(57)【要約】【課題】  多層配線構造の構造強度を局所的かつ定量的に評価できるようにする。【解決手段】  多層配線構造が形成された評価サンプル１の評価対象部分(例えばプラグの部分、配線の部分など）に、その部分の構造に合った先端径を有するインデンター（圧子）を配置する。インデンターに表層に垂直な方向の押し込み荷重を加えた状態で、その圧子を表層に沿って移動させることにより、圧子にかかる水平抗力を測定し、測定された水平抗力に基づいて、評価対象部分の構造強度を評価する。評価対象部分ごとに、押し込み荷重と水平抗力の関係をグラフ化すると、評価対象部分に破断や剥離が生じた点で水平抗力が急激に変化するので、その点の押し込み荷重を構造強度を表す評価指標とすれば、評価サンプル１の構造強度を局所的かつ定量的に評価できる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層配線構造を有する半導体装置の構造強度を評価する方法であって、
前記多層配線構造の評価対象部分の表層に、該評価対象部分の構造に応じて選択された先端径を有する圧子を配置し、
前記圧子に前記表層に垂直な方向の荷重を加えた状態で該圧子を前記表層に沿って移動させることにより、該圧子にかかる水平抗力を測定し、
前記水平抗力に基づいて、前記評価対象部分の構造強度を評価することを特徴とする半導体装置の評価方法。
【請求項２】
前記評価対象部分の構造強度を、前記荷重と該荷重および前記水平抗力から求められる摩擦係数との関係に基づいて評価することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の評価方法。
【請求項３】
前記測定を、同一の構造を有する複数の評価対象部分に対し、それぞれ異なる一定の荷重を加えて行い、
前記荷重と前記摩擦係数との関係を表すグラフにおいて、前記摩擦係数が急峻に変化する点に対応する荷重の大きさを前記構造強度を表す評価指標とすることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の評価方法。
【請求項４】
前記圧子を一定の荷重を加えた状態で同一の経路を複数回移動させて前記測定を複数回行い、
圧子の移動回数と前記摩擦係数との関係を表すグラフにおいて、前記摩擦係数が急峻に変化する点に対応する圧子の移動回数を、前記構造強度を表す評価指標とすることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の評価方法。
【請求項５】
前記測定において、前記圧子を前記移動経路に沿って往復移動させることを特徴とする請求項４記載の半導体装置の評価方法。
【請求項６】
多層配線構造を有する半導体装置の構造強度を評価する方法であって、
前記多層配線構造の評価対象部分の表層に、該評価対象部分の構造に応じて選択された先端径を有する圧子を配置し、
前記圧子に加える荷重の大きさを時間的に変化させながら該圧子を前記表層に沿って移動させて、該圧子にかかる水平抗力の前記荷重に対する変化を観測し、
前記評価対象部分の構造強度を、前記荷重と該荷重および前記水平抗力から求められる摩擦係数との関係に基づいて評価することを特徴とする半導体装置の評価方法。
【請求項７】
多層配線構造を有する半導体装置の構造強度を評価する方法であって、
前記多層配線構造の評価対象部分の表層に、該評価対象部分の構造に応じて選択された先端径を有する圧子を配置し、
前記圧子を前記表層に垂直な方向の荷重を加えた状態で前記表層に沿って移動させながら該圧子にかかる水平抗力の時間的変化を観測し、
前記測定の開始時から前記水平抗力が急峻に変化するまでの経過時間を、前記構造強度を表す評価指標として、前記評価対象部分の構造強度を評価することを特徴とする半導体装置の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層配線構造を有する半導体装置の構造強度を評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の多層配線技術として、低比誘電率（ｌｏｗ  ｋ）膜や銅（Ｃｕ）配線など、新しい材料の導入により半導体装置の性能を向上する技術が注目されている。低比誘電率材料や銅は、多層配線構造において生じる配線抵抗や配線間容量を低減できるという点で優れており、低比誘電率膜については、より低い比誘電率を得るべく現在も種々の膜の開発が進められている。
