(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を複数の区画に区分けするステップと、
少なくとも１以上の前記区画における前記試料の電子線回折像を取得するステップと、
前記電子線回折像を利用して、該電子線回折像を取得した前記区画における前記試料の歪みを算出するステップと、
複数の前記電子線回折像の各々の幾何模様同士を比較することにより、前記試料における歪み源の界面の位置を特定するステップと、
前記界面に沿って複数の仮想歪み源を配置するステップと、
前記電子線回折像の撮像点と前記界面との距離を算出するステップと、
前記歪みと前記距離とを用いて、前記歪みを実現するために複数の前記仮想歪み源が有するべき物性値についての指標を、該仮想歪み源ごとに求めるステップと、
を有することを特徴とする試料評価方法。
【請求項２】
前記指標は前記物性値の関数であって、該物性値は応力、ヤング率、及びポアソン比のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の試料評価方法。
【請求項３】
前記指標の値に応じて複数の前記仮想歪み源の各々を色分けして表示するステップを更に有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の試料評価方法。
【請求項４】
前記仮想歪み源を複数の層に分けるステップと、
複数の前記層毎に前記指標を求めるステップとを更に有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の試料評価方法。
【請求項５】
複数の区画に区分された評価領域を備えた試料のうち、少なくとも１以上の前記区画の電子線回折像を取得するステップと、
前記電子線回折像を利用して、該電子線回折像を取得した前記区画における前記試料の歪みを算出するステップと、
複数の前記電子線回折像の各々の幾何模様同士を比較することにより、前記試料における歪み源の界面の位置を特定するステップと、
前記界面に沿って複数の仮想歪み源を配置するステップと、
前記電子線回折像の撮像点と前記界面との距離を算出するステップと、
前記歪みと前記距離とを用いて、前記歪みを実現するために複数の前記仮想歪み源が有するべき物性値についての指標を、該仮想歪み源ごとに求めるステップと、
をコンピュータに実行させる試料評価プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料評価方法及び試料評価プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
結晶材料に応力が加わると格子歪みが生じ、結晶材料のバンド構造が変化する。特に、トランジスタ等の電子デバイスでは格子歪みによってその素子特性が大きく左右されるため、歪み源の応力とその位置を把握することは電子デバイスの解析において有益である。
【０００３】
サブミクロン領域の歪みを評価する方法には様々なものがあるが、いずれも歪み源の位置を特定するには不十分である。
【０００４】
例えば、走査透過型電子顕微鏡（Scanning Transmission Electron Microscope: STEM）による収束電子回折法（Convergent Beam Electron Diffraction: CBED）では、上記のような歪み源の応力とその位置は全く把握することができない。
【０００５】
また、CBED像の一種である分裂HOLZ（High Order Laue Zone）線又はZOLZ（Zero-th Order Laue Zone）像が、結晶の歪みに応じて変化することを利用して応力を求めることも提案されている。
【０００６】
しかし、この方法では電子デバイスのSTEM像を利用しているため、ユーザが電子デバイスの構造が流出するのを避けたい等の理由でSTEM像の提供を拒んだときは、歪み源の位置を特定することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−０９３３４４号公報
【特許文献２】特開２００９−２７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
