁性を有する添加剤を導入したものを使用し、図２２に示すように、パターン部Ｐにおける銅膜６の表面を添加剤（絶縁物）１０で被覆して、反応種イオンがパターン部Ｐにおける銅膜６の表面に到達するのを防止する処理がある。
【０１３４】
更に他の処理として、処理液（電解液）として、純水や超純水等に反応種イオンと銅膜６との反応を抑制する添加剤、例えばＢＴＡ（ベンゾトリアゾール）のような防食剤を導入したものを使用し、反応種イオンと銅膜６との反応そのものを抑制する処理がある。
【０１３５】
これらの処理、特に、銅膜６の表面の不働態化または錯体化、または添加剤（絶縁物）１０による被覆は、パターン部Ｐにおいてのみ行われることが望ましいが、仮にフィールド部Ｆに行われても、イオン交換体（加工処理部材）２９０ａまたは接触部材２９８の接触圧力でフィールド部Ｆから除去または除外できる程度の強度であれば良い。第２研磨に際して、イオン交換体２９０ａがパターン部Ｐに接触しないようにすることで、パターン部Ｐにおける銅膜６の表面に形成された不働態化膜、錯化物または絶縁物等の抵抗が、イオン交換体２９０ａと接触して除去されてしまうことはない。一方、第２研磨中、接触部材２９８をフィールド部Ｆに接触させることで、フィールド部Ｆにおける銅膜６の表面に形成された不働態化膜等の抵抗を接触部材２９８の接触圧力で除去することができる。
【０１３６】
接触部材２９８を設けない場合にあっては、第２研磨に際して、イオン交換体２９０ａをフィールド部Ｆに接触させることで、フィールド部Ｆにおける銅膜６の表面に形成された不働態化膜等の抵抗をイオン交換体２９０ａの接触圧力で除去することができる。
この例では、パターン部Ｐの抵抗形成処理を第２研磨と同時に行うようにしているが、第２研磨の前に行うようにしてもよい。
【０１３７】
この実施の形態における平坦化装置の操作に際して、基板Ｗを保持した基板保持部２４２を第１電極部２４６ｂの直上方の第１研磨位置まで移動させる。次に、基板保持部２４２を下降させ、この基板保持部２４２で保持した基板Ｗを第１電極部２４６ｂの接触部材２９８及びイオン交換体２９０の表面に接触させ、これによって、イオン交換体２９０を、図２１Ａに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（導電膜）６の凸部６ｂの表面に接触させる。その後、基板Ｗを回転させ、同時に第１電極部２４６ｂをスクロール運動させながら、基板Ｗとイオン交換体２９０との間に、必要に応じてイオン性反応促進剤を添加した純水又は超純水を供給する。
【０１３８】
電源２４８により加工電極２８６ａと給電電極２８６ｂとの間に所定の電圧を印加し、イオン交換体２９０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）２８６ａにおいて、パターン部Ｐにおける銅膜６の研磨速度をフィールド部Ｆにおける銅膜６の研磨速度よりも大きくした第１研磨（電解加工）を行う。そして、図２１Ｂに示すように、パターン部Ｐ内の銅膜６の凸部６ｂが選択的に研磨されて初期段差が解消された時に、第１研磨を終了する。
【０１３９】
この例にあっては、加工テーブル２８４をスクロール運転させるのに供給される電流（テーブル電流）を制御部１４４で検出して第１研磨の終点を検知するようにしている。つまり、第１研磨の進行に伴って、銅膜６の表面の段差が解消されて平坦化されると、銅膜６とイオン交換体（加工処理部材）２９０との間の接触面積が大きくなって、図２３に示すように、テーブル電流が大きくなる。テーブル電流を検知し、これが所定の値より大きくなった時を第１研磨の終点とすることができる。
【０１４０】
第１研磨の終点を画像認識によって検知してもよい。銅膜６の表面を、パターン画像の変化として捉えると、第１研磨の進行に伴って、図２４Ａに示すように、パターン形状１２が鮮明に捉えられていた状態から、図２１Ｂに示すように、パターン形状１２が徐々に消えてゆく状態に推移する。そこで、例えば加工テーブル２８４（図１０参照）上に配置したカメラで加工中の銅膜６の画像認識を行うか、または加工テーブル２８４の側方に配置したカメラで加工中に加工テーブル２８４からオーバハングさせた基板Ｗの銅膜６の画像認識を行って、第１研磨の終点を検知することができる。第１研磨の終点を時間管理で検知しても良い。
【０１４１】
