(57)【要約】【課題】半導体デバイスの金属膜等を、研磨圧力を低下させても高い研磨速度を維持しながら平坦化して配線形成できる電気化学的機械的研磨用の金属膜の研磨方法及び基板研磨体を提供する。【解決手段】通電用電解液収容部Ｆ１と研磨用電解液収容部Ｆ２とを連結路Ｆ３で連結し、金属膜Ｄ１とアノード電極６２とが電解液Ｅを介して電気化学的に結合した通電用電解セルＣ１と、金属膜Ｄ１とカソード電極６４とが電解液Ｅを介して電気化学的に結合した研磨用電解セルＣ２とを、連結路Ｆ３内の電解液Ｅを介して電気化学的に接続した。【選択図】図３
2010106324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属膜を有する基板に対して相対移動するテーブルに設置され、合成樹脂により形成された研磨表層と、絶縁材と、前記絶縁材により電気的に絶縁された第１電極及び第２電極とを備える基板研磨体を用い、前記金属膜を電気化学的機械的に研磨する研磨方法であって、
前記研磨表層を貫通して開口し、又は前記研磨表層と前記絶縁材とを貫通して開口し、研磨面側とは反対側の底部又は底部近傍に前記第１電極が配置された少なくとも１つの第１電解液収容部に、前記研磨表層の研磨面近傍まで電解液を収容し、その電解液と前記金属膜とを接触させることにより、前記金属膜と前記第１電極とがその電解液を介して電気化学的に結合されることで第１電解セルを形成し、
前記研磨表層を貫通して開口し、又は前記研磨表層と前記絶縁材とを貫通して開口し、研磨面側とは反対側の底部又は底部近傍に前記第２電極が配置された少なくとも１つの第２電解液収容部に、前記研磨表層の研磨面近傍まで電解液を収容し、その電解液と前記金属膜とを接触させることにより、前記金属膜と前記第２電極とがその電解液を介して電気化学的に結合されることで第２電解セルを形成し、
前記第１電解セル内の電解液と前記第２電解セル内の電解液とが、前記第１及び第２電解液収容部を連結する連結部内の電解液を介して電気化学的に接続された状態で、前記第１電極、前記第１電解液収容部、前記連結部、前記第２電解液収容部及び前記第２電極で形成される電気化学的セルの電解液抵抗に相当する第１等価セル抵抗とし、前記第１等価セルの抵抗値をＲ１とし、前記第１電極、前記第１電解液収容部、前記金属膜、前記第２電解液収容部及び前記第２電極で形成される電気化学的セルの等価セル抵抗と前記第１等価セル抵抗とが並列接続されたときの合成抵抗である第２等価セル抵抗とし、前記第２等価セルの抵抗値をＲ２とした場合に、Ｒ２とＲ１との比が、０．１＜Ｒ２／Ｒ１＜０．５の範囲になるように条件を設定する工程と、
前記第１及び第２電極の間に直流電力を供給する工程と、
前記研磨表層に電解液を滴下して前記第１及び第２電解液収容部に電解液を供給しながら前記研磨表層と前記金属膜とを押圧して相対移動をする工程と、
を含むことを特徴とする金属膜の研磨方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属膜の研磨方法において、
前記第１電極は、アノード電極であり、
前記第２電極は、カソード電極であること、
を特徴とする金属膜の研磨方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の金属膜の研磨方法において、
前記連結部は、前記研磨表層に設けられ、少なくとも１組の前記第１及び第２電解液収容部を連結する溝であること、
を特徴とする金属膜の研磨方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の金属膜の研磨方法において、
前記連結部は、少なくとも１組の前記第１及び第２電解液収容部を連結する貫通孔であること、
を特徴とする金属膜の研磨方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の金属膜の研磨方法において、
前記相対移動をする工程は、
前記基板研磨体を載置した前記テーブルを回転する工程と、
前記基板を回転する工程と、
前記テーブル及び前記基板を相対的に揺動する工程とを有すること、
を特徴とする金属膜の研磨方法。
【請求項６】
金属膜を有する基板に対して相対移動するテーブルに設置され、合成樹脂により形成された研磨表層と、絶縁材により電気的に絶縁された第１電極及び第２電極とを有し、前記金属膜を電気化学的機械的に研磨する基板研磨体であって、
前記研磨表層を貫通して開口し、又は前記研磨表層と前記絶縁材とを貫通して開口し、研磨面側とは反対側の底部又は底部近傍に前記第１電極が配置され、前記研磨表層の研磨面近傍まで電解液を収容し、その電解液と前記金属膜とを接触させることにより、前記金属膜と前記第１電極とがその電解液を介して電気化学的に結合されることで第１電解セルを形成するための少なくとも１つの第１電解液収容部と、
前記研磨表層を貫通して開口し、又は前記研磨表層と前記絶縁材とを貫通して開口し、研磨面側とは反対側の底部又は底部近傍に前記第２電極が配置され、前記研磨表層の研磨面近傍まで電解液を収容し、その電解液と前記金属膜とを接触させることにより、前記金属膜と前記第２電極とがその電解液を介して電気化学的に結合されることで第２電解セルを形成するための少なくとも１つの第２電解液収容部と、
前記第１及び第２電解液収容部を接続し、電解液で満たされることによって、その電解液を介して前記第１及び第２電解セルを電気化学的に接続する連結部とを備えること、
を特徴とする基板研磨体。
【請求項７】
請求項６に記載の基板研磨体において、
前記第１電極は、アノード電極であり、
前記第２電極は、カソード電極であり、
前記第１電解液収容部は、前記金属膜と前記第１電極とがその電解液を介して電気化学的に結合されることで、前記第１電解セルとして通電用電解セルを形成し、
前記第２電解液収容部は、前記金属膜と前記第２電極とがその電解液を介して電気化学的に結合されることで、前記第２電解セルとして研磨用通電セルを形成すること、
を特徴とする基板研磨体。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の基板研磨体において、
前記連結部は、前記研磨表層の表面に設けられ、前記第１及び第２電解液収容部を連結する溝であること、
を特徴とする基板研磨体。
【請求項９】
請求項６又は請求項７に記載の基板研磨体において、
前記連結部は、少なくとも１組の前記第１及び第２電解液収容部を連結する貫通孔であること、
を特徴とする基板研磨体。
【請求項１０】
請求項６から請求項９までのいずれか１項に記載の基板研磨体において、
前記テーブルは、この基板研磨体を載置して回転するプラテンロータリー型のテーブルであること、
を特徴とする基板研磨体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの配線用金属膜を電気化学的機械的に研磨して、配線形成するのに適した金属膜の研磨方法及び基板研磨体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置（半導体デバイス）は、高集積化、微細化に伴って、配線の積層化が行われている。配線の積層化の方法としては、半導体ウエハの表面に配線をパターン形成し、この上を酸化シリコン等の絶縁物で覆い、次の配線をパターン形成し、これを順次繰り返すプロセスが採用されている。
配線をパターン形成するプロセスは、反応性イオンエッチング等によってプラグ用ホールと配線溝とを酸化シリコン等の絶縁物（以下、層間絶縁膜）に形成し、この上に銅めっきによってプラグ用ホールと配線溝とを銅配線材で同時に埋め込んで導電体層を形成する。その後、導電体層表面の余分な銅を化学的機械的研磨（ＣＭＰ）によって除去し平坦化して配線を形成するいわゆるダマシン方法が採用されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
近年、半導体デバイスの低消費電力化及び動作速度の高速化の目的で、層間絶縁膜に低誘電率材料（いわゆるＬｏｗ−ｋ材料）の導入が検討されている。この低誘電率材料は、機械的強度や化学的安定性に乏しく、ＣＭＰにおける基板と研磨パッドの相対速度や研磨圧力に依存する摩擦力によって、導電体層が層間絶縁膜から剥離することがあるため、研磨圧力を低下させて高い研磨速度を維持しながら平坦化できるプロセスが望まれている。特に、半導体デバイスの積層配線形成プロセスでは、中間配線層（ミディアムライン）から表層配線層（グローバルライン）に至る各配線層の導電体層の厚みが増加する傾向にあり、より高い研磨速度が望まれている。
【０００４】
しかし、従来のＣＭＰでは、研磨圧力を低下させると十分な面内均一性が得られなかった。そこで、厚く形成されてしまった導電体層を除去しようとすると、基板面内でオーバー研磨される部分が生じ、このオーバー研磨の部分では、平坦性が低下（デッシング）するために、半導体デバイスの信頼性が損なわれる問題がある。
また、貫通ビア配線形成プロセスでは、導電体層が数１０ミクロンに達するため、高速研磨の要求があるが、従来のＣＭＰでは、研磨速度を高速にすると、導電体層の平坦性が悪化して信頼性の高い配線ができない問題がある。
【０００５】
そこで、ＣＭＰよりも導電体層の平坦化を改善でき、低圧力かつ高速研磨をできる研磨として、電気化学的機械的研磨（ｅＣＭＰ）が提案されている。ｅＣＭＰでは、一般的に、導電体層とプラス電極とを接続し、導電体層とマイナス電極とを電解液を介して接続している。
