"シリコン基盤,シリコン-ゲルマニウム結晶の支持層,および支持層上に形成されたストレインドシリコンの薄膜半導体結晶層よりなり、前記支持層により前記薄膜半導体結晶層が歪まされている前記薄膜半導体結晶層の歪みを測定する方法において、364nmの単一波長の紫外線レーザを励起光として前記薄膜半導体結晶層に照射する励起ステップと、前記紫外線レーザの薄膜半導体結晶層への照射により発生するラマン散乱光を分光するステップと、前記ラマン散乱光の分光結果を検出する検出ステップと、前記検出の結果から紫外線レーザのラマン散乱光の波長変移から前記薄膜半導体結晶層の歪みを推定する演算ステップと、からなり、前記試料に照射した紫外線レーザを前記支持層およびシリコン基盤に浸透させることなく前記薄膜半導体結晶層の歪みを測定する測定方法。シリコン基盤,シリコン-ゲルマニウム結晶の支持層,および支持層上に形成されたストレインドシリコンの薄膜半導体結晶層よりなり、前記支持層により前記薄膜半導体結晶層が歪まされている前記薄膜半導体結晶層の歪みを測定する測定方法に用いる測定装置において、前記シリコン基盤,シリコン-ゲルマニウム結晶の支持層,および支持層上に形成されたストレインドシリコンの薄膜半導体結晶層よりなる試料のステージと、364nmの単一波長の紫外線レーザを励起光として発生する励起光源と、前記試料に前記励起光を投射する投射光学系と、前記薄膜半導体結晶層からのラマン散乱光を分光する分光器と、前記ラマン散乱光の分光結果を検出し出力する検出器と、前記試料に照射した紫外線レーザを前記支持層およびシリコン基盤に浸透させることなく前記検出器の出力から前記薄膜半導体結晶層の歪みの状態を演算する演算手段とを具備し、前記投射光学系により、前記励起光源の紫外線レーザを、前記ステージ上の試料に前記薄膜半導体結晶層側から照射して励起によるラマン散乱光を発生させ、前記薄膜半導体結晶層のラマン散乱光を分光手段により分光し、前記検出器により前記ラマン散乱光の分光結果を検出し、前記演算手段により、前記検出器の出力から偏移する波数位置を得、偏移する波数位置から波数位置と歪みの相関より前記歪みの状態を演算することを特徴とする薄膜半導体結晶層の歪みを測定する測定装置。請求項1記載の測定方法において、前記ストレインドシリコンは、通常のシリコン基盤の上に20~500nm厚のシリコン-ゲルマニウム結晶層を生成させた支持層の上に形成された10~30nm厚の純シリコン結晶層であることを特徴とする測定方法。しかしながら、前述した研究開発において行なわれる前記従来の可視光によるシリコン-ゲルマニウム層の測定と同時にストレインドシリコン層のデータも得ようとする試みは、ストレインドシリコンのラマン散乱光とシリコン-ゲルマニウム層のラマン散乱光の測定結果の分離が容易ではないという問題がある。本発明の目的は、ストレインドシリコン層のラマン散乱を支持層のラマン散乱と明確に区別して測定することが可能で、ストレインドシリコン層の歪みを測定する方法を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、前記方法を実施することができる装置を提供することにある。前記目的を達成するために、本発明による請求項1記載の薄膜半導体結晶層の歪みを測定する測定方法は、シリコン基盤,シリコン-ゲルマニウム結晶の支持層,および支持層上に形成されたストレインドシリコンの薄膜半導体結晶層よりなり、前記支持層により前記薄膜半導体結晶層が歪まされている前記薄膜半導体結晶層の歪みを測定する方法において、364nmの単一波長の紫外線レーザを励起光として前記薄膜半導体結晶層に照射する励起ステップと、前記紫外線レーザの薄膜半導体結晶層への照射により発生するラマン散乱光を分光するステップと、前記ラマン散乱光の分光結果を検出する検出ステップと、前記検出の結果から紫外線レーザのラマン散乱光の波長変移から前記薄膜半導体結晶層の歪みを推定する演算ステップと、からなり、前記試料に照射した紫外線レーザを前記支持層およびシリコン基盤に浸透させることなく前記薄膜半導体結晶層の歪みを測定するように構成されている。本発明による請求項2記載の薄膜半導体結晶層の歪みを測定する測定装置は、シリコン基盤,シリコン-ゲルマニウム結晶の支持層,および支持層上に形成されたストレインドシリコンの薄膜半導体結晶層よりなり、前記支持層により前記薄膜半導体結晶層が歪まされている前記薄膜半導体結晶層の歪みを測定する測定方法に用いる測定装置において、前記シリコン基盤,シリコン-ゲルマニウム結晶の支持層,および支持層上に形成されたストレインドシリコンの薄膜半導体結晶層よりなる試料のステージと、364nmの単一波長の紫外線レーザを励起光として発生する励起光源と、前記試料に前記励起光を投射する投射光学系と、前記薄膜半導体結晶層からのラマン散乱光を分光する分光器と、前記ラマン散乱光の分光結果を検出し出力する検出器と、前記試料に照射した紫外線レーザを前記支持層およびシリコン基盤に浸透させることなく前記検出器の出力から前記薄膜半導体結晶層の歪みの状態を演算する演算手段とを具備し、前記投射光学系により、前記励起光源の紫外線レーザを、前記ステージ上の試料に前記薄膜半導体結晶層側から照射して励起によるラマン散乱光を発生させ、前記薄膜半導体結晶層のラマン散乱光を分光手段により分光し、前記検出器により前記ラマン散乱光の分光結果を検出し、前記演算手段により、前記検出器の出力から偏移する波数位置を得、偏移する波数位置から波数位置と歪みの相関より前記歪みの状態を演算することを特徴とする。