專利名稱：電解加工裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解加工裝置和方法，特別地講，本發(fā)明涉及用于加工形成在基片特別是半導(dǎo)體晶片的表面上的導(dǎo)電材料、或用于去除粘著在基片表面上的雜質(zhì)的電解加工裝置和方法。
本發(fā)明還涉及一種用于固定離子交換器的方法和結(jié)構(gòu)，其可以在用于加工形成在基片特別是半導(dǎo)體晶片的表面上的導(dǎo)電材料或用于去除粘著在基片表面上的雜質(zhì)的電解加工中被使用；此外，還涉及一種設(shè)有這種離子交換器固定結(jié)構(gòu)的電解加工裝置。
背景技術(shù)：
最近幾年，除了利用鋁或鋁合金作為在諸如半導(dǎo)體晶片等基片上形成互聯(lián)電路的材料以外，有一個顯著趨勢是使用具有低電阻率和高電遷移阻力的銅(Cu)。銅互聯(lián)結(jié)構(gòu)大致上是通過向形成在基片表面中的精細凹坑中填充銅而形成的。現(xiàn)已知有各種技術(shù)用于形成這樣的銅互聯(lián)結(jié)構(gòu)，包括CVD法、濺鍍、電鍍等。根據(jù)任一上述技術(shù)，一個銅膜形成在基片的幾乎整個表面上，然后通過化學(xué)機械拋光(CMP)而去除不需要的銅。
圖1A至1C按照加工步驟示出了一種用于形成這種具有銅互聯(lián)結(jié)構(gòu)的基片W的方法的例子。如圖1A所示，一個絕緣膜2，例如由SiO2構(gòu)成的氧化物薄膜或低介電常數(shù)(low-k)材料薄膜，沉積在形成于半導(dǎo)體基層1上的導(dǎo)電層1a上，該絕緣膜中形成有半導(dǎo)體器件。用于構(gòu)成互聯(lián)結(jié)構(gòu)的觸點孔3或溝槽4通過光刻/蝕刻技術(shù)形成在絕緣膜2中。然后，一個由TaN或類似材料構(gòu)成的隔離層5形成在整個表面上，一個作為電鍍用供電層的晶粒層7形成在隔離層5上。
接下來，如圖1B所示，在基片W的表面上進行銅鍍，以便用銅充填觸點孔3或溝槽4，與此同時，在絕緣膜2上沉積一個銅膜6。然后，位于絕緣膜2上的銅膜6和隔離層5通過化學(xué)機械拋光(CMP)而被去除，以使填充在觸點孔3或溝槽4中的用于形成互聯(lián)結(jié)構(gòu)的銅膜6的表面與絕緣膜2的表面處在基本上同一平面內(nèi)。這樣，形成了圖1所示的由銅膜6構(gòu)成的互聯(lián)結(jié)構(gòu)。
最近，各種設(shè)備中的元件變得越來越精細并且要求有更高的精度。隨著亞微制造技術(shù)(sub-micro manufacturing technology)被廣泛采用，材料的性能在很大程度上會受到加工方法的影響。在這種情況下，在所述傳統(tǒng)機加工方法中，工件上的預(yù)期部位被一個工具物理破壞并從表面上去除，這可能會產(chǎn)生大量的缺陷，從而導(dǎo)致工件的性能下降。因此，進行不會對材料性能造成破壞的加工變得非常重要。
一些加工方法，例如化學(xué)拋光、電解加工和電解拋光，已經(jīng)被研制出來，以解決這一問題。與傳統(tǒng)物理加工不同，這些方法通過化學(xué)溶解反應(yīng)而實現(xiàn)去除或類似加工。因此，這些方法不會因塑性變形而產(chǎn)生缺陷例如形成變化層和錯位，因而可以在不破壞材料性能的情況下實施加工。
有一種使用離子交換器的電解加工方法被研制出來。根據(jù)這種方法，一個安裝在加工電極上的離子交換器和一個安裝在供電電極上的離子交換器用于接近或接觸工件表面。電壓從電源施加在加工電極和供電電極之間，同時，一種液體例如超純水從流體供應(yīng)部供應(yīng)到加工電極和供電電極與工件之間，從而實現(xiàn)對工件表面層的去除處理。
圖2示意性地示出了一種通常用于這種電解加工的傳統(tǒng)電解加工裝置。該電解加工裝置包括一個加工電極52和一個安裝在加工電極52上的離子交換器54。根據(jù)工件W的材料，加工電極52被連接到電源56的陰極或陽極，工件W被連接到相反的電極，而且工件W被用作供電電極。在圖2所示的情況中，加工電極52連接著電源56的陰極，工件W連接著電源56的陽極。加工電極52用于在一種能夠溶解工件W的被加工表面WA的溶液中在與加工電極52相靠近的被加工表面WA處集中例如OH-離子，以引起工件W的原子與OH-離子之間發(fā)生反應(yīng)，從而對工件W進行加工。在半導(dǎo)體基片W的情況下，形成在基片W的表面A上的導(dǎo)電材料被去除，以形成半導(dǎo)體互聯(lián)結(jié)構(gòu)或觸點。
根據(jù)上述傳統(tǒng)電解加工裝置，在這種電解加工中使用的一個離子交換器緊密抵靠在加工電極或供電電極上，并且固定在電極上或者固定在例如支承著電極的支承件的外周上，所述支承件外周通常通過螺紋連接或利用膠帶等而固定在離子交換器的外周部分上。
最近幾年，隨著形成在半導(dǎo)體基片上的電路的互聯(lián)結(jié)構(gòu)越來越精細并且半導(dǎo)體器件的集成密度越來越高，希望提高半導(dǎo)體基片的被加工表面的平整度。因此，需要有一種技術(shù)能夠提高整個被加工表面上的加工速度的均勻性。
鉑族金屬或它們的氧化物已經(jīng)成為候選材料，用作在半導(dǎo)體基片上形成電容器所用的電極材料，所述電極材料需要采用高介電材料。在它們之中，釕具有良好的成膜性和良好的圖案加工性，因而被逐漸作為可行材料受到研究。
釕薄膜通?？梢酝ㄟ^濺鍍或CVD而形成在基片上。在任何一種方法中，均需要在基片的整個前表面上包括周邊區(qū)域沉積釕薄膜。結(jié)果，釕薄膜也被形成在基片的周邊區(qū)域中，此外，基片的后表面會不可避免地粘染到釕。
形成或粘著在基片周邊區(qū)域或后表面上即基片的無電路區(qū)域中的釕薄膜不但是無用的，而且可能會在以后對基片進行的各種傳送、儲存和各種加工步驟中發(fā)生交叉污染，從而，例如導(dǎo)致介電材料的性能下降。因此，在用于形成釕薄膜的加工過程中或在對形成的釕薄膜所作一些處理之后，需要完全去除無用釕薄膜。此外，在將釕用作介電材料來形成電容器的情況下，需要有一個用于去除形成在基片的電路區(qū)域上的釕薄膜的步驟。
然而，根據(jù)圖2所示的傳統(tǒng)電解加工裝置，會因加工電極52的形狀或因加工過程中產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物或氣泡的影響而導(dǎo)致電流值不均勻，在被加工表面WA上的加工速度也容易不均勻。
另一方面，作為示例，化學(xué)機械拋光(CMP)通常需要復(fù)雜的操作和控制，并且會消耗相當長的加工時間。此外，必須在拋光處理之后對基片進行充分的清理。這又會明顯提高漿液或清洗液廢物處理的負荷。因此，強烈希望完全省略CMP或降低CMP的負荷。在這一點上，應(yīng)當指出，盡管具有低介電常數(shù)的低介電常數(shù)材料預(yù)期在將來能夠被主要用作半導(dǎo)體基片絕緣膜的材料，但低介電常數(shù)材料的機械強度低并且因此而難以承受CMP處理過程中施加的應(yīng)力。因此，從這一點上看，需要有一種技術(shù)能夠?qū)⒒秸粫蚱涫┘尤魏螒?yīng)力。
此外，具報導(dǎo)有一種方法用于在電鍍的同時進行CMP處理，該方法即化學(xué)機械電解拋光法。根據(jù)該方法，要在鍍膜的生長表面上進行機械加工，這會導(dǎo)致最終的薄膜被改性的問題。
另外，盡管希望如前所述地將用在電解加工中的離子交換器牢固地固定在加工電極或供電電極的暴露表面上，以確保加工精度的均勻性，但實際中難以將離子交換器牢固地保持在電極上。
因此，在持續(xù)進行電解加工并同時通過螺紋連接或利用膠帶將離子交換器固定在電極上時，離子交換器的固定容易不完善，從而導(dǎo)致離子交換器容易移動，從而破壞加工精度的均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到背景技術(shù)中的上述情況而研制的。因此，本發(fā)明的第一個目的是提供一種電解加工裝置和方法，其能夠控制在工件的整個被加工表面上的加工速度分布，從而提高加工速度的均勻性或者提高加工出的表面的平整度。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種電解加工裝置和方法，其能夠完全省略CMP處理或最大程度地降低CMP處理的負荷，同時能夠加工形成在基片的表面中的導(dǎo)電材料，以使材料平整化，或者去除(清理)粘著在工件例如基片的表面上的外來物質(zhì)。
本發(fā)明的第三個目的是提供一種離子交換器固定方法和結(jié)構(gòu)，其能夠容易且快速地將離子交換器牢固地固定在電極的表面上，以及提供一種電解加工裝置，其設(shè)有所述離子交換器固定結(jié)構(gòu)。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電解加工裝置，包括一個加工電極，其可以接近或接觸工件；一個供電電極，其用于向工件供電；一個離子交換器，其至少布置在工件與加工電極之間或工件與供電電極之間；一個流體供應(yīng)部，其用于將液體供應(yīng)到工件與離子交換器之間；多個電源，它們分別用于向加工電極與供電電極之間施加電壓；其中，所述加工電極和供電電極中的至少一個被電學(xué)分隔為多個電極部分；所述電源向每個分隔的電極部分分別施加相應(yīng)的電壓，并且對每個分隔的電極部分獨立地控制電壓和電流二者中的至少一項。
通過提供加工電極和供電電極，將加工電極和供電電極中的至少一個被電學(xué)分隔為多個電極部分，并且對每個分隔的電極部分獨立地控制電壓和電流二者中的至少一項，電解加工裝置可以提高電場強度在工件的被加工表面的整個表面上的均勻度，從而提高加工速度的均勻度，或者可以控制加工速度分布，以提高處理后的表面均勻度。
這里，“對每個分隔的電極部分獨立地控制電壓和電流二者中的至少一項”包括以下情況(1)控制每個分設(shè)的加工電極部分與一個未分設(shè)的供電電極之間的電壓和電流二者中的至少一項，(2)控制一個未分設(shè)的加工電極與每個分設(shè)的供電電極部分之間的電壓和電流二者中的至少一項，(3)控制由加工電極部分和供電電極部分形成的多個電路(N個電路)中的每個分設(shè)的加工電極部分(N個部分)與每個分設(shè)的供電電極部分(N個部分)之間的電壓和電流二者中的至少一項。
所述流體可以是超純水、純水或?qū)щ娐什淮笥?00μS/cm的液體。通過將超純水、純水、導(dǎo)電率不大于500μS/cm的液體或電解液用作所述流體，可以實現(xiàn)清潔的加工，而不會在工件的表面上留下雜質(zhì)，從而可以簡化電解加工后的清理步驟。這里，導(dǎo)電率的值指的是在1atm、25℃條件下的值。
優(yōu)選地，在至少一個時間向每個分隔的電極部分施加彼此不同的恒定電壓。這樣，便于控制加工結(jié)束點。
可以在至少一個時間向至少兩個分設(shè)的電極部分施加彼此不同的恒定電壓。這樣，可以實現(xiàn)更為柔性的控制。這里，術(shù)語“恒定電壓”至的是可以在實際應(yīng)用中看作恒定的基本恒定電壓。
還優(yōu)選將隨時間變化的電流或電壓供應(yīng)到每個分隔的電極部分。這樣，便于控制加工結(jié)束點。
還可以向至少兩個分設(shè)的電極部分供應(yīng)隨時間變化的電流或電壓。這樣，可以實現(xiàn)更為柔性的控制。
本發(fā)明還提供了一種電解加工方法，包括提供一個加工電極和一個供電電極，二者中的至少一個被電學(xué)分隔為多個電極部分；使工件接近或接觸加工電極；從供電電極向工件供電；將一個離子交換器至少布置在工件與加工電極之間或工件與供電電極之間；向工件與離子交換器之間供應(yīng)流體；向每個分隔的電極部分施加電壓；對每個分隔的電極部分獨立地控制電壓和電流二者中的至少一項。
本發(fā)明還提供了一種電解加工裝置，包括一個加工電極；一個供電電極，其用于向工件供電；一個保持器，其用于保持工件，以使工件可以接近或接觸加工電極；一個離子交換器，其至少布置在工件與加工電極之間或工件與供電電極之間；一個電源，其用于向加工電極與供電電極之間施加電壓；一個流體供應(yīng)部，其用于向所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間的布置著離子交換器的空間內(nèi)供應(yīng)流體；一個驅(qū)動部，其用于使被保持器保持著的工件與加工電極彼此相對運動；其中，一個至少在其表面具有導(dǎo)電性的虛設(shè)件(dummy member)布置在工件周邊的外側(cè)。優(yōu)選地，虛設(shè)件使得與加工電極面對著的工件部分的面積在工件與加工電極的相對運動過程中保持恒定。
圖3和4中示出了使用離子交換器的電解加工的原理。圖3中示出了一種離子狀態(tài)，其中安裝在加工電極64上的離子交換器62a和安裝在供電電極66上的離子交換器62b接觸或接近于工件60的表面，通過電源67將電壓施加在加工電極64與供電電極66之間，液體68例如超純水從供液部69供應(yīng)到加工電極64和供電電極66與工件60之間。圖4中示出了一種離子狀態(tài)，其中安裝在加工電極64上的離子交換器62a接觸或接近于工件60的表面，供電電極66直接接觸工件60，通過電源67將電壓施加在加工電極64與供電電極66之間，液體68例如超純水從供液部69供應(yīng)到加工電極64與工件60之間。
在本身具有高電阻率的液體例如水被使用時，優(yōu)選使離子交換器62a接觸工件60的表面。這樣可以降低電阻率，降低所需電壓，以及減小能量消耗。在本發(fā)明的電解加工中，“接觸”并不是指像CMP中那樣“推壓”而向工件施加物理能量(應(yīng)力)。
液體68例如超純水中的水分子通過離子交換器62a、62b而被高效地分解為氧化氫離子73和氫離子74。作為示例，如此產(chǎn)生的氧化氫離子73被工件60與加工電極64之間的電場以及液體68的流動作用攜帶到工件60的與加工電極64對置著的表面，以使工件60附近的氧化氫離子73的密度增大，而且氧化氫離子73與工件60中的原子60a發(fā)生反應(yīng)。這種反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物76在液體68中分解，并且通過液體68沿著工件60表面的流動而被從工件60上去除。這樣，可以形成工件表面的去除處理。
從上面的描述可以理解，根據(jù)本加工方法的去除過程可以僅僅通過反應(yīng)無離子與工件之間的電化學(xué)作用而實現(xiàn)。因此，這種電解加工在加工原理上明顯不同于通過研磨劑與工件之間的物理作用以及拋光液中的化學(xué)制劑與工件之間的化學(xué)作用這兩種作用的組合而實現(xiàn)加工的CMP。根據(jù)上面描述的方法，工件60上的與加工電極64相面對的部分被加工。因此，通過移動加工電極64，工件60可以被加工出預(yù)期的表面構(gòu)造。
如前所述，電解加工中的去除處理僅僅通過電化學(xué)作用引起的分解反應(yīng)而實現(xiàn)，因此其加工原理明顯不同于通過研磨劑與工件之間的物理作用以及拋光液中的化學(xué)制劑與工件之間的化學(xué)作用這兩種作用的組合而實現(xiàn)加工的CMP。因此，電解加工可以實現(xiàn)工件表面的去除處理，而不會破壞工件材料的性能。即使工件材料的機械強度較低，例如前面描述的低介電常數(shù)材料，也可以在不對工件造成任何物理損壞的情況下實現(xiàn)工件表面的去除處理。此外同電解液被用作加工液的傳統(tǒng)電解加工相比，通過將導(dǎo)電率不高于500μS/cm的液體、優(yōu)選純水、更優(yōu)選超純水用作加工液，可以顯著減小對工件表面的污染，并且在加工之后容易處理廢液。
根據(jù)本發(fā)明，如前所述，工件60與加工電極64相對移動，以使工件60上的與加工電極64相對置的部分移動，從而可以實現(xiàn)對工件60的整個表面的加工。然而，根據(jù)工件60和加工電極64的形狀工件60上的與加工電極64相對置的部分，即面對面部分，可以通過工件60與加工電極64之間的向?qū)σ苿佣桓淖儭＠?，如圖5A所示，隨著加工電極64相對于工件60移動，工件60上的與加工電極64相對置的部分從S1變化為S2。加工速度與電流密度(＝電流值/面對面面積)成正比。在以恒定電流值實施加工時，對于小的面對面面積，加工速度高，對于大的面對面面積，加工速度低。因此，不可能使工件60的整個表面上的加工速度相等，也就不能實現(xiàn)對工件60的均勻加工。在這種情況下，可以考慮根據(jù)面對面面積來適當?shù)乜刂齐娏髦?，以使工?0的整個表面上的加工速度相等。然而，在加工過程中，難以根據(jù)面對面面積來適當?shù)乜刂齐娏髦怠?br> 根據(jù)本發(fā)明，在工件周邊的外側(cè)設(shè)置一個虛設(shè)件，可以使面對面面積恒定，從而實現(xiàn)均勻的加工。具體地講，如圖5B所示，通過在工件60的外側(cè)設(shè)置一個虛設(shè)件78，不論工件60與加工電極64之間如何運動，加工電極64上的與工件60和虛設(shè)件78相對置的面積，即面對面面積，總是保持恒定(S3)。因此，即使采用恒定的電流，也能夠使電流密度總是保持恒定，從而可以工件60的整個表面上的加工速度相等，并且穩(wěn)定地實現(xiàn)均勻加工。
在電化學(xué)加工中，反應(yīng)物離子在加工電極64與工件60(供電電極66)之間的電場作用下移動到工件60的表面，工件60的表面被離子處理。因此，為了實現(xiàn)對工件60的均勻加工，需要在工件60的整個表面上使加工電極64與工件60之間的電場強度均勻。然而，電場強度的均勻性會受到電極和工件60的形狀的影響。例如，在圖6A所示的情況下，加工電極64(陰極)與工件60(陽極)之間發(fā)生加工過程，電通量(箭頭)和等電位線(實線)在工件60的端部比其它部分密集，也就是說，電場密集出現(xiàn)在工件60的端部。這樣，反應(yīng)物離子的量在工件60的端部增大，從而使得端部的加工速度明顯大于其它部分。結(jié)果，如圖6B所示，在工件60的端部A處加工速度明顯變大。因此，工件60不能被均勻加工。
根據(jù)本發(fā)明，如圖6C所示，由于虛設(shè)件78設(shè)在工件60的周邊的外側(cè)，因此前述電場聚集會出現(xiàn)在虛設(shè)件78中。這使得電場密度工件60的端部與其它部分相同，從而使工件60的整個表面上的加工速度相等。因此，本發(fā)明實現(xiàn)了在工件60的整個表面上的加工速度相等，并且可以穩(wěn)定地實現(xiàn)均勻加工。
