(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタル配線膜と層間絶縁膜とのレジストパターンニングの際の位置合わせ精度評価方法において、
前記メタル配線膜の形成過程で、前記メタル配線膜の一部にて相互に向かい合う対向電極部を形成し、
前記層間絶縁膜の形成過程で、前記層間絶縁膜の一部にて前記対向電極部間に部分的に介在する誘電体部を形成し、
前記対向電極部間の電気容量を測定し、測定された前記電気容量に基づいて前記メタル配線膜と層間絶縁膜との位置合わせ精度を評価することを特徴とするレジストパターンニングの位置合わせ精度評価方法。
【請求項２】
メタル配線膜と層間絶縁膜とのレジストパターンニングの際の位置合わせ精度の評価に用いる評価パターンにおいて、
前記メタル配線膜の形成過程で前記メタル配線膜の一部にて形成される相互に向かい合う対向電極部と、
前記層間絶縁膜の形成過程で前記層間絶縁膜の一部にて形成され、前記対向電極部間に部分的に介在する誘電体部と、
を備えることを特徴とする評価パターン。
【請求項３】
前記誘電体部は、前記対向電極部上及び対向電極部間に部分的に重ね合わせて一体形成されることにより、前記対向電極部間に部分的に介在する充填部を有することを特徴とする請求項２に記載の評価パターン。
【請求項４】
前記対向電極部と前記誘電体部との間に隙間を有することを特徴とする請求項２に記載の評価パターン。
【請求項５】
前記対向電極部及び前記誘電体部を有する構成要素を複数備え、前記各対向電極部が電気的に並列接続される構造を具備することを特徴とする請求項２に記載の評価パターン。
【請求項６】
前記誘電体部が前記対向電極部上及び前記対向電極部間に部分的に重ね合わせて一体形成されることで前記対向電極部間に部分的に介在する充填部を有し、これら前記誘電体部と前記対向電極部及び前記充填部を有する構成要素を複数備えて、前記各対向電極部が電気的に並列接続される構造を具備することを特徴とする請求項２に記載の評価パターン。
【請求項７】
前記誘電体部と前記対向電極部との間に隙間を有し、これら前記誘電体部と前記対向電極部及び前記隙間を有する構成要素を複数備えて、前記各対向電極部が電気的に並列接続される構造を具備することを特徴とする請求項２に記載の評価パターン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レジストパターンニングの際の位置合わせ精度を評価するための方法、及びその位置合わせ精度を測定するために用いる評価パターンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レジストパターンニングの際の位置合わせ精度を評価するためには、半導体ウェーハに実回路を形成する過程でシェブロン形状等の評価パターンを一体形成し、この評価パターンの位置ずれ量を光学的手段を用いて測定することにより行っていた。
【０００３】
例えば、評価パターンとして、図１２（ａ）の上面図と同図（ｂ）のＰ−Ｐ’線縦断面図に示すように、メタル配線形成時に矩形枠状の外部ボックスパターンａ、層間絶縁膜形成時に外部ボックスパターンａと相似な内部ボックスパターンｂを形成する。これらのボックスパターンａ，ｂを光学顕微鏡に備えられたＣＣＤカメラ等で拡大撮影し、得られた画像データをコンピュータで画像処理することにより各ボックスパターンａ，ｂの中心位置のずれ量をｘ方向とｙ方向の直交座標成分として算出して、このずれ量に基づいてレジストパターンニングの際のメタル配線と層間絶縁膜との位置合わせ精度を評価していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の光学的手法を用いた位置合わせ精度評価方法では、ボックスパターンの表面や輪郭部分に慌れ等が生じると、測定精度の著しい低下を招来し、確度の高い評価ができないという問題があった。
【０００５】
例えば、Ａｌをスパッタリング法で蒸着することによりボックスパターンを形成した場合、ボックスパターンの表面や輪郭部分にアルミニウムのグレインに起因する凹凸の荒れが生じると、ＣＣＤカメラ等で得られるボックスパターンの画像データ中にこの荒れによるデータが雑音成分として含まれることとなる。このため、画像処理においてボックスパターンの中心位置を正確に算出することができず、位置合わせ精度の正確な評価が困難であった。
【０００６】
また、測定精度の限界は光学顕微鏡の光学的分解能で律せられるため、サブミクロンルール以下（即ち、超高集積度）の次世代微細加工技術に対応し得る十分な測定精度を得ることが困難になるという課題があった。
【０００７】
本発明は、従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、レジストパターンニングの際の位置合わせ精度を高精度で測定することができる位置合わせ精度評価方法と、その位置合わせ精度評価方法に用いる評価パターンを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のレジストパターンニングの位置合わせ精度評価方法は、メタル配線膜の形成過程で前記メタル配線膜の一部にて相互に向かい合う対向電極部を形成し、層間絶縁膜の形成過程で前記層間絶縁膜の一部にて前記対向電極部間に部分的に介在する誘電体部を形成し、前記対向電極部間の電気容量を測定し、測定された前記電気容量に基づいて前記メタル配線膜と層間絶縁膜との位置合わせ精度を評価する。