第１研磨完了後、第１電極部２４６ｂの加工電極２８６ａ及び給電電極２８６ｂの電源２４８との接続を切り、基板保持部２４２の回転と第１電極部２４６ｂのスクロール運動を停止させる。基板保持部２４２を上昇させ、第２電極部２４６ｃの直上方の第２研磨位置に移動させた後、下降させて基板保持部２４２で保持した基板Ｗを第２電極部２４６ｃの接触部材２９８の表面に接触させる。しかし、図２０に示すように、イオン交換体２９０ａが、図２１Ｂに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（導電膜）６の表面に接触しない状態にする。この状態で、基板Ｗとイオン交換体２９０ａとの間に、必要に応じて、酸化剤、錯化剤または絶縁性を有する添加剤を添加した純水又は超純水を供給しつつ、前述と同様にして、銅膜６の表面の第２研磨（電解加工）を行う。なお、第１研磨（電解研磨）と第２研磨（電解研磨）は、同一電極部で行ってもよい。
【０１４２】
第２研磨中、イオン交換体２９０ａは、図２１Ｂに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（導電膜）６の表面に接触していないため、パターン部Ｐにおける銅膜６の研磨速度が低下してフィールド部Ｆよりも遅くなり、更に、必要に応じて、パターン部Ｐにおける銅膜６の表面に抵抗を形成する抵抗形成処理を行い、パターン部Ｐにおける銅膜（導電膜）６の研磨速度を更に遅らせることで、主に、フィールド部Ｆの銅膜６のみが選択的に研磨される。これによって、図２１Ｃに示すように、銅膜６の表面に残ったパターン部Ｐとフィールド部Ｆとの間の段差が解消されて、銅膜６の表面が平坦化される。
【０１４３】
第２研磨にあっては、例えば、凹凸を除去したことにより生じる摩擦力の変化等を検出することで加工量を判断し、加工終点を検出することができる。
【０１４４】
第２研磨完了後、第２電極部２４６ｃの加工電極２８６ａ及び給電電極２８６ｂの電源２４８との接続を切り、基板保持部２４２の回転と第２電極部２４６ｃのスクロール運動を停止させる。しかる後、基板保持部２４２を上昇させ、アーム２４０を移動させて基板Ｗを搬送ロボット１４２に受け渡す。搬送ロボット１４２は、必要に応じて基板Ｗを反転機１３２に搬送して反転させた後、基板Ｗをロード・アンロード部１３０のカセットに戻す。
【０１４５】
なお、上記の例では、共通の基板保持部２４２を使用し、基板保持部２４２と第１電極部２４６ｂで第１研磨部１３４を、基板保持部２４２と第２電極部２４６ｃで第２研磨部１３６を構成するようにした例を示しているが、第１研磨と第２研磨をそれぞれ別の電解加工装置で行うようにしてもよい。
【０１４６】
更に、加工テーブルをカートリッジ式にして、基板保持部２４２で基板Ｗを保持したまま、加工テーブルを研磨中に任意に交換するようにしてもよい。
第１電極部２４６ｂ及び第２電極部２４６ｃとして、図１６に示す電極部２４６ａを使用し、互いに接触することなく、距離Ｄが０．０５μｍ以上５０μｍ以下となるようにした基板Ｗと電極３０２との間に異なる液体（電解液）を供給して、第１研磨及び第２研磨を行うようにしてもよい。
【０１４７】
つまり、第１研磨を行う時には、基板Ｗと電極３０２との間に、例えば純水、超純水または電気導電率が５００μＳ／ｃｍ以下の液体にイオン性反応促進剤を添加したものを供給する。これにより、図２１Ａに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（金属膜）６の研磨速度をフィールド部Ｆにおける銅膜６の研磨速度よりも高めた第１研磨を行うことができる。つまり、液体の電気導電率が高いと、パターン部Ｐ及びフィールド部Ｆにおける銅膜６の研磨が共に等方的となり、パターン部Ｐとフィールド部Ｆにおける銅膜６の研磨速度に差が出ないが、液体の電気導電率を小さく、例えば５００μＳ／ｃｍ以下にすることで、これらの研磨を異方性に近づけて、パターン部Ｐとフィールド部Ｆにおける銅膜６の研磨速度に差が出るようにすることができる。また、イオン性反応促進剤を電界強度の強い部分、つまりパターン部Ｐにおける銅膜６の凸部６ｂ上端に集中させ、これによって、パターン部Ｐにおける銅膜６の研磨速度を上昇させることができる。
【０１４８】
第２研磨を行う時には、基板Ｗと電極３０２との間に、例えば純水、超純水または電気導電率が５００μＳ／ｃｍ以下の液体に、必要に応じて、酸化剤（Ｈ２Ｏ２，Ｏ３等）または錯化剤を添加したもの、絶縁性を有する添加剤を導入したもの、または反応種イオンと銅膜６との反応を抑制する添加剤を導入したものを供給し、これによって、第２研磨と同時にパターン部Ｐの抵抗形成処理を施す。抵抗形成処理により、図２１Ｂに示す、パターン部Ｐにおける銅膜（金属膜）６の研磨速度を遅らせて、フィールド部Ｆの銅膜６の研磨速度との間により大きな研磨速度差を持たせることができる。
【０１４９】
この時、フィールド部Ｆの銅膜６の表面にも、不働態化、錯体化、または添加剤（絶縁物）による被覆等の抵抗が形成されていても、この抵抗は、接触部材３１２の接触圧力でフィールド部Ｆから除去される。
【０１５０】