優(yōu)選地，虛設(shè)件的導(dǎo)電部分由電化學(xué)惰性材料形成。通過至少將虛設(shè)件的表面由電化學(xué)惰性材料形成，可以防止虛設(shè)件在電解加工中與工件一起被加工。
優(yōu)選地，虛設(shè)件的導(dǎo)電部分由與工件相同的材料形成。通過至少將虛設(shè)件的表面由與工件相同的材料形成，虛設(shè)件可以處的反應(yīng)可以與工件處的反應(yīng)相同，從而可以進一步提高加工均勻度。
優(yōu)選地，一個緩沖件被布置在工件與虛設(shè)件之間。緩沖件可以吸收對工件的沖擊。緩沖件優(yōu)選由硬度低于虛設(shè)件的材料制成。
本發(fā)明還提供了一種電解加工裝置，包括一個加工電極，其直徑大于工件；一個供電電極，其用于向工件供電；一個保持器，其用于保持工件，以使工件可以接近或接觸加工電極；一個離子交換器，其至少布置在工件與加工電極之間或工件與供電電極之間；一個電源，其用于向加工電極與供電電極之間施加電壓；一個流體供應(yīng)部，其用于向所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間的布置著離子交換器的空間內(nèi)供應(yīng)流體；一個驅(qū)動部，其用于使被保持器保持著的工件與加工電極以下述狀態(tài)彼此相對運動，即加工電極的運動中心位于工件的范圍內(nèi)。
在電解加工，加工量取決于加工電極在工件上出現(xiàn)的頻率和施加的電壓。因此，如果希望將工件的整個表面加工成均勻的平坦表面，需要使加工電極在工件上出現(xiàn)的頻率相等。例如，在工件是盤形的時，例如半導(dǎo)體基片，而且加工電極也是盤形的且直徑小于工件直徑，則工件和加工電極可以彼此相對運動，以使加工電極出現(xiàn)在工件的整個表面上，從而加工工件的整個表面。然而，即使利用這樣的方法，加工電極在工件的一些點上的出現(xiàn)頻率可能會不同，從而導(dǎo)致加工量不均勻。在加工電極的直徑大于工件直徑時，加工電極的出現(xiàn)頻率的不均勻性可能會增大。然而，金屬制加工電極必須被制作得較大，因此重量的增加又會成為一個問題。此外，根據(jù)離子交換器與工件之間的接觸狀態(tài)，加工量容易在接觸端發(fā)生變化。
根據(jù)本發(fā)明的電解加工裝置，由于加工電極的直徑大于工件，可以獲得高加工速度。另外，由于在電解加工中加工電極的運動中心位于工件的范圍內(nèi)，加工電極在工件上出現(xiàn)的頻率可以被最佳地均勻化。此外，可以使用顯著變小的加工電極，這會導(dǎo)致整個裝置顯著減小尺寸和降低重量。在加工電極作回轉(zhuǎn)運動時，加工電極的運動中心就是回轉(zhuǎn)運動(回轉(zhuǎn)運動)中心，而在加工電極作旋轉(zhuǎn)運動時，加工電極的運動中心就是旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明還提供了一種電解加工裝置，包括一個加工電極，其直徑大于工件；一個供電電極，其用于向工件供電；一個保持器，其用于保持工件，以使工件可以接近或接觸加工電極和供電電極；一個電源，其用于向加工電極與供電電極之間施加電壓；一個流體供應(yīng)部，其用于向工件與加工電極和供電電極之間供應(yīng)流體；一個驅(qū)動部，其用于使被保持器保持著的工件與加工電極和供電電極以下述狀態(tài)彼此相對運動，即加工電極的運動中心位于工件的范圍內(nèi)。
本發(fā)明還提供了一種電解加工裝置，包括一個加工電極，其直徑大于工件；一個供電電極，其用于向工件供電；一個保持器，其用于保持工件，以使工件可以接近或接觸加工電極和供電電極；一個電源，其用于向加工電極與供電電極之間施加電壓；一個流體供應(yīng)部，其用于向工件與加工電極和供電電極之間供應(yīng)流體；一個驅(qū)動部，其用于使被保持器保持著的工件與加工電極和供電電極以下述狀態(tài)彼此相對運動，即加工電極的運動中心位于工件的范圍內(nèi)。
由于在供電電極存在的區(qū)域中工件不能被加工，因此同其它區(qū)域相比，在布置著供電電極的周邊區(qū)域中加工速度低。因此，優(yōu)選使供電電極占據(jù)的面積(區(qū)域)較小，以降低供電電極對加工速度的影響。從這一點上看，根據(jù)本發(fā)明的電解加工裝置，多個小面積的供電電極布置在加工電極的周邊區(qū)域中，至少一個供電電極可以在所述相對運動過程中接近或接觸工件。這樣，同在加工電極的周邊區(qū)域中設(shè)置環(huán)形供電電極時的情況相比，能夠減小不可加工區(qū)域，從而防止工件的周邊區(qū)域保持不被加工。
加工電極優(yōu)選包括一個外側(cè)加工電極，其由所述布置著供電電極的周邊部分限定，以及一個內(nèi)側(cè)加工電極，其安置在外側(cè)加工電極的內(nèi)側(cè)。此外，優(yōu)選地，電源獨立地控制施加到外側(cè)加工電極和施加到內(nèi)側(cè)加工電極的相應(yīng)電壓或電流。通過因此而將加工電極分隔為兩個部分，它們分別位于供電電極對加工速度有影響的區(qū)域和供電電極對加工速度沒有影響的區(qū)域，并且獨立地控制兩個加工電極部分的相應(yīng)加工速度，可以防止存在供電電極的區(qū)域出現(xiàn)加工速度下降。因此，通過使外側(cè)加工電極的加工速度比內(nèi)側(cè)加工電極的加工速度相對較高，可以抑制因存在供電電極而產(chǎn)生的影響，并且在加工電極的整個表面上獲得均勻的加工速度。
本發(fā)明還提供了一種電解加工裝置，包括一個加工電極，其直徑大于工件；多個供電電極，它們布置在加工電極的周邊部分中；一個保持器，其用于保持工件，以使工件可以接近或接觸加工電極和供電電極；一個電源，其用于向加工電極與供電電極之間施加電壓；一個流體供應(yīng)部，其用于向工件與加工電極和供電電極之間供應(yīng)流體；一個驅(qū)動部，其用于使被保持器保持著的工件與加工電極和供電電極以下述狀態(tài)彼此相對運動，即至少一個供電電極總是向工件供電。
本發(fā)明還提供了一種電解加工方法，包括提供一個直徑大于工件的加工電極和一個用于向工件供電的供電電極；將一個離子交換器布置在所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間；向加工電極與供電電極之間施加電壓；使工件接近或接觸加工電極；向所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間的布置著離子交換器的空間內(nèi)供應(yīng)流體；使工件與加工電極以下述狀態(tài)彼此相對運動，即加工電極的運動中心總是位于工件的范圍內(nèi)，以加工工件的表面。
本發(fā)明還提供了一種電解加工方法，包括提供一個直徑大于工件的加工電極和一個用于向工件供電的供電電極；向加工電極與供電電極之間施加電壓；使工件接近或接觸加工電極和供電電極；向工件與加工電極和供電電極之間供應(yīng)流體；使工件與加工電極和供電電極以下述狀態(tài)彼此相對運動，即加工電極的運動中心總是位于工件的范圍內(nèi)，以加工工件的表面。
本發(fā)明還提供了一種電解加工方法，包括提供一個直徑大于工件的加工電極和布置在加工電極的周邊部分中的多個供電電極；將一個離子交換器布置在所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間；向加工電極與供電電極之間施加電壓；使工件接近或接觸加工電極；向所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間的布置著離子交換器的空間內(nèi)供應(yīng)流體；使工件與加工電極以下述狀態(tài)彼此相對運動，即至少一個供電電極總是向工件供電，以加工工件的表面。
本發(fā)明還提供了一種電解加工方法，包括提供一個直徑大于工件的加工電極和布置在加工電極的周邊部分中的多個供電電極；向加工電極與供電電極之間施加電壓；使工件接近或接觸加工電極和供電電極；向工件與加工電極和供電電極之間供應(yīng)流體；使工件與加工電極和供電電極以下述狀態(tài)彼此相對運動，即至少一個供電電極總是向工件供電，以加工工件的表面。
本發(fā)明還提供了一種電解加工方法，包括使工件接近或接觸多個加工電極；在加工電極與一個用于向工件供電的供電電極之間施加電壓；向所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間供應(yīng)流體；使加工電極與工件彼此相對運動，以使每單位時間內(nèi)的加工量不均衡的所述多個加工電極移經(jīng)工件的被加工表面上的每個點，以加工工件的表面。
電化學(xué)加工是通過反應(yīng)離子與工件之間的電化學(xué)反應(yīng)而實現(xiàn)的，并且工件表面上的各個點的加工速度除了工件的物理性能以外主要取決于電流密度以及加工電極在工件上的出現(xiàn)頻率。在實際中，在加工過程中因工件與反應(yīng)離子之間的電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生在工件的表面上反應(yīng)產(chǎn)物以及因工件表面與電極之間的副反應(yīng)而產(chǎn)生的氣泡將阻礙反應(yīng)離子向工件表面的移動。此外，由于電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)速度會隨著溫度等因素的變化而變化。由于這些因素，在單一的加工電極被采用時，加工速度可以在加工電極內(nèi)出現(xiàn)變化。即使有多個加工電極被采用，加工速度可以在加工電極之間出現(xiàn)變化。
因此，如果希望通過使用多個加工電極而以均勻的加工速度加工工件的表面，考慮到前述因素，需要去除反應(yīng)產(chǎn)物和氣泡，并且使加工電極的出現(xiàn)頻率均勻化。然而，各個加工電極間的加工速度仍然會出現(xiàn)，從而導(dǎo)致加工速度難以在nm/min的量級均勻化。根據(jù)本發(fā)明的電解加工方法，加工電極和工件能夠彼此相對運動，以使多個加工電極移經(jīng)工件的被加工表面上的每個點，從而消除加工電極之間的加工速度差異，并且使加工速度相等。從而使得加工速度在工件的整個表面呈現(xiàn)為nm/min量級的均勻化優(yōu)選地，所述多個加工電極被以下述方式布置，即在所述相對運動過程中，加工電極在工件的被加工表面上的每個點上的出現(xiàn)頻率基本相等。所述多個加工電極優(yōu)選具有相同的形狀。
優(yōu)選地，供電電極包括多個電極部分。所述多個供電電極優(yōu)選以下述方式布置，即在所述相對運動過程中，加工電極在工件的被加工表面上的每個點上的出現(xiàn)頻率基本相等。
相對運動優(yōu)選為旋轉(zhuǎn)運動，往復(fù)移動、偏心轉(zhuǎn)動和回轉(zhuǎn)運動之一，或是這些運動之間的組合。
優(yōu)選地，離子交換器布置在所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間。
所述流體是優(yōu)選超純水、純水、導(dǎo)電率不大于500μS/cm的液體或電解液。
本發(fā)明還提供了一種電解加工方法，包括使工件接近或接觸多個加工電極；在加工電極與一個用于向工件供電的供電電極之間施加電壓；向所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間供應(yīng)流體；使加工電極與工件彼此相對運動，以使每單位時間內(nèi)的加工量不均衡的所述多個加工電極移經(jīng)工件的被加工表面上的每個點，以加工工件的表面。
本發(fā)明還提供了一種電解加工裝置，包括多個加工電極；一個供電電極，其用于向工件供電；一個保持器，其用于保持工件，以使工件可以接近或接觸加工電極；一個電源，其用于向加工電極與供電電極之間施加電壓；一個流體供應(yīng)部，其用于向所述加工電極和供電電極之一與工件之間供應(yīng)流體；一個驅(qū)動部，其用于使加工電極與工件彼此相對運動，以使每單位時間內(nèi)的加工量不均衡的所述多個加工電極移經(jīng)被保持器保持著的工件的被加工表面上的每個點。
本發(fā)明還提供了一種電解加工裝置，包括一個加工電極；一個供電電極，其用于向工件供電；一個保持器，其用于保持工件，以使工件可以接近或接觸加工電極；一個電源，其用于向加工電極與供電電極之間施加電壓；一個流體供應(yīng)部，其用于向所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間供應(yīng)流體；一個驅(qū)動部，其用于使加工電極與工件彼此相對運動，以使加工電極上的每單位時間內(nèi)的加工量不均衡的多個點移經(jīng)被保持器保持著的工件的被加工表面上的每個點。
本發(fā)明提供了一種用于將電解加工中所用的離子交換器固定在電極上的固定方法，包括將一個離子交換器安置在一個電極支承件與一個固定夾具之間，所述電極支承件以其暴露表面支承著一個電極，所述固定夾具可與電極支承件的周邊接合；使固定夾具與電極支承件相接合，以將離子交換器的周邊部分疊加在固定夾具與電極支承件之間，從而固定離子交換器。
根據(jù)上述固定方法，離子交換器因固定夾具、離子交換器和電極支承件之間的摩擦力而被均勻地向外拉伸，該摩擦力可以簡單地通過推壓固定夾具以使其接合電極支承件而產(chǎn)生，所述離子交換器因此而被均勻地拉伸到張緊狀態(tài)，因此離子交換器可以被自動地牢固固定在電極的暴露表面上。
優(yōu)選地，所述固定夾具由一對分設(shè)夾具組成，所述一對分設(shè)夾具將離子交換器的周邊部分疊加它們之間，并且所述分設(shè)夾具被推壓而接觸電極支承件。
通過在將分設(shè)夾具推壓接合電極支承件之前如此將離子交換器在其周邊部分疊加在分設(shè)夾具之間，以將離子交換器臨時固定在分設(shè)的固定夾具之間，可以防止離子交換器和固定夾具之間因推壓而產(chǎn)生滑動，這樣，離子交換器可以總是固定在張緊狀態(tài)。
本發(fā)明還提供了一種用于將電解加工中所用的離子交換器固定在電極上的固定方法，包括將一個離子交換器固定夾具布置在一個電極的外側(cè)；利用所述離子交換器固定夾具保持離子交換器；將所述離子交換器固定夾具附著在電極上，以將離子交換器以張緊狀態(tài)支承在電極上。
本發(fā)明提供了一種用于將電解加工中所用的離子交換器固定在電極上的固定結(jié)構(gòu)，包括一個電極支承件，它的暴露表面支承著一個電極；一個固定夾具，其可與電極支承件的周邊接合；其中，電極支承件和固定夾具將離子交換器的周邊部分疊加在它們之間，以將離子交換器固定，并將離子交換器張緊在電極的表面上。
優(yōu)選地，所述固定夾具由一對分設(shè)夾具組成，離子交換器的外周部分被疊加在所述一對分設(shè)夾具之間，所述外周部分位于離子交換器的覆蓋著電極支承件的部分的外側(cè)。
本發(fā)明還提供了一種電解加工裝置，其包括一個離子交換器固定裝置，所述離子交換器固定裝置包括一個電極支承件，它的暴露表面支承著一個電極；一個固定夾具，其可與電極支承件的周邊接合；其中，離子交換器固定裝置將離子交換器的周邊部分疊加在電極支承件和固定夾具之間，以將離子交換器固定。
優(yōu)選地，電極支承件和固定夾具可以彼此相對運動，從而通過將離子交換器的周邊部分疊加在電極支承件和固定夾具之間而將離子交換器固定。
這使得離子交換器能夠被更新。因此，例如在離子交換器被污染后，固定夾具和電極支承件中的至少一個會沿著彼此分離的方向移動，以將離子交換器從固定狀態(tài)釋放，并且在離子交換器運行了所需距離后固定夾具和電極支承件中的至少一個沿著彼此接近的方向移動，以固定離子交換器，從而移順序方式實現(xiàn)離子交換器的更換。
優(yōu)選地，布置在電極支承件與固定夾具之間的離子交換器能夠移動運行。
在一個優(yōu)選實施例中，離子交換器采用連續(xù)循環(huán)的形式，并且能夠沿一個方向運行，一個用于再生離子交換器的再生部設(shè)置在離子交換器的運行路徑中。
這樣能夠固定連續(xù)循環(huán)式離子交換器的一部分并將該部分用于加工，同時在再生部中再生離子交換器的未被用于加工的其它部分，然后使離子交換器沿一個方向運行，以將離子交換器的再生后的部分固定，以便用于加工。通過重復(fù)上述操作，可以循環(huán)和重復(fù)使用連續(xù)循環(huán)式離子交換器。
在另一個優(yōu)選實施例中，離子交換器能夠沿兩個方向兩個運行，兩個用于再生離子交換器的再生部沿離子交換器的運行方向設(shè)置在電極支承件的兩側(cè)。
這樣能夠固定離子交換器的一部分并將該部分用于加工，同時在所述再生部之一中再生離子交換器的未被用于加工的其它部分，然后可將離子交換器的已被用于加工的部分被替換為離子交換器的再生后的部分通過重復(fù)上述操作，可以循環(huán)和重復(fù)使用長條形的離子交換器。
通過下面結(jié)合附圖所作描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點會更清楚地顯現(xiàn)出來，附圖中以示例的方式示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。


圖1A至1C按照加工步驟示出了一種用于形成銅互聯(lián)結(jié)構(gòu)的方法的例子。
圖2是一種傳統(tǒng)電解加工裝置的示意性剖視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的電解加工的原理圖，其中均裝有離子交換器的加工電極和供電電極接近或接觸基片(工件)，并且在加工電極和供電電極與基片(工件)之間供應(yīng)液體。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的電解加工的原理圖，其中僅在加工電極上安裝離子交換器，并且向加工電極與基片(工件)之間供應(yīng)液體。
圖5A是在沒有設(shè)置虛設(shè)件的情況下面對面面積的示意圖，圖5B是在設(shè)有虛設(shè)件的情況下面對面面積的示意圖。
圖6A在沒有設(shè)置虛設(shè)件的情況下電場強度的示意圖；圖6B是圖6A所示情況下加工之后的工件的示意圖；圖6C在設(shè)有虛設(shè)件的情況下電場強度的示意7是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電解加工裝置的示意性剖視圖。
圖8是圖7中的電解加工裝置的加工電極與布線之間的連接以及基片與布線之間的連接的示意圖。
圖9是圖7中的電解加工裝置的俯視圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電解加工裝置的示意性剖視圖。