本発明による請求項3記載の測定方法は、請求項1記載の測定方法において、前記ストレインドシリコンは、通常のシリコン基盤の上に20~500nm厚のシリコン-ゲルマニウム結晶層を生成させた支持層の上に形成された10~30nm厚の純シリコン結晶層であることを特徴とする。請求項1記載の方法によれば、364nmの単一波長の紫外線レーザを励起光として、紫外線レーザのラマン散乱光の波長変移から薄膜半導体結晶層の歪みを推定することができる。請求項2記載の測定装置によれば、前述した測定方法を確実に実施することができる。請求項3記載の測定方法によれば、通常のシリコン基盤の上に20~500nm厚のシリコン-ゲルマニウム結晶層を生成させた支持層の上に形成された10~30nm厚の純シリコン結晶層の歪みを測定できる。前記紫外線レーザの励起光は、好ましくは350~370nmの範囲内にあり、最も好ましくは364nmである。実験の結果として325nmの励起では良い結果が得られなかった。351,355,および364nmの励起では良い結果を得ている。これらから350nmに満たない領域の紫外線レーザで励起する場合は、ラマン散乱光の強度が弱く測定に要する時間が長くなる。その結果S/N比が小さくなり、良い測定結果が得られないと考えられる。370nmを越える領域の紫外線レーザで励起する場合は、励起光がシリコン-ゲルマニウム結晶層に到達する結果、良い測定結果が得られないと考えられる。以下本発明方法および装置の最適の形態を説明する。ストレインドシリコンとは、通常のシリコン基盤の上に20~500nm厚のシリコン-ゲルマニウム結晶層を生成させ、さらにその上に10~30nm厚の純シリコン結晶層を成長させたものである。ゲルマニウムとシリコンは原子のサイズが異なり、規則正しく2種の原子が配列されたシリコン-ゲルマニウム結晶の上に生成した純シリコン結晶の格子間隔は歪められている。結晶のラマンスペクトルは結晶に歪がかかったとき、それが現れる波数位置が偏移し、偏移量は歪の程度と相関するから、この測定はストレインドシリコン結晶の歪の状態を知り、それの半導体材料としての品質を評価する有力な手段となる。ラマンスペクトルは、試料にある一定波長の光を照射したとき、試料の分子や結晶格子の振動などとの干渉により、照射波長とはわずかに異なる一連の光を試料が散乱光として発する、その波数差のスペクトルのことであるが、照射光の波数値が変わっても、すなわち紫外光で照射しても赤外光で照射しても、得られる波数差スペクトルは変わらない。10~30nmと、極端に薄いストレインドシリコン結晶層のラマンスペクトルを測定するときに照射する光の波長の選択は重要である。400nm以上の可視光は最表面のストレインドシリコン層を通り抜け、その下のシリコン-ゲルマニウム層に到達するので、この波長の励起光を最表層のラマンスペクトル測定に利用することはできない。本件発明者は、364nmのArレーザーの光が、10~30nmの厚みをもつストレインドシリコン結晶層の測定に最適であることを見出した。測定結果の例を図3に示す。ヘリウム-カドミウムイオンレーザー325nmで照射したときのラマンスペクトルの約100倍の強度が得られている。図1は、本発明によるラマン分光法による薄膜半導体結晶層の歪み測定方法を実施するための装置のブロック図である。励起光源部は、可視光と紫外光を励起光として共通光軸で発生する光源である。可視光源1として515nmの可視光を発するアルゴンイオンレーザを用いている。紫外光源2は364nmの紫外光を発するアルゴンイオンレーザである。これら可視および紫外光の光路にはそれぞれのレーザが発振する主波長光のみを透過するフィルタ24,25および測定時に開閉するシャッタ26,27を設け、寄生光の除去と不要波長光照射による試料の温度上昇を防いでいる。可視光はダイクロイックミラー3を透過し、ミラー5によって反射される。紫外光はミラー4およびダイクロイックミラー3によって反射され、可視光と同一光路をとる。フィルタを介して供給される励起光源部からの光は顕微鏡室7内に入射させられる。顕微鏡室7には歪みを有するストレインドシリコンの薄膜半導体結晶層以下試料と前記試料を支持する試料ステージが設けられている。