【０００９】
本発明の評価パターンは、メタル配線膜の形成過程で前記メタル配線膜の一部にて形成される相互に向かい合う対向電極部と、層間絶縁膜の形成過程で前記層間絶縁膜の一部にて形成され前記対向電極部間に部分的に介在する誘電体部とを備えている。
【００１０】
【作用】
メタル配線膜と層間絶縁膜を形成する過程で対向電極部と誘電体部を形成することにより、これら対向電極部と誘電体部は、レジストパターンニングの際の位置合わせ精度との相関関係をもって形成され、更に、対向電極部間への誘電体部の介在量とレジストパターンニングの際の位置合わせ精度との間にも相関関係が生じる。対向電極部には、誘電体部が介在する部分と誘電体部が介在しない部分とによる電気容量が生じ、これらの相関関係により電気容量もレジストパターンニングの際の位置合わせ精度に対応した容量値となる。そこで、対向電極部の電気容量を測定し、その測定した電気容量に基づいてレジストパターンニングの際の位置合わせ精度を評価する。
【００１１】
【実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１ないし図７を参照して説明する。図１は、位置合わせ精度測定用の評価パターンの構造を示す上面図、図２は、図１中のＡ−Ａ’線に沿った評価パターンの縦断面図、図３は、評価パターンの要部構造を示す斜視図、図４は、評価パターンの等価回路図、図５は、評価パターンの作成工程を概略的に示す図、図６は、評価パターンを用いた位置合わせ精度評価方法の原理を説明するための説明図、図７は、評価パターンの変形例の構造を示す上面図である。
【００１２】
図１（ａ）において、露光装置により半導体ウェーハＷＦをステップアンドリピート的に露光するときの１ショットで露光する領域（以下、フィールドサイズ領域という）ＦＳ内に、少なくとも１個以上の評価パターンを形成する。例えば、同図（ｂ）に示すように、各フィールドサイズ領域ＦＳ内に形成される複数個の実回路ＦＣ間を分離するためのスクライブラインＳＬ内おけるショット中心に該当する部分とその四隅の部分等に形成する。
【００１３】
各評価パターンＰＴは、図１（ｃ）の拡大上面図及び図２、図３に示すように、所定間隔ｄの隙間を介して並設される対向電極部Ｒ１，Ｒ２と、各々の対向電極部Ｒ１，Ｒ２に延在するプローブ電極部Ｋ１，Ｋ２、及び対向電極部Ｒ１，Ｒ２上に部分的に重なり合う誘電体部Ｍで構成される。これらの構成部分Ｒ１，Ｒ２，Ｋ１，Ｋ２，Ｍの被投影パターンを評価対象のメタル配線と層間絶縁膜形成用のレチクル等に形成しておき、半導体ウェーハＷＦに実回路ＦＣを形成する過程で、これらのメタル配線膜と相関絶縁膜の一部分にて評価パターンＰＴを形成する。
【００１４】
対向電極部Ｒ１，Ｒ２は、間隔ｄで対向する（向かい合う）対向端面Ｓ１，Ｓ２のｘ方向の幅を所定値Ｌとし、これらのｚ方向の高さをメタル配線の膜厚Ｔとすることによって、対向面積がＬ・Ｔとなるように設計する。
【００１５】
誘電体部Ｍは、対向電極部Ｒ１，Ｒ２上にｘ方向の幅Ｌ／２だけ重なる部分と、この重なり部分と共に対向端面Ｓ１，Ｓ２間の隙間内に同じ幅Ｌ／２で充填される部分（以下、充填部という）ｍと、対向電極Ｒ１，Ｒ２から外れる部分から成る形状に設計される。また、誘電体部Ｍにおける対向電極Ｒ１，Ｒ２から外れる部分のｘ方向の幅を少なくともＬ／２以上の幅に設計することにより、レジストパターンニングの際に位置ずれが生じても、誘電体部Ｍの重なり部分が対向電極Ｒ１，Ｒ２から完全に外れるのを防止することとしている。また、プローブ電極部Ｋ１，Ｋ２の大きさ及び間隔を、後述する短針が支障なく接触し得る程度に設計する。そして、実回路の形成過程で、先に対向電極部Ｒ１，Ｒ２を形成し、次に誘電体部Ｍを形成することにより、対向電極部Ｒ１，Ｒ２上の重なり部分及び充填部ｍを形成する。
【００１６】
図５に基づいて評価パターンＰＴの作成工程例を説明すると、下層の絶縁膜２となる例えばＳｉＯ2絶縁膜を気相成長法（ＣＶＤ法）により成膜し（工程１）、この絶縁膜２上にＡｌをスパッタリング法で蒸着することによりメタル配線膜４を積層し（工程２）、フォトリソグラフィー工程によりメタル配線膜４をパターンニングしてエッチング処理することによって、対向電極部Ｒ１，Ｒ２及びそれに延在するプローブ電極部Ｋ１，Ｋ２を形成する（工程３）。次に、ＣＶＤ法により、層間絶縁膜６となる例えばＳｉＯ2絶縁膜を成膜することで対向電極Ｒ１，Ｒ２上を覆うと同時に、対向電極Ｒ１，Ｒ２間の隙間内にも充填し（工程４）、フォトリソグラフィー工程により層間絶縁膜６をパターンニングしてエッチング処理することによって、誘電体部Ｍ及びこれと一体な充填部ｍを形成する（工程５）。
【００１７】
このように、評価パターンＰＴは実回路を形成するためのメタル配線膜及び層間絶縁膜と同時に形成されるため、評価パターンＰＴを形成するための新たなプロセス工程を追加する必要がない。更に、対向電極部Ｒ１，Ｒ２上に誘電体部Ｍを部分的に積層することにより、充填部ｍの対向端面Ｓ１，Ｓ２間への介在量（以下、介在幅という）が一義的に決まるため、充填部ｍのｘ方向における介在幅とレジストパターンニングの際の位置合わせずれとの間に相関関係を有する構造となっている。
