デバイスウエハの研磨パッド及び研磨装置
【課題】研磨パッドの着脱、交換が容易であり、また、電気的接続の安定性に優れた電気化学的機械的研磨用の研磨パッド及び研磨装置を提供する。
【解決手段】デバイスウエハ（Ｄ）の導電体層（Ｄ１）に接触した状態で導電体層（Ｄ１）に対して、回転移動する機械的研磨層（６２）と、機械的研磨層（６２）が導電体層（Ｄ１）に接触した状態で、導電体層（Ｄ１）に当接するアノード電極（６３）に電力を伝達し、導電体層（Ｄ１）に電解セル（Ｃ）のアノードを形成するアノード電力伝達部（６３）と、アノード電力伝達部（６３）の縁部の一部をこの研磨パッド（６０）の側面から突出させて形成され、回転テーブル（５１）に設置されたアノード電力中継部（５４）に電気的に接続されるアノード電力接続部（６３ａ）とを、デバイスウエハ用の研磨パッドに備える。
【解決手段】デバイスウエハ（Ｄ）の導電体層（Ｄ１）に接触した状態で導電体層（Ｄ１）に対して、回転移動する機械的研磨層（６２）と、機械的研磨層（６２）が導電体層（Ｄ１）に接触した状態で、導電体層（Ｄ１）に当接するアノード電極（６３）に電力を伝達し、導電体層（Ｄ１）に電解セル（Ｃ）のアノードを形成するアノード電力伝達部（６３）と、アノード電力伝達部（６３）の縁部の一部をこの研磨パッド（６０）の側面から突出させて形成され、回転テーブル（５１）に設置されたアノード電力中継部（５４）に電気的に接続されるアノード電力接続部（６３ａ）とを、デバイスウエハ用の研磨パッドに備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイスウエハの導電体層を電気化学的機械的に研磨する研磨パッド及び研磨装置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。
【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における回転数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研磨レート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、電解研磨方法や電気化学的機械的研磨方法及び研磨パッドが提案されている。
【０００５】
電解研磨方法や電気化学的機械的研磨方法では、ウエハ基板の導電体層に直流電力を通電する必要があり、ウエハ基板と研磨パッド（プラテン）が共に回転しているため、回転系の外部に設置された電源装置と回転しているウエハ基板との電気的な接続には、摺動接続が利用される。
摺動接続の例として、特許文献１には、ウエハ基板の外周と直接摺動する摺動接続電極を利用する例が示されている。しかし、特許文献１の開示例では、ウエハ基板の外周と回転系の外部の静止した電源電極を直接摺動させるため、全面クリアやウエハ基板周辺の傷の問題がある。
【０００６】
また、特許文献２には、パッド内に電極を分散させてウエハ基板と電極を摺動接続し、パッド内に設置した電極のリードをパッドの外側面に露出させて、直流電源の電極とをパッドの外側面で摺動接続する例が示されている。しかし、特許文献２の開示例では、摺動電極を設置するスペースが小さく、摺動による電気抵抗の変化や火花放電の発生など安定して通電するうえでは問題がある。
【０００７】
特許文献３には、パッド内に電極を分散させてウエハ基板と電極を摺動接続し、リード（配線）を回転テーブルの軸を経由してスリップリングを介して直流電源と接続する例が示されている。しかし、特許文献３の開示例は、研磨パッドの交換が容易でない問題がある。
【特許文献１】Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．ＵＳ５９１１６１９号公報
【特許文献２】Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．ＵＳ６８９３３２８号公報
【特許文献３】ＰＵＢ．Ｎｏ．ＵＳ２００３／０２１２７０３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、研磨パッドの着脱、交換が容易であり、また、電気的接続の安定性に優れた電気化学的機械的研磨用の研磨パッド及び研磨装置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、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例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。
【００１０】
請求項１の発明は、回転テーブル（５１）の上に設置され、電解液（Ｅ）を収容する複数の電解液収容部（Ｆ）と、前記電解液収容部の底部に形成されたカソード電極（６６）と、デバイスウエハ（Ｄ）の導電体層（Ｄ１）に接触するアノード電極（６１）とを有し、前記導電体層を前記電解液収容部の前記電解液の液面に接触させ、前記カソード電極と前記アノード電極とに電圧を印加することにより複数の電解セル（Ｃ）を形成し、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（６０）であって、前記導電体層に接触した状態で前記導電体層に対して、回転移動する機械的研磨層（６２）と、前記機械的研磨層が前記導電体層に接触した状態で、前記導電体層に当接する前記アノード電極に電力を伝達し、前記導電体層に前記電解セルのアノードを形成するアノード電力伝達部（６３）と、前記アノード電力伝達部の縁部の一部をこの研磨パッドの側面から突出させて形成され、前記回転テーブルに設置されたアノード電力中継部（５４）に電気的に接続されるアノード電力接続部（６３ａ）と、を備えていること、を特徴とするデバイスウエハ用の研磨パッドである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載のデバイスウエハの研磨パッドにおいて、前記電解液収容部（Ｆ）の底部の前記カソード電極（６４）と一体で形成されるカソード電力伝達部（６４）と、前記カソード電力伝達部の縁部の一部をこの研磨パッド（６０）の側面から突出させて形成され、前記回転テーブル（５１）に設置されたカソード電力中継部（５５）に電気的に接続されるカソード電力接続部（６６ａ）とを備えていること、を特徴とするデバイスウエハ用の研磨パッドである。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のデバイスウエハ用の研磨パッドにおいて、前記アノード電力接続部（６３ａ）及び前記カソード電力接続部（６６ａ）の少なくとの１つは、さらに回転テーブル（５１）側に折り曲がるように形成されていること、を特徴とするデバイスウエハ用の研磨パッドである。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のデバイスウエハ用の研磨パッド（６０）を載置する回転テーブル（５１）を有する研磨装置（５０）であって、前記回転テーブル（５１）の側面に設けられ、前記研磨パッド（６０）の前記アノード電力接続部（６３ａ）と直流電源（５３）のアノード用ケーブル（５４３）とを電気的に接続するアノード電力中継部（５４）を備えること、を特徴とするデバイスウエハ用の研磨装置である。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４に記載のデバイスウエハ用の研磨装置であって、前記回転テーブル（５１）に設けられ、前記研磨パッド（６０）の前記カソード電力接続部（６３ａ）と直流電源（５０）のカソード用ケーブル（５５３）とを電気的に接続するカソード電力中継部（５５）を備えること、を特徴とするデバイスウエハ用の研磨装置である。
【発明の効果】
【００１４】
