电解处理装置和衬底处理设备的制作方法

专利名称：电解处理装置和衬底处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及电解处理装置和配置有该电解处理装置的衬底处理设备，特别涉及可用于处理存在于衬底、特别是半导体晶片的表面上的导电材料，或用于去掉粘附到衬底的表面上的杂质的电解处理装置，以及配置有这种电解处理装置的衬底处理设备。
背景技术：
近年来，代替采用铝或铝合金作为用于在衬底(如半导体晶片)上形成互连电路的材料，有一种突出的动向是采用具有低电阻和高耐电迁移特性的铜(Cu)。铜互连通常是通过将铜填充到形成在衬底表面中的细凹槽中形成的。有各种用于形成这种铜互连的公知技术，包括CVD、溅射、和镀敷。根据任何这种技术，基本上在衬底的整个表面上形成铜膜，然后利用化学机械抛光(CNP)去掉不需要的铜。
图85A-85C按照工艺步骤的顺序示出了形成这种具有铜互连的衬底W的例子。如图85A所示，在形成在半导体衬底1上并且其中形成电子器件的导电层1a上淀积绝缘膜2，如硅氧化物膜/氧化硅(SiO2)膜或低k材料膜。通过光刻和刻蚀技术在绝缘膜2中形成用于互连的接触孔3和沟槽4。之后，在整个表面上形成TaN或类似的阻挡层5，并在阻挡层5上形成馈送层7，作为用于电镀的电输送层。
然后，如图85B所示，向衬底W的表面上进行铜镀，以便用铜填充接触孔3和沟槽4，同时，在绝缘膜2上淀积铜膜6。随后，利用化学机械抛光(CMP)去掉绝缘膜2上的铜膜6，以便使填充在接触孔3和沟槽4中的用于互连的铜膜6的表面与绝缘膜2的表面基本上处于同一平面上。由此形成如图85C所示的由铜膜6构成的互连件。
近年来各种设备中的部件已经变得更加精细并要求更高的精度。由于通常已经采用亚微米制造技术，因此材料的特性受处理方法的影响较大。在这种情况下，在利用工具从工件表面物理地破坏和去掉工件中的所希望的部分的这种常规机械加工方法中，可能产生大量缺陷，使工件的特性变坏。因此，在不使材料的特性变坏的情况下进行处理是非常重要的。
为了解决这个问题，已经研究出某些处理方法，如化学抛光、电解处理、和电解抛光。与常规物理处理相比，这些方法通过化学分解反应进行去除处理等。因此，这些方法不会出现由于塑性变形而形成缺陷，如形成交替层和错位，因此可以在不使材料特性变坏的情况下进行处理。
例如，化学机械抛光一般需要复杂的操作和控制，并且需要相当长的处理时间。此外，必须在抛光处理之后对衬底充分清洗。这还对残渣或清洗液废物处理施加了相当大的负担。相应地，非常需要完全省去CMP或减少对CMP的负担。而且，应该指出，虽然希望将来主要采用具有低介电常数的低k材料作为用于半导体衬底的绝缘膜的材料，但是低k材料具有低机械强度，因此很难承受在CMP处理期间施加的应力。这样，还是根据该观点，需要在不给其施加任何应力的情况下能使衬底整平的技术。
此外，据报道有一种CMP处理与镀敷即化学机械电解抛光同时进行的方法。根据该方法，对镀膜的生长表面进行机械处理，产生使得到的膜变性的问题。
在上述电解处理或电解抛光的情况下，通过工件和电解液(NaCl、NaNO3、HF、HCl、HNO3、NaOH等的水溶液)之间的电化学相互作用进行处理。由于必须使用含有这种电解质的电解液，因此不可能避免工件被电解质污染。
发明的内容鉴于现有技术中的上述问题做出了本发明。因此本发明的目的是提供一种电解处理装置，在完全省去CMP处理或使对CMP处理的负担减少到最小可能程度的同时，可以处理形成在衬底表面上的导电材料以整平该材料，或者可以去掉(清除)粘附到工件(如衬底)的表面上的外来物质，并且本发明还提供其中结合了该电解处理装置的衬底处理设备。
为了实现上述目的，本发明提供一种电解处理装置，包括与工件接触或靠近工件的处理电极；用于给工件供电的馈送电极；设置在工件和处理电极之间以及工件和馈送电极之间的至少一个空间中的离子交换器；用于在处理电极和馈送电极之间施加电压的电源；和用于向工件和处理电极与馈送电极中的至少一个之间的空间输送液体的液体输送部件，该离子交换器位于其中。


图1和2示出了在上述电解处理装置中进行的电解处理的原理。图1表示在安装在处理电极14上的离子交换器12a和安装在馈送电极16上的离子交换器12b与工件10的表面接触或靠近时电解处理装置中的离子状态，同时经过电源17在处理电极14和馈送电极16之间施加电压，并且从液体输送部件19在处理电极14、馈送电极16和工件10之间输送液体18(例如超纯水)。图2表示在安装在处理电极14上的离子交换器12a与工件10的表面接触或靠近时并且馈送电极16直接接触工件10的表面时、电解处理装置中的离子状态，同时经过电源17在处理电极14和馈送电极16之间施加电压，并且从液体输送部件19在处理电极14和工件10之间输送液体18，例如超纯水。
当采用本身具有大电阻率的类似于超纯水的液体时，最好使离子交换器12a与工件10的表面接触。这可以降低电阻、降低所需要的电压和减少功耗。在该电解处理中的“接触”并不意味着如在CMP中那样用于给工件施加物理能量(应力)的“加压”。
液体18(如超纯水)中的水分子20被离子交换器12a、12b分解成氢氧离子22和氢离子24。由此产生的氢氧离子22例如被工件10和处理电极14之间的电场和通过液体18的流动传送到与处理电极14相对的工件10的表面，由此增强了在工件10附近的氢氧离子22的密度，并且氢氧离子22与工件10的原子10a反应。由这种反应产生的反应产物26在液体18中溶解，并通过液体18沿着工件10的表面的流动而从工件10除去。由此进行工件10的表面的清除处理。
从上面明显看出，根据本发明的去除处理只是通过反应离子和工件之间的电化学相互作用进行的。因此该电解处理在处理原理上与通过研磨剂和工件之间的物理作用以及抛光液中的化学物质和工件之间的化学作用的组合进行的处理的CMP明显不同。
根据上述方法，面对处理电极14的工件10的部分被处理。因此，通过移动处理电极14，工件10可以被处理成所希望的表面结构。
如上所述，在本发明的电解处理装置中的去除处理只是通过由于电化学相互作用而引起的分解反应进行的，并且在处理原理上与其中处理是通过研磨剂和工件之间的物理作用以及抛光液中的化学物质和工件之间的化学作用的组合进行的CMP截然不同。因而，本发明的电解处理装置可以在不损坏工件的材料的特性的情况下进行工件表面的清除处理。即使在工件的材料具有低机械强度时，如上述低k材料，也可以在不对工件造成任何物理损伤的情况下进行工件表面的去除处理。此外，与常规电解处理装置相比，由于采用导电率为不大于500μS/cm的处理液，优选为纯水，更优选为超纯水，本发明的电解处理装置可以显著地减少杂质对工件表面的污染，并且有利于处理之后的废液处理。
该液体可以是纯水、导电率(这里指在25℃、1atm下的导电率)不大于500μS/cm的液体、或电解液。
纯水可以是导电率不大于10μS/cm的水。在电解处理中使用纯水可以在不使杂质留在工件的处理表面上的情况下进行清除处理，由此可以简化电解处理之后的清除步骤。具体而言，电解处理之后一级或两级清洗可能足够了。
还可以采用通过给纯水或超纯水添加添加剂(如表面活性剂)获得的液体，该液体的导电率不大于500μS/cm、优选不大于50μS/cm、更优选不大于0.1μS/cm(不小于10MΩ·cm的电阻率)。这种液体可以在工件(例如衬底)和离子交换器之间的界面上形成用于均匀阻止离子迁移的一层，由此调节离子交换的浓度(金属溶解度)以增强被处理表面的平整度。
添加剂的作用是防止离子(例如氢氧离子(OH)-)局部集中。关于这一点，要注意到“在整个处理表面上的各个点的相等处理(去除)速率”是用于提供平坦处理表面的重要因素。当进行单个电化学去除反应时，通过反应离子的局部集中可能产生处理去除速度的局部差别。反应离子的局部集中可能主要是由于处理电极和馈送电极之间的电场强度的偏移、以及工件表面附近的反应离子的分布的偏移造成的。通过允许用于防止离子(例如氢氧离子)局部集中的添加剂存在于工件和离子交换器之间，可以防止反应离子的局部集中。
中性盐(如NaCl或Na2SO4)的水溶液、酸(如HCl或H2SO4)、或碱(如氨水)可用做电解液，并且可以根据工件的特性适当地选择。当采用电解液时，最好使用导电率不大于500μS/cm的低浓度电解液，以便避免太多的污染。
在本发明的电解处理装置的一个实施例中，离子交换器被分开地设置在处理电极和工件之间的空间中，以及馈送电极和工件之间的空间中。这可以防止在处理电极和馈送电极之间发生“所谓的短路”现象，并确保高处理效率。
根据另一实施例，离子交换器作为组合结构设置在处理电极和工件之间以及馈送电极和工件之间的空间中。这有利于处理电极和馈送电极的制造，并能进一步降低电阻。
根据又一实施例，离子交换器覆盖工件的待处理表面，并设置在处理电极和工件之间以及馈送电极和工件之间的空间中。这就使得在例如离子交换器生锈时可以容易地和快速地改变覆盖工件的处理表面的离子交换器。
在上述实施例中，离子交换器可以在供给轴和重卷轴之间伸展，并且可以连续卷起。这就使得在例如离子交换器生锈时，通过卷起一次使用的长度而可以改变离子交换器，由此可以以连续方式进行改变操作。
在本实施例的离子交换器的情况下，处理电极和馈送电极可以按照规定间距沿着离子交换器的长度方向交替安装在离子交换器上。这就使得不再需要提供用于分别供电的电极部件，因此可以简化该装置。
该离子交换器可具有吸水特性。这使得液体(如超纯水)可以在离子交换器中流动。
该离子交换器可具有阴离子交换能力或阳离子交换能力、或是这两种能力。可根据工件选择使用具有阴离子交换能力的离子交换器和具有阳离子交换能力离子交换器。具有阴离子和阳离子交换能力的离子交换器的使用可以拓宽可处理材料的范围，此外，还可以防止由于极性而形成杂质。
该离子交换器可用多孔体覆盖。这可以提供具有更平坦处理表面的工件。在这种情况下，离子交换器本身可由多孔体构成。
根据一个优选实施例，该电解处理装置还包括用于再生离子交换器的再生部件。通过在处理期间或在处理的间隔期间再生离子交换器以从离子交换器除去外来物质，例如铜，可以防止来自离子交换器的物质污染新工件，此外，可以避免处理效率和精度的降低。
本发明还提供一种电解处理装置，包括与工件接触或靠近工件的处理电极；用于向工件供电的馈送电极；用于在处理电极和馈送电极之间施加电压的电源；和用于在工件和处理电极之间输送具有不大于500μS/cm的导电率的液体或纯水的液体输送部件。
图3表示在这个电解处理装置中进行的电解处理的原理。图3示出了当处理电极14和馈送电极16靠近工件10的表面时的电解处理装置中的离子状态，同时经过电源17在处理电极14和馈送电极16之间施加电压，并且从液体输送部件19在处理电极14、馈送电极16和工件10之间输送液体18，例如超纯水。
液体18(如超纯水)中的水分子20分解成氢氧离子22和氢离子24。由此产生的氢氧离子22通过工件10和处理电极14之间的电场并通过液体18的流动传送到与处理电极14相对的工件10的表面，由此提高了工件10附近的氢氧离子22的密度，并且氢氧离子22与工件10的原子反应。反应产物26溶解在液体18中，并通过液体18沿着工件10的表面的流动而从工件10上除去。由此进行工件10的表面的去除处理。
优选的是，超纯水被用做该液体。这里使用的“超纯水”指的是具有不大于0.1μS/cm的导电率的水。使用超纯水可以进行更洁净的处理而在不在工件的被处理表面上留下杂质。
在上述电解处理装置中，根据本发明的一个实施例，处理电极和馈送电极中的至少一个是矩形平板形状。
根据另一实施例，处理电极和馈送电极中的至少一个是柱状的，并设置成使其中心轴平行于工件的待处理表面。这使得处理电极和馈送电极中的该至少一个能够线性接触或靠近工件，由此增强工件的被处理表面的平整度。
根据本发明的又一实施例，处理电极和馈送电极中的至少一个是球形或椭圆球形。这就可以进行点处理和弯曲表面的处理。
