(57)【要約】  デバイスウエハの導電体層を、ダメージを与えずに研磨することができるウエハ研磨用の接触導電体、半導体デバイスウエハ用の研磨パッド及び半導体の製造方法を提供する。   導電体層Ｄ１に対して電気的及び機械的に接触させる接触導電体６１０を、鱗片状黒鉛材料を主成分とし、合成樹脂材料を５〜４０ｗｔ％含ませて、鱗片状黒鉛の微粉末の隙間に樹脂が充填するように形成し、解液の浸透を防止してガス発生による鱗片状結晶の剥離を減少させた。
2007072943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハの導電体層をアノードとし、前記アノードと対極であるカソードとの間に電解液を介在させて前記導電体層を電気化学的又は電気化学的機械的に研磨する研磨装置に設けられ、前記導電体層に対して電気的及び機械的に接触するウエハ研磨用の接触導電体において、
鱗片状黒鉛材料と合成樹脂との複合体で形成されること、
を特徴とするウエハ研磨用の接触導電体。
【請求項２】
請求項１に記載のウエハ研磨用の接触導電体において、
前記鱗片状黒鉛材料と合成樹脂との複合体で形成され、８０℃の温水に２４時間浸漬させたとき、浸漬後の重量増加率が１０ｗｔ％以下であること、
を特徴とするウエハ研磨用の接触導電体。
【請求項３】
請求項１に記載のウエハ研磨用の接触導電体において、
合成樹脂材料を５〜４０ｗｔ％含むこと、
を特徴とするウエハ研磨用の接触導電体。
【請求項４】
請求項３に記載のウエハ研磨用の接触導電体において、
前記合成樹脂材料が、フラン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂であること、
を特徴とするウエハ研磨用の接触導電体。
【請求項５】
請求項１に記載のウエハ研磨用の接触導電体において、
この接触導電体は、前記ウエハに対して面接触すること、
を特徴とするウエハ研磨用の接触導電体。
【請求項６】
請求項１に記載のウエハ研磨用の接触導電体において、
この接触導電体は、半導体デバイスウエハ研磨用の接触導電体であること、
を特徴とするウエハ研磨用の接触導電体。
【請求項７】
電解液を収容する複数の電解液収容部を有し、半導体デバイスウエハの導電体層をアノードとし、前記アノードの対極のカソードとの間に前記電解液を接触させて電解セルを形成し、電圧を印加することにより、前記導電体層を電気化学的機械的に研磨する研磨パッドにおいて、
前記導電体層を押圧し、前記導電体層に対して相対移動することにより、前記導電体層を機械的に研磨する機械的研磨層と、
前記機械的研磨層の前記電解セル以外の部分に配置され、前記導電体層に当接して電気的に導通可能な、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の接触導電体と、
前記機械的研磨層よりも下側に設けられ、前記接触導電体に電力を伝達する電力伝達部と、
前記電力伝達部と前記カソードとの間を絶縁する絶縁層と、
を備える半導体デバイスウエハ用の研磨パッド。
【請求項８】
電解液を収容する複数の電解液収容部を有し、半導体デバイスウエハの導電体層をアノードとし、前記アノードの対極のカソードとの間に前記電解液を接触させて電解セルを形成し、電圧を印加することにより、前記導電体層を電気化学的機械的に研磨する半導体の製造方法において、
前記導電体層を機械的に研磨する機械的研磨層の前記電解セル以外の部分に配置された請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の接触導電体を、前記導電体層の研磨面との接触面積が、前記研磨面の０．５％以上の比率になるように前記導電体層に押圧し電気的に導通した状態で、前記機械的研磨層を、前記導電体層に対して相対移動する研磨工程
を備えた半導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハの導電体層と接触して、導電体層をアノードとするウエハ研磨用の接触導電体、半導体デバイスウエハ用の研磨パッド及び半導体の製造方法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し、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。【０００３】
近年、デバイスの低消費電力化及び高速化の目的で、層間絶縁膜に低誘電率材料（いわゆるＬｏｗ−ｋ材料）の導入と検討されている。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における回転数や研磨圧力に依存する摩擦力によって、銅配線材が層間絶縁膜から剥離することがあるため、研磨圧力を極端に低下させて研磨する超低圧研磨方法が検討されてきた。【０００４】
ところが、この超低圧ＣＭＰは、研磨レートの低下とそのウエハ面内均一性の劣化の問題があるため、ＣＭＰに代わって、さらに、以下４つの方法（電気化学的研磨方法及び電気化学的機械的研磨方法）が提案されている。
（１）デバイスウエハ導電体層にアノード電極を接触させ、カソードに曲率を持たせて電解液中で対峙させて、導電体層を溶解、除去する電気化学的研磨方法である（例えば、特許文献１）。
（２）電解液で満たされた容器（ベジン）に研磨部材を有する回転定盤を設置し、回転定盤と、容器底部に設置したカソードを対峙させて、デバイスウエハ導電体層にアノード電極を接触させながら研磨部材に押し付けて（押圧して）電気化学的機械的研磨を行う方法である（例えば、特許文献２）。
（３）プラテンに搭載し、アノードとカソードとを有する研磨パッドを用いる電気化学的機械的研磨方法である（例えば、特許文献３）。
（４）パッドに導電性表層を設置してデバイスウエハ導電体層をアノードとし、プラテンをカソードとして複数の電解液収容部に電解液を充填して電解セルを形成させ、プラテン・ロータリ型研磨装置等を用いて電気化学的に研磨する方法である（例えば、特許文献４）。【０００５】
しかし、上記した方法は、デバイスウエハ導電体層に直流電力を供給する目的で、直流電源のプラス極に接続された接触導電体をデバイスウエハ導電体層に接触させて通電する必要があり、銅配線材にスクラッチなどのダメージを与える問題があった。
【特許文献１】特開２００３−１９３３００号公報
【特許文献２】特表２００４−５３１８８５号公報
【特許文献３】Ｐｕｂ．Ｎｏ．ＵＳ２００４／０２１４５１０Ａ１号公報