【０００３】
しかし、これらの材料は、材料自体の強度、あるいは、その材料を用いて多層配線構造を形成した場合の構造強度が比較的低いことが知られている。例えば、低比誘電率材料の一種である多孔質膜は、分子構造内に間隙を生じさせることによって比誘電率を低下させたものであるため、膜自体の機械的強度が弱い。また、フッ素（Ｆ）ドーピングにより比誘電率を低下させた材料からなる層は、フッ素の影響で他層との密着性が悪くなることが知られている。
【０００４】
半導体装置を製造する過程では、例えば化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ）装置による研磨時の圧力により、半導体装置内部に圧縮応力が生じることがある。このため、膜同士の密着性が悪かったり、膜自体の機械的強度が低かったりすると、製造過程で膜の剥離や破断が生じ、歩留まりが悪くなる。
【０００５】
したがって、新しい材料を導入する場合には、その材料を用いて製造される半導体装置の電気的特性のみならず、構造強度をも評価した上で、導入する材料を決定したり、配線構造を決定したりすることが好ましい。しかし、古くから知られている４点曲げ法（4-point-bending Method）、引っ張り試験（Pull-Off Method）などの評価方法では、評価対象の内部に圧縮応力が生ずることはないため、圧縮応力に対する強度を正確に評価することができない。
【０００６】
圧縮応力を考慮した評価方法としては、評価対象に対し圧子（インデンター）により押し込み荷重をかけながら試験を行うナノスクラッチ法が提案されている。出願人も、シリコン基板上に複数種類の低比誘電率膜の層とシリコンカーバイド（ＳｉＣ）層を積層したサンプルを作成し、ナノスクラッチ法により層同士の密着性を評価する方法を提案し、成果をあげている（非特許文献１参照）。
【０００７】
【非特許文献１】"Adhesion evaluation by nanoscratch method in stacked thin film structures", T.Nasuno et al, 2003 Advanced Metallization Conference Proceedings, Materials Research Society.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、実際の半導体製品は、単に基板上に膜を積層しただけのものではなく、複雑な多層配線構造を有している。よって、ＣＭＰ研磨時に生じる圧縮応力は均一ではなく、部分ごとにその部分形状に起因した応力が発生する。
【０００９】
このため、基板上に膜を積層しただけのサンプルについて上記方法により膜の密着性を評価し、良い評価を得たとしても、多層配線構造を形成した場合に、破断や剥離の問題が生じる可能性を十分に排除することはできなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、多層配線構造の各部の形状に応じて、圧縮応力に対する強度を構造別にきめ細かく評価する方法を提案し、設計段階で、製造過程で起こりえる問題を正確に洗い出せるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、多層配線構造を有する半導体装置の構造強度を評価する次のような方法を提案する。
【００１２】
本発明の第１の方法では、まず、多層配線構造の評価対象部分の表層に、その評価対象部分の構造に応じて選択された先端径を有する圧子を配置する。次に、圧子に表層に垂直な方向の荷重を加えた状態で、その圧子を表層に沿って移動させることにより、圧子にかかる水平抗力を測定する。そして、測定された水平抗力に基づいて、評価対象部分の構造強度を評価する。