根据再一实施例，处理电极和馈送电极中的至少一个具有适应工件的结构的凹入部分或突起部分，通过使得工件可面对该凹入部分或突起部分而进行工件的处理。例如，处理电极可具有适应衬底的周边部分结构的凹入部分。通过使衬底的周边部分可位于凹入部分中而可以进行衬底的处理，由此除去形成在或粘附于该周边部分(斜面部分或边缘部分)上的待处理材料。因此，在这种情况下，该电解处理装置可以用做衬底的斜面刻蚀装置。
本发明的上述电解处理装置可以被构成以使得处理电极和工件之间、以及馈送电极和工件之间的至少一个可以进行相对运动。这就可以产生液体(如超纯水)在工件和处理电极与馈送电极的至少一个之间的流动，由此有效地消除不需要的的产物，并可以提高工件的被处理表面的平整度。
所述相对运动可以是旋转、往复运动、偏心旋转或卷绕运动，或其组合。
此外，根据本发明，处理电极和馈送电极可设置成使得这些电极之一围绕另一个。这使得所有电流能够从馈送电极经过最短路线流到处理电极，由此增强电流效率和减少电功耗。
根据另一实施例，处理电极和馈送电极的至少一个是扇子形状的。这使得处理电极可在恒定的时间内径向面对工件，由此可使电解处理速率保持恒定。
根据又一实施例，处理电极和馈送电极中的至少一个为线形或圆形设置。
本发明提供一种衬底处理设备，包括用于载入和载出衬底的衬底载入和载出部件；电解处理装置；和用于在该衬底载入和载出部件与电解处理装置之间运送衬底的运送装置；其中电解处理装置包括与工件接触或靠近工件的处理电极；用于向工件供电的馈送电极；设置在工件和处理电极之间以及工件和馈送电极之间的空间的至少一个中的离子交换器；用于在处理电极和馈送电极之间施加电压的电源；和用于给工件和处理电极与馈送电极的至少一个之间的空间输送液体的液体输送部件，而离子交换器位于其中。
本发明还提供一种衬底处理设备，包括用于载入和载出衬底的衬底载入和载出部件；电解处理装置；和用于在该衬底载入和载出部件与电解处理装置之间运送衬底的运送装置；其中电解处理装置包括与工件接触或靠近工件的处理电极；用于向工件供电的馈送电极；用于在处理电极和馈送电极之间施加电压的电源；和用于在工件和处理电极之间输送纯水或导电率不大于500μS/cm的液体的液体输送部件。
在一个优选实施例中，衬底处理设备还包括用于清洁被电解处理装置处理过的衬底的清洁装置。
在又一实施例中，衬底处理设备还包括用于对衬底表面进行化学机械抛光的CMP装置。在这种情况下，衬底处理设备还包括用于清洁被CMP装置抛光过的衬底的清洁装置。
在再一实施例中，衬底处理设备还包括用于形成膜作为在衬底的表面中待处理的部分的膜形成装置。在这种情况下，衬底处理设备还可以包括用于清洗已经在膜形成装置中被形成的待处理的部分的清洁装置和用于退火待处理的部分的退火装置中的至少一个。
而且在这种情况下，衬底处理设备可以还包括用于刻蚀形成在或粘附于衬底周边部分中的待处理的部分的斜面刻蚀装置。在斜面刻蚀装置中，可以通过电解处理进行待处理部分的刻蚀。
衬底处理设备还可以包括用于在CMP装置中的抛光期间或之后测量待处理部分的膜厚的膜厚测量部件。而且，衬底处理设备还可以包括用于在膜形成装置中形成膜期间或之后测量待处理部分的膜厚的膜厚测量部件。
在膜形成装置中的膜成形可通过镀敷进行。
在又一实施例中，衬底处理设备还包括监视器，用于在电压施加于馈送电极和处理电极之间时监视电解电流和电解电压的至少一个。
根据另一实施例，衬底处理设备还包括用于最后烘干被处理衬底的干燥装置。这就可以实现所谓的“干燥进入，干燥出来”。
根据又一实施例，衬底处理设备监视被处理衬底的状态的改变和检测处理的结束点(end point)。这里的“处理的结束点”指的是对于待处理表面的特定区域实现了所希望的处理量的点，或是对于待处理表面的特定区域、依据与处理量相关的参数实现了对应所希望的处理量的量的点。通过即使在处理当中这样任意设定和检测处理的结束点，可以进行多步骤电解处理。
根据另一实施例，衬底处理设备还包括用于检测处理的结束点的膜厚检测部件。
通过下面结合附图的说明使本发明的上述和其他目的、特点和优点更明显，其中附图中以举例形式示出了本发明的优选实施例。
附图的简要说明图1是表示当离子交换器安装在处理电极和馈送电极上，并在处理电极、馈送电极和衬底(工件)之间输送液体时，在根据本发明的电解处理装置中进行的电解处理的原理的示意图；
图2是表示当离子交换器只安装在处理电极上，并在处理电极和衬底(工件)之间输送液体时，在根据本发明的电解处理装置中进行的电解处理的原理的示意图；图3是表示当处理电极和馈送电极靠近衬底并且在处理电极、馈送电极和衬底(工件)之间输送导电率不大于500μS/cm的液体或纯水时，在根据本发明的电解处理装置中进行的电解处理的原理的示意图；图4A和4B是表示根据本发明第一实施例的衬底处理设备的布置的平面图；图5是表示根据本发明一个实施例的设置在图4的衬底处理设备中的电解处理装置的垂直截面正视图；图6是图5的电解处理装置的平面图；图7是设置在图4的电解处理装置中的电极板的平面图；图8是另一离子交换器的剖视图；图9A和9B是其它电极板的平面图；图10A和10B是又一些电极板的平面图；图11A和11B是再一些电极板的平面图；图12是另一电极板的平面图；图13是另一电极板的平面图；图14A和14B分别是表示对其中形成两种不同材料的叠置膜的衬底的表面进行的电解处理中，电流和时间之间的关系、以及施加的电压和时间之间的关系的曲线图；图15是表示图5的电解处理装置的改型的平面图；图16是表示根据本发明另一实施例的衬底处理设备的布置的平面图；图17是根据本发明另一实施例的设置在图16的衬底处理设备中的电解处理装置的剖视图；
图18是图17的电解处理装置的平面图；图19A是表示衬底固定器和图17的电解处理装置的电极部件之间的关系的平面图，图19B是沿着图19A的线A-A截取的剖视图；图20是用在图17的电解处理装置的改型中的电极板的平面图；图21是图20的电极板的垂直截面正视图；图22是根据本发明的又一实施例的电解处理装置的剖视图；图23是图22的电解处理装置的平面图；图24是根据本发明又一实施例的电解处理装置的剖视图；图25是图24的电解处理装置的平面图；图26是根据本发明另一实施例的电解处理装置的剖视图；图27是图26的电解处理装置的平面图；图28是根据本发明另一实施例的电解处理装置的剖视图；图29是图28的电解处理装置的平面图；图30是根据本发明又一实施例的电解处理装置的剖视图；图31是表示根据本发明又一实施例的衬底处理设备的布置的平面图；图32是CMP装置的示意剖视图；图33是表示根据本发明再一实施例的衬底处理设备的布置的平面图；图34是表示根据本发明又一实施例的衬底处理设备的布置的平面图；图35是表示根据本发明再一实施例的衬底处理设备的布置的平面图；图36是镀敷装置的示意剖视图；图37是退火装置的垂直剖视图；图38是退火装置的水平剖视图；图39是表示其中安装了斜面刻蚀装置的根据本发明再一实施例的衬底处理设备的布置的平面图；图40是用做斜面刻蚀装置的根据本发明另一实施例的电解处理装置的示意图；图41是用做斜面刻蚀装置的根据本发明另一实施例的电解处理装置的主要部分的放大剖视图；图42是用做斜面刻蚀装置的根据本发明另一实施例的电解处理装置的剖视图；图43是图42的斜面刻蚀装置的平面图；图44是根据本发明再一实施例的衬底处理设备的布置的平面图；图45是根据本发明又一实施例的电解处理装置的示意平面图；图46是表示图45的电解处理装置的处理电极和馈送电极的示意立体图；图47是表示图45的电解处理装置的处理电极和馈送电极的示意正视图；图48A和48B分别是表示在矩形电极上安装离子交换器的情况的立体图和正视图；图49A和49B分别是表示在柱状电极上安装离子交换器的情况的立体图和正视图；图50是其它处理和馈送电极的示意正视图；图51是其它处理和馈送电极的示意正视图；图52是其它处理和馈送电极的示意正视图；图53是其它处理和馈送电极的示意正视图；图54A和54B是表示处理和馈送电极相对于衬底的不同设置的示意图；图55是其它处理电极、馈送电极和离子交换器的示意正视图；图56是其它处理电极、馈送电极和离子交换器的示意正视图；
图57是根据本发明再一实施例的电解处理装置的剖视图；图58是图57的电解处理装置的平面图；图59是另一离子交换器的立体图；图60是图59的离子交换器的正视图；图61A和61B分别是表示处理和馈送电极的其它设置的正视图和立体图；图62是表示处理和馈送电极的其它设置的平面图；图63是表示处理和馈送电极的其它设置的平面图；图64是根据本发明另一实施例的电解处理装置的示意立体图；图65是图64的电解处理装置的示意侧视图；图66是根据本发明再一实施例的电解处理装置的剖视图；图67是图66的电解处理装置的平面图；图68是根据本发明另一实施例的电解处理装置的示意正视图；图69是根据本发明另一实施例的电解处理装置的示意正视图；图70是根据本发明另一实施例的电解处理装置的垂直剖视图；图71是图70的电解处理装置的平面图；图72是用做斜面刻蚀装置的根据本发明另一实施例的电解处理装置的示意立体图；图73是用做斜面刻蚀装置的根据本发明另一实施例的电解处理装置的示意立体图；图74是表示在图72或图73的电解处理装置(斜面刻蚀装置)中进行电解处理之后的衬底的状态的示意图；图75是用做斜面刻蚀装置的根据本发明另一实施例的电解处理装置的剖视图；图76是图75的电解处理装置的平面图；图77是表示图75的电解处理装置的改型的平面图；图78是根据本发明再一实施例的电解处理装置的示意正视图；
图79是根据本发明另一实施例的电解处理装置的示意立体图；图80是图79的电解处理装置的示意正视图；图81是根据本发明再一实施例的电解处理装置的示意正视图；图82是图81的电解处理装置的示意正视图；图83是根据本发明另一实施例的电解处理装置的示意正视图；图84是图83的电解处理装置的示意正视图；图85A-85C是按照处理步骤的顺序表示用于形成铜互连的示意图。
实施本发明的最佳方式下面参照附图介绍本发明的优选实施例。
图4A表示根据本发明第一实施例的衬底处理设备的平面图。图5-7表示用在衬底处理设备中的根据本发明第一实施例的电解处理装置。尽管本实施例采用衬底作为被电解处理装置处理的工件，当然也可以采用衬底以外的工件。
如图4A所示，衬底处理设备包括一对装载/卸载单元30，作为用于将放置衬底W(例如图85B中所示的衬底W)的盒子载入和载出的载入和载出部件，并且在其表面上具有作为导体膜(待处理部分)的铜膜6；用于倒置衬底W的倒置机构32；用于传送衬底W的推进器34；以及电解处理装置36。固定式自动运送装置38设置在装载/卸载单元30、倒置机构32和推进器34之间，作为用于在其间运送衬底W的运送装置。衬底处理设备还提供有监视器42，用于在电解处理装置36的电解处理期间监视在下述处理电极50和馈送电极52之间施加的电压，或流过其间的电流。
如图5所示，电解处理装置36包括衬底固定器46，其在可水平摆动的可摆动臂44的自由端被支撑，用于促使和保持衬底W的前表面向下(所谓的“面向下”方式)；以及位于衬底固定器46底部并由绝缘材料构成的圆盘形电极部件48。如图7所示，电极部件48具有嵌入其中的扇形处理电极50和馈送电极52，两者交替设置，并且它们的表面(上表面)露出。膜状离子交换器56安装在电极部件48的上表面上以便覆盖处理电极50和馈送电极52的表面。
这个实施例采用仅作为一个示例的电极部件48，它具有处理电极50和馈送电极52，这样的部件的直径大于衬底W之直径的两倍，以使得衬底W的整个表面可以进行电解处理，但是这种处理电极50和馈送电极52只是例子而已。
离子交换器56可以是具有阴离子交换能力或阳离子交换能力的无纺纤维。阳离子交换器优选承载强酸性阳离子交换基(磺酸基)；然而，也可以使用承载弱酸性阳离子交换基(羧基)的阳离子交换器。尽管阴离子交换器优选承载强碱性阴离子交换基(四元铵基)，但是也可以采用承载弱碱性阴离子交换基(三元或更低的氨基)。