圖11是圖10中的電解加工裝置的電極保持器的俯視圖。
圖12是圖10中的電解加工裝置的加工電極與布線之間的連接以及基片與布線之間的連接的示意圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的電解加工裝置的加工電極和供電電極的俯視圖。
圖14是圖13中的電解加工裝置的加工電極與布線之間的連接以及基片與布線之間的連接的示意圖。
圖15是離子交換器的一種分隔情況的俯視圖。
圖16是設(shè)有根據(jù)本發(fā)明的電解加工裝置的基片加工裝置的俯視圖。
圖17是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的電解加工裝置的示意性剖視圖。
圖18A是圖17中的電解加工裝置的防轉(zhuǎn)機構(gòu)的俯視圖；圖18B是沿圖18A中的線A-A所作的剖視圖。
圖19是圖17中的電解加工裝置的基片保持器和電極部的示意性剖視圖。
圖20是顯示圖17中的基片保持器和電極部之間關(guān)系的俯視圖。
圖21A是在基片表面的電解加工過程中電流與時間之間關(guān)系的曲線圖，基片的表面上具有由兩種不同材料構(gòu)成的層合薄膜；圖21B是在基片表面的電解加工過程中電壓與時間之間關(guān)系的曲線圖，基片的表面上具有由兩種不同材料構(gòu)成的層合薄膜。
圖22是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的電解加工裝置的示意性透視圖。
圖23是圖22中的電解加工裝置的俯視圖。
圖24是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的電解加工裝置的示意性剖視圖。
圖25是圖24中的電解加工裝置的基片保持器和電極部的示意性剖視圖。
圖26是顯示圖25中的電極部與基片之間關(guān)系的俯視圖。
圖27是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電解加工裝置的基片保持器和電極部的示意性剖視圖。
圖28是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電極部的俯視圖。
圖29是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電極部的俯視圖。
圖30是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電極部的俯視圖。
圖31是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的電解加工裝置的示意性剖視圖。
圖32是圖31中的電解加工裝置的俯視圖。
圖33是圖31中的電解加工裝置的電極部的俯視圖。
圖34是圖33中的電極部的一個部分的俯視圖。
圖35是根據(jù)本發(fā)明第八實施例的電極部的俯視圖。
圖36是圖35中的電極部的一個部分的俯視圖。
圖37是根據(jù)本發(fā)明第九實施例的電極部的俯視圖。
圖38是圖37中的電極部的一個部分的俯視圖。
圖39是根據(jù)本發(fā)明第十實施例的設(shè)有離子交換器固定結(jié)構(gòu)的電解加工裝置的示意性剖視圖。
圖40是固定結(jié)構(gòu)在將離子交換器固定到電極支承件上之前的狀態(tài)的剖視圖。
圖41是根據(jù)另一實施例的離子交換器固定結(jié)構(gòu)的主要部分的剖視圖。
圖42A和42B是根據(jù)另一實施例的離子交換器固定結(jié)構(gòu)的主要部分的剖視圖。
圖43是根據(jù)本發(fā)明第十一實施例的電解加工裝置的示意性剖視圖。
圖44是設(shè)在圖43中的電解加工裝置中的離子交換器固定結(jié)構(gòu)的主要部分的剖視圖，示出了離子交換器固定之間的狀態(tài)。
圖45是根據(jù)本發(fā)明第十二實施例的電解加工裝置的主要部分的性剖視圖。
圖46是根據(jù)本發(fā)明第十三實施例的電解加工裝置的主要部分的性剖視圖。
圖47是再生部的一個例子的剖視圖。
圖48是再生部的另一個例子的剖視圖。
圖49是離子交換器固定結(jié)構(gòu)的一種改型的示意性剖視圖。
具體實施例方式
下面參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在下面描述的實施例中，涉及在下述電解加工裝置中的應(yīng)用，即基片作為被加工工件，并且去除(拋光)形成在基片表面上的銅或類似物，然而，本發(fā)明當然也可以應(yīng)用于加工其它工件。
圖7是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電解加工裝置50的局部剖視圖。電解加工裝置50包括一個電極保持器12，其用于保持作為電極的加工電極18；一個電極轉(zhuǎn)軸13，其安裝在電極保持器上；一個基片保持器14，其設(shè)在電極保持器12上方，用于吸附和保持作為工件或作為供電電極的基片W；以及一個基片轉(zhuǎn)軸15，其安裝在基片保持器14上。根據(jù)本實施例，基片W被用作供電電極。電解加工裝置50還包括一個電源23，用于向加工電極18與基片W之間施加電壓或電流，如后文中描述。
電解加工裝置50還設(shè)有一個作為基片旋轉(zhuǎn)裝置的中空電機41，用于通過基片轉(zhuǎn)軸15旋轉(zhuǎn)基片保持器14(繞基片轉(zhuǎn)軸15的中心軸線旋轉(zhuǎn))；一個作為電極旋轉(zhuǎn)裝置的中空電機42，用于通過電極轉(zhuǎn)軸13旋轉(zhuǎn)電極保持器12(繞電極轉(zhuǎn)軸13的中心軸線旋轉(zhuǎn))；作為基片樞轉(zhuǎn)裝置的一個樞轉(zhuǎn)臂43、一個樞轉(zhuǎn)軸44和一個樞轉(zhuǎn)電機45，用于將基片保持器14樞轉(zhuǎn)到位于電極保持器12正上方的位置，或者將基片保持器14水平樞轉(zhuǎn)離開電極保持器12正上方的位置；作為豎直移動裝置的一個滾珠螺桿46和一個豎直移動用電機47，用于將基片保持器14升高而離開電極保持器12或者下降而接近電極保持器12；以及作為流體供應(yīng)裝置的未示出的電解液供應(yīng)裝置，用于供應(yīng)作為流體或作為液體的電解液49。樞轉(zhuǎn)臂43被樞轉(zhuǎn)電機45驅(qū)動，并且將基片保持器14繞著樞轉(zhuǎn)軸44樞轉(zhuǎn)。滾珠螺桿46被豎直移動用電機47驅(qū)動，并且升降樞轉(zhuǎn)軸44、樞轉(zhuǎn)臂43和基片保持器14。
電極保持器12具有大致圓盤形狀，并且豎直布置。一個圓周壁16形成在電極保持器12的上表面12B的周邊。一個作為流體供應(yīng)部的凹坑17形成在圓周壁16內(nèi)。加工電極18水平安裝在圓周壁16的上表面16上。一個作為流體供應(yīng)部的通孔19形成在電極保持器12中央。加工電極18被絕緣體40分隔為七個部分。圖7中沒有示出加工電極18的真實剖視圖，而是示出了七個分隔部分的模式。在所有分隔部分(以下稱作加工電極部分18-1至18-7)中，形成了作為流體供應(yīng)部的多個通孔29，用于向基片W供應(yīng)電解液49(出于解釋的目的，在圖7中，每個加工電極部分18-1至18-7僅示出了一個通孔29)。
一個離子交換器35安裝在加工電極18的上表面上。該離子交換器35根據(jù)加工電極部分18-1至18-7而被分隔為七個部分，各個部分之間通過空隙35C而彼此分開。離子交換器35被分隔為與加工電極部分18-1至18-7相同的平面形狀?？梢酝ㄟ^將絕緣體插入空隙35C中而在分隔的離子交換器35之間嵌入絕緣體，如同加工電極18中的情況。在這種情況下，絕緣體應(yīng)當從離子交換器35的加工表面上突出。圖7中沒有示出離子交換器35的真實剖視圖，而是示出了七個分隔部分的模式。
一個圓形薄膜狀離子交換器35(非分隔形式)可以安裝在加工電極18的上表面18B上，以覆蓋整個上表面18B。離子交換器35和加工電極18的最外側(cè)部位的半徑被設(shè)計成分別幾乎與基片W的半徑相等。
離子交換器35可以至少具有陽離子交換基團和陰離子交換基團之一。在一個優(yōu)選實施例中，離子交換器35同時具有陽離子交換基團和陰離子交換基團，它們可以同心或徑向交替布置在一個平面中，或者沿厚度方向交替地分層布置。
中空柱形的電極轉(zhuǎn)軸13豎直安裝在電極保持器12的下表面12A上。一個作為流體供應(yīng)部的中空通道20形成在電極轉(zhuǎn)軸13中。中空通道20與電極保持器12的通孔19連通。中空電機42連接著電極轉(zhuǎn)軸13的下端13A。中空電機42中的作為流體供應(yīng)部的中空部分42C與中空通道20連通。連接著加工電極18的下表面18A的電線24穿過凹坑17、通孔19、中空通道20和中空部分42C，并且穿過一個設(shè)在中空電機42的下端42A上的滑環(huán)26，然后連接到電源23，一個作為流體供應(yīng)部的電解液供應(yīng)進口28形成在滑環(huán)26中，電解液供應(yīng)進口28與中空部分42C連通。未示出的電解液供應(yīng)裝置將電解液49供應(yīng)到滑環(huán)26的電解液供應(yīng)進口28。
基片保持器14是盤形的，并且水平布置?；３制?4將作為工件的基片W吸附并保持在一個吸附部分14C中。一個通孔21形成在基片保持器14的中央?；３制?4在其與基片W接觸的部位具有多個未示出的吸孔，它們連接著一個未示出的真空源。
基片轉(zhuǎn)軸15為中空柱形，并且豎直安裝在基片保持器14的上表面14B上。一個中空通道22形成在基片轉(zhuǎn)軸15中，而且中空通道22與基片保持器14的通孔21連通。中空電機41連接著基片轉(zhuǎn)軸15的上端15B。中空電機41的中空部分41C與中空通道22連通。中空電機41在樞轉(zhuǎn)臂43的自由端43C附近連接著樞轉(zhuǎn)臂43的下表面43A。一個中空部分48(以虛線表示)形成在樞轉(zhuǎn)臂43中并從樞轉(zhuǎn)臂43與中空電機41的連接部延伸，而且中空部分48與中空部分41C連通。
連接著基片W的上表面WB的電線25穿過通孔21、中空通道22、中空部分41C和中空部分48，然后穿過在樞轉(zhuǎn)臂43的自由端43C附近安裝在樞轉(zhuǎn)臂43的上表面43B上的滑環(huán)27，進而穿過樞轉(zhuǎn)臂43和一個形成在樞轉(zhuǎn)軸44中的中空部分39(以虛線表示)，并且連接著電源23。本實施例的電解加工裝置50是直接供電型的，即直接向基片W供電。基片W平行于加工電極18布置。
下面參照圖8解釋在加工電極18被分隔為七個部分的情況下電線24、25的細節(jié)。在圖8中，基片保持器14與基片W接觸的部分被局部剖開，以顯示電線25在基片W上的布線狀態(tài)。在圖7中，電線24、25分別以單根的形式示出，而且一個電源23被示出，以使它們組成單一的電路。然而，實際上，每個加工電極部分18-1至18-7分別連接著一根電線24，并且還在位于加工電極部分18-1至18-7正上方的點連接著相應(yīng)的一根電線25。各個電線24、25連接著彼此分設(shè)的多個電源23，以形成分設(shè)的電路。各個電路被這樣設(shè)計，即施加在每個加工電極部分18-1至18-7與一個供電電極之間的電壓和電流二者中的至少一項可以被一個未示出的控制器單獨地控制。各個電路可以被這樣設(shè)計，即不同的恒定電壓和恒定電流可以在每一時間交替施加，并且可以被未示出的控制器單獨控制。在圖8中，沒有示出通孔29。這里，術(shù)語“恒定電壓”或“恒定電流”包括可以在實際應(yīng)用中看作恒定的基本恒定電壓和電流。
下面參照圖7描述本實施例的電解加工裝置50的操作。
基片W被放置在基片保持器14的吸附部分上，并被吸附和保持于此。樞轉(zhuǎn)電機45通過樞轉(zhuǎn)軸44而帶動樞轉(zhuǎn)臂43繞樞轉(zhuǎn)軸44樞轉(zhuǎn)，以使基片保持器14水平樞轉(zhuǎn)到位于電極保持器12正上方的位置。然后，豎直移動用電機47旋轉(zhuǎn)滾珠螺桿46以降低樞轉(zhuǎn)軸44。樞轉(zhuǎn)軸44通過樞轉(zhuǎn)臂43帶動基片保持器14向電極保持器12下降，以使基片W的下表面WA接觸加工電極18的上表面18B。
電解液49被未示出的電解液供應(yīng)裝置供應(yīng)到電解液供應(yīng)進口28。電解液49穿過中空部分42C、中空通道20、通孔19、凹坑17和通孔29，并從加工電極18的與基片W相面對著的整個表面18B供應(yīng)到離子交換器35。電解液49然后從離子交換器35的上表面35B供應(yīng)到基片W的整個下表面WA。接下來，從每個電源23分別向每個加工電極部分18-1至18-7與基片W之間施加電壓。
通過中空電機42的運轉(zhuǎn)，電極保持器12被電極轉(zhuǎn)軸13帶動著以給定的角速度旋轉(zhuǎn)，通過中空電機41的運轉(zhuǎn)，基片保持器14被基片轉(zhuǎn)軸15帶動著以給定的角速度旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)基片W的表面A的電解加工。
加工電極18面對著基片W的下表面WA布置。此外，離子交換器35布置在加工電極18與基片W之間。這樣，作為示例，在導(dǎo)電率不大于500μS/cm的水或是純水、超純水被用作電解液49時，水分子分解為氧化氫離子(OH-)和氫離子(H+)。位于基片W的下表面WA處的氧化氫離子的密度因電解液49的流動以及基片W與加工電極18電場而得以增大，從而在例如鍍膜(未示出)的原子與氧化氫離子之間發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物溶解在電解液49中，并且通過電解液49沿基片W的下表面WA的流動而被從基片W上去除。這樣，實現(xiàn)了基片W的下表面WA的電解加工。
作為電解液49，希望使用通過向水、純水或超純水中添加諸如表面活性劑等添加劑而獲得的液體，所述水、純水或超純水的導(dǎo)電率不大于500μS/cm，優(yōu)選不大于50μS/cm，更優(yōu)選不大于10μS/cm，特別優(yōu)選不大于0.1μS/cm。使用這樣的液體，可以實現(xiàn)清潔的加工，而不會在基片W的表面A上留下雜質(zhì)，從而可以簡化基片W電解加工后的清理步驟。這里定義的電解液導(dǎo)電率是在25℃、1atm的條件下獲得的值。
下面描述對供應(yīng)在加工電極18與基片W之間的電壓的控制。如前所述，施加在每個加工電極部分18-1至18-7與基片W之間的電壓和電流二者中的至少一項被獨立控制，從而可以使電場強度在加工電極18的整個表面上相等，并且能夠向各個加工電極部分18-1至18-7分別施加不同電壓，以使相同強度的電流能夠流經(jīng)加工電極18的整個表面。這樣，可以使氧化氫離子向基片W的下表面WA的供應(yīng)均衡，以使氧化氫離子在整個下表面WA上的濃度均衡，從而使得基片W的下表面WA的加工速度相等。此外，通過控制以便在加工之前獲得適合于被加工表面構(gòu)造(厚度分布)的加工速度分布，可以在基片W的整個下表面WA上提高加工出的表面的平整度。
此外，可以減小加工之后的基片表面不平整度，這種不平整可能是因加工電極18的電流值不均勻或加工過程中產(chǎn)生的氣泡的影響而引起的。
在基片W的被加工材料是例如銅、鉬或鐵時，電壓被這樣施加，即加工電極18成為陰極而基片W成為陽極。另一方面，在被加工材料是鋁或硅時，電壓被這樣施加，即加工電極18成為陽極而基片W成為陰極。
如圖9所示，電解加工裝置50可以設(shè)有一個用于再生離子交換器35(見圖7)的再生部71，其布置在用于保持基片W(以虛線表示)的基片保持器12。再生部71包括一個再生池72，其設(shè)有一個未示出的再生用離子交換器。再生池72連接著一個未示出的電極。此外，再生池72被這樣設(shè)計，即電解液49(見圖7)可以從離子交換器底側(cè)向上供應(yīng)到離子交換器的上表面。在操作中，樞轉(zhuǎn)臂43樞轉(zhuǎn)以將電極保持器12移動到再生池72的正上方，然后降低以使離子交換器35接近或接觸再生用離子交換器。在圖9中，處在再生位置的樞轉(zhuǎn)臂43和基片保持器12以點劃線表示。
作為示例，正電勢被施加在加工電極18(見圖7)上，負電勢被施加在將要被再生的離子交換器35上，以促進粘著在離子交換器35上的外界物質(zhì)例如銅、鉬或鐵的脫離，從而再生離子交換器35。再生的離子交換器35可以利用例如純水漂洗。
圖10根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電解加工裝置50a的示意性局部剖視圖。
根據(jù)電解加工裝置50a，加工電極118和供電電極136被電極保持器112保持。加工電極118被四個環(huán)形絕緣體140-1至140-4分隔為五個加工電極部分118-1至118-5，并在周邊被一個絕緣體140-5圍繞。在加工電極部分118-1至118-5中，多個通孔129作為流體供應(yīng)部被形成，以便向基片W供應(yīng)電解液102(在圖10中每個加工電極部分118-1至118-5有一個通孔129被示出)。
最外側(cè)絕緣體140-5被環(huán)形供電電極136圍繞著。全部加工電極部分118-1至118-5、全部絕緣體140-1至140-5以及供電電極136被整體形成為盤形(見圖11)。
根據(jù)本實施例的電解加工裝置50a，與加工電極118相連的電線124和與供電電極136相連的電線125均穿過形成在電極保持器112中的凹坑117、通孔119，形成在裝于電極保持器112上的電極轉(zhuǎn)軸113中的作為流體供應(yīng)部的中空通道120、裝于電極轉(zhuǎn)軸113的下端113A上的中空電機142的中空部分142C，進而穿過安裝在中空電機142的下端142A上的滑環(huán)126，并且連接到電源123?；h(huán)126具有一個電解液供應(yīng)進口128，電解液102被未示出的電解液供應(yīng)裝置供應(yīng)到該電解液供應(yīng)進口。
在圖10中，連接著加工電極118的電線124和連接著供電電極136電線125分別以單根的形式示出，而且一個電源123被示出。然而，如圖12所示，然而，電線124實際上包括五根電線，每根電線124分別連接著相應(yīng)的一個加工電極部分118-1至118-5。電線125也包括五根電線，每根電線125均連接到供電電極136，連接電彼此相隔。此外，一對電線124、125連接著彼此分開的(五個)電源123，以形成彼此分設(shè)的電路。