【００１８】
次に、評価パターンＰＴを用いたレジストパターンニングの際の位置合わせ精度評価方法を詳述する。
【００１９】
評価パターンＰＴは、対向電極部Ｒ１，Ｒ２と誘電体部Ｍによって可変容量素子と等価なコンデンサ部ＣＰを構成し、このコンデンサ部ＣＰの電気容量Ｃnをプローブ電極部Ｋ１，Ｋ２間で測定する構造となっている。
【００２０】
電気容量Ｃnは、対向電極Ｒ１，Ｒ２の対向端面Ｓ１，Ｓ２間において、充填部ｍが介在する部分の電気容量Ｃmと充填部ｍが介在しない部分の電気容量Ｃnonとの並列容量（Ｃm＋Ｃnon）に等しく、図４の等価回路で表される。
【００２１】
充填部ｍの介在しない隙間は真空の誘電率ε0とみなすことができ、充填部ｍは、評価対象の層間絶縁膜と等しい比誘電率εを有し且つそのｘ方向の介在幅が誘電体部Ｍの重なり幅Ｗと等しいことから、これらの電気容量Ｃn，Ｃm，Ｃnonを次式（１）で表すことができる。
【００２２】
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更に、上記式（１）中の定数部分を、
α＝Ｔ・ε0（ε−１）／ｄ                        …（２）
β＝Ｔ・Ｌ・ε0／ｄ                              …（３）
と置き換えることで次式（４）が得られ、電気容量Ｃnと重なり幅Ｗは比例関係にあるといえる。
Ｃn＝α・Ｗ＋β          …（４）
レジストパターンニングの際の位置合わせずれが無い理想状態では、実際に形成される評価パターンＰＴの構造が図１に示した設計仕様と等しくなり、重なり幅ＷがＬ／２となる。この理想状態における電気容量ＣnをＣ0で表すと、上記式（４）から、
Ｃ0＝α・Ｌ／２＋β        …（５）
となる。
【００２３】
一方、レジストパターンニングの際に位置合わせずれが生じて、図６（ａ）に示すように重なり幅Ｗが理想状態における幅Ｌ／２よりも大きくなった場合には、電気容量Ｃnは増加する。図６（ｂ）に示すように重なり幅Ｗが理想状態の幅Ｌ／２よりも小さくなった場合には、逆に電気容量Ｃnは減少する。例えば、二酸化シリケイト（Ｓｉ０2）の層間絶縁膜を評価対象とすると、その比誘電率εが３．９であり、上記式（４）の係数αは正の値となるので、電気容量Ｃnは、重なり幅Ｗが大きくなるのに伴って増加し、逆に重なり幅Ｗが小さくなるにしたがって減少する。
【００２４】
更に、理想状態における重なり幅Ｗ（＝Ｌ／２）を基準とし、位置合わせずれが生じたときの重なり幅Ｗとこの理想状態における重なり幅Ｌ／２との差分をΔｎとし、この差分Δｎに対する電気容量Ｃnをグラフ化すると図６（ｃ）の特性図が得られる。この差分Δｎは、評価対象のメタル配線膜と層間絶縁膜との位置合わせずれ量と相関関係があるため、電気容量Ｃnを実測して対応する差分Δｎを求めるだけで、位置合わせずれ量を直接求めることができ、更にその位置合わせずれの方向をも求めることができる。
【００２５】
レジストパターンニングの際の位置合わせ精度を評価するためには、容量測定装置を備えたコンピュータシステム等が用られる。まず、上記式（４）又は図６（ｃ）に示した特性を参照データとしてコンピュータシステムに格納しておき、次に、プローブ電極部Ｋ１，Ｋ２に容量測定装置の微細な探針（プローブ）を接触することにより電気容量Ｃnを測定する。この実測した電気容量Ｃnをコンピュータシステムに導入し、前記参照データと対比することにより、理想状態における電気容量Ｃ0と実測した電気容量Ｃnとの差分Δを求め、この差分Δｎに基づいてレジストパターンニングの際の位置合わせずれ量及びその位置合わせずれの方向を評価する。
【００２６】
このように、対向電極Ｒ１，Ｒ２上に誘電体部Ｍを部分的に重ね合わせることにより、レジストパターンニングの際の位置合わせずれ量と充填部ｍの介在幅との間に相関関係が生まれる構造を実現している。そして、充填部ｍの介在幅とコンデンサ部ＣＰの電気容量Ｃnには比例関係があり、更に、レジストパターンニングの際の位置合わせずれ量と電気容量Ｃnの間にも相関関係があることから、電気容量Ｃnを測定するだけで、レジストパターンニングの際の位置合わせずれ量及び位置合わせずの方向を直接的且つ定量的に求めることができる。また、基本的には容量測定装置のみで位置合わせ精度を測定することができるため、測定システムの簡素化が可能である。
【００２７】
更に、対向電極Ｒ１，Ｒ２の対向側面Ｓ１，Ｓ２間への充填部ｍの介在幅に応じた電気容量Ｃnを電気的に測定するため、評価パターンの表面や輪郭部分の荒れの影響を受け難く、位置合わせ精度を高精度で測定することができる。
【００２８】
また、任意のメタル配線膜と層間絶縁膜との位置合わせ精度を測定することができる。このため、多層構造の集積回路について位置合わせ精度の評価が可能である。
【００２９】
また、微細加工技術の進展に伴って評価パターンＰＴが縮小されても、それに伴って対向電極Ｒ１，Ｒ２の対向間隔ｄを狭くすると共に対向側面Ｓ１，Ｓ２間の充填部ｍの厚みも薄くすることができるため、コンデンサ部ＣＰの電気容量Ｃnを維持又は大きくすることができる。したがって、この評価パターンＣＰの構造によれば、位置合わせ精度の測定感度の低下を招来することなく、微細加工技術に対応し得る優れた即応性及び対応性を発揮する。