【００１３】
すなわち、一様な膜（ブランケット膜、ベタ膜）について構造強度の評価を行うのではなく、製品と同様の多層配線構造を形成した後に、その構造強度を評価する。また、圧子を、強度を評価したい部分に合った太さ（幅）のものと適宜交換しながら、部分ごとに評価を行う。これにより、材料に対する大雑把な評価ではなく、その材料を用いて形成した構造に対するミクロな評価が可能になる。
【００１４】
圧子にかかる水平抗力は、膜に剥離や破断が生じたときに急激に小さくなるため、荷重と水平抗力の関係から、どのような条件のときに剥離などが生じるかを判断することができる。水平抗力から摩擦係数（荷重／水平抗力）を求め、荷重と摩擦係数の関係を、荷重を横軸、摩擦係数を縦軸としてグラフ化すれば、膜の剥離や破断が生じた点で摩擦係数が極端に小さくなるため、剥離などが生じる荷重を判定しやすい。
【００１５】
また、水平抗力を測定する際の測定条件を定量的に表すことができる数値条件とすれば、その数値をもとに構造強度を定量的に評価することが可能になる。
【００１６】
例えば、同一の構造を有する複数の評価対象部分に対し、それぞれ異なる一定の荷重を圧子に加えてスクラッチを行い、荷重と摩擦係数との関係をグラフ化した場合には、摩擦係数が急峻に変化する点に対応する荷重の大きさを構造強度を表す評価指標とすることができる。この方法は、構造強度が高い構造ほど大きな荷重に耐えられるという関係に基づいている。すなわち、構造強度を荷重に置き換えることにより、定量的評価を可能にしたものである。
【００１７】
あるいは、圧子を一定の荷重を加えた状態で同一の経路について複数回移動させ（複数回スクラッチを行い）、圧子の移動回数と摩擦係数との関係をグラフ化した場合には、摩擦係数が急峻に変化する点に対応する圧子の移動回数を、構造強度を表す評価指標とすることができる。この方法は、構造強度が高い構造は繰り返し力を加えても簡単に剥離が生じたりしないが、構造強度が低い構造は何回も力を加えると剥離などが生じてしまうという関係に基づいている。すなわち、構造強度を、数値で表すことができるスクラッチ回数に置き換えることにより、定量的評価を可能にしたものである。
【００１８】
なお、同一経路を複数回スクラッチする場合には、常に同じ方向にスクラッチしてもよいが、圧子を移動経路に沿って往復移動させれば、圧子を設置しなおす必要がなく、評価作業の効率がよくなる。
【００１９】
この他、圧子に加える荷重の大きさを時間的に変化させながら圧子を表層に沿って移動させて、圧子にかかる水平抗力の荷重に対する変化を観測することによって、荷重と摩擦係数との関係をグラフ化し、摩擦係数が急峻に変化する点に対応する荷重の大きさを構造強度を表す評価指標とする方法も考えられる。
【００２０】
以上に説明した方法は、主として多層配線構造の垂直方向に生じる圧縮応力に対する強度を評価する方法であるが、本発明は、この他、せん断応力に対する構造強度を評価する方法として、以下の方法を提案する。
【００２１】
本発明の第２の方法では、第１の方法と同じく、まず、多層配線構造の評価対象部分の表層に、該評価対象部分の構造に応じて選択された先端径を有する圧子を配置する。次に、圧子を表層に垂直な方向の荷重を加えた状態で表層に沿って移動させながら圧子にかかる水平抗力の時間的変化を観測する。水平方向の力に対する強度を評価することが目的であるため、圧子に加える荷重は比較的小さくてよい。そして、測定の開始時から前記水平抗力が急峻に変化するまでの経過時間を、構造強度を表す評価指標として、評価対象部分の構造強度を評価する。この方法は、水平方向の力に対する強度が高い構造であれば長時間引っ張っていても剥離などは生じないが、強度が低い構造であれば、短時間で剥離などが生じるという関係に基づいている。すなわち、構造強度を、時間に置き換えることにより、定量的評価を可能にしたものである。  