在基片保持器114中，沒有形成用于提供基片保持器與基片W之間的間隙的凹坑，也沒有形成通孔?；D(zhuǎn)軸115不具有中空通道，樞轉(zhuǎn)臂143和樞轉(zhuǎn)軸144也都不具有中空部分。此外，沒有滑環(huán)附裝在樞轉(zhuǎn)臂143上。此外，根據(jù)本實施例，由于采用了一個供電電極136，因此，使一個離子交換器135與環(huán)形供電電極136的至少一部分接觸就足夠了。
盡管本實施例的電解加工裝置50a與第一實施例的電解加工裝置50存在上述不同，但它們的其它結(jié)構(gòu)是相同的。
本實施例的電解加工裝置50a與第一實施例的電解加工裝置50在操作上基本相同，只是基片W不用作供電電極，另外，在加工電極118外側(cè)設(shè)置環(huán)形供電電極136并且利用環(huán)形絕緣體140-1至140-5分隔加工電極118導(dǎo)致操作不同。
根據(jù)本實施例的電解加工裝置50a，加工電極118包括被環(huán)形絕緣體140-1至140-5分隔的加工電極部分118-1至118-5，每個加工電極部分118-1至118-5分別與供電電極136形成彼此分設(shè)的電路，供應(yīng)在每個加工電極部分118-1至118-5與供電電極136之間的電壓和電流二者中的至少一項被單獨控制。這樣，電壓可以以這樣的狀態(tài)施加在加工電極118-1至118-5與供電電極136之間，即相同的電流強度可以流經(jīng)加工電極118的整個表面。這樣可以使供應(yīng)到基片W的下表面WA上的氧化氫離子均衡，以使氧化氫離子在整個下表面WA上的濃度均衡，從而使得基片W的下表面WA的加工速度相等。根據(jù)本實施例，由于基片W未被用作供電電極，而是設(shè)置了供電電極136，因此，僅在基片W的表面由導(dǎo)電材料形成時才能對基片W的表面中的導(dǎo)電材料進行電解加工，而在基片W由非導(dǎo)電材料形成時則不能如此加工。
在本實施例的電解加工裝置50a中，除了前述供電電極136，也可以采用下述供電電極236如圖13所示，供電電極236設(shè)有五個絕緣體251-1至251-5，以將其被分隔為五個供電電極部分236-1至236-5。供電電極部分236-1至236-5分別連接著一根電線225(見圖14)。
如圖14所示，相應(yīng)的電線224連接著各個加工電極部分218-1至218-5，與相應(yīng)的供電電極部分236-1至236-5相連的相應(yīng)電線225連接到彼此分設(shè)的電源223，以形成彼此分設(shè)的電路。
在本實施例中的情況下，由于供電電極236被絕緣體251-1至251-5彼此分隔開，因此基片W(圖14未示出)需要與加工電極218和供電電極236的整個表面接觸。
在前述第一至第三實施例中，基片的中心與加工電極的中心重合，而且具有相同尺寸的基片和加工電極沿相反方向旋轉(zhuǎn)。這樣，方便了區(qū)間控制。然而，另一方面，電極或離子交換器的形狀可能會轉(zhuǎn)移到基片的被加工表面上，從而導(dǎo)致基片表面上產(chǎn)生轍痕圖案。因此除了旋轉(zhuǎn)以外，優(yōu)選實施一定程度的其它運動，例如回轉(zhuǎn)運動(scroll movement，沒有自轉(zhuǎn)的軌道運動)或小距離的往復(fù)運動。這里，術(shù)語“區(qū)間”指的是基片表面的局部區(qū)域，術(shù)語“區(qū)間控制”指的是通過獨立第控制供應(yīng)在每個加工電極部分與供電電極(或供電電極部分)之間的電壓和電流二者中的至少一項而控制各個區(qū)間的加工速度，以獲得預(yù)期的加工速度分布。
在前述第二和第三實施例中與加工電極118(見圖11)、218(見圖13)的情況一樣，離子交換器135、235可以被具有與絕緣體140-1至140-5(見圖13)、240-1至240-5(見圖13)相同的平面形狀的環(huán)形絕緣體130-1至130-5、230-1至230-5分隔為中央圓形部分和外側(cè)環(huán)形部分，如圖15所示。所述五個絕緣體130-1至130-5、230-1至230-5中的一些可以被省略，從而將離子交換器135、235的分隔部分的數(shù)量從6減小到1-5。當然，也可以將離子交換器135、235分隔為7個或更多個部分。
在圖11至14中，略去了形成在離子交換器中的通孔。
下面參照圖16描述設(shè)有前述電解加工裝置50的基片加工裝置260，其中電解加工裝置50被當作例子并且需要參看圖7。如圖16所示，基片加工裝置260包括一對加載/卸載部262，它們是用于攜帶基片W進出的攜帶出入部；一個翻轉(zhuǎn)器264，其用于翻轉(zhuǎn)基片W；以及電解加工裝置50，它們串聯(lián)布置著。一個作為傳送裝置的傳送機器人268a平行于上述裝置移動，以傳送和搬運基片W。
基片加工裝置260還設(shè)有一個控制器266，其在電解加工裝置50進行電解加工時監(jiān)視施加在加工電極18(見圖7)與基片(供電電極)W(見圖7)之間的電壓或流經(jīng)它們之間的電流，并且獨立地控制每個加工電極部分18-1至18-7(見圖7)與基片(供電電極)W之間的電壓和電流二者中的至少一項。設(shè)有前述電解加工裝置50的基片加工裝置260，可以使加工速度在基片W的電解加工在整個下表面WA(見圖7)上保持均衡，并且使加工后的基片W具有高度平坦(在基片均勻度范圍內(nèi))的表面WA。
根據(jù)該實施例，如前所述，設(shè)有加工電極和供電電極，加工電極和供電電極中的至少一個被電氣分隔為多個部分而且對于每個分隔的電極部分，電壓和電流二者中的至少一項可以被獨立控制。這樣，本發(fā)明能夠提高工件的整個被加工表面上的電場強度均勻度，從而提高加工速度的均勻度，或者在加工之前將加工速度控制為對于被加工表面而言的最佳加工速度分布，以提高表面在加工之后的均勻度。
圖17是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的電解加工裝置334的示意性豎直剖視圖。如圖17所示，電解加工裝置334包括一個樞轉(zhuǎn)臂340，其可以水平樞轉(zhuǎn)和豎直移動；一個基片保持器342，其被支承在樞轉(zhuǎn)臂340的自由端，以吸附和保持基片W，使其前表面面向下方(面朝下)；一個盤形電極部344，其安置在基片保持器342下面；以及一個電源346，其連接著電極部344。在本實施例中，電極部344的尺寸被設(shè)計成具有比將要被基片保持器342保持的基片W的直徑略大的直徑。
通過樞轉(zhuǎn)電機348的運轉(zhuǎn)而水平樞轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)臂340連接著樞轉(zhuǎn)軸350的上端。通過豎直移動用電機354的運轉(zhuǎn)而在滾珠螺桿352的作用下與樞轉(zhuǎn)臂340一起上下移動的樞轉(zhuǎn)軸350嚙合著豎直延伸的滾珠螺桿352。
基片保持器342連接著作為第一驅(qū)動元件的旋轉(zhuǎn)電機356，該旋轉(zhuǎn)電機使得被基片保持器342保持著的基片W和電極部344能夠彼此相對移動。基片保持器342通過旋轉(zhuǎn)電機356的運轉(zhuǎn)而被旋轉(zhuǎn)。樞轉(zhuǎn)臂340可以水平樞轉(zhuǎn)和豎直移動，如前所述，基片保持器342可以與樞轉(zhuǎn)臂340一起水平樞轉(zhuǎn)和豎直移動。
作為第二驅(qū)動元件的中空電機360布置在電極部344下面，用于使基片W和電極部344彼此相對移動。一個驅(qū)動端364形成在主軸362的上端部并且相對于主軸362的中心偏心安置。電極部344在其中部通過軸承(未示出)而可旋轉(zhuǎn)地連接著驅(qū)動端364。三個或更多個防轉(zhuǎn)機構(gòu)在電極部344與中空電機360之間沿圓周方向設(shè)置。
圖18A是本實施例的防轉(zhuǎn)機構(gòu)的俯視圖，圖18B是沿圖18A中的線A-A所作的剖視圖。如圖18A和18B所示，三個或更多個(圖18A中為四個)防轉(zhuǎn)機構(gòu)366沿圓周方向設(shè)置在電極部344與中空電機360之間。如圖18B所示，多個凹坑368、370沿相等的間隔沿圓周方向形成在中空電機360的上表面和電極部344的下表面中的相對應(yīng)的位置上。軸承372、374分別固定在相應(yīng)的凹坑368、370中。每對軸承372、374分別被一個連接件380連接著，該連接件具有兩個以偏心值“e”彼此偏置的軸376、378，軸376、378的相應(yīng)端部插入軸承372、374中。驅(qū)動端364相對于主軸362中心的偏心值也是“e”。這樣，通過中空電機360的運轉(zhuǎn)，電極部344可以作一種回旋運動，其中主軸362的中心與驅(qū)動端364的中心之間的距離作為半徑“e”，而不需要繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，也就是所謂的回轉(zhuǎn)運動(平移轉(zhuǎn)動)。
如圖17所示，一個作為純水供應(yīng)部的通孔344a形成在電極部344的中部，用于供應(yīng)純水，優(yōu)選超純水。通孔344a通過一個形成在主軸362中的通孔362a連接著一個在中空電機360內(nèi)豎直延伸的純水供應(yīng)管382。這樣，純水或超純水被供應(yīng)到電極部344的上表面。
圖19是基片保持器342和電極部344的示意性豎直剖視圖，圖20是顯示基片保持器342和電極部344之間關(guān)系的俯視圖。在圖20中，基片保持器342以虛線表示。如圖19和20所示，電極部344包括一個盤形加工電極384、一個圍繞著加工電極384的環(huán)形供電電極386以及一個將加工電極384與供電電極386分開的環(huán)形絕緣體388。加工電極384的上表面被離子交換器390覆蓋，供電電極386上表面被離子交換器392覆蓋。離子交換器390、392通過絕緣體388而彼此分隔。
根據(jù)本實施例，加工電極384連接著電源346的陰極，供電電極386連接著電源346的陽極。根據(jù)將要被加工的材料，與電源346的陰極相連的電極可以是供電電極，與電源346的陽極相連的電極可以是加工電極。具體地講，如果將要被加工的材料是銅、鉬、鐵等，電解加工在陰極一側(cè)進行，因此與電源346的陰極相連的電極應(yīng)當是加工電極，與電源346的陽極相連的電極應(yīng)當是供電電極。另一方面，在鋁、硅等的情況下，電解加工在陽極一側(cè)進行。這樣，與電源346的陽極相連的電極應(yīng)當是加工電極，電極連接著與電源346的陰極相連的電極應(yīng)當是供電電極。
如圖19所示，基片保持器342包括一個軸394，其連接著一個旋轉(zhuǎn)電機356；一個本體396，其連接著軸394；一個環(huán)形虛設(shè)件398其布置在基片W周邊的外側(cè)；以及一個環(huán)形緩沖件(減震材料)399，其布置在虛設(shè)件398與基片W之間。至少虛設(shè)件398的前表面由導(dǎo)電材料形成。所述裝置被這樣設(shè)計，即在基片W旋轉(zhuǎn)，并且與此同時，電極部386進行回轉(zhuǎn)運動而基片W接近或接觸離子交換器390、392時，虛設(shè)件398的一部分總是安置在供電電極386和加工電極384上面。
作為虛設(shè)件398的導(dǎo)電部分所用材料，除了傳統(tǒng)的金屬和金屬化合物以外，還可以使用碳、相對惰性的貴金屬、導(dǎo)電性氧化物或?qū)щ娦蕴沾?。?yōu)選采用電化學(xué)惰性材料。在電化學(xué)惰性材料用于形成虛設(shè)件398時，虛設(shè)件398不經(jīng)受處理，因此虛設(shè)件398的壽命可以延長。還可以將一個絕緣基片例如涂有導(dǎo)電材料的樹脂基片用作虛設(shè)件398，基片的表面上可以覆蓋難以氧化的材料如鉑，或者覆蓋導(dǎo)電性氧化物如氧化銥。這樣的虛設(shè)件可以被如此制造，即將鉑或銥通過涂覆或電鍍而附著在例如一個鈦基片的表面上，然后在高溫下燒結(jié)，以穩(wěn)定和加強制品。一般而言，陶瓷制品是通過對無機原料進行熱處理而獲得的，而且現(xiàn)在可以用各種材料包括金屬和非金屬的氧化物、碳化物、氮化物而商業(yè)獲得具有各種性能的陶瓷制品，其中一些陶瓷制品具有一定的導(dǎo)電率。
設(shè)在虛設(shè)件398與基片W之間的緩沖件399由硬度低于虛設(shè)件398的材料形成，并且可以吸收向基片W的沖擊。盡管緩沖件399可以是絕緣體，但其優(yōu)選為電導(dǎo)體。
接下來，描述采用本實施例的電解加工裝置334以取代圖16所示基片加工裝置260的電解加工裝置50所進行的基片加工(電解加工)。首先，一個基片W，例如圖1B中所示在其表面上帶有作為導(dǎo)電膜(被加工部位)的銅膜6的基片W，被傳送機器人268a從盒裝基片中取出并放入加載/卸載單元262。如需要，基片W被傳送機器人268a傳送到翻轉(zhuǎn)器264以翻轉(zhuǎn)基片，以使基片W的帶有導(dǎo)電膜(銅膜6)的前表面面向下方。
傳送機器人268a接收翻轉(zhuǎn)后的基片W，并將其傳送到電解加工裝置334。然后，基片W被基片保持器342吸附和保持。保持著基片W的基片保持器342，通過樞轉(zhuǎn)臂340的樞轉(zhuǎn)而被移動到位于電極部344正上方的加工位置。然后，基片保持器342通過豎直移動用電機354的運轉(zhuǎn)而下將，以使被基片保持器342保持著的基片W和虛設(shè)件398接觸或接近電極部344的離子交換器390、392的表面。然后，旋轉(zhuǎn)電機(第一驅(qū)動元件)356運轉(zhuǎn)以旋轉(zhuǎn)基片W，與此同時，中空電機(第二驅(qū)動元件)360運轉(zhuǎn)以使電極部344作回轉(zhuǎn)運動，同時將純水或超純水通過電極部344的通孔344a供應(yīng)至基片W與離子交換器390、392之間。
給定電壓從電源346施加到加工電極384與供電電極386之間，以便在加工電極(陰極)384處通過離子交換器390、392產(chǎn)生的氫離子或氧化氫離子的作用而對基片W的表面上的導(dǎo)電膜(銅膜6)進行電解加工。加工過程持續(xù)地在基片W的面對著加工電極384的部分上進行。然而，通過如前所述使基片W和加工電極384相對運動，基片W的整個表面可以被加工。根據(jù)本實施例，通過在基片W的周邊外側(cè)提供導(dǎo)電性虛設(shè)件398，如圖20所示，加工電極384上的與基片W和虛設(shè)件398相面對的區(qū)域，即面對面面積，總是保持恒定(陰影區(qū)域S4)，而不論基片W和加工電極384之間是否相對運動。這樣，即使具有恒定的電流值，電流密度液可以總是保持恒定，從而可以使加工速度在基片W的整個表面保持均衡，并且穩(wěn)定地進行均勻的加工。此外，由于電場強度的聚集出現(xiàn)在虛設(shè)件398上，因此基片W端部的電場強度可以保持與其它部分一致。這樣，如圖6C所示，電場強度可以在工件60的整個表面上保持均勻，從而可以使加工速度在工件60的整個表面上保持均衡，并且穩(wěn)定地進行均勻的加工。通過用電化學(xué)惰性材料形成虛設(shè)件398，可以防止虛設(shè)件398在電解加工過程中與基片W一起受到加工。
控制器266(見圖16)監(jiān)視施加在加工電極與供電電極之間的電壓流經(jīng)它們的電流，以檢測結(jié)束點(加工的終點)。應(yīng)當指出，在這一點上，在電解加工中，電流(施加的電壓)根據(jù)將要被加工的材料而變化，即使是在相同的電壓(電流)下。例如，如圖21A所示，如果在基片W的表面的電解加工監(jiān)視電流，基片上依次層合了由材料B構(gòu)成的薄膜和由材料A構(gòu)成的薄膜，則在材料A的加工過程中會檢測到恒定電流，但隨著加工轉(zhuǎn)到不同的材料B，電流會發(fā)生變化。同樣，如圖21B所示，盡管在材料A的加工過程中恒定電壓施加在加工電極與供電電極之間，但隨著加工轉(zhuǎn)到不同的材料B，施加的電壓會發(fā)生變化。圖21A以示例的方式示出了在材料B的電解加工中電流比材料A的電解加工中難以流動的情況，圖21B示出了在材料B的電解加工中施加的電壓高于材料A的電解加工時的情況。從前述例子可以理解，通過監(jiān)視電流或電壓的變化，可以可靠地檢測到加工結(jié)束點。
盡管本實施例示出了控制器266監(jiān)視施加在加工電極與供電電極之間的電壓或流經(jīng)它們的電流以檢測加工結(jié)束點的情況，但也可以使控制器266監(jiān)視被加工基片的狀態(tài)變化，以檢測任意設(shè)置的加工結(jié)束點。在這種情況下，“加工結(jié)束點”指的是被加工表面中的特定區(qū)域達到預(yù)期加工量時的點，或是被加工表面的特定區(qū)域加工量相關(guān)的參數(shù)達到對應(yīng)于預(yù)期加工量的量值的點。通過任意設(shè)置和檢測加工結(jié)束點，即使是在加工的中點，可以實現(xiàn)多步驟電解加工。
例如，可以檢測加工表面到達不同材料時因摩擦系數(shù)不同導(dǎo)致的摩擦力變化，或是因基片表面中的不規(guī)則結(jié)構(gòu)被去除而導(dǎo)致的摩擦力變化，以檢測加工量。加工結(jié)束點可以基于如此檢測到的加工量而被確定出來。在電解加工中，被加工表面的電阻會產(chǎn)生熱量，或者因水分子與在液體(純水)中在加工表面與被加工表面之間前移的離子之間的碰撞而產(chǎn)生熱量。在以受控的恒定電壓加工例如沉積在基片表面上銅膜時，隨著電解加工的進行而且隔離層和絕緣膜暴露出來，電阻會增大而電流值減小，而且熱量值會逐漸降低。這樣，通過檢測熱量值的變化，可以確定加工量。加工結(jié)束點可以因此而這檢測到。或者，通過檢測加工表面到達不同材料時因不同的反射率造成的反射光強度變化，可以檢測基片上的被加工薄膜的薄膜厚度。加工結(jié)束點可以基于如此檢測到的薄膜厚度而被確定。通過在被加工導(dǎo)電性薄膜例如銅膜中產(chǎn)生渦電流，并且見實在基片中流動的渦電流，以探測例如頻率等的變化，也可以檢測基片上的被加工薄膜的薄膜厚度。加工結(jié)束點可以因此而被檢測到。此外，在電解加工中，加工速度取決于流經(jīng)加工電極與供電電極之間的電流值，而且加工量與電量成正比，所述電量定義為電流值與加工時間的乘積。這樣，通過檢測定義為電流值與加工時間乘積的電流的積分，并且檢測積分值是否達到預(yù)定值，從而檢測加工量。加工結(jié)束點可以因此而被檢測到。