この例にあっても、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを、電極部２４６ａの接触部材３１２に接触させた状態で、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを回転させつつ、電極部２４６ａをスクロール運動させる。同時に、基板Ｗと電極３０２との間に、例えばイオン性反応促進剤を添加した電気導電率が５００μＳ／ｃｍ以下の液体（電解液）を供給し、加工電極３０２ａと給電電極３０２ｂとの間に所定の電圧を印加して、加工電極（陰極）３０２ａにおいて基板Ｗの表面に堆積させた銅膜（導電膜）６の第１研磨を行う。
【０１５１】
そして、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを、電極部２４６ａの接触部材３１２に接触させた状態で、基板保持部２４２で保持した基板Ｗを回転させつつ、電極部２４６ａをスクロール運動させる。同時に、基板Ｗと電極３０２との間に、必要に応じて、酸化剤、錯化剤または絶縁性を有する添加剤等を添加した電気導電率が５００μＳ／ｃｍ以下の液体（電解液）供給し、加工電極３０２ａと給電電極３０２ｂとの間に所定の電圧を印加して、加工電極（陰極）３０２ａにおいて基板Ｗの表面に堆積させた銅膜（導電膜）６の第２研磨（電解加工）を行う。
【０１５２】
これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されず、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。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明は、基板の表面に設けた微細な配線用凹部の内部に埋込みつつ該表面に成膜した金属膜の表面を加工して平坦化するのに使用される。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】図１Ａ〜１Ｃは、銅配線基板の一製造例を工程順に示す図である。
【図２】図２Ａ〜２Ｄは、従来の電解加工方法で配線材料としての銅膜を加工する状態を模式的に示す図である。
【図３】図３Ａ〜３Ｃは、従来の電解加工方法で配線材料としての銅膜を研磨する他の状態を模式的に示す図である。
【図４】図４Ａ〜４Ｃは、電解加工方法で配線材料としての銅膜を研磨する理想的な状態を模式的に示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態における平坦化装置を示す平面図である。
【図６】図６は、図５に示す平坦化装置のレジスト処理装置（被覆材料処理装置）の概要図である。
【図７】図７Ａ〜７Ｃは、図６に示すレジスト処理装置を使用して銅膜の凹部を被覆材料で被覆する時の状態を示す図である。
【図８】図８は、図５に示す平坦化装置の電解加工装置の平面図である。
【図９】図９は、図８に示す電解加工装置の縦断面図である。
【図１０】図１０は、図８に示す電解加工装置の電極部の縦断面図である。
【図１１】図１１は、図８に示す電解加工装置の電極部で加工を行っている時の要部を示す断面図である。
【図１２】図１２Ａ〜１２Ｄは、本発明の実施の形態の平坦化方法で配線材料としての銅膜の加工する時の状態を模式的に示す図である。
【図１３】図１３は、レジスト処理装置の他の例を示す概要図である。
【図１４】図１４Ａ及び１４Ｂは、図１３に示すレジスト処理装置を使用して銅膜の凹部を被覆材料で被覆する時の状態を示す図である。
【図１５】図１５Ａ〜１５Ｄは、本発明の他の実施の形態の平坦化方法で配線材料としての銅膜を加工する時の状態を模式的に示す図である。
【図１６】図１６は、電解加工装置の他の電極部の要部を示す断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の他の実施の形態における平坦化装置を示す平面図である。
【図１８】図１８は、図１７に示す平坦化装置の電解加工装置の平面図である。
【図１９】図１９は、図１８に示す電解加工装置の第１電極部（第１研磨部）で研磨を行っている時の要部を示す断面図である。
【図２０】図２０は、図１８に示す電解加工装置の第２電極部（第２研磨部）で研磨を行っている時の要部を示す断面図である。
【図２１】図２１Ａ〜２１Ｃは、本発明の平坦化方法で配線材料としての銅膜を研磨する時の状態を模式的に示す図である。
【図２２】図２２は、パターン部における銅膜の表面を添加剤（絶縁物）で被覆した状態を模式的に示す図である。
【図２３】図２３は、本発明の平坦化方法で第１研磨を行った時のテーブル電流と研磨時間の関係を示すグラフである。
【図２４】図２４Ａ及び２４Ｂは、第１研磨によってパターン形状が変化する状態を示すグラフである。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物上に形成した初期段差を有する金属膜表面を加工して平坦化するにあたり、