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、半導体装置の多層配線構造の構造強度を、局所的かつ定量的に評価することが可能になり、新しい材料を用いた半導体装置、あるいは新しい構造の半導体装置を開発する過程で、その構造が製造工程で加わる機械的な力に耐えうる構造であるかを、製品化前に正確に評価することができる。さらには、その評価結果に基づいて、一部の材料を変更したり、一部の構造を変更したりすることができ、半導体装置の開発を効率よく進めることができる。特に、近年着目されている低比誘電率材料は、従来の材料に比べて構造強度が低いことから多くの問題が懸念されている。このため、開発過程において本発明の評価方法を採用することの効果は大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の評価方法について説明するための図であり、評価サンプルと、ナノスクラッチ装置のインデンターの先端部を表している。
【００２４】
本発明の方法では、製造プロセスに即した評価を行うため、基板上に膜を積層しただけのサンプルではなく、基板上に配線やプラグなどを形成したサンプルを用いて評価を行う。図に、例示されている評価サンプル１は、下地基板２の上に、層間絶縁膜３、低比誘電率絶縁膜４、絶縁膜５を積層し、加工により配線溝やビアホールを形成し、その配線溝などにバリアメタル膜６と電界メッキ用シード層７を形成し、さらに配線材料８を埋め込むことにより配線９やプラグ１０を形成したものである。なお、評価サンプルは、言うまでもなく、評価したい材料を用いて、評価したい構造を形成したものであり、例示した材料や構造に限定されるものではない。
【００２５】
また、本発明の方法では、ナノスクラッチ法による測定を行うが、この際、ナノスクラッチ装置のインデンターとして先端径が１ｎｍ位から１００μｍ位までの種々のインデンターを用意しておき、評価対象部分の構造に応じて先端径の異なるインデンターを使い分ける。図に例示されているインデンター１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、インデンターの先端径や配置位置の例を示す。例えば、配線９やプラグ１０が形成された部分の強度を評価する場合には、図のインデンター１１ａ、１１ｂのように比較的小さい先端径１２ａ、１２ｂを有するインデンターを使用してスクラッチを行う。また、配線などが形成されていない領域の強度を評価する場合には、図のインデンター１１ｃのように比較的大きい先端径１２ｃを有するインデンターを使用してスクラッチを行う。
【００２６】
次に、図２（ａ）および（ｂ）を参照して、ナノスクラッチ法について説明する。図２（ａ）は、図１と同様、評価サンプル１とインデンター１１を表す図である。ナノスクラッチ法は、図２（ａ）に示すように、ナノスクラッチ装置のインデンター１１を、評価したい部分の表層に配置して、図の矢印１３が示すように評価対象部分の表層に沿って移動させ、インデンターにかかる水平抗力を測定する方法である。
【００２７】
図２（ｂ）は図２（ａ）のインデンターが配置された部分の断面を表す図である。インデンター１１には、図２（ｂ）に示すように、表層に垂直な方向の押し込み荷重ＦＬがかけられる。押し込み荷重ＦＬをかけた状態でインデンターを移動させるため、評価サンプル１の表層には、通常引っ掻き溝１４が形成される。水平抗力ＦＮは、インデンター１１により検出され、測定される。
【００２８】
インデンター１１に押し込み荷重ＦＬをかけることにより、評価サンプル１内にＣＭＰ工程と同様の圧縮応力が生じ、圧縮応力の大きさによっては、評価サンプル１を構成する所定の層に破断や剥離が生じる。破断や剥離が生じ、評価サンプル１の状態が変化すると、測定により得られる水平抗力の値が大きく変化する。よって、評価サンプル１内部に生じる圧縮応力の大きさが変わるように測定条件を変えて何回かスクラッチを行い、測定値に変化が生じたときの測定条件を評価指標とすれば、構造強度を定量的に評価することができる。以下、測定条件の変え方が異なる３通りの測定方法を示す。