試料評価方法及び試料評価プログラムにおいて、試料の構造を知ることなしに試料を評価することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下の開示の一観点によれば、試料を複数の区画に区分けするステップと、少なくとも１以上の前記区画における前記試料の電子線回折像を取得するステップと、前記電子線回折像を利用して、該電子線回折像を取得した前記区画における前記試料の歪みを算出するステップと、複数の前記電子線回折像の各々の幾何模様同士を比較することにより、前記試料における歪み源の界面の位置を特定するステップと、前記界面に沿って複数の仮想歪み源を配置するステップと、前記電子線回折像の撮像点と前記界面との距離を算出するステップと、前記歪みと前記距離とを用いて、前記歪みを実現するために複数の前記仮想歪み源が有するべき物性値についての指標を、該仮想歪み源ごとに求めるステップとを有する試料評価方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
以下の開示によれば、複数の仮想歪み源が有するべき物性値についての指標を求めるにあたって試料の電子線回折像を利用し、その試料の顕微鏡像を利用しない。そのため、試料の構造が他人に流出するのを恐れずに、ユーザが安心して他人に試料の評価を依頼できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）は、本実施形態に係る試料評価装置のハードウェア構成の一例を示す構成図であり、図１（ｂ）は、本実施形態に係る試料評価装置のハードウェア構成の他の例を示す構成図である。
【図２】図２は、評価対象の試料の一例を示す断面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る試料評価方法のフローチャート（その１）である。
【図４】図４は、本実施形態に係る試料評価方法のフローチャート（その２）である。
【図５】図５は、本実施形態に係る試料評価方法のステップS1の処理内容を示す模式図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る試料評価方法で取得したCBED像の一例を示す図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る試料評価方法のステップS3の表示例を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、シリコンのCBED像であり、図８（ｂ）はコバルトシリサイドのCBED像である。
【図９】図９（ａ）は、本実施形態に係る試料評価方法のステップS4で特定された界面の位置を模式的に表す図であり、図９（ｂ）は、本実施形態に係る試料評価方法のステップS5の処理内容を模式的に表す図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係る試料評価方法のステップS6の処理内容を模式的に表す図である。
【図１１】図１１は、歪み評価指標について説明するための模式図である。
【図１２】図１２（ａ）は、シリコンの表面からの距離と歪みとの関係を示すグラフであり、図１２（ｂ）は、シリコン基板が歪み源の応力によって引っ張られる様子をシミュレーションにより可視化した像である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係る試料評価方法のステップS7におけるフィッティング曲線の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、本実施形態に係る試料評価方法のステップS8の処理内容を模式的に表す図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係る試料評価方法のステップS11の処理内容を模式的に表す図である。
【図１６】図１６は、本実施形態に係る試料評価方法のステップS12の処理内容を模式的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本実施形態では、以下のようにして試料の歪み源の位置とその歪み源における応力の大きさとを求める。
【００１３】
図１（ａ）は、本実施形態に係る試料評価装置のハードウェア構成の一例を示す構成図である。
【００１４】
この試料評価装置１は、パーソナルコンピュータ等の電子計算機であって、モニタ２と、キーボード等の入力部３と、制御部４とを備える。
【００１５】
このうち、制御部４は、CPU等の演算部４ａとRAM等の記憶部４ｂとを備えており、実使用下においては記憶媒体５に記録された試料評価プログラム６が上記の記憶部４ｂに展開され、その試料評価プログラム６が演算部４ａで実行される。
【００１６】
試料の評価を希望するユーザは、試料評価装置１を用いて自分で後述のように評価を行ってもよいし、試料評価装置１を保有している他人に評価を依頼してもよい。
【００１７】