【特許文献４】特開２００５−１３９４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、ウエハの導電体層を、ダメージを与えずに研磨することができるウエハ研磨用の接触導電体、半導体デバイスウエハ用の研磨パッド及び半導体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するために、第１の発明は、ウエハの導電体層をアノードとし、前記アノードと対極であるカソードとの間に電解液を介在させて前記導電体層を電気化学的又は電気化学的機械的に研磨する研磨装置に設けられ、前記導電体層に対して電気的及び機械的に接触するウエハ研磨用の接触導電体において、鱗片状黒鉛材料と合成樹脂との複合体で形成されること、を特徴とするウエハ研磨用の接触導電体である。
第２発明は、第１の発明のウエハ研磨用の接触導電体において、前記鱗片状黒鉛材料と合成樹脂との複合体で形成され、８０℃の温水に２４時間浸漬させたとき、浸漬後の重量増加率が１０ｗｔ％以下であること、を特徴とするウエハ研磨用の接触導電体である。
第３の発明は、第１の発明のウエハ研磨用の接触導電体において、合成樹脂材料を５〜４０ｗｔ％含むこと、を特徴とするウエハ研磨用の接触導電体である。
第４の発明は、第３の発明のウエハ研磨用の接触導電体において、前記合成樹脂材料が、フラン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂であること、を特徴とするウエハ研磨用の接触導電体である。
第５の発明は、第１の発明のウエハ研磨用の接触導電体において、この接触導電体は、前記ウエハに対して面接触すること、を特徴とするウエハ研磨用の接触導電体である。
第６の発明は、第１の発明のウエハ研磨用の接触導電体において、この接触導電体は、半導体デバイスウエハ研磨用の接触導電体であること、を特徴とするウエハ研磨用の接触導電体である。
第７の発明は、電解液を収容する複数の電解液収容部を有し、半導体デバイスウエハの導電体層をアノードとし、前記アノードの対極のカソードとの間に前記電解液を接触させて電解セルを形成し、電圧を印加することにより、前記導電体層を電気化学的機械的に研磨する研磨パッドにおいて、前記導電体層を押圧し、前記導電体層に対して相対移動することにより、前記導電体層を機械的に研磨する機械的研磨層と、前記機械的研磨層の前記電解セル以外の部分に配置され、前記導電体層に当接して電気的に導通可能な、第１の発明から第６の発明までのいずれか１つの接触導電体と、前記機械的研磨層よりも下側に設けられ、前記接触導電体に電力を伝達する電力伝達部と、前記電力伝達部と前記カソードとの間を絶縁する絶縁層と、を備える半導体デバイスウエハ用の研磨パッドである。
第８の発明は、電解液を収容する複数の電解液収容部を有し、半導体デバイスウエハの導電体層をアノードとし、前記アノードの対極のカソードとの間に前記電解液を接触させて電解セルを形成し、電圧を印加することにより、前記導電体層を機械的に研磨する半導体の製造方法において、前記導電体層を電気化学的機械的に研磨する機械的研磨層の前記電解セル以外の部分に配置された第１の発明から第６の発明までのいずれか１つの接触導電体を、前記導電体層の研磨面との接触面積が、前記研磨面の０．５％以上の比率になるように前記導電体層に押圧し電気的に導通した状態で、前記機械的研磨層を、前記導電体層に対して相対移動する研磨工程を備えた半導体の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
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、ウエハの導電体層に接触させて、導電体層をアノードとする接触導電体が合成樹脂と鱗片状黒鉛材料との複合体で形成された成形体であるので可撓性を有し、ウエハ導電体層に対して機械的に接触する場合に、ウエハ導電体層との機械的な接触による擦れに起因する傷の発生を防止できる。【０００９】
（２）本発明は、鱗片状黒鉛材料と合成樹脂との複合体で形成され、８０℃の温水に２４時間浸漬させたとき、浸漬後の重量増加率が１０ｗｔ％以下である。このため、電解液の浸透を防止できるので、内部からのガス発生による鱗片状黒鉛結晶の剥離を減少させることができる。これにより、耐久性が改善でき、また、鱗片状黒鉛結晶の剥離粉による導電体層のダメージ（スクラッチ等）を低減できる。【００１０】
（３）本発明は、合成樹脂の含有率が５〜４０ｗｔ％であるため、鱗片状黒鉛の結晶の隙間に合成樹脂が充填されるので、電解液の浸透を防止することができる。また、耐久性のさらなる向上が図れ、長時間の使用でも導電体層の損傷を防止することができる。【００１１】
（４）本発明は、接触導電体とウエハとが面接触するので、点接触に比べて、スクラッチを減らすことができ、また、接触導電体とウエハと接触部の電気抵抗を減らし、安定した電気化学的機械的研磨を行うことができる。【００１２】
（５）本発明は、接触導電体とウエハとが面接触するので、点接触に比べて、接触導電体とウエハとの接触圧力を小さくできるため、接触面の研磨面の傷の発生を防止することができる。また、点接触に比べて、接触導電体とウエハとの接触部の電気抵抗を減らすことができるので、ジュール熱の発生を低減し、ジュール熱にともない局部的に不均一な温度分布になることをも低減し、安定した電気化学的機械的な研磨を行うことができる。【００１３】
（６）本発明は、ウエハが半導体デバイスウエハ研磨用の接触導電体であるので、半導体デバイスウエハを、前述の効果を発揮して、電気化学的機械的な研磨をすることができる。【００１４】
（７）本発明は、接触導電体を、導電体層の研磨面積の０．５％以上の接触面積になるように導電体層に当接させるので、接触圧力を低減し、またジュール熱の発生を抑えることができるので、面内均一性を向上し、研磨面の傷の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による電極部材の実施例１を装着する研磨装置の斜視図である。
【図２】実施例１のプラス電極の構造を説明する説明図である。
【図３】実施例１の電解セルパッドの斜視図及び断面図である。
【図４】実施例１の接触電極ユニットの組み立て順序を説明する斜視図及び断面図である。
【図５】実施例１の電解セルパッドによって形成された電解セルを説明する断面図である。
【図６】実施例１の接触導電体に使用した燐片状黒鉛の結合状態を示す図である。
【図７】本発明による本実施例２の電解セルパッドの斜視図及び断面図である。
【図８】本発明による本実施例３の電解セルパッドの斜視図及び断面図である。