【００２９】
はじめに、図３（ａ）〜（ｃ）を参照して第１の方法について説明する。第１の方法は、インデンターにかける押し込み荷重ＦＬを一定に保った状態でスクラッチを行って水平抗力を測定し、同じ構造をした複数の評価対象部分に対し、押し込み荷重ＦＬを異ならせて同様の測定を行う方法である。図３（ａ）は評価サンプル１の一部分に対し、インデンター１１にかける押し込み荷重ＦＬを５００μＮとして測定を行う様子を示している。スクラッチの間、押し込み荷重ＦＬは５００μＮに保たれている。また、図３（ｂ）は評価サンプル１の図３（ａ）に示した部分と同じ構造を有する他の部分に対し、インデンター１１に加える押し込み荷重ＦＬを１０００μＮとして測定を行う様子を示している。同様に、図３（ｃ）は評価サンプル１の図３（ａ）、（ｂ）に示した部分と同じ構造を有する他の部分に対し、インデンター１１に加える押し込み荷重ＦＬを１５００μＮとして測定を行う様子を示している。
【００３０】
このように、同じ構造をした複数の評価対象部分に対し、インデンター１１にかける押し込み荷重ＦＬを異ならせて測定を行えば、押し込み荷重ＦＬと水平抗力との関係をグラフ化することができる。あるいは、押し込み荷重ＦＬと摩擦係数の関係をグラフにしてもよい。
【００３１】
グラフにおいて、水平抗力あるいは摩擦係数が急峻に変化する箇所があれば、そのときの押し込み荷重以上の荷重が加わった場合に、破断や剥離が生じる可能性があるということである。構造強度が高いサンプルほど、その荷重の値は大きくなる。よって、水平抗力あるいは摩擦係数が急峻に変化する押し込み荷重の値を構造強度を表す評価指標とみなすことができる。正確な評価を行うためには、押し込み荷重ＦＬを１ｎＮ〜１Ｎの範囲で例えば１ｎＮずつ変化させ、できるだけ多くの測定を行ってグラフを作成することが好ましい。
【００３２】
次に、図４（ａ）〜（ｃ）を参照して、第２の方法について説明する。第２の方法は、同じ評価対象部分に対し、インデンターにかける押し込み荷重ＦＬを一定に保った状態でスクラッチを行って水平抗力を測定し、同様の測定を同じ評価対象部分に対して繰り返し行う方法である。第１の方法と比べスクラッチする箇所が少なくてよいので、評価サンプルを効率的に利用することができる。
【００３３】
図４（ａ）は、評価サンプル１の一部分に対して、インデンター１１に加える押し込み荷重ＦＬを５００μＮとしてスクラッチを行う様子を示しており、図４（ｂ）は図４（ａ）と同じ部分について同じ押し込み荷重ＦＬで２回目のスクラッチを行う様子を示しており、図４（ｃ）は同じ部分について、さらに３回目のスクラッチを行う様子を示している。
【００３４】
このように、同じ評価対象部分に対し、繰り返しスクラッチを行えば、スクラッチ回数と水平抗力との関係をグラフ化することができる。あるいは、スクラッチ回数と摩擦係数の関係をグラフにしてもよい。
【００３５】
グラフにおいて、水平抗力あるいは摩擦係数が急峻に変化する箇所があれば、そのときのスクラッチ回数以上のスクラッチを繰り返した場合に、破断や剥離が生じる可能性があるということである。構造強度が高いサンプルほど、そのスクラッチ回数は増える。よって、水平抗力あるいは摩擦係数が急峻に変化するスクラッチ回数を構造強度を表す評価指標とみなすことができる。
【００３６】
なお、同じ評価対象部分に対し繰り返しスクラッチを行う場合、同一方向にスクラッチする方法と、インデンターを往復させながらスクラッチする方法の２通りが考えられる。本発明の主たる効果はいずれの方法によっても得られるが、インデンターを往復移動させる場合にはインデンターを再配置する操作が不要になるため、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように往復移動させる方法のほうが好ましい。
【００３７】