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、アノード電力接続部が研磨パッドの側面から突出するように設けられ、回転テーブルのアノード電力中継部に電気的に接続されるので、回転テーブルへの着脱が容易であり、パッド交換を簡便に行うことができる。
【００１５】
（２）本発明は、カソード電力伝達部が研磨パッドの側面から突出するように設けられているので、回転テーブルが導電性を有さないために、カソード電力伝達部と回転テーブルのアノード電力中継部とを接続する場合にも、パッド交換を簡便に行うことができる。
【００１６】
（３）本発明は、アノード電力接続部及びカソード電力接続部の少なくとの１つが回転テーブル側に折り曲がるように形成されているので、例えばねじ止め等により、回転テーブルとの接続を行うことができる。
【００１７】
（４）本発明は、アノード電力中継部が回転テーブルの側面の凹部に設けられているので、電解液がアノード電力中継部にかかることを防止して、アノード電力中継部の電気分解等による腐食等を防止することができる。また、アノード電力中継部が回転テーブルと一体で回転するので、電極がパッド外部から導電体層に摺接することがないため、導電体層の損傷を防止することができ、また電気的接続の安定性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、研磨パッドの着脱、交換が容易であり、また、電気的接続の安定性に優れた電気化学的機械的研磨用の研磨パッド及び研磨装置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した状態で導電体層に対して、回転移動する機械的研磨層と、機械的研磨層が導電体層に接触した状態で、導電体層に当接するアノード電極に電力を伝達し、導電体層に電解セルのアノードを形成するアノード電力伝達部と、アノード電力伝達部の縁部の一部をこの研磨パッドの側面から突出させて形成され、回転テーブルに設置されたアノード電力中継部に電気的に接続されるアノード電力接続部とを、デバイスウエハ用の研磨パッドに備えることにより実現した。
【実施例】
【００１９】
次に、図面等を参照しながら、本発明の実施例を説明する。
最初に、本実施例の研磨装置５０の概略について説明する。
図１は、本実施例の研磨装置５０及び研磨パッド６０の斜視図である。研磨装置５０は、プラテン・ロータリ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）に用いられる装置である。
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、アノード電力中継部５４と、カソード電力中継部５５と、スリップリング５６と、ノズル５７とを備えている。
【００２０】
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や、導電性を有さないセラミック等により形成される。本実施例では、導電性を有さない例を説明する。
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。研磨ヘッド５２には、デバイスウエハＤがその導電体層Ｄ１が図中下側になるように装着される。
【００２１】
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、後述する電解セルＣ（図４参照）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。
【００２２】
アノード電力中継部５４は、スリップリング５６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６１（図４参照）に供給する。
カソード電力中継部５５は、スリップリング５６を介して電源５３のマイナス端子に接続されており、電源５３の電力を導電性シート層６６（図４参照）に供給する。
スリップリング５６は、プラテン５１の回転軸と同軸に回転可能に設置された部品である。スリップリング５６は、プラテン５１の外部の電源５３からプラテン５１に、プラテンが回転した状態で電力を伝達することができる。
なお、プラテン５１と研磨パット６０との電気的接続部分の構成の詳細は後述する。
【００２３】
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の研磨面に電解液Ｅを放出して、研磨パッド６０の電解液収容部Ｆ（図２参照）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電解液または、リン酸などの無機酸、硫酸銅などの塩を主成分とした電解質水溶液が使用でき、保護膜形成剤や研磨砥粒、酸化剤などを含ませることができる。
【００２４】
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からなる相対移動部を回転して、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、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、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Ｄの配線形成を行うことができる（ｅＣＭＰのプロセスについては後述する）。
【００２５】
次に、研磨パッド６０の構成等について説明する。
図２は、本実施例の研磨パッド６０の平面図（上面図）である。
図３は、本実施例の研磨パッド６０の断面図であり、図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ部矢視断面図、図３（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ部矢視断面図である。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。
図２、図３に示すように、研磨パッド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パッドである。研磨パッド６０は、複数のアノード電極６１が設けられ、また、研磨部材層６２（機械的研磨層）と、導電性部材層６３（アノード電力伝達部）と、絶縁層６４と、導電性シート層６６（カソード電力伝達部）とが上側からこの順に積層されている。
【００２６】
アノード電極６１は、デバイスウエハＤの導電体層Ｄ１に当接することにより、導電体層Ｄ１に対して電気的に導通され、導電体層Ｄ１にアノードを形成する円柱状の部材である（図４参照）。アノード電極６１は、導電体層Ｄ１に当接したときに、導電体層Ｄ１を損傷しないように、導電体層Ｄ１を形成する銅よりも硬度が低い材料から形成される。
アノード電極６１は、その表面が研磨部材層６２の表面よりも所定量（例えば、０．５ｍｍ以下）突出するように設けられ、また、その下面が後述する導電性部材層６３にすることにより、導電性部材層６３に導通される。アノード電極６１は、後述するように弾性材料から形成された絶縁層６４により、鉛直方向（導電体層Ｄ１に当接する方向）に移動可能に支持される。
【００２７】
アノード電極６１の材料としては、金属（金、白金、チタン合金、銅、ステンレス鋼等）や、炭素素材（カーボンを主成分とした炭素繊維、黒鉛繊維、黒鉛、アモルファスカーボン、合成樹脂との複合炭素素材、エラストマ材との複合炭素素材、合成樹脂との複合黒鉛の内いずれか１つ、又はそれらの組み合わせ等）等が挙げられる。
【００２８】
研磨部材層６２は、デバイスウエハＤの導電体層Ｄ１に押圧した状態で回転移動することにより、導電体層Ｄ１の表面に形成された保護膜（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に対して回転移動する。研磨部材層６２は、円盤状の部材であり、図３に示すように、アノード電極６１を設けるための貫通孔６２ａと、電解液収容部Ｆを形成するための貫通孔が設けられている。