【０００６】
例えば、特許文献２のｅＣＭＰは、研磨パッドの導電性表層と導電体層とを接触させてプラス電極を接続している。
しかし、特許文献２のｅＣＭＰは、導電性表層と導電体層とを接触させながら研磨するため、導電体層に傷をつける可能性がある。
【０００７】
また、特許文献３のｅＣＭＰは、加工テーブル（研磨パッド）に、アノード電極を設けた浴槽（電解液収容部）と、カソード電極を設けた浴槽（電解液収容部）とを設け、各浴槽に電解液を供給し、この電解液と導電体層とを接触させることによって、プラス電極及びマイナス電極と導電体層とを接続している。
しかし、特許文献３のｅＣＭＰは、各浴槽の電解液の循環するために、加工テーブル内部に電解液の供流路を設けた機構を利用しているので、構造が複雑になってしまう。また、特許文献３のｅＣＭＰは、この循環機構を備えた加工テーブを回転する場合には、構造がより一層複雑になってしまうし、装置が高価いなってしまう。さらに、特許文献３のｅＣＭＰは、高速研磨、低圧力に対応するための研磨条件が極めて狭い範囲に限られてしまう。
【特許文献１】特開２００８−９１８７５号公報
【特許文献２】特許第４１４２５５４号公報
【特許文献３】特開２００８−９１８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、半導体デバイスの金属膜等を、研磨圧力を低下させても高い研磨速度を維持しながら平坦化して配線形成できる電気化学的機械的研磨用の金属膜の研磨方法及び基板研磨体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以下のような解決手段により、課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【００１０】
第１の発明は、金属膜（Ｄ１）を有する基板（Ｄ）に対して相対移動するテーブル（５１，４５１）に設置され、合成樹脂により形成された研磨表層（６１，２６１，３６１，４６１）と、絶縁材（６３，２６３，４６３）と、前記絶縁材により電気的に絶縁された第１電極（６２，１６２，２６２，３６２，４６２）及び第２電極（６４，１６４，２６４，３６４，４６４）とを備える基板研磨体（６０，１６０，２６０．３６０，４６０）を用い、前記金属膜を電気化学的機械的に研磨する研磨方法であって、前記研磨表層を貫通して開口し、又は前記研磨表層と前記絶縁材とを貫通して開口し、研磨面側とは反対側の底部又は底部近傍に前記第１電極が配置された少なくとも１つの第１電解液収容部（Ｆ１，Ｆ１１，Ｆ３１）に、前記研磨表層の研磨面近傍まで電解液を収容し、その電解液と前記金属膜とを接触させることにより、前記金属膜と前記第１電極とがその電解液を介して電気化学的に結合されることで第１電解セル（Ｃ１）を形成し、前記研磨表層を貫通して開口し、又は前記研磨表層と前記絶縁材とを貫通して開口し、研磨面側とは反対側の底部又は底部近傍に前記第２電極が配置された少なくとも１つの第２電解液収容部（Ｆ２，Ｆ１２，Ｆ３２）に、前記研磨表層の研磨面近傍まで電解液を収容し、その電解液と前記金属膜とを接触させることにより、前記金属膜と前記第２電極とがその電解液を介して電気化学的に結合されることで第２電解セル（Ｃ２）を形成し、前記第１電解セル内の電解液と前記第２電解セル内の電解液とが、前記第１及び第２電解液収容部を連結する連結部内の電解液を介して電気化学的に接続された状態で、前記第１電極、前記第１電解液収容部、前記連結部、前記第２電解液収容部及び前記第２電極で形成される電気化学的セルの電解液抵抗に相当する第１等価セル抵抗とし、前記第１等価セルの抵抗値をＲ１とし、前記第１電極、前記第１電解液収容部、前記金属膜、前記第２電解液収容部及び前記第２電極で形成される電気化学的セルの等価セル抵抗と前記第１等価セル抵抗とが並列接続されたときの合成抵抗である第２等価セル抵抗とし、前記第２等価セルの抵抗値をＲ２とした場合に、Ｒ２とＲ１との比が、０．１＜Ｒ２／Ｒ１＜０．５の範囲になるように条件を設定する工程と、前記第１及び第２電極の間に直流電力を供給する工程と、前記研磨表層に電解液を滴下して前記第１及び第２電解液収容部に電解液を供給しながら前記研磨表層と前記金属膜とを押圧して相対移動をする工程と、を含むことを特徴とする金属膜の研磨方法である。
第２の発明は、第１の発明の金属膜（Ｄ１）の研磨方法において、前記第１電極（６２，１６２，２６２，３６２，４６２）は、アノード電極であり、前記第２電極（６４，１６４，２６４，３６４，４６４）は、カソード電極であること、を特徴とする金属膜の研磨方法である。
第３の発明は、第１又は第２の発明の金属膜（Ｄ１）の研磨方法において、前記連結部は、前記研磨表層（６１，２６１，４６１）に設けられ、少なくとも１組の前記第１（Ｆ１，Ｆ１１）及び第２電解液収容部（Ｆ２，Ｆ１２）を連結する溝（Ｆ３，Ｆ１３）であること、を特徴とする金属膜の研磨方法である。
第４の発明は、第１から第３までのいずれかの発明の金属膜の研磨方法において、前記連結部は、少なくとも１組の前記第１（Ｆ３１）及び第２電解液収容部（Ｆ３２）を連結する貫通孔（Ｆ３３）であること、を特徴とする金属膜の研磨方法である。
第５の発明は、第１から第４までのいずれかの発明の金属膜の研磨方法において、前記相対移動をする工程は、前記基板研磨体（６０，１６０，２６０．３６０，４６０）を載置した前記テーブル（５１，４５１）を回転する工程と、前記基板（Ｄ）を回転する工程と、前記テーブル及び前記基板を相対的に揺動する工程とを有すること、を特徴とする金属膜の研磨方法である。
【００１１】
第６の発明は、金属膜（Ｄ１）を有する基板（Ｄ）に対して相対移動するテーブル（５１，４５１）に設置され、合成樹脂により形成された研磨表層（６１，３６１，２６１，４６１）と、（６３，２６３，４６３）により電気的に絶縁された第１電極（６２，１６２，２６２，３６２，４６２）及び第２電極（６４，１６４，２６４，３６４，４６４）とを有し、前記金属膜を電気化学的機械的に研磨する基板研磨体であって、前記研磨表層を貫通して開口し、又は前記研磨表層と前記絶縁材とを貫通して開口し、研磨面側とは反対側の底部又は底部近傍に前記第１電極が配置され、前記研磨表層の研磨面近傍まで電解液を収容し、その電解液と前記金属膜とを接触させることにより、前記金属膜と前記第１電極とがその電解液を介して電気化学的に結合されることで第１電解セル（Ｃ１）を形成するための少なくとも１つの第１電解液収容部（Ｆ１，Ｆ１１，Ｆ３１）と、前記研磨表層を貫通して開口し、又は前記研磨表層と前記絶縁材とを貫通して開口し、研磨面側とは反対側の底部又は底部近傍に前記第２電極が配置され、前記研磨表層の研磨面近傍まで電解液を収容し、その電解液と前記金属膜とを接触させることにより、前記金属膜と前記第２電極とがその電解液を介して電気化学的に結合されることで第２電解セル（Ｃ２）を形成するための少なくとも１つの第２電解液収容部（Ｆ２，Ｆ１２，Ｆ３２）と、前記第１及び第２電解液収容部を接続し、電解液で満たされることによって、その電解液を介して前記第１及び第２電解セルを電気化学的に接続する連結部とを備えること、を特徴とする基板研磨体である。
第７の発明は、第６の発明の基板研磨体において、前記第１電極（６２，１６２，２６２，３６２，４６２）は、アノード電極であり、前記第２電極（６４，１６４，２６４，３６４，４６４）は、カソード電極であり、前記第１電解液収容部（Ｆ１，Ｆ１１，Ｆ３１）は、前記金属膜（Ｄ１）と前記第１電極とがその電解液を介して電気化学的に結合されることで、前記第１電解セル（Ｃ１）として通電用電解セルを形成し、前記第２電解液収容部（Ｆ２，Ｆ１２，Ｆ３２）は、前記金属膜と前記第２電極とがその電解液を介して電気化学的に結合されることで、前記第２電解セル（Ｃ２）として研磨用通電セルを形成すること、を特徴とする基板研磨体である。
第８の発明は、第６又は第７の発明の基板研磨体において、前記連結部は、前記研磨表層（６１，２６１，４６１）の表面に設けられ、前記第１（Ｆ１，Ｆ１１）及び第２電解液収容部（Ｆ２，Ｆ１２）を連結する溝（Ｆ３，Ｆ１３）であること、を特徴とする基板研磨体である。
第９の発明は、第６又は第７の発明の基板研磨体において、前記連結部は、少なくとも１組の前記第１（Ｆ３１）及び第２電解液収容部（Ｆ３２）を連結する貫通孔（Ｆ３３）であること、を特徴とする基板研磨体である。
第１０の発明は、第６から第９までのいずれかの発明の基板研磨体において、前記テーブル（５１，４５１）は、この基板研磨体（６０，１６０，２６０．３６０，４６０）を載置して回転するプラテンロータリー型のテーブルであること、を特徴とする基板研磨体である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本発明は、第１及び第２電解液収容部に収容された電解液が連結部の電解液を介して電気化学的に接続され、０．１＜Ｒ２／Ｒ１＜０．５の条件を満足した研磨をする。これによって、金属膜の凸部の研磨を行うと同時に、金属膜の凹部の研磨を抑制できるので、金属膜の平坦性を向上した研磨を行うことができ、またオーバー研磨により生じるデッシングが少なく、平坦性が良好な研磨を行うことができる。さらに、金属膜が第１及び第２電極に物理的あるいは機械的に接触することがないので、金属膜の傷の発生を防止できる。
