Способ наводки источника коллимированного рентгеновского пучка

 

СПОСОБ НАВОДКИ ИСТОЧНИКА КОЛЛИМИРОВАННОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ПУЧКА, заключающийся в направлении пучка источника на экран с перекрещивающимися линиями из рентгенофлуоресвдрующего вещества, перемещении источника, детектировании флуоресцентного излучения и совмещении пучка с точкой пересечения указанных линий, отл ичающийся тем, что, с целью повЕЛления точности наводки и выставления размеров пучка , линии экрана выполняют из разных рентгенофлуоресцирующих веществ, производят спектрально-чувствительное детектирование Флоуресцентного излучения указанных веществ и о совмещении пучка с точкой пересечения линий судят по одновременному наличию максимумов флуоресцентного излу-g чения в спектральных диапазонах де (Л тектирования. | Од 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН

315П

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CPue. f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3509095/18-25 (22) 04.11.82 (46) 15.02.84..Бюл. Р 6 (72) A.H.Øàëèí, Б.H.Ìåõåäîâ, A.Н. Ивакин и В.Е.Рисин (71) Воронежский ордена Ленина государственный университет им.Ленин.ского комсомола (53) 621.386(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 426174, кл. G 01 И 23/02, 1970.

2. Хейкер Д.М. Рентгеновская дифрактометрия монокристаллов . "Машиностроение", 3l., 1973, с. 110-117 (прототип ) . (54) (57) СПОСОБ НАВОДКИ ИСТОЧНИКА

КОЛЛИМИРОВАН НОГО РЕНТ ГЕН ОВСКОГО

ПУЧКА, заключающийся в направлении

„.ЯН„„10 A пучка источника на экран с перекрещивающимися линиями из рентгенофлуореснирующего вещества, перемещении источника, детектировании флуоресцентного излучения и совмещении пучка с точкой пересечения указанных линий, отличающийся тем, что, с целью повьыения точности наводки и выставления размеров пучка, линии экрана выполняют иэ разных рентгенофлуоресцирующих веществ, производят спектрально-чувствительное детектирование флоуресцентного излучения указанных веществ и о совмещении пучка с точкой пересечения линий судят по одновременному налиЯ чию максимумов флуоресцентного излу-Е чения в спектральных диапазонах детектирования.

1073802

В этом спосЬбе наводка пучка в нужную точку осуществляется с помощью экрана по кривой выхода рентгеновской флуоресь нции при перемещении рентгеновского источника по двум координатам (горизонтали и вертикали). Размеры пучка устанавливаются визульно по флуоресценции перекрещивающихся линий экрана с помощью диафрагменного механизма, представляющего собой систему двух пар взаимно перпендикулярных штор (2) . 6

Недостатком данного решения является низкая точность установки размеров и положения рентгеновского пучка, так как точной приборной регистрацией флуоресценции линий переИзобретение относится к рентгеновской технике и может быть использовано для- наводки рентгеновского пучка на исследуемый объект и для юстировки рентгеновских установок, в частности выставления размеров прямоугольного рентгеновского пучка и установки его местоположения при проведении операций контроля нанесения слоев и элементов полупровод никавых .схем.

Известен способ .наводки рентгеновского пучка на исследуемый-образец с помощью устройства, содержащего. кварцевое окно, метку и катетометр, выставленный и строго выверенный на общем основании с рентгеновской трубкой. При наведении .пучка на метку перекрестие визира катетометра совмещается с меткой, после чего катетометр поворачивается в сторону рентгеновской трубки и последняя устанавливается по перекрестию катетометра (1J .

Недостатком известного способа является отсутствие контроля за формой. и размерами рентгеновского пучка. Кроме того, требуется точная предварительная установка и юстировка механизмов перемещения катетометра и рентгеновской трубки, чтобы при перемещениях катетометра и трубки и поворотах катетометра àåå линии их оставались строго параллель ными. Нарушение этого условия из-за различных причин приводит, к снижению точности наводки рентгеновского пучка.

Наиболее близкии к предлагаемому является способ наводки источника коллимированного рентгеновского пучка, заключающийся в направлении пучка источника на экран с перекрещивающимися линиями из рентгенофлуоресцирующего вещества, перемещении источника, детектировании флуоресцентного излучения и совмещении пучка с точкой пересечения указанных линий крестия экрана с помощью детектора, который в данном случае представляет собой счетчик квантов, невозможно различить излучения фпуоресценции

5 горизонтальной и вертикальной линий перекрестия. Вследствие этого выставление размеров рентгеновского пучка .вынуждены производить визуально со всеми вытекакщими из этого неточностями.