なお、ハードウェア構成はこれに限定されない。
【００１８】
図１（ｂ）は、本実施形態に係る試料評価装置のハードウェア構成の他の例を示す構成図である。
【００１９】
この例では、試料の評価サービスを行う他人のサーバ９にネットワークシステム７を介して上記の制御部４を接続する。この場合は、サーバ９に上記の試料評価プログラム６が展開されており、サーバ９が試料評価プログラム６を実行する。そして、ユーザは、試料評価プログラム６の実行結果をネットワークシステム７を介して他人から入手する。
【００２０】
この例では、試料の評価サービスを行う他人のサーバ９にネットワークシステム７を介して上記の制御部４を接続する。この場合は、サーバ９に上記の試料評価プログラム６が展開されており、サーバ９が試料評価プログラム６を実行する。そして、ユーザは、試料評価プログラム６の実行結果をネットワークシステム７を介して他人から入手する。
【００２１】
図２は、評価対象の試料の一例を示す断面図である。
【００２２】
この試料Pは、シリコン基板１０に形成されたMOSトランジスタの一部である。そのシリコン基板１０には、素子分離絶縁膜１１として酸化シリコン膜が埋め込まれており、シリコン基板１０の表面にはコバルトシリサイド膜１２が形成されている。そして、そのコバルトシリサイド膜１２は、タングステンプラグ１３を介してアルミニウム配線１４に接続される。
【００２３】
このような試料Pにおいてシリコン基板１０を歪ませる歪み源としては、コバルトシリサイド膜１２やタングステンプラグ１３がある。
【００２４】
但し、試料Pの評価を他人に依頼するユーザによっては、試料Pの構造が他人に流出するのを防ぐために、コバルトシリサイド膜１２やタングステンプラグ１３等の歪み源の位置を明らかにしたくないという要望がある。
【００２５】
本実施形態では、このように歪み源が明らかでない場合であっても、以下のようにして歪み源の位置と当該歪み源の応力の大きさとを求める。
【００２６】
図３及び図４は、本実施形態に係る試料評価方法のフローチャートである。
【００２７】
そのフローチャートの各ステップは、以下でユーザが行うものとして説明するものを除き、上記の試料評価プログラム６に基づいて図１（ａ）の制御部４が行う。なお、図１（ｂ）のようにネットワークシステム７を利用する場合には、サーバ９が試料評価プログラム６を実行する。
【００２８】
最初のステップS1では、図５に示すように、ユーザが試料Pの断面に矩形状の評価領域２０を設定する。評価領域２０は、ユーザがシリコン基板１０における歪みの評価を希望する領域である。
【００２９】
また、シリコン基板１０の断面にはxy直交座標系が設定され、その座標軸に各辺が平行となるように評価領域２０を設定するのが好ましい。
【００３０】
本ステップでは、ユーザが、この評価領域２０を更に複数の正方形状の区画Qに区分けする。各区分Qの大きさは任意である。
【００３１】
また、本ステップはユーザが自分で行うものであって、評価サービスを行う他人が行うものではないので、試料Pが他人に流出することはない。
【００３２】
次に、ステップS2に移り、制御部４がシリコン基板１０のCBED像を取得する。なお、CBED像は電子線回折像の一例である。
【００３３】
図５のようにそのCBED像を撮影する撮影点をTk（k=１、２、…）で表すとき、撮影点Tkは一つの区画Qにおいて一つだけ設定すればよい。また、全ての区画Qについて撮影点Tkを設定する必要はなく、少なくとも１以上の区画Qに撮影点Tkを設定すればよい。
【００３４】
図６（ａ）〜（ｄ）は、本ステップで取得したCBED像の一例を示す図であって、それぞれ撮影点T1〜T4におけるCBED像である。なお、この例ではシリコンの＜１１０＞方向のCBED像を例示している。
【００３５】
図６（ａ）〜（ｄ）から分かるように、CBED像の幾何模様は場所により異なる。これは、歪み源からの距離等によってシリコンの歪み量が変わり、入射電子の透過波と回折波の各々の位相と強度が変わるためである。
【００３６】
なお、CBED像の撮影自体はユーザが自分で行うので、本ステップを実行することによって試料Pが他人に流出することはない。
【００３７】
次に、ステップS3に移り、制御部４が、上記のCBED像の撮影点Tkが属する区画Qにおけるシリコンのx方向の局所的な歪みCを算出する。
【００３８】
上記のように歪みの違いはCBED像の幾何模様の違いに現れる。CBED像の幾何模様から歪みを算出する方法は既に確立されており、本実施形態では動力学的回折理論を用いたシミュレーションソフトを利用して歪みCを算出する。
【００３９】