在電解加工結(jié)束后，電源346被斷開，基片保持器342的旋轉(zhuǎn)和電極部344的回轉(zhuǎn)運動停止。然后，基片保持器342上升，在樞轉(zhuǎn)臂340樞轉(zhuǎn)后，基片W被傳送到傳送機器人268a。傳送機器人268a將基片W從基片保持器344取下，如需要，將基片W傳送到翻轉(zhuǎn)器264以將其翻轉(zhuǎn)，然后將基片W返回到加載/卸載單元262中的盒中。
在電解加工中供應(yīng)到基片W與離子交換器390、392之間的純水在后文中是指導(dǎo)電率不大于10μS/cm的水，而超純水是指導(dǎo)電率不大于0.1μS/cm的水。在電解加工中使用不含電解質(zhì)的純水或超純水可以雜質(zhì)例如電解質(zhì)粘著并保持在基片W的表面上。此外，溶解在電解加工中的銅離子或類似物會通過離子交換反應(yīng)而立即被離子交換器390、392俘獲。這樣可以防止溶解的銅離子或類似物重新沉積在基片W的其它部位上，或被氧化而形成沾染基片W表面的細微顆粒。
除了純水或超純水，還可以使用導(dǎo)電率不大于500μS/cm的液體，例如，將電解質(zhì)添加到純水或超純水中而獲得的電解液。使用這樣的電解液可以進一步減小電阻并降低能量消耗。中性鹽例如NaCl或Na2SO4的溶液，酸例如HCl或H2SO4的溶液，或是堿例如氨水的溶液，可被用作電解液，這些溶液可以根據(jù)工件的性質(zhì)而被選擇。
此外，除了純水或超純水，還可以使用通過將表面活性劑或類似物添加到純水或超純水中而獲得的液體，其導(dǎo)電率不大于500μS/cm，優(yōu)選不大于50μS/cm，更優(yōu)選不大于0.1μS/cm(電阻率不低于10MΩ·cm)。由于純水或超純水中存在表面活性劑，液體可以形成一個層，用于防止離子在基片W與離子交換器390、392之間的交界處均衡遷移，從而調(diào)節(jié)離子交換(金屬溶液)的濃度，以提高處理后的表面的平整度。表面活性劑的濃度優(yōu)選不大于100ppm。在導(dǎo)電率的值太高時，電流效率降低且加工速度下將。使用導(dǎo)電率不大于500μS/cm、優(yōu)選不大于50μS/cm、更優(yōu)選不大于0.1μS/cm的液體，可以獲得預(yù)期的加工速度。
電極部344的離子交換器390、392可以由具有陰離子交換基團或陽離子交換基團的無紡織物構(gòu)成。一個陽離子交換器優(yōu)選攜帶著強酸性陽離子交換基團(磺酸基團)；然而攜帶著弱酸性陽離子交換基團(羧基團)的陽離子交換器也可以被采用。盡管陰離子交換器優(yōu)選攜帶著強堿性陰離子交換基團(季銨基團)，但攜帶著弱堿性陰離子交換基團(叔氨基團或更低階氨基團)的陰離子交換器也可以被采用。
攜帶著強堿性陰離子交換基團的無紡織物可以通過例如下述方法制備一種纖維直徑為20-50μm、孔隙度為大約90％的聚烯烴無紡織物接受所謂的輻射接枝聚合處理，包括用γ射線照射無紡織物和隨后的接枝聚合，從而產(chǎn)生枝鏈；如此產(chǎn)生的枝鏈然后被胺化以產(chǎn)生季銨基團。根據(jù)產(chǎn)生的枝鏈的量，可以確定離子交換基團的產(chǎn)生能力。接枝聚合可以通過使用單體例如丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯，苯乙烯磺酸鈉或氯甲基苯乙烯而實現(xiàn)。通過調(diào)節(jié)單體濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間，枝鏈的量可以被控制。因此，接枝度即接枝聚合后無紡織物的重量與接枝聚合前無紡織物的重量之比可以控制為最高達500％。因此，接枝聚合后產(chǎn)生離子交換基團的能力可以控制為最高達5meq/g。
攜帶著強酸性陽離子交換基團的無紡織物可以通過例如下述方法制備與攜帶著強堿性陰離子交換基團的無紡織物一樣，一種纖維直徑為20-50μm、孔隙度為大約90％的聚烯烴無紡織物接受所謂的輻射接枝聚合處理，包括用γ射線照射無紡織物和隨后的接枝聚合，從而產(chǎn)生枝鏈；如此產(chǎn)生的枝鏈然后被熱硫酸處理以產(chǎn)生磺酸基團。如果枝鏈被熱磷酸處理，則可以產(chǎn)生磷酸鹽基團。接枝度可以最高可達500％，接枝聚合后如此產(chǎn)生離子交換基團的能力最高可達5meq/g。
離子交換器390、392的基質(zhì)材料可以是一種聚烯烴，例如聚乙烯或聚丙烯，或任何其它有機聚合物。此外，除了采用無紡織物形式外，離子交換器也可以采用紡織織物、片材、多孔材料、網(wǎng)或短纖維等。在聚乙烯或聚丙烯被用作基質(zhì)材料時，接枝聚合可以通過下述方式實現(xiàn)，即首先將放射性射線(γ射線或電子束)照射在基質(zhì)材料(預(yù)照射)上，以產(chǎn)生一種自由基，然后，所述自由基與一種單體發(fā)生反應(yīng)，從而可以獲得幾乎沒有雜質(zhì)的均勻枝鏈。另一方面，在除聚烯烴之外的有機聚合物被用作基質(zhì)材料時，通過將一種單體滲入基質(zhì)材料中或用放射性射線(γ射線、電子束或紫外線)照射在基質(zhì)材料上(聯(lián)合照射)，可以實現(xiàn)自由基聚合。盡管該方法不能提供出均勻枝鏈，但仍可以應(yīng)用在各式各樣的基質(zhì)材料中。
通過將具有陰離子交換基團或陽離子交換基團的無紡織物用作離子交換器390、392，可以使得純水或超純水或液體例如電解液在無紡織物中自由移動并且容易到達無紡織物中具有催化活性的用于水分解的活性點，以使很多水分子分解為氫離子和氧化氫離子。此外，通過純水、超純水或液體例如電解液的移動，通過水分解產(chǎn)生的氧化氫離子可以被高效地攜帶到加工電極384，從而可以獲得大電流，即使是在施加了低電壓的情況下。
在離子交換器390、392只具有陰離子交換基團和陽離子交換基團之一時，在可電解加工的材料方面存在限制，另外，因存在極性而容易形成雜質(zhì)。為了解決這一問題，陰離子交換器和陽離子交換器可以彼此疊加，或者，離子交換器390、392本身可以同時攜帶著陰離子交換基團和陽離子交換基團，這樣可以擴大可電解加工的材料的范圍，并且可以限制雜質(zhì)的產(chǎn)生。
關(guān)于電極，它的氧化和通過電解反應(yīng)而分解通常會造成問題。因此，優(yōu)選將碳、相對惰性貴金屬、導(dǎo)電性氧化物或?qū)щ娦蕴沾捎米麟姌O材料，與虛設(shè)件398的情況一樣。電極在被氧化后會使其電阻增大并且導(dǎo)致施加的電壓升高。通過利用難以氧化的材料例如鉑或利用導(dǎo)電性氧化物例如氧化銥保護電極表面，可以防止電極材料因氧化而導(dǎo)致導(dǎo)電率下降。
盡管在前述實施例中虛設(shè)件398由電化學(xué)惰性材料形成，但也可以利用與基片W相同的材料形成虛設(shè)件398。在虛設(shè)件398由電化學(xué)惰性材料形成時，根據(jù)虛設(shè)件398的材料，與基片W處的反應(yīng)不同的反應(yīng)會出現(xiàn)在虛設(shè)件398處，從而導(dǎo)致加工均勻度受損。另一方面，在虛設(shè)件398利用與基片W相同的材料形成時，虛設(shè)件398處的反應(yīng)可以與基片W處的反應(yīng)相同，以提供加工的均勻度。
圖22是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的電解加工裝置334a的示意性透視圖，圖23是圖22中的電解加工裝置334a的俯視圖。本實施例的電解加工裝置334a包括一個基片保持器342a，其用于保持基片W，使其前表面面向上方；一個圓柱形加工電極384a，其布置在基片保持器342a上方；以及兩個供電電極386a(圖23中未示出)，它們布置在基片保持器342a上方。基片保持器342a包括一個矩形虛設(shè)件398b，其具有一個用于容納基片W的凹坑398a；以及一個緩沖件399a，其布置在虛設(shè)件398b與基片W之間。
每個供電電極386a均布置在基片W和虛設(shè)件398b上方，并且接觸基片W和虛設(shè)件398b。一個離子交換器附裝在加工電極384a的表面上。加工電極384a可以被一個未示出的驅(qū)動部帶動著繞軸384b轉(zhuǎn)動。此外，加工電極384a可以在接近或接觸基片W的同時在基片W上面移動。
在從未示出的純水供應(yīng)部向基片W與加工電極384a的離子交換器之間供應(yīng)純水或超純水的同時，接近或接觸基片W的加工電極384a被一個驅(qū)動部沿一個方向移動，從而實現(xiàn)對基片W的表面的電解加工。
此外，在本實施例中，如圖23所示，加工電極384a上的與基片W和虛設(shè)件398b相面對的區(qū)域(面對面面積)總是保持恒定，而不論基片W和加工電極384a之間是否相對運動。這樣，即使具有恒定的電流值，電流密度也可以總是保持恒定，從而可以在基片W的整個表面上使加工速度均衡，并且穩(wěn)定地進行均勻的加工。
如前所述，根據(jù)前述實施例中的電解加工裝置334、334a，與CMP加工不同，工件例如基片的電解加工可以通過電化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)，而不會在工件中引起任何導(dǎo)致工件性質(zhì)受損的物理缺陷。這樣，電解加工裝置可以完全省略CMP處理或至少降低CMP負荷，并且可以有效地去除(清理)粘著在工件例如基片的表面上的物質(zhì)。此外，基片的電解加工甚至可以僅使用純水或超純水而實現(xiàn)。這樣可以避免雜質(zhì)例如電解質(zhì)粘著或保留在基片表面上的可能性，可以簡化去除處理之后的清理處理，并且可以顯著降低廢液處理中的負荷。
圖24是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的電解加工裝置434的示意性豎直剖視圖。如圖24所示，電解加工裝置434包括一個樞轉(zhuǎn)臂440，其可以水平樞轉(zhuǎn)和豎直移動；一個基片保持器442，其被支承在樞轉(zhuǎn)臂440的自由端，用于吸附和保持基片W，使其前表面面向下方(面朝下)；一個盤形電極部444，其安置在基片保持器442下面；以及一個電源446，其連接著電極部444。
通過一個樞轉(zhuǎn)電機448的運轉(zhuǎn)而被水平樞轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)臂440連接著一個樞轉(zhuǎn)軸450的上端。樞轉(zhuǎn)軸450嚙合著豎直延伸的滾珠螺桿452，以便在滾珠螺桿452的作用下通過一個豎直移動用電機454的運轉(zhuǎn)而與樞轉(zhuǎn)臂440一起上下移動。
基片保持器442連接著一個作為第一驅(qū)動元件的旋轉(zhuǎn)電機456，該旋轉(zhuǎn)電機能夠使被基片保持器442保持著的基片W和電極部444彼此相對移動。基片保持器442通過電機456的運轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動。樞轉(zhuǎn)臂440可以水平擺動和豎直移動，如前所述，基片保持器442可以與樞轉(zhuǎn)臂440一起水平樞轉(zhuǎn)和豎直移動。
作為第二驅(qū)動元件的中空電機460布置在電極部444下面，用于使基片W和電極部444彼此相對移動。一個驅(qū)動端464形成在主軸462的上端部并且相對于主軸462的中心偏心安置。電極部444在其中部通過軸承(未示出)而可旋轉(zhuǎn)地連接著驅(qū)動端464。三個或更多個防轉(zhuǎn)機構(gòu)在電極部444與中空電機460之間沿圓周方向設(shè)置。這樣，通過中空電機460的運轉(zhuǎn)，電極部444可以作一種回旋運動，其中主軸462的中心與驅(qū)動端464的中心之間的距離作為半徑“e”(見圖26)，而不繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，也就是所謂的回轉(zhuǎn)運動(平移轉(zhuǎn)動)，與前述第五實施例中的電解加工裝置一樣。
圖25是基片保持器442和電極部444的示意性剖視圖，圖26是基片W與電極部444之間關(guān)系的俯視圖。在圖26中，基片W以虛線表示。如圖25和26所示，電極部444包括一個大致盤形的加工電極484，它的直徑大于基片W；多個供電電極486，它們布置在加工電極484的周邊部分中；以及絕緣體488其將加工電極484和供電電極486分隔開。如圖25所示，加工電極484的上表面覆蓋有離子交換器490，供電電極486的上表面覆蓋有離子交換器492。離子交換器490和492可以形成為一體。離子交換器490、492未在圖26中未示出。
根據(jù)本實施例，由于電極部444與基片保持器442之間的尺寸關(guān)系，在電解加工中，不能從電極部444上面向電極部444的上表面供應(yīng)純水或超純水。因此，如圖25和26所示，用于向加工電極484的上表面供應(yīng)純水或超純水的流體供應(yīng)孔484a形成在加工電極484中。根據(jù)本實施例，多個流體供應(yīng)孔484a從加工電極484的中心徑向向外布置。流體供應(yīng)孔484a連接到一個延伸穿過中空電機460的中空部分純水供應(yīng)管482(見圖24)，以將純水或超純水通過流體供應(yīng)孔484a供應(yīng)到電極部444的上表面。
在本實施例中，加工電極484連接著電源446的陰極，供電電極486連接到電源446的陽極。在被加工材料是導(dǎo)電性氧化物例如氧化錫或氧化銦錫(ITO)的情況下，電解加工是在被加工材料還原后進行的。具體地講，參看圖24，連接著電源446的陽極的電極用作還原電極，連接著陰極的電機用作供電電極，以實現(xiàn)導(dǎo)電性氧化物的還原。接下來，通過將原來的供電電極用作加工電極，對還原后的導(dǎo)電材料進行加工?；蛘撸€原電極的極性可以在導(dǎo)電性氧化物還原時顛倒，以使還原電極可以用作加工電極。通過將被加工材料用作陰極并使其面對著陽極，還可以實現(xiàn)導(dǎo)電性氧化物的去除處理。
盡管在前述實施例中作為導(dǎo)電膜形成在基片表面中的銅膜6(見圖1B)通過電解加工而被處理，但通過將釕(Ru)膜用作陽極且連接著陰極的電極用作供電電極，形成或粘結(jié)在基片表面上的無用釕膜可以利用相同的方式通過電解加工而被處理(蝕刻和去除)。
在電解加工中，旋轉(zhuǎn)電機456(第一驅(qū)動元件)被啟動以旋轉(zhuǎn)基片W，與此同時，中空電機460(第二驅(qū)動元件)被啟動以使電極部444繞回轉(zhuǎn)運動中心“O”(見圖26)作回轉(zhuǎn)運動。這樣，可以使被基片保持器442保持著的基片W和加工電極484在回轉(zhuǎn)區(qū)域S中相對運動，從而實現(xiàn)對基片W的整個表面(銅膜6)的加工。本實施例的電解加工裝置434被這樣設(shè)計，即在相對運動中，運動中心(根據(jù)本實施例的回轉(zhuǎn)運動中心“O”)總是位于基片W的范圍內(nèi)。通過使加工電極484的直徑大于基片W的直徑，并且使加工電極484的運動中心總是位于基片W的范圍內(nèi)，可以總能夠使加工電極484在基片W的表面上的出現(xiàn)頻率均衡。還可以顯著減小電極部444的尺寸，這會導(dǎo)致整個裝置顯著減小尺寸和降低重量。優(yōu)選使加工電極484的直徑大于基片W和加工電極484之間的相對運動距離(根據(jù)本實施例回轉(zhuǎn)運動半徑“e”)與基片W的直徑之和，但小于基片W的直徑的兩倍。
由于在供電電極486存在的區(qū)域中基片W不能被加工，因此同其它區(qū)域相比，在布置著供電電極486的周邊區(qū)域中加工速度低。因此，優(yōu)選使供電電極486占據(jù)的面積(區(qū)域)較小，以降低供電電極486對加工速度的影響。從這一點上看，根據(jù)本實施例，多個小面積的供電電極486布置在加工電極484的周邊區(qū)域中，至少一個供電電極484可以在相對運動中接近或接觸基片W。這樣，同在加工電極484的周邊區(qū)域中設(shè)置環(huán)形供電電極時的情況相比，能夠減小不可加工區(qū)域，從而防止基片W的周邊區(qū)域保持不被加工。
在電解加工裝置434的操作中，豎直移動用電機454被啟動以降低基片442，以使被基片保持器442保持著的基片W接近或接觸電極部444的離子交換器490、492。然后，旋轉(zhuǎn)電機456(第一驅(qū)動元件)啟動以旋轉(zhuǎn)基片W，與此同時，中空電機460(第二驅(qū)動元件)啟動以使電極部444繞回轉(zhuǎn)運動中心“O”作回轉(zhuǎn)運動，同時純水或超純水從加工電極484的流體供應(yīng)孔484a供應(yīng)到基片W與離子交換器490、492之間。
給定電壓從電源446施加到加工電極484與供電電極486之間，以便在加工電極(陰極)484處通過離子交換器490、492產(chǎn)生的氫離子或氧化氫離子的作用而對基片W的表面上的導(dǎo)電膜(銅膜6)進行電解加工。加工過程持續(xù)地在基片W的面對著加工電極484的部分上進行。如前所述，通過使基片W和加工電極484相對運動，基片W的整個表面可以被加工。還如前所述，通過使加工電極484的直徑大于基片W的直徑，并且使加工電極484的運動中心“O”總是位于基片W的范圍內(nèi)，可以使加工電極484在基片W的表面上出現(xiàn)的頻率最佳地均勻化。還可以顯著減小電極部444的尺寸，這會導(dǎo)致整個裝置顯著減小尺寸和降低重量。
與前述第四實施例一樣，在電解加工中，施加在加工電極與供電電極之間的電壓或流經(jīng)它們的電流被控制器266(見圖16)監(jiān)視以檢測加工結(jié)束點。
圖27是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的基片保持器442和電極部444a的示意性剖視圖(對應(yīng)于圖25)。與前述實施例一樣，電極部444a包括一個直徑大于基片W直徑的大致盤形加工電極484、多個布置在加工電極484的周邊部分中的供電電極486以及將供電電極486與加工電極484分開的絕緣體488。然而，根據(jù)本實施例，電極未在它們的表面上設(shè)置離子交換器。其它結(jié)構(gòu)與前面的實施例相同。因此，例如，作為流體供應(yīng)部的多個流體供應(yīng)孔484a在加工電極484中沿徑向布置，用于將加工液體，例如純水、更優(yōu)選超純水或電解液，供應(yīng)到加工電極484。
盡管在本實施例中，離子交換器未安裝在電極的表面上，但除離子交換器之外的元件可以布置。例如，海綿等液體滲透元件可以被使用，以使離子可以在電極與工件之間移動穿過液體。