承载强碱性阴离子交换基的无纺纤维可以通过例如下列方法制备纤维直径为20-50μm和孔隙率约为90％的聚烯烃无纺纤维经受所谓的辐射接枝聚合反应，包括γ射线照射到无纺纤维上，以及接下来的接枝聚合反应，由此引入接枝链；然后如此引入的接枝链被胺化，以便将四元铵基引入其中。如此引入的离子交换基的能力可以通过引入的接枝链的量来确定。通过采用单体(如丙烯酸、苯乙烯、T基丙烯酸缩水甘油脂、对苯乙烯磺酸钠或氯甲基苯乙烯(chloromethylstyrene))可以进行接枝聚合反应。通过调整单体的浓度、反应温度和反应时间，可以控制接枝链的量。这样，接枝的程度(即接枝聚合反应之后的无纺纤维的重量与接枝聚合反应之前无纺纤维的重量的比)最大可为500％。因而，在接枝聚合反应之后引入的离子交换基的容量最大可为5meq/g。
承载强酸性阳离子交换基的无纺纤维可通过以下方法制备与承载强碱性阴离子交换基的无纺纤维的情况一样，纤维直径为20-50μm和孔隙率约为90％的聚烯烃无纺纤维进行所谓的辐射接枝聚合反应，包括γ射线照射到无纺纤维上，以及接下来的接枝聚合反应，由此引入接枝链；然后用热硫酸处理如此引入的接枝链，以便将磺酸基引入其中。如果用热磷酸处理接枝链，则可引入磷酸基。接枝的程度可以最大达到500％，并且接枝聚合反应之后如此引入的离子交换基的容量可以最大达到5meq/g。
离子交换器56的基材可以是聚烯烃，如聚乙烯或聚丙烯、或任何其它有机聚合物。此外，除了无纺纤维的形式之外，离子交换器还可以是纺织纤维、片、多孔材料、短纤维等形式。
当聚乙烃或聚丙烯用做基材时，可以通过首先向基材上照射射线(γ射线或电子束)(预照射)，由此产生自由基，然后该自由基与单体反应，由此进行接枝聚合反应，并且可以获得具有很少杂质的均匀接枝链。另一方面，当聚烯烃以外的其它有机聚合物用做基材时，通过用单体浸渍基材，并向基材上照射射线(γ射线、电子束或UV射线)(同时照射)，由此可以进行自由基聚合反应。尽管这种方法不能提供均匀的接枝链，但是可以适用于更多种类的基材。
通过用具有阴离子交换能力或阳离子交换能力的无纺纤维作为离子交换器56，纯水、超纯水或液体(例如电解液)可以自由地在无纺纤维中移动，并很容易到达具有用于水分解的催化活性的无纺纤维中的活性点，以便很多水分子可以分解成氢离子和氢氧离子。此外，通过纯水或超纯水或者液体(例如电解液)的移动，由水分子分解产生的氢氧离子可以有效地被运载到处理电极50的表面，因此即使施加低电压也可以获得高电流。
当离子交换器56只具有阴离子交换能力和阳离子交换能力中的一种能力时，对可电解处理的材料有限制，此外，可能由于极性而产生杂质。为了解决这个问题，离子交换器56可具有图8中所示的结构，其中具有阴离子交换能力的阴离子交换器56a和具有阳离子交换能力的阳离子交换器56b被集中地设置以构成整体结构。阴离子交换器和阳离子交换器可在衬底的待处理表面上叠加。还可以使阴离子交换器和阳离子交换器各为扇形并交替设置。或者，通过采用其本身承载阴离子交换基和阳离子交换基的离子交换器作为离子交换器56，可以解决上述问题。这种离子交换器可包括其中阴离子交换基和阳离子交换基随机分布的两性离子交换器、其中在多层中存在阴离子交换基和阳离子交换基的双极离子交换器、以及其中含有阴离子交换基的部分和含有阳离子交换基的部分在厚度方向平行存在的镶嵌式离子交换器。顺便提及，当然可以根据被处理材料选择使用具有阴离子交换能力的离子交换器或具有阳离子交换能力的离子交换器作为离子交换器56。
如图5所示，通过用于垂直移动的电机60的传动，摆动臂44经过滚珠螺杆62上下移动，它连接到轴66的上端，轴66通过用于摆动的电机64的传动而旋转。衬底固定器46连接到安装在可摆动臂44的自由端的用于旋转的电机68，并通过用于旋转的电机68的传动而被允许旋转。
电极部件48直接连接到中空电机70上，并通过中空电机70的传动而被允许旋转。通孔48a作为用于输送纯水、优选为超纯水的纯水输送部件，形成在电极部件48的中心部分中。通孔48a连接到在中空电机70内部垂直延伸的纯水输送管道72。纯水或超纯水通过通孔48a输送，并经过离子交换器56输送到衬底W的整个处理表面上。可以提供各与纯水输送管道72连通的多个通孔48a，以便于使处理液到达衬底W的整个处理表面。
此外，纯水喷嘴74作为用于输送纯水或超纯水的纯水输送部件，设置在电极部件48上，其在电极部件48的径向延伸并具有多个输送口。因此纯水或超纯水是从衬底W的上面和下面输送到衬底W的表面上。这里的纯水指的是导电率不大于101μS/cm的水，超纯水指的是导电率不大于0.1μS/cm的水。代替纯水，还可以使用导电率不大于500μS/cm的液体或任何电解液。通过在处理期间输送这种处理液，可以除去处理的不稳定因素，如处理产物和分解气体，并且可以以良好的再现性均匀地进行处理。
根据本实施例，如图5和7所示，扇形电极板76设置在电极部件48中，电源80的阴极和阳极经过集流环78交替连接到电极板76。连接到电源80的阴极的电极板76成为处理电极50，连接到电源80的阳极的电极板76成为馈送电极52。这适用于例如铜的处理，因为铜的电解处理是在阴极侧进行的。根据要处理的材料，阴极侧可以是馈送电极，阳极侧可以是处理电极。更具体地说，当要处理的材料是铜、钼、铁或类似材料时，电解处理在阴极侧进行，因此连接到电源80的阴极的电极板76应该是处理电极50，连接到的阳极的电极板76应该是馈送电极52。另一方面，在采用铝、硅或类似材料的情况下，电解处理在阳极侧进行。相应地，连接到电源之阳极的电极板应该是处理电极，连接到阴极的电极板应该是馈送电极。
尽管在本实施例示出的情况中，扇形电极板76通过由绝缘材料构成的电极部件48的肋48b互相分开。肋48b还可以形成为其它绝缘材料的分离体，以便可以通过绝缘材料之间的间隔输送纯水等。
通过这样分开地和交替地在电极部件48的圆周方向设置处理电极50和馈送电极52，不需要固定馈送部分以给衬底的导电膜(待处理部分)供电，可以对衬底的整个表面进行处理。此外，通过以脉冲的方式改变正负，可以分解电解产物，并通过多次重复处理，可以提高被处理表面的平整度。
关于处理电极50和馈送电极52，由于电解反应造成的其氧化或分解通常是个问题。鉴于此，最好是使用碳、相对不活泼的贵金属、导电氧化物或导电陶瓷而不是广泛用于电极的金属或金属化合物，作为馈送电极52的基材。例如，基于贵金属的电极可以是通过向钛电极上镀敷或涂敷铂或铱，然后在高温下烧结该被涂敷的电极以稳定化和强化该电极而获得的电极。陶瓷产物通常是通过热处理无机原材料获得的，并且具有各种特性的陶瓷产物是由包括金属和非金属的氧化物、碳化物或氮化物的各种原材料产生的。在这些材料中，存在具有导电率的陶瓷。当电极被氧化时，电阻值通常增加以使施加电压增加。然而，通过用非氧化材料(如铂)或导电氧化物(如氧化铱)保护电极的表面，可以防止由于电极基材的氧化而造成的导电率下降。
处理电极50和馈送电极52可以如图9A所示那样设置成对的处理电极50和馈送电极52(每一对中夹着绝缘体82a)被设置在电极部件48内(从电极部件48的中心到到周边的范围内的扇形区域内)，以便这些对的数量从电极部件48的中心到周边逐渐增加。通过这种设置，电极部件48和衬底W旋转，每单位面积的电流(即电流密度)在相对于衬底W的速度较慢的电极部件48的中心部分和相对于衬底W的速度较快的电极部件48的周边部分之间变为均匀的，由此在衬底W的整个表面上的电解处理速率可以保持恒定。这种设置不仅适合于其中衬底W设置在穿过电极部件48的中心的一侧的本实施例，而且还适合于其中允许稍大于衬底的电极部件48围绕衬底W的中心旋转的情况(见图17和18)。
作为上述电极设置的改型，如图9B所示，可以制成导电材料的电极部件48，以便电极部件48本身可以用做馈送电极52(或处理电极50)，并在电极部件48内部嵌入处理电极50(或馈送电极52)，它们由绝缘体82b分开。这可以减少布线的数量。
或者，如图10A所示，可以在电极部件48的内部设置一个处理电极50和一个馈送电极52，它们互相相邻并各为从电极部件48的中心向周边延伸的扇形。而且在这种情况下，如图10B所示，可以制成导电材料的电极部件48，以便电极部件48本身可用做馈送电极52(或处理电极50)，并在电极部件48内部嵌入处理电极50(或馈送电极52)，其由绝缘体82b分开。
或者，如图11A所示，可以在电极部件48内部设置成对的处理电极50和馈送电极52，每对夹着绝缘体82a，使得处理电极50的长度和馈送电极52的长度在圆周方向从电极部件48的中心向周边逐渐增加。在这种情况下，如图11B所示，可以制成导电材料的电极部件48，以便电极部件48本身可用做馈送电极52(或处理电极50)，并在电极部件48内部嵌入处理电极50(或馈送电极52)，它们由绝缘体82b分开。
或者，如图12所示，可以制成导电材料的电极部件48，以便电极部件48本身可用做馈送电极52(或处理电极50)，并在电极部件48内部嵌入处理电极50，它由绝缘体82b分开并连续螺旋延伸。此外，如图13所示，可以在电极部件48的内部交替设置处理电极50和馈送电极52，它们从电极部件48的中心向周边象螺旋桨一样延伸，并且绝缘体82b夹在其间。
此外，尽管未示出，当然还可以在电极部件48内部均匀分布或点点散布处理电极和馈送电极。
接下来，参照图4A说明通过衬底处理设备的衬底处理(电解处理)。
首先，由自动运送装置38将衬底W(如图85中所示，在其内表面具有铜膜6作为导体膜(待处理部分))从装有衬底的盒子中取出，并设置在装载/卸载单元30中。如果需要的话，衬底W被运送到倒置机构32以倒置衬底，从而使具有导体膜的衬底W的前表面朝下。然后通过自动运送装置38将其前表面朝下的衬底W运送到推进器34，以便将衬底W放在推进器34上。
推进器34上的衬底W被电解处理装置36的衬底固定器46吸附和固定，并且衬底固定器46被可摆动臂44移动到电极部件48右上方的处理位置。然后通过用于垂直移动的电机60的传动降低衬底固定器46，以便使被衬底固定器46固定的衬底W与安装在电极部件48的上表面上的离子交换器56的表面接触或靠近。
这里应该注意的是，在使用象超纯水这样本身具有大电阻率的液体时，通过使离子交换器56与衬底W接触可以降低电阻，由此还可以降低所需要的电压，因此可以降低功耗。这里的“接触”并不意味着象在CMP中那样对工件“施压”用于发出物理能量(应力)。相应地，本实施例的电解处理装置采用垂直移动电机60，用于使衬底W与电极部件48接触或靠近，并且没有象在CMP装置中通常采用的将衬底压在抛光部件上的加压机构。这一点也适用于下述实施例。
关于这一点，根据CMP装置，衬底通常在约20-50kPa的压力下被压在抛光表面上，而在本实施例的电解处理装置中，衬底W可以在小于20kPa的压力下与离子交换器56接触。即使在小于10kPa的压力下，也可以实现足够的清除处理效果。
接着，由电源80在处理电极50和馈送电极52之间施加给定电压，参见图5，同时衬底固定器46和电极部件48旋转。此时，通过通孔48a从电极部件48的底部向其上表面输送纯水或超纯水，同时，通过纯水喷嘴74从电极部件48的上面向其上表面输送纯水或超纯水，由此将纯水或超纯水填充在处理和馈送电极50、52与衬底W之间的空间中。由此，通过在离子交换器56中产生的氢离子或氢氧离子实现对形成在衬底W上的导体膜(铜膜6)的电解处理。根据上述电解处理装置，通过允许纯水或超纯水在离子交换器56内流动，可以产生大量氢离子或氢氧离子，并且大量的这些离子可被输送到衬底W的表面，由此可有效地进行电解处理。
更具体地说，通过允许纯水或超纯水在离子交换器56内流动，足量的水可以输送给功能基(在承载强酸阳离子交换基的情况下为磺酸基)，由此增加分解水分子的量，并通过水的流动，可以除去由导体膜(铜膜6)和氢氧离子(或OH自由基)之间的反应形成的处理产物(包括气体)，由此可以提高处理效率。因此纯水或超纯水的流动是必要的，并且水的流动最好是恒定的和均匀的。水流的稳定性和均匀性导致输送离子和除去处理产物的稳定性和均匀性，这又导致处理的稳定性和均匀性。本实施例不是浸透型。与浸透型设备相比，非浸透型设备的设置简单，因为不需要控制容器内的液体的污染。