【図９】本発明に接触導電体の樹脂の含有重量比を変えた場合における研磨面の傷の確認実験の結果を示す表である。
【図１０】本発明による接触導電体とデバイスウエハとの接触面積を変えた場合における平均研磨レート、面内均一性、研磨面の傷の確認実験の結果を示す表である。
【符号の説明】
【００１６】
５０    研磨装置
５１    プラテン
５２    研磨ヘッド
５３    電源
５４，５４Ａ〜５４Ｃ，２５４，３５４    プラス電極
５５    マイナス電極
６０，２６０，３６０    電解セルパッド
６１    接触電極ユニット
６２，２６２，３６２    研磨部材層
６３，３６３    導電性部材層
６４，２６４，３６４    第１絶縁層
６５，２６５，３６５    第２絶縁層
６６，２６６，３６６    導電性シート層
２６１，３６１    接触導電体
５４１    摺動導電体
５４２    板ばね
５４３    支持体
５４４    支持体用アーム
５４５    支柱
６１０    接触導電体
６１０ａ    鉛直方向逃げ導入部
６１１    電極固定ケース
６１２    弾性体
６１３    導電体
Ｃ    電解セル
Ｄ    デバイスウエハ
Ｄ１    導電体層
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、デバイスウエハの導電体層を、ダメージを与えずに電気化学的機械的に研磨することができるウエハ研磨用の接触導電体、半導体デバイスウエハ用の研磨パッド及び半導体の製造方法を提供するという目的を、デバイスウエハの導電体層に接触させて導電体層をアノードとする接触導電体を、鱗片状黒鉛材料と合成樹脂との複合体で形成することにより、鱗片状黒鉛の結晶の隙間に樹脂が充填するように形成し、適度な導電性を確保するとともに、電解液の浸透を防止してガス発生による鱗片状黒鉛結晶の剥離を減少させることにより実現した。
【実施例１】
【００１８】
次に、図面等を参照しながら、本発明によるデバイスウエハ研磨用の接触導電体の実施例１を説明する。
最初に、本実施例の接触導電体を装着する研磨装置５０の概略について説明する。
研磨装置５０は、プラテン・ロータリ型の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）に用いられるＣｕ−ＣＭＰ装置の一組のプラテン／ヘッドである。
図１は、研磨装置５０の斜視図であり、図２は、研磨装置５０の平面図（上面図）及びプラス電極を示す断面図である。
図１に示すように、研磨装置５０は、プラテン５１（回転定盤）と、研磨ヘッド５２と、電源５３と、プラス電極５４と、マイナス電極５５と、ノズル５６とを備えている。【００１９】
プラテン５１は、電解セルパッド６０（後述する）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。
研磨ヘッド５２は、その下面に、半導体のデバイスウエハ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。研磨ヘッド５２には、デバイスウエハＤを導電体層Ｄ１が下側になるように装着される。【００２０】
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、後述するように、デバイスウエハＤの導電体層Ｄ１にアノードを形成し、また電解セルパッド６０の導電性シート層６６（後述する）にカソードを形成する。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、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。【００２１】
プラス電極５４及びマイナス電極５５は、導電性部材層６３及び導電性シート層６６（後述する）に電力を伝達するための部材である。プラス電極５４及びマイナス電極５５は、配線を介して電源５３のプラス端子及びマイナス端子に電気的に接続され、導電性部材層６３及び導電性シート層６６に接触することにより、導電性部材層６３及び導電性シート層６６に電力を伝達する。なお、プラテン５１が導電体の場合、図１に示すように、マイナス電極５５は、プラテン５１を介して導電性シート層６６に電力を供給してもよい。（図１には、プラス電極５４及びマイナス電極５５を模式的に示す）。【００２２】
図２に詳細に示すように、プラス電極５４は、３つのプラス電極５４Ａ〜５４Ｃから構成される。以下プラス電極５４Ａについて説明するが、他のプラス電極についても同様である。プラス電極５４Ａは、導電性部材層６３に摺接し導電性部材層６３に電気的に接続された摺動導電体５４１と、摺動導電体５４１を保持し摺動導電体５４１を導電性部材層６３に付勢する板ばね（付勢部材）５４２と、板ばね５４２を支持する支持体５４３と、支持体５４３をその軸回りに回転可能に支持する支持体用アーム５４４と、支持体用アーム５４４が固定された支柱５４５とから構成される。
摺動導電体５４１は、配線５４１ａを介して電源５３のプラス端子に接続され、実際に導電性部材層６３に接触する部材である。摺動導電体５４１は、導電性部材層６３との摺接の際に生じた粉体が、導電体層Ｄ１（図１参照）を損傷させないために導電体層Ｄ１よりも柔らかい材料であって、さらに、導電性部材層６３に対する接触面の耐磨耗性を向上するために導電性部材層６３と同一の材料から形成することが望ましい。
板ばね５４２は、裏面に摺動導電体５４１を貼付して保持するための部材であり、ステンレス等の材料から形成される。板ばね５４２は、支持体５４３の底面に、摺動導電体５４１と一体で、ネジ５４２ａを用いてネジ止めされている。板ばね５４２は、摺動導電体５４１と導電性部材層６３とが適度な接触圧で当接するように、ばね定数等が調整されている。【００２３】
支持体５４３は、摺動導電体５４１、板ばね５４２等を支持するためのブロック体である。また、支持体５４３は、側面に設けられた溝に支持体用アーム５４４が挿入され、これをネジ５４３ａで押し付けることにより、支持体用アーム５４４の軸を中心とした回転（矢印θ３方向）の調整可能である。これにより、プラス電極５４は、摺動導電体５４１と導電性部材層６３との接触圧を調整することができる。
支持体用アーム５４４は、支持体５４３と支柱５４５とを連結するための軸体であり、軸方向が、プラテン５１の中心を向くように配置される。
支柱５４５は、プラテン５１よりも外側に配置されたブロック体であり、支持体用アーム５４４が固定されている。