【００３０】
尚、以上の説明では、評価パターンＰＴの代表例として、対向電極部Ｒ１，Ｒ２間に介在する充填部ｍのｘ方向への変移を電気容量Ｃnとして測定する場合、即ちｘ方向のみの位置合わせ精度を評価する場合を説明した。しかし、図１（ｃ）に示した評価パターンＰＴと、この評価パターンＰＴを相対的に９０°回転させて成る他の評価パターンとをフィールドパターン領域内に形成することにより、ｘ方向とｙ方向の位置合わせ精度を測定することができ、位置合わせ精度の二次元的評価が可能となる。
【００３１】
図７に示すように、相対的に９０°回転した関係にあるコンデンサ部ＣＰ，ＣＰ’を有する評価パターンを用いてもよい。この評価パターンは、ｙ方向に沿って並設される対向電極部Ｒ１，Ｒ２に誘電体部Ｍを部分的に重ね合わせることによって形成されるコンデンサ部ＣＰと、ｘ方向に沿って並設される対向電極部Ｒ１’，Ｒ２’に誘電体部Ｍ’を部分的に重ね合わせることによって形成されるコンデンサ部ＣＰ’を備え、一方の対向電極部Ｒ１，Ｒ１’に共通のプローブ電極部Ｋcomが延在し、他方の対向電極部Ｒ２，Ｒ２’に個別のプローブ電極部Ｋa，Ｋbが延在する構造となっている。プローブ電極部Ｋcom，Ｋa間の電気容量Ｃnaを測定することでｘ方向の位置合わせ精度を評価することができ、プローブ電極部Ｋcom，Ｋb間の電気容量Ｃnbを測定することでｙ方向の位置合わせ精度を評価することができる。この評価パターンによれば、共通のプローブ電極部Ｋcomを備えることにより、プローブ電極部の数を減らし、半導体ウェーハにおける評価パターンの専有面積の低減化等が可能となる。
【００３２】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を図８と共に説明する。尚、図８（ａ）は、評価パターンの構造を示す上面図、同図（ｂ）は評価パターンの等価回路図であり、これらの図において図１（ｃ）と同一又は相当する部分を同一符号で示している。
【００３３】
本実施の形態は、測定感度の向上を実現する評価パターンに関するものである。図８（ａ）において、この評価パターンは、同一構造から成る複数個ｊのコンデンサ部ＣＰ1〜ＣＰjをプローブ電極部Ｋ１，Ｋ２間に並列接続した構造となっている。即ち、コンデンサ部ＣＰ１を基準の構成要素とすると、この構成要素を電気的に並列接続した構造となっている。
【００３４】
コンデンサ部ＣＰ1〜ＣＰjの各々の対向電極Ｒ１，Ｒ２と誘電体部Ｍ及び充填部ｍの形状と夫々の配置関係は、図１（ｃ）に示した第１の実施の形態の評価パターンＰＴと同様に設計され、対向電極Ｒ１，Ｒ２上の誘電体部Ｍによる重なり部分と充填部ｍも、評価対象のメタル配線膜を先に、層間絶縁膜を次に形成する過程で形成する。
【００３５】
夫々のコンデンサ部ＣＰ1〜ＣＰjは、対向電極Ｒ１，Ｒ２間に充填部ｍが介在する部分における電気容量Ｃmと充填部ｍが介在しない部分における電気容量Ｃnonとの並列容量Ｃm＋Ｃnonを有し、全体の電気容量Ｃnを図８（ｂ）の等価回路で表すことができる。
【００３６】
レジストパターンニングの際に位置合わせずれが無く、夫々の対向電極部Ｒ１，Ｒ２と充填部ｍの位置ずれが生じない理想状態での各コンデンサ部ＣＰ1〜ＣＰjの電気容量をＣ0とすると、このときの全体の電気容量ＣnはＣ0・ｊとなる。一方、位置合わせずれが生じると、その位置合わせずれ量に応じて、コンデンサ部ＣＰ1〜ＣＰjの対向電極部Ｒ１，Ｒ２に対する充填部ｍの介在幅が同一方向に同じ量だけ変移することとなる。この充填部ｍの介在幅が変移したときのコンデンサ部ＣＰ1〜ＣＰjにおける夫々の容量変化分をΔＣnとすると、位置合わせずれが生じたときの全体の電気容量Ｃnは、次式（６）で表されるように、単一のコンデンサ部の電気容量のｊ倍の値となり、更にレジストパターンニングの際の位置合わせずれ量もΔＣn・ｊに増幅されることとなる。
【００３７】
Ｃn＝Ｃ0・ｊ＋ΔＣn・ｊ    …（６）
この評価パターンによれば、レジストパターンニングの際の位置合わせずれ量を実質的にｊ倍に増幅して測定可能にすることから、測定感度の向上を実現する。
【００３８】
更に、一般的に半導体素子の測定では極微弱な電気量を取り扱うため、外部からの電気的ノイズの悪影響を受け易く測定精度の悪化を招来するが、この評価パターンでは、各コンデンサ部における電気容量の変化分ΔＣnをｊ倍に増幅して大容量とするため、外部ノイズによる影響を抑制することができ、測定精度の向上を実現する。
【００３９】
更に、複数個ｊのコンデンサ部ＣＰ1〜ＣＰjの電気容量を同時に測定することにより平均化の効果が得られるため、各コンデンサ部の製造ばらつきに起因する測定誤差の影響を大幅に抑制することができる。
【００４０】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態を図９を参照して説明する。尚、図９において図１〜図３及び図７と同一又は相当する部分を同一符号で示している。
【００４１】
本実施の形態は、半導体製造プロセスにおける種々の製造ばらつきに起因する影響を抑制することにより、レジストパターンニングの際の位置合わせ精度を高精度で測定し得る評価パターンに関するものである。