前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凹部のみを固体またはペースト状の被覆材料で被覆し、
研磨剤を用いない電解加工によって前記金属膜表面を加工することを特徴とする平坦化方法。
【請求項２】
前記金属膜表面に電解加工によって加工されずに残った前記被覆材料を除去し、前記金属膜表面を更に加工することを特徴とする請求項１記載の平坦化方法。
【請求項３】
前記被覆材料は、抵抗率が１０６Ω・ｃｍ以上の絶縁性材料、または抵抗率が１０３Ω・ｃｍ以下の導電性材料からなることを特徴とする請求項１記載の平坦化方法。
【請求項４】
前記被覆材料を前記金属膜表面の全面に塗布した後、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凸部に位置する前記被覆材料のみを除去して、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凹部のみを被覆材料で被覆することを特徴とする請求項１記載の平坦化方法。
【請求項５】
前記被覆材料を前記金属膜表面の前記凹部に選択的に塗布して、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凹部のみを被覆材料で被覆することを特徴とする請求項１記載の平坦化方法。
【請求項６】
被加工物の金属膜に近接させた加工電極と該金属膜に給電する給電電極との間に電圧を印加し、
加工処理部材が存在する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液体を供給し、
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を相対運動させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行うことを特徴とする請求項１記載の平坦化方法。
【請求項７】
前記加工処理部材は、イオン交換体またはイオン交換体を含む材料からなることを特徴とする請求項６記載の平坦化方法。
【請求項８】
前記加工電極及び／または前記給電電極の側方に配置した接触部材を前記被加工物の前記金属膜表面に接触させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行うことを特徴とする請求項６記載の平坦化方法。
【請求項９】
被加工物の金属膜に近接させた加工電極と該金属膜に給電する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前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給し、
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を相対運動させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行うことを特徴とする請求項１記載の平坦化方法。
【請求項１０】
前記加工電極及び／または前記給電電極の側方に配置した接触部材を前記被加工物の前記金属膜表面に接触させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行うことを特徴とする請求項９記載の平坦化方法。
【請求項１１】
金属膜表面の初期段差を形成する凹部のみを固体またはペースト状の被覆材料で被覆する被覆材料処理装置と、
研磨剤を用いない電解加工によって前記金属膜表面を加工する電解加工装置とを有することを特徴とする平坦化装置。
【請求項１２】
前記被覆材料処理装置は、レジスト処理装置からなることを特徴とする請求項１１記載の平坦化装置。
【請求項１３】
被加工物上に形成したパターン部とフィールド部を有する金属膜表面を研磨して平坦化するにあたり、
前記パターン部における金属膜の研磨速度を前記フィールド部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で金属膜表面の第１研磨を行い、
前記フィールド部における金属膜の研磨速度を前記パターン部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で金属膜表面の第２研磨を行うことを特徴とする平坦化方法。
【請求項１４】
前記第１研磨及び前記第２研磨の少なくとも一方を電解加工で行うことを特徴とする請求項１３記載の平坦化方法。
【請求項１５】
被加工物の金属膜表面に近接させた加工電極と該金属膜に給電する給電電極との間に電圧を印加し、
加工処理部材が存在する、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液体を供給し、