Кроме того, факт совмещения

10 пучка со второй линией осуществляется детектором в то время как он уже совмещен с первой и устанавливается по изменению интенсивности флуоресценции второй линии пр и

f5 перемещении рентгеновского пятна в процессе настройки на центр перекрестия. В этом случае возрастание интенсивности от второй из настраиваемых линии происходит на фоне эффекта от первой уже настроенной линии, а это затрудняет процесс приборной настройки на центр перекрестия и приводит к значительной погрешности в совмещении центра рентгеновского пучка с центром перекрестия линий.

Это особенно ощутимо проявляется при использовании методов рентгеновского анализа в контроле различных технологических процессов и операций, в частности при контроле рентгенофлуоресцентными методами нанесения различных слоев и элементов в полупроводниковом производ35

БЕлью изобретения является повышение точности наводки и выставления размеров пучков.

Поставленная цель достигается

40 тем, что согласно способу наводки источника коллимированного рентгеновского пучка, заключающемуся в направлении пучка источника на экран с перекрещивающимися линиями из

45 аентгенофлуоаесциауюшегсМ вещества, перемещении истачника,детектировании флуоресцентного излучения и совмещении пучка с точкой пересечения указанных линий, последние выполняют из разных реитгенофлуоресцирующих веществ, производят спектрально-чувствительное детектирование флуоресцентного излучения указанных веществ и в совмещении пучка с точкой пересечения линий судят по одновременному наличию максимумов флуоресцентного излучения.в спектральных диапазонах детектирования.

На фиг. 1 вредставлено устройство для осуществлении способа, общий вид

0 на фиг. 2 а и б — совмещение центра рентгеновского пучка с первой (горизонтальной) линией перекрестия . и график изменения интенсивности свече-. ния-горизонтальной линии при настройке; на фиг. 3 а и б — совмещение

1073802 центра пучка со второй (вертикальной) . линией и соответствующий график флуоресценции (фиг. 26 и 36 относятся к случаю рентгеновского пучка прямоугольной формы с размерами соответственно равными ширине линий перекрестия из люминофоров); на фиг. 4 процесс выставления размеров рентгеновского пучка диафрагмой: Фиг. 4а и в — градуировочные графики интенсивности фруоресценции первой и второй 10 линий перекрестия от размеров пучка, фиг. 46 — выведенная на осциллоскоп ! картина излучения, зарегистрированного детектором.

Устройство для осуществления спо- 15 соба наводки источника коллимированного рентгеновского пучка (фиг. 1) содержит механизм вертикального и горизонтального перемещения 1, на котбром закреплен источник рентгенов-20 ского излучения 2, например рентгеновская трубка, эмиттнрующая рентгеновский пучок 3, размеры которого выставляются диафрагмой 4, представдяющей собой, например, систему 25 взаимоперпендикулярных шторок, экран 5 с взаимно перпендикулярными лийиями 6 и.7 (горизонтальной и вертикальной). из флуоресцирующего вещества, детектор 8 флуоресценции, подсоединенный к регистратору 9, представляющий собой, напрычер,. осциллоскоп, на котором величина интенсивности флуоресцентного излучения линий перекрестия преобразуется в пики соответствующей высо- Зэ ты.

В качестве прюера осуществления способа рассмотрен случай использования рентгеновского пучка для контроля нанесения слоев золота в интегральных40 микросхемах. Наносимые элементы из золота, как правило, имеют .прямоугольную форму и для их контроля тре буется прямоугольный рентгеновский пучок таких же размеров . который выставляется дафрагмой 4 из щелевых коллиматоров. Анализ золота производится с помощью пучка 3 тормозного рентгеновского излучения трубки 2 с молибденовым антикатодом, на которую подано напряжение порядка 30 кв. 50

Энергия рентгеновского пучка, используемая для контроля слоев золота по L — излучению E = 9,6 кэВ. ,Цля наводки пучка использован экран

5, горизойтальная б и вертикальная 7 ээ. линии которого изготовлены из железа и меди в. виде тонко напылениых полосок шириной в 10 мк. Первая линия 6 испускает характеристическое излучение 10 с энергией Fq —— 6 4 кэВ, 60 вторая - излучение 11 с энергией

Е = 8,05 кэВ, которые могут одновременно регистрироваться детектором 8 в спектрально-чувствительном режиме и воспроизводиться на экране 9 осцил» лоскопа в виде пиков 12 и 13, соответствующих излучениям 10 и 11 линий 6 и 7 экрана.