以上の構造により、プラス電極５４は、摺動導電体５４１と導電性部材層６３とを適度な接触圧で当接させ、また接触圧の調整をすることができる。【００２４】
ノズル５６は、図１に示すように、電解セルパッド６０の上方に配置され、電解セルパッド６０に電解液Ｅを供給する。
電解液Ｅには、クエン酸などの有機酸、リン酸などの無機酸、硫酸銅などの塩を主成分とした水溶液が使用でき、保護膜形成剤や研磨砥粒、酸化剤などを含ませることができる。【００２５】
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と電解セルパッド６０とを接触させ、これらを相対移動させる。これにより、デバイスウエハＤの導電体層Ｄ１の表層は、電気化学的な保護膜が形成されると同時に、保護膜が機械的に除去され、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、研磨装置５０は、電解セルパッド６０を取り付けることにより、導電体層Ｄ１の電気化学的機械的研磨（ＥＣＭＰ）を行ない、デバイスウエハの配線形成を行うことができる。【００２６】
次に、本実施例の電解セルパッド６０の構成等について説明する。
図３（ａ）は、電解セルパッド６０の斜視図であり、図３（ｂ）は、縦断面図（図３（ａ）に示すＢ−Ｂ部矢視断面図）である。図４は、接触電極ユニット６１を示す図であり、図４（ａ）から図４（ｃ）は、組み立て順を示す斜視図であり、図４（ｄ）は、電解セルパッド６０に組み込まれ状態の断面図である。
図３（ａ）に示すように、電解セルパッド６０は、電解液Ｅを収容するための複数の電解液収容部Ｆが設けられた円盤状の部材である。電解セルパッド６０は、４つの接触電極ユニット６１が設けられ、また研磨部材層６２（研磨部材）と、導電性部材層６３と、第１絶縁層６４と、第２絶縁層６５と、導電性シート層６６とが上側からこの順に積層されている。【００２７】
接触電極ユニット６１は、接触導電体６１０をデバイスウエハＤの導電体層Ｄ１に当接させて電気的に導通し、導電体層Ｄ１にアノードを形成するためにユニット化された部材である。接触電極ユニット６１は、導電体層Ｄ１に当接する接触導電体６１０と、弾性変形することにより接触導電体６１０を鉛直方向に移動可能に支持する弾性体６１２と、接触導電体６１０と導電性部材層６３とを電気的に接続する導電体６１３と、樹脂製の電極固定ケース６１１とから構成される。本実施例では、４つの接触電極ユニット６１を、上面から見たときに、研磨部材層６２の研磨パッド面の中心から略等距離の位置で、略等角度（本実施例では、９０度）になる位置に配置した例を示す。また、接触電極ユニット６１は、電解セルを形成するための貫通孔６２ｂ以外の部分に配置されている。接触電極ユニット６１は、図４に示すように、接触導電体６１０と、樹脂製の電極固定ケース６１１と、弾性体６１２と、導電体６１３とから構成される。【００２８】
接触導電体６１０は、導電体層Ｄ１に実際に当接して、導電体層Ｄ１に直流電力を供給するための部材であり、弾性体６１２により鉛直方向に移動可能に保持される。接触導電体６１０は、円柱状に形成されており、上面の縁部全周を面取りして設けられた鉛直方向逃げ導入部６１０ａが形成されている。接触導電体６１０は、後述するように、鉛直方向逃げ導入部６１０ａが、デバイスウエハＤに取り付けられたリテーナリングＤ３に当接することにより、鉛直方向下側に移動することができる。
なお、接触導電体６１０の電気的性質、材料等については、後述する。【００２９】
電極固定ケース６１１は、接触電極ユニット６１の外郭を形成するためのケース部材であり、中空円筒形に形成されている。電極固定ケース６１１は、この中空円筒の内壁に、接触導電体６１０の円柱側面が摺接する。すなわち、この中空円筒の内径は、接触導電体６１０が鉛直方向に摺動できる程度の大きさである。電極固定ケース６１１の高さｄ１は、例えば、３〜５ｍｍ程度である。【００３０】
弾性体６１２は、接触導電体６１０を鉛直方向に移動可能に支持するための弾性体であり、例えば、ゴム硬度１０〜５Ｈｓのフッ素系の合成ゴムである。弾性体６１２は、その外径が電極固定ケース６１１の内径とほぼ等しい中空円筒形に形成され、電極固定ケース６１１内にこの内壁との間に隙間なく収容される。弾性体６１２は、中空円筒形の上面に切り欠け６１２ａ（図４（ｄ）参照）を設けることにより、ばね定数の調整をすることができる。【００３１】
研磨時において、接触導電体６１０は、デバイスウエハＤによって直接加圧され、鉛直方向下側に移動する（図３（ｂ）参照）。このため、弾性体６１２は、適度のばね定数を有することが必要である。
接触導電体６１０の押圧の値は、研磨圧力とほぼ等しい。超低圧研磨では、研磨圧力が６．９×１０２〜６．９×１０３Ｎ／ｍ３（７〜７０ｇｆ／ｃｍ２、０．１〜１ｐｓｉ）の範囲で使用されるため、弾性体６１２のばね定数は、研磨圧が６．９×１０２Ｎ／ｍ２（７ｇｆ／ｃｍ２、０．１ｐｓｉ）で接触導電体６１０が研磨部材層６２表面より０．３ｍｍ突き出している場合、４．７×１０３Ｎ／ｍ（４．７ｋｇｆ／ｃｍ）以下であるものを選択することが望ましい。また、接触導電体６１０と導電体層Ｄ１とを安定して接触させて、電気的に導通させるために、弾性体６１２のばね定数を２．９×１０３〜５．４×１０３Ｎ／ｍ（３〜５．５ｋｇｆ／ｃｍ）程度に設定するのが好適である。【００３２】
導電体６１３は、接触導電体６１０と導電性部材層６３とを電気的に接続するための部材であり、銅、及び金等貴金属の板材をプレス加工等して作製される。導電体６１３は、上部円盤６１３ａと下部円盤６１３ｂとを、接続部６１３ｃで接続した形状である。上部円盤６１３ａの外径は、弾性体６１２の外径とほぼ等しく、下部円盤６１３ｂの外径は、電極固定ケース６１１の外径とほぼ等しい。導電体６１３は、例えば、ばね性の小さい材料を選択することにより、上下方向へばね性を持たないように形成される。導電体６１３にばね性を持たせない理由は、弾性部材である弾性体６１２に積極的に接触導電体６１０を支持させるためである。すなわち、接触導電体６１０を複数の弾性部材で支持すると、ばね圧の設定、調整等が煩雑となるため、これを防止するためである。【００３３】
接触電極ユニット６１を組み立てるときは、最初に、図４（ｂ）に示すように、導電体６１３の上部円盤６１３ａと下部円盤６１３ｂとの間に弾性体６１２を挟み込み、導電体６１３の接続部６１３ｃを弾性体６１２の内部に収容する。次に、導電体６１３の上部円盤６１３ａと弾性体６１２とが、電極固定ケース６１１の下側から挿入される。そして、最後に、導電体６１３の上部円盤６１３ａの上面と、接触導電体６１０の底面とが、導電性接着剤６１４等（図４（ｄ）参照）により機械的、電気的に接続され、接触電極ユニット６１の組み込みが完了する。【００３４】