监视器42监视施加于处理电极50和馈送电极52之间的电压或在其间流动的电流，以便检测结束点(处理的终点)。在此方面应注意的是，在电解处理中，即使电压(电流)相同，也可以根据待处理材料改变电流(施加电压)。例如，如图14A所示，当在材料B的膜和材料A的膜按此顺序叠置在其上的衬底W的表面的电解处理中监视电流时，在处理材料A期间观察到恒定电流，但是在偏移到不同材料B的处理时发生改变。同样，如图14B所示，尽管在处理材料A期间、在处理电极50和馈送电极52之间施加恒定电压，在偏移到不同材料B的处理时所施加的电压发生改变。图14A以举例形式示出了与材料A的电解处理相比、在材料B的电解处理中电流更难以流动的情况，图14B示出了与材料A的电解处理相比、在材料B的电解处理中所施加的电压变得更高的情况。从上述例子很容易看出，对电流或电压的变化的监视可以确切地检测结束点。
尽管本实施例示出了监视器42监视施加于处理电极50和馈送电极52之间的电压或在其间流动的电流、以检测处理的结束点之情况，但是也可以允许监视器42监视被处理的衬底的状态的变化以检测任意设定之处理的结束点。在这种情况下，处理的结束点指的是对于待处理表面中的指定区域达到了所希望的处理量的点，或根据与对待处理表面中的指定区域的处理量相关的参数、实现了对应于所希望的处理量的量的点。甚至在处理中通过这样任意设定和检测处理的结束点，可以进行多步骤电解处理。这也适用于下述实施例。
在这方面，如图4B所示，可以形成通过电极部件48延伸并用于从其中传输光的窗口，并在电极部件48底部设置膜厚传感器(膜厚检测部件)S，其具有用于发射光的发光部件和用于接收光的光接收部件。膜厚传感器S可以根据检测到的反射光强度的变化、测量被原位处理的待处理部分的膜厚。可以根据膜厚测量的结果检测处理的结束点。
在完成电解处理之后，断开电源80，并停止衬底固定器46和电极部件48的旋转。之后，衬底固定器46升高，并被可摆动臂44运载到推进器34以将衬底W放在推进器34上。自动运送装置38将衬底W从推进器34拾起，如果需要的话，将衬底运送到倒置机构32，用于使其倒置，然后将衬底W返回到装载/卸载单元30内的盒子中。
当没有将离子交换器置于处理电极和工件之间的情况下进行工件的电解处理时，电阻与“工件和处理电极之间的距离(电极至电极的距离)”成正比例。这是因为当离子迁移的距离变小时，离子迁移需要的能量减少。在有超纯水的情况下，例如，在电极至电极的距离为1cm时电阻为18.25MΩ(在10V的电压时为0.54μA)，在电极至电极的距离为1μm时电阻为1.825KΩ(在10V的电压时为5.4mA)。
在离子交换器被置于处理电极和工件之间的情况下，在离子交换器靠近工件但不与其接触时，电阻基本上与“工件和离子交换器的表面之间的距离”呈正比，与上述情况一样。然而，在离子交换器与工件接触时，电阻降低到一定程度。这可归因于离子交换器内外之间的离子浓度的大差别造成的。
特别是，在离子交换器内部，超纯水的电解分解被催化作用促进，由此增加了离子(H+和OH-)的浓度。这样，离子交换器的内部由于存在离子交换基而变为其中积累了(或可积累)高浓度离子的特殊区域。另一方面，在离子交换器的外部，由于缺乏离子交换基，离子趋于返回到原始状态(H2O)，由此离子浓度显著降低。
相应地，通过使离子交换器与工件接触，电阻可以保持在在某一低水平，而与离子交换器接触工件时、工件和处理电极之间的距离无关。
本实施例示出了在电极部件48和衬底W之间输送纯水(优选为超纯水)的情况。在电解处理时使用不含电解质的纯水或超纯水，可以防止杂质(如电解质)粘附到和保留在衬底W的表面上。此外，在电解处理期间分解的铜离子等通过离子交换反应立即被离子交换器56捕获。这就可以防止分解的铜离子等再沉淀到衬底W的其它部分上、或被氧化形成细颗粒，这些颗粒污染衬底W的表面。
超纯水具有高电阻率，因此电流很难流过其间。通过使电极和工件之间的距离尽可能小，或通过将离子交换器置于电极和工件之间，可以降低电阻。此外，当电解液与超纯水组合使用时，它可以进一步降低电阻，并减少功耗。当采用电解液进行电解处理时，工件上承受处理的部分分布在比处理电极的面积稍宽的范围。另一方面，在超纯水和离子交换器组合使用的情况下，由于几乎没有电流流过纯水，因此只在等于处理电极和离子交换器的面积的工件之面积内部进行电处理。
代替纯水或超纯水，还可以使用通过给纯水或超纯水添加电解质获得的电解液。使用这种电解液可进一步降低电阻并减少功耗。中性盐(如NaCl或Na2SO4)的溶液、酸溶液(如HCl或H2SO4)、或碱溶液(如氨水)可用做该电解液，并且可以根据工件的性能选择使用这些溶液。当使用该电解液时，最好在衬底W和离子交换器56之间提供微小的空隙，以便它们互相不接触。为避免由电解液造成的晶片的污染，最好使用导电率不大于500μs/cm的稀释电解液。因此可以提高被处理工件的洁净度。
此外，还可以使用通过给纯水或超纯水添加表面活性剂得到的液体来代替纯水或超纯水，该液体具有不大于500μS/cm、优选为不大于50μS/cm、更优选为不大于0.1μS/cm的导电率(电阻率不小于10MΩ·cm)。由于存在表面活性剂，该液体可以形成一层，用于在衬底W和离子交换器56之间的界面均匀地阻止离子迁移，从而调整离子交换的浓度(金属溶解度)，以提高被处理表面的平整度。表面活性剂浓度最好不大于100ppm。当导电率的值太高时，电流效率降低，并且处理速率也降低。使用导电率不大于500μS/cm、优选为不大于50μS/cm、更优选为不大于0.1μS/cm的液体可实现所希望的处理速率。
根据本发明，通过将离子交换器56置于衬底W与处理和馈送电极50、52之间，可以大大提高处理速度。关于这一点，通过超纯水中的氢氧离子和待处理材料之间的化学相互作用而进行使用超纯水的电化学处理。但是，在纯水中的用做反应物的氢氧离子的量在常温和常压条件下很小，为10-7mol/L，因此由于用于清除处理的反应以外的反应(如氧化物膜形成反应)而可使清除处理效率降低。因此需要增加氢氧离子，以便有效地进行清除处理。用于增加氢氧离子的方法是使用催化材料促进超纯水的分解反应，并且离子交换器可以有效地用做这种催化材料。更具体地说，通过离子交换器中的功能基和水分子之间的相互作用，可降低涉及水分子分解反应的激活能量，由此促进水的分解，并提高处理速度。
还可以省略离子交换器56，并在衬底W与处理和馈送电极50、52之间输送纯水或超纯水。尽管通过省去离子交换器56会降低处理速度，但是电解处理对于清除超薄膜是特别有效。而且，这排除了额外的杂质(如电解质)将粘附和保留在衬底W的表面上的可能性。
此外，根据本实施例，在电解处理期间离子交换器56与衬底W接触或靠近。当离子交换器56靠近衬底W时，尽管取决于其间的距离，电阻大到某种程度，因此需要稍大的电压以提供必要的电流密度。然而，另一方面，由于非接触关系，很容易沿着衬底W的表面形成纯水或超纯水流，由此可以有效地除去在衬底表面产生的反应产物。在离子交换器56接触衬底W的情况下，电阻变得很小，因此只需要施加小电压，从而可以降低功耗。
如果为了提高处理速度而升高电压以增加电流密度，在电极和衬底(工件)之间的电阻很大时，可能发生放电。发生放电将导致工件表面上的倾斜，因此不能形成均匀平坦的处理表面。相反，当离子交换器56与衬底W接触时，由于电阻很小，可避免发生放电。
当采用具有阳离子交换基的离子交换器作为离子交换器56而进行铜的电解处理时，处理之后离子交换器(阳离子交换器)56的离子交换基处于铜饱和状态，由此降低下一处理的处理效率。当采用具有阴离子交换基的离子交换器作为离子交换器56进行铜的电解处理时，可以产生氧化铜的细颗粒并粘附于离子交换器(阴离子交换器)56的表面，这些颗粒可能污染待处理的下一个衬底的表面。
为了消除这些缺陷，如图15所示，提供用于再生离子交换器56的再生部件84，并且离子交换器56的再生可以在电解处理期间进行。再生部件84包括与保持衬底固定器46的可摆动臂44结构相似的可摆动臂86，其设置在穿过电极部件48与可摆动臂44相对的一侧；和由可摆动臂86在其自由端固定的再生头88。在操作中，从电源80给离子交换器56提供与用于处理之电位相反的电位，由此促进粘附到离子交换器56上的外来物质(如铜)的分解。由此在处理期间可以进行离子交换器56的再生。由输送到电极部件48的上表面的纯水或超纯水清洗再生的离子交换器56。
图16示出了根据本发明另一实施例的衬底处理设备的布置。图17-19表示设置有衬底处理设备的根据本发明另一实施例的电解处理装置。在下面的说明中，与上述实施例中相同的部件用相同的参考标记表示，并且部分地省略其说明。这一点适用于所有下述实施例。
如图16所示，衬底处理设备包括一对装载/卸载单元30，作为用于载入和载出衬底W的载入和载出部件；倒置机构32，用于倒置衬底W；和电解处理装置36a，它们串联设置。提供作为运送装置的自动运送装置38a，其可以平行于这些装置而移动，用于在其间运送和转移衬底W。该衬底处理设备还设置有监视器42，用于在电解处理期间在电解处理装置36a中监视施加于处理电极50和馈送电极52之间的电压，或在其间流动的电流。
在电解处理装置36a中，其中嵌入有处理电极50和馈送电极52的电极部件48被设计成具有稍大于被衬底固定器46固定的衬底W的直径。通过中空电机70的传动，电极部件48以中空电机70的中心轴和电极部件48的中心轴之间的距离为半径进行旋转运动，但不围绕其自身的轴旋转，即所谓的涡形运动(平移旋转)。
关于这一点，如图19A-19B所示，三个或更多个(图19A中为4个)防旋转机构400被设置在电极部件48和中空电机70之间的圆周方向。特别是，在中空电机70的上表面中和电极48的下表面中、在相应的位置上的圆周方向以等间隔形成多个凹陷部402和404。轴承406和408分别固定在每个凹陷部402和凹陷部404中。如图19B所示，具有通过偏心率“e”互相偏心的两个轴409和410的连接部件412通过将轴409、410的相应端部插入到轴承406、408中而连接到每对轴承406、408上。此外，形成在中空电机70的主轴414的上端部并与主轴的中心偏心设置的驱动端416经过一轴承(未示出)可旋转地连接到电极部件48的下部中心部分。偏心率也为“e”。因而，允许电极部件48沿着半径“e”做平移运动。
根据本实施例，不可能在电解处理期间从电极部件48的上面给电极部件48的上表面输送纯水或超纯水。因此，如图17所示，只能通过形成在主轴414中的通孔414a和形成在电极部件48中的通孔48a，给电极部件48的上表面输送纯水或超纯水。此外，由于电极部件48不围绕其自身轴旋转，因此省去了集流环78。而且，如图18所示，可再处理地在电极部件48旁设置作为再生部件的超纯水喷嘴90，在电解处理之后其向离子交换器56上喷射超纯水，由此再生离子交换器56。其它结构与第一实施例相同。
根据电解处理装置36a，通过经过衬底固定器46旋转与离子交换器56接触或靠近的衬底W，同时通过中空电机70的传动而允许电极部件48进行涡形运动，给电极部件48的上表面输送纯水或超纯水，并在处理电极50和馈送电极52之间施加给定电压，由此进行衬底W的表面的电解处理。
在本实施例的衬底处理设备中在其操纵中衬底W的流动与图4中所示的上述实施例相同，除了衬底W在自动运送装置38a和电解处理装置36a之间直接被运送之外(即不经过推进器)，因此这里省略其说明。
图20和21表示电解处理装置36a的变型。在这个电解处理装置36a中，进行涡形运动的电极部件48包括圆盘形处理电极50和围绕处理电极50的外周边的环形馈送电极52，它们被环形绝缘体53分开。此外，处理电极50的上表面用离子交换器56e覆盖，馈送电极52的上表面用离子交换器56f覆盖，各个离子交换器56e、56f被绝缘体53分开。当与离子交换器56e、56f接触或靠近的衬底W旋转时，同时，允许电极部件48进行上述涡形运动，则衬底W之一部分总是位于馈送电极52的上面，因此衬底W可由其中接收电力。其它结构与图16-19中所示的电解处理装置中的相同。根据本实施例，通过用馈送电极52包围处理电极50，提高了电流效率，并且可以基本上在衬底W的整个表面上进行均匀处理。
图22和23表示根据本发明另一实施例的电解处理装置36b。在这个电解处理装置36b中，电极部件48的旋转中心O1距离衬底固定器46的旋转中心O2的距离为d；电极部件48围绕旋转中心O1旋转，衬底固定器46围绕旋转中心O2旋转。此外，处理电极50和馈送电极52经过集流环78连接到电源80。其它结构与图18和19中所示实施例中的相同，因此这里省略其说明。