Перед наводкой размеры пучка диафрагмой 4 выставляют равными ширине полосок люминофора перекрестия и ориентируют параллелвно линиям перекрестия Н (возможны и другие соотношения размеров пучка и линий перекрестия, однако наводка при этом усложняется).

Пусть, рентгеновский пучок 3 попадает в произвольную точку A экрана 5, не совпадающую ни с одной из линий перекрестия (фиг. 2а). Перемещение рентгеновской трубки 2 с помощью. механизма 1 по вертикали приводит к касанию. пучка к горизонтальной линии, которая начинает флуоресцировать. Интенсивность флуоресценции наблюдается по пику 12 на экране 9 осциллоскопа, высота которого пропорциональна количеству квантов флуоресценции вещества линии..В дальнейшеМ, по мере совмещения пучка, выход флуоресценции 10 возрастает. На графике изменения интенсивности 3г флуоресценции от степени совмещения по координате Y (фиг. 26) максимум высода излучения

14 соответствует полному совмещенио пучка с линией, т.е. положению пучка в точке В. После этого. следуя за излучением 10 линии б (пик

12). пучок из точки В перемещением трубки по горизонтали переводят в точку пересечения с вертикальной линией 7 экрана-(фиг. За) до появления ее излучения 11, которое наблюдается на экране осциллоскопа в випе второго появившегося пика 13 и которьй аналогичньм образом настраивается на максяичм 15 по график изменения интенсивности фруоресценции Э э от степени совмещения по координате Х (фиг. 36). При этом в процессе перемещения по горизонтали положение пучка по отношению к гори- зонтальной линии контролируется по. пику 12 (фиг. За), который в процессе перемещения. пучка должен оставаться неизменньм. Окончательная наводка на центр перекрестия производится! подстройкой на максимумы выхода от обеих линий 6 и 7 по пикам 12 и 13.

Выставление размеров пучка по экрану производится после выведения его в центр перекрестия. Процесс выставления поясняет фиг. 4, где график а изображает зависимость интенсивности излучения линии 5 от размера рентгеновского пучка по горизонтали (ширины пучка),а в - интенсивность излучения линии 6 от вертикального размера пучка (высоты пучка), б — осциллоскопическая картина, изображающая переход с помощью гра1073802

10 фи@ 2 фиков от высоты пиков на осциллографе к размерам пучка. Таким образом, размер пучка устанавливается по градуировочным графикам а и в. Есл и требуется выставить наперед даннье размеры пучка, то по графикам а и в определяют соответствующие требуемые интенсивности излучен ия горизонтальной 5 и вертикальной 6 линий, котоphd и устанавливают с помощью шторок — коллиматоров диафрагмы (фиг.

46) . При решении обратной задачи искомый размер пучка определяют непосредственно по интенсивности флуоресценции с помощью тех же графиков а и в (фиг. 46 и переход к графикам 4а и 46).

В данном случае шкалу интенсив— ности на осциплографе можно откалибровать подстройкой усиления отклонения луча осциллографической трубки под кратные размеры рентгеновского пучка. В случае использования рентгеновского пучка для контроля элементов интегральных микросхем и другHx полупроводниковых lIpH6opoB с размерами контролируемых элементов, варьирующими в пределах 10100 мкм, удобно прокалибровать шкалу осциллоскопа так, чтобы одному делению возрастания интенсивности .излучения соответствовало уширение рентгеновского пучка на 10 мкм. В таком случае картина, изображенная на осциллоскопической трубке 9 (фиг. 1 ), показывает, что на экране 5 ширина пучка равна 80 мкм, высота 50 мкм.

Аналогично производится настройка положения и выставление размеров пучка другой геометрии. В каждом случае JIMtlb желательна предварительная установка его горизонтального и в ерт икального размера в соответствии с размерами линий, ибо это дает возможность получить наиболее четкий максимум излучения 14 и 15.

Применение изобретения повышает точность наводки рентгеновского пучка. Достигнутая точность позволяет использовать методы рентгенофлуоресцентного анализа в технологии производства полупроводниковых приборов, в,частности для измерения и контроля операций нанесения различных слоев и дискретных интегральных схем, где требуется раз решение порядка 100 мк и выае.

1073802 ф иэ.З

Составитель К. Кононов

Редактор A. Гулько Техред A.Áàáèíåö Корректор А. ТяскоЗаказ 338/49 Тираж 414 Подписное

ВНИИПИ Гооударственного комитета СССР

lIo делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4