なお、歪みCを算出した後に、制御部４が、その歪みCの大きさに応じて区画Qを色分けしてモニタ２に表示してもよい。図７はその表示例である。図７では、参考のために、CBED像を取得していない区画Qの歪みCも現している。
【００４０】
続いて、ステップS4に移り、ステップS2で取得したCBED像を利用して、次のように試料Pにおける歪み源の界面の位置を特定する。
【００４１】
図８（ａ）は、歪みのあるシリコンの＜１１０＞方向のCBED像であり、図８（ｂ）はコバルトシリサイドの＜１１０＞方向のCBED像である。
【００４２】
コバルトシリサイドはシリコンに対する歪み源となるものであるが、図８（ａ）、（ｂ）のようにコバルトシリサイドのCBED像の幾何模様はシリコンのそれとは大きく異なる。
【００４３】
よって、ステップS2で取得した二つのCBED像の各々の幾何模様同士を比較し、それらが類似していなければ、これらのCBED像を撮影した区画Qの間に歪み源の界面が存在すると判断できる。
【００４４】
CBED像の幾何模様が類似か否かは、CBED像のZernikeモーメントに基づいて制御部４が判断する。
【００４５】
ここで、xy直交座標系で強度がf(x,y)として表されるCBED像のZernikeモーメントAn,mは、次の式（１）で定義される。
【００４６】
【数１】
0005810926.tif 000002
なお、Vn,m(x,y)は次の式（２）で定義される。
【００４７】
【数２】
0005810926.tif 000003
但し、n、mは｜ｍ｜≦nを満たす整数であって、n−｜ｍ｜は偶数である。そして、ρ＝√（x2+y2）、θ＝tan-1(y/x)である。
【００４８】
ZernikeモーメントAn,mは、角度依存項がVn,m(x,y)のexp(imθ)にしか含まれていないため、その強度｜An,m｜はCBED像の回転角度には依存しないという性質がある。
【００４９】
また、ZernikeモーメントAn,mの次数はnで定義されるため、n次のZernikeモーメントAn,mの成分の個数はn以上となる。
【００５０】
本実施形態では、任意の次数nのZernikeモーメントAn,mの各成分により形成される複素ベクトルを利用し、二つのCBED像の幾何模様が類似か否かを判断する。
【００５１】
その判断基準は特に限定されないが、例えば、二つのCBED像の各々の複素ベクトルのコサイン類似度を計算するのが好ましい。コサイン類似度は、単位ベクトルに規格化された各複素ベクトルの内積で定義され、内積が１のとき両複素ベクトルは平行となり、内積が０のとき両複素ベクトルは直交する。つまり、コサイン類似度は０以上１以下の値を示し、１に近いほど両複素ベクトルが類似しているということになる。
【００５２】
本ステップS4では、ユーザが設定した閾値をコサイン類似度が越えている場合にCBED像の幾何模様同士が類似していると判断し、そうでない場合には幾何模様同士は非類似と判断する。
【００５３】
図９（ａ）は、本ステップで特定された界面Fの位置を模式的に表す図である。
【００５４】
なお、界面Fの特定に使用するのは上記のようにCBED像のみなので、これだけで他人に試料Pの構造が特定されることはない。
【００５５】
次いで、ステップS5に移る。
【００５６】
図９（ｂ）は、ステップS5の処理内容を模式的に表す図である。本ステップでは、図９（ｂ）に示すように、制御部４が上記の界面Fに沿って複数の仮想歪み源２５を配置する。
【００５７】
各仮想歪み源２５の配置は特に限定されないが、本実施形態では界面Fの上にある一層の区画Qを仮想歪み源２５とする。なお、評価領域２０の外側に仮想歪み源２５があると考えられる場合は、評価領域２０の外側に仮想歪み源２５を配置してもよい。
【００５８】
以下では、各仮想歪み源２５を特定するために、x方向のラベルi（＝１、２、３、…）とy方向のラベルj（＝１、２、３、…）とを用いる。
【００５９】
また、本ステップで利用するのは界面Fの位置のみなので、本ステップを実行することで他人に試料Pの構造が流出することはない。
【００６０】
続いて、ステップS6に移る。
【００６１】
図１０は、ステップS6の処理内容を模式的に表す図である。
【００６２】
本ステップでは、CBED像を撮影した撮影点Tkの各々について、上記の仮想歪み源２５との距離dks(1)、dks(2)を求める。なお、距離dksにおいて、添え字sは、仮想歪み源２５を特定する上記のi又はjを表し、添え字kは撮影点Tkを表す。また、添え字(1)は、添え字sとしてx方向のラベルi（＝１、２、３、…）が付された仮想歪み源２５との距離を表し、添え字(2)は、y方向のラベルj（＝１、２、３、…）が付された仮想歪み源２５との距離を表す。