【００２９】
研磨部材層６２は、非金属であり絶縁性のあるウレタン系の材料（発泡構造のポリウレタン材、溝付発泡構造のポリウレタン材、クッション層を有する発泡構造のポリウレタン材等）、又は研磨部材がシリカ（酸化シリコン）砥粒が固定された固定砥粒研磨部材等から形成される。研磨部材層６２の材料は、前述した非金属材料に熱硬化性樹脂又はエラストマ材を含浸させたものを使用することもできる。この場合、熱硬化性樹脂又はエラストマ材は、研磨砥粒を分散させて使用するのが、導電体層Ｄ１の表面粗さを減少させ、鏡面に研磨できることから好ましい。
また、研磨部材層６２は、前述した非金属材と研磨砥粒を含有するシートとを、研磨面に垂直に交互に配列するようにしてもよい。この砥粒は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化亜鉛、炭化ケイ素、炭化ホウ素及び合成ダイヤモンド粉体の単独若しくは二種類以上を使用することができる。
【００３０】
導電性部材層６３は、研磨装置５０のアノード電力中継部５４（図１参照）とアノード電極６１とを導通させ、電源５３（図１参照）の電力を伝達するための部材である。導電性部材層６３は、円盤状に形成され、研磨部材層６２の下層に積層されている。導電性部材層６３は、アノード電極６１を下面から支持することにより、アノード電極６１に対して電気的に接続される。導電性部材層６３は、電解液収容部Ｆを形成するために、研磨部材層６２の貫通孔に連通した貫通孔が設けられている。
【００３１】
導電性部材層６３は、プラテン５１のアノード電力中継部５４（図１参照）に電気的に接続される２つのアノード電力接続部６３ａを有している。
２つのアノード電力接続部６３ａは、導電性部材層６３に均一に電流を流せるように、１８０度間隔で配置されている。２つのアノード電力接続部６３ａは、導電性部材層６３の外縁部をＤカット、すなわち外縁部を外周の接線に平行に切断した辺６３ｄに設けられている。アノード電力接続部６３ａは、研磨パッド６０の外周の側面、すなわち辺６３ｄから突出するように設けられている。
アノード電力接続部６３ａは、アノード電力中継部５４に接続できるように、さらにプラテン５１側（図１参照）に９０度折り曲がるように形成された折り曲げ部６３ｂを有している。この折り曲げ部６３ｂには、アノード電力中継部５４にねじ止めするための２つの貫通孔６３ｃ（図５参照）が設けられている。
【００３２】
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。
【００３３】
絶縁層６４は、アノード電極６１、導電性部材層６３と、後述する導電性シート層６６との間を電気的に絶縁するための絶縁部材であり、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。絶縁層６４は、電解液収容部Ｆを形成するために、導電性部材層６３の貫通孔に連通した貫通孔が設けられている。
絶縁層６４は、アノード電極６１を鉛直方向に移動可能に支持するために、エラストマ材等の弾性材料から形成される。なお、絶縁層６４は、研磨パッド６０の剛性を向上するために、弾性材料と剛性の高いポリカーボネイト等のシート材との積層構造にしてもよい。
【００３４】
導電性シート層６６は、研磨装置５０のカソード電力中継部５５（図１参照）と接触導に電気的に接続されることにより、直流電源５３（図１参照）に対して電気的に接続されるシート部材である。これにより、導電性シート層６６は、電解液収容部Ｆに電解液が収容されたときに、アノードであるデバイスウエハＤの導電体層Ｄ１の対極となるカソードを、電解液収容部Ｆの底部に形成する。導電性シート層６６は、円盤状に形成され、絶縁層６４の下層に積層されている。導電性シート層６６は、図３に示すように、絶縁層６４の貫通孔を下側から塞ぐことにより、電解液Ｅを収容する電解液収容部Ｆの底部を形成する。
【００３５】
導電性シート層６６は、研磨パッド６０の外周の側面から突出するように設けられ、プラテン５１のカソード電力中継部５５（図１参照）に電気的に接続される２つのカソード電力接続部６６ａを有している。
２つのカソード電力接続部６６ａは、導電性シート層６６に均一に電流を流せるように１８０度間隔で配置される。また、カソード電力接続部６６ａは、導電性部材層６３のアノード電力接続部６３ａとは９０度離間して配置される。
カソード電力接続部６６ａは、アノード電力接続部６３ａと同様な構成であり、辺６６ｄから突出するように設けられている。また、カソード電力接続部６６ａは、折り曲げ部６６ｂと、カソード電力中継部５５にねじ止めするための２つの貫通孔６６ｃ（図５参照）が設けられている。
【００３６】
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。このような材料としては、金、白金、チタン合金なども使用できるが、経済的見地から、カーボン、黒鉛、ステンレス、銅等が好ましい。
なお、研磨パッド６０のプラテン５１への固定は、導電性シート層６６とプラテン５１とを粘着テープ６７等により貼付することにより行う。
【００３７】
次に、研磨パット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４は、本実施例の研磨時において、研磨パッド６０とデバイスウエハＤとが、電解セルＣを形成する状態を拡大して示す縦断面図である。
図４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ので、電解液Ｅの液面と導電体層Ｄ１とが接触する。導電体層Ｄ１は、電源５３（図１参照）のプラス端子に対して、電気的に接続されているため、電圧が印加されるとアノードとなる。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、電気的に接続されているため、電圧が印加されるとカソードとなる。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、除去される。導電体層Ｄ１の溶解、除去が進行すると、導電体層Ｄ１に保護膜、すなわち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により瞬時に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、除去と、不働態皮膜の形成と、不働態皮膜の機械的除去とが、瞬時に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。
【００３８】
次に、プラテン５１と研磨パット６０との電気的接続部分の構成について説明する。
図５は、本実施例のプラテン５１の斜視図である。
プラテン５１は、外周の側面を窪ませた４つの凹部が９０度間隔で設けられている。この４つの凹部に、アノード電力中継部５４とカソード電力中継部５５とが、交互に配置される。つまり、２つのアノード電力中継部５４が１８０間隔で配置され、２つのカソード電力中継部５５が１８０度間隔で配置され、アノード電力中継部５４とカソード電力中継部５５とは、９０度離間している。
【００３９】
アノード電力中継部５４は、基台５４１と導電板５４２とを備え、アノード用ケーブル５４３を介してスリップリング５６に電気的に接続されている。
基台５４１は、アノード電力中継部５４の基礎となる部品であり、プラテン５１に固定されている。なお、プラテン５１が導電性の部材である場合には、カソード電力中継部５５と電気的に絶縁するために基台５４１は絶縁材により形成される。