【００４２】
位置合わせ精度の測定に悪影響を及ぼす製造ばらつきとしては、例えば図１〜図３に示す評価パターンＰＴにおいて、対向電極部Ｒ１，Ｒ２の対向間隔ｄと対向幅Ｌのばらつき、対向電極Ｒ１，Ｒ２の膜厚Ｔのばらつき、誘電体部Ｍの形状ばらつき、誘電体部Ｍの特性変化（特に比誘電率ε）等が上げられる。これらの製造ばらつきが発生すると、前記式（２）〜（５）の定数α，βが変動することにより、レジストパターンニングの際の位置合わせ精度とコンデンサ部ＣＰの電気容量Ｃnとの相関関係が崩れることとなり、測定精度の低下を招来する。
【００４３】
そこで、図９に示す評価パターンでは、位置合わせ精度を測定するためのコンデンサ部ＣＰ，ＣＰ’に、製造ばらつきの影響を抑制するための校正用コンデンサ部ＣＰzが備えられている。
【００４４】
コンデンサ部ＣＰ，ＣＰ’は、図７に示した評価パターンと同様に、同一構造で相互に９０°回転して配置され、一方の対向電極部Ｒ１，Ｒ１’が共通プローブ電極部Ｃcomに、他方の対向電極Ｒ２，Ｒ２’が夫々別個のプローブ電極部Ｋa，Ｋbに接続されている。校正用コンデンサ部ＣＰzは、共に等しい長方形状の対向電極Ｒz1，Ｒz2と、対向電極部Ｒz1，Ｒz2の中央部分に積層された四角形状の誘電体部Ｍzで構成され、一方の対向電極Ｒz1がプローブ電極部Ｋz、他方の対向電極部Ｒz2がプローブ電極部Ｋcomに接続している。
【００４５】
コンデンサ部ＣＰの対向電極Ｒ１，Ｒ２のｘ方向の対向幅と、コンデンサ部ＣＰ’の対向電極Ｒ１’，Ｒ２’のｙ方向の対向幅が共にＬであるのに対し、対向電極部Ｒz1，Ｒz2のｘ方向の対向幅を２Ｌに設定している。対向電極部Ｒz1，Ｒz2の対向間隔は、対向電極Ｒ１，Ｒ２と対向電極Ｒ１’，Ｒ２’の対向間隔ｄと等しくなっている。また、誘電体部Ｍzのｘ方向の幅をＬとし、対向電極部Ｒz1，Ｒz2上の中央部分に重ねることにより、対向電極部Ｒz1，Ｒz2間の隙間内に介在幅Ｌの充填部ｍzを埋設する。即ち、充填部ｍzの介在幅Ｌを、コンデンサ部ＣＰ，ＣＰ’の充填部ｍ，ｍ’の介在幅Ｌ／２の２倍にすることにより、常に対向電極部Ｒz1，Ｒz2間の隙間内に介在する構造となっている。
【００４６】
実回路の形成過程で、評価対象のメタル配線膜を先に、層間絶縁膜を次に形成することにより、対向電極Ｒz1，Ｒz2上の誘電体部Ｍz及び充電部ｍzと、対向電極Ｒ１，Ｒ２上の誘電体部Ｍ及び充電部ｍと、対向電極Ｒ１’，Ｒ２’上の誘電体部Ｍ及び充電部ｍを形成する。
【００４７】
次に、校正用コンデンサ部ＣＰzによる製造ばらつきの抑制原理を説明する。
【００４８】
校正用コンデンサ部ＣＰzに生じる電気容量Ｃzは、プローブ電極部Ｋcom，Ｋz間に容量測定装置の短針を接触させることで測定され、レジストパターンニングの際に位置合わせずれが無い理想状態では、コンデンサ部ＣＰ又はＣＰ’の理想状態における各電気容量の２倍の値になる。即ち、コンデンサ部ＣＰ，ＣＰ’の充填部ｍ，ｍ’が介在する部分での理想状態の電気容量を共にＣm0、充填部ｍ，ｍ’が介在しない部分での理想状態の電気容量を共にＣnon0とすれば、校正用コンデンサ部ＣＰzの充填部ｍzが介在する部分での電気容量は２・Ｃm0、充填部ｍzが介在しない部分での電気容量は２・Ｃnon0となり、電気容量Ｃzはこれらの並列容量（２・Ｃm0＋２・Ｃnon0）と等しくなる。
【００４９】
ここで注目すべき点は、誘電体部Ｍzをそれより大きな対向電極Ｒz1，Ｒz2の中央部分に配置しているので、位置合わせずれ量がコンデンサ部ＣＰ，ＣＰ’の測定許容範囲内である限りは、常に対向電極Ｒz1，Ｒz2上に重なり合い、よって位置合わせずれの有無に関わらず校正用コンデンサ部ＣＰzの電気容量Ｃzが常に理想状態での容量値（２・Ｃm0＋２・Ｃnon0）に保たれることにある。
【００５０】
これに対しコンデンサ部ＣＰ，ＣＰ’の各電気容量ＣnとＣn’は位置合わせずれに応じて変化する。位置合わせずれがｘ方向に生じた場合には、コンデンサ部ＣＰの理想状態からの電気容量変化分がΔＣnx、位置合わせずれがｙ方向に生じた場合には、コンデンサ部ＣＰ’の理想状態からの電気容量変化分がΔＣnyとなるような容量変化を生じることとなる。
【００５１】
したがって、位置合わせずれが生じたときの各コンデンサの電気容量Ｃz，Ｃn，Ｃn’は、夫々次式（７）〜（８）で表される。
Ｃz  ＝２（Ｃm0＋Ｃnon0）              …（７）
Ｃn  ＝ΔＣnx＋Ｃm0＋Ｃnon0            …（８）
Ｃn’＝ΔＣny＋Ｃm0＋Ｃnon0            …（９）
このように、この評価パターンは、レジストパターンニングの際の位置合わせずれに起因してコンデンサ部ＣＰ，ＣＰ’の電気容量Ｃn，Ｃn’が変化するのに対し、校正用コンデンサ部ＣＰzの電気容量Ｃzは変化しないという特性を有している。
【００５２】
但し、上記式（７）〜（９）は、レジストパターンニングの際の位置合わせずれに関するものであり、製造ばらつきが考慮されていない。製造ばらつきを考慮すると、コンデンサ部Ｃz，ＣＰ，ＣＰ’は、評価対象のメタル配線膜と層間絶縁膜の製造ばらつきの影響を均一に受けることとなる。よって製造ばらつきが生じた場合には、コンデンサ部ＣＰ，ＣＰ’の充填部ｍ，ｍ’が介在する部分での容量誤差が共にΔＣme、充填部ｍ，ｍ’が介在しない部分での容量誤差が共にΔＣnoneとなるような容量変化を生じることとなる。一方、校正用コンデンサ部ＣＰzの充填部ｍzが介在する部分と充填部ｍzが介在しない部分での製造ばらつきに起因する夫々の容量誤差は、２・ΔＣmeと２・ΔＣnoneとなる。