在電極與工件之間沒有布置元件時，需要預(yù)先確定工件與每個電極之間的距離以及加工電極484與每個供電電極486之間的距離，所述加工電極與供電電極彼此相鄰但通過絕緣體488而彼此相隔，工件與每個電極之間的電阻可以小于加工電極484與每個供電電極486之間的電阻。這使得同相鄰電極之間相比，離子優(yōu)先在電極與工件之間流動，以使電流以下述優(yōu)先方式流動供電電極→工件→加工電極在利用本實施例的電解加工裝置蝕刻并去除形成或粘結(jié)在基片W的表面上的無用釕(Ru)膜時，作為示例，含有鹵化物的電解液被供應(yīng)到加工電極484和供電電極486與作為基片W的被加工部分的釕(Ru)膜之間。供電電極486連接到電源陽極，加工電極484連接著陰極，以使基片W的表面上的釕(Ru)膜成為陽極而加工電極484成為陰極，電解液供應(yīng)到基片W與加工電極484和供電電極486之間，以蝕刻和去除面對著加工電極484的被加工部分。
關(guān)于電解液，水或有機溶劑例如酒精、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜等，可以用作鹵化物的溶劑。根據(jù)被加工釕膜的預(yù)期用途、加工后所需的清理步驟、釕膜的表面條件等，適宜的溶劑被選擇。對于用于半導(dǎo)體制造的基片，優(yōu)選使用純水，更優(yōu)選超純水，以最佳地避免基片被雜質(zhì)污染。
任何由鹵化物構(gòu)成的電解液均可被采用，只要其能夠通過電化學(xué)反應(yīng)而持續(xù)地對釕膜進行蝕刻處理，并且其與釕的電解反應(yīng)中所產(chǎn)生的化合物以及其它反應(yīng)產(chǎn)物可以溶解在電解液或者能夠揮發(fā)并去除即可。可供使用的電解液的具體例子包括諸如HCl、HBr或HI等氫鹵酸的水溶液，諸如HClO3、HBrO3、HIO3、HClO、HBrO或HIO等鹵素含氧酸的水溶液，諸如NaClO3、KClO3、NaClO或KClO等鹵素含氧酸鹽的水溶液，以及NaCl或KCl等中性鹽的水溶液。根據(jù)加工后釕膜的預(yù)期用途、剩余材料對所述用途的影響、釕膜的厚度、釕膜下面的薄膜的性能等，適宜的溶劑被選擇。
與前述實施例一樣，在電解加工裝置的操作中，基片W通過基片保持器442而以這樣的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)，即基片W接近或接觸加工電極484和供電電極486，電極部444進行回轉(zhuǎn)運動，從而通過電化學(xué)作用將釕膜蝕刻掉。此外，因電解而產(chǎn)生的鹵化物與釕發(fā)生反應(yīng)，從而持續(xù)地蝕刻和去除釕膜。加工后的基片表面被從超純水供應(yīng)嘴(未示出)供應(yīng)的超純水清洗。
含有鹵化物的電解液中的鹵化物濃度通常為1mg/l至10g/l，優(yōu)選100mg/l至1g/l。鹵化物的類型、加工時間、加工面積，作為陽極的釕膜與作為陰極的加工電極之間的距離、電解電壓等可以基于基片在電解加工后的表面條件、廢液的處理能力等而被適宜地確定。例如，通過使用具有稀釋鹵化物濃度的電解液并且提高電解電壓，可以減小化學(xué)制劑量。通過增加電解液中的鹵化物濃度，加工速度可以增大。
盡管前面的實施例采用了電極部444、444a，它們包括由單一元件構(gòu)成的加工電極484，但可供使用的電極部并不局限于這樣的電極部。例如，可以使用圖28所示的電極部444b，其包括以網(wǎng)格的形式被分隔為多個部分的加工電極484b。還可以使用圖29所示的電極部444c，其包括被分隔為多個環(huán)形部分的加工電極484c。在這些情況下，分隔的加工電極部分既可以使電學(xué)一體的，也可以通過絕緣體而被電學(xué)分開。在加工電極被電學(xué)分開的情況下，不容易實現(xiàn)各分隔部分上的加工速度均勻化?？紤]到各個分隔部分之間加工速度不同，優(yōu)選使用由單一元件構(gòu)成的加工電極。
如前所述，在具有由單一元件構(gòu)成的加工電極484的電極部444、444a中，由于在供電電極486存在的區(qū)域中基片W不能被加工，因此同其它區(qū)域相比，在布置著供電電極486的周邊區(qū)域中加工速度低。通過調(diào)節(jié)加工電極484的周邊部分中的切除寬度w和切除長度L(見圖26)，基片W的周邊部分中的加工速度可以被控制。此外，通過使用圖30所示的電極部444d，可以實現(xiàn)在加工電極的整個表面上具有均勻的加工速度；在該電極部444d中，加工電極被絕緣體489分隔為一個外側(cè)加工電極484d，其由供電電極486對加工速度有影響的區(qū)域即設(shè)有供電電極486的周邊部分限定，以及一個內(nèi)側(cè)加工電極484e，其由供電電極對加工速度沒有影響的區(qū)域即位于加工電極484d內(nèi)側(cè)的區(qū)域限定。因此，考慮到因存在供電電極486而造成的影響，從電源446施加到每個加工電極484d、484e的電壓或電流可以被調(diào)節(jié)，以使外側(cè)加工電極484d處的加工速度高于內(nèi)側(cè)加工電極484e處的加工速度，從而實現(xiàn)在加工電極的整個表面上具有均勻的加工速度。
盡管在前述實施例中電極部444能夠在基片W旋轉(zhuǎn)時進行回轉(zhuǎn)運動，但其它方式的相對運動也可以被采用，只要可以使可以加工電極484和基片W相對運動即可。例如，可以沿相反方向旋轉(zhuǎn)電極部444和基片W。在這種情況下，轉(zhuǎn)動中心對應(yīng)于加工電極的運動中心。此外，盡管在前述實施例中基片W被基片保持器442吸附和保持，使其表面向下，但基片W也可以被以其它方式保持，例如使其表面向上。
如前所述，根據(jù)本實施例的電解加工裝置434，工件例如基片可以通過電化學(xué)作用而被處理，以取代例如CMP處理，而不會在工件中引起任何導(dǎo)致工件性質(zhì)受損的物理缺陷。這樣，本發(fā)明可以完全省略CMP處理或至少降低CMP負荷，并且可以有效地去除(清理)粘著在工件例如基片的表面上的物質(zhì)。此外，基片的電解加工甚至可以僅使用純水或超純水而實現(xiàn)。這樣可以避免雜質(zhì)例如電解質(zhì)粘著或保留在基片表面上的可能性，可以簡化去除處理之后的清理處理，并且可以顯著降低廢液處理中的負荷。
圖31是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的電解加工裝置534的示意性豎直剖視圖，圖32是圖31中的電解加工裝置534的俯視圖。如圖31所示，電解加工裝置534包括一個樞轉(zhuǎn)臂540，其可以水平樞轉(zhuǎn)和豎直移動；一個基片保持器542，其被支承在樞轉(zhuǎn)臂540的自由端，用于吸附和保持基片W，使其前表面面向下方(面朝下)；一個盤形電極部544，其安置在基片保持器542下面；以及一個電源546，其連接著電極部544。一個薄膜狀離子交換器547安裝在電極部544的上表面上。
通過樞轉(zhuǎn)電機548的運轉(zhuǎn)而水平樞轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)臂540連接著樞轉(zhuǎn)軸550的上端。通過豎直移動用電機554的運轉(zhuǎn)而在滾珠螺桿552的作用下與樞轉(zhuǎn)臂540一起上下移動的樞轉(zhuǎn)軸550嚙合著豎直延伸的滾珠螺桿552。
基片保持器542連接著作為第一驅(qū)動元件的旋轉(zhuǎn)電機556，該旋轉(zhuǎn)電機使得被基片保持器542保持著的基片W和電極部544能夠彼此相對移動?；３制?42通過旋轉(zhuǎn)電機556的運轉(zhuǎn)而被旋轉(zhuǎn)。樞轉(zhuǎn)臂540可以水平樞轉(zhuǎn)和豎直移動，如前所述，基片保持器542可以與樞轉(zhuǎn)臂540一起水平樞轉(zhuǎn)和豎直移動。電極部544直接連接著作為第二驅(qū)動元件的中空電機560，該中空電機使得基片W和電極部544能夠彼此相對移動。電極部544可通過中空電機560的運轉(zhuǎn)而被旋轉(zhuǎn)。
一個作為純水供應(yīng)部的純水噴嘴562布置在電極部544上面并且沿電極部544的徑向延伸。純水噴嘴562具有多個用于向電極部544的上表面供應(yīng)純水或超純水的供應(yīng)口。純水在后文中是指導(dǎo)電率不大于10μS/cm的水，而超純水是指導(dǎo)電率不大于0.1μS/cm的水。在電解加工中使用不含電解質(zhì)的純水或超純水可以雜質(zhì)例如電解質(zhì)粘著并保持在基片W的表面上。此外，溶解在電解加工中的銅離子或類似物會通過離子交換反應(yīng)而立即被離子交換器547俘獲。這樣可以防止溶解的銅離子或類似物重新沉積在基片W的其它部位上，或被氧化而形成沾染基片W表面的細微顆粒。
除了純水或超純水，如前所述，可以采用導(dǎo)電率不大于500μS/cm的液體或任何電解液，例如通過向純水或超純水中添加電解質(zhì)而獲得的電解液。
圖33是電極部544的俯視圖，圖34是圖33中的電極部544的一部分的放大圖。如圖33和34所示，電極部544包括一個盤形供電電極570和布置在供電電極570的幾乎整個表面上的大量加工電極572。每個加工電極572分別通過一個絕緣體574而與供電電極570分開。供電電極570和加工電極572的上表面被前述離子交換器547整體覆蓋著。加工電極572具有相同形狀，并且布置在供電電極570的幾乎整個表面中，從而在基片W和電極部544彼此相對移動時，加工電極570在基片W的被加工表面的每個點上的出現(xiàn)頻率幾乎相等。
根據(jù)本實施例，供電電極570通過一個滑環(huán)564(見圖31)連接著電源546的陽極，加工電極572通過一個滑環(huán)564連接著電源546的陰極。作為示例，在對銅進行加工時，電解加工作用會出現(xiàn)在陰極側(cè)。這樣，連接著陰極的電極成為加工電極，連接著陽極的電極成為供電電極。
根據(jù)本實施例的電解加工裝置534，在表面上形成有作為導(dǎo)電膜(被加工部分)的銅膜6(見圖1B)的基片W被放置在電解加工裝置534的一個推桿566(見圖32)上。
位于推桿566上的基片W被基片保持器542吸附和保持，樞轉(zhuǎn)臂540運動，以將保持著基片W的基片保持器542移動到位于電極部544正上方的加工位置。接下來，豎直移動用電機554被啟動以降低基片保持器542，以使被基片保持器542保持著的基片W接近或接觸電極部544的離子交換器547的表面。然后，中空電機560被啟動以旋轉(zhuǎn)電極部544，旋轉(zhuǎn)電機556被啟動以旋轉(zhuǎn)基片保持器542和基片W，從而使基片W和電極部544彼此相對運動(偏心轉(zhuǎn)動)。在基片W和電極部544進行相對運動時，純水或超純水從純水噴嘴562的供應(yīng)口供應(yīng)到基片W與電極部544之間，并且給定電壓從電源546施加到加工電極572與供電電極570之間，以便在加工電極(陰極)572處通過離子交換器547產(chǎn)生的氫離子和氧化氫離子的作用而對基片W的表面上的導(dǎo)電膜(銅膜6)進行電解加工。
在如本實施例中設(shè)有大量電極的情況下，即使使用相同形狀的電極，各個電極的接觸面積和高度也可能存在顯著差異。此外，安裝在電極上的離子交換器的厚度可能略微不同，而且離子交換器可能會不均勻地固定在各個電極之間。因此，各個電極的每單位時間內(nèi)的加工量實際上會彼此不同。根據(jù)本實施例，在電解加工中電極部544和基片W能夠彼此相對運動，因此每單位時間內(nèi)的加工速度不均衡的多個加工電極572可以通過基片W的被加工表面中的每個點。加工電極572和工件W能夠彼此相對運動，從而可以使最大可能數(shù)量的每單位時間內(nèi)的加工速度不均衡的加工電極572通過基片W的被加工表面中的每個點。這樣，即使各個加工電極572的加工速度不同，加工速度的變化也可以均勻化，從而使得加工速度在基片W的整個表面呈現(xiàn)為nm/min量級的均勻化。
希望將高度相等的加工電極572嵌入供電電極570中，以使它們的表面(上表面)與供電電極570的表面平齊。這樣可以確保每個電極與工件之間的距離相等，從而防止因電極與工件之間的距離不同而導(dǎo)致它們之間的電阻不同并因此而使電流不同。
可以對一些加工電極572進行分組，并且獨立地控制每個組的電壓或電流。
這里應(yīng)當指出，如果本身的電阻率大的液體如超純水被使用，則通過使離子交換器547與基片W接觸，電阻可以減小，因而所需的電壓可以也能夠減小，能量消耗也可以因此而降低?！敖佑|”并不是指像CMP中那樣“推壓”而向工件施加物理能量(應(yīng)力)。這樣，本實施例的電解加工裝置534采用了豎直移動用電機554，用于使基片W接觸或接近電極部544，但沒有設(shè)置CMP裝置中通常采用的用于將基片推壓在拋光元件上的推壓機構(gòu)。前面的實施例也是如此。在這一點，根據(jù)CMP裝置，基片通常被以大約20-50kPa的壓力推壓在拋光表面上，而在本實施例的電解加工裝置534中，基片W可以以低于20kPa的壓力接觸離子交換器547。即使是低于10kPa的壓力，也可以獲得足夠的去除處理效果。
盡管在本實施例中電極部544和基片W均被旋轉(zhuǎn)以使它們作偏心轉(zhuǎn)動，但其它相對運動也可以被采用，只要能夠使多個加工電極移經(jīng)工件的被加工表面上的每個點即可。這樣的相對運動可以包括旋轉(zhuǎn)運動、往復(fù)移動、偏心轉(zhuǎn)動、回轉(zhuǎn)運動以及上述運動之間的任何組合。
此外，在前面的實施例中，加工電極和供電電極可以彼此互換。圖35和36示出了根據(jù)本發(fā)明第八實施例的電極部，其中第七實施例的電極部中的加工電極和供電電極彼此互換。如圖35和36所示，本實施例的電極部544a包括一個盤形加工電極546a和布置在加工電極546a的幾乎整個表面上的大量供電電極548a。每個供電電極548a分別通過一個絕緣體550a與加工電極546a分隔。加工電極546a和供電電極548a的上表面被前述離子交換器547(見圖31)整體覆蓋。各個供電電極548a具有相同形狀并且布置在加工電極546a的幾乎整個表面上，從而基片W和電極部544a彼此相對移動時，供電電極548a在基片W的被加工表面上的每個點上的出現(xiàn)頻率基本相等。
本實施例采用了單一的加工電極546a。然而，即使是利用單一的加工電極，每單位時間內(nèi)的加工量可以彼此不同。根據(jù)本實施例，如果電極部544a和基片W能夠在電解加工中彼此相對運動，那么加工電極546a中的每單位時間內(nèi)加工速度不同的多個點可以移經(jīng)基片W的被加工表面中的每個點。電極部544a和基片W能夠彼此相對運動，以使加工電極546a中的每單位時間內(nèi)加工速度不同的多個點以最大數(shù)量移經(jīng)基片W的被加工表面中的每個點。這樣，即使加工速度在加工電極546a中出現(xiàn)變化，這種加工速度的變化也可以被均勻化，從而使得加工速度在基片W的整個表面呈現(xiàn)為nm/min量級的均勻化與前面的實施例一樣，希望將高度相等的供電電極548a嵌入加工電極546a中，以使它們的表面(上表面)與加工電極546a的表面平齊。此外，可以對一些供電電極548a進行分組，并且獨立地控制每個組的電壓或電流。
圖37是根據(jù)本發(fā)明第九實施例的電解加工裝置的電極部544b的俯視圖，圖38是圖37中的電極部544b的一個部分的俯視圖。如圖37和38所示，電極部544b包括一個由絕緣材料例如樹脂形成的盤形電極板546b以及布置在電極板546b的幾乎整個表面中的具有相同形狀的大量電極548b。每個電極548b分別在其外周被一個絕緣體550b包圍，并且嵌入電極板546b中。電極548b的上表面被前述離子交換器547(見圖31)整體覆蓋。
在根據(jù)本實施例的成行布置成網(wǎng)格形式的電極548b中，每相隔一縱向行布置著的電極548c通過滑環(huán)564(見圖31)連接著電源546的陽極，布置在其它縱向行中的電極548d通過滑環(huán)564連接著電源546的陰極。連接著電源546的陽極的電極548c用作供電電極，連接著電源546的陰極的電極548d用作加工電極。供電電極548c和加工電極548如此布置在電極部544b的幾乎整個表面上，從而在電極部544b和基片W彼此相對移動時，供電電極548c和加工電極548d在基片W的被加工表面上的每個點上的出現(xiàn)頻率變?yōu)榛揪?。如前所述，根?jù)將要被加工的材料，連接著電源陰極的電極可以用作供電電極，連接著陽極的電極可以用作加工電極。
與前面的實施例一樣，考慮到電極部的總體平整度，希望具有相等高度的電極548b嵌入電極板546b中，以使它們的表面(上表面)與電極板546b的表面平齊。然而，根據(jù)電極部544b的可加工性，電極548b可以以幾μm的高度從電極板546b突出。此外，可以對一些供電電極548c和加工電極548d進行分組，并且獨立地控制每個組的電壓或電流。
根據(jù)本實施例，供電電極548c的數(shù)量基本上與加工電極548d的數(shù)量相等。根據(jù)加工條件，然而，供電電極548c和加工電極548d各自的數(shù)量可以任意改變。例如，加工電極的數(shù)量可以增加以增大加工速度。此外，根據(jù)本實施例，電極板546b的整個表面被離子交換器覆蓋，以便能夠利用超純水而實現(xiàn)電解加工。然而，在使用電解液時，可以利用一個刮擦件(液體滲透元件例如多孔材料)覆蓋電極板的整個表面。
如前所述，根據(jù)本實施例的電解加工裝置534，工件例如基片可以通過電化學(xué)作用而被處理，以取代例如CMP處理，而不會在工件中引起任何導(dǎo)致工件性質(zhì)受損的物理缺陷。這樣，本發(fā)明可以完全省略CMP處理或至少降低CMP負荷，并且可以有效地去除(清理)粘著在工件例如基片的表面上的物質(zhì)。此外，基片的電解加工甚至可以僅使用純水或超純水而實現(xiàn)。這樣可以避免雜質(zhì)例如電解質(zhì)粘著或保留在基片表面上的可能性，可以簡化去除處理之后的清理處理，并且可以顯著降低廢液處理中的負荷。
圖39和40示出了根據(jù)本發(fā)明第十實施例的電解加工裝置636a，其設(shè)有一個用于固定離子交換器的固定結(jié)構(gòu)。如圖39和40所示，電解加工裝置636a包括一個基片保持器646，其被支承在一個可水平樞轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)臂644的自由端，以吸附和保持基片W，使其前表面面向下方(面朝下)，以及一個由絕緣材料形成的盤形電極部648，其布置在基片保持器646下面。電極部648中嵌有扇形加工電極650和供電電極652，它們交替布置并且使它們的表面(上表面)暴露。一個薄膜狀離子交換器656安裝在電極部648的上表面上，以覆蓋加工電極650和供電電極652的表面。