接触電極ユニット６１の電解セルパッド６０への装着は、電解セルパッド６０に設置された設置スペース（ポケットＰ）への圧入により行われる。このため、接触電極ユニット６１は、電解セルパッド６０に対する着脱を容易に行うことができる。ポケットＰは、電解セルパッド６０の表面を窪ませて設けられた有底の穴である。ポケットＰは、開口部の径ｄ２が、接触電極ユニット６１を圧入できるように、電極固定ケース６１１の外径よりも小さい。ポケットＰは、研磨部材層６２、第１絶縁層６４に連通して設けられた貫通孔６２ａ，６４ｂから形成され、また底面が導電性部材層６３の表面によって形成される。導電性部材層６３と導電体６１３とは、接触電極ユニット６１が電解セルパッド６０に装着されたときに、導電性部材層６３の表面と導電体６１３の下部円盤６１３ｂ下面とが当接することにより、電気的に接続する。【００３５】
接触電極ユニット６１は、図４（ｄ）に示すように、電解セルパッド６０に装着されたときに、接触導電体６１０が電解セルパッド６０の研磨表面よりわずかに突き出す。デバイスウエハＤには、外周を保護するために円環状のリテーナリングＤ３が設けられているが（図３（ａ）参照）、接触導電体６１０は、鉛直方向逃げ導入部６１０ａが、このリテーナリングＤ３に当接することにより（図４（ｄ）の２点鎖線内参照）、鉛直方向下側に移動する。このため、接触導電体６１０は、リテーナリングＤ３との衝突による損傷を防ぐことができる。【００３６】
以上のようして、接触電極ユニット６１は、導電性部材層６３と接触導電体６１０（デバイスウエハ研磨用接触電極）とを、導電体６１３を介して電気的に接続する。そして、電解セルパッド６０の研磨表面よりわずかに突き出た接触導電体６１０と、デバイスウエハＤの導電体層Ｄ１とを当接させ、導電体層Ｄ１に直流電力を供給する。
また、接触電極ユニット６１は、接触導電体６１０を上下方向に移動可能に支持する部材として弾性体６１２を用い、これとは別に、接触導電体６１０に電気的に接続する部材として導電体６１３を用いている。これにより、接触導電体６１０が導電体層Ｄ１に押圧する際の圧力の調整を容易にするともに、小さいスペースの中で、接触導電体６１０と導電性部材層６３とを電気的に確実に接続することができる。【００３７】
ところで、電解セルパッド６０は、後述する研磨部材層６２が発泡ポリウレタン等から形成される。このため、研磨部材層６２の研磨表面が目詰まりする場合があり、この目詰まりを解消するために、定期的にダイヤモンドドレッサ等を使用して、研磨表面をコンディショニングする必要がある。コンディショニングをするときに、接触導電体６１０は、ダイヤモンドドレッサと衝突して損傷する可能性がある。しかし、本実施例の接触電極ユニット６１は、電解セルパッド６０への着脱が容易であるため、コンディショニングの際に、接触電極ユニット６１を取り外すことにより、接触導電体６１０の損傷を防止することができる。【００３８】
研磨部材層６２（研磨部材）は、図３に示すように、デバイスウエハＤの導電体層Ｄ１に押圧した状態で相対移動することにより、導電体層Ｄ１の表面に形成された不働態皮膜（後述する）を機械的に除去するための部材である。研磨部材層６２は、研磨装置５０のプラテン５１と研磨ヘッド５２（図１参照）とが回転運動することにより、デバイスウエハＤに対して相対移動することができる。研磨部材層６２は、円盤状の部材であり、電解液収容部Ｆの一部を形成するための貫通孔６２ｂが設けられている。【００３９】
導電性部材層６３（電力伝達部）は、研磨装置５０の摺動導電体５４１と接触電極ユニット６１の導電体６１３を導通させるための部材であり、図３（ａ）に示すように、円盤状に形成され、第１絶縁層６４の下層に積層されている。導電性部材層６３は、円盤の外径が、研磨部材層６２及び第１絶縁層６４よりも大きく、上面の露出部分６３ａが摺動導電体５４１に接触することにより、電源５３に対して電気的に接続される。また、導電性部材層６３は、その上面が、導電体６１３に対して電気的に接続され、導電体６１３の下部円盤６１３ｂを下面から支持するように配置される。導電性部材層６３は、電解液収容部Ｆの一部を形成するための貫通孔６３ｂが設けられている（図４参照）。
導電性部材層６３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、合成樹脂との複合炭素材等）等から形成される。【００４０】
第１絶縁層６４は、研磨部材層６２と導電性シート層６６との間を電気的に絶縁するための部材であり、図３に示すように、研磨部材層６２と同径の円盤状に形成されている。第１絶縁層６４は、電解液収容部Ｆの一部を形成するための貫通孔６４ｂが設けられている。
第２絶縁層６５は、導電性部材層６３と導電性シート層６６との間を電気的に絶縁するための部材であり、図３に示すように、導電性部材層６３と同径の円盤状に形成され、導電性部材層６３の下層に積層されている。第２絶縁層６５は、電解液収容部Ｆの一部を形成するための貫通孔６５ｂが設けられている。【００４１】
導電性シート層６６は、カソードを形成するためのシート部材であり、図３に示すように、導電性部材層６３と同径でありプラテン５１の外径よりも大きい円盤状に形成され、第２絶縁層６５の下層に積層されている。導電性シート層６６は、図３（ｂ）に示すように、第２絶縁層６５の貫通孔６５ｂを下側から塞ぐことにより、電解液収容部Ｆの底部を形成する。導電性シート層６６は、電源５３（図１参照）に対して電気的に接続されており、電解液収容部Ｆに電解液Ｅが収容されたときに、アノードを形成するデバイスウエハＤの導電体層Ｄ１の対極に、カソードを形成する。なお、図３（ｂ）は、導電性シート層６６と電源５３とを電気的に接続するために、導電性シート層６６の下面の露出部分６６ａと、マイナス電極５５とを摺接させる例を示すが、前述したように、導電性シート層６６とマイナス電極５５との間に、プラテン５１が介在するようにしてもよい（図１参照）。
導電性シート層６６は、導電性を有し、電解液Ｅに対して不溶性のある材料であれば金属、非金属を問わず使用することができる。導電性シート層６６は、プラテン５１に粘着剤等により固定されており、これにより、電解セルパッド６０は、研磨装置５０に回転可能に載置される。【００４２】
次に、電解セルパッド６０が電解セルＣを形成して、デバイスウエハＤの導電体層Ｄ１を研磨する原理について説明する。