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を相対運動させて前記第１研磨及び前記第２研磨をそれぞれ行うことを特徴とする請求項１３記載の平坦化方法。
【請求項１６】
前記加工処理部材は、イオン交換体またはイオン交換体を含む材料からなることを特徴とする請求項１５記載の平坦化方法。
【請求項１７】
前記パターン部と前記加工処理部材とを接触させて前記第１研磨を行い、前記パターン部と前記加工処理部材とを非接触状態にして前記第２研磨を行うことを特徴とする請求項１５記載の平坦化方法。
【請求項１８】
前記パターン部と前記加工処理部材とを接触させて前記第１研磨を行い、前記第２研磨より前または第２研磨と同時に前記パターン部の抵抗形成処理を行うことを特徴とする請求項１５記載の平坦化方法。
【請求項１９】
前記パターン部の抵抗形成処理を行いつつ、前記パターン部と前記加工処理部材とを非接触状態にして前記第２研磨を行うことを特徴とする請求項１５記載の平坦化方法。
【請求項２０】
前記加工電極及び／または前記給電電極の近傍に配置した接触部材を前記被加工物の前記金属膜表面に接触させて前記第１研磨及び前記第２研磨の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１５記載の平坦化方法。
【請求項２１】
被加工物の金属膜に近接させた加工電極と該導電膜に給電する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前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給し、
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を相対運動させて前記第１研磨及び前記第２研磨をそれぞれ行うことを特徴とする請求項１３記載の平坦化方法。
【請求項２２】
前記第２研磨より前または第２研磨と同時に前記パターン部の抵抗形成処理を行うことを特徴とする請求項２１記載の平坦化方法。
【請求項２３】
前記パターン部の抵抗形成処理を行いつつ、前記パターン部と前記加工電極とを非接触状態にして前記第２研磨を行うことを特徴とする請求項２１記載の平坦化方法。
【請求項２４】
前記加工電極及び／または前記給電電極の近傍に配置した接触部材を前記被加工物の金属膜表面に接触させて前記第１研磨及び前記第２研磨の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項２１記載の平坦化方法。
【請求項２５】
前記加工電極と前記被加工物の前記金属膜表面との距離を０．０５μｍ以上５０μｍ以下にして前記第１研磨及び前記第２研磨の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項２１記載の平坦化方法。
【請求項２６】
時間管理、テーブル電流の検出または画像認識によって、前記第１研磨の終点を検知することを特徴とする請求項１３記載の平坦化方法。
【請求項２７】
被加工物上に形成したパターン部とフィールド部を有する金属膜表面を、前記パターン部における金属膜の研磨速度の方が前記フィールド部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で研磨する第１研磨部と、
前記フィールド部における金属膜の研磨速度の方が前記パターン部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で金属膜表面を研磨する第２研磨部を有することを特徴とする平坦化装置。
【請求項２８】
前記第１研磨部及び第２研磨部の少なくとも一方は、電解加工で研磨を行うことを特徴とする請求項２７記載の平坦化装置。
【請求項１】
被加工物上に形成した初期段差を有する金属膜表面を加工して平坦化するにあたり、
前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凹部のみを固体またはペースト状の被覆材料で被覆し、
研磨剤を用いない電解加工によって前記金属膜表面を加工することを特徴とする平坦化方法。
【請求項２】
前記金属膜表面に電解加工によって加工されずに残った前記被覆材料を除去し、前記金属膜表面を更に加工することを特徴とする請求項１記載の平坦化方法。
【請求項３】
前記被覆材料は、抵抗率が１０６Ω・ｃｍ以上の絶縁性材料、または抵抗率が１０３Ω・ｃｍ以下の導電性材料からなることを特徴とする請求項１記載の平坦化方法。
【請求項４】