在本實施例中，作為具有加工電極650和供電電極652的電極部648的一個例子，直徑比基片W略大的電極部被采用，從而在電極部648的相對運動(回轉(zhuǎn)運動)的同時，使基片W的整個表面可以經(jīng)受電解加工。
樞轉(zhuǎn)臂644連接著一個軸666的上端，并且通過豎直移動用電機660的運轉(zhuǎn)而在滾珠螺桿662的作用下上下移動，所述軸666通過擺動用電機664的運轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動?；３制?46連接著一個裝于樞轉(zhuǎn)臂644自由端的旋轉(zhuǎn)電機668，并且通過旋轉(zhuǎn)電機668的運轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動。
電極部648直接連結(jié)著一個中空電機670，并且能夠通過中空電機670的運轉(zhuǎn)而作回轉(zhuǎn)運動(平移轉(zhuǎn)動)。一個作為純水供應(yīng)部的用于供應(yīng)純水優(yōu)選超純水的通孔648a形成在電極部648的中部。通孔648a連接著一根純水供應(yīng)管672，該純水供應(yīng)管穿過一個形成在曲柄軸673中的通孔673a而在中空電機670中延伸，該曲柄軸673直接連接著回轉(zhuǎn)運動用中空電機670的驅(qū)動軸。純水或超純水通過通孔648a并經(jīng)過離子交換器656而被供應(yīng)到基片W的整個加工表面。
根據(jù)本實施例，多個扇形電極板676沿電極部648的圓周方向布置在電極部648的上表面上，以使電極板676的表面基本上位于同一表面上，電源680的陰極和陽極交替連接著電極板676。連接著電源680的陰極的電極板676成為加工電極650，連接著陽極的電極板676成為供電電極652。
通過如此沿電極部648的圓周方向分開且交替地布置加工電極650和供電電極652，不再需要設(shè)置用于向基片的導(dǎo)電膜(被加工部位)供電的固定供電部分，并且可以對基片的整個表面實施加工。此外，通過以脈沖的方式或交替地改變正極和負極，電解制品可以被溶解，而且處理后的表面的平整度可以因多重重復(fù)加工而得以提高。
離子交換器656在電極部648中牢固地固定在加工電極650的上表面上，而且嵌在電極部648中的供電電極652是由絕緣材料形成的。具體地講，電極部648包括一個大直徑基部648b和一個整體形成在基部648b的上部的小直徑柱狀電極支承件648c。在固定離子交換器656時，離子交換器656可以覆蓋電極支承件648c和電極板676的整個表面，而離子交換器656的周邊部分安置在電極支承件648c與一個固定夾具690之間，該固定夾具可與電極支承件648c接合并且由絕緣材料形成。固定夾具690被推壓而與電極支承件648c接合，以將固定夾具690固定在電極支承件648c上，從而將離子交換器656的周邊部分疊加在固定夾具690的內(nèi)周面與電極支承件648c的外周面之間，并因此而將離子交換器656固定在電極支承件648c上，從而將離子交換器656以均勻拉伸(張緊)的狀態(tài)牢固地固定在加工電極650和供電電極652的暴露表面上。
因此，如圖40所示，借助于固定夾具690與柱狀電極支承件648c接合時在固定夾具690、離子交換器656和電極支承件648c之間產(chǎn)生的摩擦力，離子交換器656被均勻地向外拉伸，而且離子交換器656被如此均勻地拉伸到張緊狀態(tài)，從而將離子交換器自動地牢固固定在電極支承件648c的表面上。
固定夾具690被推壓接觸基部648b。此外，固定夾具690的周邊部分被一個具有鉤形橫截面的保持夾具692推壓在基部648b上，而且保持夾具692的側(cè)緣部分692a通過螺栓694而被固定在電極部648上，從而防止保持夾具690脫開。保持夾具692液可以通過其它固定裝置電極部648，例如通過銷釘或曲柄。
通過改變電極支承件648c的突出高度，施加在離子交換器656上的張力可以被調(diào)節(jié)。或者，如圖41所示，一個環(huán)形墊片696可以夾在電極部648的基部648b與固定夾具690之間。通過調(diào)節(jié)墊片696的厚度“a”，施加在離子交換器656上的張力可以被調(diào)節(jié)。
如圖42A所示，固定夾具690可以由一對分設(shè)夾具690a、690b組成，離子交換器656的周邊部分被疊加在該對分設(shè)夾具690a、690b之間并且通過螺栓等而被臨時固定，該對分設(shè)夾具可以被推壓接觸電極部648的電極支承件648c，如圖42B所示。這樣可以在推壓固定夾具690時防止離子交換器656和固定夾具690滑動，從而使得離子交換器656總是以張緊狀態(tài)固定。此外，通過調(diào)節(jié)上部的分設(shè)夾具690a的厚度“b”，施加在離子交換器656上的張力可以被調(diào)節(jié)。
電解加工裝置636a在電解加工(電解拋光)中的操作基本上與圖17所示的前述電解加工裝置334相同，因此不再重復(fù)描述。
圖43和44示出了根據(jù)本發(fā)明第十一實施例的電解加工裝置636b。根據(jù)電解加工裝置636b，一個長離子交換器656a被拉伸在設(shè)于支架700兩端的一個供應(yīng)軸702和一個收取軸704之間，收取軸704被一個收取電機旋轉(zhuǎn)，以順序收取離子交換器656a。此外，電解加工裝置636b設(shè)有一個用于固定離子交換器656a的離子交換器固定裝置706。其它結(jié)構(gòu)與圖39和40所示的裝置相同。
離子交換器固定裝置706包括一個用于豎直移動電極部648的電極部升降機構(gòu)708和一個用于豎直移動設(shè)于電極部648上面的固定夾具690的固定夾具升降機構(gòu)710。離子交換器656a可以在電極部648和固定夾具690之間運行。在離子交換器656a停止時，電極部648上升而固定夾具690下將，以將離子交換器656a加在它們之間。固定夾具690然后被推壓而接觸電極部648的電極支承件648c，從而將固定夾具690固定，這樣，離子交換器656a以均勻的張緊狀態(tài)固定在電極支承件648c上。
根據(jù)本實施例，電極部648設(shè)在支架700上，該支架能夠通過中空電機670的運轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。電極部648因此而可以做旋轉(zhuǎn)運動，而非回轉(zhuǎn)運動。這樣，電極板676通過滑環(huán)678而交替連接到電源680的陰極和陽極。
根據(jù)本實施例，作為示例，如果被離子交換器固定裝置706固定并且被用于加工的離子交換器656a有一部分被污染，則電極部648下降而固定夾具690上升，以將離子交換器656a從固定狀態(tài)釋放，并且使離子交換器656a移動所需的距離，然后，電極部648上升而固定夾具690下降，以固定離子交換器656a。通過這樣的方式，可以以順序的方式實現(xiàn)離子交換器656a的替換。此外，離子交換器656a可以在被牢固保持在加工電極650和供電電極652的表面上的情況下用于電解加工中。
圖45示出了根據(jù)本發(fā)明第十二實施例的電解加工裝置。根據(jù)本實施例，一個驅(qū)動軸720和三個從動軸722呈梯形布置，一個連續(xù)循環(huán)形式的離子交換器656b被繃緊在軸720、722上，從而可以沿一個方向運行并循環(huán)。離子交換器656b的在上側(cè)運行的部分被離子交換器固定裝置706固定并被用于加工，離子交換器656b的在下側(cè)運行的部分在一個設(shè)于運行路徑中的再生部724中被再生。
本實施例能夠固定連續(xù)循環(huán)式離子交換器656b的一部分，并將該部分用于加工，同時在再生部724中再生離子交換器656b的未被用于加工的其它部分，然后，通過使離子交換器656b沿一個方向運行，可將離子交換器656b上的再生后的部分固定，以便用于加工。通過重復(fù)上述操作，可以循環(huán)和重復(fù)使用連續(xù)循環(huán)式離子交換器656b。
通過對離子交換器俘獲的離子進行交換，可以實現(xiàn)離子交換器的再生，所述離子在陽離子交換器的情況下是指氫離子，在陰離子交換器的情況下是指氧化氫離子。在利用一個作為離子交換器的具有陽離子交換基團的陽離子交換器對例如銅進行電解加工時，銅被陽離子交換基團俘獲。隨著陽離子交換基團被銅的消耗的持續(xù)，不能夠繼續(xù)進行電解加工。另一方面，在銅的電解加工是利用作為離子交換器的具有陰離子交換基團的陰離子交換器進行的時，會產(chǎn)生氧化銅的精細顆粒，而且顆粒會粘著在離子交換器(陰離子交換器)的表面上。位于離子交換器上的這種顆粒會污染下一被加工基片的表面。通過對如此被使用和污染的離子交換器進行再生，可以防止出現(xiàn)上述問題。
圖47示出了再生部724的一個例子。再生部724包括一個固定再生電極部分732，其中，一對被再生電極中的一個電極730以表面暴露的方式嵌在該固定再生電極部分；一個再生電極部分738，其可豎直移動并且保持著一對被再生電極中的另一個電極734，該電極734的表面被再生用離子交換器736736覆蓋；一個液體供應(yīng)嘴740，其用于將用于再生的液體供應(yīng)到電極部分732、738之間；以及一個再生電源742，其用于將再生電壓供應(yīng)到所述一對被再生電極730、734之間。
再生用離子交換器736具有與將要再生的離子交換器656b相同類型的離子交換基團。也就是說，在具有陽離子交換基團的陽離子交換器被用作離子交換器656b時，也要將一個陽離子交換器用作再生用離子交換器736。在具有陰離子交換基團的陰離子交換器被用作離子交換器656b時，也要將一個陰離子交換器用作再生用離子交換器736。
在操作中，固定再生電極部分732的電極730的表面被將要再生的離子交換器656b覆蓋?？梢苿拥脑偕姌O部分738下降，以使再生用離子交換器736接近或接觸將要再生的離子交換器656b的表面(上表面)。然后，再生電壓施加到電極730、734之間，以使位于再生用離子交換器736一側(cè)的電極即電極734，具有與將要再生的離子交換器656b的極性相反的極性。這樣，在具有陽離子交換基團的陽離子交換器被用作離子交換器656b時，電極734成為陰極而電極730成為陽極。相反，在陰離子交換器被用作離子交換器656b時，電極734成為陽極而電極730成為陰極。與此同時、純水或超純水從液體供應(yīng)嘴740供應(yīng)到位于電極部分732、738之間的空間中，以將該空間中充入純水或超純水，從而將要再生的離子交換器656b和再生用離子交換器736浸沒在純水或超純水中。
通過上述操作，借助于作為固體電解質(zhì)的離子交換器656b所進行的離子交換反應(yīng)，位于將要再生的離子交換器656b中的離子移動到再生用離子交換器736中。從而實現(xiàn)了離子交換器656b的再生。在陽離子交換器被用作離子交換器656b是，源于離子交換器656b的陽離子移動到再生用離子交換器736中；而在陰離子交換器被用作離子交換器656b時，源于離子交換器656b的陰離子移動到再生用離子交換器736，從而實現(xiàn)了離子交換器656b的再生。
如前所述，除了純水或超純水，還可以使用導(dǎo)電率不大于500μS/cm的液體，或者使用電解液。
圖48示出了再生部724的另一個例子。本例中的可移動的再生電極部分738具有向下敞開的圓形凹坑738a。凹坑738a的下部開口被再生用離子交換器736封閉，從而形成了一個由凹坑738a和再生用離子交換器736限定的排放部分750。一個盤形電極734安裝在凹坑738a底部。此外，與排放部分750的周邊部分相連通的一個液體入口752和一個液體出口754設(shè)在可移動的再生電極部分738的徑向兩端。液體入口752和液體出口754分別連接著一個液體入口管756和一個液體出口管758。其它結(jié)構(gòu)基本上與圖47所示的前述例子相同。
根據(jù)本例，在離子交換器656b再生時，液體從液體入口管756供應(yīng)到排放部分750，以產(chǎn)生液體流，該液體流沿一個方向在排放部分750中流動，并且從液體出口758排出，以將電極734浸沒在液體中。離子交換器656b中的離子移向電極734，經(jīng)過再生用離子交換器736，并被引入排放部分750中。移動到排放部分750中的離子隨著供應(yīng)到排放部分750中的液體的流動而被從系統(tǒng)中排出。離子交換器656b可以因此而被更高效地再生。
希望供應(yīng)到排放部分750中的液體是具有高導(dǎo)電率的液體，并且不會因與從離子交換器去除的離子反應(yīng)而產(chǎn)生難溶或不可溶化合物。這樣的液體的離子可以包括電解液，特別是濃度為1重量％或以上的硫酸，其可以用于對銅的電解加工中使用過的離子交換器進行再生。
圖46示出了根據(jù)本發(fā)明第十三實施例的電解加工裝置的主要部分。根據(jù)本實施例，一對供應(yīng)/收取軸760和一對中間軸762以門形結(jié)構(gòu)布置在離子交換器固定裝置706的兩側(cè)。一個離子交換器656c可以沿兩個方向(相反方向)運行。此外，兩個再生部724分別布置在一個供應(yīng)/收取軸760與一個中間軸762之間以及另一供應(yīng)/收取軸760與另一中間軸762之間。其它結(jié)構(gòu)基本上與圖45所示的實施例相同。
本實施例能夠用離子交換器固定裝置706固定離子交換器656c的一部分，并將該部分用于加工，同時在再生部724之一中再生離子交換器656c的未被用于加工的其它部分，然后可將離子交換器656c的已被用于加工的部分被替換為離子交換器656c的再生后的部分。因此，參看圖46，在離子交換器656c向左運行時，在位于運行方向上游的右側(cè)再生部724中被再生后的子交換器656c部分將被用于加工；而在離子交換器656c向右運行時，在位于運行方向上游的左側(cè)再生部724中被再生后的子交換器656c部分將被用于加工。對上述操作的重復(fù)導(dǎo)致離子交換器656c可以被反復(fù)使用，直至其機械強度受損。
在前述各實施例中，使用了一個覆蓋著電極支承件648c的整個外周表面的環(huán)形固定夾具690，以使可以均勻施加在離子交換器(656a至656c)的整個表面上。然而，也可以沿運行方向在離子交換器(656a至656c)的前后側(cè)布置一對桿狀固定夾具690a，并且通過降低固定夾具690a來固定離子交換器(656a至656c)。固定夾具將被安置在離子交換器(656a至656c)的用于加工的區(qū)域的外側(cè)，并且可以以張力保持離子交換器。固定夾具也不必局限于前述環(huán)形，各種其它形狀也可以被采用，這主要取決于電極的形狀并與其保持一致。
如前所述，根據(jù)前述實施例的電解加工裝置636a、636b，通過簡單地推壓固定夾具以使之與電極部的電極支承件接合，離子交換器被均勻地向外拉伸到張緊狀態(tài)，而離子交換器可以被自動地牢固固定在電極的表面上。因此，本發(fā)明能夠容易且快速地將離子交換器牢固固定在電極表面上。
盡管前面詳細顯示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但可以理解，在不脫離權(quán)利要求中限定的本發(fā)明范圍的前提下，可以作出各種改變和改型。
本申請基于2003年1月7日提交的美國專利申請，該申請為2002年11月22提交的美國申請No.10/296,333的部分繼續(xù)申請，該美國申請的全部內(nèi)容結(jié)合在此作為參考。
工業(yè)實用性本發(fā)明涉及電解加工裝置和方法，其用于加工形成在基片特別是半導(dǎo)體晶片的表面上的導(dǎo)電材料，或用于去除粘著在基片表面上的雜質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種電解加工裝置，包括一個加工電極，其可以接近或接觸工件；一個供電電極，其用于向工件供電；一個離子交換器，其至少布置在工件與加工電極之間或工件與供電電極之間；一個流體供應(yīng)部，其用于將液體供應(yīng)到工件與離子交換器之間；多個電源，它們分別用于向加工電極與供電電極之間施加電壓；其中，所述加工電極和供電電極中的至少一個被電學(xué)分隔為多個電極部分；所述電源向每個分隔的電極部分分別施加相應(yīng)的電壓，并且對每個分隔的電極部分獨立地控制電壓和電流二者中的至少一項。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解加工裝置，其特征在于，所述流體是超純水、純水或?qū)щ娐什淮笥?00μS/cm的液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解加工裝置，其特征在于，電源在至少一個時間向每個分隔的電極部分施加彼此不同的恒定電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解加工裝置，其特征在于，所述電源向每個分隔的電極部分施加隨時間變化的電流或電壓。
5.一種電解加工方法，包括提供一個加工電極和一個供電電極，二者中的至少一個被電學(xué)分隔為多個電極部分；使工件接近或接觸加工電極；從供電電極向工件供電；將一個離子交換器至少布置在工件與加工電極之間或工件與供電電極之間；向工件與離子交換器之間供應(yīng)流體；向每個分隔的電極部分施加電壓；對每個分隔的電極部分獨立地控制電壓和電流二者中的至少一項。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解加工方法，其特征在于，所述所述流體是超純水、純水或?qū)щ娐什淮笥?00μS/cm的液體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解加工方法，其特征在于，所述控制是以下述方式進行的，即在至少一個時間向每個分隔的電極部分施加彼此不同的恒定電壓。