図５に示すように、研磨時において、電解液収容部Ｆは、その内部が電解液Ｅによって満たされ、またその上部開口部が、デバイスウエハＤの導電体層Ｄ１によって蓋をされた状態になる。導電体層Ｄ１は、電源５３（図１参照）のプラス端子に対して、プラス電極５４、導電性部材層６３、接触導電体６１０（図３参照）等を介して、電気的に接続されているためアノードとなる。一方、導電性シート層６６は、電源５３のマイナス端子に対して、マイナス電極５５（図３参照）等を介して、電気的に接続されているためカソードとなる。これにより、アノード及びカソードと、これらに挟まれ電解液Ｅが満たされた電解液収容部Ｆとによって、電解セルＣが形成される。
導電体層Ｄ１がアノードとなることにより、導電体層Ｄ１を形成する銅は、「Ｃｕ→Ｃｕ２＋＋２ｅ−」による電気化学反応によって溶解、除法される。導電体層Ｄ１の溶解、除法が進行すると、導電体層Ｄ１に不働態皮膜が形成されるが、この不働態皮膜は、研磨部材層６２により機械的に除去される。導電体層Ｄ１は、このような表層の溶解、除法と、不働態皮膜の除去とが、繰り返し行なわれることにより、電気化学的機械的に研磨される。【００４３】
次に、接触導電体６１０の電気的性質、材質等について詳細に説明する。
最初に、接触導電体６１０とデバイスウエハＤの導電体層Ｄ１との接触について説明する。
電気化学的研磨でデバイスウエハＤの導電体層Ｄ１を研磨する場合において、電解液Ｅの電気分解が少ないときは、研磨量と通電電気量とはクーロンの法則に従う。例えば、導電体層Ｄ１がＣｕで、１Ａで６０ｓｅｃ間研磨したときの研磨量は、通電電気量が６０Ｃ（クーロン）であり、Ｃｕは２電子反応であるので、１９．７ｍｇである。これは、φ３００ｍｍブランケットＣｕウエハの除去膜厚に換算（Ｃｕの密度を８．９とした）すると、３３ｎｍに相当する。従って、６０ｓｅｃ当たり５００〜１５００ｎｍを除去する場合、通電電流は、全てＣｕ研磨に利用されると仮定しても１５Ａ〜４５Ａ必要である。
このため、点接触及び線接触では、接触電流密度が極端に過大となり（例えば、通電電流４５Ａで全接触面積が１×１０−５ｍ２（０．１ｃｍ２）とすると４．５×１０６Ａ／ｍ２（４５０Ａ／ｃｍ２）の電流密度となる。）、局部的なジュール熱によって導電体層Ｄ１に与えるダメージが避けられない。【００４４】
そこで、本実施例では、過大電流密度によるダメージを避けるために、接触導電体６１０とデバイスウエハＤとを面接触させている。なお、面接触にすることにより、接触導電体６１０と導電体層Ｄ１との擦れに起因する傷が発生する場合があるが、本実施例の接触導電体６１０は、材質を鱗片状黒鉛材料と合成樹脂の複合体とすることで、この傷の発生を防止している。つまり、本実施例では、面接触にすることにより、点接触に比べて、接触導電体６１０とデバイスウエハＤとの接触圧力を小さくできるため、接触面の研磨面の傷の発生を防止することができる。
炭素系材料には、黒鉛（グラファイト）、無定形炭素、ダイヤモンドの三つの同素体があるが、接触導電体としては、黒鉛材料が導電率と成形性の点で好適である。黒鉛材料は、製造方法の相違によって、等方性黒鉛、緻密質等方黒鉛、パイロカーボン、ガラス状炭素及び鱗片状黒鉛に分類される。
等方性黒鉛材料、ガラス状炭素及びパイロカーボンは、デバイスウエハＤの導電体層Ｄ１より硬度の高い材料である。このため、これらの材料は、接触導電体として使用する場合、導電体層Ｄ１に生じる傷を防止するために、導電体層Ｄ１との接触面が鏡面になるように十分に管理する必要があり、電気化学的機械的な研磨時の工程管理が複雑となるので、製造コスト面で不利である。一方、鱗片状黒鉛は、鱗片状結晶を圧縮成形して形成されるため、成形体の硬度が１〜２程度（ダイヤモンドを１０とした比較硬度）であり、導電体層Ｄ１の硬度よりも低い。このため、鱗片状黒鉛は、導電体層Ｄ１にダメージを与えないので、導電体層Ｄ１との接触面の鏡面レベルを、等方性黒鉛材料等程、高めなくてもよく、工程管理が容易であり、製造コスト面でのメリットが大きい。また、接触導電体６１０自体の部品コストも、高いレベルの鏡面加工が不要であるので、等方性黒鉛材料等よりも、低く抑えることができる。【００４５】
接触導電体は、電解液Ｅ中で、デバイスウエハＤの導電体層Ｄ１に対して接触するため、一部が電解液Ｅの電気分解のアノード電極となり酸素ガスが発生する場合がある。図６に示すように、電極に鱗片状黒鉛の単体成形品を使用する場合、鱗片状黒鉛の表面近傍の内側で鱗片状黒鉛結晶間の隙間からも酸素ガスが発生し、鱗片状黒鉛結晶を剥離させて、粉末が作成される。剥離した鱗片状黒鉛の粉末は、デバイスウエハＤの導電体層Ｄ１と接触導電体との間、又は導電体層Ｄ１と研磨部材層との間に挟み込まれることによって、導電体層Ｄ１を損傷するため好ましくない。従って、接触導電体６１０は、電解液Ｅの浸透量の少ないものが好ましい。電解液Ｅの浸透量は、以下のように、温水浸漬前後の重量変化で代用して測定できる。
例えば、鱗片状黒鉛の単体成形品Ａ（厚さ０．７ｍｍ、密度０．８５ｇ／ｃｍ３）、鱗片状黒鉛の単体成形品Ｂ（厚さ１．５ｍｍ、密度１．７ｇ／ｃｍ３）の温水浸漬による重量増加率は、それぞれ４８ｗｔ％，５３ｗｔ％であった。
また、単体成形品Ａ、単体成形品Ｂを電解質水溶液（２０ｗｔ％のクエン酸水溶液）中で、アノード電極とし、ステンレス鋼等の対極をカソードとして、アノード電極に対して４×１０２Ａ／ｍ２（０．０４Ａ／ｃｍ２）の電流密度で３０分間電気分解した結果、両方ともに、表面に鱗片状黒鉛の剥離による多量の粉末化が観察された。【００４６】
しかし、本実施例の接触導電体６１０は、鱗片状黒鉛材料と合成樹脂の複合体を材料に用いることにより、この剥離現象を減少させ、導電体層Ｄ１の損傷を防止している。鱗片状黒鉛の結晶の隙間に樹脂が充填されていれば、電解研磨で使用される電解液Ｅの浸透を阻止でき、ガス発生による鱗片状結晶の剥離を減少させることができる。中でも鱗片状黒鉛材料にフラン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂等の合成樹脂を５％以上複合させた鱗片状黒鉛材料が、導電体層Ｄ１へのダメージを与えない材料として最も適している。【００４７】
例えば、鱗片状黒鉛材料にフラン樹脂を８％含浸させた成形体Ａ（厚み０．６ｍｍ、密度１．９ｇ／ｃｍ３）、鱗片状黒鉛材料にフェノール樹脂を１５％含有させた成形体Ｂ（厚み１．５ｍｍ、密度１．８ｇ／ｃｍ３）は、温水浸漬による重量増加率が、それぞれ１．５ｗｔ％、１ｗｔ％であり、アノード電極とし、４×１０２Ａ／ｍ２（０．０４Ａ／ｃｍ２）の電流密度で３０分間電気分解した後も、成形体Ａ、成形体Ｂの両方とも、表面の変化が観察されなかった。