根据电解处理装置36b，通过经过衬底固定器46旋转衬底W，同时通过中空电机70的传动而旋转电极部件48，同时给电极部件48的上表面输送纯水或超纯水，并在处理电极50和馈送电极52之间施加给定电压，由此进行衬底W的表面的电解处理。
图24和25表示根据本发明另一实施例的电解处理装置36c。这个电解处理装置36c采用矩形固定型电极部件48以及可上下移动的衬底固定器46，它不摆动，并在水平方向进行往复运动。更具体而言，在其整个长度上、在矩形电极48的宽度方向延伸的电极板76平行设置在电极部件48的上表面中，电源80的阴极和阳极交替连接于电极板76，使得连接于阴极的电极板76成为处理电极50，或者相反，连接于阳极的电极板76成为馈送电极52。另一方面，衬底固定器46固定到提升臂44a的自由端上，提升臂44a通过用于垂直运动的电机60的传动而经过滚珠螺杆62垂直运动，通过用于旋转的电机68的传动而允许衬底固定器46围绕其自身轴旋转，并通过用于往复运动的电机62a的传动、允许衬底固定器46经过滚珠螺杆62a在相对于电极板76的垂直方向与提升臂44a一起往复运动。
根据电解处理装置36c，通过经过衬底固定器46旋转与离子交换器56接触或靠近的衬底W，同时通过用于往复运动的电机60a的传动而使衬底固定器46往复运动，同时给电极部件48的上表面输送纯水或超纯水，并在处理电极50和馈送电极52之间施加给定电压，由此进行衬底W的表面的电解处理。
图26和27表示根据本发明另一实施例的电解处理装置36d。在这个电解处理装置36d中，在前述实施例中衬底固定器46和电极部件48之间的位置关系被倒置，并且使衬底W保持其前表面朝上(所谓的“面向上”方式)，以便对衬底的上表面进行电解处理。这样，衬底固定器46设置在电极部件48的下面，使衬底W保持其前表面朝上，并通过用于旋转的电机68的传动而围绕其自身轴旋转。另一方面，具有处理电极50和馈送电极52(其上覆盖离子交换器56)的电极部件48被设置在衬底固定器46的上面，通过可摆动臂44在其自由端保持电极部件48使其前表面向下，并且电极部件48通过中空电机70的传动而围绕其自身轴旋转。此外，从电源80延伸的电线穿过形成在用于摆动的轴66中的中空部分并到达集流环78，进一步穿过中空电机70的中空部分，并到达处理电极50和馈送电极52，以便在其间施加电压。
从纯水输送管道72经过形成在电极部件48的中心部分中的通孔48A、给衬底W的前表面(上表面)输送纯水或超纯水。
用于再生设置在电极部件48上的离子交换器56的再生部件92被设置在衬底固定器46的旁边。再生部件92包括用例如稀释酸液填充的再生槽94。在操作中，通过可摆动臂44将电极部件48移动到再生槽94右上方的位置，然后向下，使得至少电极部件48的离子交换器56浸在再生槽94的酸液中。此后，给电极板76施加与用于处理的电位相反的电位，即通过将处理电极50连接到电源80的阳极、以及将馈送电极52连接到电源80的阴极，由此促进粘附到离子交换器56上的外来物质(如铜)的分解，并使离子交换器56再生。利用例如超纯水清洗被再生的离子交换器56。
此外，根据本实施例，电极部件48被设计成其直径足够大于被衬底固定器46固定的衬底W的直径。通过降低电极部件48，使得离子交换器56与被衬底固定器46固定的衬底W接触或靠近，然后旋转衬底固定器46和电极部件48，同时使可摆动臂44摆动以便使电极部件48沿着衬底W的上表面运动，同时给衬底W的上表面输送纯水或超纯水，并在处理电极50和馈送电极52之间施加给定电压，由此进行衬底W的表面的电解处理。
图28和29表示根据本发明另一实施例的电解处理装置36e。这个电解处理装置36e采用具有比被衬底固定器46固定的衬底W的直径足够小的直径的电极部件作为电极部件48，以便衬底的表面不会完全被电极部件48覆盖。其它结构与图26和27中所示的实施例中的相同。上述结构可以使电极部件更小和紧凑，此外，可以防止产生的气体附着于衬底上。
图30示出了根据本发明又一实施例的电解处理装置36f。在这个电解处理装置36f中，电极部件48设置在衬底固定器46的上方，衬底固定器46使衬底W保持使其前表面向上。电极部件48包括由绝缘材料构成的圆盘状基座100、具有用于输送纯水或超纯水的通孔50a的圆盘状处理电极50、和环状馈送电极52，它们被环状绝缘体102分开。处理电极50和馈送电极52安装在同一平面内、基座100的下表面上。此外，在处理电极50和馈送电极52的下表面上安装离子交换器56，该离子交换器56例如由含有强酸阳离子交换基的纤维构成，并促进纯水或超纯水的分解反应。基座100是可旋转的，并连接于中空旋转轴104的下端。纯水或超纯水通过旋转轴104的中空部分输送到基座100的内部。此外，在本实施例中，具有软交换器56c和硬交换器56d的两层结构的离子交换器用做离子交换器56，其中软交换器56c和硬交换器56d具有相同级别的电阻率。
因此，通过使离子交换器56为包括若干叠层的离子交换材料(例如无纺纤维、纺织纤维和多孔膜)的多层结构，可以提高总离子交换容量，由此可以抑制氧化物的形成，例如在铜的清除处理中形成的氧化物，并由此避免氧化物有害地影响处理速度。关于这一点，当离子交换器的总离子交换容量小于在清除处理期间离子交换器得到的铜离子的量时，不可避免地在离子交换器的表面或内部形成氧化物，其将有害地影响处理速度。这样，通过离子交换器的离子交换容量控制氧化物的形成，并且超过该容量的铜离子应该成为氧化物。因此通过采用由若干叠层的离子交换材料(具有增强的总离子交换容量)构成的多层离子交换器作为离子交换器56，可以有效地抑制氧化物的形成。顺便提及，通过再生离子交换器以便抑制铜离子在离子交换器内部积累，也可以抑制氧化物的形成。
此外，当通过清除(抛光)处理形成互连图形(例如如图85中所示由铜膜6构成互连图形)时，填充到沟槽中的铜膜6在处理之后可能被挖空或剥离。这可能受到将与铜膜6接触的最外部离子交换器(离子交换材料)的硬度和形状的影响。然后考虑到可以通过使离子交换器为多层结构来消除上述缺陷，与本实施例中一样，采用满足以下要求的离子交换器(离子交换材料)作为最外部离子交换器①良好的表面平滑度；②硬质材料；③透水，如多孔薄膜或纺织纤维。
根据本实施例，在由于基座100的旋转的离心力作用下，通过馈送管道输送到旋转轴104的纯水或超纯水被允许流动，通过形成在处理电极50中的通孔50a，并被输送到离子交换器56。输送的纯水或超纯水通过离子交换器56的催化作用而分解，产生氢氧离子。由于处理电极50和馈送电极52被绝缘体102分开，因此氢氧离子的迁移被绝缘体102阻止。此外，当衬底W处于电绝缘状态时，面对处理电极(例如阴极)50的衬底W的部分用做阳极，面对馈送电极(例如阳极)52的衬底W的部分用做阴极。因而，在面对处理电极50的衬底W的阳极部分中发生电化学溶解。
在离子交换器与衬底W接触时，离子交换器可能由于滑动运动而退化。然而，通过使离子交换器为两层结构，其中要与衬底W接触的外层由例如纺织纤维或多孔膜构成(如上所述)，或通过采用如具有离子交换能力的衬垫(pad)的材料以增强机械强度，可以避免这种退化。
图31表示设置有电解处理装置36的根据本发明另一实施例的衬底处理设备。这个衬底处理设备包括一对装载/卸载单元30作为载入和载出部件(用于载入和载出装有衬底W的盒子)、倒置机构32、用于输送衬底W的推进器34a、电解处理装置36、和CMP装置112。在装载/卸载单元30、倒置机构32和推进器34a、34b之间设置有固定型自动运送装置38，作为用于在其间运送和传送衬底W的运送装置。该衬底处理设备还设置有监视器42，用于在电解处理装置36中的电解处理期间监视施加于处理电极50和馈送电极52之间的电压，或在其间流动的电流。
图32表示CMP装置112的例子。CMP装置112包括具有抛光表面的抛光台122，其中抛光表面由粘附于抛光台122的上表面的抛光布(抛光垫)构成；以及用于固定衬底W使其待抛光表面面向抛光台122的顶环124。通过分别旋转抛光台122和顶环124，并从设置在抛光台122上方的研磨液喷嘴126输送研磨液，由此进行衬底W的表面的抛光，同时对着抛光台122的抛光布120利用顶环124以预定压力压衬底W。作为从研磨液喷嘴126输送的研磨液，可以采用在碱液中的研磨颗粒(例如硅石细颗粒)的悬浮液。通过组合由碱液进行的化学抛光和由研磨颗粒进行的机械抛光，即化学机械抛光，可将衬底W抛光成平坦的镜面。
通过连续抛光操作而降低抛光布120的抛光表面的抛光功率。为了恢复抛光功率，提供修整器(dresser)128，以便例如在改变衬底W时进行抛光布120的修整。在修整处理中，通过分别旋转修整器128和抛光台122，修整器128的修整表面(修整部件)被压在抛光台122的抛光布120上，由此去掉粘附于抛光表面上的碎片和研磨液，同时，整平和修整抛光表面，由此使抛光表面再生。
根据这个衬底处理设备，衬底W被自动运送装置38从设置在装载/卸载单元30中的盒子中取出。衬底W被运送到倒置机构32，以便根据需要倒置衬底W，然后由自动运送装置38输送到在电解处理装置36旁边的推进器34a。衬底W被从推进器34a输送到电解处理装置36的衬底固定器46。通过衬底W的表面的电解处理，在电解处理装置36中进行粗切削(刻蚀)。完成该处理之后，衬底W返回到推进器34a。之后，推进器34a上的衬底W被自动运送装置38运送到CMP装置112旁边的推进器34b，然后被运送到CMP装置112的顶环124上。在CMP装置112中完成衬底W的CMP抛光。完成CMP抛光之后，衬底W返回到推进器34b。之后，自动运送装置38将衬底W从推进器34b拾起，将衬底W运送到倒置机构32之后，根据需要倒置衬底，并将衬底W返回到装载/卸载单元30中的盒子中。
虽然本实施例中衬底W的粗切削是通过在电解处理装置36中的电解处理进行的，并且通过在CMP装置112中的CMP抛光而完成衬底W，也可以通过在CMP装置112中的CMP抛光进行衬底W的粗切削，并通过在电解处理装置36中的电解处理完成衬底W。由此可以减少CMP处理的负担。
图33表示设置有电解处理装置36的根据本发明另一实施例的衬底处理设备。这个衬底处理设备包括一对装载/卸载单元30作为载入和载出部件(用于载入和载出装有衬底W的盒子)、倒置机构32、用于输送衬底W的推进器34a、电解处理装置36、和用于清除和干燥被处理衬底W的清除装置130。在装载/卸载单元30、倒置机构32和推进器34之间的区域设置可移动的自动运送装置38a，作为用于在其间运送和转移衬底W的运送装置。该衬底处理设备还设置有监视器42，用于在电解处理装置36中的电解处理期间监视施加于处理电极50和馈送电极52之间的电压，或在其间流动的电流。
根据该衬底处理设备，根据需要，已经以干燥状态被载入和在电解处理装置36中进行电解处理的衬底W被倒置，并且运送到清除装置130中，在那里衬底被清理和干燥，然后衬底可以干燥状态使衬底返回到装载/卸载单元30中的盒子中(干燥进入/干燥出来)。
图34表示设置有电解处理装置36的根据本发明另一实施例的衬底处理设备。与图31中所示的上述实施例相同，这个衬底处理设备包括一对装载/卸载单元30作为载入和载出部件(用于载入和载出装有衬底W的盒子)、推进器34a和34b、电解处理装置36和CMP装置112，并且还包括一对第一清除装置130a和第二清除装置130b。此外，在第一清除装置130a和第二清除装置130b之间设置具有来回移动衬底之功能的临时储存台132。在装载/卸载单元30、第一清除装置130a和临时储存台132之间的某个位置设置第一自动运送装置38c，作为在其间运送和转移衬底W的运送装置，在临时储存台132、第二清除装置130b和推进器34a、34b之间的某个位置设置第二自动运送装置38d，作为用于在其间运送和转移衬底W的运送装置。该衬底处理设备还设置有监视器42，用于在电解处理装置36中的电解处理期间监视施加于处理电极50和馈送电极52之间的电压。