【００１３】
また、本発明は、基板研磨体を基板に対して相対移動するテーブルに設置するので、汎用のプラテンロータリー型のＣＭＰ研磨装置に直流電力を供給する装置を追加することによって、低コストかつ簡単な構造で実現することができる。
【００１４】
（２）本発明は、基板研磨体の回転と、基板の回転と、テーブル及び基板の相対的に揺動とによって、基板研磨体と基板とを相対移動させるので、これによって、基板研磨体の表面と金属膜の表面とをむらなく接することができ、金属膜の面内均一性を向上することができる。また、各電解液収容部の開口部が、金属膜に蓋をされた状態及びその蓋から開放された状態を定期的に繰り返される。このため、電気化学的接続にともなって各電解液収容部内で発生するガスを、その蓋から開放された状態のときに、自然に放出することができるので、ガス放出のための装置が不要であり、コストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、半導体デバイスの金属膜等を、研磨圧力を低下させても高い研磨速度を維持しながら平坦化して配線形成できる電気化学的機械的研磨用の金属膜の研磨方法及び基板研磨体を提供するという目的を、通電用電解液収容部と研磨用電解液収容部とを連結路で連結し、金属膜とアノード電極とが電解液を介して電気化学的に結合した通電用電解セルと、金属膜とカソード電極とが電解液を介して電気化学的に結合した研磨用電解セルとを、連結路内の電解液Ｅを介して電気化学的に接続することにより実現した。
【００１６】
（第１実施形態）
次に、図面等を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
（研磨装置５０の構成）
最初に、第１実施形態の研磨装置５０の全体の構成について説明する。
図１は、第１実施形態の研磨装置５０の斜視図である。
研磨装置５０は、プラテンロータリー型の一組のプラテン／ヘッドであり、通常は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）用の研磨パッドが取付けられ、ＣＭＰの研磨に用いられる装置である。
図１に示すように、研磨装置５０は、プラテン５１と、研磨ヘッド５２と、電源５３（電力供給部）と、プラス電極５４と、マイナス電極５６と、ノズル５７と、着脱可能に装着される研磨パッド６０とを備えている。
【００１７】
プラテン５１は、研磨パッド６０を載置して、鉛直方向の軸Ｚ１回り（矢印θ１方向）に回転する円盤状の部材である。プラテン５１は、導電性を有する金属等より形成される。
研磨ヘッド５２は、図中下側の面に、デバイスウエハＤを装着し、鉛直方向の軸Ｚ２回り（矢印θ２方向）に回転する円盤状の部材である。このデバイスウエハＤには、その表面に導電性を有する金属膜Ｄ１（配線材層）が積層されている。研磨ヘッド５２は、金属膜Ｄ１が図中下側になるようにデバイスウエハＤを装着する。
また、研磨ヘッド５２は、プラテン５１の径方向（図中矢印Ａ方向）及び円周方向（図中矢印Ｂ方向）に駆動可能に保持される。
【００１８】
電源５３は、電気化学的研磨（ＥＣＰ）を行う電解セル（electrolytic-cell）を形成するための電力を供給する装置である。電源５３は、後述する通電用電解セルＣ１及び研磨用電解セルＣ２（図３（ｂ）参照）に電力を供給する。供給する電力は、一般的には直流電力であるが、電力波形は、パルス状であってもよい。また、供給する電力は、直流成分があればプラスとマイナスに変動する交流電力であってもよい。
プラス電極５４は、スリップリング５５を介して電源５３のプラス端子に接続されており、電源５３の電力をアノード電極６２（図２参照）に供給する。
マイナス電極５６は、電源５３のマイナス端子に接続されており、プラテン５１の外周に摺接するように設けられている。マイナス電極５６は、電源５３の電力をプラテンを介してカソード電極６４（図２参照）に供給する。
【００１９】
ノズル５７は、研磨パッド６０よりも上方に配置されている。ノズル５７は、研磨時に研磨パッド６０の研磨面へと電解液Ｅを放出して、研磨パッド６０の通電用電解液収容部Ｆ１、研磨用電解液収容部Ｆ２（図２参照）に電解液Ｅを供給する。
電解液Ｅには、クエン酸等の有機電解液、又は、リン酸等の無機酸、硫酸銅等の塩を主成分とした電解質水溶液が使用でき、保護膜形成剤、研磨砥粒、酸化剤等を含ませることができる。
【００２０】
上述のような構成によって、研磨装置５０は、電解液Ｅを供給しながら、デバイスウエハＤと研磨パッド６０とを接触させ、プラテン５１及び研磨ヘッド５２を回転し、さらに、研磨ヘッド５２をプラテン５１に対して矢印Ａ，Ｂ方向に揺動して、デバイスウエハＤと研磨パッド６０とを相対移動させる。
これにより、デバイスウエハＤの金属膜Ｄ１の表層は、電解液Ｅに添加された保護膜形成剤によって電気化学的な保護膜が形成されると同時に、保護膜が研磨部材６１との接触によって機械的に除去され、電気化学的に溶解除去される（溶解除去については、後述する）。すなわち、通常ＣＭＰに用いられる研磨装置５０は、研磨パッド６０を取り付けることにより、金属膜Ｄ１の電気化学的機械的研磨（ｅＣＭＰ）を行ない、デバイスウエハＤの配線形成を行うことができる。
【００２１】
ここで、研磨パット内部で電解液を循環させる研磨装置の場合は、研磨パットを回転するようにすると、電解液の循環機構と一緒に、研磨パッド及びプラテンを回転する必要があり、構造が複雑になってしまう。
これに対して、研磨装置５０は、電解液Ｅを、研磨パッド６０の表面から供給することにより、従来のＣＭＰ装置を用いて、プラテン５１及び研磨ヘッド５２の回転し、研磨ヘッド５２の揺動する構造を容易に構成でき、前述した相対移動を実現させて面内均一性を向上することができる。
【００２２】
（研磨パッド６０の構成）
次に、研磨パッドの構成について説明する。
図２は、第１実施形態の研磨装置５０を模式的に示す縦断面図である。
図３は、第１実施形態の研磨装置５０の一部（図２の２点鎖線内）の拡大図である。
なお、各図は、研磨パッド６０の各層の構成を分かりやすくするために、厚みを強調して示す。
【００２３】
研磨パッド６０（基板研磨体）は、研磨部材６１（研磨表層）と、アノード電極６２（第１電極）と、絶縁材６３と、カソード電極６４（第２電極）と、両面粘着シート６５とからなる各層が接着剤や圧力感応接着シートで積層、固着して形成されている。また、研磨パッド６０は、通電用電解液収容部Ｆ１と、研磨用電解液収容部Ｆ２と、連結路Ｆ３（連結部）とが設けられている。
また、以下の説明において、研磨面側である上側をデバイスウエハＤ側（被研磨体側）、下側をプラテン５１側（テーブル側）として説明する。
【００２４】
研磨部材６１は、最上層に積層された研磨層であり、合成樹脂で形成され、特に機械的研磨能力の高い発泡ウレタン材等で形成される。また、研磨部材６１は、電気絶縁性が高く、アノード電極６２と金属膜Ｄ１との間を電気的に絶縁している。研磨部材６１は、単一材料からなる単層構造である必要はなく、合成樹脂性の支持体や発泡樹脂等によるクッション材との積層構造体であってもよい。
アノード電極６２は、研磨部材６１の下層に積層されたシート状導電部材であり、通電用電解セルＣ１（図３参照）のアノードを形成する。アノード電極６２は、研磨パッド６０の中央部で電気的に接続されている。アノード電極６２は、リブ６３ａ（後述する）によって研磨用電解液収容部Ｆ２の開口壁面部から露出しないように設置され、カソード電極６４と研磨用電解液収容部Ｆ２内の電解液とアノード電極６２との間で生じる電気化学反応が防止される。
アノード電極６２を形成するシート状導電部材は、金属等の低抵抗材料（金、銅、白金、チタン合金、ステンレス鋼、カーボン等）、又は炭素素材（カーボンを主成分としたアモルファスカーボン、炭素繊維、黒鉛繊維、黒鉛、合成樹脂との複合炭素材等）等から形成される。
【００２５】
なお、アノード電極６２は、表面がフラットであり、その上に研磨部材６１が積層されているので、金属膜Ｄ１に接触することがない。これにより、研磨パッド６０は、金属膜Ｄ１への物理的接触又は機械的接触が、合成樹脂製の研磨部材６１のみであるので、擦れに起因する金属膜Ｄ１への傷の発生を防止することができる。
【００２６】
絶縁材６３は、アノード電極６２の下層に積層され、アノード電極６２とカソード電極６４との間を電気的に絶縁する絶縁部である。絶縁材６３は、研磨部材６１よりも剛性の高い合成樹脂等から形成され、研磨部材６１を支持する。また、絶縁材６３は、アノード電極６２が研磨用電解液収容部Ｆ２に露出しないように、アノード電極６２と研磨用電解液収容部Ｆ２内の電解液Ｅとの間に丸リブ６３ａが設けられており（図３（ｂ）参照）、アノード電極６２と研磨用電解液収容部Ｆ２内の電解液Ｅとの間を電気的、電気化学的に絶縁する。
【００２７】
カソード電極６４は、アノード電極６２と同様なシート状導電部材であり、研磨用電解セルＣ２（図３参照）のカソードを形成する。カソード電極６４は、絶縁材６３の下層に積層される。カソード電極６４は、カソード電極６４の下面に設置された両面粘着シート６５を介してプラテン５１に電気的に接続され、マイナス電極５５とプラテン５１とが電気的に接続されることで、マイナス電極５６に接続されている。なお、プラテン５１がセラミック等の絶縁体で形成される場合、カソード電極６４は、マイナス電極５６に直接接続してもよい。
