JP2013142619A

JP2013142619A - 試料評価方法及び試料評価プログラム

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Publication number: JP2013142619A
Application number: JP2012003054A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Soeda; 武志添田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2013-07-22
Anticipated expiration: 2032-01-11
Also published as: JP5810926B2

Abstract

【課題】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。
【解決手段】試料Pを複数の区画Qに区分けするステップと、区画Qにおける試料Pの電子線回折像を取得するステップと、該電子線回折像を取得した区画Qにおける試料Pの歪みCを算出するステップと、複数の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、試料Pにおける歪み源の界面Fの位置を特定するステップと、界面Fに沿って複数の仮想歪み源２５を配置するステップと、電子線回折像の撮像点T_kと界面Fとの距離d_ks ⁽¹⁾、d_ks ⁽²⁾を算出するステップと、歪みCと距離d_ks ⁽¹⁾、d_ks ⁽²⁾とを用いて、歪みCを実現するために複数の仮想歪み源２５が有するべき物性値についての指標ξを、該仮想歪み源２５ごとに求めるステップとを有する試料評価方法による。
【選択図】図５

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特開２００７−０９３３４４号公報特開２００９−２７４８号公報

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。

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。

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は、評価対象の試料の一例を示す断面図である。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（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（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（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（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。

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。

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。

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。

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。

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。

なお、ハードウェア構成はこれに限定されない。

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。

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。

図２は、評価対象の試料の一例を示す断面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図５のようにそのCBED像を撮影する撮影点をT_k（k=１、２、…）で表すとき、撮影点T_k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T_k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T_kを設定すればよい。

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。

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。

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。

次に、ステップS3に移り、制御部４が、上記のCBED像の撮影点T_k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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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A_n,mは、次の式（１）で定義される。

なお、V_n,m(x,y)は次の式（２）で定義される。

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。

ZernikeモーメントA_n,mは、角度依存項がV_n,m(x,y)のexp(imθ)にしか含まれていないため、その強度｜A_n,m｜はCBED像の回転角度には依存しないという性質がある。

また、ZernikeモーメントA_n,mの次数はnで定義されるため、n次のZernikeモーメントA_n,mの成分の個数はn以上となる。

本実施形態では、任意の次数nのZernikeモーメントA_n,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。

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。

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。

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。

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。

次いで、ステップS5に移る。

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。

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。

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。

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。

続いて、ステップS6に移る。

図１０は、ステップS6の処理内容を模式的に表す図である。

本ステップでは、CBED像を撮影した撮影点T_kの各々について、上記の仮想歪み源２５との距離d_ks ⁽¹⁾、d_ks ⁽²⁾を求める。なお、距離d_ks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T_k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。

また、本ステップで利用するのは界面Fと撮影点T_k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。

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。

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。

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。

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。

また、ξは次の式（４）で表される。

式（４）において、σ_jは応力、E_jはヤング率、ρ_j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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

この場合、式（４）よりξ＝σとなるため、式（３）は、

となる。

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。

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。

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。

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。

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σ_sで表すことにする。

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が有するべき相対応力σ_sが該仮想歪み源２５ごとに求められたことになる。

次いで、制御部４が、その相対応力σ_s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。

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T_kに対し全ての仮想歪み源２５との距離d_ks ⁽¹⁾、d_ks ⁽²⁾を求めている。よって、各々の距離d_ks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。

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。

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。

次に、ステップS8に移る。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、E_s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、ρ_sは当該材料のポアソン比である。これらの物性値E₀、ρ₀、E_s、ρ_s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。

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σ_sの（E₀/E_s）｛（１−ρ_s ²）/（１−ρ₀ ²）｝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σ_s（E₁/E₀）｛（１−ρ₀ ²）/（１−ρ₁ ²）｝に比例することによる。

本ステップでは、値E_s、ρ_s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。

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。

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。

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。

次いで、ステップS11に移る。

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。

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。

本ステップでは、第１〜第３の層２５ａ〜２５ｃの各々の相対応力σ_a〜σ_cを以下のように求める。

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σ_a〜σ_c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。

なお、h_a、h_b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。

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。

よって、式（７）で未知のパラメータは、相対応力σ_a〜σ_c、歪みC^' _a〜C^' _c、及び定数A_a、A_bである。本ステップでは、これらの未知のパラメータσ_a〜σ_c、C^' _a〜C^' _c、定数A_a、A_bをSimplex法や有限要素法で算出する。

なお、これらの未知のパラメータσ_a〜σ_c、C^' _a〜C^' _c、定数A_a、A_b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。

次に、ステップS12に移る。

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。

本ステップでは、制御部４が、相対応力σ_a〜σ_c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。

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。

但し、上記のステップS15で算出された応力σ_a〜σ_c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σ_a〜σ_cはステップS15で算出した値とは異なる値となる。

そこで、ステップS16に移り、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。

但し、m=a,b,c。

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。

そして、E_m（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、ρ_m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E_m、ρ_m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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

Claims

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。
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。
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。
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。
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。