根据该衬底处理设备，与在图31中所示的上述实施例相同，例如已经通过在电解处理装置36中的电解处理并通过CMP装置112中完成CMP抛光，衬底W已进行粗切削，它被运送到第二清除装置130b，用于粗清除，然后临时储存在临时储存台132上，如果需要的话，在那里衬底被倒置。之后，衬底W被运送到第一清除装置130a，用于完成清除和干燥，然后可以干燥状态返回到装载/卸载单元30中的盒子中。
图35表示设置有电解处理装置36的根据本发明另一实施例的衬底处理设备。这个衬底处理设备包括一对装载/卸载单元30作为载入和载出部件(用于载入和载出装有衬底W的盒子)、推进器34和电解处理装置36。该衬底处理设备还包括用于清理被处理衬底的清除装置130d、倒置机构32、用于镀敷衬底W的表面的镀敷装置136、用于清理被镀敷衬底的清除装置130e、和用于退火被镀敷衬底的退火装置，这些部件串联设置。设置有作为运送装置的自动运送装置38a，其可以平行于这些装置移动，用于在其间运送和转移衬底W。该衬底处理设备还设置有监视器42，用于在电解处理装置36中的电解处理期间监视施加于处理电极50和馈送电极52之间的电压。
图36表示镀敷装置136的例子。镀敷装置136包括容纳镀敷液230且顶部开口的圆柱形镀槽232、和衬底固定器234，它在使衬底W覆盖镀槽232的顶部开口的位置中、可拆卸地固定衬底W并使其前表面向下。在镀槽232的内部，水平设置平板形的阳极板236，当被浸在镀敷液230中时，该阳极板236成为阳极，衬底作为阴极。镀槽232的底部的中心部分与镀敷液喷射管238连通，镀敷液喷射管238用于向上形成镀敷液的喷射流。此外，在镀槽232的上部外周边周围设置镀敷液接收器240。
在工作中，以其前表面向下的方式被衬底固定器234固定的衬底W位于在镀槽232上方，并在阳极板236(阳极)和衬底W(阴极)之间施加给定电压，同时从镀敷液喷射管238向上喷射镀敷液230，以便镀敷液230的喷射流碰到衬底W的下表面(要被镀敷的表面)，由此使镀敷电流能够在阳极板236和衬底W之间流动，由此在衬底W的下表面上形成镀膜。
图37和38表示退火装置140的例子。该退火装置140包括具有用于载入和载出衬底W的门1000的腔室1002、设置在腔室1002中并用于将衬底W加热到例如400℃的热板1004、和设置在腔室1002中的热板1004下面的冷却板1006，它通过例如在热板1004内部流动的冷却水使衬底W冷却。退火装置140还具有多个垂直可移动的升降杆1008，其穿过冷却板1006并从冷却板向上和向下延伸，用于在其上端放置和固定衬底W。退火装置140还包括用于在退火期间在衬底W和热板1004之间引入抗氧化气体的气体引入管道1010、以及用于排放已经从气体引入管道1010引入并在衬底W和热板1004之间流动的气体的排气管1012。管道1010和1012设置在热板1004两侧的相对侧。
气体引入管道1010连接到混合气体引入管道1022，而混合气体引入管道1022连接到混合器1020，在混合器中，通过含有过滤器1014a的氮气引入管道1016引入的氮气和通过含有过滤器1014b的氢气引入管道1018引入的氢气混合，以形成混合气体，它通过混合气体引入管道1022流入气体引入管道1010。
在工作时，衬底W已经通过门1000载入在腔室1002中，它被固定在提升杆1008上，提升杆1008升高到使固定在提升杆1008上的衬底W与热板1004之间的距离例如为0.1-1.0mm的位置。然后通过热板1004将衬底W加热到例如400℃，同时，从气体引入管道1010引入抗氧化气体，并允许该气体在衬底W和热板1004之间流动，而从排气管道1012排出该气体，由此退火衬底W，同时防止其氧化。退火处理可以在约几十秒到60秒的时间内完成。衬底W的加热温度可以在100-600℃的范围内任意选择。
完成退火之后，提升杆1008被下降到使固定在提升杆1008上的衬底W和冷却板1006之间的距离例如为0-0.5mm的位置。通过向冷却板1006引入冷却水，衬底W被冷却板1006在例如10-60秒内冷却到100℃或以下的温度。被冷却的衬底W被输送到下一步骤。
尽管在本实施例中，氮气与百分之几的氢气的混合气体用做上述抗氧化气体，也可以单独使用氮气。
根据本实施例的衬底处理设备，由自动运送装置38a一次将一个衬底W(例如具有形成在表面的籽晶层7(见图85A))从装载/卸载单元30中的盒子取出，并在根据需要由倒置机构32将衬底W倒置之后，载入镀敷装置136中。例如在镀敷装置136中进行电解铜镀敷，以便在衬底W的表面上形成作为导体膜(待处理的部分)的铜膜6(见图85B)。镀敷处理之后衬底W(具有导体膜如铜膜的衬底)被输送到用于清理和干燥的清除装置130e，然后运送到退火装置140，在那里通过热处理对衬底W进行退火，被退火后的衬底被运送到电解处理装置36中。在电解处理装置36中进行衬底W的表面(镀敷表面)的电解处理，以便去掉形成在衬底表面上的不需要的铜膜6，由此形成由铜膜6构成的铜互连(见图85C)。电解处理之后，根据需要，衬底W被倒置机构32倒置，并运送到清除装置130d，用于清理和干燥。被清理后的衬底W根据需要被倒置机构32倒置，并返回到装载/卸载单元30中的盒子中。
图39表示设置有电解处理装置36的根据本发明另一实施例的衬底处理设备。根据本实施例，在图35中所示的上述实施例中使用的清除装置130e和退火装置140之间，设置斜面刻蚀装置144，用于去掉形成在或粘接于衬底的周边部分(斜面部分和边缘部分)的待处理的材料。其它结构与图35中所示的实施例相同。
图40和41表示斜面刻蚀装置144的例子。斜面刻蚀装置144包括衬底固定器，它吸附和固定衬底W使其前表面向上并通过电机150的传动而旋转；馈送电极156，连接到电源154的阳极并与形成在衬底W的表面上的导体膜(待处理部分)如铜膜6接触，以便给它施加电能；柱状处理电极160，连接到电源154的阴极并通过电机158的传动而旋转。处理电极160设置在被衬底固定器152固定的衬底W旁边，并能与衬底W接触和分开。此外，在处理电极160中形成沟槽160a，其横截面大体为半圆形并与衬底W的周边结构相一致，并且，如上所述，离子交换器162安装在沟槽160a的表面上，以便离子交换器162的表面接触或靠近衬底W的周边部分。此外，在处理电极160附近设置纯水喷嘴164，作为纯水输送部件，用于在处理电极160和衬底W的周边部分之间输送纯水或超纯水。
通过使安装在处理电极160上的离子交换器162与被衬底固定器152固定的衬底W的周边部分接触或靠近，并旋转衬底固定器152以旋转衬底W，同时旋转处理电极160，并在处理电极160和衬底W的周边部分之间从纯水喷嘴164输送纯水或超纯水，并在处理电极160和馈送电极156之间施加给定电压，由此通过电解处理除去形成在或粘附于衬底W的周边部分(斜面部分和边缘部分)的待处理材料(如铜)。
根据这个衬底处理设备，在刚刚完成在镀敷装置136中向衬底W的表面上进行镀敷处理之后，可以在斜面刻蚀装置144中除去形成在或粘接于衬底W的周边部分(斜面部分和边缘部分)的待处理材料如铜，其中已经形成导体膜(待处理部分)如铜膜6(见图85B)，然后被斜面刻蚀的衬底W被输送到电解处理装置36。
图42和43表示斜面刻蚀装置144的另一实施例，其通过电解处理可除去形成或粘接于衬底W的周边部分(斜面部分和边缘部分)的待处理材料(如铜)，同时，可以用纯水清洗(清除)衬底W的前表面和背面。斜面刻蚀装置144包括具有排水管170a及设置在其内部并具有底部的圆柱状防水盖170、用于通过旋转夹盘172固定衬底W的衬底固定器174(这些旋转夹盘172在衬底的周边部分的某个位置夹住衬底W并使其前表面向上而水平旋转衬底)、前表面喷嘴176(被定向而几乎朝向被衬底固定器174固定的衬底W的前表面的中心)、和几乎朝向衬底W的背面的中心定向的背面喷嘴178。根据本实施例，衬底固定器174直接连接于电机150，处理电极160直接连接于电机158。此外，衬底W被衬底传送臂180装载和卸载。其它结构与图40和41中所示的上述实施例相同。
根据本实施例，通过旋转衬底固定器174以旋转衬底W，同时旋转处理电极160，并在处理电极160和衬底W的周边部分之间从纯水喷嘴164输送纯水或超纯水，及在处理电极160和馈送电极156之间施加给定电压，由此通过电解处理除去形成在或粘附于衬底W的周边部分(斜面部分和边缘部分)的待处理材料(如铜)；与此同时，通过从前表面喷嘴176向衬底W的前表面和从背面喷嘴178向衬底W的背面输送纯水，可以进行衬底W的前表面和背面的清洗(清除)。
图44表示设置有电解处理装置36的根据本发明另一实施例的衬底处理设备。在该衬底处理设备中，在倒置机构32和镀敷装置136(两者都用于图39中所示的实施例中)之间设置用于在处理之后测量导体膜(待处理部分)的膜厚的第一膜厚测量部件168a，在清除装置130e和斜面刻蚀装置144之间设置第二膜厚测量部件168b，用于在镀敷之后测量导体膜(待处理部分)(如铜膜6(见图85B))的膜厚。其它结构与图39中所示的相同。
根据这个衬底处理设备，利用第二膜厚测量部件168b测量通过在镀敷装置136中的镀敷处理已淀积在衬底W的表面上的导体膜如铜膜6(见图85B)的膜厚，并利用第一膜厚测量部件168a测量在电解处理装置36中的电解处理之后的导体膜的膜厚。通过反馈测量结果，可以调整镀敷时间和处理时间，或进行附加镀敷或电解处理，由此可以使导体膜(如铜膜6)的膜厚更均匀。
图45-47表示根据本发明另一实施例的电解处理装置。在这个电解处理装置中，电极部件302可旋转地固定于可以摆动和垂直运动的可摆动臂300的端部。通过都设置在电极部件302内部的处理电极304和馈送电极306，对被固定在衬底固定器308的上表面上的衬底W的表面进行电解处理。而且在本实施例中，待处理的工件当然不限于衬底。
在这个电解处理装置中，都是矩形平板形状的一对电极310固定在电极部件302中，以便电极310平行地面向被衬底固定器308固定的衬底W。连接于电源312的阴极的一个电极板310成为处理电极304，连接于该电源的阳极的另一个电极板310成为馈送电极306。这适用于例如铜的处理，因为在阴极侧进行铜的电解处理。如上所述，根据待处理的材料，阴极侧可以是馈送电极，阳极侧可以是处理电极。处理电极(阴极)304和馈送电极(阳极)306的表面分别用上述离子交换器314a、314b覆盖。此外，纯水喷嘴316被设置为液体输送部件，用于在被衬底固定器308固定的衬底W与处理和馈送电极304、306之间输送纯水或超纯水。
根据本实施例，处理电极侧上的离子交换器314a和馈送电极侧上的离子交换器314b是隔开的，并分别与衬底W接触。通过在处理电极304和衬底(工件)W之间以及在馈送电极306和衬底(工件)W之间的空间中这样分开地设置离子交换器314a、314b，并使用超纯水作为处理液，可以使处理效率最高。
关于这一点，当在电解处理中使用整体型离子交换器，即处理电极304和馈送电极306安装于一个离子交换器上时，将会在处理电极304和馈送电极306之间发生所谓的短路(实质上为离子流)，导致作用在工件表面上的离子的量减少，由此降低处理效率。在使用这种整体型离子交换器时，通过使处理电极和馈送电极之间的距离变大，可以减少“短路”。然而，不参与处理的离子交换器的部分变大，由此难以获得在整个处理表面上的均匀处理速度。
离子交换器314a、314b的基材可以是无纺纤维、纺织纤维、板或多孔材料。如图48所示，通过围绕电极的下部卷绕离子交换器，可以将离子交换器314a或314b安装在矩形处理电极304或馈送电极306上。而且，在处理电极304和馈送电极306为柱状时，如图49所示，通过围绕电极缠绕离子交换器，可以将例如由无纺纤维、纺织纤维、板或多孔材料制成的离子交换器314a、314b的每个安装在各个电极上。
最好是从纯水喷嘴316输送超纯水而不是纯水。此外，如上所述，可以使用通过给纯水或超纯水添加电解质获得的电解液，或通过给纯水或超纯水添加添加剂(如表面活性剂)获得的具有不大于500μS/cm的导电率的液体。