両面粘着シート６５は、研磨パッド６０のプラテン５１への着脱を容易に行うための両面粘着シートであり導電性を有する。
【００２８】
なお、両面粘着シート６５は、カソード電極６４とプラテン５１との間で導電性をとりながら接続するためのひとつの手段であり、両面粘着シート６５の代わりに、例えば、導電性接着剤、機械的接続（例えばネジ結合等）を使用してもよい。
また、プラテン５１がセラミック等の絶縁体で形成される場合には、導電性を有さない一般的な両面粘着シートを使用してカソード電極６４をプラテン５１に取り付け、カソード電極６４とマイナス電極５６とをプラテン５１を介さずに直接接続してもよい。
【００２９】
通電用電解液収容部Ｆ１及び研磨用電解液収容部Ｆ２は、上側が開口した凹部である。
通電用電解液収容部Ｆ１は、研磨部材６１を貫通して設けられた貫通孔（研磨表層第１貫通孔）から構成され、その底部がアノード電極６２の表面によって蓋をされるようにして形成される。
研磨用電解液収容部Ｆ２は、研磨部材６１及び絶縁材６３を貫通した貫通孔から構成され、その底部がカソード電極６４の表面によって蓋をされるようにして形成される。
【００３０】
研磨パッド６０は、以上のような層構成により、上側から見たときに、アノード電極６２の表面が通電用電解液収容部Ｆ１内部に視認可能に露出し、またカソード電極６４の表面が研磨用電解液収容部Ｆ２の開口内部に視認可能に露出する。
【００３１】
連結路Ｆ３は、通電用電解液収容部Ｆ１と研磨用電解液収容部Ｆ２を結ぶように、研磨部材６１の表面に形成された溝である。研磨時には、連結路Ｆ３が電解液Ｅで満たされ、通電用電解液収容部Ｆ１と研磨用電解液収容部Ｆ２とを、連結路Ｆ３内の電解液Ｅによって電気的に接続する。
なお、全ての通電用電解液収容部Ｆ１と研磨用電解液収容部Ｆ２とを、連結路Ｆ３によって連結する必要はなく、一部の隣り合った通電用電解液収容部Ｆ１及び研磨用電解液収容部Ｆ２のみを連結してもよい。
【００３２】
（研磨時の電気的状態）
次に、研磨時の電気的状態について説明する。
図３は、第１実施形態の研磨パッド６０の研磨時の電気的状態を説明する図である。
図３（ａ）は、研磨パッド６０の縦断面図を模式的に示す図である。
図３（ｂ）は、研磨パッド６０の縦断面図のうちデバイスウエハＤと接している部分を拡大して示す図である。
【００３３】
最初に、研磨パッド６０及び金属膜Ｄ１の電流の流れについて説明する。
図３（ａ）に示すように、研磨時には、研磨パッド６０は、ノズル５７（図１参照）から研磨面６０ａに供給された電解液Ｅが、研磨パッド６０の回転にともなって、研磨面６０ａ上を径方向外側に流動する。これによって、通電用電解液収容部Ｆ１、研磨用電解液収容部Ｆ２は、電解液Ｅの供給及び排出が常時行われて、研磨面６０ａ近傍まで電解液Ｅが収容され、電解液Ｅと金属膜Ｄ１とが接触する。
研磨面６０ａは、デバイスウエハＤの金属膜Ｄ１に押圧され、これによって、通電用電解液収容部Ｆ１及び研磨用電解液収容部Ｆ２は、その開口部が、デバイスウエハＤの金属膜Ｄ１によって蓋をされた状態になる。
【００３４】
また、研磨時には、電源５３（図１参照）のプラス電極がアノード電極６２に電気的に接続され、マイナス電極がカソード電極６４に電気的に接続される。これによって、アノード電極６２の表面と電解液Ｅの界面との間、カソード電極６４の表面と電解液Ｅの界面との間、金属膜Ｄ１の表面と電解液Ｅの界面との間で、それぞれ電子の授受が行われる。この結果、研磨パッド６０では、図３（ａ）に示すような電流が流れる。
【００３５】
図中左側の金属膜Ｄ１が接していないエリアでは、通電用電解液収容部Ｆ１内の電解液Ｅに流れた電流は、連結路Ｆ３内の電解液Ｅを介してのみ、研磨用電解液収容部Ｆ２の電解液Ｅへと流れる（電流ｉ１参照）。
一方、図中右側の金属膜Ｄ１が接しているエリアでは、通電用電解液収容部Ｆ１内へと流れた電流は、連結路Ｆ３内の電解液Ｅを介する他に、金属膜Ｄ１を介しても、研磨用電解液収容部Ｆ２の電解液Ｅへと流れる。つまり、このエリアでは、金属膜Ｄ１を通過する電流路（電流ｉ３（Ｄ１）参照）と、連結路Ｆ３内の電解液Ｅを通過する電流路（電流ｉ３（Ｆ３）参照）とが並列して形成される。
【００３６】
次に、電解セルの形成について説明する。
図３（ｂ）に示すように、金属膜Ｄ１が接しているエリアでは、アノード電極６２、通電用電解液収容部Ｆ１内の電解液Ｅ及び金属膜Ｄ１からなる通電用電解セルＣ１が形成される。また、金属膜Ｄ１、研磨用電解液収容部Ｆ２内の電解液Ｅ及びカソード電極６４からなる研磨用電解セルＣ２が形成される。このようにして、通電用電解セルＣ１によって通電された金属膜Ｄ１をアノードとして有し、カソード電極６４をカソードとして有する研磨用電解セルＣ２が形成される。
【００３７】
電解液Ｅに電解質水溶液を使用した場合、通電用電解セルＣ１では、電解液Ｅに接触する金属膜Ｄ１から水素ガスＨ２が発生し、アノード電極６２の表面から酸素ガスＯ２が発生する。
研磨用電解セルＣ２では、電解液Ｅに接触する金属膜Ｄ１において、例えば金属膜Ｄ１が銅の場合には、溶解反応「Ｃｕ→Ｃｕ２＋＋２ｅ−」により金属膜Ｄ１が溶解、除去される。
発生した酸素ガスＯ２、水素ガスＨ２は、金属膜Ｄ１による蓋が、プラテン５１の回転により定期的に解除されたときに、各電解セルＣ１，Ｃ２から大気中に放出されるため、各電解セルＣ１，Ｃ２内に滞留する気泡の量は無視できる。
なお、研磨用電解セルＣ２による金属膜Ｄ１の研磨のメカニズムについては、後述する。
【００３８】
（研磨時の回路構成）
次に、研磨時に研磨パッド６０によって形成される回路について説明する。
図４は、第１実施形態の研磨パッド６０によって構成される電気回路を説明する図である。
図４（ａ）は、研磨時に研磨パッド６０によって構成される電気回路を示す図である。
図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）は、等価回路について説明する図である。
【００３９】
図４（ａ）に示す電気回路に示す各電流、抵抗の意味は、以下の通りである。
電流Ｉ１：図３（ａ）の左側の金属膜Ｄ１が接していないエリアにおいて、通電用電解液収容部Ｆ１の電解液Ｅ、連結路Ｆ３の電解液Ｅ及び研磨用電解液収容部Ｆ２の電解液Ｅから形成される電流路には、電流ｉ１が流れる。電流Ｉ１は、各電流ｉ１の合計値、つまり、金属膜Ｄ１が接していないエリアに形成された全ての電流路に流れる総電流量である。
【００４０】
抵抗Ｒ１（Ｆ１）、抵抗Ｒ１（Ｆ３）、抵抗Ｒ１（Ｆ２）：図３（ａ）に示すように、金属膜Ｄ１が接しないエリアにおいて、電流ｉ１の流路には、通電用電解液収容部Ｆ１の電解液Ｅの抵抗ｒ１（Ｆ１）、連結路Ｆ３の電解液Ｅの抵抗ｒ１（Ｆ３）、研磨用電解液収容部Ｆ２の電解液の抵抗ｒ１（Ｆ２）の抵抗を有する。抵抗Ｒ１（Ｆ１）は、このエリアにおける各通電用電解液収容部Ｆ１の電解液Ｅの各抵抗ｒ１（Ｆ１）の合計値である。同様に、抵抗Ｒ１（Ｆ３）は、各抵抗ｒ１（Ｆ３）の合計値であり、また、抵抗Ｒ１（Ｆ２）は、各抵抗ｒ１（Ｆ２）の合計値である。
【００４１】
電流Ｉ３（Ｄ１）：図３（ａ）の右側の金属膜Ｄ１が接するエリアにおいて、通電用電解液収容部Ｆ１の電解液Ｅ、金属膜Ｄ１及び研磨用電解液収容部Ｆ２の電解液Ｅから形成される電流路には、電流ｉ３（Ｄ１）が流れる。電流Ｉ３（Ｄ１）は、各電流ｉ３（Ｄ１）の合計値、つまり、金属膜Ｄ１が接するエリアにおいて、通電用電解液収容部Ｆ１の電解液Ｅ、金属膜Ｄ１及び研磨用電解液収容部Ｆ２から形成された全ての電流路に流れる総電流量である。
なお、電流Ｉ３は、金属膜Ｄ１を経由して流れるので、金属膜Ｄ１を研磨するために利用される。
【００４２】
電流Ｉ３（Ｆ３）：図３（ａ）の右側の金属膜Ｄ１が接するエリアにおいて、通電用電解液収容部Ｆ１の電解液Ｅ、連結路Ｆ３の電解液Ｅ、研磨用電解液収容部Ｆ２の電解液Ｅから形成される電流路には、電流ｉ３（Ｄ１）が流れる。電流Ｉ３（Ｆ３）は、各電流ｉ３（Ｄ１）の合計値、つまり、金属膜Ｄ１が接するエリアにおいて、通電用電解液収容部Ｆ１の電解液Ｅ、連結路Ｆ３の電解液Ｅ、研磨用電解液収容部Ｆ２の電解液Ｅから形成された全ての電流路に流れる総電流量である。
【００４３】
抵抗Ｒ３（Ｆ１）、抵抗Ｒ３（Ｄ１）、抵抗Ｒ３（Ｆ２）：図３（ａ）に示すように、金属膜Ｄ１が接するエリアにおいて、電流ｉ３（Ｄ１）の流路には、通電用電解液収容部Ｆ１の電解液Ｅの抵抗ｒ３（Ｆ１）、金属膜Ｄ１の抵抗ｒ３（Ｄ１）、研磨用電解液収容部Ｆ２の電解液の抵抗ｒ３（Ｆ２）の抵抗を有する。抵抗Ｒ３（Ｆ１）は、このエリアにおける各通電用電解液収容部Ｆ１の電解液Ｅの各抵抗ｒ３（Ｆ１）の合計値である。同様に、抵抗Ｒ３（Ｄ１）は、各抵抗ｒ３（Ｄ１）の合計値であり、また、抵抗Ｒ３（Ｆ２）は、各抵抗ｒ３（Ｆ２）の合計値である。
【００４４】
抵抗Ｒ３（Ｆ３）：金属膜Ｄ１が接するエリアにおいて、各電流ｉ３（Ｆ３）の流路には、前述した通電用電解液収容部Ｆ１の電解液Ｅの抵抗ｒ３（Ｆ１）、連結路Ｆ３の電解液Ｅの抵抗ｒ３（Ｆ３）、前述した研磨用電解液収容部Ｆ２の電解液の抵抗ｒ３（Ｆ２）の抵抗を有する。抵抗Ｒ３（Ｆ３）は、このエリアにおける各連結路Ｆ３の電解液Ｅの抵抗ｒ３（Ｆ３）の合計値である。
【００４５】
ここで、金属膜Ｄ１が接するエリアの電気的状態を考える。