次に、図５（ａ）、（ｂ）を参照して、第３の方法について説明する。第３の方法は、評価対象部分を押し込み荷重ＦＬを徐々に変化させながらスクラッチし、押し込み荷重ＦＬの変化に対する水平抗力の変化を測定する方法である。例えば、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、インデンター１１が垂直方向に徐々に沈み込むように押し込み荷重ＦＬを変化させ、同時にインデンター１１を所定の速度で水平方向に移動させる。押し込み荷重は、−１Ｎ／ｓ〜１Ｎ／ｓの範囲の速度で、徐々に小さくなるように、あるいは徐々に大きくなるように変化させるとよい。
【００３８】
第３の方法では、１回のスクラッチにより、押し込み荷重ＦＬと水平抗力との関係、あるいは、押し込み荷重ＦＬと摩擦係数の関係をグラフ化することができる。グラフにおいて、水平抗力あるいは摩擦係数が急峻に変化する箇所があれば、そのときの荷重以上の荷重が加わった場合に、破断や剥離が生じる可能性があるということである。構造強度が高いサンプルほど、その荷重の値は大きくなり、水平抗力あるいは摩擦係数が急峻に変化する荷重の値を構造強度を表す評価指標とみなすことができる。
【００３９】
図６として、図５（ａ）、（ｂ）に示すように２種類の評価サンプル１６、１７について、上記第３の方法による測定を行い、押し込み荷重ＦＬと摩擦係数の関係をグラフ化した図を示す。測定は、押し込み荷重ＦＬを５０Ｎ／ｓの速度で変化させて行った。また、インデンターの水平方向の移動速度は１７０ｎｍ／ｓとした。
【００４０】
評価サンプル１６は、基板１８の上に酸化膜と同程度の機械的強度を持つ層間絶縁膜１９、比誘電率が２．２で複合弾性率が３．０ＧＰａの多孔質比誘電率絶縁膜２０、酸化膜と同程度の機械的強度を持つ絶縁膜２１を形成し、加工により配線溝やビアを形成し、その配線溝やビアにバリアメタル膜２２としてＴａＮおよびＴａ膜を、また電界メッキ用シード層２３としてＣｕ膜をＰＶＤ法にて成膜し、さらに電界メッキによりメッキ層２４をＣｕを埋め込み成膜し、上部の余分なＣｕをＣＭＰにより除去して平坦化したものである。一方、評価サンプル１７の構造は評価サンプル１６とほぼ同じであるが、多孔質比誘電率絶縁膜２０に代えて、比誘電率が２．０で複合弾性率が１．５ＧＰａの多孔質比誘電率絶縁膜２５を形成したものである。
【００４１】
図６のグラフにおいて、摩擦係数の大きな変動は、剥離などが発生したことを表している。評価サンプル１６は、１４５０μＮ程度の荷重が加わったとき(図の白い矢印が示す箇所）に摩擦係数が大きく変動しているのに対し、評価サンプル１７は、１３００μＮ程度の荷重が加わったとき(図の黒い矢印が示す箇所）に摩擦係数が大きく変動している。これは、評価サンプル１７の構造強度が、評価サンプル１６よりも弱いことを意味している。また、摩擦係数が大きく変動したときの荷重の差（１４５０−１３００）の大きさにより、構造強度の差を定量的に評価することができる。
【００４２】
なお、評価サンプル１６、１７について、同一条件でＣＭＰによる過剰研磨を行い、透過型電子顕微鏡で観察を行ったところ、評価サンプル１６では剥離は発生しなかった。一方、評価サンプル１７ではウエハエッジにおいて多孔質比誘電率絶縁膜２５と絶縁膜２１の間の剥離が認められた。すなわち、絶縁膜２１に対する密着力を比較した場合、多孔質比誘電率絶縁膜２５は、多孔質比誘電率絶縁膜２０よりも密着力が弱いことがわかった。図６が示す結果は、この電子顕微鏡による観察結果と一致している。これは、本発明の評価方法が多層配線構造の構造強度を評価する方法として有用であることを意味している。
【００４３】
ここで、本発明の評価方法は、主として圧縮応力に対する構造強度を評価することを目的としているが、図７（ａ）および（ｂ）を参照して説明するように、せん断応力に対する構造強度を評価する方法としても有用である。
【００４４】
図７（ａ）に示す評価サンプル２６は、基板１８の上に酸化膜と同程度の機械的強度を持つ層間絶縁膜１９、比誘電率が２．２で複合弾性率が３．０ＧＰａの多孔質比誘電率絶縁膜２０、酸化膜と同程度の機械的強度を持つ絶縁膜２１を形成し、加工により配線溝あるいはビアホールを形成したものである。また、図７（ｂ）に示す評価サンプル２７は、評価サンプル２６と構造は同じであるが、多孔質比誘電率絶縁膜２０に代えて比誘電率が２．０で複合弾性率が１．５ＧＰａの多孔質比誘電率絶縁膜２５を形成したものである。