【００５３】
したがって、上記式（７）〜（９）にこの製造ばらつきの影響を加えると、実際のコンデンサ部Ｃz，ＣＰ，ＣＰ’の各電気容量Ｃz，Ｃn，Ｃn’は、次式（１０）〜（１２）で表されることとなる。
Ｃz  ＝２（Ｃm0＋ΔＣme）＋２（Ｃnon0＋ΔＣnone）      …（１０）
Ｃn  ＝ΔＣnx＋（Ｃm0＋ΔＣme）＋（Ｃnon0＋ΔＣnone）  …（１１）
Ｃn’＝ΔＣny＋（Ｃm0＋ΔＣme）＋（Ｃnon0＋ΔＣnone）  …（１２）
かかる特性を有する評価パターンに基づいて位置合わせ精度の評価を行うには、プローブ電極部Ｋcom，Ｋz，Ｋa，Ｋbに容量測定装置の探針を接触し、各コンデンサ部ＣＰz，ＣＰ，ＣＰ’の各電気容量Ｃz，Ｃn，Ｃn’を測定する。そして、次式（１３），（１４）に示すように、実測した電気容量Ｃzの１／２の値Ｃz／２を基準として、他の電気容量Ｃn，Ｃn’との差分（Ｃn−Ｃz／２）と（Ｃn’−Ｃz／２）を演算する。
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上記式（１３），（１４）の演算を行うと、製造ばらつきに起因する容量誤差（Ｃm0＋ΔＣme）及び（Ｃm0＋ΔＣme）が相殺され、位置合わせずれにのみ相関を有する差分（Ｃn−Ｃz／２）及び（Ｃn’−Ｃz／２）が得られる。したがって、差分（Ｃn−Ｃz／２）に基づいてメタル配線膜と層間絶縁膜とのｘ方向における位置合わせ精度を評価することができ、差分（Ｃn’−Ｃz／２）に基づいてメタル配線膜と層間絶縁膜とのｙ方向における位置合わせ精度を評価することができる。
【００５４】
尚、以上の説明では、校正用コンデンサ部ＣＰzの充填部ｍzの介在幅を、コンデンサ部ＣＰ，ＣＰ’の充填部ｍ，ｍ’の介在幅の２倍の比率に設計する場合を述べたが、本発明はこの比率に限定するものではなく、任意の比率でよい。即ち、校正用コンデンサ部ＣＰzの充填部ｍzの介在幅を、コンデンサ部ＣＰ，ＣＰ’の充填部ｍ，ｍ’の介在幅に対して適宜の比率ηに設計し、校正用コンデンサ部ＣＰzの実測電気容量Ｃzをこの比率ηで除算して、他のコンデンサ部ＣＰ，ＣＰ’の実測電気容量Ｃn，Ｃn’からＣz／ηを減算することにより、製造ばらつきの影響を抑制することができる。
【００５５】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態を図１０を参照して説明する。尚、同図（ａ）は、評価パターンの構造を示す上面図、同図（ｂ）は評価パターンの等価回路図であり、これらの図において図１及び図４と同一又は相当する部分を同一符号で示している。
【００５６】
本実施の形態は、測定精度の向上及び専有面積の低減化を実現する評価パターンに関するものである。図１０（ａ）において、この評価パターンは、櫛形形状の電極部Ｒ１，Ｒ２と、各電極部Ｒ１，Ｒ２に延在するプローブ電極部Ｋ１，Ｋ２、及び誘電体部Ｍを有している。電極部Ｒ１，Ｒ２の夫々の歯部が所定間隔ｄをおいて交互に配設され、歯部上の長手方向の１／２の部分に誘電体部Ｍが重なり合うように設計されている。
【００５７】
電極部Ｒ１，Ｒ２及びプローブ電極部Ｋ１，Ｋ２を評価対象のメタル配線膜と同時形成した後、誘電体部Ｍを評価対象の層間絶縁膜と同時に形成することにより、電極部Ｒ１，Ｒ２に対する誘電体部Ｍの重なり部分を形成し、この重なり部分と共に間隔ｄの隙間内に充填部ｍを一体に埋設する。この評価パターンによれば、櫛形形状の電極部Ｒ１，Ｒ２と誘電体部Ｍによってコンデンサ部が構成され、このコンデンサ部の電気容量Ｃnは、電極部Ｒ１，Ｒ２間に充填部ｍが介在する部分における電気容量Ｃmと充填部ｍが介在しない部分における電気容量Ｃnonとの並列容量（Ｃm＋Ｃnon）となる。
【００５８】
そして、プローブ電極部Ｋ１，Ｋ２に容量測定装置の探針を接触することによりコンデンサ部の電気容量Ｃnを測定し、この電気容量Ｃnの変化に基づいてレジストパターンニングの際の位置合わせずれを評価する。レジストパターンニングの際の位置合わせずれ量に応じて充填部ｍの各歯部間への介在幅が変移することで電気容量Ｃnも変化するため、電気容量Ｃnを測定することにより位置合わせずれ量を直接的且つ定量的に測定することができる。
【００５９】
更に、対向電極Ｒ１，Ｒ２の夫々の歯部がほぼ全体に渡って対向することで対向面積が実質的に増加するため、高密度化による大容量のコンデンサ部を実現し、相対的に評価パターンの専有面積の低減化を実現している。、また、電気容量Ｃnが実質的に大きくなるため外部雑音等の影響を受け難く、位置合わせずれ量の高感度測定を可能にする。また、個々の歯部に生じる電気容量を同時測定することにより平均化の効果が得られ、製造ばらつきに起因する測定誤差の影響を受け難くする等の効果が得られる。
【００６０】