図４（ａ）において、抵抗Ｒ３（Ｄ１）は、金属である金属膜Ｄ１の抵抗であり、一方、抵抗Ｒ３（Ｆ３）は、連結路Ｆ３内の液体である電解液Ｅの抵抗である。このため、抵抗Ｒ３（Ｆ３）は、抵抗Ｒ３（Ｄ１）よりも著しく大きく、連結路Ｆ３を通過する電流Ｉ３（Ｆ３）は、電流Ｉ３（Ｄ１）と比較して無視できる値である。
【００４６】
従って、電流Ｉ３（Ｆ３）の流路は無視できるので、図４（ａ）の回路は、図４（ｂ）の回路と等価とみなせる。
図４（ｂ）において、金属膜Ｄ１が接しないエリアの抵抗Ｒ１（Ｆ１）、抵抗Ｒ１（Ｆ３）、抵抗Ｒ１（Ｆ２）の合成抵抗を連結路抵抗Ｒ１とし、一方、金属膜Ｄ１が接するエリアの抵抗Ｒ３（Ｆ１）、抵抗Ｒ３（Ｄ１）、抵抗Ｒ３（Ｆ２）の合成抵抗を抵抗Ｒ３とすると、図４（ｂ）の回路は、図４（ｃ）の回路に書き換えることができる。
さらに、図４（ｃ）において、連結路抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３とからなる並列回路の合成抵抗、つまり研磨時の全抵抗を等価抵抗Ｒ２とすれば、図４（ｃ）の回路は、図４（ｄ）に示す回路に書き換えることができる。
【００４７】
（抵抗を求める手法）
金属膜Ｄ１が接しないエリアの連結路抵抗Ｒ１、研磨時の等価抵抗Ｒ２、金属膜Ｄ１が接するエリアの抵抗Ｒ３は、以下の手法によって求めることができる。
図５は、研磨パッド６０にダミーワークを載置した状態の研磨パッド６０の電流の流れを説明する図である。
図５に示すように、ダミーウエハＤＢを装着した場合において、研磨パッド６０に電圧Ｖを印加した場合を考える。
ダミーウエハＤＢは、デバイスウエハＤとほぼ同じ形状をした絶縁体であり、例えば、金属膜Ｄ１が形成されていないシリコン基板を用いることができる。
この場合には、ダミーウエハＤＢに接するエリアの電気的状態と、ダミーウエハＤＢに接しないエリアの電気的状態とは、等しくなる。このため、電圧Ｖが印加されると、研磨パッド６０の全領域で、通電用電解液収容部Ｆ１の電解液Ｅ、連結路Ｆ３の電解液Ｅ、研磨用電解液収容部Ｆ２の電解液Ｅから形成される電流路には電流ｉ１が流れる。
【００４８】
ここで、ダミーウエハＤＢが接するエリアの通電用電解液収容部Ｆ１、連結路Ｆ３、研磨用電解液収容部Ｆ２からなる合計開口面積は、研磨パッド６０の全領域の通電用電解液収容部Ｆ１、連結路Ｆ３、研磨用電解液収容部Ｆ２からなる全開口面積に比べて少ない。すなわち、ダミーウエハＤＢが接するエリアの通電用電解液収容部Ｆ１、連結路Ｆ３、研磨用電解液収容部Ｆ２の電解液Ｅの液抵抗は、研磨パッド６０の全領域の通電用電解液収容部Ｆ１、連結路Ｆ３、研磨用電解液収容部Ｆ２の電解液Ｅの液抵抗に比べて少ない。このため、ダミーウエハＤＢが接するエリアの通電用電解液収容部Ｆ１、連結路Ｆ３、研磨用電解液収容部Ｆ２に流れる電流は、無視することができる。
従って、ダミーウエハＤＢを装着し、研磨パッド６０に印加した電圧Ｖと、電源から流れる電流とから求められる抵抗を、金属膜Ｄ１が接しないエリアの連結路抵抗Ｒ１とみなすことができる。
【００４９】
研磨時の等価抵抗Ｒ２は、実際に研磨をしている状態の抵抗値であるので、電源５３から出力される電圧及び電流から算出できる。
金属膜Ｄ１が接するエリアの抵抗Ｒ３は、連結路抵抗Ｒ１、等価抵抗Ｒ２を並列した合成抵抗であるので、連結路抵抗Ｒ１、等価抵抗Ｒ２から算出できる。
【００５０】
本発明は、等価抵抗Ｒ２及び連結路抵抗Ｒ１とＣｕ金属膜の除去速度（以下研磨速度という）及び平坦性の関係を測定し、「０．１＜（等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１）＜０．５」を満たすように研磨することで、金属膜Ｄ１の平坦性が向上することを把握したことでなされたものである。この理由については、後述する。
【００５１】
（研磨のメカニズム）
次に、本実施形態のＥＣＭＰのメカニズムについて説明する。
図６は、第１実施形態のデバイスウエハＤの研磨工程を説明する縦断面図である。
図６（ａ）は、研磨前の状態、図６（ｂ）〜図６（ｅ）は、研磨中の状態、図６（ｆ）は、研磨後の状態をそれぞれ示す図である。なお、以下の説明において、研磨面（図中下側の面）を下面、その反対側の面を上面（図中上側の面）として説明する。
最初に、デバイスウエハＤの構成について説明する。
図６（ａ）に示すように、研磨前には、デバイスウエハＤは、下層側から、金属膜Ｄ１、バリアメタルＤ２、層間絶縁膜Ｄ３が積層されている（図中、トランジスタ部分は、省略して示す。）。
【００５２】
金属膜Ｄ１は、デバイスウエハＤの配線を構成するための層であり、銅をめっき等の手法を用いて積層して形成する。金属膜Ｄ１は、層間絶縁膜Ｄ３の下面を窪ませて設けられた配線溝Ｄ３ａに積層された部分が、残存するように研磨されることにより（図６（ｆ）参照）、デバイスウエハＤ内を配線する。金属膜Ｄ１は、層間絶縁膜Ｄ３の配線溝Ｄ３ａの範囲に積層された部分に、窪み（凹部Ｄ１ａ）が形成される場合がある。ただし、金属膜Ｄ１に凹部Ｄ１ａが形成されていても、本実施形態の研磨パッド６０は、後述するように、均一に金属膜Ｄ１を研磨することができる。
【００５３】
バリアメタルＤ２は、金属膜Ｄ１の金属原子が層間絶縁膜Ｄ３に移動（migration）することを防ぐために設けられている。このバリアメタルＤ２は、融点が高く、導電性がある材料、例えば、タンタル、窒化タンタルや窒化ニッケル等の金属及び金属窒化物を使用することができる。
層間絶縁膜Ｄ３は、デバイスウエハＤの各層の間を絶縁するための絶縁層（膜）である。
【００５４】
次に、デバイスウエハＤの研磨工程を説明する。
図６（ａ）に示す状態において、デバイスウエハＤの金属膜Ｄ１と研磨用電解液収容部Ｆ２の電解液Ｅとが当接すると、研磨用電解セルＣ２（図３（ｂ）参照）が形成され、金属膜Ｄ１の下面の表層は、溶解、除去される。金属膜Ｄ１の溶解、除去が進行すると、図６（ｂ）に示すように、電解液Ｅの保護膜形成剤（防食剤や界面活性剤）の作用により、金属膜Ｄ１の下面表面に電気化学的な保護膜Ｇ（銅の錯体層）が形成され、これが不働態皮膜（passive  film）となり、金属膜Ｄ１の溶解が停止する。
研磨パッド６０の研磨部材６１は、研磨装置５０（図１参照）によって、デバイスウエハＤに対して相対移動しているので、保護膜Ｇは、機械的に除去される。このとき、凹部Ｄ１ａに形成された保護膜Ｇは、研磨パッド６０に接しない（又は、接触による機械的摩擦力が凸部と比較して少ない）ので、金属膜Ｄ１の凸部Ｄ１ｃ，Ｄ１ｄに形成された保護膜Ｇのみが除去される。
【００５５】
そして、図６（ｃ）に示すように、金属膜Ｄ１の凸部Ｄ１ｃ，Ｄ１ｄの銅が露出したならば、この露出した部分のみが、研磨用電解セルＣ２によって、溶解、除去され、再び形成された保護膜Ｇが機械的に除去される。
以上のような工程が瞬時に繰り返され、研磨パッド６０は、金属膜Ｄ１を電気化学的機械的に研磨し、凸部Ｄ１ｃ，Ｄ１ｄの除去速度を、凹部Ｄ１ａよりも速くすることができる。そして、研磨パッド６０は、金属膜Ｄ１の表面を、図６（ｄ）に示すように、平面にすることができる。
【００５６】
図６（ｄ）の状態では、金属膜Ｄ１は、下面が平面であるので、バリアメタルＤ２下面までの部分（図６（ｄ）に示す範囲Ｈ１の部分）は、同一の研磨速度で電気化学的機械的に除去され、図６（ｅ）の状態となる。
【００５７】
図６（ｅ）の状態では、デバイスウエハＤは、金属膜Ｄ１とバリアメタルＤ２とが、下面に露出した状態となる。多層積層配線化をする場合には、層間絶縁膜Ｄ３を露出させ（図６（ｆ）の状態）、この上にさらに層間絶縁膜を堆積する。このため、金属膜Ｄ１と、金属膜Ｄ１と材質の異なるバリアメタルＤ２の下面の表層（図６（ｅ）に示す範囲Ｈ２の部分）を同時に層間絶縁膜Ｄ３の表面まで除去する必要がある。これらの除去は、前述したマルチプラテンマルチヘッド型の研磨装置を用いて、第２ステップとして、従来の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により行われる。さらにデッシング（金属膜Ｄ１が余分に研磨除去された状態）の修正が必要な場合、第３ステップとして、層間絶縁膜Ｄ３を化学的機械的に研磨する。
【００５８】
以上のように、電気化学的機械的研磨は、デバイスウエハＤの金属膜Ｄ１を、図６（ａ）から図６（ｅ）の状態に研磨するものであり、電気的な保護膜の形成と保護膜の機械的除去及び銅の溶解除去（電気化学的除去）をバランスよく行い、研磨速度の高い面内均一性を維持したまま、平坦化することができる。
【００５９】
（本実施形態の研磨装置５０及び研磨パッド６０の高速研磨への対応）
しかし、電源からの電流Ｉを増加させて、研磨速度を高速にする場合、前述した電気的な保護膜の形成と保護膜の機械的除去及び銅の溶解除去（電気化学的除去）のバランスが悪化し、平坦性の良好な研磨が実施できない場合がある。例えば、半導体デバイスの表層配線層（グローバルライン）の形成や半導体デバイスの三次元実装に使用される貫通ビア配線形成では、２μｍ／ｍｉｎ以上の高速研磨が要求される。このためには、９０ｍＡ／ｃｍ２以上の電解電流密度が必要であり、このときのカソードセル電圧つまり金属膜に印加される電位は、図６（ｂ）の保護膜が形成された凹部Ｄ１ａであっても、凹部Ｄ１ａの金属膜Ｄ１を、電気化学的に溶解するのに十分な電気化学エネルギーとなる。このため、図６（ｃ）に示すＧ部が溶解除去され、図６（ｄ）に示す平面ができず、図６（ｅ）の状態まで研磨が進行すると、配線材が薄肉化するいわゆるデッシングが生じる。