導電板５４２は、基台５４１の上に固定された導電性を有する板材である。導電板５４２は、アノード用ケーブル５４３の終端に設けられた接続端子５４３ａがねじ止めされており、アノード用ケーブル５４３に電気的に接続される。
【００４０】
基台５４１及び導電板５４２には、アノード電力接続部６３ａの貫通孔６３ｃに挿入された２つのねじ５４４が螺合する２つのねじ穴５４２ｃが設けられている。これにより、基台５４１及び導電板５４２と、アノード電力接続部６３ａとがねじ止めされ、また、導電板５４２とアノード電力接続部６３ａとが電気的に接続される（図１参照）。なお、ねじ止めする場合には、アノード電力接続部６３ａに座金５４５を重ねてねじ止めすることが望ましい。座金５４５を用いることにより、アノード電力接続部６３ａの厚みが薄い場合（例えば０．０１ｍｍ以下の場合）にも、ねじ５４４の座面との摩擦によるアノード電力接続部６３ａの破損を防止することができるからである。
このように、アノード電力接続部６３ａが研磨パッド６０の側面から突出するように設けられ、プラテン５１のアノード電力中継部５４に対してねじ結合することにより、研磨パッド６０のプラテン５１への着脱を容易に行うことができる。これにより、パッド交換を簡便に行うことができ、研磨工程における工数削減が可能である。
【００４１】
アノード用ケーブル５４３は、スリップリング５６からプラテン５１の裏面を這うように配置されている。アノード用ケーブル５４３は、銅等の導電性の線材を、絶縁材により被覆したケーブルである。前述したようにアノード用ケーブル５４３の終端には、導電板５４２に接続するための接続端子５４３ａが設けられている。
【００４２】
カソード電力中継部５５は、アノード電力中継部５４と同様な構成であり、基台５５１と導電板５５２とを備え、カソード用ケーブル５５３を介してスリップリング５６に電気的に接続されている。
基台５５１及び導電板５５２には、２つのねじ穴５５２ｃが設けられ、基台５５１及び導電板５５２と、カソード電力接続部６６ａと、座金５５５とが、ねじ５５４によってねじ止めされる。
カソード用ケーブル５５３の終端には、導電板５５２に接続するための接続端子５５３ａ設けられている。
上記構成により、研磨装置５０は、アノード用ケーブル５４３及びカソード用ケーブル５５３にねじれを生じさせることなく、プラテン５１を回転駆動することができる。
【００４３】
以上説明したように、アノード電力中継部５４が回転テーブルの凹部に設けられているので、電解液Ｅがアノード電力中継部５４にかかることを防止して、アノード電力中継部５４の電気分解等による腐食等を防止することができる。特に、アノード用ケーブル５４３の終端に露出した銅線の効率的な腐食防止をすることができる。
また、アノード電力中継部５４及びカソード電力中継部５５が、プラテン５１と一体で回転するので、導電体層Ｄ１に研磨パッド６０の外部から電極等を摺接させる必要がないため、導電体層Ｄ１の損傷を防止することができ、さらに、電気的接続の安定性を向上することができる。
【００４４】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではない。また、実施例に記載した効果は、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、実施例に記載したものに限定されない。なお、上述した実施例及び後述する変形例は、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。
【００４５】
（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、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施例では、接続部は予めプラテン側に折り曲げられている例を示したがこれに限定されず、取り付け時に折り曲げるようにしてもよい。この場合、取り付け前に研磨パッドを運搬する時等に、かさばらないので取り扱いがしやすい。
【００４６】
（２）本実施例では、プラテンが絶縁部材により形成される例を示したが、これに限定されない。プラテンは、導電性の金属等により形成されてもよい。この場合、カソード用ケーブルをプラテンに接続し、導電性シート層とプラテンとを導電性を有する粘着テープで貼付することにより、導電性シート層に電源の電力を供給することができる。これにより、研磨装置をより簡単な構成にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施例の研磨装置及び研磨パッドの斜視図である。
【図２】本実施例の研磨パッドの平面図（上面図）である。
【図３】本実施例の研磨パッドの断面図である。
【図４】本実施例の研磨時において、研磨パッドとデバイスウエハとが、電解セルを形成する状態を拡大して示す縦断面図である。
【図５】本実施例のプラテンの斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
５０ 研磨装置
５１ プラテン
５３ 電源
５４ アノード電力中継部
５５ カソード電力中継部
５６ スリップリング
６０ 研磨パッド
６２ 研磨部材層
６３ 導電性部材層
６３ａ アノード電力接続部
６６ 導電性シート層
６６ａ カソード電力接続部
５４１，５５１ 基台
５４２，５５２ 導電板
５４３ アノード用ケーブル
５４３ａ，５５３ａ 接続端子
５５３ カソード用ケーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイスウエハの導電体層を電気化学的機械的に研磨する研磨パッド及び研磨装置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。
【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における回転数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研磨レート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、電解研磨方法や電気化学的機械的研磨方法及び研磨パッドが提案されている。
【０００５】
電解研磨方法や電気化学的機械的研磨方法では、ウエハ基板の導電体層に直流電力を通電する必要があり、ウエハ基板と研磨パッド（プラテン）が共に回転しているため、回転系の外部に設置された電源装置と回転しているウエハ基板との電気的な接続には、摺動接続が利用される。
摺動接続の例として、特許文献１には、ウエハ基板の外周と直接摺動する摺動接続電極を利用する例が示されている。しかし、特許文献１の開示例では、ウエハ基板の外周と回転系の外部の静止した電源電極を直接摺動させるため、全面クリアやウエハ基板周辺の傷の問題がある。
【０００６】
また、特許文献２には、パッド内に電極を分散させてウエハ基板と電極を摺動接続し、パッド内に設置した電極のリードをパッドの外側面に露出させて、直流電源の電極とをパッドの外側面で摺動接続する例が示されている。しかし、特許文献２の開示例では、摺動電極を設置するスペースが小さく、摺動による電気抵抗の変化や火花放電の発生など安定して通電するうえでは問題がある。
【０００７】
特許文献３には、パッド内に電極を分散させてウエハ基板と電極を摺動接続し、リード（配線）を回転テーブルの軸を経由してスリップリングを介して直流電源と接続する例が示されている。しかし、特許文献３の開示例は、研磨パッドの交換が容易でない問題がある。
【特許文献１】Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．ＵＳ５９１１６１９号公報
【特許文献２】Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．ＵＳ６８９３３２８号公報