顕微鏡室7に導入されたレーザ光はダイクロイックミラー8により反射され、反射鏡9により試料用顕微鏡の光軸と一致させられており、試料用顕微鏡の対物レンズ10によって試料11の表面に焦点を結ぶ。試料は前後左右に移動可能な試料ステージ12に載っており、試料表面の任意の点の局所分析が可能である。試料表面の観察のため、小型CCDカメラ13と、観察時にのみ光路に挿入してレーザ光入射点像をカメラに導く可動式ダイクロイックミラー14が設けられている。試料11上のレーザ光入射点に発したラマン散乱光は対物レンズ10によって集光され、入射するレーザ光と逆方向に進み、ダイクロイックミラー8を透過直進して顕微鏡室7外に導かれる。可視紫外切替フィルタ15により必要な波数成分が透過させられて、反射鏡16、フォーカシングレンズ17を経て分光器18に入射する。この分光器18の光学配置はコリメータ鏡19、カメラ鏡20を有する通常のツェルニーターナー型のものである。可視域に分光効率が最適化されたグレーティング21および紫外域に最適化されたグレーティング22を内蔵しており、照射するレーザ光の波長に応じ切り替えて使用する。分光されたラマン散乱光は、液体窒素による冷却装置を備えた高感度CCD検出器23により、スペクトルの電気信号に変換されて次段の信号処理系に送られる。前記装置を用いて二つの試料についてラマンスペクトルの測定をおこなった。なお前記試料の他に基盤そのものに相当するSi基盤を準備して基準リファランスとして使用した。図2は可視光励起における基準リファランスと、試料1、試料2のラマンスペクトルのプロファイル、図3は紫外光励起における基準リファランスと、試料1、試料2のラマンスペクトルのプロファイルを示している。各図において、1,4はリファランスのラマンスペクトル、2,3はSi-Geのラマンスペクトル、5,6はトップシリコンのラマンスペクトルのプロファイルをそれぞれ示す。それぞれの実施例のラマンスペクトルについて説明し、後にまとめて考察する。Si基盤ウエハ上に下記のとおりの厚さのSi-Geを形成しその上にトップシリコン薄膜を形成した第1の試料トップシリコン層25nmSiGexx=0.15400nmSi基盤0.75mmSi-Ge層のラマンスペクトル:波長515nmの可視光による励起により波数位置511cm1にピークを得た図2の2参照。トップシリコン層のラマンスペクトル:波長364nmの紫外光による励起により波数位置516cm1にピークを得た図3の5参照。Si基盤ウエハ上に下記のとおりの厚さのSi-Geを形成しその上にトップシリコン薄膜を形成した第2の試料トップシリコン層21nmSiGexx=0.2400nmSi基盤0.75mmSi-Ge層のラマンスペクトル:波長515nmの可視光による励起により波数位置507cm1にピークを得た図2の3参照。トップシリコン層のラマンスペクトル:波長364nmの紫外光による励起により波数位置514cm1にピークを得た図3の6参照。ストレインドシリコンにおいて、引っ張り歪みの場合には無歪みのものに対して、低波数側にシフトすることが知られている。実施例2の試料のストレインドシリコンの方が引っ張り歪みが大きいことを示している。図2は前述の装置を用い、アルゴンイオンレーザの波長515nmの可視光を照射光源として測定したラマンスペクトルである。可視光励起における第1の試料,第2の試料と基準シリコンバルク基盤相当のラマンスペクトルを比べるとスペクトル1は純シリコンのもので、Si-Siの格子振動が波数位置521cm1に大きなピークとして現れている。スペクトル2およびスペクトル3は、それぞれ試料1ゲルマニウム含有率15と試料2ゲルマニウム含有率20のスペクトルである。スペクトル2の511cm1、スペクトル3の507cm1のピークは、いづれも最表面に形成され歪を持ったトップシリコン層に由来するものではなく、支持層のシリコン-ゲルマニウム混合結晶中のSi-Si結合の格子振動によるものであって、トップシリコン層によるピークはスペクトル2では516cm1に、スペクトル3では514cm1にそれぞれ分離不十分な、小さなショールダーとして現れている。トップシリコン層の厚みが薄く、515nmのレーザ光はこれを容易に透過することからこのような測定結果となり、可視域波長光でトップシリコン層のスペクトルのみを測定することはできず、専ら各試料のSi-Ge層のスペクトルを得ている。図3は照射光源を364nmのアルゴンイオンレーザに切り替えて得られたスペクトルである。スペクトル4、5、6はそれぞれスペクトル1、2、3に対応するものであり、スペクトル5、6のピーク波数位置は516cm1、514cm1と、スペクトル2、3のショールダーの波数位置と同じである。スペクトル2の511cm1やスペクトル3の507cm1のピークはスペクトル5、スペクトル6には現れず、照射した紫外光が最表層以下に浸透していないことを示している。"