根据本实施例，利用衬底固定器308固定衬底W，例如在其表面上具有导体膜(待处理部分)如图85B中所示的铜膜6的衬底，使其前表面向上，分别覆盖处理电极304的表面和馈送电极306的表面的离子交换器314a、314b与衬底W的表面接触或靠近。在经过衬底固定器308旋转衬底W的同时，同时旋转电极部件302，在衬底W与处理和馈送电极304、306之间输送纯水或超纯水，并在处理电极304和馈送电极306之间施加给定电压，由此恰好在处理电极(阴极)304下面进行导体膜(如铜膜6)的电解处理。
在本实施例的电解处理装置中，与如图28和29中所示的上述实施例相同，在衬底固定器308旁边设置再生部件320，它包括用例如稀释酸液填充的再生槽318，并再生设置在电极部件302的下表面上的离子交换器314a、314b，以便它们分别覆盖处理电极304的表面和馈送电极306的表面。
如图50中所示，可以向离子交换器314a、314b的各个表面(下表面)粘附或层叠多孔体322a、322b，它们为薄膜形式且具有非常好的平整度。可以使用纺织纤维代替多孔体322a、322b。这种材料的层叠可以进一步增强衬底W的被处理表面的平整度。多孔体322a、322b和纺织纤维可以是离子交换器。
如图51所示，通过使未用离子交换器314a、314b覆盖的处理电极304和馈送电极306靠近衬底W，并在处理和馈送电极304、306与衬底W之间输送具有纯水或超纯水、或具有不大于500μS/cm的导电率的液体，可以进行电解处理。
此外，如图52所示，可以使用交流电源312a，以便电极板对310可以在处理电极304和馈送电极306之间交错。而且，如图53所示，通过用液体18(如纯水或超纯水)填充水槽182，将其表面具有导体膜(如图85中所示的铜膜6)的衬底W浸在液体18中，并使衬底W的前表面朝上，以及使处理电极304和馈送电极306靠近衬底W，可以进行导体膜的电解处理。
如上所述，在铜的电解处理中，例如，该处理是在作为阴极的处理电极304的表面(下表面)上进行。相应地，当处理电极(阴极)304和馈送电极(阳极)306设置在衬底W的弦向(chord direction)时，如图54A所示，以及旋转衬底W时，必须在衬底的旋转方向的上游侧设置馈送电极(阳极)306。这是因为如果面向处理电极(阴极)304的衬底表面的部分被电解处理以除去导体膜，则不可能从馈送电极306输送电能。应该理解的是，在如图54B所示的处理电极(阴极)304和馈送电极(阳极)306设置在衬底的径向的情况、和如图52中所示的使用交流电源的情况下，没有这样的限制。
如图55所示，可以用一个离子交换器314c整体覆盖处理电极304的表面和馈送电极306的表面。这可以有利于处理电极304和馈送电极306的制造，并且可以进一步降低电阻。
或者，通过在衬底W上方设置离子交换器314d，以便它覆盖衬底W的整个表面，如图56所示，并从纯水喷嘴316向离子交换器314d输送纯水或超纯水，以便使纯水或超纯水充满离子交换器314d，或连续使离子交换器314d浸在纯水或超纯水中，并将处理电极304和馈送电极306放在离子交换器314d的上表面上，可以实现电解处理。这就使得当在电解处理之后离子交换器生锈时、可以很容易更换离子交换器314d。尽管未示出，还可以设置离子交换器，以使得它覆盖衬底的部分表面，并将处理电极304和馈送电极306放在离子交换器的上表面上。
在这种情况下，如图57和58所示，可以在输送轴324和重绕轴326(都设置在跨过衬底固定器308的相对侧)之间伸展长板形离子交换器314e，并通过重绕电机327旋转重绕轴326而连续重绕离子交换器314e。这使得可以以连续方式改变离子交换器。本实施例示出了一种情况，其中使用了具有与图5相似结构的电解处理装置(但衬底固定器46和电极部件48具有基本相同的直径)，和在离子交换器314e的流动方向中电极部件48的上游设置纯水喷嘴74a，它在其整个长度上沿离子交换器314e的宽度方向延伸。在如图57和58中所示的本实施例中，离子交换器314e可以被以低速间歇地卷起。或者，可以在处理期间将离子交换器314e固定到电极部件48上，并在它磨损时或杂质积累在其上时，以给定长度重绕离子交换器，由此提供新的处理表面。
此外，如图59和60所示，通过以给定间距在离子交换器的长方向印制或层叠，可以将矩形电极部分328安装到长板形的离子交换器314e上，使得当离子交换器314e被卷起一次使用长度时，两个相邻电极部分328之一可以连接到电源312的阴极上(见图55)，以便成为处理电极304，另一个可以连接到阳极上，以便成为馈送电极306。这就不再需要分开提供电极部件，因此可以简化该装置。
此外，如图61中所示，处理电极304可以是柱状的，并且可以被环形馈送电极306包围。在采用铜的情况下，例如，其电解处理正好在阴极下进行。因而，最好是设置处理电极304和馈送电极306，以使得电流可以通过最短路线在电极304和306之间流动。通过设置电极以使得馈送电极306围绕处理电极304，所有电流都可以通过这些最短路线从馈送电极306流到处理电极304，由此可以增强电流效率并且可以减少功耗。此外，尽管图中未示出，还可以用环形处理电极围绕柱状馈送电极。这也适用于下述实施例。
还可以用矩形框架状馈送电极306围绕棱柱形处理电极304，如图62所示。此外，如图63所示，可以用多个棱柱形馈送电极306围绕棱柱形处理电极304。图46-56和图61-63中所示的电极之形状及配置的上述例子可以适用于图45中的电解处理装置。
图64和65表示根据本发明的另一实施例的电解处理装置。在这个电解处理装置中，处理电极304和馈送电极306都是柱状的，离子交换器314f、314g分别安装在处理电极304的周边表面和馈送电极306的周边表面上。处理电极304和馈送电极306以给定距离平行设置，以便它们的中心轴平行于衬底W。在工作中，从处理电极304和馈送电极306之间的纯水喷嘴316输送纯水或超纯水，同时允许处理电极304和馈送电极306以这样相反的方向旋转，使得旋转电极缠绕从纯水喷嘴316输送的纯水或超纯水。
根据本实施例，通过旋转与离子交换器314f、314g接触或靠近的衬底W，同时使处理电极304和馈送电极306围绕它们自己的中心轴旋转，而在处理电极304和馈送电极306之间输送纯水或超纯水，并在处理电极304和馈送电极306之间施加给定电压，由此进行电解处理。在电解处理中，随着反应的进行可能积累电极反应或电化学反应的反应产物并阻止有用的反应。然而，根据本实施例，通过在柱状电极304、306之间输送纯水或超纯水(它们以相反的方向旋转而使得这些电极绕住输送的水)，可以产生在衬底表面上的纯水或超纯水流，并且该纯水或超纯水流可以有效地排出不需要的产物。此外，使用按照上述方式设置的柱状电极304、306允许电极304、306和衬底W之间的线性接触或靠近，这就可以提高被处理表面的平整度。
图66和67表示在图64和65中所示的上述电解处理装置的改型。在这个电解处理装置中，长度基本上等于衬底W之直径的电极被用做柱状处理电极304和馈送电极306，通过电机200和互相啮合的一对正齿轮202a、202b，允许处理电极304和馈送电极306在相反方向旋转。此外，这个电解处理装置包括具有排水管204a、并设置在其内部及具有底部的圆柱状防水盖204、用于通过旋转夹盘206(它在衬底W的周边区域的某些点与衬底W啮合)固定衬底W并水平旋转衬底W使其前表面向上的衬底固定器208、和几乎朝向衬底W的背面的中心定向的背面喷嘴210。该衬底固定器208直接连接到电机212。衬底W被衬底传送臂214装载和卸载。其它结构与图64和65中所示的相同。
根据本实施例，通过旋转衬底固定器208由此旋转衬底W，同时使处理电极304和馈送电极306围绕它们自己的中心轴旋转，由此进行衬底W的表面的电解处理；与此同时，通过从背面喷嘴210向衬底W的背面输送纯水，可以进行衬底W的背面的清洗(清除)。
图68表示根据本发明再一实施例的电解处理装置。在这个电解处理装置中，可以围绕其中心轴(该轴平行于衬底W)旋转的柱状电极被用做处理电极304。离子交换器314f安装在处理电极304的外周边表面上。从纯水喷嘴316向处理电极304和衬底W之间输送纯水或超纯水。此外，用于输送电能的馈送夹盘330与形成在衬底表面上的导体膜直接接触以给其输送电能，馈送夹盘330被用做馈送电极306。馈送夹盘330将位于衬底W的背面之下部的馈送电极连接于衬底W的导体膜。即使在衬底W的背面由绝缘膜(如SiO2膜)构成时，通过采用馈送夹盘330可以从背面侧供电。
图69表示根据本发明再一实施例的电解处理装置。在这个电解处理装置中，矩形平板形状的电极用做处理电极304。离子交换器314a安装在面向衬底W的电极表面上。从纯水喷嘴316在处理电极304和衬底W之间输送纯水或超纯水。此外，触脚状电极直接接触形成在衬底W的表面上导体膜(被处理部分)如铜膜6(见图85B)，以给其输送电能，它被用做馈送电极306。馈送电极306优选应具有这样一个接触区域，其使得在馈送电极306和导体膜之间直接接触之后，该接触区域不在导体膜上留下其轨迹。可以使馈送电极306与形成在衬底W的斜面部分中的导体膜(如铜膜6)接触，由此在后面的斜面刻蚀步骤中除去形成在衬底W的斜面部分中的导体膜。
图70和71表示根据本发明的电解处理装置的另一实施例，其中从斜面部分的前表面侧输送电能。这个电解处理装置在以下方面不同于图28和29中所示电解处理装置位于电极部件48下面的衬底固定器46被设计成以固定衬底W使其前表面朝上并通过电机68的传动而旋转，并设置有馈送电极306，馈送电极306沿着衬底固定器46的圆周方向在某些位置与设置在衬底固定器46上的衬底W的周边部分接触。馈送电极306连接于从电源80延伸的阳极。
另一方面，可垂直运动、可摆动和可旋转的电极部件48设置有处理电极304(50)，该处理电极304连接到从电源80通过形成在驱动轴66的中空部分延伸到集流环78的阴极上，并且该阴极还从集流环78延伸通过中空电机70的中空部分。离子交换器314a(56)安装在处理电极304(50)的表面(下表面)上。其它结构与图28和29中所示的相同。
根据本实施例，电极固定器48下降，以便使离子交换器314a(56)与被衬底固定器46固定的衬底W的表面接触或靠近。在给衬底的上表面输送纯水或超纯水的同时，通过电源80给处理电极304(50)和馈送电极306之间施加给定电压，衬底固定器46和电极部件旋转，同时，可摆动臂44被摆动，以便沿着衬底W的上表面移动电极部件，由此进行衬底W的表面的电解处理。
图72和73表示用做斜面刻蚀装置的根据本发明另一实施例的电解处理装置。这个电解处理装置的结构与图69中所示的上述电解处理装置基本相同。在这个电解处理装置中，安装在处理电极304上的离子交换器314a接触或靠近衬底W的斜面部分，并且馈送电极306直接接触形成在衬底W的表面上的导体膜(待处理部分)如铜膜6。处理电极304可以是如图72中所示的厚电极，或者是如图73中所示的薄电极。斜面刻蚀处理可以获得导体层，如具有明显轮廓(阶梯)6a的铜6，如图74所示。
图75和76表示根据本发明再一实施例的电解处理装置，其被用做斜面刻蚀装置。这个电解处理装置不同于图42和43中所示电解处理装置的地方在于在这个电解处理装置中，一个不可旋转的平板形电极在其下表面具有与衬底W的斜面部分的上半部的结构相一致的弯曲部分160b，该电极被用做处理电极160，触脚状电极被用做馈送电极156。离子交换器162安装在处理电极160的下表面上。离子交换器162与衬底W的斜面部分接触或靠近，由此电解处理衬底W的斜面部分的上半部。其它结构与图42和43中所示的相同。根据本实施例，与斜面部分的上半部的电解抛光同步，可以进行衬底前面和背面的清洗(清除)。
图77表示上述电解处理装置的改型。这个电解处理装置不同于图75和76中所示的上述电解处理装置的地方在于使用了较厚的处理电极160。其它结构与图75和76中所示的相同。