【特許文献３】ＰＵＢ．Ｎｏ．ＵＳ２００３／０２１２７０３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、研磨パッドの着脱、交換が容易であり、また、電気的接続の安定性に優れた電気化学的機械的研磨用の研磨パッド及び研磨装置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、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例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。
【００１０】
請求項１の発明は、回転テーブル（５１）の上に設置され、電解液（Ｅ）を収容する複数の電解液収容部（Ｆ）と、前記電解液収容部の底部に形成されたカソード電極（６６）と、デバイスウエハ（Ｄ）の導電体層（Ｄ１）に接触するアノード電極（６１）とを有し、前記導電体層を前記電解液収容部の前記電解液の液面に接触させ、前記カソード電極と前記アノード電極とに電圧を印加することにより複数の電解セル（Ｃ）を形成し、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（６０）であって、前記導電体層に接触した状態で前記導電体層に対して、回転移動する機械的研磨層（６２）と、前記機械的研磨層が前記導電体層に接触した状態で、前記導電体層に当接する前記アノード電極に電力を伝達し、前記導電体層に前記電解セルのアノードを形成するアノード電力伝達部（６３）と、前記アノード電力伝達部の縁部の一部をこの研磨パッドの側面から突出させて形成され、前記回転テーブルに設置されたアノード電力中継部（５４）に電気的に接続されるアノード電力接続部（６３ａ）と、を備えていること、を特徴とするデバイスウエハ用の研磨パッドである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載のデバイスウエハの研磨パッドにおいて、前記電解液収容部（Ｆ）の底部の前記カソード電極（６４）と一体で形成されるカソード電力伝達部（６４）と、前記カソード電力伝達部の縁部の一部をこの研磨パッド（６０）の側面から突出させて形成され、前記回転テーブル（５１）に設置されたカソード電力中継部（５５）に電気的に接続されるカソード電力接続部（６６ａ）とを備えていること、を特徴とするデバイスウエハ用の研磨パッドである。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のデバイスウエハ用の研磨パッドにおいて、前記アノード電力接続部（６３ａ）及び前記カソード電力接続部（６６ａ）の少なくとの１つは、さらに回転テーブル（５１）側に折り曲がるように形成されていること、を特徴とするデバイスウエハ用の研磨パッドである。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のデバイスウエハ用の研磨パッド（６０）を載置する回転テーブル（５１）を有する研磨装置（５０）であって、前記回転テーブル（５１）の側面に設けられ、前記研磨パッド（６０）の前記アノード電力接続部（６３ａ）と直流電源（５３）のアノード用ケーブル（５４３）とを電気的に接続するアノード電力中継部（５４）を備えること、を特徴とするデバイスウエハ用の研磨装置である。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４に記載のデバイスウエハ用の研磨装置であって、前記回転テーブル（５１）に設けられ、前記研磨パッド（６０）の前記カソード電力接続部（６３ａ）と直流電源（５０）のカソード用ケーブル（５５３）とを電気的に接続するカソード電力中継部（５５）を備えること、を特徴とするデバイスウエハ用の研磨装置である。
【発明の効果】
【００１４】
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、アノード電力接続部が研磨パッドの側面から突出するように設けられ、回転テーブルのアノード電力中継部に電気的に接続されるので、回転テーブルへの着脱が容易であり、パッド交換を簡便に行うことができる。
【００１５】
（２）本発明は、カソード電力伝達部が研磨パッドの側面から突出するように設けられているので、回転テーブルが導電性を有さないために、カソード電力伝達部と回転テーブルのアノード電力中継部とを接続する場合にも、パッド交換を簡便に行うことができる。
【００１６】
（３）本発明は、アノード電力接続部及びカソード電力接続部の少なくとの１つが回転テーブル側に折り曲がるように形成されているので、例えばねじ止め等により、回転テーブルとの接続を行うことができる。
【００１７】
（４）本発明は、アノード電力中継部が回転テーブルの側面の凹部に設けられているので、電解液がアノード電力中継部にかかることを防止して、アノード電力中継部の電気分解等による腐食等を防止することができる。また、アノード電力中継部が回転テーブルと一体で回転するので、電極がパッド外部から導電体層に摺接することがないため、導電体層の損傷を防止することができ、また電気的接続の安定性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、研磨パッドの着脱、交換が容易であり、また、電気的接続の安定性に優れた電気化学的機械的研磨用の研磨パッド及び研磨装置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した状態で導電体層に対して、回転移動する機械的研磨層と、機械的研磨層が導電体層に接触した状態で、導電体層に当接するアノード電極に電力を伝達し、導電体層に電解セルのアノードを形成するアノード電力伝達部と、アノード電力伝達部の縁部の一部をこの研磨パッドの側面から突出させて形成され、回転テーブルに設置されたアノード電力中継部に電気的に接続されるアノード電力接続部とを、デバイスウエハ用の研磨パッドに備えることにより実現した。
【実施例】
【００１９】
次に、図面等を参照しながら、本発明の実施例を説明する。
最初に、本実施例の研磨装置５０の概略について説明する。
図１は、本実施例の研磨装置５０及び研磨パッド６０の斜視図である。研磨装置５０は、プラテン・ロータリ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）に用いられる装置である。
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、アノード電力中継部５４と、カソード電力中継部５５と、スリップリング５６と、ノズル５７とを備えている。
【００２０】
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や、導電性を有さないセラミック等により形成される。本実施例では、導電性を有さない例を説明する。
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。研磨ヘッド５２には、デバイスウエハＤがその導電体層Ｄ１が図中下側になるように装着される。
【００２１】
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、後述する電解セルＣ（図４参照）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。
【００２２】
アノード電力中継部５４は、スリップリング５６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６１（図４参照）に供給する。
カソード電力中継部５５は、スリップリング５６を介して電源５３のマイナス端子に接続されており、電源５３の電力を導電性シート層６６（図４参照）に供給する。