8.一種電解加工裝置，包括一個加工電極；一個供電電極，其用于向工件供電；一個保持器，其用于保持工件，以使工件可以接近或接觸加工電極；一個離子交換器，其至少布置在工件與加工電極之間或工件與供電電極之間；一個電源，其用于向加工電極與供電電極之間施加電壓；一個流體供應(yīng)部，其用于向所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間的布置著離子交換器的空間內(nèi)供應(yīng)流體；一個驅(qū)動部，其用于使被保持器保持著的工件與加工電極彼此相對運動；其中，一個至少在其表面具有導(dǎo)電性的虛設(shè)件布置在工件周邊的外側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解加工裝置，其特征在于，虛設(shè)件使得與加工電極面對著的工件部分的面積在工件與加工電極的相對運動過程中保持恒定。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解加工裝置，其特征在于，虛設(shè)件的導(dǎo)電部分由電化學(xué)惰性材料形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解加工裝置，其特征在于，虛設(shè)件的導(dǎo)電部分由與工件相同的材料形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解加工裝置，其特征在于，一個緩沖件布置在工件與虛設(shè)件之間。
13.一種電解加工裝置，包括一個加工電極，其直徑大于工件；一個供電電極，其用于向工件供電；一個保持器，其用于保持工件，以使工件可以接近或接觸加工電極；一個離子交換器，其至少布置在工件與加工電極之間或工件與供電電極之間；一個電源，其用于向加工電極與供電電極之間施加電壓；一個流體供應(yīng)部，其用于向所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間的布置著離子交換器的空間內(nèi)供應(yīng)流體；一個驅(qū)動部，其用于使被保持器保持著的工件與加工電極以下述狀態(tài)彼此相對運動，即加工電極的運動中心位于工件的范圍內(nèi)。
14.一種電解加工裝置，包括一個加工電極，其直徑大于工件；一個供電電極，其用于向工件供電；一個保持器，其用于保持工件，以使工件可以接近或接觸加工電極和供電電極；一個電源，其用于向加工電極與供電電極之間施加電壓；一個流體供應(yīng)部，其用于向工件與加工電極和供電電極之間供應(yīng)流體；一個驅(qū)動部，其用于使被保持器保持著的工件與加工電極和供電電極以下述狀態(tài)彼此相對運動，即加工電極的運動中心位于工件的范圍內(nèi)。
15.一種電解加工裝置，包括一個加工電極，其直徑大于工件；多個供電電極，它們布置在加工電極的周邊部分中；一個保持器，其用于保持工件，以使工件可以接近或接觸加工電極；一個離子交換器，其至少布置在工件與加工電極之間或工件與供電電極之間；一個電源，其用于向加工電極與供電電極之間施加電壓；一個流體供應(yīng)部，其用于向所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間的布置著離子交換器的空間內(nèi)供應(yīng)流體；一個驅(qū)動部，其用于使被保持器保持著的工件與加工電極以下述狀態(tài)彼此相對運動，即至少一個供電電極總是向工件供電。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電解加工裝置，其特征在于，加工電極包括一個外側(cè)加工電極，其由所述布置著供電電極的周邊部分限定，以及一個內(nèi)側(cè)加工電極，其安置在外側(cè)加工電極的內(nèi)側(cè)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電解加工裝置，其特征在于，電源獨立地控制施加到外側(cè)加工電極和施加到內(nèi)側(cè)加工電極的相應(yīng)電壓或電流。
18.一種電解加工裝置，包括一個加工電極，其直徑大于工件；多個供電電極，它們布置在加工電極的周邊部分中；一個保持器，其用于保持工件，以使工件可以接近或接觸加工電極和供電電極；一個電源，其用于向加工電極與供電電極之間施加電壓；一個流體供應(yīng)部，其用于向工件與加工電極和供電電極之間供應(yīng)流體；一個驅(qū)動部，其用于使被保持器保持著的工件與加工電極和供電電極以下述狀態(tài)彼此相對運動，即至少一個供電電極總是向工件供電。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電解加工裝置，其特征在于，加工電極包括一個外側(cè)加工電極，其由所述布置著供電電極的周邊部分限定，以及一個內(nèi)側(cè)加工電極，其安置在外側(cè)加工電極的內(nèi)側(cè)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電解加工裝置，其特征在于，電源獨立地控制施加到外側(cè)加工電極和施加到內(nèi)側(cè)加工電極的相應(yīng)電壓或電流。
21.一種電解加工方法，包括提供一個直徑大于工件的加工電極和一個用于向工件供電的供電電極；將一個離子交換器布置在所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間；向加工電極與供電電極之間施加電壓；使工件接近或接觸加工電極；向所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間的布置著離子交換器的空間內(nèi)供應(yīng)流體；使工件與加工電極以下述狀態(tài)彼此相對運動，即加工電極的運動中心總是位于工件的范圍內(nèi)，以加工工件的表面。
22.一種電解加工方法，包括提供一個直徑大于工件的加工電極和一個用于向工件供電的供電電極；向加工電極與供電電極之間施加電壓；使工件接近或接觸加工電極和供電電極；向工件與加工電極和供電電極之間供應(yīng)流體；使工件與加工電極和供電電極以下述狀態(tài)彼此相對運動，即加工電極的運動中心總是位于工件的范圍內(nèi)，以加工工件的表面。
23.一種電解加工方法，包括提供一個直徑大于工件的加工電極和布置在加工電極的周邊部分中的多個供電電極；將一個離子交換器布置在所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間；向加工電極與供電電極之間施加電壓；使工件接近或接觸加工電極；向所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間的布置著離子交換器的空間內(nèi)供應(yīng)流體；使工件與加工電極以下述狀態(tài)彼此相對運動，即至少一個供電電極總是向工件供電，以加工工件的表面。
24.一種電解加工方法，包括提供一個直徑大于工件的加工電極和布置在加工電極的周邊部分中的多個供電電極；向加工電極與供電電極之間施加電壓；使工件接近或接觸加工電極和供電電極；向工件與加工電極和供電電極之間供應(yīng)流體；使工件與加工電極和供電電極以下述狀態(tài)彼此相對運動，即至少一個供電電極總是向工件供電，以加工工件的表面。
25.一種電解加工方法，包括使工件接近或接觸多個加工電極；在加工電極與一個用于向工件供電的供電電極之間施加電壓；向所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間供應(yīng)流體；使加工電極與工件彼此相對運動，以使每單位時間內(nèi)的加工量不均衡的所述多個加工電極移經(jīng)工件的被加工表面上的每個點，以加工工件的表面。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電解加工方法，其特征在于，供電電極包括多個電極部分。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電解加工方法，其特征在于，所述多個加工電極被以下述方式布置，即在所述相對運動過程中，加工電極在工件的被加工表面上的每個點上的出現(xiàn)頻率基本相等。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電解加工方法，其特征在于，所述供電電極的多個電極部分被以下述方式布置，即在所述相對運動過程中，所述電極部分在工件的被加工表面上的每個點上的出現(xiàn)頻率基本相等。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電解加工方法，其特征在于，所述多個加工電極具有相同形狀。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電解加工方法，其特征在于，所述相對運動是旋轉(zhuǎn)運動、往復(fù)移動、偏心轉(zhuǎn)動和回轉(zhuǎn)運動之一，或是這些運動之間的組合。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電解加工方法，其特征在于，一個離子交換器布置在所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電解加工方法，其特征在于，所述流體是超純水、純水或?qū)щ娐什淮笥?00μS/cm的液體。
33.一種電解加工方法，包括使工件接近或接觸一個加工電極；在加工電極與一個用于向工件供電的供電電極之間施加電壓；向所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間供應(yīng)流體；使加工電極與工件彼此相對運動，以使加工電極上的每單位時間內(nèi)的加工量不均衡的多個點移經(jīng)工件的被加工表面上的每個點，以加工工件的表面。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電解加工方法，其特征在于，供電電極被以下述方式布置，即其在所述相對運動過程中在工件的被加工表面上的每個點上的出現(xiàn)頻率基本相等。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電解加工方法，其特征在于，供電電極包括多個電極部分，所述多個電極部分具有相同形狀。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電解加工方法，其特征在于，所述相對運動是下列運動之一旋轉(zhuǎn)運動，往復(fù)移動、偏心轉(zhuǎn)動和回轉(zhuǎn)運動，或是這些運動之間的組合。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電解加工方法，其特征在于，一個離子交換器布置在所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電解加工方法，其特征在于，所述流體是超純水、純水或?qū)щ娐什淮笥?00μS/cm的液體。
39.一種電解加工裝置，包括多個加工電極；一個供電電極，其用于向工件供電；一個保持器，其用于保持工件，以使工件可以接近或接觸加工電極；一個電源，其用于向加工電極與供電電極之間施加電壓；一個流體供應(yīng)部，其用于向所述加工電極和供電電極之一與工件之間供應(yīng)流體；一個驅(qū)動部，其用于使加工電極與工件彼此相對運動，以使每單位時間內(nèi)的加工量不均衡的所述多個加工電極移經(jīng)被保持器保持著的工件的被加工表面上的每個點。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的電解加工裝置，其特征在于，供電電極包括多個電極部分。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的電解加工裝置，其特征在于，所述多個加工電極以下述方式布置在供電電極中，即在所述相對運動過程中，加工電極在工件的被加工表面上的每個點上的出現(xiàn)頻率基本相等。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的電解加工裝置，其特征在于，所述供電電極的多個電極部分被以下述方式布置，即在所述相對運動過程中，所述電極部分在工件的被加工表面上的每個點上的出現(xiàn)頻率基本相等。
43.根據(jù)權(quán)利要求39所述的電解加工裝置，其特征在于，所述多個加工電極具有相同形狀。
44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的電解加工裝置，其特征在于，所述相對運動是下列運動之一旋轉(zhuǎn)運動，往復(fù)移動、偏心轉(zhuǎn)動和回轉(zhuǎn)運動，或是這些運動之間的組合。
45.根據(jù)權(quán)利要求42所述的電解加工裝置，其特征在于，一個離子交換器布置在所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間。
46.根據(jù)權(quán)利要求42所述的電解加工裝置，其特征在于，所述流體是超純水、純水或?qū)щ娐什淮笥?00μS/cm的液體。
47.一種電解加工裝置，包括一個加工電極；一個供電電極，其用于向工件供電；一個保持器，其用于保持工件，以使工件可以接近或接觸加工電極；一個電源，其用于向加工電極與供電電極之間施加電壓；一個流體供應(yīng)部，其用于向所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間供應(yīng)流體；一個驅(qū)動部，其用于使加工電極與工件彼此相對運動，以使加工電極上的每單位時間內(nèi)的加工量不均衡的多個點移經(jīng)被保持器保持著的工件的被加工表面上的每個點。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的電解加工裝置，其特征在于，供電電極被以下述方式布置，即其在所述相對運動過程中在工件的被加工表面上的每個點上的出現(xiàn)頻率基本相等。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的電解加工裝置，其特征在于，供電電極包括多個電極部分，所述多個電極部分具有相同形狀。
50.根據(jù)權(quán)利要求47所述的電解加工裝置，其特征在于，所述相對運動是下列運動之一旋轉(zhuǎn)運動，往復(fù)移動、偏心轉(zhuǎn)動和回轉(zhuǎn)運動，或是這些運動之間的組合。
51.根據(jù)權(quán)利要求47所述的電解加工裝置，其特征在于，一個離子交換器布置在所述加工電極和供電電極中的至少一個與工件之間。
52.根據(jù)權(quán)利要求47所述的電解加工裝置，其特征在于，所述所述流體是超純水、純水、導(dǎo)電率不大于500μS/cm的液體或電解液。
53.一種用于將電解加工中所用的離子交換器固定在電極上的固定方法，包括將一個離子交換器安置在一個電極支承件與一個固定夾具之間，所述電極支承件以其暴露表面支承著一個電極，所述固定夾具可與電極支承件的周邊接合；使固定夾具與電極支承件相接合，以將離子交換器的周邊部分疊加在固定夾具與電極支承件之間，從而固定離子交換器。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的固定方法，其特征在于，所述固定夾具由一對分設(shè)夾具組成，所述一對分設(shè)夾具將離子交換器的周邊部分疊加它們之間，并且所述分設(shè)夾具被推壓而接觸電極支承件。
55.一種用于將電解加工中所用的離子交換器固定在電極上的固定方法，包括將一個離子交換器固定夾具布置在一個電極的外側(cè)；利用所述離子交換器固定夾具保持離子交換器；將所述離子交換器固定夾具附著在電極上，以將離子交換器以張緊狀態(tài)支承在電極上。
56.一種用于將電解加工中所用的離子交換器固定在電極上的固定結(jié)構(gòu)，包括一個電極支承件，它的暴露表面支承著一個電極；一個固定夾具，其可與電極支承件的周邊接合；其中，電極支承件和固定夾具將離子交換器的周邊部分疊加在它們之間，以將離子交換器固定，并將離子交換器張緊在電極的表面上。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的固定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述固定夾具由一對分設(shè)夾具組成，離子交換器的外周部分被疊加在所述一對分設(shè)夾具之間，所述外周部分位于離子交換器的覆蓋著電極支承件的部分的外側(cè)。
58.一種電解加工裝置，其包括一個離子交換器固定裝置，所述離子交換器固定裝置包括一個電極支承件，它的暴露表面支承著一個電極；一個固定夾具，其可與電極支承件的周邊接合；其中，離子交換器固定裝置將離子交換器的周邊部分疊加在電極支承件和固定夾具之間，以將離子交換器固定。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的電解加工裝置，其特征在于，電極支承件和固定夾具可以彼此相對運動，從而通過將離子交換器的周邊部分疊加在電極支承件和固定夾具之間而將離子交換器固定。
60.根據(jù)權(quán)利要求58所述的電解加工裝置，其特征在于，布置在電極支承件與固定夾具之間的離子交換器能夠移動運行。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的電解加工裝置，其特征在于，離子交換器采用連續(xù)循環(huán)的形式，并且能夠沿一個方向運行，一個用于再生離子交換器的再生部設(shè)置在離子交換器的運行路徑中。
62.根據(jù)權(quán)利要求60所述的電解加工裝置，其特征在于，離子交換器能夠沿兩個方向兩個運行，兩個用于再生離子交換器的再生部沿離子交換器的運行方向設(shè)置在電極支承件的兩側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電解加工裝置和方法，其用于加工形成在基片特別是半導(dǎo)體晶片的表面上的導(dǎo)電材料，或用于去除粘著在基片表面上的雜質(zhì)。電解加工裝置包括一個可以接近工件的加工電極、一個用于向工件供電的供電電極、一個布置在工件與加工電極和供電電極之間的空間中的離子交換器、一個用于向工件與離子交換器之間供應(yīng)流體的流體供應(yīng)部、一個電源，其中加工電極和/或供電電極被電學(xué)分隔為多個電極部分，電源向每個分隔的電極部分施加電壓，并且對每個分隔的電極部分獨立地控制電壓和/或電流。
文檔編號H01L21/3063GK1625612SQ03802888
公開日2005年6月8日 申請日期2003年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月31日
發(fā)明者白樫充彥, 粂川正行, 安田穗積, 小畠嚴貴, 鍋谷治 申請人:株式會社荏原制作所