如图78所示，最好用电压表332a、332b监视处理电极304和离子交换器314a之间的电压以及离子交换器314a和导体膜(待处理部分)如铜膜6(参见图85)之间的的电压，并将监测值反馈到控制器334，以便保持电压恒定，并用安培计336监视在处理电极304和馈送电极306之间流动的电流，并将监测值反馈到控制器334，以便使恒定电流能够在处理电极304和馈送电极306之间流动。这就可以抑制电极表面上或导体膜(如铜膜)的表面上的副作用，由此防止形成杂质。如果在电极表面形成杂质，则通过保持电流恒定，可以避免处理速度的降低。
在被控恒定电流值下进行衬底W(例如图85B中所示的衬底W)的电解处理时，在由铜层6(如图85C中所示，铜只存在于沟槽中)构成的互连图形曝光时，由于处理面积的减少使电流密度(每单位面积上的电流值)增加，由此去除处理速度必然增加。通过在被控恒定电流下的衬底的电解处理，去除处理速度在互连图形曝光之前和之后改变，使得这种曝光附近的处理控制有困难。此外，在处理互连图形上的铜膜6时，施加的电压随着膜厚的减小而增加。太高的施加电压可能导致放电。而且从功耗的角度考虑，最好施加低电压。
另一方面，当在被控恒定电压下进行处理时，电流值随着互连图形曝光而减小，由此可以抑制电流密度的升高。此外，由于电压不变，因此不用担心会放电。而且，由于电流值随着膜厚的减小而减小，因此不会使功耗增加。然而，由于电流值改变，处理速度随着时间而改变。当电流值变得太低时，处理模式从去除处理变为氧化膜形成。
当在被控恒定电流密度下进行处理时，在互连图形曝光之前和之后，处理速度不变，因此能够以恒定处理速度进行去除处理。然而，为了进行这个控制，必须预先控制曝光的互连图形的面积，并且在特定时刻控制改变(实际上是减小)电流值。因此很难响应各种互连图形。
鉴于上述问题和利用上述控制方法的优点，在由于恒定处理速度的容易处理控制方面，可以考虑首先进行恒定电流控制，直到互连图形的曝光附近为止，然后将其改变到恒定电压控制，这样没有电压升高的风险并能抑制电流密度的升高。
图79和80表示根据本发明再一实施例的电解处理装置，其适用于衬底W的电解处理，其中导体膜(待处理部分)如铜膜形成在衬底的整个周边表面上。在这个电解处理装置中，处理电极304和馈送电极306(都是矩形平板状)被设置跨过衬底W的相对位置中。这样，在本实施例中，位于衬底W的上表面侧并连接到电源312的阴极的电极板用做处理电极304，位于衬底W的下表面侧并连接到阳极的电极板用做馈送电极306。离子交换器314a、314b分别安装在处理电极304的面对衬底W的表面上和馈送电极306的面对衬底W的表面上。在衬底的上表面侧设置纯水喷嘴316a，它用于在处理电极304和衬底W之间输送纯水或超纯水，在衬底的下表面侧设置纯水喷嘴316b，用于在馈送电极306和衬底W之间输送纯水或超纯水。
在操作中，分别安装在处理电极304和馈送电极306上的离子交换器314a、314b与衬底W接触或靠近，并从在处理电极304和衬底W之间的纯水喷嘴316a输送纯水或超纯水，并从在馈送电极306和衬底W之间的纯水喷嘴316b输送纯水或超纯水，由此电解处理衬底W面对处理电极304的部分；并允许衬底W和处理电极304中的一个或两者都运动，以便在处理电极304一侧上进行衬底W的整个表面的电解处理。馈送电极306可以直接连接于衬底W上。此外，与前述实施例一样，可使用电解液或具有不大于500μS/cm的导电率的液体代替纯水或超纯水。
图81和82表示根据本发明再一实施例的电解处理装置。这个电解处理装置采用柱状电极作为处理电极304，该柱状电极的周边表面用离子交换器314f覆盖并且可以围绕其中心轴旋转，该中心轴平行于衬底W。其它结构与图79和80中所示的相同。使用这种柱状可旋转处理电极304使得处理电极304可以线性接触或靠近衬底W，由此可以提高处理表面的平整度。
图83表示根据本发明的另一实施例的电解处理装置。这个电解处理装置采用能围绕其中心轴旋转的球形或椭球形电极作为处理电极304，该中心轴垂直于衬底W。处理电极304的下半部用离子交换器314h覆盖。其它结构与图79和80中所示的相同。这种球形或椭球形处理电极304的使用，其使得离子交换器314h可在一点与衬底W接触或靠近，实现在一点或弯曲表面的处理。此外，通过旋转球形电极，可以提高被处理表面的均匀性。当然，这种球形处理电极还可以用在前述实施例中，此外，还可以使用球形或椭球形馈送电极。
根据本发明，如上所述，通过电化学作用，代替CMP处理，可以进行工件(如衬底)的电解处理，例如，不会产生可能削弱工件性能的任何物理缺陷。本电解处理装置可以有效地除去(清除)粘附于工件(如衬底)表面上的物质。相应地，本发明可以完全省去CMP处理或者至少减少对CMP的负担。此外，即使通过只使用纯水或超纯水就可以进行衬底的电解处理。这消除了杂质(如电解质)将粘附于或保留在衬底表面上的可能性，可以简化除去步骤之后的清除工艺，并可以显著减小对废液处理的负担。
虽然前面已经示出和详细介绍了本发明的某些优选实施例，但是应该理解的是，在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，可以在其中做出各种改变和修改。
工业实用性本发明涉及一种电解处理装置，可用于处理存在于衬底、特别是半导体晶片的表面上的导电材料，或用于除去粘附于衬底表面上的杂质，以及设置有该电解处理装置的衬底处理设备。
权利要求
1.一种电解处理装置，包括与工件接触或靠近的处理电极；用于给工件供电的馈送电极；离子交换器，设置在工件和所述处理电极之间以及工件和所述馈送电极之间的空间之至少一个中；电源，用于在所述处理电极和所述馈送电极之间施加电压；和液体输送部件，用于向工件与所述处理电极及所述馈送电极中的至少一个之间的空间输送液体，所述离子交换器存在于其中。
2.根据权利要求1的电解处理装置，其中所述液体是纯水、具有不大于500μS/cm之导电率的液体。
3.根据权利要求1的电解处理装置，其中所述离子交换器被分开地设置在所述处理电极和工件之间的空间中、以及所述馈送电极和工件之间的空间中。
4.根据权利要求1的电解处理装置，其中所述离子交换器作为整体结构设置在所述处理电极和工件之间、以及所述馈送电极和工件之间的这两个空间中。
5.根据权利要求1的电解处理装置，其中所述离子交换器覆盖该衬底的待处理表面，并被设置在所述处理电极和工件之间、以及所述馈送电极和工件之间的这两个空间中。
6.根据权利要求5的电解处理装置，其中所述离子交换器在输送轴和重绕轴之间延伸，并被连续卷起。
7.根据权利要求6的电解处理装置，其中所述处理电极和所述馈送电极以给定间距沿着所述离子交换器的长度被交替地安装在所述离子交换器上。
8.根据权利要求1的电解处理装置，其中所述离子交换器具有吸水特性。
9.根据权利要求1的电解处理装置，其中所述离子交换器具有阴离子交换能力和阳离子交换能力中的一种或两种能力。
10.根据权利要求1的电解处理装置，其中所述离子交换器用多孔体覆盖。
11.根据权利要求1的电解处理装置，还包括用于再生所述离子交换器的再生部件。
12.一种电解处理装置，包括与工件接触或靠近的处理电极；用于向工件供电的馈送电极；用于在所述处理电极和所述馈送电极之间施加电压的电源；和液体输送部件，用于在工件与所述处理电极之间输送纯水或具有不大于500μS/cm导电率的液体。
13.根据权利要求2或12的电解处理装置，其中所述纯水是超纯水。
14.根据权利要求1或12的电解处理装置，其中所述处理电极和所述馈送电极中的至少之一是平板矩形形状。
15.根据权利要求1或12的电解处理装置，其中所述处理电极和所述馈送电极中的至少之一是柱状的，并且其设置使得其中心轴平行于工件的待处理表面。
16.根据权利要求1或12的电解处理装置，其中所述处理电极和所述馈送电极中的至少之一是球形或椭球形。
17.根据权利要求1或12的电解处理装置，其中所述处理电极和所述馈送电极中的至少之一具有与工件的结构相一致的凹入部分或突起部分，并通过使工件可面对所述凹入部分或所述突起部分，进行工件的处理。
18.根据权利要求1或12的电解处理装置，其中所述处理电极和所述工件之间以及所述馈送电极和工件之间的至少之一做相对运动。
19.根据权利要求18的电解处理装置，其中所述相对运动是旋转、往复运动、偏心旋转或卷绕运动，或是其组合。
20.根据权利要求1或12的电解处理装置，其中所述处理电极和所述馈送电极的设置使得这些电极中的一个围绕另一个。
21.根据权利要求1或12的电解处理装置，其中所述处理电极和所述馈送电极的至少之一是扇形。
22.根据权利要求1或12的电解处理装置，其中所述处理电极和所述馈送电极中的至少之一被线性设置或呈圆形设置。
23.一种衬底处理设备，包括衬底载入和载出部件，用于载入和载出衬底；电解处理装置；和运送装置，用于在所述衬底载入和载出部件与所述电解处理装置之间运送衬底；其中，所述电解处理装置包括与工件接触或靠近的处理电极、用于向工件供电的馈送电极、设置在工件和所述处理电极之间以及工件和所述馈送电极之间的空间中至少之一中的离子交换器、用于在所述处理电极和所述馈送电极之间施加电压的电源、以及用于向工件与所述处理电极及所述馈送电极中的至少一个之间的空间输送液体的液体输送部件，所述离子交换器存在于其中。
24.一种衬底处理设备，包括衬底载入和载出部件，用于载入和载出衬底；电解处理装置；和运送装置，用于在所述衬底载入和载出部件与所述电解处理装置之间运送衬底；其中，所述电解处理装置包括与工件接触或靠近的处理电极、用于向工件供电的馈送电极、用于在所述处理电极和所述馈送电极之间施加电压的电源、以及用于在工件与所述处理电极之间输送纯水或具有不大于500μS/cm之导电率的液体的液体输送部件。
25.根据权利要求23或24的衬底处理设备，还包括清除装置，用于清理被所述电解处理装置处理的衬底。
26.根据权利要求23或24的衬底处理设备，还包括化学机械抛光装置，用于对衬底的表面进行化学机械抛光。
27.根据权利要求26的衬底处理设备，还包括清除装置，用于清理被所述化学机械抛光装置抛光的衬底。
28.根据权利要求23或24的衬底处理设备，还包括膜形成装置，用于在衬底表面中形成薄膜作为待处理部分。
29.根据权利要求28的衬底处理设备，还包括用于清理已经通过所述膜形成装置形成的待处理部分的清除装置、和用于对所述待处理部分进行退火的退火装置中的至少一个。
30.根据权利要求29的衬底处理设备，还包括斜面刻蚀装置，用于刻蚀形成在或粘附于衬底之周边部分的待处理部分。
31.根据权利要求30的衬底处理设备，其中，通过电解处理在该斜面刻蚀装置中进行待处理部分的所述刻蚀。
32.根据权利要求26的衬底处理设备，还包括膜厚测量部件，用于在所述化学机械抛光装置中的抛光期间或之后测量待处理部分的膜厚。
33.根据权利要求28的衬底处理设备，还包括膜厚测量部件，用于在所述膜形成装置中的膜形成期间或之后测量待处理部分的膜厚。
34.根据权利要求28的衬底处理设备，其中，通过镀敷在该膜形成装置中实现膜形成。
35.根据权利要求23或24的衬底处理设备，还包括监视器，用于在电压施加于所述馈送电极和所述处理电极之间时、监视电解电流和电解电压中的至少一项。
36.根据权利要求23或24的衬底处理设备，还包括用于最后干燥被处理衬底的干燥装置。
37.根据权利要求35的衬底处理设备，其中所述监视器还监视被处理衬底的状态的变化，以便检测处理的结束点。
38.根据权利要求23或24的衬底处理设备，还包括膜厚检测部件，用于检测处理的结束点。
全文摘要
提供一种电解处理装置，包括与工件接触或靠近的处理电极；用于向工件供电的馈送电极；离子交换器，设置在工件和处理电极之间以及工件和馈送电极之间的空间的至少之一中；用于在处理电极和馈送电极之间施加电压的电源；和液体输送部件，用于向工件与处理电极和馈送电极中的至少一个之间的空间输送液体，所述离子交换器存在于其中。还提供一种具有该电解处理装置的衬底处理设备。
文档编号B24B37/04GK1463467SQ02802116
公开日2003年12月24日 申请日期2002年2月21日 优先权日2001年6月18日
发明者小畠厳贵, 白樫充彦, 粂川正行, 齐藤孝行, 当间康, 铃木作, 山田薰, 槙田裕司 申请人:株式会社荏原制作所