なお、接触導電体６１０は、合成樹脂の含有率（含浸量）が、少なすぎると鱗片状黒鉛の空隙（結晶の隙間）への樹脂の占める割合が低下し、逆に、多すぎると結晶間に樹脂が入り込み、結晶間の接触部分の割合が低下し電気抵抗が増加する。このため、接触導電体６１０は、温水浸漬による重量増加率は１０％以下でもよいが５％以下であることが好適であり、合成樹脂の含有率は、５〜４０ｗｔ％であること、さらには１０ｗｔ％程度が好適である。【００４８】
接触導電体の抵抗率に関しては、例えばφ１６ｍｍ×１．０ｍｍのディスク状の接触導電体をデバイスウエハの導電体層に１０個接触させて、４０Ａの直流電流を通電させた場合、１個あたり、ディスク状の電極のＩＲドロップを０．２Ｖ程度に制限することが望ましい。これは、研磨レート、ウエハ面内均一性の安定化のために、ディスク状の電極の発熱を制限し、デバイスウエハＤの導電体層Ｄ１の温度分布を制限するためであり、鱗片状黒鉛材料の厚み方向の抵抗を１×１０−３Ωｍ以下とすることが望ましい。
また、接触導電体６１０と導電性部材層６３とを一体とした構造を使用する場合、同様の理由で、鱗片状黒鉛材料の平板面方向の抵抗を５×１０−４Ωｍ以下とすることが望ましい。
なお、前述した数値条件は、一例であり、本発明を限定するものではない。【００４９】
以上説明したように、本実施例の接触導電体６１０（デバイスウエハ研磨用接触電極）は、鱗片状黒鉛材料が主成分であるので、導電体層Ｄ１に対して電気的及び機械的に接触する場合に、導電体層への擦れによる損傷を防止することができる。【００５０】
また、接触導電体６１０は、合成樹脂材料を含むため、鱗片状黒鉛の結晶の隙間に樹脂が充填されるので、電解液Ｅの浸透を防止して、ガス（Ｏ２）発生による鱗片状結晶
の剥離を減少させることができ、また耐久性の向上が図れ、長時間の使用でも導電体層Ｄ１の損傷を防止することができる。さらに、合成樹脂の含有率が５〜４０ｗｔ％あるので、鱗片状黒鉛材料の結晶間に適切に合成樹脂を含浸させ、かつ、適度な導電性を確保することができる。
【実施例２】
【００５１】
次に、本発明を適用した接触導電体の実施例２について説明する。
実施例２の接触導電体２６１は、実施例１の接触導電体６１０がプラテン・ロータリ型の研磨装置に用いられるのに対して、オービタル型の研磨装置に用いられるものである。
なお、以下の説明において、前述した実施例１と同様の機能を果たす部分には、同一の名称を付して、重複する説明を適宜省略する。
図７（ａ）は、本実施例の電解セルパッド２６０の斜視図、図７（ｂ）は、断面図（Ｂ２−Ｂ２部矢視断面図）である。
図７（ａ）に示すように、接触導電体２６１は、電解セルパッド２６０の表面に露出した円環部２６１ａと、この外側に円弧状に配置された２つの円弧部２６１ｂ，２６１ｃとを有している。円環部２６１ａと、円弧部２６１ｂ及び２６１ｃとは、それぞれ接続部２６１ｄ及び２６１ｅにより、電気的に接続されている。そして、円弧部２６１ｂに、プラス電極２５４が直接電気的に接続されている。なお、より安定的に接続するために、他のプラス電極を、円弧部２６１ｃに接続してもよい。
また、接触導電体２６１の材料は、実施例１の接触導電体６１０と同様に、鱗片状黒鉛材料と合成樹脂との複合体から形成され、研磨時における導電体層Ｄ１へのダメージを防止している。【００５２】
図７（ｂ）に示すように、電解セルパッド２６０は、研磨部材層２６２と、第１絶縁層２６４と、第２絶縁層２６５と、導電性シート層２６６とが上側からこの順に積層されている（すなわち、電解セルパッド２６０は、実施例１の電解セルパッド６０と比較すると、接触電極ユニット６１及び導電性部材層６３を取り除いた構造である（図３参照））。導電性シート層２６６は、研磨装置のテーブル２５１に導電性を有する粘着剤２６７等で固定されている。接触導電体２６１の下層には、弾性シート材２６８が設けられ、これが、接触導電体２６１を鉛直方向に移動可能にし、接触導電体２６１と導電体層Ｄ１とを適度な接触圧で接触させている。【００５３】
研磨時において、オービタル型の研磨装置は、テーブル２５１が小円回転運動をする。本実施例においては、テーブル２５１が小円回転運動しているときに、デバイスウエハＤの導電体層Ｄ１の裏面縁部と、接触導電体２６１の円環部２６１ａとが、常に接するように、テーブル２５１の回転、デバイスウエハＤの径、及び、接触導電体２６１の円環部２６１ａの径が調整されている。
このため、図７（ｂ）に示すように、導電体層Ｄ１とプラス電極２５４とは、接触導電体２６１を介して、電気的に接続され、導電体層Ｄ１には、アノードが形成される。一方、導電性シート層２６６とマイナス電極２５５とは、テーブル２５１を介して、電気的に接続され、導電性シート層２６６には、カソードが形成される。これにより、アノード及びカソードと、電解液Ｅが満たされた電解液収容部Ｆとによって、電解セルＣが形成される。そして、実施例１と同様にして、導電体層Ｄ１を形成する銅が、溶解、除去される。【００５４】
以上の構造にすることにより、本実施例の接触導電体２６１は、オービタル型の研磨装置に用いることができ、また鱗片状黒鉛材料と合成樹脂との複合体から形成することにより、研磨時における導電体層Ｄ１へのダメージを防止することができる。
【実施例３】
【００５５】
次に、本発明を適用した接触導電体の実施例３について説明する。
実施例３の接触導電体３６１は、実施例２の接触導電体２１０を、プラテン・ロータリ型の研磨装置に用いることができるように変更したものである。
図８（ａ）は、本実施例の電解セルパッド３６０の斜視図、図８（ｂ）は、断面図（Ｂ３−Ｂ３部矢視断面図）である。
図８（ａ）に示すように、接触導電体３６１は、電解セルパッド３６０の表面に露出した円環状である。この円環の幅は、導電体層Ｄ１の裏面縁部及びプラス電極３５４を摺接させるために、実施例２の接触導電体２６１の円環部２６１ａよりも大きい。接触導電体３６１の材料は、実施例１の接触導電体６１０と同様に、鱗片状黒鉛材料と合成樹脂との複合体から形成され、研磨時における導電体層Ｄ１へのダメージの防止している。プラス電極３５４は、実施例１のプラス電極５４と同様にして（図２参照）、接触導電体３６１の表面に摺接し、接触導電体３６１に対して電気的に接続されている。【００５６】