スリップリング５６は、プラテン５１の回転軸と同軸に回転可能に設置された部品である。スリップリング５６は、プラテン５１の外部の電源５３からプラテン５１に、プラテンが回転した状態で電力を伝達することができる。
なお、プラテン５１と研磨パット６０との電気的接続部分の構成の詳細は後述する。
【００２３】
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の研磨面に電解液Ｅを放出して、研磨パッド６０の電解液収容部Ｆ（図２参照）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電解液または、リン酸などの無機酸、硫酸銅などの塩を主成分とした電解質水溶液が使用でき、保護膜形成剤や研磨砥粒、酸化剤などを含ませることができる。
【００２４】
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からなる相対移動部を回転して、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、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、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Ｄの配線形成を行うことができる（ｅＣＭＰのプロセスについては後述する）。
【００２５】
次に、研磨パッド６０の構成等について説明する。
図２は、本実施例の研磨パッド６０の平面図（上面図）である。
図３は、本実施例の研磨パッド６０の断面図であり、図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ部矢視断面図、図３（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ部矢視断面図である。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。
図２、図３に示すように、研磨パッド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パッドである。研磨パッド６０は、複数のアノード電極６１が設けられ、また、研磨部材層６２（機械的研磨層）と、導電性部材層６３（アノード電力伝達部）と、絶縁層６４と、導電性シート層６６（カソード電力伝達部）とが上側からこの順に積層されている。
【００２６】
アノード電極６１は、デバイスウエハＤの導電体層Ｄ１に当接することにより、導電体層Ｄ１に対して電気的に導通され、導電体層Ｄ１にアノードを形成する円柱状の部材である（図４参照）。アノード電極６１は、導電体層Ｄ１に当接したときに、導電体層Ｄ１を損傷しないように、導電体層Ｄ１を形成する銅よりも硬度が低い材料から形成される。
アノード電極６１は、その表面が研磨部材層６２の表面よりも所定量（例えば、０．５ｍｍ以下）突出するように設けられ、また、その下面が後述する導電性部材層６３にすることにより、導電性部材層６３に導通される。アノード電極６１は、後述するように弾性材料から形成された絶縁層６４により、鉛直方向（導電体層Ｄ１に当接する方向）に移動可能に支持される。
【００２７】
アノード電極６１の材料としては、金属（金、白金、チタン合金、銅、ステンレス鋼等）や、炭素素材（カーボンを主成分とした炭素繊維、黒鉛繊維、黒鉛、アモルファスカーボン、合成樹脂との複合炭素素材、エラストマ材との複合炭素素材、合成樹脂との複合黒鉛の内いずれか１つ、又はそれらの組み合わせ等）等が挙げられる。
【００２８】
研磨部材層６２は、デバイスウエハＤの導電体層Ｄ１に押圧した状態で回転移動することにより、導電体層Ｄ１の表面に形成された保護膜（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に対して回転移動する。研磨部材層６２は、円盤状の部材であり、図３に示すように、アノード電極６１を設けるための貫通孔６２ａと、電解液収容部Ｆを形成するための貫通孔が設けられている。
【００２９】
研磨部材層６２は、非金属であり絶縁性のあるウレタン系の材料（発泡構造のポリウレタン材、溝付発泡構造のポリウレタン材、クッション層を有する発泡構造のポリウレタン材等）、又は研磨部材がシリカ（酸化シリコン）砥粒が固定された固定砥粒研磨部材等から形成される。研磨部材層６２の材料は、前述した非金属材料に熱硬化性樹脂又はエラストマ材を含浸させたものを使用することもできる。この場合、熱硬化性樹脂又はエラストマ材は、研磨砥粒を分散させて使用するのが、導電体層Ｄ１の表面粗さを減少させ、鏡面に研磨できることから好ましい。
また、研磨部材層６２は、前述した非金属材と研磨砥粒を含有するシートとを、研磨面に垂直に交互に配列するようにしてもよい。この砥粒は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化亜鉛、炭化ケイ素、炭化ホウ素及び合成ダイヤモンド粉体の単独若しくは二種類以上を使用することができる。
【００３０】
導電性部材層６３は、研磨装置５０のアノード電力中継部５４（図１参照）とアノード電極６１とを導通させ、電源５３（図１参照）の電力を伝達するための部材である。導電性部材層６３は、円盤状に形成され、研磨部材層６２の下層に積層されている。導電性部材層６３は、アノード電極６１を下面から支持することにより、アノード電極６１に対して電気的に接続される。導電性部材層６３は、電解液収容部Ｆを形成するために、研磨部材層６２の貫通孔に連通した貫通孔が設けられている。
【００３１】
導電性部材層６３は、プラテン５１のアノード電力中継部５４（図１参照）に電気的に接続される２つのアノード電力接続部６３ａを有している。
２つのアノード電力接続部６３ａは、導電性部材層６３に均一に電流を流せるように、１８０度間隔で配置されている。２つのアノード電力接続部６３ａは、導電性部材層６３の外縁部をＤカット、すなわち外縁部を外周の接線に平行に切断した辺６３ｄに設けられている。アノード電力接続部６３ａは、研磨パッド６０の外周の側面、すなわち辺６３ｄから突出するように設けられている。
アノード電力接続部６３ａは、アノード電力中継部５４に接続できるように、さらにプラテン５１側（図１参照）に９０度折り曲がるように形成された折り曲げ部６３ｂを有している。この折り曲げ部６３ｂには、アノード電力中継部５４にねじ止めするための２つの貫通孔６３ｃ（図５参照）が設けられている。
【００３２】
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。
【００３３】
絶縁層６４は、アノード電極６１、導電性部材層６３と、後述する導電性シート層６６との間を電気的に絶縁するための絶縁部材であり、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。絶縁層６４は、電解液収容部Ｆを形成するために、導電性部材層６３の貫通孔に連通した貫通孔が設けられている。
絶縁層６４は、アノード電極６１を鉛直方向に移動可能に支持するために、エラストマ材等の弾性材料から形成される。なお、絶縁層６４は、研磨パッド６０の剛性を向上するために、弾性材料と剛性の高いポリカーボネイト等のシート材との積層構造にしてもよい。
【００３４】
導電性シート層６６は、研磨装置５０のカソード電力中継部５５（図１参照）と接触導に電気的に接続されることにより、直流電源５３（図１参照）に対して電気的に接続されるシート部材である。これにより、導電性シート層６６は、電解液収容部Ｆに電解液が収容されたときに、アノードであるデバイスウエハＤの導電体層Ｄ１の対極となるカソードを、電解液収容部Ｆの底部に形成する。導電性シート層６６は、円盤状に形成され、絶縁層６４の下層に積層されている。導電性シート層６６は、図３に示すように、絶縁層６４の貫通孔を下側から塞ぐことにより、電解液Ｅを収容する電解液収容部Ｆの底部を形成する。