【００６３】
また、本ステップで利用するのは界面Fと撮影点Tkだけなので、本ステップを実行することで他人に試料Pの構造が流出することはない。
【００６４】
次に、ステップS7に移り、各仮想歪み源２５の個々の応力を評価する。その応力の算出にあたっては、以下のような歪み評価指標ξを利用する。
【００６５】
図１１は、歪み評価指標ξについて説明するための模式図である。
【００６６】
図１１のように、シリコン基板１０の内部において仮想歪み源２５から深さ方向に距離dだけ離れた点Mを想定する。この場合、本願発明者は、仮想歪み源２５が原因で点Mに生ずる歪みCが経験的に次の式（３）で表すことができることを見出した。
【００６７】
【数３】
0005810926.tif 000004
式（３）において、Aは定数であり、C0は界面Fにおけるシリコンの歪みである。
【００６８】
また、ξは次の式（４）で表される。
【００６９】
【数４】
0005810926.tif 000005
式（４）において、σjは応力、Ejはヤング率、ρjはポアソン比を示す。なお、式（４）では材料の相違を添え字j（＝０、１）で表しており、０が付された記号はシリコンの物性値を示し、１が付された記号は仮想歪み源２５の物性値を示す。
【００７０】
式（４）のように、歪み評価指標ξは、応力σ1、ヤング率E1、及びポアソン比ρ1等の仮想歪み源２５の物性値の関数となる。そして、その関数形は、仮想歪み源２５の応力σ1とヤング率E1の各々の一次関数であると共に、ポアソン比ρ1の二乗に依存する。これは、応力σ1、ヤング率E1、及びポアソン比ρ1が大きくなるほど歪みCが大きくなるという経験則を歪み評価指標ξに反映させたものでる。
【００７１】
また、式（３）によれば、同一の距離dであっても、歪み評価指標ξが大きければ歪みCが大きくなる。このことから、歪み評価指標ξは、仮想歪み源２５による歪みCの引き起こされ易さ表す指標とも言うことができる。
【００７２】
図１２（ａ）は、上記の式（３）を表すグラフである。なお、この例では、仮想歪み源２５の材料としてコバルトシリサイド（CoSi）、ニッケルシリサイド（NiSi）、酸化シリコン（SiO）、及びタングステン（W）の各々を使用した場合のグラフを示している。
【００７３】
図１２（ａ）に示すように、仮想歪み源２５の材料が異なればグラフの形も異なる。これは、式（４）で定義されるξ中の各物性値が材料毎に異なるからである。
【００７４】
また、図１２（ｂ）は、シリコン基板１０が歪み源２５の応力σ1によって引っ張られる様子をシミュレーションにより可視化した像である。
【００７５】
ここで、簡略化のために、仮想歪み源２５の材料がシリコンであるとする。この場合はシリコン基板１０と仮想歪み源２５が同一種類の材料で形成されるため、両者のヤング率E0、E1は同一となる。同じ理由によりポアソン比ρ0、ρ1も同一となる。
【００７６】
更に、式（４）を簡略化するために相対応力σをσ1／σ0で定義する。この定義から明らかなように、相対応力σは、仮想歪み源２５の実際の応力σ1と、仮想歪み源２５も含めた全区画Qがシリコン等の同一の材料から形成されていると仮定した場合の仮想歪み源２５の応力σ0との比であって、当該応力σ0を基準とした相対値である。
【００７７】
この場合、式（４）よりξ＝σとなるため、式（３）は、
【００７８】
【数５】
0005810926.tif 000006
となる。
【００７９】
ここで、距離dはステップS6で算出済みであり、歪みCはステップS3で算出済みである。更に、ステップS2において界面Fを一辺とする区画QのCBED像を取得していれば、ステップS3でそのCBED像に基づいた歪みC0も算出済みである。
【００８０】
そこで、これらd、C、C0を既知のパラメータとして用いながら、式（５）を満足する定数Aと相対応力σとの組み合わせを逐次近似により算出する。その逐次近似のアルゴリズムとしては、例えば、Simplex法等の単目的最適化アルゴリズムを使用し得る。
【００８１】
次の表１は、算出にあたって使用した距離dと歪みCの一例である。
【００８２】
【表１】
0005810926.tif 000007
表１の数値を利用して実際に計算を行うと、A=１０４．４９、σ＝２が式（４）を満足する最適な解であることが分かった。図１３は、これらの解で得られたフィッティング曲線である。
【００８３】
このような計算を制御部４が全ての仮想歪み源２５に対して行うことで、本ステップS9ではこれらの仮想歪み源２５の個々の相対応力σと定数Aとを求める。以下では、s番目（s=i又はj）の仮想歪み源２５の相対応力σをσsで表すことにする。