更に、微細加工技術の進展に伴いこの評価パターンが縮小されても、それに伴って櫛形形状の電極部Ｒ１，Ｒ２及び充填部ｍの高密度化、高集積化が可能となるため、電気容量Ｃnの低下を抑えることができる。よって、微細加工が行われても評価パターンを用いた測定感度の低下を招くことはなく、代えって高密度化等により、電気容量Ｃnを増加させることができて測定感度の向上を実現することができる。
【００６１】
更に、微細加工によれば電気容量Ｃnと対比して評価パターンの専有面積の低減化を促進することができるため、この評価パターンは微細加工技術に適した即応性と対応性を有しているということができる。
【００６２】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態を図１１を参照して説明する。尚、同図（ａ）は評価パターンの構造を示す上面図、同図（ｂ）（ｃ）は評価パターンの作成工程例を示す説明図である。
【００６３】
前記第１〜第４の実施の形態における評価パターンは、対向電極上に誘電体部を部分的に重ね合わせることによってコンデンサ部を形成するものである。したがって、先に形成されるメタル配線とその後に形成される層間絶縁膜との位置合わせ精度を測定・評価する場合に制約されるものである。
【００６４】
本実施の形態は、この制約を除き、評価対象のメタル配線と層間絶縁膜の形成順序に係わらず、任意のメタル配線と層間絶縁膜との位置合わせ精度を測定・評価することができる評価パターンに関するものである。
【００６５】
図１１（ａ）において、この評価パターンは、メタル配線膜と同時に形成される対向電極部Ｒ１，Ｒ２と、層間絶縁膜と同時に形成される誘電体部Ｍと、対向電極部Ｒ１，Ｒ２に延在するプローブ電極部Ｋ１，Ｋ２によって構成されている。対向電極部Ｒ１，Ｒ２は、それらの対向側面の対向間隔が所定角度で次第に拡がる形状に設計する。誘電体部Ｍは、対向電極部Ｒ１に対向する側端面と対向電極部Ｒ２に対向する側端面が夫々所定間隔ｄ１，ｄ２の隙間をもって向かい合い、前記の両側端面の頂上部分と対向電極部Ｒ１，Ｒ２の最も接近する部分との間に所定間隔ｄ３の隙間を設けるように設計する。
【００６６】
そして、対向電極部Ｒ１，Ｒ２間に誘電体部Ｍが介在することによって構成されるコンデンサ部の電気容量Ｃnを、プローブ電極Ｋ１，Ｋ２間に容量測定装置の探針を接触することで測定し、レジストパターンニングの際に位置合わせずれが無い理想状態で得られる電気容量Ｃ0と電気容量Ｃnとの差分（Ｃn−Ｃ0）に基づいて、位置合わせ精度を評価する。
【００６７】
図１１（ｂ）は、メタル配線膜の形成後に層間絶縁膜を形成する過程でこの評価パターンを作成する場合の工程例、同図（ｃ）は、層間絶縁膜の形成後にメタル配線膜を形成する場合の工程例を示している。
【００６８】
図１１（ｂ）の作成方法では、基板となる下層の絶縁膜８上に、スパッタリング法でＡｌ蒸着することによりメタル配線膜１０を積層し（工程１）、フォトリソグラフィー工程によりメタル配線膜１０をパターンニングしてエッチング処理を施すことによって、対向電極部Ｒ１，Ｒ２及びそれらに延在するプローブ電極部Ｋ１，Ｋ２を形成する（工程２）。次に、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2等の層間絶縁膜１２を成膜し（工程３）、次に、フォトリソグラフィー工程により層間絶縁膜１２をパターンニングしてエッチング処理を施すことによって、対向電極Ｒ１，Ｒ２から分離する誘電体部Ｍを形成する（工程４）。
【００６９】
図１１（ｃ）の作成方法では、基板となる下層の絶縁膜１４上に、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2等の層間絶縁膜１６を成膜し（工程１）、フォトリソグラフィー工程により層間絶縁膜１６をパターンニングしてエッチング処理を施すことによって、誘電体部Ｍを形成する（工程２）。次に、Ａｌをスパッタリング法で蒸着することによりメタル配線膜１８を積層し（工程３）、フォトリソグラフィー工程によりメタル配線膜１８をパターンニングしてエッチング処理を施すことによって、誘電体部Ｍから分離した対向電極部Ｒ１，Ｒ２及びそれに延在するプローブ電極部Ｋ１，Ｋ２を形成する（工程４）
この評価パターンの構造によれば、対向電極Ｒ１，Ｒ２と誘電体部Ｍとの重なり部分を持たないため、評価対象のメタル配線膜と層間絶縁膜の形成順序とは無関係に形成することができる。このため、任意のメタル配線膜と層間絶縁膜との位置合わせずれを測定及び評価することができる。また、半導体ウェーハに実回路を形成する過程で評価パターンを一体形成することができるため、評価パターンを形成するための新たなプロセスを追加する必要がない。
【００７０】
尚、以上に本発明の５つの実施の形態を説明したが、夫々を組み合わせることが可能である。第１〜第４の実施の形態では、対向電極部と誘電体部を部分的に重ね合させることでコンデンサ部を実現し、第５の実施の形態では、対向電極部と誘電体部を重ね合わせることなくコンデンサ部を実現している。しかし、第１〜第４の実施の形態に示す評価パターンを第５の実施の形態の評価パターンと同様に、対向電極部と誘電体部を重ね合わせない構造にしてもよい。また、第３の実施の形態の校正用コンデンサ部を他の実施の形態の評価パターンに適用することができる。即ち、本発明は、各実施の形態における要部手段を相互に組み合わせることによって構成される評価パターン及びそれを用いた位置合わせ精度評価方法の全てを包含するものである。