【００４５】
評価サンプル２６および２７のような構造で、図に示すように、絶縁膜２１の上部端、すなわち配線溝の縁の部分にインデンター１１を引っ掛けるようにしてスクラッチを行うと、評価サンプル２６、２７の内部にせん断応力が生じる。
【００４６】
図８は、評価サンプル２６、評価サンプル２７について、図７（ａ）、（ｂ）が示すように一定時間、せん断応力が生じるようなスクラッチを行って、時間に対する水平抗力の変化を測定し、グラフ化したものである。測定を行うにあたり、インデンター１１には、インデンター１１が膜に引っ掛かる程度の小さな荷重をかけ、インデンターの水平方向の移動速度は１７０ｎｍ／ｓとした。
【００４７】
図８のグラフにおいて、水平抗力の大きな変動は、剥離などが発生したことを表している。評価サンプル２６は、３１秒付近で水平抗力が大きく変動しているのに対し、評価サンプル２７は、２７秒付近で既に水平抗力が大きく変動している。これは、評価サンプル２７の構造強度が、評価サンプル２６よりも弱いことを意味している。また、水平抗力が変動するまでの時間の差は、構造強度の差を定量的に表しているといえる。
【００４８】
なお、評価サンプル２６、２７についても、同一条件でＣＭＰによる過剰研磨を行い、透過型電子顕微鏡で観察を行ったところ、評価サンプル２６では剥離は発生せず、評価サンプル２７では多孔質比誘電率絶縁膜２５と絶縁膜２１の間の剥離が認められた。上記図８が示す結果は、この電子顕微鏡による観察結果と一致している。
【００４９】
なお、上記説明では、材料による強度の違いを比較する場合を例に挙げたが、本発明が、構造による強度の違いを比較する場合にも利用できることは言うまでもない。例えば、配線幅を異ならせた場合に構造強度がどのように変化するかを評価する場合に、配線幅が異なる複数のサンプルを用意し、各幅に合った先端径のインデンターをそれぞれ用いてスクラッチを行ない、強度を評価してもよい。
【００５０】
また、本発明の評価方法は、開発過程のみならず、製品の製造過程においても有用である。例えば、製造ラインから抜き出したサンプルについて、上記評価方法を用いてサンプルの構造強度を評価した場合、製造プロセスに異常があり、一時的に製品の構造強度が低くなっているような場合に、その異常を検出することができる。すなわち、本発明の評価方法は、製造プロセスの信頼性を評価する方法としても有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の評価方法について説明するための図である。
【図２】ナノスクラッチ法について説明するための図である。
【図３】第１の測定方法について説明するための図である。
【図４】第２の測定方法について説明するための図である。
【図５】第３の測定方法について説明するための図である。
【図６】図５の測定方法により得られるグラフの一例を表す図である。
【図７】せん断応力に対する構造強度を評価する際の測定方法について説明するための図である。
【図８】図７の測定方法により得られるグラフの一例を表す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１，１６，１７，２６，２７  評価サンプル、  ２，１８  下地基板、  ３，１９  層間絶縁膜、  ４  低比誘電率絶縁膜、  ５，２１  絶縁膜、  ６，２２  バリアメタル膜、  ７，２３  電界メッキ用シード層、  ８  配線材料、  ９  配線、  １０  プラグ、  １１，１１ａ〜ｃ  インデンター、  １４  溝、  ２０，２５  多孔質比誘電率絶縁膜、  ２４  メッキ層。
【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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