【００８４】
これにより、ステップS3で求めた歪みCを実現するために各仮想歪み源２５が有するべき相対応力σsが該仮想歪み源２５ごとに求められたことになる。
【００８５】
次いで、制御部４が、その相対応力σsを式（４）に代入して歪み評価指標ξの値を求める。これにより、ステップS3で求めた歪みCを実現するために各仮想歪み源２５が有するべき歪み評価因子ξが該仮想歪み源２５ごとに求められたことになる。
【００８６】
なお、図１１と式１では簡略化のためにy方向の距離dのみを考慮したが、ステップS6では一つの撮影点Tkに対し全ての仮想歪み源２５との距離dks(1)、dks(2)を求めている。よって、各々の距離dksと、上記のC、C0とを用いて、式（４）を満足する定数Aと相対応力σの組み合わせを算出してもよい。
【００８７】
更に、その算出方法はSimplex法等の逐次近似法に限定されず、有限要素法（Finite Element Method: FEM）法等の他の数値計算で算出してもよい。
【００８８】
なお、このように数値計算をしただけでは他人に試料Pの構造が流出することはない。
【００８９】
次に、ステップS8に移る。
【００９０】
図１４は、ステップS8の処理内容について説明するための模式図である。
【００９１】
本ステップでは、制御部４が、上記の歪み評価指標ξの値に応じて各仮想歪み源２５を色分けしてモニタ２に表示する。
【００９２】
既述のように、歪み評価指標ξは、仮想歪み源２５による歪みCの引き起こされ易さ表す指標である。よって、本ステップのように各仮想歪み源２５を色分けすることにより、ユーザは、強い歪みを発生させている仮想歪み源２５の位置を視覚的に認識することができる。
【００９３】
また、強い歪み源を強調するために、隣の仮想歪み源２５よりもξの値が例えば３０％以上の仮想歪み源２５をハイライト表示してもよい。
【００９４】
また、歪み評価指標ξのみでは他人が試料Pの具体的な構造を把握するのは困難なので、本ステップで試料Pが他人に流出することはない。
【００９５】
次に、ステップS9に移り、ユーザが、実際のデバイスにおいては仮想歪み源２５が単層であるか否かについて判断する。
【００９６】
ここで、単層である（YES）と判断した場合にはステップS10に移る。
【００９７】
ステップS9では仮想歪み源２５の材料がシリコンである場合を想定したが、実際のデバイスにおいては、コバルトシリサイド等のようにシリコンとは異なる材料で仮想歪み源２５が形成されることがある。
【００９８】
そこで、ステップS10では、以下のようにして仮想歪み源２５として実際に使用される材料の物性値を利用して、制御部４が、次の式（６）から各仮想歪み源２５の相対応力σ'sを算出する。
【００９９】
【数６】
0005810926.tif 000008
なお、式（６）において、E0はシリコンのヤング率（１３０．２）であり、ρ0はシリコンのポアソン比（０．２８）である。そして、Esは、仮想歪み源２５として実際に使用される材料のヤング率であり、ρsは当該材料のポアソン比である。これらの物性値E0、ρ0、Es、ρsは、入力部３（図１（ａ）、（ｂ）参照）を介してユーザが制御部４に入力する。
【０１００】
式（６）は、仮想歪み源２５の実際の相対応力σ'sが、その材料としてシリコンを使用したときの相対応力σsの（E0/Es）｛（１−ρs2）/（１−ρ02）｝倍になることを示している。これは式（３）、（４）において歪みCがσs（E1/E0）｛（１−ρ02）/（１−ρ12）｝に比例することによる。
【０１０１】
本ステップでは、値Es、ρsを式（６）に代入することにより、制御部４が、仮想歪み源２５の材料として実際のデバイスにおける材料を使用したときの各仮想歪み源２５の相対応力σ'sを算出する。
【０１０２】
また、ステップS8と同様に、相対応力σ'sのみでは他人が試料Pの具体的な構造を把握するのは困難なので、本ステップで試料Pが他人に流出することはない。
【０１０３】
一方、ステップS9において一つの層ではない（NO）と判断した場合には、実際のデバイスにおいては仮想歪み源２５が多層構造ということになる。
【０１０４】
そこで、この場合は、ユーザが入力部３を操作することにより制御部４に仮想歪み源２５の層数を入力する。
【０１０５】
次いで、ステップS11に移る。
【０１０６】
図１５は、ステップS11の処理内容を説明するための模式図である。この例では、一つの仮想歪み源２５が第１〜第３の層２５ａ〜２５ｃの３層構造である場合について説明する。
【０１０７】
なお、図１５における点線は、上層から下層に向けて歪みが伝播する様子を模式的に表す線である。