【００６０】
これに対して、本実施形態の研磨装置５０と、研磨パッド６０は、「０．１＜（等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１）＜０．５」の条件を満たすように研磨することよって、高速でありながら、デッシングを防止して面内均一性を向上した研磨をすることができる。
以下、「０．１＜（等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１）＜０．５」の条件を満たすことによって、高速研磨、面内均一性を向上できる理由を、確認実験とともに説明する。
【００６１】
（確認実験１）
図７は、第１実施形態の小型テスト機１００を説明する図である。
図７（ａ）は、小型テスト機１００の斜視図である。
図７（ｂ）は、連結路Ｆ１３を設置し、研磨表面からの深さを調整できるテストパッド１６０を示す図である。
図７（ｃ）は、連結路Ｆ１３を設置しないつまり連結路Ｆ１３の深さが０ｍｍのテストパッド１６０の斜視図である。
テストパッド１６０は、直方体のウレタン部材（研磨表層）と絶縁体とを積層した部材に、２組の通電用電解液収容部Ｆ１１及び研磨用電解液収容部Ｆ１２を加工して作製した。
なお、図７（ｂ）に示すように、連結路Ｆ１３は、１組の通電用電解液収容部Ｆ１１及び研磨用電解液収容部Ｆ１２のみに設けた。
【００６２】
図８は、第１実施形態のテストパッド１６０と小型テスト機１００との模式的な断面図である。
図８（ａ）は、連結路Ｆ１３を設置しないテストパッド１６０で、銅板ＷのｅＣＭＰを実施したときの、直流電流の流路を模式的に示したものである。
図８（ｂ）は、連結路Ｆ１３を設置したテストパッド１６０で、銅板ＷのｅＣＭＰを実施したときの、直流電流の流路を模式的に示したものである。
図８（ｃ）は、連結路Ｆ１３を設置したテストパッド１６０で、銅板Ｗの代わりに、絶縁体により形成した同サイズのダミー基板１００ＤＢを設置して直流電圧を印加したときの直流電流の流路を模式的に示したものである。
【００６３】
図８（ｂ）に示すテストパッド１６０及び銅板Ｗは、図３（ａ）に示す研磨パッド６０及びデバイスウエハＤによる研磨の状態を、擬似的に作り出すものである。つまり、図８（ｂ）に示す銅板Ｗが接しないエリアの通電用電解液収容部Ｆ１１及び研磨用電解液収容部Ｆ１２は、図３（ａ）に示すデバイスウエハＤが接しないエリアの全ての通電用電解液収容部Ｆ１及び研磨用電解液収容部Ｆ２に対応する。同様に、図８（ｂ）に示す銅板Ｗが接するエリアの通電用電解液収容部Ｆ１１及び研磨用電解液収容部Ｆ１２は、図３（ａ）に示すデバイスウエハＤが接するエリアの全ての通電用電解液収容部Ｆ１及び研磨用電解液収容部Ｆ２に対応する。
【００６４】
ここで、図３（ａ）において、デバイスウエハＤが接するエリアの連結路Ｆ３からなる合計開口面積は、研磨パッド６０の全領域の通電用電解液収容部Ｆ１、連結路Ｆ３、研磨用電解液収容部Ｆ２からなる全開口面積に比べて著しく少ない。このため、ダミーウエハＤＢが接するエリアの連結路Ｆ３内の電解液Ｅの全容量は、研磨パッド６０の全領域の通電用電解液収容部Ｆ１、連結路Ｆ３、研磨用電解液収容部Ｆ２の電解液Eの全容量に比べて著しく少ない。従って、ダミーウエハＤＢが接するエリアの連結路Ｆ３内の電解液Ｅの全ての抵抗Ｒ３（Ｆ３）は、無視することができる。
このため、図８（ｂ）においても、銅板Ｗが接するエリアにおいて、連結路Ｆ１３を設けなくても、図３（ａ）に示す研磨パッド６０及びデバイスウエハＤによる研磨の状態とみなすことができる。
【００６５】
図８（ｂ）と同様に、図８（ｃ）に示すテストパッド１６０及びダミー基板１００ＤＢは、図５に示す研磨パッド６０及びダミーウエハＤＢの状態を、擬似的に作り出すものである。
ここで、前述したように、図５に示すダミーウエハＤＢが接するエリアにおいて、ダミーウエハＤＢが接するエリアの通電用電解液収容部Ｆ１、連結路Ｆ３、研磨用電解液収容部Ｆ２に流れる電流は、無視することができる。
このため、ダミーウエハＤＢが接するエリアにおいて、連結路Ｆ１３を設けなくても、図５に示す研磨パッド６０及びダミーウエハＤＢの状態とみなすことができる。
【００６６】
（実験方法）
確認実験１は、以下の手順に従って行った。
（１）研磨ヘッド１５２に銅板Ｗを取り付け、テストパッド１６０に押圧した。
（２）電解液Ｅをテストパッド１６０の上側から供給することによって、通電用電解液収容部Ｆ１１、電解溶液収容部Ｆ１２及び連結路Ｆ１３に電解液Ｅを供給及び排出した。
（３）アノード電極１６２とカソード電極１６４とに直流電圧を印加して、等価抵抗Ｒ２のデータを取得した。
【００６７】
（４）銅板Ｗをテストパッド１６０に押圧し、アノード電極１６２とカソード電極１６４とに直流電圧を印加した状態で、研磨ヘッド１５２を回転してテストパッド１６０及び銅板Ｗを相対移動して、銅板Ｗの研磨量のデータを取得した。銅板Ｗの研磨量のデータは、研磨前後の銅板Ｗの重量変化を測定することよって求めた。
なお、これによって、図６（ｂ）に示す凸部Ｄ１ｃに対応した研磨状況を確認することができる。
（５）同様にして、銅板Ｗをテストパッド１６０に押圧し、アノード電極１６２とカソード電極１６４とに直流電圧を印加した状態で、研磨ヘッド１５２を回転せず静置（非回転）して、銅板Ｗの研磨量のデータを取得した。
なお、これによって、図６（ｂ）に示す凹部Ｄ１ａに対応した研磨状況を確認することができる。
（６）（１）〜（５）とは別の工程によって、連結路抵抗Ｒ１のデータを取得した。連結路Ｆ３の連結路抵抗Ｒ１は、銅板Ｗの代わりにダミー基板ＤＢを載置して、テストパッド１６０及びダミー基板ＤＢを相対移動しない状態で、アノード電極１６２とカソード電極１６４とに直流電圧を印加し、その電流値と電圧値とから取得した。
【００６８】
実験条件は以下の通りである。
電解電源電流：０．４Ａ（５７ｍＡ／ｃｍ２）定電流
研磨時間：５分間
試験片Ｗ：銅板
基板回転数：０ｒｐｍ  １４０ｒｐｍ
連結路Ｆ１３の深さ：０ｍｍ  ３ｍｍ  ６ｍｍ  ９ｍｍ
電解液：クエン酸、ＢＴＡ、過酸化水素、導電剤等
【００６９】
（確認実験１の実験結果１）
図９は、第１実施形態の確認実験１の実験結果を示すグラフである。
図９のグラフは、縦軸に銅板Ｗの電解研磨効率を示し、横軸に連結路Ｆ１３の深さを示す。
電解研磨効率は、理論電解量と銅板Ｗの重量変化の百分率で表した。なお、理論電解量とは、供給した直流電流の全てが「Ｃｕ→Ｃｕ２＋＋２ｅ−」の化学反応によって、銅が溶解除去された場合の量をいう。この反応式に示されるように、この化学反応では、２Ｆ（１Ｆ＝９６４８５Ａ・ｓｅｃ）の電気量に対して１モル（６３．５ｇ）の銅が溶解除去される。
【００７０】
横軸には、「連結路深さ（ｍｍ）」から「等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１」へと変換したものを併記した。連結路深さ０〜９ｍｍに対応する等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒの範囲は、０〜０．５７である。
ここで、連結路Ｆ１３が深くなるに従って、等価抵抗Ｒ２に対する連結路抵抗Ｒ１は、大きくなる。従って、「等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１」は、「連結路深さ（ｍｍ）」と同様に、連結路Ｆの深さに対応したパラメータである。
また、連結路Ｆ１３を設置しない場合つまり図８（ａ）に示す連結路Ｆが０ｍｍの場合には、連結路抵抗Ｒ１は、等価抵抗Ｒ２に対して２桁以上大きいことが測定によって確認できている（説明は省略する）。このため、図９のグラフでは、連結路Ｆが０ｍｍの場合には、「（等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１）＝０」とした。
【００７１】
図９に示すように、連結路Ｆ１３深さが０ｍｍつまり連結路Ｆ１３を設置しない場合には、通電用電解液収容部Ｆ１１内の電解液と研磨用電解液収容部Ｆ１２内の電解液は、電気的に絶縁された状態である。
この状態では、非回転時であっても電解研磨効率が９０％を越えており、回転時の電解研磨効率とほぼ同程度である。これは、一定の電流を通電するために電源電圧が大きくなるために、銅板Ｗの表面に形成された保護膜Ｇが非回転であっても破壊され、銅が溶解除去されてしまっていることを意味している。
従って、連結路Ｆ１３深さが０ｍｍでは、電解研磨効率が良好ではあるが、その反面、図６（ｃ）に示す凹部Ｄ１ａに形成された保護膜Ｇが溶解除去されてしまい、平坦性の向上が望めない。
【００７２】
電解研磨効率は、連結路Ｆ１３が深くなる（大きくなる）に従って、回転時、非回転時ともに低下する。電解研磨効率が低下する程度は、非回転時の方が、回転時よりも大きい。
そして、非回転時の電解研磨効率は、連結路Ｆ１３の深さが９ｍｍでは、５％程度で殆ど研磨されない。
これは、銅板Ｗの表面に保護膜Ｇが形成され、保護膜Ｇを破壊して銅の溶解反応を起こす電解電流が低下して、連結路Ｆ１３を経由して流れる電流が増加するためである。つまり、連結路Ｆ１３を設けたことによって、保護膜Ｇを破壊していた電流がバイパスされるためであると考えられる。