【００７１】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、対向電極部間への誘電体部の介在量がメタル配線膜と相関絶縁膜との位置合わせ精度に応じて変移するため、この変移に対応して生じる電気容量を測定することにより、レジストパターンニングの際の位置合わせ精度を高い精度で測定することができ、更にその位置合わせ精度の正確な評価を可能にする。
【００７２】
位置合わせ精度を電気的に測定するので、対向電極部や誘電体部の表面や輪郭部等に荒れが生じても、光学的手法のような測定精度の低下を招来することなく、位置合わせ精度を高精度で測定することができる。
【００７３】
評価パターンの対向電極部と誘電体部の形状を適宜に設定することにより、メタル配線膜と層間絶縁膜の形成順序とは無関係に、対向電極部と誘電体部を形成することができるため、任意のメタル配線膜と層間絶縁膜との位置合わせ精度の測定及び評価が可能である。
【００７４】
また、対向電極部と誘電体部を有する構成要素を複数並列接続したり、対向電極部を櫛形形状にする等、評価パターンの対向電極部と誘電体部の形状を適宜に設定することによって、電気容量を増加させることができるため、測定感度を向上させることができる。更に、電気容量の増加に伴い、電気的外部ノイズの影響及び製造ばらつきによる測定誤差を抑制することができる。
【００７５】
また、位置合わせ精度を測定するための対向電極部及び誘電体部に加えて、相互に向かい合う他の対向電極部と他の対向電極部間に包含されて形成される他の誘電体部とを備えると、位置合わせ精度を測定するための対向電極部及び誘電体部からは、位置合わせずれと製造ばらつきの両方の影響を受けた電気容量が得られ、他の対向電極部及び他の誘電体部からは、製造ばらつきの影響を有するが位置合わせ精度の影響を受けない電気容量が得られる。したがって、これら両電気容量を用いることにより、製造ばらつきの影響を受けることなく、位置合わせ精度を高精度で評価することができる。
【００７６】
測定の際に必要とされる主な機器としては、電気容量を測定するための容量測定装置で足りることから、簡易な測定システムが可能となる。また、位置合わせ精度の測定・評価に要する時間の短縮化、迅速化を可能にする。
【００７７】
更に、光学的測定手段よりも容量測定装置等の電気的測定手段の方が高感度且つその感度を自由に調整することが可能であり、本発明の評価パターンは電気的測定手段によって測定されるものであることから、電気的測定手段の利点と相俟って、極めて高い測定精度を得ることができる。
【００７８】
更に、微細加工技術の進展に伴って、対向電極部及び誘電体部の更なる微細化、高密度化が可能であるため、これらの誘電体部及び誘電体部において得られる電気容量の維持又は増加を図ることができ、これに伴って、評価パターンでの測定感度の維持又は向上を図ることできる。したがって、本発明は、サブミクロンルール以下（即ち、超高集積度）の次世代微細加工技術に対応し得る優れた即応性と対応性を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の評価パターンの構造を示す上面図である。
【図２】図１の評価パターンの要部構造を示す縦断面図である。
【図３】図１の評価パターンの要部構造を示す斜視図である。
【図４】図１の評価パターンの等価回路図である。
【図５】図１の評価パターンの作成工程例を示す説明図である。
【図６】図１の評価パターンを用いた位置合わせ精度評価方法を説明するための説明図である。
【図７】評価パターンの変形例の構造を示す上面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の評価パターンの構造及びその等価回路を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態の評価パターンの構造を示す上面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態の評価パターンの構造及び等価回路を示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態の評価パターンの構造及びその評価パターンの作成工程例を示す説明図である。
【図１２】従来の評価パターンの構造を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１’，Ｒ２’，Ｒz1，Ｒz2…対向電極部、Ｍ，Ｍ’Ｍz…誘電体部、ｍ，ｍ’，ｍz…充填部、Ｋ１，Ｋ２，Ｋａ，Ｋｂ，Ｋcom，Ｋz…プローブ電極部、ＣＰ，ＣＰ’，ＣＰz…コンデンサ部。
【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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【図１１】
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【図１２】
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