【０１０８】
本ステップでは、第１〜第３の層２５ａ〜２５ｃの各々の相対応力σa〜σcを以下のように求める。
【０１０９】
まず、簡略化のために第１〜第３の層２５ａ〜２５ｃの各々の材料がシリコンであるとする。この場合は、歪み源をシリコンと仮定した式（５）との類推から、相対応力σa〜σcがシリコン基板１０に伝播することにより点Mに次の式（７）のようにシリコン基板１０に歪みCが引き起こされると仮定する。
【０１１０】
【数７】
0005810926.tif 000009
なお、ha、hbはそれぞれ第１の層２５ａと第２の層２５ｂの厚さを示す。また、C'a〜C'cは、それぞれ第１〜第３の層２５ａ〜２５ｃの下面の歪みである。そして、dは、シリコン基板１０の表面と点Mとの距離であり、Aは、式（１）と同一の定数である。
【０１１１】
式（７）において、距離dはステップS6で算出済みであり、歪みCはステップS3で算出済みである。また、定数AはステップS9において算出済みである。
【０１１２】
よって、式（７）で未知のパラメータは、相対応力σa〜σc、歪みC'a〜C'c、及び定数Aa、Abである。本ステップでは、これらの未知のパラメータσa〜σc、C'a〜C'c、定数Aa、AbをSimplex法や有限要素法で算出する。
【０１１３】
なお、これらの未知のパラメータσa〜σc、C'a〜C'c、定数Aa、Abだけでは試料Pの構造を特定するのは困難なので、本ステップを実行することで他人に試料Pの構造が流出することはない。
【０１１４】
次に、ステップS12に移る。
【０１１５】
図１６は、ステップS12の処理内容について説明するための模式図である。
【０１１６】
本ステップでは、制御部４が、相対応力σa〜σcを式（４）に代入することにより、第１〜第３の層２５ａ〜２５ｃ毎に評価指標ξの値を求め、当該評価指標ξの値の大小に応じて第１〜第３の層２５ａ〜２５ｃの各々を色分けしてモニタ２に表示する。
【０１１７】
このように色分けすることで、ユーザは、第１〜第３の層２５ａ〜２５ｃのうちのどの層に実際に強い歪み源があるかを視覚的に認識することができる。
【０１１８】
但し、上記のステップS11で算出された応力σa〜σcは、既述のように第１〜第３の層２５ａ〜２５ｃの各々の材料がシリコンである場合の値である。そのため、シリコン以外の材料で第１〜第３の層２５ａ〜２５ｃを形成した場合は、応力σa〜σcはステップS11で算出した値とは異なる値となる。
【０１１９】
そこで、第１〜第３の層２５ａ〜２５ｃの各々に実際に使用される材料の物性値を利用して、制御部４が、式（６）との類推により、次の式（８）に基づいて第１〜第３の層２５ａ〜２５ｃの各々の相対応力σ'a〜σ'cを算出する。
【０１２０】
【数８】
0005810926.tif 000010
但し、m=a,b,c。
【０１２１】
なお、式（８）において、E0はシリコンのヤング率（１３０．２）であり、ρ0はシリコンのポアソン比（０．２８）である。
【０１２２】
そして、Em（m=a,b,c）は、第１〜第３の層２５ａ〜２５ｃの各々に実際に使用される材料のヤング率であり、ρmは当該材料のポアソン比である。本ステップでは、これらの値Em、ρmを式（８）に代入することにより、実際の材料を使用したときの第１〜第３の層２５ａ〜２５ｃの相対応力σ'm（m=a,b,c）を算出する。
【０１２３】
これにより、ユーザは、第１〜第３の層２５ａ〜２５ｃの各々の相対応力σ'mを知ることができ、仮想歪み源２５の定量的な評価を行うことができる。
【０１２４】
なお、このように応力σ'mを算出しても、これだけで試料Pの構造を特定するのは難しいため、本ステップを実行することで他人に試料Pの構造が流出することはない。
【０１２５】
以上により、本実施形態に係る試料評価方法の基本ステップを終了する。
【０１２６】
上記した本実施形態では、試料PのSTEM像等のような顕微鏡像を利用することなしに仮想歪み源２５の歪み評価指標ξを知ることができるので、他人に試料Pの構造が流出するのを懸念するユーザが安心して試料の評価を行うことができる。
【０１２７】
また、歪み評価指標ξは、仮想歪み源２５による歪みCの引き起こされ易さ表す指標であるため、試料Pのどの位置にどの程度の強さの歪み源があるのかを定性的に評価することもできる。
【０１２８】
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１２９】
（付記１）  試料を複数の区画に区分けするステップと、
少なくとも１以上の前記区画における前記試料の電子線回折像を取得するステップと、