従って、連結路Ｆ１３の深さが９ｍｍでは、電解研磨効率が低下するが、その反面、図６（ｃ）に示す凹部Ｄ１ａに形成された保護膜Ｇが溶解除去を抑制することができ、平坦性の向上に大きな効果があることを意味する。
【００７３】
なお、回転時には、保護膜が機械的研磨により除去されるため、非回転時よりも電解研磨効率が高く維持されるが、回転時であっても、電源電流が連結路Ｆ１３を経由して流れるため、電解研磨効率は低下する。この実験では、回転時であっても、（等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１）が０．５を越えると電解研磨効率が５０％以下となる。
【００７４】
図９、図１０に示す実験結果からは、以下のことが確認できた。
（１）高い研磨速度を得るためには、回転時の電解研磨効率を高い状態に維持する必要があるため、連結路Ｆ１３を小さくする方が望ましい。
（２）これに反して、平坦性の向上のためには、連結路Ｆ１３を大きくすることが望ましい。
このため、高速研磨と平坦性の向上との両方を達成するためには、連結路Ｆ１３の深さ設定する必要がある。
【００７５】
ここで、図９に示す実験結果と図６（ｃ）の研磨工程との対応を考えてみる。
回転時のデータからは、図６（ｂ）に示す凸部Ｄ１ｃに対応した研磨状況を確認することができる。回転時には、保護膜が機械的に除去されるからである。
一方、非回転時のデータからは、図６（ｂ）に示す凹部Ｄ１ａに対応した研磨状況を確認することができる。非回転時には、保護膜が機械的に除去されないからである。
金属膜Ｄ１の平坦性を向上するためには、凸部Ｄ１ｃの研磨速度に対して、凹部Ｄ１ａの研磨速度がどの程度小さいかで平坦性やオーバー研磨耐性が決まる。この条件を図９において検討すると、回転時の電解研磨効率に対する非回転時の電解研磨効率の比率が小さいほどよく、７０％以下であることが望ましい。７０％以下である範囲は、図９より、
０.１＜（等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１）
である。
一方、電解研磨効率が４５％以上の高速研磨を行える範囲は、回転時の電解研磨効率から判断すればよいので、
（等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１）＜０．５
である。
この２つの範囲が重複する範囲を選択すると、
０．１＜（等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１）＜０．５
とするのが好適である。さらに、５０％以上の高速研磨が要求される場合には、同様に判断して、
０．１＜（等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１）＜０．４
とすればよい。
【００７６】
以上のように、テストパッド１６０を備えるテスト機１００は、デバイスウエハＤの金属膜Ｄ１を、図６（ａ）から図６（ｅ）の状態に研磨する場合に、電気的な保護膜Ｇの形成と保護膜Ｇの機械的除去及び金属膜Ｄ１の溶解除去（電気化学的除去）をバランスよく行い、高い面内均一性を維持したまま、研磨速度の低下を抑え、かつ平坦化を向上することができる。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態の研磨装置５０は、金属膜Ｄ１とアノード電極６２との物理的、機械的な接触がない状態でｅＣＭＰを実施できるので、金属膜Ｄ１の擦れに起因する傷の発生を防止して、良好な研磨を実施することができる。
また、研磨装置５０は、高い面内均一性を維持したまま、研磨速度の低下を抑え、かつ平坦化を向上することができる。
【００７８】
なお、連結路Ｆ３は、全ての通電用電解液収容部Ｆ１と研磨用電解液収容部Ｆ２とを連結するように設置しなくてもよく、つまり、一部のアノードセルとカソードセルとを連結するように設置してもよい。また、連結路Ｆ３は、研磨パッド６０表面に同心円状に設置された溝、格子状に設置された溝、螺旋形状に設置された溝でもよい。すなわち、本実施形態の研磨パッド６０及び研磨方法は、「０．１＜（等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１）＜０．５」となるように連結路Ｆ３を設置すれば、連結路の形状等は問わない。
【００７９】
（第２実施形態）
図１０（ａ）は、第２実施形態の研磨装置２５０を模式的に縦断面図である。
研磨装置２５０の研磨パッド２６０は、第１実施形態の研磨パッド６０から連結路Ｆ３を削除して、研磨パッド６０表面に設置された格子状溝としたものである。
研磨パッド２６０を構成する研磨部材２６１には、溝幅２．０ｍｍ、溝深さ０．６ｍｍ、ピッチ１５ｍｍの格子状溝を有する市販のＣＭＰ用発泡ウレタンパッド（１．２７ＴＹＰＥ（ＸＹ）／３０．５  トーヨー・アドバンスト・テクノロジー（株））を使用した。
【００８０】
研磨時には、電解液Ｅは、研磨パッド２６０の表面から供給されるために、研磨パッド２６０表面には、電解液Ｅが流れている状態となる。この表面の電解液Ｅによって、通電用電解液収容部Ｆ２１の電解液Ｅと研磨用電解液収容部Ｆ２２の電解液Ｅとは、電気的に接続される。つまり、表面に電解液Ｅによる液膜が形成され、この液膜が連結路として機能し、この場合にも、研磨パッド２６０の電気的状態は、図４に示す回路によって表すことができる。
従って、研磨パッド２６０を利用しても、０．１＜（等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１）＜０．５の条件を満足して研磨することで、高い面内均一性を維持したまま、研磨速度の低下を抑え、かつ平坦性を向上することができる。
【００８１】
研磨パッド２６０による確認実験について、以下説明する。
（確認実験２）
研磨装置２５０を使用し、直径３００ｍｍのＣｕ／Ｌｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅ試験ウエハを研磨したときの平坦性の確認実験を行った。
試験条件
研磨装置：ＬＭ３００（ラップマスター）
プラテン回転数：６０ｒｐｍ
ヘッド回転数：５８ｒｐｍ
研磨圧力：０．５ｐｓｉ
電解液供給量：条件１；１００ｍＬ／ｍｉｎ
条件２；４００ｍＬ／ｍｉｎ
電源電流：２０Ａ定電流
研磨時間：条件１；４３ｓｅｃ
条件２；５３ｓｅｃ
試験片１：１０００μｍ／Ｌ＆Ｓパターン
試験片２：１００μｍ／Ｌ＆Ｓパターン
初期段差：３５０ｎｍ
【００８２】
（実験結果２）
図１０（ｂ）は、確認実験２の実験結果を示す表である。
表１に示す電解研磨効率は、直径３００ｍｍＣｕブランケットウエハを研磨したときの電解研磨効率を示すもので、銅の密度を８．９とした場合の理論除去膜厚と除去膜厚の百分率で示した。理論除去膜厚は、「銅の密度×ウエハ面積×理論除去膜厚＝理論電解量」から求めた。
【００８３】
条件１では、等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１が０．０９で電解研磨効率が９２％であるのに対し、条件２では、等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１が０．１７で電解研磨効率が８３％であった。これは、電解液の供給量の相違によるもので、電解液量が少ないとパッド研磨表面の液膜の厚みが異なると、通電用電解液収容部Ｆ２１の電解液Ｅ、表面の電解液Ｅ、研磨用電解液収容部の電解液Ｅを介した連結路抵抗に差が生じるためである。
Ｃｕ／Ｌｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅ試験ウエハの初期段差が３５０ｎｍであるため、研磨時間を条件１，２ともに３５０ｎｍ研磨するよう調整した。
条件１は、線幅１０００μｍ／Ｌ＆Ｓパターンでは、図６（ａ）の状態から図６（ｄ）の状態に研磨する過程で、凹部Ｄ１ａの段差が１００ｎｍ残ってしまい、平坦性が不十分であることを示している。
条件２は、連結路Ｆ１３を大きくして等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１を０．１７とした場合で、線幅１０００μｍ／Ｌ＆Ｓパターンでは、凹部Ｄ１ａが４０ｎｍ程度に改善されていることを示している。
【００８４】
（第３実施形態）
図１１は、第３実施形態の研磨装置３５０を模式的に示す図である。
図１１（ａ）は、研磨装置３５０の平面図（上面図）である。
図１１（ｂ）は、研磨装置３５０の縦断面図（図１１（ａ）のＢ−Ｂ部矢視断面図）である。
図１１に示すように、本実施形態の研磨パッド３６０は、アノード電極３６２（第１電極）とカソード電極３６４（第２電極）とが、同じ階層つまり研磨部材３６１の下層に設けられている。研磨部材３６１は、アノード電極３６２とカソード電極３６４とを絶縁する絶縁材を兼用している。
【００８５】
アノード電極３６２は、シート状導電部材であり、平面形状が、円盤状の中心部３３２ａに、中心部３６２ａに対して、扇形状の扇部分３６２ｂ〜３６２ｄが１２０°間隔で接続された形状をしている。アノード電極３６２は、中心部３６２ａがプラス電極５４（図１参照）に摺接することにより、プラス電極５４に対して電気的に接続される。