【００３５】
導電性シート層６６は、研磨パッド６０の外周の側面から突出するように設けられ、プラテン５１のカソード電力中継部５５（図１参照）に電気的に接続される２つのカソード電力接続部６６ａを有している。
２つのカソード電力接続部６６ａは、導電性シート層６６に均一に電流を流せるように１８０度間隔で配置される。また、カソード電力接続部６６ａは、導電性部材層６３のアノード電力接続部６３ａとは９０度離間して配置される。
カソード電力接続部６６ａは、アノード電力接続部６３ａと同様な構成であり、辺６６ｄから突出するように設けられている。また、カソード電力接続部６６ａは、折り曲げ部６６ｂと、カソード電力中継部５５にねじ止めするための２つの貫通孔６６ｃ（図５参照）が設けられている。
【００３６】
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。このような材料としては、金、白金、チタン合金なども使用できるが、経済的見地から、カーボン、黒鉛、ステンレス、銅等が好ましい。
なお、研磨パッド６０のプラテン５１への固定は、導電性シート層６６とプラテン５１とを粘着テープ６７等により貼付することにより行う。
【００３７】
次に、研磨パット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４は、本実施例の研磨時において、研磨パッド６０とデバイスウエハＤとが、電解セルＣを形成する状態を拡大して示す縦断面図である。
図４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ので、電解液Ｅの液面と導電体層Ｄ１とが接触する。導電体層Ｄ１は、電源５３（図１参照）のプラス端子に対して、電気的に接続されているため、電圧が印加されるとアノードとなる。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、電気的に接続されているため、電圧が印加されるとカソードとなる。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、除去される。導電体層Ｄ１の溶解、除去が進行すると、導電体層Ｄ１に保護膜、すなわち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により瞬時に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、除去と、不働態皮膜の形成と、不働態皮膜の機械的除去とが、瞬時に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。
【００３８】
次に、プラテン５１と研磨パット６０との電気的接続部分の構成について説明する。
図５は、本実施例のプラテン５１の斜視図である。
プラテン５１は、外周の側面を窪ませた４つの凹部が９０度間隔で設けられている。この４つの凹部に、アノード電力中継部５４とカソード電力中継部５５とが、交互に配置される。つまり、２つのアノード電力中継部５４が１８０間隔で配置され、２つのカソード電力中継部５５が１８０度間隔で配置され、アノード電力中継部５４とカソード電力中継部５５とは、９０度離間している。
【００３９】
アノード電力中継部５４は、基台５４１と導電板５４２とを備え、アノード用ケーブル５４３を介してスリップリング５６に電気的に接続されている。
基台５４１は、アノード電力中継部５４の基礎となる部品であり、プラテン５１に固定されている。なお、プラテン５１が導電性の部材である場合には、カソード電力中継部５５と電気的に絶縁するために基台５４１は絶縁材により形成される。
導電板５４２は、基台５４１の上に固定された導電性を有する板材である。導電板５４２は、アノード用ケーブル５４３の終端に設けられた接続端子５４３ａがねじ止めされており、アノード用ケーブル５４３に電気的に接続される。
【００４０】
基台５４１及び導電板５４２には、アノード電力接続部６３ａの貫通孔６３ｃに挿入された２つのねじ５４４が螺合する２つのねじ穴５４２ｃが設けられている。これにより、基台５４１及び導電板５４２と、アノード電力接続部６３ａとがねじ止めされ、また、導電板５４２とアノード電力接続部６３ａとが電気的に接続される（図１参照）。なお、ねじ止めする場合には、アノード電力接続部６３ａに座金５４５を重ねてねじ止めすることが望ましい。座金５４５を用いることにより、アノード電力接続部６３ａの厚みが薄い場合（例えば０．０１ｍｍ以下の場合）にも、ねじ５４４の座面との摩擦によるアノード電力接続部６３ａの破損を防止することができるからである。
このように、アノード電力接続部６３ａが研磨パッド６０の側面から突出するように設けられ、プラテン５１のアノード電力中継部５４に対してねじ結合することにより、研磨パッド６０のプラテン５１への着脱を容易に行うことができる。これにより、パッド交換を簡便に行うことができ、研磨工程における工数削減が可能である。
【００４１】
アノード用ケーブル５４３は、スリップリング５６からプラテン５１の裏面を這うように配置されている。アノード用ケーブル５４３は、銅等の導電性の線材を、絶縁材により被覆したケーブルである。前述したようにアノード用ケーブル５４３の終端には、導電板５４２に接続するための接続端子５４３ａが設けられている。
【００４２】
カソード電力中継部５５は、アノード電力中継部５４と同様な構成であり、基台５５１と導電板５５２とを備え、カソード用ケーブル５５３を介してスリップリング５６に電気的に接続されている。
基台５５１及び導電板５５２には、２つのねじ穴５５２ｃが設けられ、基台５５１及び導電板５５２と、カソード電力接続部６６ａと、座金５５５とが、ねじ５５４によってねじ止めされる。
カソード用ケーブル５５３の終端には、導電板５５２に接続するための接続端子５５３ａ設けられている。
上記構成により、研磨装置５０は、アノード用ケーブル５４３及びカソード用ケーブル５５３にねじれを生じさせることなく、プラテン５１を回転駆動することができる。
【００４３】
以上説明したように、アノード電力中継部５４が回転テーブルの凹部に設けられているので、電解液Ｅがアノード電力中継部５４にかかることを防止して、アノード電力中継部５４の電気分解等による腐食等を防止することができる。特に、アノード用ケーブル５４３の終端に露出した銅線の効率的な腐食防止をすることができる。
また、アノード電力中継部５４及びカソード電力中継部５５が、プラテン５１と一体で回転するので、導電体層Ｄ１に研磨パッド６０の外部から電極等を摺接させる必要がないため、導電体層Ｄ１の損傷を防止することができ、さらに、電気的接続の安定性を向上することができる。
【００４４】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではない。また、実施例に記載した効果は、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、実施例に記載したものに限定されない。なお、上述した実施例及び後述する変形例は、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。
【００４５】
（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、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施例では、接続部は予めプラテン側に折り曲げられている例を示したがこれに限定されず、取り付け時に折り曲げるようにしてもよい。この場合、取り付け前に研磨パッドを運搬する時等に、かさばらないので取り扱いがしやすい。