前記被覆材料を前記金属膜表面の全面に塗布した後、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凸部に位置する前記被覆材料のみを除去して、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凹部のみを被覆材料で被覆することを特徴とする請求項１記載の平坦化方法。
【請求項５】
前記被覆材料を前記金属膜表面の前記凹部に選択的に塗布して、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凹部のみを被覆材料で被覆することを特徴とする請求項１記載の平坦化方法。
【請求項６】
被加工物の金属膜に近接させた加工電極と該金属膜に給電する給電電極との間に電圧を印加し、
加工処理部材が存在する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液体を供給し、
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を相対運動させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行うことを特徴とする請求項１記載の平坦化方法。
【請求項７】
前記加工処理部材は、イオン交換体またはイオン交換体を含む材料からなることを特徴とする請求項６記載の平坦化方法。
【請求項８】
前記加工電極及び／または前記給電電極の側方に配置した接触部材を前記被加工物の前記金属膜表面に接触させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行うことを特徴とする請求項６記載の平坦化方法。
【請求項９】
被加工物の金属膜に近接させた加工電極と該金属膜に給電する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前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給し、
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を相対運動させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行うことを特徴とする請求項１記載の平坦化方法。
【請求項１０】
前記加工電極及び／または前記給電電極の側方に配置した接触部材を前記被加工物の前記金属膜表面に接触させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行うことを特徴とする請求項９記載の平坦化方法。
【請求項１１】
金属膜表面の初期段差を形成する凹部のみを固体またはペースト状の被覆材料で被覆する被覆材料処理装置と、
研磨剤を用いない電解加工によって前記金属膜表面を加工する電解加工装置とを有することを特徴とする平坦化装置。
【請求項１２】
前記被覆材料処理装置は、レジスト処理装置からなることを特徴とする請求項１１記載の平坦化装置。
【請求項１３】
被加工物上に形成したパターン部とフィールド部を有する金属膜表面を研磨して平坦化するにあたり、
前記パターン部における金属膜の研磨速度を前記フィールド部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で金属膜表面の第１研磨を行い、
前記フィールド部における金属膜の研磨速度を前記パターン部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で金属膜表面の第２研磨を行うことを特徴とする平坦化方法。
【請求項１４】
前記第１研磨及び前記第２研磨の少なくとも一方を電解加工で行うことを特徴とする請求項１３記載の平坦化方法。
【請求項１５】
被加工物の金属膜表面に近接させた加工電極と該金属膜に給電する給電電極との間に電圧を印加し、
加工処理部材が存在する、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液体を供給し、
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を相対運動させて前記第１研磨及び前記第２研磨をそれぞれ行うことを特徴とする請求項１３記載の平坦化方法。
【請求項１６】
前記加工処理部材は、イオン交換体またはイオン交換体を含む材料からなることを特徴とする請求項１５記載の平坦化方法。
【請求項１７】
前記パターン部と前記加工処理部材とを接触させて前記第１研磨を行い、前記パターン部と前記加工処理部材とを非接触状態にして前記第２研磨を行うことを特徴とする請求項１５記載の平坦化方法。
【請求項１８】
前記パターン部と前記加工処理部材とを接触させて前記第１研磨を行い、前記第２研磨より前または第２研磨と同時に前記パターン部の抵抗形成処理を行うことを特徴とする請求項１５記載の平坦化方法。