前記電子線回折像を利用して、該電子線回折像を取得した前記区画における前記試料の歪みを算出するステップと、
複数の前記電子線回折像の各々の幾何模様同士を比較することにより、前記試料における歪み源の界面の位置を特定するステップと、
前記界面に沿って複数の仮想歪み源を配置するステップと、
前記電子線回折像の撮像点と前記界面との距離を算出するステップと、
前記歪みと前記距離とを用いて、前記歪みを実現するために複数の前記仮想歪み源が有するべき物性値についての指標を、該仮想歪み源ごとに求めるステップと、
を有することを特徴とする試料評価方法。
【０１３０】
（付記２）  前記指標は前記物性値の関数であって、該物性値は応力、ヤング率、及びポアソン比のいずれかであることを特徴とする付記１に記載の試料評価方法。
【０１３１】
（付記３）  前記指標の値に応じて複数の前記仮想歪み源の各々を色分けして表示するステップを更に有することを特徴とする付記１又は付記２に記載の試料評価方法。
【０１３２】
（付記４）  前記仮想歪み源を複数の層に分けるステップと、
複数の前記層毎に前記指標を求めるステップとを更に有することを特徴とする付記１乃至付記３のいずれかに記載の試料評価方法。
【０１３３】
（付記５）  前記界面の位置を特定するステップは、二つの前記幾何模様同士が類似していないときに、二つの該幾何模様を撮影した前記区画の間に前記界面が存在すると判断することにより行われることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれかに記載の試料評価方法。
【０１３４】
（付記６）  前記歪みと前記距離とを用いて、前記歪みを実現するために複数の前記仮想歪み源が有するべき応力の相対値を、該仮想歪み源ごとに求めるステップを更に有することを特徴とする付記１乃至付記５のいずれかに記載の試料評価方法。
【０１３５】
（付記７）  前記相対値は、全ての前記区画と前記仮想歪み源とが同一の材料で形成されていると仮定した場合の前記仮想歪み源の応力を基準とした値であることを特徴とする付記６に記載の試料評価方法。
【０１３６】
（付記８）  前記電子線回折像を取得するステップにおいて、前記界面を一辺とする前記区画における前記電子線回折像を取得し、
前記歪みを算出するステップにおいて、前記界面を一辺とする前記区画における前記試料の歪みを算出し、
前記指標を求めるステップにおいて、前記界面を一辺とする前記区画における前記試料の前記歪みと、前記電子線回折像を取得した前記区画における前記試料の歪みと、前記距離とを既知のパラメータとし、逐次近似により前記指標を求めることを特徴とする付記１乃至付記７のいずれかに記載の試料評価方法。
【０１３７】
（付記９）  複数の区画に区分された評価領域を備えた試料のうち、少なくとも１以上の前記区画の電子線回折像を取得するステップと、
前記電子線回折像を利用して、該電子線回折像を取得した前記区画における前記試料の歪みを算出するステップと、
複数の前記電子線回折像の各々の幾何模様同士を比較することにより、前記試料における歪み源の界面の位置を特定するステップと、
前記界面に沿って複数の仮想歪み源を配置するステップと、
前記電子線回折像の撮像点と前記界面との距離を算出するステップと、
前記歪みと前記距離とを用いて、前記歪みを実現するために複数の前記仮想歪み源が有するべき物性値についての指標を、該仮想歪み源ごとに求めるステップと、
をコンピュータに実行させる試料評価プログラム。
【０１３８】
（付記１０）  前記仮想歪み源を複数の層に分けるステップと、
複数の前記層毎に前記指標を求めるステップとを更に有することを特徴とする付記９に記載の試料評価プログラム。
【符号の説明】
【０１３９】
１…試料評価装置、２…モニタ、３…入力部、４…制御部、４ａ…演算部、４ｂ…記憶部、５…記憶媒体、６…試料評価プログラム、７…ネットワークシステム、９…サーバ、１０…シリコン基板、１１…素子分離絶縁膜、１２…コバルトシリサイド膜、１３…タングステンプラグ、１４…アルミニウム配線、２０…評価領域、２５…仮想歪み源、２５ａ〜２５ｃ…第１〜第３の層。
【図１】
0005810926.tif 000011
【図２】
0005810926.tif 000012
【図３】
0005810926.tif 000013
【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】
0005810926.tif 000020
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005810926.tif 000026