【００４６】
（２）本実施例では、プラテンが絶縁部材により形成される例を示したが、これに限定されない。プラテンは、導電性の金属等により形成されてもよい。この場合、カソード用ケーブルをプラテンに接続し、導電性シート層とプラテンとを導電性を有する粘着テープで貼付することにより、導電性シート層に電源の電力を供給することができる。これにより、研磨装置をより簡単な構成にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施例の研磨装置及び研磨パッドの斜視図である。
【図２】本実施例の研磨パッドの平面図（上面図）である。
【図３】本実施例の研磨パッドの断面図である。
【図４】本実施例の研磨時において、研磨パッドとデバイスウエハとが、電解セルを形成する状態を拡大して示す縦断面図である。
【図５】本実施例のプラテンの斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
５０ 研磨装置
５１ プラテン
５３ 電源
５４ アノード電力中継部
５５ カソード電力中継部
５６ スリップリング
６０ 研磨パッド
６２ 研磨部材層
６３ 導電性部材層
６３ａ アノード電力接続部
６６ 導電性シート層
６６ａ カソード電力接続部
５４１，５５１ 基台
５４２，５５２ 導電板
５４３ アノード用ケーブル
５４３ａ，５５３ａ 接続端子
５５３ カソード用ケーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転テーブルの上に設置され、電解液を収容する複数の電解液収容部と、前記電解液収容部の底部に形成されたカソード電極と、デバイスウエハの導電体層に接触するアノード電極とを有し、前記導電体層を前記電解液収容部の前記電解液の液面に接触させ、前記カソード電極と前記アノード電極とに電圧を印加することにより複数の電解セルを形成し、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であって、
前記導電体層に接触した状態で前記導電体層に対して、回転移動する機械的研磨層と、
前記機械的研磨層が前記導電体層に接触した状態で、前記導電体層に当接する前記アノード電極に電力を伝達し、前記導電体層に前記電解セルのアノードを形成するアノード電力伝達部と、
前記アノード電力伝達部の縁部の一部をこの研磨パッドの側面から突出させて形成され、前記回転テーブルに設置されたアノード電力中継部に電気的に接続されるアノード電力接続部と、
を備えていることを特徴とするデバイスウエハ用の研磨パッド。
【請求項２】
請求項１に記載のデバイスウエハの研磨パッドにおいて、
前記電解液収容部の底部の前記カソード電極と一体で形成されるカソード電力伝達部と、
前記カソード電力伝達部の縁部の一部をこの研磨パッドの側面から突出させて形成され、前記回転テーブルに設置されたカソード電力中継部に電気的に接続されるカソード電力接続部と、
を備えていることを特徴とするデバイスウエハ用の研磨パッド。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のデバイスウエハ用の研磨パッドにおいて、
前記アノード電力接続部及び前記カソード電力接続部の少なくとの１つは、さらに回転テーブル側に折り曲がるように形成されていること、
を特徴とするデバイスウエハ用の研磨パッド。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のデバイスウエハ用の研磨パッドを載置する回転テーブルを有する研磨装置であって、
前記回転テーブルの側面に設けられ、前記研磨パッドの前記アノード電力接続部と直流電源のアノード用ケーブルとを電気的に接続するアノード電力中継部を備えること、
を特徴とするデバイスウエハ用の研磨装置。
【請求項５】
請求項４に記載のデバイスウエハ用の研磨装置において、
前記回転テーブルに設けられ、前記研磨パッドの前記カソード電力接続部と直流電源のカソード用ケーブルとを電気的に接続するカソード電力中継部を備えること、
を特徴とするデバイスウエハ用の研磨装置。
【請求項１】
回転テーブルの上に設置され、電解液を収容する複数の電解液収容部と、前記電解液収容部の底部に形成されたカソード電極と、デバイスウエハの導電体層に接触するアノード電極とを有し、前記導電体層を前記電解液収容部の前記電解液の液面に接触させ、前記カソード電極と前記アノード電極とに電圧を印加することにより複数の電解セルを形成し、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であって、
前記導電体層に接触した状態で前記導電体層に対して、回転移動する機械的研磨層と、
前記機械的研磨層が前記導電体層に接触した状態で、前記導電体層に当接する前記アノード電極に電力を伝達し、前記導電体層に前記電解セルのアノードを形成するアノード電力伝達部と、
前記アノード電力伝達部の縁部の一部をこの研磨パッドの側面から突出させて形成され、前記回転テーブルに設置されたアノード電力中継部に電気的に接続されるアノード電力接続部と、
を備えていることを特徴とするデバイスウエハ用の研磨パッド。
【請求項２】
請求項１に記載のデバイスウエハの研磨パッドにおいて、
前記電解液収容部の底部の前記カソード電極と一体で形成されるカソード電力伝達部と、
前記カソード電力伝達部の縁部の一部をこの研磨パッドの側面から突出させて形成され、前記回転テーブルに設置されたカソード電力中継部に電気的に接続されるカソード電力接続部と、
を備えていることを特徴とするデバイスウエハ用の研磨パッド。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のデバイスウエハ用の研磨パッドにおいて、
前記アノード電力接続部及び前記カソード電力接続部の少なくとの１つは、さらに回転テーブル側に折り曲がるように形成されていること、
を特徴とするデバイスウエハ用の研磨パッド。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のデバイスウエハ用の研磨パッドを載置する回転テーブルを有する研磨装置であって、
前記回転テーブルの側面に設けられ、前記研磨パッドの前記アノード電力接続部と直流電源のアノード用ケーブルとを電気的に接続するアノード電力中継部を備えること、
を特徴とするデバイスウエハ用の研磨装置。
【請求項５】
請求項４に記載のデバイスウエハ用の研磨装置において、
前記回転テーブルに設けられ、前記研磨パッドの前記カソード電力接続部と直流電源のカソード用ケーブルとを電気的に接続するカソード電力中継部を備えること、
を特徴とするデバイスウエハ用の研磨装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−９４２０５（Ｐ２００９−９４２０５Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６２０６９（Ｐ２００７−２６２０６９）
【出願日】平成１９年１０月５日（２００７．１０．５）
【出願人】（５０３１２１１０３）株式会社ルネサステクノロジ (4,790)
【出願人】（０００２３２８８５）株式会社ロキテクノ (18)
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月５日（２００７．１０．５）
【出願人】（５０３１２１１０３）株式会社ルネサステクノロジ (4,790)
【出願人】（０００２３２８８５）株式会社ロキテクノ (18)
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
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