通電用電解液収容部Ｆ３１は、上側から見たときに、扇部分３６２ｂ〜３６２ｄに重複するように設けられている（図１１（ａ）参照）。これにより、通電用電解液収容部Ｆ３１には、アノード電極３６２が露出する。
【００８６】
一方、カソード電極３６４は、平面形状が、外周部分の外縁部３６４ａに、扇形状の扇部分３６４ｂ〜３６４ｄが１２０°間隔で接続された形状をしている。カソード電極３６４は、その外周面がマイナス電極５６（図１参照）に摺接することにより、マイナス電極５６に対して電気的に接続される。
研磨用電解液収容部Ｆ３２は、上側から見たときに、扇部分３６４ｂ〜３６４ｄに重複するように設けられている（図１１（ａ）参照）。これにより、研磨用電解液収容部Ｆ３２には、カソード電極３６４が露出する。
【００８７】
通電用電解液収容部Ｆ３１は、研磨部材３６１を貫通して設けられた貫通孔を、アノード電極３６２の表面で塞ぐようにして構成される上側が開口した凹部である。
研磨用電解液収容部Ｆ３２は、研磨部材３６１を貫通して設けられた貫通孔を、カソード電極３６４の表面で塞ぐようにして構成される上側が開口した凹部である。
【００８８】
連結路Ｆ３３は、研磨部材３６１内部の内部を貫通することによって、通電用電解液収容部Ｆ３１と研磨用電解液収容部Ｆ３２とを連通した管状に形成される。研磨装置３５０は、通電用電解液収容部Ｆ３１と研磨用電解液収容部Ｆ３２とを、連結路Ｆ３３内の電解液Ｅによって電気的に接続する。なお、研磨部材３６１よりも下層に、絶縁材が設けられている場合には、連結路Ｆ３３は、この絶縁材を貫通するように設けてもよい。
【００８９】
これにより、ｅＣＭＰ実施時の研磨パッド３６０の電気的な状態は、第１実施形態の図４と同様な状態となる。
これによって、本実施形態の研磨パッド３６０においても、等価抵抗Ｒ２／連結路抵抗Ｒ１の値を、０．１以上、０．５以下にすることにより、高い面内均一性を維持したまま、研磨速度の低下を抑え、かつ平坦化を向上することができる。
【００９０】
（第４実施形態）
図１２は、第４実施形態の研磨装置４５０を模式的に示す図である。
図１２（ａ）は、研磨装置４５０の縦断面図である。
図１２（ｂ）は、研磨装置４５０の右側面図の一部である。
なお、図１２（ａ）は、アノード接続部４８１と、カソード接続部４８２とを簡略して図示する。
【００９１】
本実施形態に研磨装置４５０は、研磨パッド４６０に電力を供給する形態を、第１実施形態〜第３実施形態から変更したものである。
図１２（ａ）に示すように、本実施形態の研磨パッド４６０は、プラテン４５１の径よりも大きい。そして、図中右側に示すように、アノード電極４６２とアノードケーブル４８１ａとを接続するために、アノード電極４６２を下側に露出させるように、絶縁材４６３の外周縁の一部に切り欠きが設けられている。一方、図中左側に示すように、カソード電極４６４は、プラテン４６１からはみ出して露出した部分が、カソードケーブル４８２ａに接続されている。
【００９２】
研磨装置４５０は、スリップリング４８０と、アノード接続部４８１と、カソード接続部４８２とを備えている。
スリップリング４８０は、電源５３からの電力を、アノードケーブル４８１ａ及びカソードケーブル４８２ａ（後述する）を介して、回転している研磨パッド４６０へと供給するロータリーコネクターである。スリップリング４８０は、プラテン４５１の回転軸Ｚ１と同軸になるように、プラテン４５１の下部に設けられている。
【００９３】
アノード接続部４８１は、アノードケーブル４８１ａと、中継部４８１ｂと、端子４８１ｃと、金属プレート４８１ｄと、ナット４８１ｆとを備えている。
アノードケーブル４８１ａは、アノード電極４６２に電力を供給するために、スリップリング４８０とアノード電極４６２との間に設けられた電気ケーブルである。アノードケーブル４８１ａは、プラテン４５１の下部及び側面を沿うように配線されている。アノードケーブル４８１ａは、絶縁材によって被覆されており、プラテン４５１に接触してもプラテン４５１とは絶縁される。
【００９４】
中継部４８１ｂは、アノードケーブル４８１ａが揺れ動かないように、アノードケーブル４８１ａをプラテン４５１の側面に固定する部材である。
端子４８１ｃは、アノードケーブル４８１ａを、金属プレート４８１ｄに取り付けるための部材であり、アノードケーブル４８１ａの先端に設けられている。
金属プレート４８１ｄは、アノード電極４６２の下側に露出した部分に固定されており、アノード電極４６２に電気的に接続されている。金属プレート４８１ｄには、下側に突出するようねじ部４８１ｅが設けられている。
ナット４８１ｆは、端子４８１ｃを金属プレートのねじ部４８１ｅにとも締めして取りける部材である。これによって、アノードケーブル４８１ａとアノード電極４６２とが、端子４８１ｃ及び金属プレート４８１ｄを介して、電気的に接続される。
【００９５】
一方、カソード接続部４８２は、カソードケーブル４８２ａと、中継部４８１ｂとを備え、アノード接続部４８１と同様な構成部品によって、カソードケーブル４８２ａとカソード電極４６４とを電気的に接続している。
【００９６】
以上の構成によって、研磨装置４５０は、電源５３と、アノード電極４６２及びカソード電極４６４とを電気的に接続し、電源５３の電力を研磨パッド４６０に供給することができる。
【００９７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、上述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。
【００９８】
（変形形態）
（１）各実施形態において、各電解セルは、各電解液収容部の底部に電極が配置される例を示したが、これに限定されない。例えば、電解液収容部の底部近傍の内側面に電極を設けてもてもよい。この場合、沈殿物等の不純物が電極に付着することがないので、通電効率を向上することができる。
【００９９】
（２）各実施形態において、プラテンと研磨パッド（基板研磨体）とが着脱できるようにした例を示したが、これに限定されない。プラテン及び研磨パッドの構成を一体で形成した基板研磨体としてもよい。
【０１００】
（３）各実施形態において、研磨パッドは、第１電極であるアノード電極に直流電源のプラス電極に接続され、第２電極であるカソード電極に直流電源のマイナス電極が接続される例を示したが、これに限定されない。研磨パッドは、第１電極に直流電源のマイナス電極が接続され、第２電極に直流電源のプラス電極が接続されてもよい。この場合、研磨パッドは、実施形態とは逆に、第１電極を有する電解液収容部が研磨用電解液収容部として機能し、第２電極を有する電解液収容部が通電用電解液収容部して機能して、金属膜を研磨することができる。
【０１０１】
（４）各実施形態において、被研磨体は、半導体のデバイスウエハである例を説明したがこれに限定されない。被研磨体は、シリコンウエハ等の基板に配線形成するものであればよく、例えば、機械部品、電気部品等を１つのウエハに集積したＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等のデバイスであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】第１実施形態の研磨装置５０の斜視図である。
【図２】第１実施形態の研磨装置５０を模式的に示す縦断面図である。
【図３】第１実施形態の研磨装置５０の一部（図２の２点鎖線内）の拡大図である。
【図４】第１実施形態の研磨パッド６０によって構成される電気回路を説明する図である。
【図５】第１実施形態の研磨パッド６０の電流の流れを説明する図である。
【図６】第１実施形態のデバイスウエハＤの研磨工程を説明する縦断面図である。
【図７】第１実施形態の小型テスト機１００を説明する図である。
【図８】第１実施形態のテストパッド１６０と小型テスト機１００との模式的な断面図である。
【図９】第１実施形態の確認実験１の実験結果を示すグラフである。
【図１０】第２実施形態の研磨装置２５０を模式的に示す縦断面図及び確認実験２の実験結果を示す表である。
【図１１】第３実施形態の研磨装置３５０を模式的に示す図である。
【図１２】第４実施形態の研磨装置４５０を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１０３】
５０，２５０，３５０，４５０  研磨装置
５１  プラテン
６０，２６０，３６０，４６０  研磨パッド
６１，２６１，３６１，４６１  研磨部材
６２，１６２，３６２，４６２  アノード電極
６３，２６３，４６３  絶縁材
６４，１６４，２６４，３６４，４６４  カソード電極
１６０  テストパッド
４８１  アノード接続部
４８２  カソード接続部
Ｃ１  通電用電解セル
Ｃ２  研磨用電解セル
Ｄ  デバイスウエハ
Ｄ１  金属膜
ＤＢ  ダミーウエハ
ＤＢ１００  ダミー基板
Ｆ１，Ｆ１１，Ｆ２１，Ｆ３１  通電用電解液収容部
Ｆ２，Ｆ１２，Ｆ２２，Ｆ３２  研磨用電解液収容部
Ｆ３，Ｆ１３，Ｆ３３  連結路
Ｒ１  連結路抵抗
Ｒ２  等価抵抗
Ｗ  銅板
【図１】
2010106324.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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