図８（ｂ）に示すように、電解セルパッド３６０の積層構造は、実施例２の電解セルパッド２６０とほぼ同一である。すなわち、電解セルパッド３６０は、研磨部材層３６２と、第１絶縁層３６４と、第２絶縁層３６５と、導電性シート層３６６とが上側からこの順に積層され、導電性シート層３６６は、研磨装置のプラテン５１に導電性を有する粘着剤３６７等で固定されている。接触導電体３６１の下層には、接触導電体２６１と導電体層Ｄ１とを適度な接触圧で接触させるために、弾性シート材３６８が設けられている。
図８に示すように、研磨時において、電解セルパッド３６０は、電解セルパッド３６０の中心軸Ｚ３１回りに回転し、デバイスウエハＤは、デバイスウエハＤの中心軸Ｚ３２回りに回転する。このため、接触導電体３６１と、導電体層Ｄ１の裏面縁部及びプラス電極３５４とは、常に接触が維持される。
このため、図８（ｂ）に示すように、電解セルパッド３６０は、実施例２と同様に、電解セルＣを形成し、導電体層Ｄ１を形成する銅を、溶解、除去することができる。【００５７】
以上の構造にすることにより、本実施例の接触導電体３６１は、実施例１、実施例２と同様に、研磨時における導電体層Ｄ１へのダメージを防止することができる。【００５８】
（実験例１）
次に、接触導電体を用いた電気化学的機械的研磨実験の実験例１について説明する。
図９は、接触導電体の樹脂の含有重量比を変えた場合における研磨面の傷の確認実験の結果を示す表である。
実験は、６．９×１０３Ｎ／ｍ３（０．５ｐｓｉ）の研磨圧力で１０，３０，４０ｗｔ％含有重量比の各接触導電体を用いて電気化学的機械的研磨を行った。そして、銅金属膜がウエハに残存している状態で電解研磨を停止して、研磨後の研磨面を、光学顕微鏡を用いて比較観察した。
なお、４０ｗｔ％以上の場合は、研磨面に多量の研磨傷（スクラッチ）が発生して実用可能にならなかった。【００５９】
実験結果は、図９に示すように、１０ｗｔ％では、研磨面に傷の発生が殆どなく、問題なかった。３０ｗｔ％では、傷の発生がやや多いが、研磨条件などで解決可能な範囲であった。４０ｗｔ％では、多量の傷が発生したため、実用上、使用できなかった。
以上の実験結果と、接触導電体の電解耐性に基づく使用寿命の観点から、好適使用の範囲は、１０〜２０ｗｔ％であることが確認できた。【００６０】
樹脂の含有重量比の増加にともない傷の発生量が増加する理由は、鱗片状黒鉛の成形体の可撓性が樹脂の含有量の増加によって減少し、以下の現象が起きるためであると考えられる。
（１）デバイスウエハの導電体層と接触導電体とが接触する際に、成形体表面の面粗さによる不均一接触が発生する。
（２）デバイスウエハの導電体層と接触導電体とは、回転運動しながら接触するので、振動や導電体層の傾き等により、導電体層と接触導電体とが均一に接触できない偏当りが生じる。この場合、接触圧力が集中し、接触導電体の局部の変形が阻害され、導電体層に局所的な圧力集中が生じる。
なお、鱗片状黒鉛の成形体は、鱗片状黒鉛粉末同士が成形圧縮力で結合されたものであり、可撓性黒鉛などの別称があるように、表面の応力集中に対して、応力が集中した部分の鱗片状黒鉛粉末同士がすべりなどで変形しやすい性質を有し、応力の集中を緩和する特性を有している。【００６１】
（実験例２）
次に、接触導電体を用いた研磨実験の実験例２について説明する。
図１０は、接触導電体とデバイスウエハとの接触面積を変えた場合における平均研磨レート、面内均一性、研磨面の傷の確認実験の結果を示す表である。
実験は、外径３００ｍｍ、銅の導電体層を有するデバイスウエハの外周部を接触導電体に接触させる研磨方法（例えば、図７に示す研磨方法）で、直流電流３０Ａを接触導電体から通電した。また、ウエハヘッドの位置を変化させることにより、接触導電体が導電体層の研磨面に当接する面積を、導電体層の研磨面の面積の０．５，０．７５，１％と変化させた。そして、デバイウエハの平均研磨レート、面内均一性のデータを採取し、研磨面の傷を観察した。【００６２】
実験結果は、図１０に示すように、接触面積の比率が０．７５，１％の場合には、良好な面内均一性（４％、３％）が得られ、研磨面に傷が発生しなかった。
接触面積の比率が０．５％の場合には、平均研磨レートがわずかに上昇したが、ウエハ面内均一性が悪化し、また研磨面に傷が観察された。
以上の実験結果から、少なくとも、接触面積の比率が０．５％以上必要であることが確認できた。【００６３】
この研磨面の傷は、研磨面と接触導電体との接触面積が小さくなり、研磨面にかかる荷重が大きくなることにより発生する。なお、研磨面と接触導電体との電気的接触を安定して維持するために、接触導電体を研磨部材（研磨パッド）の表面よりも突出するように設置しているので、接触面積が小さくなると、接触圧力（荷重）がより大きくなる。
また、面内均一性の悪化は、デバイスウエハの外周部の研磨量の増加が原因である。外周部における研磨量の増加は、研磨面と接触導電体との接触面積が小さくなると、接触導電体と導体層との間の接触電気抵抗が増加し、電流密度が増加してジュール熱が発生し、温度が上昇したためと解釈される。【００６４】
（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）各実施例において、接触導電体を導電体層に接触させて導電体層をアノードし、カソードとの間に電解液を介在させて電解セルを形成し、導電体層を電気的化学的機械的に研磨した例を示したが、これに限定されない。電解液で満たれた容器（ベジン）の中に導電体層とカソードとを配置し、接触導電体（デバイスウエハ研磨用接触電極）を導電体層に電気的及び機械的に接触させて導電体層にアノードを形成し、導電体層を電気化学的に研磨してもよい。【００６５】
（２）実施例１において、研磨装置は、プラテン・ロータリ型である例を示したが、これに限定されず、オービタル型でもよい。この場合、研磨パッドを載置するテーブルは、軸回りに回転しないので、導電性部材層への電気的な接続は、導電性部材層にプラス電極を固定し、さらにプラス電極と電源のプラス端子とを、柔軟性のあるケーブルで接続すればよい。【００６６】
（３）各実施例において、ウエハは、半導体のデバイスウエハである例を示したが、これに限定されない。ウエハがシリコン、サファイヤ、セラミック等の基板の上に、銅等の導電体層が形成されているものであれば、研磨装置は、接触導電体を用いた電気化学的機械的研磨を行うことができる。この場合、接触導電体は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）、各種センサ等の微細加工に応用することができる。
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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