【請求項１９】
前記パターン部の抵抗形成処理を行いつつ、前記パターン部と前記加工処理部材とを非接触状態にして前記第２研磨を行うことを特徴とする請求項１５記載の平坦化方法。
【請求項２０】
前記加工電極及び／または前記給電電極の近傍に配置した接触部材を前記被加工物の前記金属膜表面に接触させて前記第１研磨及び前記第２研磨の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１５記載の平坦化方法。
【請求項２１】
被加工物の金属膜に近接させた加工電極と該導電膜に給電する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前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給し、
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を相対運動させて前記第１研磨及び前記第２研磨をそれぞれ行うことを特徴とする請求項１３記載の平坦化方法。
【請求項２２】
前記第２研磨より前または第２研磨と同時に前記パターン部の抵抗形成処理を行うことを特徴とする請求項２１記載の平坦化方法。
【請求項２３】
前記パターン部の抵抗形成処理を行いつつ、前記パターン部と前記加工電極とを非接触状態にして前記第２研磨を行うことを特徴とする請求項２１記載の平坦化方法。
【請求項２４】
前記加工電極及び／または前記給電電極の近傍に配置した接触部材を前記被加工物の金属膜表面に接触させて前記第１研磨及び前記第２研磨の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項２１記載の平坦化方法。
【請求項２５】
前記加工電極と前記被加工物の前記金属膜表面との距離を０．０５μｍ以上５０μｍ以下にして前記第１研磨及び前記第２研磨の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項２１記載の平坦化方法。
【請求項２６】
時間管理、テーブル電流の検出または画像認識によって、前記第１研磨の終点を検知することを特徴とする請求項１３記載の平坦化方法。
【請求項２７】
被加工物上に形成したパターン部とフィールド部を有する金属膜表面を、前記パターン部における金属膜の研磨速度の方が前記フィールド部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で研磨する第１研磨部と、
前記フィールド部における金属膜の研磨速度の方が前記パターン部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で金属膜表面を研磨する第２研磨部を有することを特徴とする平坦化装置。
【請求項２８】
前記第１研磨部及び第２研磨部の少なくとも一方は、電解加工で研磨を行うことを特徴とする請求項２７記載の平坦化装置。
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１２Ｄ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１５Ｃ】
【図１５Ｄ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２２】
【図２３】
【図２４Ａ】
【図２４Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１２Ｄ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１５Ｃ】
【図１５Ｄ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２２】
【図２３】
【図２４Ａ】
【図２４Ｂ】
【公表番号】特表２００８−５２４４３４（Ｐ２００８−５２４４３４Ａ）
【公表日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３００８９（Ｐ２００７−５３００８９）
【出願日】平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／０２３９８９
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０６８２８３
【国際公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／０２３９８９
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０６８２８３
【国際公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]